JPH0423909B2 - - Google Patents
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- JPH0423909B2 JPH0423909B2 JP60063063A JP6306385A JPH0423909B2 JP H0423909 B2 JPH0423909 B2 JP H0423909B2 JP 60063063 A JP60063063 A JP 60063063A JP 6306385 A JP6306385 A JP 6306385A JP H0423909 B2 JPH0423909 B2 JP H0423909B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fibers
- axial direction
- bolt
- present
- oriented
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
- B29D99/0046—Producing rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2025/00—Use of polymers of vinyl-aromatic compounds or derivatives thereof as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2077/00—Use of PA, i.e. polyamides, e.g. polyesteramides or derivatives thereof, as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
- B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
- B29K2105/12—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles
- B29K2105/14—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of short lengths, e.g. chopped filaments, staple fibres or bristles oriented
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/06—Rods, e.g. connecting rods, rails, stakes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Insertion Pins And Rivets (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Description
産業上の利用分野
本発明は、高強度を有する熱可塑性樹脂製中空
棒に関する。 従来の技術とその問題点 海洋構造物、化学工場、臨海工業地帯等の腐食
の進行し易い環境に設置された機器、装置類にお
いては、耐食性のボルト、リベツト等を使用する
必要がある。従来、耐食性のボルト、リベツト等
としては、ステンレススチール製、銅合金製等の
ものが使用されているが、これらの耐食性は必ず
しも満足すべきものとは言い難く、しかも絶縁継
手等においては、その導電性の故に使用できない
場合ある。 これに対して熱可塑性樹脂は、絶縁性を有し、
且つ成形加工が容易であるので、ボルト、ネジ及
びリベツト材として既に使用されている。 しかしながら、斯かる熱可塑性樹脂を用いて成
形することにより一定径以上のボルト類を製造す
る場合には、成形時の収縮により、いわゆる
「巣」を生じるため、材料が本来有している強度
を十分に発揮することができないという問題があ
る。 問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑
み、まず強化プラスチツクの補強材として使用さ
れているガラス繊維、炭素繊維、金属ウイスカー
等の短繊維を熱可塑性樹脂に加え、成形してボル
ト及びリベツトとすることを試みた。しかし、上
記のようにして得られたボルト及びリベツトは補
強材を使用しないものよりもむしろ強度が低下す
る場合があることが判明した。 そこで、本発明者は、更に研究を重ねた結果、
予想外にも炭素繊維等の短繊維を補強材として用
い、中空状に成形した熱可塑性樹脂製ボルト及び
リベツトが、熱可塑性樹脂のみからなる同一外径
の中実ボルト及びリベツトに比して著しく高い強
度を示すことを見出した。 本発明は、上記のような新たな知見に基いて完
成されたものであり、即ち炭素繊維、ガラス繊
