JPH0446218B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0446218B2 JPH0446218B2 JP59123990A JP12399084A JPH0446218B2 JP H0446218 B2 JPH0446218 B2 JP H0446218B2 JP 59123990 A JP59123990 A JP 59123990A JP 12399084 A JP12399084 A JP 12399084A JP H0446218 B2 JPH0446218 B2 JP H0446218B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thread
- bolt
- fiber
- plastic
- columnar body
- 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
Links
Classifications
-
- 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
- B29D1/00—Producing articles with screw-threads
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
Description
（技術分野）
本発明はプラスチツクねじ状成形体、特に、強
化繊維で高度に補強されたプラスチツクねじ状成
形体に関する。 （従来の技術） ねじ状成形体としては従来から金属ボルトやナ
ツトが知られている。これはねじ加工としては最
も生産速度の速い転造法により製作される。金属
製ねじ状成形体は、このように高生産性のもとで
作られるが、重いうえに錆びやすいという致命的
な欠点を有する。これに対し、軽くて耐蝕性に優
れたプラスチツクねじ状成形体が生産されてい
る。それには、例えば、硬質塩化ビニル樹脂など
を転造加工して得られるプラスチツクボルトがあ
る。しかし、このようなプラスチツクボルトはプ
ラスチツク材料自体の強度が発現し得るにすぎ
ず、ボルトとして通常要求される強度を有し得な
い。その引張強度はせいぜい４〜６Kg／mm2であ
り、強固な締結力を要するボルトとしては使用に
耐ええない。ボルトの強度を上げるために、例え
ば、特開昭56−82219号公報には繊維強化プラス
チツク製ボルトが開示されている。繊維強化プラ
スチツクは一方向強化材料であるため、強化方向
においては高強度が得られるがそれに直角の方向
の強度が低い。強化方向に直角方向の強度は非繊
維強化プラスチツクと同じかもしくはそれ以下で
ある。そのため、これが引張応力、圧縮応力、剪
断応力などの多軸応力を受けるボルトに成形され
た場合には、繊維強化プラスチツクの材料特性が
充分に発揮され得ない。ちなみに、JIS規格のボ
ルトの強度は素材強度の70％以下である。 ボルトにかかる最大応力の方向はボルトのねじ
山の角度によつて大きく異なることが知られてい
る。金属のような等方性材料で形成されたボルト
は各方向の材料強度が等しい。そのため、例えば
ねじ山の角度の異なる２個のボルトにおいては、
最大応力のかかる方向は異なるがボルト自体の強
度にはかわりがない。繊維強化プラスチツクで形
成されたボルトはその材料強度に異方性があるた
め、ねじ山の角度により強度が大きく異なる。
JIS規格のボルトのねじ山の角度は60゜であるが、
このようなねじ山角度を有する繊維強化プラスチ
ツク製ボルトの強度は充分ではない。 （発明の目的） 本発明の目的は、軽量で耐蝕性・耐薬品性・電
気絶縁性をもち、しかも強化繊維により高度に補
強され、高締結力を有するプラスチツクねじ状成
形体を提供することにある。本発明の他の目的は
一方向強化材料である繊維強化プラスチツクの材
料強度を充分に生かしうるプラスチツクねじ状成
形体を提供することにある。 （発明の構成） 本発明は、長軸方向の圧縮弾性率とそれに直角
方向の圧縮弾性率との比が特定範囲にある繊維強
化プラスチツク柱状体を用いこれに特定範囲の角
度を有するねじ山を形成すれば、繊維強化プラス
チツク材料のもつ強度を有効に生かせた高強度の
ねじ状成形体が得られる、との発明者の知見にも
とづいて完成された。本発明は、繊維強化プラス
チツク柱状体にねじ山を有する繊維強化プラスチ
ツクねじ状成形体であつて、該プラスチツク柱状
体が熱可塑性樹脂および強化繊維で主としてな
り、該強化繊維の直径が1μｍ〜60μｍ、長さが１
mm〜10mmであり、該強化繊維が該プラスチツク柱
状体中に10〜40容量％の割合で含有され、該プラ
スチツク柱状体の長軸方向の圧縮弾性率（EP）
とそれに直角方向の圧縮弾性率（ER）との比
（ｋ＝EP／ER）が2.0以上であり、そして、該繊維強 化プラスチツク柱状体に下記式で示されるねじ山
角度（θ゜）のねじ山が形成されており、そのこと
