JPH0463768B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（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
形体およびその製造方法に関する。 （従来技術） ねじ状成形体としては従来から金属ボルトが知
られている。これはねじ加工としては最も生産速
度の早い転造法により製作される。金属ボルト
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
ツクボルトもすでに実用化されている。特公昭48
−9477号公報には熱硬化性の樹脂ではあるがガラ
スなどの強化繊維を含有する繊維強化プラスチツ
クボルトの開示がある。しかし、ここに開示され
たボルトの素材は一方向強化材料であり、多軸応
力を受けるボルトとしては強度が充分ではない。
このボルトは切削加工によりねじ山が形成される
ので、強化繊維が切断され、ねじ山にノツチ効果
が生じて充分なねじ強度を得ることができない。
また、インジエクシヨン成形によるプラスチツク
ボルトも存在するが、強度が低くナツトがゆるみ
やすくて充分な締結力が得られない欠点があつ
た。 （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、高締結力を有し、ゆるみにくいプラスチ
ツクねじ状成形体およびその製造方法を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、ねじ加工とし
て最も経済的な転造加工により高強度のプラスチ
ツクねじ状成形体を製造する方法を提供すること
にある。 （発明の構成） 本発明の繊維強化プラスチツクね状成形体は、
長軸方向に±5°以内に存在する本数の割合が60％
以上占めるように配向され、その端面がねじ山側
面に露出するガラス短繊維を含有する熱可塑性樹
脂で構成され、該ガラス短繊維が、熱可塑性樹脂
100重量部に対して20〜200重量部含有され、40〜
600μmの長さを有する本数の割合が80％以上とさ
れてなることにより上記目的が達成される。ま
た、本発明の繊維強化プラスチツクね状成形体の
製造方法は、熱可塑性樹脂100重量部に対してガ
ラス短繊維20〜200重量部含有する材料を成形し
て円柱状素材を得る工程、および該円柱状素材を
転造加工してねじ山を形成して、前記ガラス短繊
維を、長軸方向に±5°以内に存在する本数の割合
が60％以上占めるように配向させ、その端面をね
じ山側面に露出させ、かつ40〜600μmの長さを有
する本数の割合が80％以上とさせることにより上
記目的が達成される。 本発明に用いられる熱可塑性樹脂としては、例
えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカー
ボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリアセタール、ポリアミドイミド、ポリ塩
化ビニルなどがある。これに限定される必要のな
いことはいうまでもない。 熱可塑性樹脂に混合されるガラス繊維は、その
直径が5μm〜60μm、長さが１mm〜10mmであり、
混練により長さが40μm〜60μmとなされる。ガラ
ス繊維は熱可塑性樹脂100重量部に対して20〜200
重量部、好ましくは25〜180重量部の範囲で含有
される。20重量部を下まわると得られるボルトの
強度が不充分であり、かつ、ねじ山側面にガラス
繊維の端面が露出する量が少なくなるため、ねじ
山がすべりやすくなる。言いかえれば、ゆるみや
すいねじ状成形体となる。 上記熱可塑性樹脂に、さらに必要に応じて、充
填剤、ガラス繊維と樹脂との接着性を改善する処
理剤、難燃剤、抗酸化剤などが加えられうる。こ
れが押出成形機などを用いて混練され、円柱状素
材に成形される。このときの成形は、ガラス繊維
の大部分が円柱状素材の長軸方向に配向するよう
に行われることが必要である。そのためには、成
形法は押出成形法によることが好ましい。射出成
形によると、一般に、成形型での樹脂の流れ速度
が大きいためガラス繊維の所望の配向が得られに
くい。また、一般に、円柱状素材成形型の断面積
より樹脂材ゲート断面積の方が広いため、ゲート
付近でガラス繊維を含む樹脂の流れに乱れが生
じ、そのためガラス繊維がうまく配向しない。本