維及びアラミド繊維の少なくとも１種の短繊維を
５〜25容量％含有する熱可塑性樹脂からなり、軸
方向に連続する孔を有し、且つ少なくとも内外表
面近傍に存在する上記短繊維が該軸方向に配向さ
れていることを特徴とする中空棒、ならびに炭
素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維の少なくと
も１種の短繊維を５〜25容量％含有する熱可塑性
樹脂を、中子を有する成形型を用いて軸方向に連
続する孔を形成するように加熱下に成形し、少な
くとも内外表面近傍に存在する上記短繊維を該軸
方向に配向させることを特徴とする中空棒の製造
方法に係るものである。 尚、本発明において、「中空棒」とは、軸方向
に貫通する孔を備えたボルト、両切ボルト、リベ
ツト等のみならず、パイプ類（円形のみならず、
楕円形、角等の異形パイプを含む）等を指称する
ものである。 本発明で使用する材料は、全量の５〜25容量％
を占める炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維
の少なくとも１種と残余を構成する熱可塑性樹脂
とからなつている。本発明において繊維は熱可塑
性樹脂に混入た時には樹脂中に均一に分散され、
且つ中子を有する成形型を用いて成形した時には
少なくとも内外表面近傍に存在する繊維が軸方向
に配向されなければならない。従つて、上記繊維
としては上記均一分散及び配向が可能な短繊維が
用いられる。そして、本発明ではこのような性質
を有する繊維を「短繊維」とする。上記繊維の使
用量が５容量％未満では繊維混合の効果があまり
なく、一方25容量％を上回る場合には成形時の材
料の流動性が低下して成形が困難となるだけでな
く、繊維の分布が不均一となつて成形品の強度が
低下する。 熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、ポリ
アミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、
ポリスチレン、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、フツ素樹脂、ポリカ
ーボネート、アセタール樹脂、繊維素プラスチツ
ク等を含む広範のものが使用可能である。 本発明における中空棒の肉厚は、通常0.1〜６
mm程度、好ましくは2.5〜４mm程度とするのが良
い。この肉厚が大きくなり過ぎる場合には巣が発
生し易くなり、また中空棒外表面と内表面との中
間部に存在する繊維の軸方向への配向性が低下す
るので強度が充分に改善されない。一方、肉厚が
薄すぎる場合には成形が困難となる。 尚、熱可塑性樹脂に代えて熱硬化性樹脂を使用
する場合には、成形所要時間が長くなり、技術的
にも制約が大きく経済的にも不利ではあるが、実
用可能なリベツト、ボルト、パイプ等を製造する
ことは可能である。 本発明の中空棒は、例えば以下のようにして製
造される。まず、炭素繊維、ガラス繊維及びアラ
ミド繊維の少なくとも１種の所定量を熱可塑性樹
脂に配合・混合し、繊維を均一に分散させる。繊
維の配合された樹脂を所定温度に加熱した後、中
子を有する成形型を用いて軸方向に連続する孔を
有する中空棒状に成形する。この場合、、成形方
法は射出形法であつても、押し出し成形法であつ
ても良い。このように中子を有する成形型を用い
て中空状に成形することにより、成形型内面に接
触する中空棒外表面近傍及び中子型外面に接触す
る中空棒内表面近傍にそれぞれ存在する短繊維
は、摩擦と粘性により軸方向に配向する。斯くし
て得られる中空棒は、少なくとも内表面と外表面
近傍に存在する短繊維が軸方向に配向し、且つ巣
を実質的に含まないという特徴を有する。 発明の効果 本発明の中空棒は、巣を実質的に含んでおら
ず、且つ薄肉の場合には断面全体に亘り、或いは
厚肉の場合には少なくとも内表面と外表面の近傍
において短繊維が軸方向に配向しているので、そ
の強度は極めて大きい。しかも、材質上耐食性に
優れているので、腐食性環境下で使用される機器
等に有効に利用することができる。 更にガラス繊維又はアラミド繊維を使用する場
合には優れた絶縁性を発揮できるので、絶縁性継
手等にも最適である。 実施例 以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴
とするところをより一層明瞭にする。 実施例 １ ポリアミド６−６ 80容量％及び炭素繊維（径
約10μm、長さ約0.3mm）20容量％からなる均一組
成物を温度285℃、射出圧力660Kg／cm2の条件下に
中子を有する金型を使用して射出成形し、JIS
M16ボルトと同形状（但し、中心部軸方向に径５
mmの貫通孔を有する）のプラスチツクボルトを製
造した。 得られたボルトの断面を顕微鏡により観察する
とその内表面及び外表面近傍に存在する短繊維は
