JP2019015399A - Screw-like molding - Google Patents

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Yutaka Hayashi
豊 林
幸之助 魚住
Konosuke Uozumi
幸之助 魚住
美里 高柳
Misato Takayanagi
美里 高柳
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Abstract

To provide a screw-like molding that is light in weight and prevents the occurrence of rust, has excellent shape stability to humidity or the like, and has also excellent durability and strength.SOLUTION: A screw-like molding is obtained by using a fiber-reinforced resin material containing a reinforced fiber and a thermoplastic epoxy resin. The thermoplastic epoxy resin is preferably a reactive epoxy resin.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ネジ又はボルト等のネジ山部を有するネジ状成形体に関し、特に強化繊維に樹脂を付与した繊維強化樹脂材を用いて成形されたネジ状成形体に関する。   The present invention relates to a thread-shaped molded body having a thread portion such as a screw or a bolt, and more particularly to a thread-shaped molded body molded using a fiber reinforced resin material obtained by adding a resin to a reinforced fiber.

従来から、住宅や橋梁等の建築物、車や飛行機等の輸送機、あるいは、工作機器等の製造設備等の様々な物において、木材、金属又はプラスチック等の部材同士を締結する際に、ネジ又はボルト等の締結部材が使用されている。これらの締結部材は、一般的には金属製であるが、金属製の締結部材は、質量が大きかったり錆が発生したりする等の課題がある。   Conventionally, screws are used to fasten members such as wood, metal, or plastic in buildings, such as houses and bridges, transport equipment such as cars and airplanes, or manufacturing equipment such as machine tools. Alternatively, a fastening member such as a bolt is used. These fastening members are generally made of metal, but the metal fastening members have problems such as large mass and rusting.

そこで、軽量で錆が発生しない締結部材として、熱可塑性樹脂、具体的にはナイロン樹脂に炭素繊維を含有させた樹脂組成物を用いたネジ状成形体が知られている(特許文献1)。   Therefore, as a fastening member that is lightweight and does not generate rust, there is known a thread-like molded body using a thermoplastic resin, specifically, a resin composition in which a carbon fiber is contained in a nylon resin (Patent Document 1).

特開平1−259932号公報JP-A-1-259932

しかしながら、ナイロン樹脂を用いたネジ状成形体は、吸湿性が高い。このため、ナイロン樹脂を用いたネジ状成形体をネジとして用いて部材同士をねじ止めすると、雨等で濡れたり使用環境の湿度変化の影響を受けたりしてネジが収縮及び膨張を繰り返し、この結果、ネジの形態が変化し、ネジが弛んでいくという問題があった。しかも、ナイロン樹脂を用いたネジ状成形体では、耐久性及び強度の面で十分な効果を発揮することができなかった。   However, a thread-like molded body using a nylon resin has high hygroscopicity. For this reason, when the screw-shaped molded body using nylon resin is used as a screw and the members are screwed together, the screw repeatedly contracts and expands due to being wet by rain or the influence of humidity change in the usage environment. As a result, there was a problem that the screw shape changed and the screw loosened. In addition, the thread-shaped molded body using the nylon resin cannot exhibit a sufficient effect in terms of durability and strength.

本発明は、軽量で錆が発生せず、水や湿気等に対する形態の安定性に優れ、また、耐久性及び強度に優れたネジ状成形体を提供することを課題としている。   An object of the present invention is to provide a screw-like molded body that is lightweight, does not rust, has excellent form stability against water, moisture, and the like, and has excellent durability and strength.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明をするに至った。すなわち、本発明は、例えば、以下の構成(1)〜(7)である。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have reached the present invention. That is, this invention is the following structures (1)-(7), for example.

(1)本発明に係るネジ状成形体は、強化繊維と熱可塑性エポキシ樹脂とを含む繊維強化樹脂材を用いたものである。   (1) The thread-shaped molded body according to the present invention uses a fiber reinforced resin material containing a reinforced fiber and a thermoplastic epoxy resin.

(2)さらに、本発明に係るネジ状成形体では、前記熱可塑性エポキシ樹脂が、反応型のエポキシ樹脂であるとよい。   (2) Furthermore, in the screw-shaped molded body according to the present invention, the thermoplastic epoxy resin may be a reactive epoxy resin.

(3)さらに、本発明に係るネジ状成形体では、前記強化繊維の長さが、1mm超であるとよい。   (3) Furthermore, in the screw-shaped molded body according to the present invention, the length of the reinforcing fiber is preferably greater than 1 mm.

(4)さらに、本発明に係るネジ状成形体では、前記強化繊維が、三次元繊維構造体であるとよい。   (4) Furthermore, in the screw-shaped molded body according to the present invention, the reinforcing fiber may be a three-dimensional fiber structure.

(5)さらに、本発明に係るネジ状成形体では、前記強化繊維が、筒状の組紐または編物であるとよい。   (5) Furthermore, in the screw-shaped molded body according to the present invention, the reinforcing fiber may be a tubular braid or a knitted fabric.

(6)さらに、本発明に係るネジ状成形体は、繊維体積率が(Vf値)が20〜80%であるとよい。   (6) Furthermore, the screw-shaped molded body according to the present invention may have a fiber volume ratio (Vf value) of 20 to 80%.

(7)さらに、本発明に係るネジ状成形体は、JIS Z2241に準じて測定を行ったときの引張強さが80MPa以上であるとよい。   (7) Furthermore, the screw-shaped molded body according to the present invention preferably has a tensile strength of 80 MPa or more when measured according to JIS Z2241.

本発明によれば、軽量で錆が発生せず、水や湿気等に対する形態の安定性に優れ、また、耐久性及び強度に優れたネジ状成形体を実現できる。   According to the present invention, it is possible to realize a screw-like molded body that is lightweight, does not rust, has excellent form stability against water, moisture, and the like, and has excellent durability and strength.

実施例3のネジ状成形体(射出成形直後の木ネジが二つ繋がった状態)の写真である。It is a photograph of the screw-like molded object of Example 3 (state in which two wood screws immediately after injection molding are connected).

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示す。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状および材料等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Embodiments of the present invention will be described below. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, and the like shown in the following embodiments are merely examples and do not limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.

本実施の形態に係るネジ状成形体は、強化繊維と熱可塑性エポキシ樹脂とを含む繊維強化樹脂材を用いて成形されたものである。具体的には、ネジ状成形体は、強化繊維に熱可塑性エポキシ樹脂を付与した繊維強化樹脂材を用いて成形されたものである。   The thread-shaped molded body according to the present embodiment is molded using a fiber reinforced resin material including a reinforced fiber and a thermoplastic epoxy resin. Specifically, the thread-shaped molded body is formed using a fiber reinforced resin material obtained by adding a thermoplastic epoxy resin to a reinforced fiber.

本実施の形態に係るネジ状成形体は、ネジ山部又はネジ溝部等(以下、これらを総称してネジ山部ともいう。)のネジ形状を有するものである。具体的に、ネジ状成形体は、ボルト、ネジ、木ネジまたはナット等の締結部材をはじめとして、ターンバックル等などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   The screw-shaped molded body according to the present embodiment has a screw shape such as a screw thread portion or a screw groove portion (hereinafter collectively referred to as a screw thread portion). Specifically, examples of the screw-like molded body include a fastening member such as a bolt, a screw, a wood screw, or a nut, and a turnbuckle, but are not limited thereto.

(実施の形態1)
まず、実施の形態1に係るネジ状成形体について説明する。
(Embodiment 1)
First, the thread-shaped molded body according to Embodiment 1 will be described.

本実施の形態に係るネジ状成形体は、強化繊維の束を編成した三次元繊維構造体の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が含浸した繊維強化樹脂材を加工することにより成形されたものである。ネジ状成形体の表面部分には、ネジ山部が設けられている。このネジ山部には、熱可塑性エポキシ樹脂が含まれているとよく、さらに強化繊維を有しているとよい。   The thread-shaped molded body according to the present embodiment is formed by processing a fiber reinforced resin material impregnated with a thermoplastic epoxy resin into a three-dimensional fiber structure in which a bundle of reinforcing fibers is knitted. . A thread portion is provided on the surface portion of the thread-shaped molded body. The thread portion may contain a thermoplastic epoxy resin, and may further have reinforcing fibers.

ネジ状成形体のネジ山部に存在する強化繊維は、三次元繊維構造体を構成する強化繊維であり、長繊維であるとよい。このネジ山部に存在する強化繊維が三次元繊維構造体を構成する強化繊維の一部であって、三次元繊維構造体を構成する強化繊維が長繊維であることより、ネジ山が形成されたネジ山部と当該ネジ山部に隣接する本体部との互いの強化繊維が交絡しながら繋がるので、ネジ山部のせん断強度が大きくなり、優れた引張強さを有するネジ状成形体が得られる。   The reinforcing fiber present in the thread portion of the thread-shaped molded body is a reinforcing fiber constituting the three-dimensional fiber structure, and may be a long fiber. The reinforcing fiber present in the thread portion is a part of the reinforcing fiber constituting the three-dimensional fiber structure, and the reinforcing fiber constituting the three-dimensional fiber structure is a long fiber, so that the thread is formed. Since the reinforcing fibers of the threaded portion and the main body adjacent to the threaded portion are connected while being entangled, the shear strength of the threaded portion is increased, and a thread-like molded body having excellent tensile strength is obtained. It is done.

また、熱可塑性エポキシ樹脂はナイロン樹脂等の他の樹脂に比べて含水率が低いので、ネジ状成形体を構成する繊維強化樹脂材に熱可塑性エポキシ樹脂を用いることにより、水に触れたり湿度が高かったりする場合の湿潤状態とその逆の乾燥状態とが繰り返されるような環境に晒されてネジ状成形体が収縮と膨張を繰り返すことで形態が変形してしまうことを抑制できる。これにより、ネジ状成形体を用いて部材を接合したとしても、ネジ状成形体が弛むことを抑制できる。また、含水率が低い熱可塑性エポキシ樹脂を用いることで、耐久性および強度に優れたネジ状成形体を得ることができる。   Also, since the thermoplastic epoxy resin has a lower moisture content than other resins such as nylon resin, the use of a thermoplastic epoxy resin for the fiber reinforced resin material constituting the thread-shaped molded body can cause contact with water and humidity. It is possible to prevent the shape from being deformed due to repeated contraction and expansion of the thread-shaped molded body due to exposure to an environment in which the wet state and the dry state in the opposite case are repeated. Thereby, even if it joins a member using a screw-shaped molded object, it can suppress that a screw-shaped molded object loosens. In addition, by using a thermoplastic epoxy resin having a low water content, a thread-like molded body having excellent durability and strength can be obtained.

また、ネジ状成形体に用いられている繊維強化樹脂材に熱可塑性エポキシ樹脂を用いることにより、ネジ山部等のネジ形状を形成する際に、繊維強化樹脂材を加熱し加圧することにより容易にネジ形状を形成することができる。   In addition, by using a thermoplastic epoxy resin for the fiber reinforced resin material used in the thread-shaped molded body, it is easy to heat and pressurize the fiber reinforced resin material when forming a screw shape such as a screw thread. A screw shape can be formed.

しかも、繊維強化樹脂材に用いられる樹脂として反応型の熱可塑性エポキシ樹脂を用いていることで、強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が含浸し、また、強化繊維も熱可塑性エポキシ樹脂と共にネジ山部に移動し易くなり、耐久性および強度に優れたネジ山部を形成することができる。また、ネジ状成形体の中心部に存在する強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が入り込んでいるため、ネジ状成形体自体の強度にも優れている。   Moreover, by using a reactive thermoplastic epoxy resin as the resin used for the fiber reinforced resin material, the thermoplastic epoxy resin is impregnated into the bundle of reinforcing fibers, and the reinforcing fiber is also a thermoplastic epoxy resin. At the same time, it is easy to move to the thread portion, and a thread portion having excellent durability and strength can be formed. In addition, since the thermoplastic epoxy resin has entered the bundle of reinforcing fibers present in the center of the thread-shaped molded body, the thread-shaped molded body itself is excellent in strength.

本実施の形態に係るネジ状成形体の繊維体積率(Vf値)は、20〜80%であるとよい。好ましくは、ネジ状成形体の繊維体積率は、40%〜70%であり、さらに50〜60%であるとよい。ネジ状成形体の繊維体積率が前記下限値(例えば20%)を下回るとネジ山部が熱可塑性エポキシ樹脂のみとなるおそれがあり、得られるネジ状成形体の引張強さが低下するおそれがある。また、ネジ状成形体の繊維体積率が前記上限値(例えば80%)を上回ると、ネジ山部を成形する際にネジ山部の強化繊維が切断されるおそれがあり、この場合も、得られるネジ状成形体の引張強さが低下するおそれがある。   The fiber volume ratio (Vf value) of the thread-shaped molded body according to the present embodiment is preferably 20 to 80%. Preferably, the fiber volume ratio of the thread-shaped molded body is 40% to 70%, and more preferably 50 to 60%. If the fiber volume fraction of the thread-shaped molded body is lower than the lower limit (for example, 20%), the thread portion may be made of only a thermoplastic epoxy resin, and the tensile strength of the obtained thread-shaped molded body may be decreased. is there. In addition, if the fiber volume ratio of the thread-shaped molded body exceeds the upper limit (for example, 80%), there is a possibility that the reinforcing fiber of the thread portion is cut when the thread portion is formed. There is a possibility that the tensile strength of the formed thread-shaped molded product is lowered.

なお、ネジ状成形体を木ネジ等に用いる場合、ネジ状成形体のネジ山部は、強化繊維を含まずに熱可塑性エポキシ樹脂のみによって構成されていてもよい。その理由は、熱可塑性エポキシ樹脂自体が強度に優れており、さらに、熱可塑性エポキシ樹脂と強化繊維(特に炭素繊維)との接着性が強固になっているためである。これにより、木材のように接合される部材の強度がさほど強くない場合には、ネジ山部に強化繊維が含まれていないネジ状成形体を木ネジ等に用いても問題なく接合することができる。   In addition, when using a screw-shaped molded object for a wood screw etc., the thread part of a screw-shaped molded object may be comprised only by the thermoplastic epoxy resin without including a reinforced fiber. The reason is that the thermoplastic epoxy resin itself is excellent in strength, and further, the adhesiveness between the thermoplastic epoxy resin and the reinforcing fibers (particularly carbon fibers) is strengthened. As a result, when the strength of a member to be joined such as wood is not so strong, it is possible to join without any problem even if a thread-like molded body that does not contain reinforcing fibers in the thread portion is used for wood screws or the like. it can.

なお、ネジ状成形体の繊維体積率を示すVf値は、以下の式1で求めることができる。   In addition, the Vf value which shows the fiber volume ratio of a screw-shaped molded object can be calculated | required by the following formula | equation 1.

