JPS6189030A - プラスチツクねじ状成形体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はプラスチックねじ状成形体およびその製造方法
に関し、特に、転造加工によりねじ山が形成され、軽量
・高強度・耐蝕性・耐薬品性・電気絶縁性に優れ、かつ
高温においても機械的強度の低下しないプラスチックね
じ状成形体およびその製造方法に関する。

（従来の技術） ボルトなどのねじ状成形体としては１例えば。

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速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１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（て耐蝕性に優れたプラスチックを素材とす
るボルトが生産されている。しかし、一般に塩化ビニル
、ポリカーボネートなどの熱可塑性の樹脂を射出成形な
どに供して得たボルトは強度が弱く、装飾用など特定の
用途にしか利用され得ない。熱可塑性樹脂のうちでも硬
質塩化ビニル、ポリアミドなどは比較的硬質である。特
にナイロン６、ナイロン６・６゜ナイロンＭＸＤ６など
のポリアミドは強靭で自己潤滑性、耐油性、耐薬品性な
どの優れた特性を存するエンジニアリングプラスチック
である。ガラス繊維などの強化繊維が添加されると、さ
らに優れた補強効果を奏しうる。したがって、上記の性
質を備えた高品質のボルトが得られる。しかしながら、
転造加工の適用可能なプラスチック材料は。

硬質塩化ビニル樹脂などの非繊維強化プラスチック材料
に限られる。繊維強化プラスチツク材料は強度が高いた
めに塑性変形性に乏しく、塑性変形性の必要な転造加工
によるねじ山成形が不可能だからである。これに無理に
転造加工を施しても。

ねじ山は正常な三角形状を成さず、三角形の頂部が二つ
の山になったり、ねじ山にクラックが発生する。それゆ
え１強度も低く、ねじとしての体をなせない。他方、非
繊維強化プラスチック材料を転造加工して得られるボル
トは１強度において劣る。その引張強度はせいぜい４〜
５　ｋｇ　／　ｕ＋　２であるため１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。

このような問題点を改善するために１次のような手段を
講することが考えられる：■フェノール等の可塑剤の添
加、または■転造前に素材を熱媒体に接触させるか、も
しくは転造ダイスを加熱する。■の手段を講じた場合、
一般に、成形素材の転造性は上がるが弾性率の低下に伴
い機械的強度が低下する。■の手段を講じることにより
、成形素材の機械的強度を損なわずに転造性を向上させ
ることが可能である。しかしながら、熱可塑性プラスチ
ックは一般に高温における機械的強度が低温の場合に比
べて著しく低い。ポリアミド樹脂もその例外ではない。

したがって、高温でも機械的強度の低下が小さく転造加
工による大量生産の可能なボルトは現在まで生産されて
いない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来技術の問題点を解決しうるものであり
、その目的は、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たプラスチ
ッ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ックねじ状成形体を
製造する方法を提供することにある。本発明のさらに他
の目的は、高温で使用しても機械的物性の低下しないプ
ラスチッ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。

（問題点を解決するための手段） 本発明のプラスチックねじ状成形体は、主としてポリア
ミド樹脂とフェノールホルムアルデヒド樹脂とからなる
架橋ポリマーを含有した樹脂組成物でなり、そのことに
より上記目的が達成される。

さらに１本発明のプラスチックねじ状成形体の製造方法
は、上記樹脂組成物を円柱状もしくは円筒状素材に成形
する工程；該成形素材を転造加工して該成形素材の表層
部にねじ山を形成する工程；該ねじ山の形成された素材
を融点以下の温度に加熱もしくは放射線で照射する工程
を包含し、そのことにより上記目的が達成される。本発
明でいう「ねじ状成形体」とは、プラスチック成形体を
加熱しもしくは該成形体に放射線を照則し該成形体を架
橋させて得られる樹脂組成物でなるねじ山を有する成形
体をいう。具体的にはボルトなどをいう。

本発明に用いられるポリアミドには、熱可塑性樹脂とし
て一般に利用されるナイロン６、ナイロン６・６．ナイ
ロン１２．ナイロンＭＸＤ６など玉鎖にアミド結合を有
する樹脂がある。これに制限される必要のないことはい
うまでもない。