軸方向に配向されていることが認められた。この
ボルトをJIS K1051による引張試験に供した結果
を第１表に示す。 比較例 １ ポリアミド６−６を実施例１と同様（但し中子
は不使用）にして射出成形し、JIS M16ボルトと
同形状（貫通孔なし）のプラスチツクボルトを製
造した。このボルトをJIS K1051による引張試験
に供した結果を第１表に示す。 比較例 ２ 実施例１と同様のポリアミド６−６と炭素繊維
とからなる均一組成物を実施例１と同様（但し中
子は不使用）にして射出成形し、JIS M16ボルト
と同形状（貫通孔なし）のプラスチツクボルトを
製造した。 得られたボルトの断面を顕微鏡により観察する
とその外表面近傍に存在する短繊維は軸方向に配
向されているが、中心部の短繊維は軸方向に配向
されていないことが認められた。このボルトを
JIS K1051により引張試験に供した結果を第１表
に示す。 実施例 ２ ポリアミド12 90容量％及び炭素繊維（径約
10μm、長さ約0.3mm）10容量％からなる均一組成
物を使用し、実施例１と同様の手法によりプラス
チツクボルトを製造した。 得られたボルトの断面を顕微鏡により観察する
とその内表面及び外表面近傍に存在する短繊維は
軸方向に配向されていることが認められた。この
ボルトをJIS K1051による引張試験に供した結果
を第１表に示す。 比較例 ３ 実施例２と同様のポリアミド12と炭素繊維とか
らなる均一組成物を使用して実施例１と同様（但
し中子は不使用）の手法により、JIS M16ボルト
と同形状（貫通孔なし）のプラスチツクボルトを
製造した。 得られたボルトの断面を顕微鏡により観察する
と比較例２の結果と同じであつた。
棒に関する。 従来の技術とその問題点 海洋構造物、化学工場、臨海工業地帯等の腐食
の進行し易い環境に設置された機器、装置類にお
いては、耐食性のボルト、リベツト等を使用する
必要がある。従来、耐食性のボルト、リベツト等
としては、ステンレススチール製、銅合金製等の
ものが使用されているが、これらの耐食性は必ず
しも満足すべきものとは言い難く、しかも絶縁継
手等においては、その導電性の故に使用できない
場合ある。 これに対して熱可塑性樹脂は、絶縁性を有し、
且つ成形加工が容易であるので、ボルト、ネジ及
びリベツト材として既に使用されている。 しかしながら、斯かる熱可塑性樹脂を用いて成
形することにより一定径以上のボルト類を製造す
る場合には、成形時の収縮により、いわゆる
「巣」を生じるため、材料が本来有している強度
を十分に発揮することができないという問題があ
る。 問題点を解決するための手段 本発明者は、上記の如き従来技術の問題点に鑑
み、まず強化プラスチツクの補強材として使用さ
れているガラス繊維、炭素繊維、金属ウイスカー
等の短繊維を熱可塑性樹脂に加え、成形してボル
ト及びリベツトとすることを試みた。しかし、上
記のようにして得られたボルト及びリベツトは補
強材を使用しないものよりもむしろ強度が低下す
る場合があることが判明した。 そこで、本発明者は、更に研究を重ねた結果、
予想外にも炭素繊維等の短繊維を補強材として用
い、中空状に成形した熱可塑性樹脂製ボルト及び
リベツトが、熱可塑性樹脂のみからなる同一外径
の中実ボルト及びリベツトに比して著しく高い強
度を示すことを見出した。 本発明は、上記のような新たな知見に基いて完
成されたものであり、即ち炭素繊維、ガラス繊
維及びアラミド繊維の少なくとも１種の短繊維を
５〜25容量％含有する熱可塑性樹脂からなり、軸
方向に連続する孔を有し、且つ少なくとも内外表
面近傍に存在する上記短繊維が該軸方向に配向さ
れていることを特徴とする中空棒、ならびに炭
素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維の少なくと
も１種の短繊維を５〜25容量％含有する熱可塑性
樹脂を、中子を有する成形型を用いて軸方向に連
続する孔を形成するように加熱下に成形し、少な
くとも内外表面近傍に存在する上記短繊維を該軸
方向に配向させることを特徴とする中空棒の製造
方法に係るものである。 尚、本発明において、「中空棒」とは、軸方向
に貫通する孔を備えたボルト、両切ボルト、リベ
ツト等のみならず、パイプ類（円形のみならず、
楕円形、角等の異形パイプを含む）等を指称する
ものである。 本発明で使用する材料は、全量の５〜25容量％
を占める炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維
の少なくとも１種と残余を構成する熱可塑性樹脂
とからなつている。本発明において繊維は熱可塑
性樹脂に混入た時には樹脂中に均一に分散され、
且つ中子を有する成形型を用いて成形した時には
少なくとも内外表面近傍に存在する繊維が軸方向
に配向されなければならない。従つて、上記繊維