Vf値(%)=(W−ρ×V)/[(ρ−ρ)×V]×100・・・式1 Vf value (%) = (W−ρ 3 × V) / [(ρ 2 −ρ 3 ) × V] × 100 Equation 1

式1において、Wはネジ状成形体の質量(g)、Vはネジ状成形体の体積(cm)、ρは、ネジ状成形体における強化繊維の密度(g/cm)、ρは、ネジ状成形体に用いられる樹脂の密度(g/cm)を表している。なお、ネジ状成形体に用いられる樹脂とは、繊維強化樹脂材を構成する樹脂が熱可塑性エポキシ樹脂のみである場合は、熱可塑性エポキシ樹脂のことであるが、繊維強化樹脂材を構成する樹脂が熱可塑性エポキシ樹脂以外の樹脂も含む場合は、熱可塑性エポキシ樹脂だけではなく、熱可塑性エポキシ樹脂以外の樹脂も加えた樹脂全体のことである。 In Equation 1, W is the mass (g) of the thread-shaped molded body, V is the volume (cm 3 ) of the thread-shaped molded body, ρ 2 is the density of reinforcing fibers in the thread-shaped molded body (g / cm 3 ), ρ 3 represents the density (g / cm 3 ) of the resin used for the thread-shaped molded body. The resin used for the thread-shaped molded body is a thermoplastic epoxy resin when the resin constituting the fiber reinforced resin material is only a thermoplastic epoxy resin, but the resin constituting the fiber reinforced resin material. When the resin includes a resin other than the thermoplastic epoxy resin, it means the whole resin including not only the thermoplastic epoxy resin but also a resin other than the thermoplastic epoxy resin.

本実施の形態におけるネジ状成形体は、特に引張強さに優れており、JIS Z2241に準じて測定を行ったときの引張強さが400Mpa以上であるとよく、より好ましくは450MPa以上である。上限はとくに限定されるものではないが1000MPa程度である。市販されているアルミ合金製のネジの引張強さは、250MPa程度であり、また、市販されている炭素繊維とポリエーテルエーテルケトンとの複合材を用いたネジの引張強さは150MPa程度である。したがって、本実施の形態におけるネジ状成形体は、これらの市販されているネジと比べて優れた強度を有する。   The screw-shaped molded body in the present embodiment is particularly excellent in tensile strength, and the tensile strength when measured according to JIS Z2241 is preferably 400 MPa or more, and more preferably 450 MPa or more. The upper limit is not particularly limited, but is about 1000 MPa. The tensile strength of commercially available aluminum alloy screws is about 250 MPa, and the tensile strength of screws using a commercially available composite material of carbon fiber and polyetheretherketone is about 150 MPa. . Therefore, the thread-shaped molded body in the present embodiment has superior strength compared to these commercially available screws.

なお、ネジ状成形体のネジ山部における、ネジ山の高さ、ネジ山のピッチ、長さ、および、太さは、目的とする用途や強度に応じて、任意のものとすることができる。   Note that the thread height, the thread pitch, the length, and the thickness of the thread portion of the thread-shaped formed body can be arbitrarily set according to the intended use and strength. .

以下、本実施の形態におけるネジ状成形体に用いられる強化繊維および熱可塑性エポキシ樹脂、また、強化繊維と熱可塑性エポキシ樹脂とからなる繊維強化樹脂材等について、詳細に説明する。   Hereinafter, the reinforced fiber and the thermoplastic epoxy resin used for the screw-shaped molded body in the present embodiment, and the fiber reinforced resin material composed of the reinforced fiber and the thermoplastic epoxy resin will be described in detail.

<強化繊維>
まず、本実施の形態におけるネジ状成形体に用いられる強化繊維について説明する。
<Reinforcing fiber>
First, the reinforcing fiber used for the screw-shaped molded body in the present embodiment will be described.

強化繊維としては、無機繊維、有機繊維、または、これらを複合して用いたものが挙げられる。具体的には、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイト繊維、ボロン繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、PBO(ポリパラフェニレンベンズオキサゾール)繊維、ポリフェニレンサルファイド(PPS)繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、または、ポリビニルアルコール(PVA繊維)等が挙げられる。   Examples of the reinforcing fibers include inorganic fibers, organic fibers, or those using a combination of these. Specifically, carbon fiber, graphite fiber, silicon carbide fiber, alumina fiber, tungsten carbide fiber, boron fiber, glass fiber, basalt fiber, para-aramid fiber, meta-aramid fiber, ultrahigh molecular weight polyethylene fiber, polyarylate Examples thereof include fibers, PBO (polyparaphenylene benzoxazole) fibers, polyphenylene sulfide (PPS) fibers, polyimide fibers, fluorine fibers, and polyvinyl alcohol (PVA fibers).

軽量で強度が大きいとの観点からは、強化繊維として炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維は、PAN系またはピッチ系等のものを用いることができるが、特に限定されるものではない。この中でも、強度と弾性率とのバランスの観点からは、強化繊維としてPAN系の炭素繊維を用いることが好ましい。   From the viewpoint of light weight and high strength, it is preferable to use carbon fibers as reinforcing fibers. Carbon fibers such as PAN-based or pitch-based carbon fibers can be used, but are not particularly limited. Among these, from the viewpoint of balance between strength and elastic modulus, it is preferable to use PAN-based carbon fibers as reinforcing fibers.

また、強化繊維は、連続した長繊維であるとよい。この場合、高い強度の観点では、長繊維である強化繊維の長さは、ネジ状成形体の長さや太さにもよるが、ネジ状成形体の全長以上であるとよい。なお、強化繊維は、少なくともネジ山部のネジ山の高さよりも長いとよい。   Further, the reinforcing fiber is preferably a continuous long fiber. In this case, from the viewpoint of high strength, the length of the reinforcing fiber, which is a long fiber, depends on the length and thickness of the thread-shaped molded body, but is preferably not less than the total length of the thread-shaped molded body. The reinforcing fiber may be longer than at least the thread height of the thread portion.

強化繊維は、複数束ねたものがよい。作業性や得られるネジ状成形体の強度の観点からは、強化繊維の単繊維を100本以上束ねたものが好ましく、より好ましくは、強化繊維の単繊維を1000本以上束ねるとよい。強化繊維の単繊維の本数の上限は、特に限定されるものではないが、目的とするネジ状成形体の大きさ(太さや長さなど)や求められる引張強さなどの強度に応じて適宜選択すればよい。   A plurality of reinforcing fibers are preferably bundled. From the viewpoint of workability and the strength of the obtained thread-shaped molded body, it is preferable to bundle 100 or more reinforcing fiber single fibers, and more preferably 1000 or more reinforcing fiber single fibers. The upper limit of the number of single fibers of the reinforcing fiber is not particularly limited, but is appropriately determined according to the strength (such as thickness and length) of the target screw-shaped molded body and the required tensile strength. Just choose.

具体的には、強化繊維の束として、例えば炭素繊維メーカーから供給される炭素繊維の単繊維を、1000本(1K)束ねた製品、3000本(3K)束ねた製品、6000本(6K)束ねた製品、12000本(12K)束ねた製品、24000本(24K)束ねた製品、40000本(40K)束ねた製品、50000本(50K)束ねた製品、または、60000本(60K)束ねた製品等を用いることができる。また、強化繊維の束として、東レ株式会社製のトレカ(登録商標)糸(T700SC−24000等)の炭素繊維の束、三菱ケミカル株式会社製のパイロフィル(登録商標)の炭素繊維の束、東邦テナックス株式会社(2018年4月1日より帝人株式会社に統合)のテナックス(登録商標)の炭素繊維の束、または、さらにこれらのものを複数本束ねたものを用いることができる。また、これらの炭素繊維の束は、開繊処理等を行わずにドラム等に巻かれた状態の炭素繊維の束をそのまま用いることができるので、生産性に優れている。なお、炭素繊維の束は、開繊処理を行ったものであってもよい。また、炭素繊維の束は、無撚糸、有撚糸、または、解燃糸であってもよいが、熱可塑性エポキシ樹脂を強化繊維の束の内部にまで入り込ませるとの観点からは、無撚糸であるとよい。   Specifically, as bundles of reinforcing fibers, for example, 1000 (1K) bundles, 3000 (3K) bundles, and 6000 (6K) bundles of carbon fibers supplied from a carbon fiber manufacturer. 12,000 (12K) bundled product, 24000 (24K) bundled product, 40000 (40K) bundled product, 50000 (50K) bundled product, 60000 (60K) bundled product, etc. Can be used. Also, as bundles of reinforcing fibers, carbon fiber bundles of Torayca (registered trademark) yarn (T700SC-24000, etc.) manufactured by Toray Industries, Inc., carbon fiber bundles of Pyrofil (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, Toho Tenax A bundle of Tenax (registered trademark) carbon fibers of a corporation (integrated with Teijin Limited from April 1, 2018), or a bundle of a plurality of these may be used. In addition, these carbon fiber bundles are excellent in productivity because the carbon fiber bundles wound around a drum or the like can be used as they are without performing a fiber opening treatment or the like. Note that the bundle of carbon fibers may have been subjected to fiber opening treatment. In addition, the carbon fiber bundle may be a non-twisted yarn, a twisted yarn, or a flame-retardant yarn, but is a non-twisted yarn from the viewpoint of allowing the thermoplastic epoxy resin to enter the bundle of reinforcing fibers. Good.

<熱可塑性エポキシ樹脂>
次に、本実施の形態におけるネジ状成形体に用いられる熱可塑性エポキシ樹脂について説明する。
<Thermoplastic epoxy resin>
Next, the thermoplastic epoxy resin used for the thread-shaped molded body in the present embodiment will be described.

熱可塑性エポキシ樹脂としては、好ましくは、硬化剤や触媒、重合開始剤、重合促進剤等の添加剤が添加されていたり加熱したりすることにより硬化等の反応が開始または反応が促進等されて硬化する反応型樹脂であるとよく、さらに、硬化した後も熱可塑性を有するものであるとよい。したがって、熱可塑性エポキシ樹脂としては、硬化後も加熱及び/又は加圧処理により形態を変化させることができるように、分子構造が直鎖状のものを用いることが好ましい。   As the thermoplastic epoxy resin, preferably, a reaction such as curing is started or accelerated by adding an additive such as a curing agent, a catalyst, a polymerization initiator, a polymerization accelerator, or heating. It is preferable that it is a reactive resin that is cured, and it is also desirable that it is thermoplastic even after being cured. Therefore, it is preferable to use a thermoplastic epoxy resin having a linear molecular structure so that the form can be changed by heating and / or pressure treatment after curing.

このような熱可塑性エポキシ樹脂を用いることにより、強化繊維と熱可塑性エポキシ樹脂とからなる繊維強化樹脂材を作製した後は、この繊維強化樹脂材を用いて任意の時期に任意の形状のネジ状成形体を製造することができる。これにより、ネジ等の完成品としてのネジ状成形体の在庫リスクを低減することができる。   By using such a thermoplastic epoxy resin, after producing a fiber reinforced resin material composed of a reinforced fiber and a thermoplastic epoxy resin, using this fiber reinforced resin material, a screw shape of an arbitrary shape at an arbitrary time. A molded body can be produced. Thereby, the inventory risk of the screw-like molded object as finished products, such as a screw, can be reduced.

また、本発明の目的を逸脱しない範囲で、熱可塑性エポキシ樹脂に他の熱可塑性樹脂を配合したものを用いて、繊維強化樹脂材を作製してもよい。   Moreover, you may produce a fiber reinforced resin material using what mix | blended other thermoplastic resins with the thermoplastic epoxy resin in the range which does not deviate from the objective of this invention.

このような反応型の熱可塑性エポキシ樹脂は、硬化剤で硬化させる前は、常温で液状であったり、または、溶剤により溶解あるいは分散させた状態であったりするので、繊維強化樹脂材を作製する際に、熱可塑性エポキシ樹脂を強化繊維の束の内部にまで容易に含浸させることができる。これにより、繊維強化樹脂材においては強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が存在しているため、強化繊維と熱可塑性エポキシ樹脂とが十分に絡み合った(例えば接触し合った又は強固に密着した)状態になっている。このため、本実施の形態におけるネジ状成形体は、優れた強度を有する。また、反応型の熱可塑性エポキシ樹脂を用いた繊維強化樹脂材は、熱可塑性樹脂を反応させて硬化した後であっても熱可塑性を有し、強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が存在しているため、加熱及び/又は加圧処理時に熱可塑性エポキシ樹脂が移動し易くなるとともに強化繊維も移動し易くなるので、所定の形状のネジ山部を容易に形成することができる。つまり、ネジ山部の成形性に優れる。   Such a reactive thermoplastic epoxy resin is liquid at room temperature before being cured with a curing agent, or is in a state of being dissolved or dispersed in a solvent, so that a fiber-reinforced resin material is produced. In this case, the thermoplastic epoxy resin can be easily impregnated into the bundle of reinforcing fibers. Thereby, in the fiber reinforced resin material, since the thermoplastic epoxy resin exists even inside the bundle of reinforcing fibers, the reinforcing fiber and the thermoplastic epoxy resin are sufficiently intertwined (for example, in contact with each other or firmly It is in a close contact state. For this reason, the screw-shaped molded object in this Embodiment has the outstanding intensity | strength. Moreover, the fiber reinforced resin material using the reactive thermoplastic epoxy resin has thermoplasticity even after being cured by reacting the thermoplastic resin, and the thermoplastic epoxy resin reaches the inside of the bundle of reinforced fibers. Since the thermoplastic epoxy resin easily moves during the heating and / or pressurizing treatment and the reinforcing fiber also easily moves, the threaded portion having a predetermined shape can be easily formed. That is, the formability of the thread portion is excellent.

また、反応型の熱可塑性エポキシ樹脂をはじめとして反応型の熱可塑性樹脂は、加熱溶融させて使用する未反応型の熱可塑性樹脂に比べて、反応前の熱可塑性樹脂の分子量が小さく流動性が高く、反応後に例えば数平均分子量で1万以上ないし3万以上に高分子化させたり架橋の状態を調整したりすることが可能であり、また、強度、可撓性または熱変形性の調整も可能である。   In addition, reactive thermoplastic resins, including reactive thermoplastic epoxy resins, have a smaller molecular weight than the unreacted thermoplastic resin used by heating and melting, and are less fluid. After reaction, it can be polymerized to a number average molecular weight of, for example, 10,000 or more to 30,000 or more, and the state of crosslinking can be adjusted, and the strength, flexibility, or heat deformability can also be adjusted. Is possible.