発明の円柱状素材を射出成形によつて得るには、
射出成形機のゲート面積を円柱状素材の断面積と
等しいか小さくすることが必要である。このとき
の注入方向は円柱状素材型の長軸方向とすること
はいうまでもない。 成形に際しては、必要に応じて、成形物の一端
にボルトに通常用いられる六角形状などの頭部が
一体形成されうる。押出成形においては、押出機
の先端にこの頭部を形成しうる金型が連結され
る。射出成形においては、頭部形状を一体的に備
えた円柱状素材型が使用される。その他に、成形
された円柱状素材を適当な長さに切断し、その一
端を再加熱して別に準備したボルト頭部を圧縮し
て付加する圧縮成形法を用いることも可能であ
る。円柱状素材の外径は最終的に得られるボルト
のサイズにより決定される。例えば、JIS M10サ
イズのボルトを得るときには直径約９mmの円柱状
素材があらかじめ準備される。 本発明のねじ状成形体のねじ加工に採用される
転造法は、格別である必要はなく、金属ねじのね
じ山成形加工に通常用いられる転造加工機械がそ
のまま適用されうる。表面にねじ山加工を施した
一対の転造ロールを同方向に回転させこの間に円
柱状素材を夾持・押圧しねじ加工を行う２本ロー
ル転造機などがその例である。丸ダイス転造機、
平ダイス転造機なども用いられうる。 円柱状素材を転造機にかけると転造ダイスのね
じ山によりガラス繊維が破断され、形成されたね
じ山の表面からガラス繊維の端面が露出する。ね
じ底部にはガラス繊維が押圧さて密集した状態と
なる。そのため、ねじ山の底部においては、とな
りあうねじ山同士がガラス繊維により接続される
ことになる。このように、ガラス繊維の端面がね
じ山表面から露出し、しかもガラス繊維がねじ山
底部に密集して相となりあうねじ山同士を接続す
るため、ねじ山の強度は極端に向上し、その摩擦
係数も適度に大きくなつてすべりにくく締結力に
富むねじ状成形体が得られる。 ガラス繊維の配向が充分でないと形成されるね
じ山の側面からガラス繊維がその側部を露出する
ように分布するおそれがある。しかも、ねじ底部
においてはガラス繊維がねじ山と平行になるよう
に分布し、となりあうねじ山同士を分断する形に
なる状態となる。そのため、ねじ山の剪断強度が
低下しねじ山面の摩擦係数も小さくなつて、すべ
りやすいねじ状成形体となる。 ガラス繊維の長さは、既述のように、40μm〜
600μmである必要がある。40μmを下まわると、
転造によりガラス繊維が破断されることが少なく
ガラス繊維の端面がねじ山側面から露出しにくく
なり、ねじの底部においても既述のようなガラス
繊維による補強効果が得られにくくなる。600μm
を上まわると、転造時のガラス繊維の移動が生じ
にくくなり、所望の高さのねじ山が形成されな
い。ガラス繊維は、その80％以上が40〜600μmの
範囲にある必要がある。 （実施例） 以下に本発明を実施例により説明する。 実施例 １ ナイロン６・６（東レ株式会社製：アミラン樹
脂）100重量部に直径13μm長さ３mmチヨツプのガ
ラス繊維を25重量部配合して押出機（２軸型混練
押出機；供給口の直径10mm）を用いて、直径９mm
の円柱状素材を成形した。これを２本ロール転造
機を用いて転造し、M10サイズのボルトを得た。
40〜600μmの長さを有するガラス繊維がガラス繊
維全体を占める割合（％）を表１(a)に示す。得ら
れたボルトの断面の電子顕微鏡写真をとり、軸方
向±5°以内の方向に存在するガラス繊維の数を調
べた。このガラス繊維が全体に占める割合（％）
も下表に示す。このボルトを用いて次のような試
験を行い性能を評価した。なお各試験につきボル
トを10本ずつ使用しその平均値を示した。各試験
は次の方法で行つた。 引張強度 M10サイズのナツトをボルトの両端にはめて、
オートグラフによりボルトが破壊される直前の最
大荷重を測定した。 ゆるみテスト 図に示すように、厚さ５mmの鉄板１を２枚あわ
せて上記ボルト２とナツト３によりトルク30Kg−
cmで締め付けた。これを回転支持軸４で支持し、
回転カム５を通して得られる500回／分の振動を
24時間加えた後のナツト３のゆるみ程度を調べ
た。 ナツトの入りやすさ M10サイズのナツトを転造ボルトにはめ、その
入りやすさを観察した。なお、表において○印は
ナツトが抵抗なくねじ込める状態、△印はナツト
がややねじ込みにくい状態、×印は相当な力をも