としては上記均一分散及び配向が可能な短繊維が
用いられる。そして、本発明ではこのような性質
を有する繊維を「短繊維」とする。上記繊維の使
用量が５容量％未満では繊維混合の効果があまり
なく、一方25容量％を上回る場合には成形時の材
料の流動性が低下して成形が困難となるだけでな
く、繊維の分布が不均一となつて成形品の強度が
低下する。 熱可塑性樹脂としては、特に制限はなく、ポリ
アミド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、
ポリスチレン、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、フツ素樹脂、ポリカ
ーボネート、アセタール樹脂、繊維素プラスチツ
ク等を含む広範のものが使用可能である。 本発明における中空棒の肉厚は、通常0.1〜６
mm程度、好ましくは2.5〜４mm程度とするのが良
い。この肉厚が大きくなり過ぎる場合には巣が発
生し易くなり、また中空棒外表面と内表面との中
間部に存在する繊維の軸方向への配向性が低下す
るので強度が充分に改善されない。一方、肉厚が
薄すぎる場合には成形が困難となる。 尚、熱可塑性樹脂に代えて熱硬化性樹脂を使用
する場合には、成形所要時間が長くなり、技術的
にも制約が大きく経済的にも不利ではあるが、実
用可能なリベツト、ボルト、パイプ等を製造する
ことは可能である。 本発明の中空棒は、例えば以下のようにして製
造される。まず、炭素繊維、ガラス繊維及びアラ
ミド繊維の少なくとも１種の所定量を熱可塑性樹
脂に配合・混合し、繊維を均一に分散させる。繊
維の配合された樹脂を所定温度に加熱した後、中
子を有する成形型を用いて軸方向に連続する孔を
有する中空棒状に成形する。この場合、、成形方
法は射出形法であつても、押し出し成形法であつ
ても良い。このように中子を有する成形型を用い
て中空状に成形することにより、成形型内面に接
触する中空棒外表面近傍及び中子型外面に接触す
る中空棒内表面近傍にそれぞれ存在する短繊維
は、摩擦と粘性により軸方向に配向する。斯くし
て得られる中空棒は、少なくとも内表面と外表面
近傍に存在する短繊維が軸方向に配向し、且つ巣
を実質的に含まないという特徴を有する。 発明の効果 本発明の中空棒は、巣を実質的に含んでおら
ず、且つ薄肉の場合には断面全体に亘り、或いは
厚肉の場合には少なくとも内表面と外表面の近傍
において短繊維が軸方向に配向しているので、そ
の強度は極めて大きい。しかも、材質上耐食性に
優れているので、腐食性環境下で使用される機器
等に有効に利用することができる。 更にガラス繊維又はアラミド繊維を使用する場
合には優れた絶縁性を発揮できるので、絶縁性継
手等にも最適である。 実施例 以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特徴
とするところをより一層明瞭にする。 実施例 １ ポリアミド６−６ 80容量％及び炭素繊維（径
約10μm、長さ約0.3mm）20容量％からなる均一組
成物を温度285℃、射出圧力660Kg／cm2の条件下に
中子を有する金型を使用して射出成形し、JIS
M16ボルトと同形状（但し、中心部軸方向に径５
mmの貫通孔を有する）のプラスチツクボルトを製
造した。 得られたボルトの断面を顕微鏡により観察する
とその内表面及び外表面近傍に存在する短繊維は
軸方向に配向されていることが認められた。この
ボルトをJIS K1051による引張試験に供した結果
を第１表に示す。 比較例 １ ポリアミド６−６を実施例１と同様（但し中子
は不使用）にして射出成形し、JIS M16ボルトと
同形状（貫通孔なし）のプラスチツクボルトを製
造した。このボルトをJIS K1051による引張試験
に供した結果を第１表に示す。 比較例 ２ 実施例１と同様のポリアミド６−６と炭素繊維
とからなる均一組成物を実施例１と同様（但し中
子は不使用）にして射出成形し、JIS M16ボルト
と同形状（貫通孔なし）のプラスチツクボルトを
製造した。 得られたボルトの断面を顕微鏡により観察する
とその外表面近傍に存在する短繊維は軸方向に配
向されているが、中心部の短繊維は軸方向に配向
されていないことが認められた。このボルトを
JIS K1051により引張試験に供した結果を第１表
に示す。 実施例 ２ ポリアミド12 90容量％及び炭素繊維（径約
10μm、長さ約0.3mm）10容量％からなる均一組成
物を使用し、実施例１と同様の手法によりプラス
チツクボルトを製造した。 得られたボルトの断面を顕微鏡により観察する
とその内表面及び外表面近傍に存在する短繊維は
軸方向に配向されていることが認められた。この
ボルトをJIS K1051による引張試験に供した結果
を第１表に示す。 比較例 ３ 実施例２と同様のポリアミド12と炭素繊維とか
らなる均一組成物を使用して実施例１と同様（但