一方、熱により溶融して用いられる熱可塑性樹脂は、一般的には、薄い炭素繊維の束を用いた織物であっても織物内部への含浸が容易ではなく、特に、本実施の形態のように強化繊維が密に存在する三次元繊維構造体に付与する場合には、三次元繊維構造体の表面近辺のみに熱可塑性樹脂が存在するに留まる。これに対して、本実施の形態のように、反応型の熱可塑性エポキシ樹脂を用いることにより、強化繊維が密に存在する三次元繊維構造体であっても、三次元繊維構造体の内部の奥にまで流動性に優れた低分子量の熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させた後で、エポキシ樹脂を反応させ高分子化することができるため、得られるネジ状成形体では、ネジ状成形体の内部、さらに、ネジ状成形体の内部深くにある強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させることができる。   On the other hand, the thermoplastic resin used by being melted by heat is generally not easy to impregnate the inside of the fabric even if it is a fabric using a bundle of thin carbon fibers. In the case of applying to a three-dimensional fiber structure in which reinforcing fibers are densely present, the thermoplastic resin is present only in the vicinity of the surface of the three-dimensional fiber structure. On the other hand, as in the present embodiment, by using a reactive thermoplastic epoxy resin, even in a three-dimensional fiber structure in which reinforcing fibers are densely present, the inside of the three-dimensional fiber structure Since the epoxy resin can be reacted and polymerized after impregnating the low molecular weight thermoplastic epoxy resin with excellent fluidity to the back, the resulting screw-shaped molded product has an internal structure of the screw-shaped molded product. Furthermore, the thermoplastic epoxy resin can be impregnated into the inside of the bundle of reinforcing fibers deep inside the thread-shaped molded body.

なお、熱可塑性樹脂は、反応後に化学構造が変わる場合もあり、例えば、熱可塑性エポキシ樹脂は、反応後にフェノキシ樹脂になる。つまり、本実施の形態における反応型の熱可塑性エポキシ樹脂については、反応後にフェノキシ樹脂になるものも含む。   In addition, the chemical structure of the thermoplastic resin may change after the reaction. For example, the thermoplastic epoxy resin becomes a phenoxy resin after the reaction. That is, the reactive thermoplastic epoxy resin in the present embodiment includes a resin that becomes a phenoxy resin after the reaction.

また、本発明の目的を逸脱しない範囲で、熱可塑性エポキシ樹脂に、熱硬化性樹脂が配合されていてもよい。   Further, a thermosetting resin may be blended with the thermoplastic epoxy resin without departing from the object of the present invention.

なお、ネジ状成形体に用いられる樹脂が熱硬化性樹脂のみで構成されている場合、樹脂を硬化させた後、ネジ山部等を成形する際に加熱による成形ができないため、削り出しが必要となる。このため、製造が煩雑になるばかりか、炭素繊維が切断され、得られるネジ状成形体の強度が十分ではなくなってしまう。また、強化繊維に熱硬化性樹脂を付与した液状又はペースト状の繊維強化樹脂材料を硬化させることなく保管しておいて任意の時期にネジ状成形体に成形する場合、熱硬化性樹脂を硬化させるまでの間、繊維強化樹脂材料を冷凍または冷蔵保存する必要があり、保管の負担が大きくなってしまう。   In addition, when the resin used for the screw-shaped molded body is composed only of a thermosetting resin, it cannot be molded by heating when molding the threaded part etc. It becomes. For this reason, not only is the production complicated, but the carbon fibers are cut, and the strength of the obtained thread-like molded product becomes insufficient. In addition, when a liquid or paste-like fiber reinforced resin material in which a thermosetting resin is added to a reinforcing fiber is stored without being cured and molded into a screw-shaped molded body at any time, the thermosetting resin is cured. In the meantime, it is necessary to store the fiber reinforced resin material in a frozen or refrigerated state, which increases the storage burden.

<三次元繊維構造体>
次に、本実施の形態におけるネジ状成形体に用いられる強化繊維の三次元繊維構造体について説明する。
<Three-dimensional fiber structure>
Next, the three-dimensional fiber structure of reinforcing fibers used for the thread-shaped molded body in the present embodiment will be described.

本実施の形態における強化繊維の三次元繊維構造体とは、強化繊維の束を複数本、撚り合せたり編んだ、組んだりしたもの、あるいは、紐状の組紐や編物にしたもの等をいう。三次元繊維構造体は、好ましくは、紐状の組紐や編物等であって中央部が空洞でないもの、つまり構造体が筒状ではなくて中実のものであることが特に好ましい。一例として、全ての強化繊維の束が斜向方向に配向され、かつ、強化繊維の束同志が交絡しながら立体形状に編成された三次元編組構造体、あるいは、糸束の配向方向が全て斜向方向をなす糸束だけでなく、斜向成分の強化繊維の束と編組軸方向へ配向された強化繊維の束とが混在されているような三次元編組構造体等が挙げられる。なお、特開平1−259932号公報、特開昭62−250258号公報、米国特許第4,312,261号明細書には、三次元繊維構造体についての形状や製造方法が記載されており、これらの文献に開示された三次元繊維構造体を適宜用いることができる。   The three-dimensional fiber structure of reinforcing fibers in the present embodiment refers to a plurality of bundles of reinforcing fibers twisted or knitted, assembled, or a string-like braid or knitted fabric. The three-dimensional fiber structure is preferably a braided braid, knitted fabric or the like, and the center portion is not hollow, that is, the structure is not solid but solid. As an example, all the bundles of reinforcing fibers are oriented in the oblique direction, and the three-dimensional braided structure knitted into a three-dimensional shape while the bundles of reinforcing fibers are entangled or all the orientation directions of the yarn bundles are oblique. Examples include a three-dimensional braided structure in which a bundle of reinforcing fibers having an oblique component and a bundle of reinforcing fibers oriented in the braiding axis direction are mixed, as well as a yarn bundle having a direction. In addition, in JP-A-1-259932, JP-A-62-250258, and U.S. Pat. No. 4,312,261, the shape and manufacturing method for a three-dimensional fiber structure are described. The three-dimensional fiber structure disclosed in these documents can be used as appropriate.

また、筒状の三次元繊維構造体を用いてもよいが、この場合、筒部の中に他の強化繊維又は強化繊維複合材を配置するとよい。これにより、筒状の三次元繊維構造体であっても、高い強度を有する強化繊維を得ることができる。   Moreover, although a cylindrical three-dimensional fiber structure may be used, in this case, another reinforcing fiber or a reinforcing fiber composite material may be disposed in the cylindrical portion. Thereby, even if it is a cylindrical three-dimensional fiber structure, the reinforced fiber which has high intensity | strength can be obtained.

筒状の三次元繊維構造体については、複数の強化繊維の束を用いて製紐機を利用することにより、筒状の組紐からなる三次元繊維構造体を製造することができる。また、1つまたは複数の強化繊維の束を用いて丸編機等を利用することにより、筒状の編紐からなる三次元繊維構造体を製造することができる。また、このような製紐時または編立時において、他の強化繊維又は強化繊維複合材を芯とし、その周りを強化繊維の束で組立または編立してもよいし、筒状の組紐や編物とした後に、その筒状の中空部に、他の強化繊維又は強化繊維複合材を挿入してもよい。   About a cylindrical three-dimensional fiber structure, the three-dimensional fiber structure which consists of a cylindrical braid can be manufactured by utilizing a string making machine using a bundle of a plurality of reinforcing fibers. Further, a three-dimensional fiber structure composed of a tubular knitted string can be manufactured by using a circular knitting machine or the like using a bundle of one or a plurality of reinforcing fibers. Further, at the time of such stringing or knitting, another reinforcing fiber or a reinforcing fiber composite material may be used as a core, and the surroundings may be assembled or knitted with a bundle of reinforcing fibers, or a tubular braid or knitted fabric After that, another reinforcing fiber or a reinforcing fiber composite material may be inserted into the cylindrical hollow portion.

また、本実施の形態における三次元繊維構造体の長さ方向に垂直な断面の形状は、例えば、丸断面、楕円断面、三角断面、四角断面、五角断面または六角断面等の多角形であるが、特に限定されるものではない。   In addition, the shape of the cross section perpendicular to the length direction of the three-dimensional fiber structure in the present embodiment is, for example, a polygon such as a round cross section, an elliptical cross section, a triangular cross section, a quadrangular cross section, a pentagonal cross section, or a hexagonal cross section. There is no particular limitation.

また、三次元繊維構造体の前記断面の径(太さ)については、目的とするネジ状成形体の大きさに合わせて任意に設定すればよい。また、三次元繊維構造体の長さは、特に限定されるものではない。当該三次元繊維構造体を用いて得られるネジ状成形体がボルトの場合は、引張強度の観点より、当該三次元繊維構造体の長さは、当該ボルトの長さとほぼ同程度であることが好ましい。   Moreover, what is necessary is just to set arbitrarily about the diameter (thickness) of the said cross section of a three-dimensional fiber structure according to the magnitude | size of the target screw-shaped molded object. Further, the length of the three-dimensional fiber structure is not particularly limited. When the screw-shaped molded body obtained using the three-dimensional fiber structure is a bolt, the length of the three-dimensional fiber structure is approximately the same as the length of the bolt from the viewpoint of tensile strength. preferable.

<繊維強化樹脂材A>
次に、本実施の形態におけるネジ状成形体を構成する繊維強化樹脂材について説明する。
<Fiber-reinforced resin material A>
Next, the fiber reinforced resin material which comprises the screw-shaped molded object in this Embodiment is demonstrated.

本実施の形態における繊維強化樹脂材は、上記の強化繊維の三次元繊維構造体の内部にまで、また、上記の三次元繊維構造体を構成する強化繊維の束の中まで熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させて得られたものである。この場合、強化繊維の束を構成する1本1本の繊維の間にまで熱可塑性エポキシ樹脂が含浸していることが好ましい。   The fiber reinforced resin material in the present embodiment is made of thermoplastic epoxy resin up to the inside of the three-dimensional fiber structure of the above-mentioned reinforcing fiber and into the bundle of reinforcing fibers constituting the above-mentioned three-dimensional fiber structure. It was obtained by impregnation. In this case, it is preferable that the thermoplastic epoxy resin is impregnated between the individual fibers constituting the bundle of reinforcing fibers.

繊維強化樹脂材の形状は、棒状であり、長さ方向に垂直な断面の形状は、例えば、丸断面、楕円断面、三角断面、四角断面、五角断面または六角断面等の多角形であるが、特に限定されるものではない。   The shape of the fiber reinforced resin material is rod-like, and the shape of the cross section perpendicular to the length direction is, for example, a polygon such as a round cross section, an elliptical cross section, a triangular cross section, a square cross section, a pentagonal cross section, or a hexagonal cross section. It is not particularly limited.

また、繊維強化樹脂材の前記断面の径(太さ)については、目的とするネジ状成形体の大きさに合わせて任意に設定すればよい。また、繊維強化樹脂材の長さは、特に限定されるものではない。当該繊維強化樹脂材を用いて得られるネジ状成形体がボルトの場合は、引張強度の観点より、当該繊維強化樹脂材の長さは、当該ボルトの長さとほぼ同程度であることが好ましい。また、当該繊維強化樹脂材の長さとボルトの長さとがほぼ同程度である場合、当該繊維強化樹脂材の長さに比べ当該繊維強化樹脂材を構成する強化繊維の長さ及び強化繊維の束の長さは長くなる。   Moreover, what is necessary is just to set arbitrarily about the diameter (thickness) of the said cross section of a fiber reinforced resin material according to the magnitude | size of the target screw-shaped molded object. The length of the fiber reinforced resin material is not particularly limited. When the screw-like molded body obtained using the fiber reinforced resin material is a bolt, the length of the fiber reinforced resin material is preferably approximately the same as the length of the bolt from the viewpoint of tensile strength. Further, when the length of the fiber reinforced resin material and the length of the bolt are approximately the same, the length of the reinforced fiber and the bundle of reinforced fibers constituting the fiber reinforced resin material compared to the length of the fiber reinforced resin material. The length of becomes longer.

<ネジ状成形体の製造方法>
次に、本実施の形態に係るネジ状成形体の製造方法の一例について説明する。なお、本実施の形態に係るネジ状成形体の製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。
<Manufacturing method of screw-shaped molded product>
Next, an example of the manufacturing method of the screw-shaped molded object which concerns on this Embodiment is demonstrated. In addition, the manufacturing method of the screw-shaped molded object which concerns on this Embodiment is not limited to the following method.

本実施の形態に係るネジ状成形体を製造する際、まず、強化繊維の三次元繊維構造体を準備する。三次元繊維構造体の製造方法は、前記の通りである。   When manufacturing the thread-shaped molded body according to the present embodiment, first, a three-dimensional fiber structure of reinforcing fibers is prepared. The method for producing the three-dimensional fiber structure is as described above.

次に、三次元繊維構造体に対して熱可塑性エポキシ樹脂を付与することで、三次元繊維構造体に熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させる。具体的には、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を用いて、三次元繊維構造体に熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させる。   Next, a thermoplastic epoxy resin is applied to the three-dimensional fiber structure, so that the three-dimensional fiber structure is impregnated with the thermoplastic epoxy resin. Specifically, a thermoplastic epoxy resin solution is used to impregnate a three-dimensional fiber structure with a thermoplastic epoxy resin.

熱可塑性エポキシ樹脂溶液は、反応型の熱可塑性エポキシ樹脂と、当該熱可塑性エポキシ樹脂を溶解または分散するための溶剤と、硬化剤とを少なくとも含んでいるとよい。なお、熱可塑性エポキシ樹脂溶液とは、溶剤に溶質が完全に溶解した溶液だけではなく、エマルジョンやディスパージョンであってもよい。   The thermoplastic epoxy resin solution preferably contains at least a reactive thermoplastic epoxy resin, a solvent for dissolving or dispersing the thermoplastic epoxy resin, and a curing agent. The thermoplastic epoxy resin solution is not limited to a solution in which a solute is completely dissolved in a solvent, but may be an emulsion or a dispersion.

熱可塑性エポキシ樹脂溶液に含まれる溶剤としては、水、ジメチルホルムアミド、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコール、メチルセルソルブ、セルソルブ、または、アノン等が挙げられる。   Solvents contained in the thermoplastic epoxy resin solution include water, dimethylformamide, toluene, xylene, cyclohexane, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, cyclohexanone, methanol, ethanol, butanol Isopropyl alcohol, methyl cellosolve, cellosolve, or anone.

また、熱可塑性エポキシ樹脂溶液に含まれる硬化剤としては、脂肪族ポリアミン、ポリアミノアミド、ケティミン、脂肪族ジアミン、芳香族ジアミン、イミダゾール、3級アミンなどのアミン系化合物、リン酸化合物、酸無水物系化合物、メルカプタン系化合物、フェノール樹脂、アミノ樹脂、ジシアンジアミド、または、ルイス酸錯化合物等が挙げられる。   The curing agent contained in the thermoplastic epoxy resin solution includes amine compounds such as aliphatic polyamines, polyaminoamides, ketimines, aliphatic diamines, aromatic diamines, imidazoles, and tertiary amines, phosphoric acid compounds, and acid anhydrides. Compounds, mercaptan compounds, phenol resins, amino resins, dicyandiamide, Lewis acid complex compounds, and the like.

また、熱可塑性エポキシ樹脂溶液には、その他に、触媒、重合開始剤、重合促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、増粘剤、乳化剤、分散剤等の添加剤が、本発明の目的を逸脱しない範囲で添加されていてもよい。   In addition, the thermoplastic epoxy resin solution includes additives such as a catalyst, a polymerization initiator, a polymerization accelerator, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a pigment, a thickener, an emulsifier, and a dispersant. You may add in the range which does not deviate from the objective.