フェノール樹脂としては分子内に反応性のメヂロール基
を全フェノール樹脂に対して２ｗｔ％以上で１５ｗｔ％
以下、好ましくは５ｗｔ％以上含有されることが好まし
い。過少であるとポリアミドとの相溶性が著しく低下す
るため９機械的強度が充分に発現されない。またメチロ
ール基の含有率が１５ｗｔ％を越えるとレゾール樹脂に
見られるように成形時に大部分が硬化し、転造加工は不
可能となる。

またフェノール樹脂の添加量としては系の他の成分割合
により制限されるということは特にないが。

例えば、後述の強化ガラス繊維を５０−ｔ％使用する場
合には、全組成中３〜２０ｗ　ｔ％になるようにフェノ
ール樹脂を用いることが好ましい。過少に過ぎると素材
が充分に変形しないため、転造加工の際に素材に割れが
生じる。過多になるとポリアミド樹脂に対する無機材料
の補強効果を損なうことになり機械的強度が低下する。

また、フェノール樹脂のポリアミド樹脂への分散を容易
にするためには粉状で用いられること、好ましくは最大
粒径が１００　μｍ以下の状態で用いられることが望ま
しい。

強化繊維としては１例えば、ガラスファイバー。

カーボンファイバー、ボロンファイバー、炭化ケイ素フ
ァイバーなどの無機繊維；そして、アラミドファイバー
などの有機繊維がある。これら繊維の二種以上を混合し
て用いることもできる。繊維の長さについては特に制限
はなく２円柱状もしくは円筒状素材に成形された熱可塑
性樹脂中に分散されうるような長さであればよい。これ
ら強化繊維は熱可塑性樹脂と押出機などの混練手段で溶
融混合され該樹脂中に均一に分散される。この強化繊維
は、必要に応じて適宜用いられるものであり。

使用される場合には好ましくは２５〜６０ｗ　ｔ％の範
囲で含有される。強化繊維が含まれると高強度のプラス
チックねじ状成形体を得ることができるがその含量が過
多になるとむしろもろくなり補強効果が低下する。繊維
の含まれない系においても転造性、耐熱性は向上するこ
とはいうまでもない。これら樹脂には、必要に応じて充
填剤、繊維との接着性を改善する処理剤、難燃剤、抗酸
化剤などの各種添加剤を混入してもよい。

本発明のプラスチックねじ状成形体は次のようにして製
造される： 上記ポリアミド樹脂およびフェノールホルムアルデヒド
樹脂、そして必要に応じて加えられる強化繊維から主と
してなる樹脂組成物は常法の例えば射出成形などにより
円柱状もしくは円筒状素材に成形される。この成形素材
は１次いで、転造加工に供され該円柱状素材の外表層部
もしくは該円筒状素材の内表層部などにねじ山が形成さ
れる。

ねじ山の形成された成形体は、それだけでもボルトなど
として使用されうるが２通常は１次いで。

該成形体の融点以下の温度に加熱され、もしくは放射線
を照射されて所望のねじ状成形体になる。

加熱もしくは放射線処理により、成形体に含有されるフ
ェノールホルムアルデヒド樹脂内の未反応のチロール基
の反応が促進され、成形体の熱的・機械的強度がさらに
高くなる。特に、　　１００’ｃ以上の高温で用いる場
合には、従来の塩化ビニル装のボルトがクリープにより
破断したり繰り返し応力に対し著しく弱いのに対し１本
発明により得られたボルトは高温環境下で未反応のメチ
ロール基が反応し、熱的・機械的にさらに強くなる。耐
水。

耐薬品性も向上する。放射線は９例えば、電子線。

ガンマ−線、その他１通常放射線の概念に含まれるもの
を包含する。

（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。

大施炭上 塩酸酸性のホルムアルデヒド水溶液に適量のフェノール
、尿素およびホルマリンを添加し１反応させて後、脱水
・乾燥した。得られた各種のフェノール樹脂の元素分析
を行い、ＩＲ分析の結果と合わせてメチロール基の含有
率を決定した。こうして得られたメチロール基含量を異
にする各種のフェノール樹脂（メチロール基含有量２．
０．８．５゜１５．０ｗｔ％）とポリアミド樹脂（東し
く（聯製アミラン（ナイロン６・６））とを重量比２０
　：　８０でトライブレンドした。これを押出成形機で
最大径２關以下のベレットにした。これを射出成形機に
より直径９．０■の丸棒を成形した。この丸棒をｌＱｃ
ｍの長さに切断して円柱状素材を得た。これをＭＩＯね
じダイスの取りつけられた転造加工機に供しねじ加工を
施した。得られた１０ｃｎ＋長のＭＩＯボルトの両端に
ナンドを取り付け２０℃の恒温室でＪＩＳ　Ｂ　１０５
１に準じた引っ張り試験を行った。また、８０℃の恒温
槽内でも同様の試験を行った。その結果を表１に示す。