し中子は不使用）の手法により、JIS M16ボルト
と同形状（貫通孔なし）のプラスチツクボルトを
製造した。 得られたボルトの断面を顕微鏡により観察する
と比較例２の結果と同じであつた。
【表】
第１表に示すように、本発明のボルトは、その
強度が極めて高いことがわかる。即ち、ポリアミ
ド６−６と炭素繊維とを素材とし、貫通孔を有す
る実施例１のボルトの引張強度は、ポリアミド６
−６と炭素繊維とを素材とし、貫通孔を有しない
場合（比較例２）に比してその強度が飛躍的に向
上している。 また、ポリアミド12との炭素繊維とを素材と
し、貫通孔を有する実施例２のボルトにおいて
も、同様の素材を使用しているが貫通孔を有しな
い場合（比較例３）に比して、その強度が著しく
増大していることがわかる。これは、本発明のボ
ルトでは内外表面近傍の短繊維が軸方向に配向し
ていることに基づくものと考えられる。
強度が極めて高いことがわかる。即ち、ポリアミ
ド６−６と炭素繊維とを素材とし、貫通孔を有す
る実施例１のボルトの引張強度は、ポリアミド６
−６と炭素繊維とを素材とし、貫通孔を有しない
場合（比較例２）に比してその強度が飛躍的に向
上している。 また、ポリアミド12との炭素繊維とを素材と
し、貫通孔を有する実施例２のボルトにおいて
も、同様の素材を使用しているが貫通孔を有しな
い場合（比較例３）に比して、その強度が著しく
増大していることがわかる。これは、本発明のボ
ルトでは内外表面近傍の短繊維が軸方向に配向し
ていることに基づくものと考えられる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維の少
なくとも１種の短繊維を５〜25容量％含有する熱
可塑性樹脂からなり、軸方向に連続する孔を有
し、且つ少なくとも内外表面近傍に存在する上記
短繊維が該軸方向に配向されていることを特徴と
する中空棒。 ２ 炭素繊維、ガラス繊維及びアラミド繊維の少
なくとも１種の短繊維を５〜25容量％含有する熱
可塑性樹脂を、中子を有する成形型を用いて軸方
向に連続する孔を形成するように加熱下に成形
し、少なくとも内外表面近傍に存在する上記短繊
維を該軸方向に配向させることを特徴とする中空
棒の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60063063A JPS61220827A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 中空棒及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60063063A JPS61220827A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 中空棒及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61220827A JPS61220827A (ja) | 1986-10-01 |
| JPH0423909B2 true JPH0423909B2 (ja) | 1992-04-23 |
Family
ID=13218505
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60063063A Granted JPS61220827A (ja) | 1985-03-27 | 1985-03-27 | 中空棒及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61220827A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5561874A (en) * | 1994-09-16 | 1996-10-08 | Malofsky; Adam G. | Child and infant enclosure structure comprised of tubing sections of lightweight, high modulus, fiber reinforced plastic matrix composite |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5226546B2 (ja) * | 1973-11-21 | 1977-07-14 |
-
1985
- 1985-03-27 JP JP60063063A patent/JPS61220827A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61220827A (ja) | 1986-10-01 |
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