により上記目的が達成される。 90＋2k−40／√ｋ≦θ≦90＋2k 本発明におけるねじ状成形体とはボルトやナツ
トなどねじ山を有する成形体をいう。 本発明に用いられるプラスチツクとしてはポリ
ブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセ
タール、ポリエーテルテレフタレートなどの熱可
塑性樹脂が挙げられる。強化繊維としてはガラス
フアイバー、カーボンフアイバー、アラミドフア
イバーなどの繊維がある。これら繊維の二種以上
を混合して用いることもできる。繊維は、通常、
直径が1μｍ〜60μｍであり、長さが１mm〜10mm程
度のチヨツプが用いられる。強化繊維の混合量は
得ようとするボルトの強度に応じて選択される
が、通常、混合物全体の10〜40容量％、好ましく
は15〜40容量％である。これを上まわると補強効
果がかえつて低下する。強化繊維とプラスチツク
との接着性を向上させる目的で、処理剤や難燃
剤、抗酸化剤などの各種添加剤が必要に応じて添
加されうる。 上記プラスチツクおよび強化繊維に必要に応じ
て、前記各種添加剤を加えこれを押出機などを用
いて溶融・混合し、柱状体が調製される。この柱
状体はその長軸方向の圧縮弾性率（EP）とそれ
に直角方向の圧縮弾性率（ER）との比（ｋ＝
EP／ER；異方度）が２以上となるように調製され る。異方度が２未満であると金属のような等方性
材料に近くなるため、後述のように、ねじ山の角
度を特定してもねじ状成形体の強度には変化がな
い。 ボルトを製造するときには、この柱状体に、例
えば、転造加工、切削加工、プレス加工などの適
当な手段により、図に示すようなねじ山が形成さ
れる。ねじ山の角度（θ゜）は、90＋2k−40／√ｋ≦ θ≦90＋2kとなるように形成される。ねじ山の
角度が小さすぎるとボルトの強度は充分に得られ
ない。ねじ山の角度が大きすぎるとねじ山のかか
り角度が小さくなり、ねじ山と係合するナツトの
滑りや緩み生じる。しかも、ねじ山が大きくなり
ボルトとしては実用的でない。このように、異方
度が２以上の繊維強化プラスチツク柱状体に最適
な角度のねじ山を形成することにより強度が素材
強度の90％以上を有するボルトを得ることができ
る。このようにして得られる本発明のブラスチツ
クボルトを、JIS規格のねじ山角度（60゜）を有す
るプラスチツクボルトと比較すると、引張強度は
20〜60％も向上する。 （実施例） 以下の本発明の実施例について説明する。 実施例 １ ポリアミド（ナイロン66；東レ株式会社製アミ
ラン）100重量部に直径13μｍ、長さ３mmのガラ
ス繊維を30重量部混合して押出成形し直径9.0mm、
長さ100mmの柱状体を得た。この柱状体の異方度
は2.2であつた。これを転造加工に供し、図に示
すように、外径ａが10.00mm、有効径ｂが9.02mm、
内径ｃが8.38mm、そしてねじ山角度θが70゜のボ
ルトを得た。このボルトの両端にナツトを装着し
てオートグラフで引つ張つた。ボルトが破壊され
る直前の荷重を測定してこれを引張強度とした。
別に柱状体の引張強度を測定し、柱状体の引張強
度に対するボルトの引張強度を計算した。その結
果を表１に示す。本実施例における異方度の算出
に使用する圧縮弾性率は上記柱状体を切削加工し
て試験片を作成しJIS K7208の方法に従つて測定
した。 実施例 ２ ボルトのねじ山角度を85゜としたこと以外は実
施例１と同様である。 実施例 ３ ボルトのねじ山角度を90゜としたこと以外は実
施例１と同様である。 実施例 ４ ガラス繊維を80重量部用いて異方度が4.0の柱
状体を得、ねじ山角度が80゜のボルトを製造した
こと以外は実施例１と同様である。 実施例 ５ ボルトのねじ山角度を85゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 実施例 ６ ボルトのねじ山角度を95゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 実施例 ７ ガラス繊維を150重量部用いて異方度が6.0の柱
状体を得、ねじ山角度が90゜のボルトを製造した
こと以外は実施例１と同様である。 実施例 ８ ボルトのねじ山角度を95゜としたこと以外は実
施例７と同様である。 実施例 ９ ボルトのねじ山角度を100゜としたこと以外は実
施例７と同様である。 比較例 １ ガラス繊維を用いずに異方度が1.0の柱状体を
得、ねじ山角度が60゜のボルトを製造したこと以
外は実施例１と同様である。その結果を表２に示
す。以下、比較例の結果はすべて表２に示す。 比較例 ２ ボルトのねじ山角度を85゜としたこと以外は比
較例１と同様である。 比較例 ３ ガラス繊維を10重量部用いて異方度が1.5の柱
状体を得たこと以外は比較例１と同様である。 比較例 ４ ガラス繊維を10重量部用いて異方度が1.5の柱