本実施の形態において、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、5〜1000mPa・sであるとよい。熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度が5mPa・s以上であれば、三次元繊維構造体に十分な量の熱可塑性エポキシ樹脂を容易に付与することができる。また、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、三次元繊維構造体への熱可塑性エポキシ樹脂の付与量の観点から、好ましくは、10mPa・s以上、より好ましくは50mPa・s以上であるとよい。また、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度が1000mP・s以下であれば、三次元繊維構造体を構成する強化繊維(例えば炭素繊維)の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂を容易に浸透させることができる。また、熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、より好ましくは500mPa・s以下、さらには200mPa・s以下であるとよい。   In the present embodiment, the viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution is preferably 5 to 1000 mPa · s. If the viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution is 5 mPa · s or more, a sufficient amount of thermoplastic epoxy resin can be easily imparted to the three-dimensional fiber structure. In addition, the viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution is preferably 10 mPa · s or more, more preferably 50 mPa · s or more, from the viewpoint of the amount of thermoplastic epoxy resin applied to the three-dimensional fiber structure. Further, if the viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution is 1000 mP · s or less, the thermoplastic epoxy resin can easily penetrate into the bundle of reinforcing fibers (for example, carbon fibers) constituting the three-dimensional fiber structure. it can. The viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution is more preferably 500 mPa · s or less, and further preferably 200 mPa · s or less.

三次元繊維構造体の熱可塑性エポキシ樹脂の付与方法としては、熱可塑性エポキシ樹脂溶液に三次元繊維構造体を浸漬させるディップ法、浸漬した後にマングル等で絞るディップニップ法、熱可塑性エポキシ樹脂溶液をキスロールやグラビアロール等に付着させて当該キスロール等から三次元繊維構造体に熱可塑性エポキシ樹脂を転写する転写法、または、霧状の熱可塑性エポキシ樹脂溶液を強化繊維の束に付与するスプレー法等が挙げられる。また、ディップ法、転写法、スプレー法等では、熱可塑性エポキシ樹脂溶液が付着した三次元繊維構造体を、ダイスやロール等と接触させることにより三次元繊維構造体および炭素繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂を押し込んだり、余分な熱可塑性エポキシ樹脂を除去したりすることで、三次元繊維構造体への熱可塑性エポキシ樹脂の付与量を調整することができる。   The three-dimensional fiber structure thermoplastic epoxy resin can be applied by a dip method in which the three-dimensional fiber structure is immersed in a thermoplastic epoxy resin solution, a dip nip method in which the thermoplastic epoxy resin solution is squeezed with a mangle after immersion, or a thermoplastic epoxy resin solution. A transfer method in which a thermoplastic epoxy resin is transferred from a kiss roll or the like to a three-dimensional fiber structure by being attached to a kiss roll or gravure roll, or a spray method in which a mist-like thermoplastic epoxy resin solution is applied to a bundle of reinforcing fibers Is mentioned. Also, in the dip method, transfer method, spray method, etc., the three-dimensional fiber structure to which the thermoplastic epoxy resin solution is adhered is brought into contact with a die, a roll or the like to bring the three-dimensional fiber structure and the carbon fiber bundle inside. The amount of the thermoplastic epoxy resin applied to the three-dimensional fiber structure can be adjusted by pushing the thermoplastic epoxy resin up to or removing excess thermoplastic epoxy resin.

また、ネジ状成形体が上述した好ましいVf値となるように、三次元繊維構造体への熱可塑性エポキシ樹脂溶液の付与量を調整したり、溶剤の配合比によって熱可塑性エポキシ樹脂溶液中の熱可塑性エポキシ樹脂の付与量を調整したりするとよい。   In addition, the amount of the thermoplastic epoxy resin solution applied to the three-dimensional fiber structure is adjusted so that the thread-shaped molded body has the above-mentioned preferable Vf value, or the heat in the thermoplastic epoxy resin solution is adjusted by the blending ratio of the solvent. It is good to adjust the application amount of the plastic epoxy resin.

本実施の形態では、三次元繊維構造体を構成する強化繊維として炭素繊維の束を用い、また、比較的に粘度が低い熱可塑性エポキシ樹脂溶液を用いているため、炭素繊維の束の内部の奥にまで熱可塑性エポキシ樹脂を浸透させることができる。   In the present embodiment, a bundle of carbon fibers is used as the reinforcing fiber constituting the three-dimensional fiber structure, and a thermoplastic epoxy resin solution having a relatively low viscosity is used. The thermoplastic epoxy resin can be infiltrated deeply.

三次元繊維構造体に熱可塑性エポキシ樹脂を付与した後は、乾燥及び/又は熱処理を行うとよい。乾燥と熱処理とは同時に行ってもよいし、別々に行ってもよい。なお、繊維強化樹脂材を得る段階においては、熱可塑性エポキシ樹脂を完全に反応させてしまって繊維強化樹脂材として完成させてもよいが、ある程度で熱可塑性エポキシ樹脂の反応が止まった(もしくは反応速度が低下した)状態にとどめて、これを繊維強化樹脂材とし、ネジ状成形体に成形するときに、あるいは、成形した後に、熱可塑性エポキシ樹脂を完全に反応させてもよい。   After applying the thermoplastic epoxy resin to the three-dimensional fiber structure, drying and / or heat treatment may be performed. Drying and heat treatment may be performed simultaneously or separately. In the stage of obtaining the fiber reinforced resin material, the thermoplastic epoxy resin may be completely reacted to complete the fiber reinforced resin material, but the reaction of the thermoplastic epoxy resin has stopped (or reacted) to some extent. In this state, the thermoplastic epoxy resin may be completely reacted when forming into a screw-shaped molded body or after molding.

三次元繊維構造体に付与した熱可塑性エポキシ樹脂を乾燥させるときの温度または熱処理するときの温度は、熱可塑性エポキシ樹脂、硬化剤又は溶剤にもよるが、乾燥の場合は40〜120℃で1分〜1時間程度行うことがよく、熱処理の場合は120℃〜250℃で1分から1時間程度行うとよい。より好ましくは、乾燥は、50〜100℃で10分〜30分で行うとよく、熱処理は、120℃〜180℃で3分〜40分で行うとよい。このような条件の範囲は、得られる繊維強化樹脂材の品位及び生産性の観点から好ましい。   The temperature at which the thermoplastic epoxy resin applied to the three-dimensional fiber structure is dried or the temperature at which the heat treatment is performed depends on the thermoplastic epoxy resin, the curing agent, or the solvent. The heat treatment is preferably performed for about 1 minute to about 1 hour. More preferably, the drying is performed at 50 to 100 ° C. for 10 to 30 minutes, and the heat treatment is performed at 120 to 180 ° C. for 3 to 40 minutes. Such a range of conditions is preferable from the viewpoint of the quality and productivity of the fiber-reinforced resin material obtained.

このようにして、紐状であった三次元繊維構造体に熱可塑性エポキシ樹脂が含浸した棒状の繊維強化樹脂材を得ることができる。   In this manner, a rod-like fiber reinforced resin material obtained by impregnating a thermoplastic epoxy resin into a string-like three-dimensional fiber structure can be obtained.

次に、製造対象のネジやボルト等の形状の型を用いて、繊維強化樹脂材を加熱及び/又は加圧し、ネジ形状を有するネジ状成形体を形成する。その後、冷却させた後、型(金型)から取り出して不要部分を切断し、バリ等が生じた場合にはバリ等を取り除くことで、製造対象とするネジやボルト等を得ることができる。   Next, the fiber-reinforced resin material is heated and / or pressurized using a die having a shape such as a screw or bolt to be manufactured, thereby forming a screw-like molded body having a screw shape. Then, after cooling, it is taken out from the mold (mold), and unnecessary portions are cut. If burrs or the like are generated, the burrs or the like are removed to obtain screws or bolts to be manufactured.

繊維強化樹脂材を加熱及び加圧する方法としては、金型プレス法、オートクレーブ法、加熱・冷間プレス法等が挙げられる。また、これらの方法とインサート成形法等とを組みわせてもよい。   Examples of the method for heating and pressurizing the fiber reinforced resin material include a mold pressing method, an autoclave method, and a heating / cold pressing method. Further, these methods and the insert molding method may be combined.

繊維強化樹脂材の加熱時の温度は例えば150〜400℃程度である。また、繊維強化樹脂材の加圧時の圧力は例えば1〜500MPa程度であり、加圧時間は例えば1分〜24時間程度である。なお、繊維強化樹脂材を加圧する際は、真空状態で加圧するとよい。また、加熱及び/又は加圧する前に予備加熱をおこなってもよい。   The temperature at the time of heating a fiber reinforced resin material is about 150-400 degreeC, for example. Moreover, the pressure at the time of pressurization of a fiber reinforced resin material is about 1-500 Mpa, for example, and pressurization time is about 1 minute-24 hours, for example. In addition, when pressurizing a fiber reinforced resin material, it is good to pressurize in a vacuum state. Further, preliminary heating may be performed before heating and / or pressurization.

また、少なくとも一方にネジ形状が形成された板状の金型2枚を加熱して、その2枚の板状の金型の間に棒状の繊維強化樹脂材を挟んで加圧しながら2枚の板状の金型の相対位置をずらして棒状の繊維強化樹脂材を転がすことにより、棒状の繊維強化樹脂材の表面全体に金型に形成されたネジ形状を形成することも可能である。生産性の観点からは、このような製造方法を用いることが好ましい。   Further, two plate-shaped molds each having a screw shape formed on at least one of them are heated, and a bar-shaped fiber reinforced resin material is sandwiched between the two plate-shaped molds and pressed, and two sheets of the mold are pressed. By rolling the rod-shaped fiber reinforced resin material while shifting the relative position of the plate-shaped mold, it is possible to form a screw shape formed in the mold over the entire surface of the rod-shaped fiber reinforced resin material. From the viewpoint of productivity, it is preferable to use such a manufacturing method.

また、繊維強化樹脂材をネジやボルト等の形状の型で成形する前に、ネジ山部等が正確に成形できるように、一度、繊維強化樹脂材を加熱及び/又は加圧する等して目的とする製造対象のネジ等の大きさに近い円柱状等の形状に予備成形してもよい。また、加熱及び/又は加圧する前に予備加熱を行ってもよい。   In addition, before forming the fiber reinforced resin material with a mold having a shape such as a screw or bolt, the purpose is to heat and / or press the fiber reinforced resin material once so that the screw thread portion can be accurately formed. It may be preformed into a cylindrical shape or the like that is close to the size of the screw or the like to be manufactured. Further, preliminary heating may be performed before heating and / or pressurization.

また、三次元繊維構造体に熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した直後の熱処理時にネジ形状が形成された金型を用い加圧も同時に行い、三次元繊維構造体をネジ状成形体に成形してもよい。   In addition, the three-dimensional fiber structure is molded into a screw-shaped molded body by simultaneously applying pressure using a mold in which a screw shape is formed during heat treatment immediately after applying the thermoplastic epoxy resin solution to the three-dimensional fiber structure. Also good.

本実施の形態におけるネジ状成形体は、引張強さ等の強度に優れ、また、湿潤状態と乾燥状態が繰り返される環境であっても形態の安定性や耐久性に優れている。これにより、住宅や橋等の大型の建築物、自動車や列車、リニアモーターカー、飛行機等の輸送機、または、工作機器等の製造設備等の様々な物に用いられる金属製のネジ等に変えて、本実施の形態におけるネジ状成形体を用いることが可能である。   The thread-shaped molded body in the present embodiment is excellent in strength such as tensile strength, and is excellent in form stability and durability even in an environment where a wet state and a dry state are repeated. As a result, it is changed to metal screws used for various structures such as large buildings such as houses and bridges, transport equipment such as automobiles, trains, linear motor cars, airplanes, and manufacturing equipment such as machine tools. Thus, it is possible to use the thread-shaped molded body in the present embodiment.

また、輸送機等の振動が激しい箇所でネジ状成形体を使用する場合には、ネジ状成形体を用いて部材を接合した後にネジ状成形体を加熱して、熱可塑性エポキシ樹脂を加熱により軟化および溶融させるとことによりボルトとナットとを密着させたり融着させたりすることで、振動が激しくネジ状成形体が弛みやすい箇所であっても、ネジ状成形体の弛みの発生を抑制することができる。   In addition, when using a screw-shaped molded body in a place where vibration is intense, such as in a transport machine, the screw-shaped molded body is heated after joining the members using the screw-shaped molded body, and the thermoplastic epoxy resin is heated. By tightening and fusing bolts and nuts by softening and melting, the occurrence of loosening of the thread-shaped molded body is suppressed even in places where the vibration is severe and the thread-shaped molded body tends to loosen. be able to.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係るネジ状成形体について説明する。
(Embodiment 2)
Next, the screw-shaped molded body according to Embodiment 2 will be described.

本実施の形態に係るネジ状成形体は、強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が含浸した短冊状の繊維強化樹脂材を積層させることで形成されたものである。この場合、繊維強化樹脂材を構成する強化繊維の束は、3次元にランダムに積層されていてもよいし、ネジ状成形体の長さ方向、幅方向又は周方向などの一つの方向あるいは複数の方向に方向性を持たせて積層されていてもよいし、3次元にランダムな状態と方向性を持たせた状態とが組み合わされた状態で積層されていてもよい。   The thread-shaped molded body according to the present embodiment is formed by laminating a strip-shaped fiber reinforced resin material impregnated with a thermoplastic epoxy resin into a bundle of reinforcing fibers. In this case, the bundle of reinforcing fibers constituting the fiber reinforced resin material may be randomly stacked three-dimensionally, or one direction or a plurality of directions such as the length direction, the width direction, or the circumferential direction of the thread-shaped molded body. The direction may be laminated with directionality, or may be laminated in a state in which a three-dimensional random state and a state with directionality are combined.

また、本実施の形態に係るネジ状成形体は、上記実施の形態1に係るネジ状成形体と同様に、表面にネジ山(溝)を有するネジ山部(溝部)を有しており、また、ネジ山部には熱可塑性エポキシ樹脂が含まれ、好ましくはネジ山部には強化繊維及び熱可塑性エポキシ樹脂が含まれている。   Further, the screw-like molded body according to the present embodiment has a thread portion (groove portion) having a thread (groove) on the surface, similarly to the screw-like molded body according to the first embodiment. The thread portion includes a thermoplastic epoxy resin, and preferably the thread portion includes a reinforcing fiber and a thermoplastic epoxy resin.

ネジ山部に存在する強化繊維は、短冊状の繊維強化樹脂材に含まれている強化繊維である(ネジ山部と本体部に跨って強化繊維が存在している)。このように、ネジ山部に存在する強化繊維が短冊状の強化繊維の束を構成するものであり、また、好ましい形態では短冊状の繊維強化樹脂材を構成する強化繊維の束がネジ状成形体中で3次元にランダムに積層されていることで、ネジ等の本体部の強化繊維とネジ山部の強化繊維とが交絡しながら複合されるので、優れた靱性を有するとともに、ネジ山部のせん断強度にも優れているので、優れた引張強さを有するネジ状成形体を得ることができる。   The reinforcing fiber present in the thread portion is a reinforcing fiber contained in the strip-like fiber reinforced resin material (the reinforcing fiber exists across the thread portion and the main body portion). As described above, the reinforcing fibers present in the screw thread portion constitute a bundle of strip-like reinforcing fibers, and in a preferred embodiment, the bundle of reinforcing fibers constituting the strip-like fiber reinforced resin material is formed into a screw shape. Since the reinforcing fibers of the main body such as screws and the reinforcing fibers of the screw thread portion are combined while being entangled randomly in the body in three dimensions, the screw thread portion has excellent toughness. Since it is also excellent in the shear strength, it is possible to obtain a thread-shaped molded body having excellent tensile strength.