つてしてもナツトのねじ込みが困難な状態を示
す。 実施例 ２ ガラス繊維を50重量部用いたこと以外は実施例
１と同様である。 実施例 ３ ガラス繊維を80重量部用い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100重量部用いたこと以外は実施
例１と同様である。 実施例 ５ ガラス繊維を130重量部用いたこと以外は実施
例１と同様である。 実施例 ６ ガラス繊維を180重量部用いたこと以外は実施
例１と同様である。 実施例 ７ 押出機のスクリユーの回転数を約50％減少さ
せ、ガラス繊維の切断長さをやや長くしたこと以
外は実施例４と同様である。 実施例 ８ 実施例７と同じく、押出機のスクリユーの回転
数を約50％減少させ、ガラス繊維の切断長さをや
や長くした。それ以外は実施例４と同様である。 実施例 ９ 押出機先端の樹脂供給口の直径を８mmとして、
ガラス繊維の配向度を変化させたこと以外は実施
例４と同様である。 実施例 10 実施例９と同じく、押出機先端の樹脂供給口の
直径を８mmとして、ガラス繊維の配向度を変化さ
せた。それ以外は実施例４と同様である。 比較例 １ ガラス繊維を15重量部用いたこと以外は実施例
１と同様である。 比較例 ２ 押出機として単軸押出機を用いたこと以外は実
施例２と同様である。 比較例 ３ 押出機先端の金型への樹脂供給口を直径５mmと
したこと以外は実施例２と同様である。 比較例 ４ ガラス繊維を100重量部用いたこと以外は比較
例３と同様である。 比較例 ５ 押出機として単軸押出機を用いたこと以外は実
施例７と同様である。 比較例 ６ ガラス繊維を210重量部用いたこと以外は実施
例６と同様である。

【表】 （発明の効果） 本発明ねじ状成形体によれば、長軸方向に±5°
以内に存在する本数の割合が60％以上占めるよう
に配向させ、その端面がねじ山側面に露出させ、
かつガラス短繊維が、熱可塑性樹脂100重量部に
対して20〜200重量部含有され、40〜600μmの長
さを有する本数の割合が80％以上とされているの
で、高強度であり、高締結力を有し、ゆるみにく
い。 また、本発明の繊維強化プラスチツクね状成形
体の製造方法は、熱可塑性樹脂100重量部に対し
てガラス短繊維20〜200重量部含有する材料を成
形して円柱状素材を得る工程、および該円柱状素
材を転造加工してねじ山を形成して、前記ガラス
短繊維を、長軸方向に±5°以内に存在する本数の
割合が60％以上占めるように配向させ、その端面
がねじ山側面に露出させ、かつ40〜600μmの長さ
を有する本数の割合が80％以上とされているの
で、カラス繊維でこうど補強されたプラスチツク
の円柱状素材が得られ、これによる転造加工によ
るねじ加工は生産性に富むため、得られるプラス
チツクねじ状成形体のねじ山は二山になつたりク
ラツクや割れの生じることがなく、高強度であ
り、高締結力を有し、ゆるみにくく、しかも軽量
であり耐蝕性に富むねじ状成形体を容易に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のねじ状成形体のゆるみテストを行
うための装置を一例を示す要部側面図である。 １……鉄板、２……ボルト、３……ナツト、５
……回転カム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 長軸方向に±5°以内に存在する本数の割合が
   60％以上占めるように配向され、その端面がねじ
   山側面に露出するガラス短繊維を含有する熱可塑
   性樹脂で構成され、該ガラス短繊維が、熱可塑性
   樹脂100重量部に対して20〜200重量部含有され、
   40〜600μmの長さを有する本数の割合が80％以上
   とされてなる繊維強化プラスチツクねじ状成形
   体。 ２ 熱可塑性樹脂100重量部に対してガラス短繊
   維20〜200重量部含有する材料を成形して円柱状
   素材を得る工程、および該円柱状素材を転造加工
   してねじ山を形成して、前記ガラス短繊維を、長
   軸方向に±5°以内に存在する本数の割合が60％以
   上占めるように配向させ、その端面をねじ山側面
   に露出させ、かつ40〜600μmの長さを有する本数
   の割合が80％以上とさせることを特徴とする繊維
   強化プラスチツクねじ状成形体の製造方法。