状体を得たこと以外は比較例２と同様である。 比較例 ５ ボルトのねじ山角度を60゜としたこと以外は実
施例１と同様である。 比較例 ６ ボルトのねじ山角度を100゜としたこと以外は実
施例１と同様である。 比較例 ７ ボルトのねじ山角度を60゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 比較例 ８ ボルトのねじ山角度を75゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 比較例 ９ ボルトのねじ山角度を100゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 比較例 10 ボルトのねじ山角度を60゜としたこと以外は実
施例７と同様である。 比較例 11 ボルトのねじ山角度を85゜としたこと以外は実
施例７と同様である。 比較例 ２ ボルトのねじ山角度を105゜としたこと以外は実
施例７と同様である。
化繊維で高度に補強されたプラスチツクねじ状成
形体に関する。 （従来の技術） ねじ状成形体としては従来から金属ボルトやナ
ツトが知られている。これはねじ加工としては最
も生産速度の速い転造法により製作される。金属
製ねじ状成形体は、このように高生産性のもとで
作られるが、重いうえに錆びやすいという致命的
な欠点を有する。これに対し、軽くて耐蝕性に優
れたプラスチツクねじ状成形体が生産されてい
る。それには、例えば、硬質塩化ビニル樹脂など
を転造加工して得られるプラスチツクボルトがあ
る。しかし、このようなプラスチツクボルトはプ
ラスチツク材料自体の強度が発現し得るにすぎ
ず、ボルトとして通常要求される強度を有し得な
い。その引張強度はせいぜい４〜６Kg／mm2であ
り、強固な締結力を要するボルトとしては使用に
耐ええない。ボルトの強度を上げるために、例え
ば、特開昭56−82219号公報には繊維強化プラス
チツク製ボルトが開示されている。繊維強化プラ
スチツクは一方向強化材料であるため、強化方向
においては高強度が得られるがそれに直角の方向
の強度が低い。強化方向に直角方向の強度は非繊
維強化プラスチツクと同じかもしくはそれ以下で
ある。そのため、これが引張応力、圧縮応力、剪
断応力などの多軸応力を受けるボルトに成形され
た場合には、繊維強化プラスチツクの材料特性が
充分に発揮され得ない。ちなみに、JIS規格のボ
ルトの強度は素材強度の70％以下である。 ボルトにかかる最大応力の方向はボルトのねじ
山の角度によつて大きく異なることが知られてい
る。金属のような等方性材料で形成されたボルト
は各方向の材料強度が等しい。そのため、例えば
ねじ山の角度の異なる２個のボルトにおいては、
最大応力のかかる方向は異なるがボルト自体の強
度にはかわりがない。繊維強化プラスチツクで形
成されたボルトはその材料強度に異方性があるた
め、ねじ山の角度により強度が大きく異なる。
JIS規格のボルトのねじ山の角度は60゜であるが、
このようなねじ山角度を有する繊維強化プラスチ
ツク製ボルトの強度は充分ではない。 （発明の目的） 本発明の目的は、軽量で耐蝕性・耐薬品性・電
気絶縁性をもち、しかも強化繊維により高度に補
強され、高締結力を有するプラスチツクねじ状成
形体を提供することにある。本発明の他の目的は
一方向強化材料である繊維強化プラスチツクの材
料強度を充分に生かしうるプラスチツクねじ状成
形体を提供することにある。 （発明の構成） 本発明は、長軸方向の圧縮弾性率とそれに直角
方向の圧縮弾性率との比が特定範囲にある繊維強
化プラスチツク柱状体を用いこれに特定範囲の角
度を有するねじ山を形成すれば、繊維強化プラス
チツク材料のもつ強度を有効に生かせた高強度の
ねじ状成形体が得られる、との発明者の知見にも
とづいて完成された。本発明は、繊維強化プラス
チツク柱状体にねじ山を有する繊維強化プラスチ
ツクねじ状成形体であつて、該プラスチツク柱状
体が熱可塑性樹脂および強化繊維で主としてな
り、該強化繊維の直径が1μｍ〜60μｍ、長さが１
mm〜10mmであり、該強化繊維が該プラスチツク柱
状体中に10〜40容量％の割合で含有され、該プラ
スチツク柱状体の長軸方向の圧縮弾性率（EP）
とそれに直角方向の圧縮弾性率（ER）との比
（ｋ＝EP／ER）が2.0以上であり、そして、該繊維強 化プラスチツク柱状体に下記式で示されるねじ山
角度（θ゜）のねじ山が形成されており、そのこと
により上記目的が達成される。 90＋2k−40／√ｋ≦θ≦90＋2k 本発明におけるねじ状成形体とはボルトやナツ
トなどねじ山を有する成形体をいう。 本発明に用いられるプラスチツクとしてはポリ
ブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセ
タール、ポリエーテルテレフタレートなどの熱可
塑性樹脂が挙げられる。強化繊維としてはガラス
フアイバー、カーボンフアイバー、アラミドフア