また、実施の形態1と同様に、ネジ状成形体を構成する繊維強化樹脂材に熱可塑性エポキシ樹脂が用いられているので、湿潤状態と乾燥状態とが繰り返されるような環境であってもネジ状成形体が変形することを抑制できる。これにより、ネジ状成形体を用いて部材を接合したとしても、ネジ状成形体が弛むことを抑えることができる。また、耐久性および強度に優れたネジ状成形体を得ることができる。   Further, as in the first embodiment, since the thermoplastic epoxy resin is used for the fiber reinforced resin material constituting the screw-shaped molded body, the screw is used even in an environment where the wet state and the dry state are repeated. It can suppress that a shape molded object deform | transforms. Thereby, even if it joins a member using a screw-shaped molded object, it can suppress that a screw-shaped molded object loosens. Moreover, the thread-shaped molded object excellent in durability and intensity | strength can be obtained.

また、ネジ状成形体に用いられている繊維強化樹脂材に熱可塑性エポキシ樹脂を用いていることにより、ネジ山部等のネジ形状を形成する際に、繊維強化樹脂材を加熱し加圧することにより容易にネジ形状を形成することができる。   Also, by using a thermoplastic epoxy resin for the fiber reinforced resin material used in the thread-shaped molded body, the fiber reinforced resin material can be heated and pressurized when forming a screw shape such as a threaded portion. Thus, a screw shape can be easily formed.

しかも、繊維強化樹脂材の強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が含浸しているため、繊維強化樹脂材の加熱及び/又は加圧時に熱可塑性エポキシ樹脂とともに強化繊維もネジ山部に移動し易くなる。   Moreover, since the thermoplastic epoxy resin is impregnated into the bundle of reinforcing fibers of the fiber reinforced resin material, the reinforcing fiber is also included in the thread portion together with the thermoplastic epoxy resin when the fiber reinforced resin material is heated and / or pressurized. It becomes easy to move.

また、ネジ状成形体のネジ山部及び本体部の中心部に存在する強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が入り込んでいるため、繊維強化樹脂材の加熱/加圧時に熱可塑性エポキシ樹脂とともに強化繊維もネジ山部に移動し易くなり、また、ネジ状成形体自体の強度にも優れている。   Moreover, since the thermoplastic epoxy resin has entered the bundle of reinforcing fibers existing in the thread portion of the thread-shaped molded body and the central portion of the main body portion, the thermoplastic epoxy is heated during the heating / pressing of the fiber reinforced resin material. Reinforcing fibers can easily move to the threaded portion together with the resin, and the strength of the thread-shaped molded body itself is excellent.

このようなネジ状成形体の繊維体積率(Vf値)は、20〜80%であるとよい。好ましくは、ネジ状成形体の繊維体積率は、40%〜70%であり、より好ましくは50〜60%である。ネジ状成形体の繊維体積率が前記下限値(例えば20%)を下回るとネジ山部が熱可塑性エポキシ樹脂のみとなるおそれがあり、得られるネジ状成形体の引張強さが低下するおそれがある。また、ネジ状成形体の繊維体積率が前記上限値(例えば80%)を上回ると、ネジ山部を成形する際に、ネジ山部の強化繊維が切断されるおそれがあり、この場合も、得られるネジ状成形体の引張強さが低下するおそれがある。   The fiber volume fraction (Vf value) of such a screw-shaped molded body is preferably 20 to 80%. Preferably, the fiber volume ratio of the thread-shaped molded body is 40% to 70%, more preferably 50 to 60%. If the fiber volume fraction of the thread-shaped molded body is lower than the lower limit (for example, 20%), the thread portion may be made of only a thermoplastic epoxy resin, and the tensile strength of the obtained thread-shaped molded body may be decreased. is there. In addition, if the fiber volume ratio of the thread-shaped molded body exceeds the upper limit (for example, 80%), when the thread portion is formed, the reinforcing fiber of the thread portion may be cut. There exists a possibility that the tensile strength of the obtained thread-shaped molded object may fall.

本実施の形態におけるネジ状成形体も、実施の形態1と同様に引張強さに優れており、金型を用いたプレス法で形成されたネジ状成形体では、引張強さは、150MPa以上であるとよく、より好ましくは200MPa以上である。また、射出成形法やトランスファー成形法などで製造されたネジ状成形体では、引張強さは、80Mpa以上であるとよく、より好ましくは100MPa以上である。射出成形法やトランスファー成形法などで製造されたネジ状成形体の引張強さを向上させる場合には、インサート成形法も組み合わせるとよい。例えば、上記実施の形態1の三次元繊維構造体(中実状や筒状)や繊維強化樹脂材Aや本実施の形態に係る短冊状の繊維強化樹脂材の中で、型の幅よりも細いものであって、型の長さとほぼ同等の線状や棒状等の繊維強化樹脂材(少なくとも射出成型法やトランスファー成形法で注入される熱可塑性樹脂に含まれる強化繊維の長さよりも長いもの)の繊維軸方向をネジ状成形体の長さ方向にあわせて型に配置した後、射出成形用又はトランスファー成形用の樹脂を型に注入する方法が挙げられる。なお、インサート成形法において、筒状の三次元繊維構造物を型に配置した場合には、当該筒の中に射出成形用又はトランスファー成形用の樹脂を注入してもよい。また、ネジ状成形体を木ネジとして使用する場合には、ネジ状成形体の引張強さは80MPa以上であればよい。なお、ネジ状成形体の引張強さの上限は、用途によって定めればよいが、例えば500MPa程度である。また、インサート成形法と組みわせてネジ状成形体を製造した場合には、ネジ状成形体の引張強さの上限は1000MPa程度である。   The thread-shaped molded body in the present embodiment is also excellent in tensile strength as in the first embodiment. In the thread-shaped molded body formed by a press method using a mold, the tensile strength is 150 MPa or more. More preferably, it is 200 MPa or more. Moreover, in the screw-shaped molded body manufactured by the injection molding method or the transfer molding method, the tensile strength is preferably 80 Mpa or more, and more preferably 100 MPa or more. In order to improve the tensile strength of the thread-like molded body manufactured by the injection molding method or the transfer molding method, an insert molding method may be combined. For example, among the three-dimensional fiber structure (solid or tubular) of the first embodiment, the fiber reinforced resin material A, or the strip-shaped fiber reinforced resin material according to the present embodiment, it is thinner than the width of the mold. A fiber-reinforced resin material such as a linear or rod-like material that is almost the same as the mold length (at least longer than the length of the reinforced fiber contained in the thermoplastic resin injected by the injection molding method or transfer molding method) A method of injecting a resin for injection molding or transfer molding into the mold after arranging the fiber axis direction of this in the mold in accordance with the length direction of the thread-shaped molded body. In the insert molding method, when a cylindrical three-dimensional fiber structure is arranged in a mold, a resin for injection molding or transfer molding may be injected into the cylinder. Moreover, when using a screw-shaped molded object as a wood screw, the tensile strength of a screw-shaped molded object should just be 80 Mpa or more. In addition, although the upper limit of the tensile strength of a screw-shaped molded object should just be determined by a use, it is about 500 MPa, for example. Moreover, when manufacturing a screw-shaped molded object combining with an insert molding method, the upper limit of the tensile strength of a screw-shaped molded object is about 1000 MPa.

また、上記実施の形態1と同様にネジ状成形体を木ネジ等に用いる場合、ネジ状成形体のネジ山部は、強化繊維を含まずに熱可塑性エポキシ樹脂のみによって構成されていてもよい。   Moreover, when using a screw-shaped molded object for a wood screw etc. similarly to the said Embodiment 1, the thread part of a screw-shaped molded object may be comprised only with the thermoplastic epoxy resin without including a reinforced fiber. .

なお、ネジ状成形体のネジ山部における、ネジ山の高さ、ネジ山のピッチ、長さ、および、太さは、目的とする用途や強度に応じて、任意のものとすることができる。   Note that the thread height, the thread pitch, the length, and the thickness of the thread portion of the thread-shaped formed body can be arbitrarily set according to the intended use and strength. .

<短冊状の繊維強化樹脂材>
ここで、本実施の形態におけるネジ状成形体を作製する際に用いられる短冊状の繊維強化樹脂材について説明する。
<Strip-shaped fiber-reinforced resin material>
Here, the strip-shaped fiber reinforced resin material used when producing the screw-shaped molded body in the present embodiment will be described.

本実施の形態における短冊状の繊維強化樹脂材は、一方向に配列された強化繊維の束に、熱可塑性エポキシ樹脂が含浸されたものである。具体的には、強化繊維の束の内部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が含浸されている。   The strip-like fiber-reinforced resin material in the present embodiment is obtained by impregnating a bundle of reinforcing fibers arranged in one direction with a thermoplastic epoxy resin. Specifically, the thermoplastic epoxy resin is impregnated even inside the bundle of reinforcing fibers.

短冊状の繊維強化樹脂材の形状は、長尺矩形で薄片状のいわゆる短冊の形状に限るものではなく、一の方向(長さ方向となる)に長く、一の方向と異なる他の方向(幅方向及び厚み方向)に短い長尺状(棒状)のものを含み、また、このような長尺状のものに限らずに、長さ方向の長さと幅方向及び/又は厚み方向の長さとが同じものも含み、さらには、このような形状のものであってかつ厚さが部分的に異なるものも含む。一例として、短冊状の繊維強化樹脂材の形状は、いわゆる短冊状、円柱状、角柱状、チップ状、線状、針状または、座布団状等であるが、これに限るものではない。   The shape of the strip-like fiber-reinforced resin material is not limited to the shape of a long rectangular and flaky strip, but is long in one direction (becomes the length direction) and in another direction different from the one direction ( (Longitudinal direction and width direction) includes a short length (bar shape), and is not limited to such a long shape, and the length in the length direction and the length in the width direction and / or the thickness direction. Includes those having the same shape, and further including those having such shapes and partially different thicknesses. As an example, the shape of the strip-like fiber reinforced resin material is a so-called strip shape, columnar shape, prismatic shape, chip shape, wire shape, needle shape, or cushion shape, but is not limited thereto.

また、短冊状の繊維強化樹脂材の長さと繊維強化樹脂材に含まれる強化繊維の長さとは略同一であるとよい。   Further, the length of the strip-like fiber reinforced resin material and the length of the reinforced fiber contained in the fiber reinforced resin material may be substantially the same.

短冊状の繊維強化樹脂材及び強化繊維の長さは、製造されるネジ状成形体の大きさによって長さの上限がほぼ決定されるが、一例として、1mm超、500mm以下程度である。短冊状の繊維強化樹脂材及び強化繊維の長さは、5mm以上であるとよく、より好ましくは10mm以上である。繊維強化樹脂材及び強化繊維の長さが1mm未満度であると、ネジ状成形体のネジ山部に含まれる強化繊維がネジ状成形体の本体部に存在する強化繊維と絡むことができず、得られるネジ状成形体のネジ山部の強度が小さくなるおそれがある。   The upper limit of the length of the strip-like fiber-reinforced resin material and the reinforcing fiber is almost determined by the size of the manufactured screw-like molded body, but as an example, it is about 1 mm or more and about 500 mm or less. The lengths of the strip-like fiber reinforced resin material and the reinforcing fibers are preferably 5 mm or more, and more preferably 10 mm or more. When the length of the fiber reinforced resin material and the reinforcing fiber is less than 1 mm, the reinforcing fiber included in the thread portion of the screw-shaped molded body cannot be entangled with the reinforcing fiber present in the main body portion of the screw-shaped molded body. In addition, the strength of the thread portion of the obtained thread-shaped molded body may be reduced.

<繊維強化樹脂材B>
次に、本実施の形態におけるネジ状成形体を構成する繊維強化樹脂材について説明する。
<Fiber-reinforced resin material B>
Next, the fiber reinforced resin material which comprises the screw-shaped molded object in this Embodiment is demonstrated.

本実施の形態における繊維強化樹脂材は、上記の短冊状の繊維強化樹脂材を積層させることで形成されたものである。この場合、短冊状の繊維強化樹脂材を構成する強化繊維の束は、3次元にランダムに積層されていてもよいし、ネジ状成形体の長さ方向、幅方向、周方向などの一つの方向あるいは複数の方向に方向性を持たせて積層されていてもよいし、3次元にランダムな状態と方向性を持たせた状態とが組み合わされた状態で積層されていてもよい。   The fiber-reinforced resin material in the present embodiment is formed by laminating the above-described strip-shaped fiber-reinforced resin material. In this case, the bundle of reinforcing fibers constituting the strip-shaped fiber reinforced resin material may be randomly stacked in three dimensions, or one of the lengthwise direction, the width direction, the circumferential direction, and the like of the screw-shaped molded body. It may be laminated with directionality in a direction or a plurality of directions, or may be laminated in a state where a three-dimensional random state and a state with directionality are combined.

短冊状の繊維強化樹脂材を構成する強化繊維の束が3次元にランダムに積層しているとは、複数本の強化繊維を一方向に配列することにより得られた短冊状の強化繊維の束が複数、各束の繊維軸方向がランダムに配置され、かつ、当該複数の強化繊維の束が重なり合うように積層されている状態のものをいい、より具体的には、複数の短冊状の強化繊維の束が、各束の各側面(繊維強化樹脂材が円柱状の場合も便宜的に側面という。)において互いの束の繊維軸方向がランダムとなるように部分的に重なり合うように、かつ、各束がネジ状成形体の長さ方向に対してランダムに少なくとも僅かに傾斜して相互に折り重なって積層されている状態のものをいう。   The bundle of reinforcing fibers constituting the strip-shaped fiber reinforced resin material is randomly laminated in three dimensions. The bundle of strip-shaped reinforcing fibers obtained by arranging a plurality of reinforcing fibers in one direction. Is a state in which the fiber axis direction of each bundle is randomly arranged and the bundle of the plurality of reinforcing fibers is laminated so as to overlap, more specifically, a plurality of strip-shaped reinforcements The bundle of fibers is partially overlapped so that the fiber axis directions of the bundles are random on each side of each bundle (for convenience, the side surface of the fiber-reinforced resin material is also referred to as a side). Each bundle is in a state in which the bundles are stacked at an angle with respect to the length direction of the thread-shaped molded body at least slightly in a slanted manner and folded on each other.