大立叢又 実施例１のペレットに径１３μｍ　・６１１ｍチョンプ
のガラス繊維を重量比５０　：　５０でトライブレンド
した以外は実施例１と同様である。

大止炭主 実施例２において、フェノール樹脂とポリアミド樹脂の
組成比を６：９４にした以外は実施例２と同様である。

スＷ江１ 実施例２においてフェノール樹脂とポリアミド樹脂の組
成比を５：９５にした以外は実施例２と同様である。

実施例５ 実施例２においてフェノール樹脂とポリアミド樹脂の組
成比を４０　：　６０にした以外は実施例２と同様であ
る。

ス３４濾ｉ 実施例２においてフェノール樹脂とポリアミド樹脂の組
成比を５０　：　５０にした以外は実施例２と同様であ
る。

災施班１ 実施例２において転造加工を施したボルトを１５０℃の
電気炉に４８時間入れた以外は実施例２と同様である。

スｆｉ影 実施例２においてボルトにＩＭｒａｄのγ線を照射した
以外は実施例２と同様である。

几較災土 実施例１においてフェノール樹脂を使用しなかった以外
は実施例１と同様である。

止較貫主 実施例２においてフェノール樹脂を使用しなかった以外
は実施例２と同様である。

ル較±主 実施例２においてフェノール樹脂中のメチロール基の含
有率を１．０ｗｔ％になるようにホルムアルデヒド量を
調整した以外は実施例２と同様である。

ル蚊拠土 実施例２においてフェノール樹脂中のメチロール基の含
有率を２０ｗ　ｔ％になるようにホルムアルデヒド量を
調整した以外は実施例２と同様である。

ル較開立 比較例２において押出成形機に１ｗｔ％のフェノールを
添加した以外は比較例２と同様である。

止較班旦 比較例２において転造時に円柱状素材を１５０”Ｃのシ
リコンオイルに接触させた以外は比較例２と同様である
。

（以下余白） 表１ （発明の効果） 本発明によれば、このように２強化繊維で高度に補強さ
れたプラスチック素材に転造加工によるねじ山成形を行
うことが極めて容易になる。転造加工によるねじ加工は
生産性に冨むため、ボルトが経済的に生産されうる。し
かも、得られるプラスチックボルトのねじ山形状は良好
で、ねじ山頂部が二山になったりクラックや割れの生じ
ることがない。ねじ山の形成された成形体素材は熱処理
もしくは放射線照射処理に供されると、得られたボルト
は、しかも、高温で使用しても強度低下が少ないうえに
高強度・軽量であり耐蝕性に冨むなどの繊維強化プラス
チツク材料の本来有する特徴を余すことなく備えている
。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主としてポリアミド樹脂とフェノールホルムアルデ
   ヒド樹脂とからなる架橋ポリマーを含有した樹脂組成物
   でなるプラスチックねじ状成形体。 ２、前記フェノールホルムアルデヒド樹脂が分子内にメ
   チロール基を２〜１５重量％の割合で含有する特許請求
   の範囲第１項に記載のプラスチックねじ状成形体。 ３、前記樹脂組成物が強化繊維を含有する特許請求の範
   囲第１項もしくは第２項に記載のプラスチックねじ状成
   形体。 ４、主としてポリアミド樹脂とフェノールホルムアルデ
   ヒド樹脂とからなる架橋ポリマーを含有した樹脂組成物
   を円柱状もしくは円筒状素材に成形する工程；該成形素
   材を転造加工して該成形素材の表層部にねじ山を形成す
   る工程；該ねじ山の形成された素材を融点以下の温度に
   加熱もしくは放射線で照射する工程を包含するプラスチ
   ックねじ状成形体の製造方法。 ５、前記フェノールホルムアルデヒド樹脂が分子内にメ
   チロール基を２〜１５重量％の割合で含有する特許請求
   の範囲第４項に記載のプラスチックねじ状成形体の製造
   方法。 ６、前記樹脂組成物が強化繊維を含有する特許請求の範
   囲第４項もしくは第５項に記載のプラスチックねじ状成
   形体の製造方法。