イバーなどの繊維がある。これら繊維の二種以上
を混合して用いることもできる。繊維は、通常、
直径が1μｍ〜60μｍであり、長さが１mm〜10mm程
度のチヨツプが用いられる。強化繊維の混合量は
得ようとするボルトの強度に応じて選択される
が、通常、混合物全体の10〜40容量％、好ましく
は15〜40容量％である。これを上まわると補強効
果がかえつて低下する。強化繊維とプラスチツク
との接着性を向上させる目的で、処理剤や難燃
剤、抗酸化剤などの各種添加剤が必要に応じて添
加されうる。 上記プラスチツクおよび強化繊維に必要に応じ
て、前記各種添加剤を加えこれを押出機などを用
いて溶融・混合し、柱状体が調製される。この柱
状体はその長軸方向の圧縮弾性率（EP）とそれ
に直角方向の圧縮弾性率（ER）との比（ｋ＝
EP／ER；異方度）が２以上となるように調製され る。異方度が２未満であると金属のような等方性
材料に近くなるため、後述のように、ねじ山の角
度を特定してもねじ状成形体の強度には変化がな
い。 ボルトを製造するときには、この柱状体に、例
えば、転造加工、切削加工、プレス加工などの適
当な手段により、図に示すようなねじ山が形成さ
れる。ねじ山の角度（θ゜）は、90＋2k−40／√ｋ≦ θ≦90＋2kとなるように形成される。ねじ山の
角度が小さすぎるとボルトの強度は充分に得られ
ない。ねじ山の角度が大きすぎるとねじ山のかか
り角度が小さくなり、ねじ山と係合するナツトの
滑りや緩み生じる。しかも、ねじ山が大きくなり
ボルトとしては実用的でない。このように、異方
度が２以上の繊維強化プラスチツク柱状体に最適
な角度のねじ山を形成することにより強度が素材
強度の90％以上を有するボルトを得ることができ
る。このようにして得られる本発明のブラスチツ
クボルトを、JIS規格のねじ山角度（60゜）を有す
るプラスチツクボルトと比較すると、引張強度は
20〜60％も向上する。 （実施例） 以下の本発明の実施例について説明する。 実施例 １ ポリアミド（ナイロン66；東レ株式会社製アミ
ラン）100重量部に直径13μｍ、長さ３mmのガラ
ス繊維を30重量部混合して押出成形し直径9.0mm、
長さ100mmの柱状体を得た。この柱状体の異方度
は2.2であつた。これを転造加工に供し、図に示
すように、外径ａが10.00mm、有効径ｂが9.02mm、
内径ｃが8.38mm、そしてねじ山角度θが70゜のボ
ルトを得た。このボルトの両端にナツトを装着し
てオートグラフで引つ張つた。ボルトが破壊され
る直前の荷重を測定してこれを引張強度とした。
別に柱状体の引張強度を測定し、柱状体の引張強
度に対するボルトの引張強度を計算した。その結
果を表１に示す。本実施例における異方度の算出
に使用する圧縮弾性率は上記柱状体を切削加工し
て試験片を作成しJIS K7208の方法に従つて測定
した。 実施例 ２ ボルトのねじ山角度を85゜としたこと以外は実
施例１と同様である。 実施例 ３ ボルトのねじ山角度を90゜としたこと以外は実
施例１と同様である。 実施例 ４ ガラス繊維を80重量部用いて異方度が4.0の柱
状体を得、ねじ山角度が80゜のボルトを製造した
こと以外は実施例１と同様である。 実施例 ５ ボルトのねじ山角度を85゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 実施例 ６ ボルトのねじ山角度を95゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 実施例 ７ ガラス繊維を150重量部用いて異方度が6.0の柱
状体を得、ねじ山角度が90゜のボルトを製造した
こと以外は実施例１と同様である。 実施例 ８ ボルトのねじ山角度を95゜としたこと以外は実
施例７と同様である。 実施例 ９ ボルトのねじ山角度を100゜としたこと以外は実
施例７と同様である。 比較例 １ ガラス繊維を用いずに異方度が1.0の柱状体を
得、ねじ山角度が60゜のボルトを製造したこと以
外は実施例１と同様である。その結果を表２に示
す。以下、比較例の結果はすべて表２に示す。 比較例 ２ ボルトのねじ山角度を85゜としたこと以外は比
較例１と同様である。 比較例 ３ ガラス繊維を10重量部用いて異方度が1.5の柱
状体を得たこと以外は比較例１と同様である。 比較例 ４ ガラス繊維を10重量部用いて異方度が1.5の柱
状体を得たこと以外は比較例２と同様である。 比較例 ５ ボルトのねじ山角度を60゜としたこと以外は実
施例１と同様である。 比較例 ６ ボルトのねじ山角度を100゜としたこと以外は実
施例１と同様である。 比較例 ７ ボルトのねじ山角度を60゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 比較例 ８ ボルトのねじ山角度を75゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 比較例 ９ ボルトのねじ山角度を100゜としたこと以外は実