このように、3次元にランダムに積層している短冊状の繊維強化樹脂材に含まれる当初一方向に配列された強化繊維の束やこれを構成する強化繊維は、曲がっていたり蛇行したり広がったりしていてもよい。特に、加熱及び/又は加圧されて形成されたネジ状成形体では、成形体の凹凸形状、強化繊維及びその束同士の交絡によって強化繊維そのものまたは強化繊維の束が曲がったり蛇行したりする形状のものが多く存在する。なお、短冊状の繊維強化樹脂材の束が3次元にランダムに積層されたもの、という概念には、このように強化繊維や強化繊維の束が加圧等によって曲がったり蛇行したり広がったりして変形した状態のものも含まれる。   In this way, bundles of reinforcing fibers initially arranged in one direction included in the strip-like fiber reinforced resin material randomly laminated in three dimensions and the reinforcing fibers constituting the same are bent, meandering, and spreading. It may be. In particular, in a screw-shaped molded body formed by heating and / or pressurization, the shape of the molded body is such that the concavo-convex shape of the molded body, the reinforcing fibers themselves or the bundle of reinforcing fibers bend or meander due to the entanglement of the bundles. There are many things. In addition, the concept of a bundle of strip-like fiber reinforced resin material randomly stacked in three dimensions is such that the reinforcing fiber or the bundle of reinforcing fibers is bent, meandered, or spread by pressurization or the like. Also included is a deformed state.

また、短冊状の繊維強化樹脂材が、長さ方向、幅方向、周方向などに方向性を持たせて積層されているとは、複数本の強化繊維を一方向に配列することにより得られた短冊状の強化繊維の束が複数、その束を構成する強化繊維の繊維軸方向が同一方向にそろって積層されており、その繊維軸方向が、得られるネジ状成形体の長さ方向、幅方向、周方向など特定の方向にあるものをいう。   Further, the fact that strip-like fiber reinforced resin materials are laminated with directionality in the length direction, width direction, circumferential direction, etc. is obtained by arranging a plurality of reinforcing fibers in one direction. A plurality of strip-shaped reinforcing fiber bundles, the fiber axis directions of the reinforcing fibers constituting the bundle are laminated in the same direction, and the fiber axis direction is the length direction of the obtained screw-shaped molded body, The one in a specific direction such as the width direction or the circumferential direction.

例えば、木ネジや寸切ボルトのような一方向に長いものであれば、その木ネジや寸切ボルトの長さ方向と短冊状の繊維強化樹脂材を構成する(短冊状の強化繊維の束を構成する)強化繊維の軸方向とを合わせて配置すれば、得られる木ネジや寸切ボルトはその長さ方向に対する引張強度(特に本体部の引張強度)が向上する。この場合、強化繊維の長さは、木ネジや寸切ボルトの長さとほぼ同等のものが引張強度向上の観点からは好ましい。また、木ネジや寸切ボルトの長さよりも短い短冊状の繊維強化樹脂材を用いる場合には、本体部の引張強さを向上させるとの観点から、強化繊維の繊維軸方向をそろえつつ、強化繊維の束同士が部分的に重なり合うように配置することが好ましい。   For example, if it is long in one direction, such as a wood screw or a chopping bolt, the length direction of the wood screw or chopping bolt and a strip-like fiber reinforced resin material are formed (a bundle of strip-like reinforcement fibers If the arrangement is made to match the axial direction of the reinforcing fibers, the obtained wood screws and sizing bolts have improved tensile strength (particularly, tensile strength of the main body) in the length direction. In this case, the length of the reinforcing fiber is preferably substantially the same as the length of the wood screw or the dimension bolt from the viewpoint of improving the tensile strength. In addition, when using a strip-like fiber reinforced resin material shorter than the length of the wood screw or cutting bolt, from the viewpoint of improving the tensile strength of the main body, while aligning the fiber axis direction of the reinforcing fiber, It is preferable to arrange the bundles of reinforcing fibers so as to partially overlap each other.

また、木ネジや寸切ボルトのような一方向に長いものの長さ方向と短冊状の繊維強化樹脂材を構成する(短冊状の強化繊維の束を構成する)強化繊維の軸方向とが交わるように配置すれば、木ネジや寸切ボルトはその本体部の引張強度は低下するものの、得られるそのネジ山部の引張強度が向上する。   In addition, the length direction of a long one in a direction such as a wood screw or a cutting bolt intersects with the axial direction of the reinforcing fiber constituting the strip-like fiber reinforced resin material (constituting a bundle of strip-like reinforcing fibers). If it arrange | positions in this way, although the tensile strength of the main-body part will fall, the tensile strength of the thread part obtained as for a wood screw and a dimension cutting bolt will improve.

また、ナットなどの中空状のネジ状成形体であれば、その周方向に沿うように、短冊状の繊維強化樹脂材を構成する(短冊状の強化繊維の束を構成する)強化繊維の繊維軸方向を合わせ、かつ、より好ましくは繊維軸方向に部分的に強化繊維が重なるように配置すれば、得られるナットは、ナットの割れに対する強度が向上する。   Moreover, if it is hollow screw-shaped molded objects, such as a nut, the fiber of the reinforced fiber which comprises a strip-shaped fiber reinforced resin material along the circumferential direction (forms the bundle of strip-shaped reinforced fiber). If the axial directions are aligned, and more preferably, the reinforcing fibers are arranged so as to partially overlap in the fiber axial direction, the resulting nut has improved strength against cracking of the nut.

また、複数の方向に方向性を持たせた状態を組み合わせて積層されているとは、例えば、木ネジや寸切ボルトのような一方向に長いものであれば、その木ネジや寸切ボルトの長さ方向と、短冊状の繊維強化樹脂材を構成する(短冊状の強化繊維の束を構成する)強化繊維の軸方向とを合わせて配置すると共にその長さ方向と短冊状の繊維強化樹脂材を構成する(短冊状の強化繊維の束を構成する)強化繊維の軸方向とが交わるように配置するものなどが挙げられる。このような構成とすることにより、得られる成形体の複数の方向や特定の部分の強度を向上させることができる。   In addition, the combination of a plurality of directions with directionality means that, for example, if it is long in one direction, such as a wood screw or a cutting bolt, the wood screw or cutting bolt The length direction and the axial direction of the reinforcing fibers constituting the strip-like fiber reinforced resin material (constituting a bundle of strip-like reinforcing fibers) are arranged together and the length direction and the strip-like fiber reinforced resin are arranged. Examples thereof include those arranged so as to intersect with the axial direction of the reinforcing fibers constituting the material (constituting a bundle of strip-like reinforcing fibers). By setting it as such a structure, the intensity | strength of the several direction and specific part of a molded object to be obtained can be improved.

また、3次元にランダムな状態と方向性を持たせた状態とを組み合わせるなどして積層されているとは、上記の短冊状の繊維強化樹脂材の束が3次元にランダムに積層している状態と、長さ方向、幅方向、周方向などに方向性を持たせて積層している状態、また、複数の方向に方向性を持たせた状態とを組み合わせて積層されている状態が、ネジ状成形体の中で混在してものをいう。このような構成とすることにより、全体的な強度が優れている上に、特定の部分の強度を補強することが可能となる。   In addition, a stack of strip-like fiber reinforced resin materials is randomly stacked in three dimensions, such as a combination of a random state in three dimensions and a state having directionality. A state and a state of being laminated with a direction in a length direction, a width direction, a circumferential direction, etc., and a state of being laminated by combining a state with a direction in a plurality of directions, It is a mixture of screw-shaped molded products. By adopting such a configuration, the overall strength is excellent, and the strength of a specific portion can be reinforced.

本実施の形態で用いられる熱可塑性エポキシ樹脂および強化繊維については、上記実施の形態1で用いられる熱可塑性エポキシ樹脂および強化繊維と同様である。   The thermoplastic epoxy resin and the reinforcing fiber used in the present embodiment are the same as the thermoplastic epoxy resin and the reinforcing fiber used in the first embodiment.

<ネジ状成形体の製造方法>
次に、本実施の形態に係るネジ状成形体の製造方法の一例について説明する。なお、本実施の形態に係るネジ状成形体の製造方法は、以下の方法に限定されるものではない。
<Manufacturing method of screw-shaped molded product>
Next, an example of the manufacturing method of the screw-shaped molded object which concerns on this Embodiment is demonstrated. In addition, the manufacturing method of the screw-shaped molded object which concerns on this Embodiment is not limited to the following method.

本実施の形態に係るネジ状成形体を製造する際、まず、短冊状の繊維強化樹脂材を準備する。   When manufacturing the thread-shaped molded body according to the present embodiment, first, a strip-shaped fiber-reinforced resin material is prepared.

短冊状の繊維強化樹脂材は、次のようにして作製することができる。具体的には、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を用いて強化繊維の束に熱可塑性エポキシ樹脂を付与することで強化繊維の束に熱可塑性エポキシ樹脂を含浸させ、得られた繊維強化樹脂材を任意の長さにカットすることで短冊状の繊維強化樹脂材を得ることができる。なお、熱可塑性エポキシ樹脂溶液やその付与方法等は、実施の形態1と同様である。   The strip-like fiber reinforced resin material can be produced as follows. Specifically, a thermoplastic epoxy resin is applied to a bundle of reinforcing fibers using a thermoplastic epoxy resin solution so that the bundle of reinforcing fibers is impregnated with the thermoplastic epoxy resin, and the obtained fiber reinforced resin material is arbitrarily added. A strip-like fiber-reinforced resin material can be obtained by cutting the length. The thermoplastic epoxy resin solution, the method for applying the thermoplastic epoxy resin solution, and the like are the same as those in the first embodiment.

次に、製造対象のネジやボルト等の形状の型の上に短冊状の繊維強化樹脂材をランダム等に積層し、加熱及び/又は加圧し、ネジ形状を有するネジ状成形体を形成する。その後、冷却させた後、型から取り出して不要部分を切断し、バリ等が生じた場合にはバリ等を取り除くことで、製造対象のネジやボルト等を得ることができる。また、加熱及び/又は加圧する前に予備加熱をしてもよい。   Next, a strip-shaped fiber reinforced resin material is laminated at random on a die having a shape such as a screw or bolt to be manufactured, and heated and / or pressurized to form a screw-like molded body having a screw shape. Thereafter, after cooling, the product is removed from the mold, and unnecessary portions are cut. If burrs or the like are generated, the burrs or the like are removed to obtain screws or bolts to be manufactured. Moreover, you may pre-heat before heating and / or pressurizing.

また、短冊状の繊維強化樹脂材をネジやボルト等の形状の型で成形する前に、ネジ山部等が正確に成形できるように、一度、繊維強化樹脂材を加熱及び/又は加圧する等して円柱状等の形状に予備成形してもよい。また、加熱及び/又は加圧する前に予備加熱をしてもよい。   In addition, before the strip-shaped fiber reinforced resin material is formed with a mold having a shape such as a screw or a bolt, the fiber reinforced resin material is heated and / or pressurized once so that the screw thread portion can be accurately formed. Then, it may be preformed into a cylindrical shape or the like. Moreover, you may pre-heat before heating and / or pressurizing.

短冊状の繊維強化樹脂材を加熱及び加圧する方法としては、実施の形態1と同様に、金型プレス法、オートクレーブ法、加熱・冷間プレス法等が挙げられる。   As a method for heating and pressurizing the strip-shaped fiber reinforced resin material, as in the first embodiment, a die pressing method, an autoclave method, a heating / cold pressing method, and the like can be given.

繊維強化樹脂材の加熱時の温度は例えば150〜400℃程度である。また、繊維強化樹脂材の加圧時の圧力は例えば1〜500MPa程度であり、加圧時間は例えば1分〜24時間程度である。なお、繊維強化樹脂材を加圧する際は、真空状態で加圧するとよい。   The temperature at the time of heating a fiber reinforced resin material is about 150-400 degreeC, for example. Moreover, the pressure at the time of pressurization of a fiber reinforced resin material is about 1-500 Mpa, for example, and pressurization time is about 1 minute-24 hours, for example. In addition, when pressurizing a fiber reinforced resin material, it is good to pressurize in a vacuum state.

また、加熱した2枚の板状のネジ形状の金型の間に、短冊状に成形した繊維強化樹脂材を挟み、加圧しながら2枚の板状の金型の相対位置をずらすことにより、金型に形成された繊維強化樹脂材の表面にネジ形状を形成することも可能である。この場合は、短冊状の繊維強化樹脂材を円柱状等に予備成形したものを用いるとよい。   Further, by sandwiching a fiber reinforced resin material formed in a strip shape between two heated plate-shaped screw-shaped dies, and shifting the relative position of the two plate-shaped dies while applying pressure, It is also possible to form a screw shape on the surface of the fiber reinforced resin material formed in the mold. In this case, it is preferable to use a strip-shaped fiber reinforced resin material preformed in a columnar shape or the like.

また、短冊状の繊維強化樹脂材を加熱及び加圧するのではなく、他の製造方法として、射出成形法、トランスファー成形法やこれらにインサート成形法を組み合わせてネジ状成形体を成形してもよい。射出成形法等を用いる場合には、短冊状の繊維強化樹脂材を射出成形機等に投入し、加熱して短冊状の繊維強化樹脂材を溶融し、型に射出等することで、ネジ状成形体を製造することができる。射出成形法を用いてネジ状成形体を製造する場合には、ネジ状成形体のVf値は、10%〜60%であるとよく、より好ましくは20%〜50%である。トランスファー成形法を用いてネジ状成形体を製造する場合には、ネジ状成形体のVf値は、10%〜80%であるとよく、より好ましくは30%〜70%である。   Further, instead of heating and pressurizing the strip-like fiber reinforced resin material, as another manufacturing method, a screw-shaped molded body may be molded by combining an injection molding method, a transfer molding method, or an insert molding method with these. . When using an injection molding method, etc., a strip-like fiber reinforced resin material is put into an injection molding machine, etc., heated to melt the strip-like fiber reinforced resin material, injected into a mold, etc. A molded body can be produced. In the case of producing a thread-shaped molded body using an injection molding method, the Vf value of the thread-shaped molded body is preferably 10% to 60%, more preferably 20% to 50%. In the case of producing a thread-shaped molded body using the transfer molding method, the Vf value of the thread-shaped molded body is preferably 10% to 80%, more preferably 30% to 70%.

ネジ状成形体のVf値が上記下限値(例えば10%)よりも小さいと、得られるネジ状成形体の強度が小さくなる。一方、ネジ状成形体のVf値が上記上限値(例えば60%)を超えると、射出成形機に投入された短冊状の繊維強化樹脂材に含まれる強化繊維が切断され、得られるネジ状成形体の強度が小さくなるおそれがある。トランスファー成形機では、上記上限値(例えば80%)を超えるとトランスファー成形機内で詰まりが発生するおそれがある。   When the Vf value of the thread-shaped molded body is smaller than the lower limit value (for example, 10%), the strength of the obtained thread-shaped molded body is decreased. On the other hand, when the Vf value of the thread-shaped molded body exceeds the above upper limit value (for example, 60%), the reinforced fibers contained in the strip-shaped fiber-reinforced resin material put into the injection molding machine are cut and the thread-shaped molding obtained is obtained. The strength of the body may be reduced. In a transfer molding machine, if the upper limit (for example, 80%) is exceeded, clogging may occur in the transfer molding machine.

また、射出成形法を用いる場合、短冊状の繊維強化樹脂材(強化繊維の束)の長さは、1mm超20mm以下程度がよく、より好ましくは3mm以上15mm以下である。短冊状の繊維強化樹脂材(強化繊維の束)の長さが上記下限値(例えば1mm)よりも短いと、得られるネジ状成形体の強度が小さくなるおそれがある。一方、短冊状の繊維強化樹脂材(強化繊維の束)の長さが上記上限値(例えば20mm)を超えると、射出成形機の中で、詰まりが発生したり、短冊状の繊維強化樹脂材に含まれる強化繊維が射出成形機の中で切断されたりするおそれがある。   When the injection molding method is used, the length of the strip-like fiber-reinforced resin material (bundle of reinforcing fibers) is preferably more than 1 mm and not more than 20 mm, more preferably not less than 3 mm and not more than 15 mm. When the length of the strip-like fiber reinforced resin material (bundle of reinforcing fibers) is shorter than the lower limit (for example, 1 mm), the strength of the obtained thread-shaped molded body may be reduced. On the other hand, when the length of the strip-shaped fiber reinforced resin material (bundle of reinforced fibers) exceeds the upper limit (for example, 20 mm), clogging occurs in the injection molding machine, or the strip-shaped fiber reinforced resin material. There is a possibility that the reinforcing fiber contained in the is cut in the injection molding machine.

また、トランスファー成形法を用いる場合には、短冊状の繊維強化樹脂材(強化繊維の束)の長さは特に限定されるものではなく、射出成型法よりも長いものを用いることができる。トランスファー成形装置のプランジャーの大きさにもよるが、短冊状の繊維強化樹脂材(強化繊維の束)の長さの上限は、100mm、200mm、また、それ以上であってもよい。なお、短冊状の繊維強化樹脂材(強化繊維の束)の長さの下限は、射出成型法と同様である。   When the transfer molding method is used, the length of the strip-shaped fiber reinforced resin material (bundle of reinforcing fibers) is not particularly limited, and a longer one than the injection molding method can be used. Depending on the size of the plunger of the transfer molding apparatus, the upper limit of the length of the strip-like fiber reinforced resin material (bundle of reinforcing fibers) may be 100 mm, 200 mm, or more. The lower limit of the length of the strip-like fiber reinforced resin material (bundle of reinforcing fibers) is the same as that of the injection molding method.

本実施の形態に係る短冊状の繊維強化樹脂材を用いることで、ボルトやネジはもちろんのこと、ナットやターンバックル等、ネジ山部が外側に面していないネジ状成形体も製造することが可能である。   By using the strip-like fiber reinforced resin material according to the present embodiment, not only bolts and screws, but also screw-like molded bodies such as nuts and turnbuckles whose screw threads do not face the outside are manufactured. Is possible.

以上、本発明に係るネジ状成形体について、実施の形態1、2に基づいて説明したが、本発明は、実施の形態1、2に限定されるものではない。   As mentioned above, although the screw-shaped molded object which concerns on this invention was demonstrated based on Embodiment 1, 2, this invention is not limited to Embodiment 1,2.

例えば、実施の形態1の棒状(好ましくは円柱状)とした三次元繊維構造体の表面、または、実施の形態2の短冊状とした繊維強化樹脂材にて成形した棒状(好ましくは円柱状)の表面に、熱可塑性エポキシ樹脂でネジ山部を形成したもの等を用いてもよい。   For example, the surface of the rod-like (preferably columnar) three-dimensional fiber structure of the first embodiment or the rod-shaped (preferably columnar) molded with the fiber-reinforced resin material of the strip-like shape of the second embodiment. A surface of which a thread portion is formed of a thermoplastic epoxy resin may be used.

また、上記の各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。   In addition, it is realized by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention, and forms obtained by making various modifications conceived by those skilled in the art to each of the above embodiments. Forms to be made are also included in the present invention.

以下、本発明に係るネジ状成形体の具体的な実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、以下の実施例において、「部」は質量部のことを表している。   Hereinafter, although the specific Example of the screw-shaped molded object which concerns on this invention is described, this invention is not limited to these Examples. In the following examples, “parts” represents parts by mass.

なお、以下の実施例及び比較例におけるA、Bの各評価項目における各種物性値は、次の方法によって行った。   In addition, the various physical-property values in each evaluation item of A and B in a following example and a comparative example were performed with the following method.

[A:引張強さ]
得られたネジ状成形体について、JIS Z2241に準じて測定を行うことで、最大試験力(引張強さ)を測定した。なお、ボルトの引張強さは、SS400製のナットにボルトを取り付けて引張強さを測定した。また、木ネジは木片に木ネジをねじ込んで引張強さを測定した。
[A: Tensile strength]
About the obtained thread-shaped molded object, the maximum test force (tensile strength) was measured by measuring according to JISZ2241. The tensile strength of the bolt was measured by attaching the bolt to an SS400 nut. Moreover, the wood screw screwed the wood screw into the piece of wood, and measured the tensile strength.

なお、本実施例では、測定値を試料の外径の断面積で割って引張強さ(MPa:応力)を求めた。   In this example, the tensile strength (MPa: stress) was determined by dividing the measured value by the cross-sectional area of the outer diameter of the sample.

[B:Vf値]
得られたネジ状成形体のVf値は、以下の式1で求めた。
[B: Vf value]
The Vf value of the obtained thread-shaped molded body was obtained by the following formula 1.

Vf値(%)=(W−ρ×V)/[(ρ−ρ)×V]×100・・・式1 Vf value (%) = (W−ρ 3 × V) / [(ρ 2 −ρ 3 ) × V] × 100 Equation 1

式1において、Wはネジ状成形体の質量(g)、Vはネジ状成形体の体積(cm)、ρは、ネジ状成形体における強化繊維の密度(g/cm)、ρは、ネジ状成形体に用いられる樹脂の密度(g/cm)を表している。 In Equation 1, W is the mass (g) of the thread-shaped molded body, V is the volume (cm 3 ) of the thread-shaped molded body, ρ 2 is the density of reinforcing fibers in the thread-shaped molded body (g / cm 3 ), ρ 3 represents the density (g / cm 3 ) of the resin used for the thread-shaped molded body.

(実施例1)
実施例1では、強化繊維の束として、炭素繊維の単繊維を24000本束ねたもの(炭素繊維の束24K)を用いた(PAN系炭素繊維(東レ株式会社製のトレカ(登録商標)T700SC))。
Example 1
In Example 1, a bundle of 24,000 carbon fibers (bundle of carbon fibers 24K) was used as a bundle of reinforcing fibers (PAN-based carbon fiber (Torayca (registered trademark) T700SC manufactured by Toray Industries, Inc.)). ).

まず、この炭素繊維の束を110本、製紐機に設置し、全ての強化繊維の束が斜向方向に配向した状態で強化繊維の束同志が交絡しながら立体形状に編成された中実の三次元繊維構造体を製造した。   First, 110 carbon fiber bundles were installed in a stringing machine, and solid fibers were knitted into a three-dimensional shape while the bundles of reinforcing fibers were entangled with all the reinforcing fiber bundles oriented obliquely. A three-dimensional fiber structure was manufactured.

次に、三次元繊維構造体に以下に示す反応型の熱可塑性エポキシ樹脂溶液をディッピングにより付与した。   Next, the following reactive thermoplastic epoxy resin solution was applied to the three-dimensional fiber structure by dipping.

[熱可塑性エポキシ樹脂溶液(粘度:80mPa・s)]
・熱可塑性エポキシ樹脂(DENATITE XNR6850V、固形分85質量%、ナガセケムテックス株式会社製) 100部
・硬化剤(DENATITE XNH6850V、固形分30質量%、ナガセケムテックス株式会社製) 6.5部
・メチルエチルケトン(MEK) 10部
[Thermoplastic epoxy resin solution (viscosity: 80 mPa · s)]
-Thermoplastic epoxy resin (DENATEITE XNR6850V, solid content 85 mass%, manufactured by Nagase ChemteX Corporation) 100 parts-Curing agent (DENATEITE XNH6850V, solid content 30 mass%, manufactured by Nagase ChemteX Corporation) 6.5 parts-Methyl ethyl ketone (MEK) 10 copies

引き続き、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した三次元繊維構造体をダイスに通過させて形状を整えて60℃で20分間乾燥し、その後、さらに、ダイスに通しながら150℃で20分間熱処理を行うことで反応型の熱可塑性エポキシ樹脂を反応させて高分子化し、三次元繊維構造体に反応型の熱可塑性エポキシ樹脂が付与された、断面形状が直径約15mmのほぼ円形の棒状の繊維強化樹脂材Aを得た。熱可塑性エポキシ樹脂のガラス転移点は100℃であった。得られた繊維強化樹脂材AのVf値は50%であった。   Subsequently, the three-dimensional fiber structure to which the thermoplastic epoxy resin solution is applied is passed through a die to adjust the shape, dried at 60 ° C. for 20 minutes, and then further heat-treated at 150 ° C. for 20 minutes while passing through the die. The reaction type thermoplastic epoxy resin is reacted to form a polymer, and the three-dimensional fiber structure is provided with the reaction type thermoplastic epoxy resin, and a substantially circular rod-like fiber reinforced resin material having a cross-sectional shape of about 15 mm in diameter. A was obtained. The glass transition point of the thermoplastic epoxy resin was 100 ° C. The Vf value of the obtained fiber reinforced resin material A was 50%.

棒状の繊維強化樹脂材Aのカットした切断面を、電子顕微鏡を用いて100倍で観察したところ、炭素繊維の束の中央部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が入り込んでいた。   When the cut surface of the rod-like fiber reinforced resin material A cut was observed at 100 times using an electron microscope, the thermoplastic epoxy resin had entered the center of the bundle of carbon fibers.

なお、本実施例で用いた熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、B型粘度計(TVB−15形粘度計:東機産業株式会社製)を用いて、ロータNo.20、12rpm、室温で測定したものである。   The viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution used in this example was measured using a B-type viscometer (TVB-15 type viscometer: manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). Measured at 20, 12 rpm and room temperature.

次に、棒状の繊維強化樹脂材AをM12のネジ用の金型の中に入れ、真空プレス機を用いて、200℃、20MPaで5分間の加熱及び加圧を行った。   Next, the rod-like fiber reinforced resin material A was put into a M12 screw mold and heated and pressurized at 200 ° C. and 20 MPa for 5 minutes using a vacuum press.

その後、金型の型枠から滲み出した熱可塑性エポキシ樹脂を除去することで、ネジ状成形体(ボルト)を得た。   Then, the screw-shaped molded object (bolt) was obtained by removing the thermoplastic epoxy resin which oozed out from the mold form.

このようにして得られたネジ状成形体の外観品位は良好であり、このネジ状成形体の断面を電子顕微鏡を用いて100倍で観察したところ、ネジ山部には炭素繊維が存在しており、また、ネジ状成形体の内部に空間は確認されずに熱可塑性エポキシ樹脂で埋め尽くされていることが分かった。また、得られたネジ状成形体のVf値は50%であった。また、得られたネジ状成形体の引張強さを測定したところ、400MPaであった。   The appearance quality of the thread-shaped molded body thus obtained was good, and when the cross section of the thread-shaped molded body was observed at a magnification of 100 using an electron microscope, carbon fibers were present in the thread portion. In addition, it was found that the space inside the thread-shaped molded body was not confirmed and was filled with a thermoplastic epoxy resin. Further, the Vf value of the obtained thread-shaped molded body was 50%. Moreover, it was 400 MPa when the tensile strength of the obtained thread-shaped molded object was measured.

(実施例2)
実施例2では、強化繊維の束として、1方向に配列した炭素繊維の単繊維を60000本束ねたもの(60K)を用いた(PAN系炭素繊維:三菱ケミカル株式会社製のパイロフィル(登録商標)TRH50 60M)。
(Example 2)
In Example 2, as a bundle of reinforcing fibers, a bundle of 60,000 carbon fibers arranged in one direction (60K) was used (PAN-based carbon fiber: Pyrofil (registered trademark) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). TRH50 60M).

この炭素繊維の束を巻いたドラムからそのまま炭素繊維の束を引き出しながら、炭素繊維の束の片面にキスロールを用いて、以下に示す熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した。なお、ドラムから引き出したときの炭素繊維の束の断面形状は、偏平な形状であった。   While pulling out the carbon fiber bundle as it was from the drum around which the carbon fiber bundle was wound, the following thermoplastic epoxy resin solution was applied to one side of the carbon fiber bundle using a kiss roll. In addition, the cross-sectional shape of the bundle of carbon fibers when pulled out from the drum was a flat shape.

[熱可塑性エポキシ樹脂溶液(粘度:15mPa・s以下(装置の測定限界値以下))]
・熱可塑性エポキシ樹脂(反応型樹脂:DENATITE XNR6850V:ナガセケムテックス株式会社製) 100部
・硬化剤(DENATITE XNH6850V:ナガセケムテックス株式会社製)
6.5部
・メチルエチルケトン(MEK) 50部
[Thermoplastic epoxy resin solution (viscosity: 15 mPa · s or less (measurement limit value of the apparatus or less))]
-Thermoplastic epoxy resin (Reactive resin: DENATEITE XNR6850V: manufactured by Nagase ChemteX Corporation) 100 parts-Curing agent (DENATEITE XNH6850V: manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
6.5 parts ・ Methyl ethyl ketone (MEK) 50 parts

次に、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した炭素繊維の束を4本のロールに接触(炭素繊維の束の上面及び下面を交互にそれぞれ2回ずつ接触)させることにより炭素繊維の束をシゴいた後、ダイスに通過させ、60℃で20分間乾燥し、引き続き150℃で20分間熱処理を行うことで反応型の熱可塑性エポキシ樹脂を反応させて高分子化し、一方向に配列された強化繊維の束に反応型の熱可塑性エポキシ樹脂が付与された、断面形状が幅約5mmの扁平で長尺の繊維強化樹脂材を得た。熱可塑性エポキシ樹脂のガラス転移点は100℃であった。   Next, the bundle of carbon fibers to which the thermoplastic epoxy resin solution was applied was brought into contact with four rolls (the upper and lower surfaces of the bundle of carbon fibers were alternately contacted twice, respectively), thereby squeezing the bundle of carbon fibers. After that, it is passed through a die, dried at 60 ° C. for 20 minutes, and subsequently subjected to heat treatment at 150 ° C. for 20 minutes to react with a reactive thermoplastic epoxy resin to form a polymer, and the reinforced fibers arranged in one direction A flat and long fiber-reinforced resin material having a cross-sectional shape of about 5 mm in width, in which a reactive thermoplastic epoxy resin was applied to the bundle, was obtained. The glass transition point of the thermoplastic epoxy resin was 100 ° C.