施例４と同様である。 比較例 10 ボルトのねじ山角度を60゜としたこと以外は実
施例７と同様である。 比較例 11 ボルトのねじ山角度を85゜としたこと以外は実
施例７と同様である。 比較例 ２ ボルトのねじ山角度を105゜としたこと以外は実
施例７と同様である。
【表】
【表】
【表】
（発明の効果）
本発明のプラスチツクねじ状成形体は、このよ
うに、異方度が特定の範囲にある繊維強化プラス
チツク柱状体に特定の範囲の角度のねじ山が形成
されて得られるため、その強度は素材強度の90％
以上にもなる。軽量で耐蝕性・耐薬品性・電気絶
縁性というプラスチツク本来の特徴をも有する。
このねじ状成形体はねじ加工として最も経済的な
転造加工により製造されうる。このようにして得
られたねじ状成形体は、海洋構築物の締結部品や
自動車用部品など広範囲に構造締結用部材として
利用されうる。
うに、異方度が特定の範囲にある繊維強化プラス
チツク柱状体に特定の範囲の角度のねじ山が形成
されて得られるため、その強度は素材強度の90％
以上にもなる。軽量で耐蝕性・耐薬品性・電気絶
縁性というプラスチツク本来の特徴をも有する。
このねじ状成形体はねじ加工として最も経済的な
転造加工により製造されうる。このようにして得
られたねじ状成形体は、海洋構築物の締結部品や
自動車用部品など広範囲に構造締結用部材として
利用されうる。
図は本発明の一実施例におけるボルトの用語を
説明するためのボルトの部分断面図である。 ａ……外径、ｂ……有効径、ｃ……内径、θ…
…ねじ山角度。
説明するためのボルトの部分断面図である。 ａ……外径、ｂ……有効径、ｃ……内径、θ…
…ねじ山角度。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 繊維強化プラスチツク柱状体にねじ山を有す
る繊維強化プラスチツクねじ状成形体であつて、 該プラスチツク柱状体が熱可塑性樹脂および強
化繊維で主としてなり、 該強化繊維の直径が1μｍ〜60μｍ、長さが１mm
〜10mmであり、該強化繊維が該プラスチツク柱状
体中に10〜40容量％の割合で含有され、 該プラスチツク柱状体の長軸方向の圧縮弾性率
（EP）とそれに直角方向の圧縮弾性率（ER）との
比（ｋ＝EP／ER）が2.0以上であり、そして、 該繊維強化プラスチツク柱状体に下記式で示さ
れるねじ山角度（θ゜）のねじ山が形成されている
繊維強化プラスチツクねじ状成形体： 90＋2k−40／√ｋ≦θ≦90＋2k。 ２ 前記繊維強化プラスチツク柱状体を転造加工
して得られる特許請求の範囲第１項に記載のねじ
状成形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12399084A JPS612537A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | プラスチックねじ状成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12399084A JPS612537A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | プラスチックねじ状成形体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS612537A JPS612537A (ja) | 1986-01-08 |
| JPH0446218B2 true JPH0446218B2 (ja) | 1992-07-29 |
Family
ID=14874306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12399084A Granted JPS612537A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | プラスチックねじ状成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS612537A (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6084415A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-13 | 積水化学工業株式会社 | プラスチツクボルト |
-
1984
- 1984-06-15 JP JP12399084A patent/JPS612537A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS612537A (ja) | 1986-01-08 |
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