次に、得られた長尺の繊維強化樹脂材を、炭素繊維の軸方向に対しほぼ垂直に40〜50mmの長さとなるようにカットし、断面が扁平な短冊状の繊維強化樹脂材を得た。このようにして得られた繊維強化樹脂材のVf値は50%であった。なお、得られた繊維強化樹脂材中の炭素繊維の長さは、用いた炭素繊維が長繊維であるので繊維強化樹脂材の長さと同じで、40〜50mmである。   Next, the obtained long fiber reinforced resin material is cut so as to have a length of 40 to 50 mm substantially perpendicular to the axial direction of the carbon fiber to obtain a strip-like fiber reinforced resin material having a flat cross section. It was. The Vf value of the fiber reinforced resin material thus obtained was 50%. In addition, since the used carbon fiber is a long fiber, the length of the carbon fiber in the obtained fiber reinforced resin material is the same as the length of a fiber reinforced resin material, and is 40-50 mm.

短冊状の繊維強化樹脂材のカットした切断面を、電子顕微鏡を用いて100倍で観察したところ、炭素繊維の束の中央部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が入り込んでいることが分かった。   When the cut surface of the strip-shaped fiber reinforced resin material was observed at 100 times using an electron microscope, it was found that the thermoplastic epoxy resin had entered the center of the bundle of carbon fibers.

なお、本実施例で用いた熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、B型粘度計(TVB−15形粘度計:東機産業株式会社製)を用いて、ロータNo.20、12rpm、室温で測定したものである。   The viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution used in this example was measured using a B-type viscometer (TVB-15 type viscometer: manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). Measured at 20, 12 rpm and room temperature.

次に、得られた短冊状の繊維強化樹脂材を複数枚、M12のネジ用の金型の中に繊維強化樹脂材の長さ方向がネジの長さ方向に配向しつつ、ランダムに積層し、真空プレス機を用いて、200℃、20MPaで5分間の加熱及び加圧を行った。   Next, a plurality of the obtained strip-shaped fiber reinforced resin materials are randomly stacked in the M12 screw mold while the length direction of the fiber reinforced resin material is oriented in the screw length direction. Using a vacuum press, heating and pressurization were performed at 200 ° C. and 20 MPa for 5 minutes.

その後、金型の型枠から滲み出した熱可塑性エポキシ樹脂を除去することで、短冊状の繊維強化樹脂材(炭素繊維の束)が積層された(各炭素繊維の束の繊維軸方向がネジ状成形体の長さ方向に対して、おおよそ配向しながら、わずかに傾斜・蛇行して、相互に折り重なった)ネジ状成形体(ボルト)を得た。   Thereafter, the thermoplastic epoxy resin that exudes from the mold form was removed, and strip-shaped fiber reinforced resin materials (bundles of carbon fibers) were laminated (the fiber axis direction of each carbon fiber bundle was a screw. A screw-like molded body (bolt) that was slightly tilted and meandered while being roughly oriented with respect to the length direction of the shaped molded body, and was mutually folded.

このようにして得られたネジ状成形体の外観品位は良好であり、このネジ状成形体の断面を電子顕微鏡を用いて100倍で観察したところ、ネジ山部には炭素繊維が存在しており、また、ネジ状成形体の内部に空間は確認されずに熱可塑性エポキシ樹脂で埋め尽くされていることが分かった。また、得られたネジ状成形体のVf値は55%であった。また、得られたネジ状成形体の引張強さを測定したところ、200MPaであった。   The appearance quality of the thread-shaped molded body thus obtained was good, and when the cross section of the thread-shaped molded body was observed at a magnification of 100 using an electron microscope, carbon fibers were present in the thread portion. In addition, it was found that the space inside the thread-shaped molded body was not confirmed and was filled with a thermoplastic epoxy resin. Further, the Vf value of the obtained thread-shaped molded body was 55%. Moreover, it was 200 Mpa when the tensile strength of the obtained screw-shaped molded object was measured.

(実施例3)
実施例3では、強化繊維の束として、1方向に配列した炭素繊維の単繊維を24000本束ねたもの(24K)を用いた(PAN系炭素繊維:東レ株式会社製のトレカ(登録商標)T700 SC)。
(Example 3)
In Example 3, a bundle of 24,000 carbon fibers arranged in one direction (24K) was used as a bundle of reinforcing fibers (PAN-based carbon fiber: TORAYCA (registered trademark) T700 manufactured by Toray Industries, Inc. SC).

この炭素繊維の束を巻いたドラムから開繊処理を行わずにそのまま炭素繊維の束を引き出しながら、炭素繊維の束の片面にキスロールを用いて、以下に示す熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した。なお、ドラムから引き出したときの炭素繊維の束の断面形状は、偏平な形状であった。   The following thermoplastic epoxy resin solution was applied to one side of the carbon fiber bundle using a kiss roll while pulling out the carbon fiber bundle as it was without performing the fiber opening treatment from the drum around which the carbon fiber bundle was wound. In addition, the cross-sectional shape of the bundle of carbon fibers when pulled out from the drum was a flat shape.

[熱可塑性エポキシ樹脂溶液(粘度:450mPa・s)]
・熱可塑性エポキシ樹脂(反応型樹脂:DENATITE XNR6850V:ナガセケムテックス株式会社製) 100部
・硬化剤(DENATITE XNH6850V:ナガセケムテックス株式会社製)
6.5部
[Thermoplastic epoxy resin solution (viscosity: 450 mPa · s)]
-Thermoplastic epoxy resin (Reactive resin: DENATEITE XNR6850V: manufactured by Nagase ChemteX Corporation) 100 parts-Curing agent (DENATEITE XNH6850V: manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
6.5 parts

次に、熱可塑性エポキシ樹脂溶液を付与した炭素繊維の束を4本のロールに接触(炭素繊維の束の上面及び下面を交互にそれぞれ2回ずつ接触)させることにより炭素繊維の束をシゴいた後、ダイスに通過させ形状を整え、60℃で20分間乾燥し、引き続き150℃で20分間熱処理し反応型の熱可塑性エポキシ樹脂を反応させて高分子化後、ダイスに通過させ形状を整えることで、一方向に配列された強化繊維の束に反応型の熱可塑性エポキシ樹脂が付与された、断面形状が直径約2〜3mmのほぼ円形の棒状の繊維強化樹脂材を得た。熱可塑性エポキシ樹脂のガラス転移点は100℃であった。   Next, the bundle of carbon fibers to which the thermoplastic epoxy resin solution was applied was brought into contact with four rolls (the upper and lower surfaces of the bundle of carbon fibers were alternately contacted twice, respectively), thereby squeezing the bundle of carbon fibers. Then, it is passed through a die to adjust the shape, dried at 60 ° C. for 20 minutes, subsequently heat treated at 150 ° C. for 20 minutes, reacted with a reactive thermoplastic epoxy resin, polymerized, and then passed through a die to prepare the shape. Thus, a substantially circular rod-like fiber reinforced resin material having a diameter of about 2 to 3 mm in cross section was obtained, in which a reactive thermoplastic epoxy resin was applied to a bundle of reinforced fibers arranged in one direction. The glass transition point of the thermoplastic epoxy resin was 100 ° C.

次に、得られた棒状の繊維強化樹脂材を、炭素繊維の軸方向に対しほぼ垂直に5mmの長さとなるようにカットし、断面形状がほぼ円形である短冊状(棒状)の繊維強化樹脂材を得た。このようにして得られた繊維強化樹脂材のVf値は30%であった。なお、得られた繊維強化樹脂材中の炭素繊維の長さは、用いた炭素繊維が長繊維であるので繊維強化樹脂材の長さと同じで、5mmである。   Next, the obtained rod-like fiber reinforced resin material is cut so as to have a length of 5 mm substantially perpendicular to the axial direction of the carbon fiber, and a strip-like (rod-like) fiber reinforced resin having a substantially circular cross-sectional shape. The material was obtained. The Vf value of the fiber reinforced resin material thus obtained was 30%. The length of the carbon fiber in the obtained fiber reinforced resin material is 5 mm, which is the same as the length of the fiber reinforced resin material because the carbon fiber used is a long fiber.

短冊状(棒状)の繊維強化樹脂材のカットした切断面を、電子顕微鏡を用い100倍で観察したところ、炭素繊維の束の中央部にまで樹脂が入り込んでいることが分かった。   When the cut surface of the strip-shaped (rod-shaped) fiber-reinforced resin material was cut 100 times using an electron microscope, it was found that the resin had entered the center of the bundle of carbon fibers.

なお、本実施例で用いた熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、B型粘度計(TVB−15形粘度計:東機産業株式会社製)を用いて、ロータNo.20、12rpm、室温で測定したものである。   The viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution used in this example was measured using a B-type viscometer (TVB-15 type viscometer: manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). Measured at 20, 12 rpm and room temperature.

次に、得られた短冊状(棒状)の繊維強化樹脂材を射出成形機に投入し、120℃から250℃に加熱しながら溶融させ、溶融した樹脂を金型内に射出することで、ネジ状成形体として木ネジを得た。図1は、実施例3のネジ状成形体(木ネジ)の写真であり、射出成形後に金型から射出成形品を取り出したときの状態を示している。なお、図1では、木ネジが二つ繋がった状態を示している。   Next, the obtained strip-shaped (rod-shaped) fiber-reinforced resin material is put into an injection molding machine, melted while being heated from 120 ° C. to 250 ° C., and the molten resin is injected into a mold, thereby screwing Wood screws were obtained as a shaped product. FIG. 1 is a photograph of a thread-shaped molded body (wood screw) of Example 3, and shows a state when an injection molded product is taken out from a mold after injection molding. FIG. 1 shows a state where two wood screws are connected.

このようにして得られたネジ状成形体の外観品位は良好であり、このネジ状成形体の断面を電子顕微鏡を用いて100倍で観察したところ、ネジ山部には炭素繊維が存在しており、また、ネジ状成形体の内部に空間は確認されずに熱可塑性エポキシ樹脂で埋め尽くされていることが分かった。また、得られたネジ状成形体のVf値は30%であった。また、得られたネジ状成形体の引張強さを測定したところ、100MPaであった。   The appearance quality of the thread-shaped molded body thus obtained was good, and when the cross section of the thread-shaped molded body was observed at a magnification of 100 using an electron microscope, carbon fibers were present in the thread portion. In addition, it was found that the space inside the thread-shaped molded body was not confirmed and was filled with a thermoplastic epoxy resin. Further, the Vf value of the obtained thread-shaped molded body was 30%. Moreover, it was 100 Mpa when the tensile strength of the obtained thread-shaped molded object was measured.

(実施例4)
実施例4では、棒状の繊維強化樹脂材を製造した。
(Example 4)
In Example 4, a rod-like fiber reinforced resin material was manufactured.

まず、24Kの炭素繊維束(PAN系炭素繊維。東レ株式会社製。T700SC。)を3本束ね、S方向に30回/m撚りをかけたものを炭素繊維の束として用い、当該炭素繊維の束の外周をガラス繊維を用い、製紐機(24打機)を用いて、8打ちの石目打にて、炭素繊維の束の周りの全面を組紐状にガラス繊維で被覆した。   First, a bundle of three 24K carbon fiber bundles (PAN-based carbon fiber, manufactured by Toray Industries, Inc., T700SC), which is twisted 30 times / m in the S direction, is used as a bundle of carbon fibers. The entire periphery of the bundle of carbon fibers was covered with glass fiber in a braid shape by using a fiber maker (24 hammers) on the outer periphery of the bundle, and using a string making machine (24 punching machine).

次に、ガラス繊維で被覆した炭素繊維の束に以下に示す熱可塑性エポキシ樹脂溶液をディッピングにより付与した。   Next, the following thermoplastic epoxy resin solution was applied to the bundle of carbon fibers coated with glass fibers by dipping.

[熱可塑性エポキシ樹脂溶液(粘度:80mPa・s以下)]
・熱可塑性エポキシ樹脂(反応型樹脂:DENATITE XNR6850V:ナガセケムテックス株式会社製) 100部
・硬化剤(DENATITE XNH6850V:ナガセケムテックス株式会社製)
6.5部
・メチルエチルケトン(MEK) 10部
[Thermoplastic epoxy resin solution (viscosity: 80 mPa · s or less)]
-Thermoplastic epoxy resin (Reactive resin: DENATEITE XNR6850V: manufactured by Nagase ChemteX Corporation) 100 parts-Curing agent (DENATEITE XNH6850V: manufactured by Nagase ChemteX Corporation)
6.5 parts ・ Methyl ethyl ketone (MEK) 10 parts

引き続き、熱可塑性エポキシ樹脂溶液が付与されたガラス繊維で被覆した炭素繊維の束をダイスに通過させて形状を整えて60℃で20分間乾燥し、その後、さらに、ダイスに通しながら150℃で20分間熱処理を行い反応型の熱可塑性エポキシ樹脂を反応させて高分子化し、炭素繊維の束に反応型の熱可塑性エポキシ樹脂が付与された、断面形状が直径約3mm(ノギスで測定)のほぼ円形の繊維強化樹脂材を得た。熱可塑性エポキシ樹脂のガラス転移点は100℃であった。得られた繊維強化樹脂材のVf値は50%であった。   Subsequently, a bundle of carbon fibers coated with a glass fiber coated with a thermoplastic epoxy resin solution was passed through a die to adjust the shape, dried at 60 ° C. for 20 minutes, and then further passed through the die at 150 ° C. for 20 minutes. Heat-treated for minutes to react with a reactive thermoplastic epoxy resin to polymerize it, and a reactive thermoplastic epoxy resin is applied to a bundle of carbon fibers. The cross-sectional shape is approximately 3 mm in diameter (measured with calipers). A fiber reinforced resin material was obtained. The glass transition point of the thermoplastic epoxy resin was 100 ° C. The Vf value of the obtained fiber reinforced resin material was 50%.

繊維強化樹脂材のカットした切断面を、電子顕微鏡を用いて100倍で観察したところ、炭素繊維の束の中央部にまで熱可塑性エポキシ樹脂が入り込んでいた。   When the cut surface of the fiber reinforced resin material was observed with an electron microscope at a magnification of 100, the thermoplastic epoxy resin had entered the center of the carbon fiber bundle.

なお、本実施例で用いた熱可塑性エポキシ樹脂溶液の粘度は、B型粘度計(TVB−15形粘度計:東機産業株式会社製)を用いて、ロータNo.20、12rpm、室温で測定したものである。   The viscosity of the thermoplastic epoxy resin solution used in this example was measured using a B-type viscometer (TVB-15 type viscometer: manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.). Measured at 20, 12 rpm and room temperature.

次に、得られた繊維強化樹脂材3本を120℃に加熱しながら撚りあわせてストランド構造体とした。   Next, the three obtained fiber reinforced resin materials were twisted together while heating at 120 ° C. to obtain a strand structure.

次に、長さ20cmの12M規格の寸切ボルトを製造するためのインサート成形・射出成型機用の型に、得られたストランド構造体の繊維強化樹脂材を長さ25cmに切断したものを挿入し、次に、実施例3で用いた短冊状(棒状)の繊維強化樹脂材(Vf値は30%)を射出成形機に投入し、120℃から250℃に加熱しながら溶融させ、溶融した樹脂を型内に射出し、冷却後、型から取り出し、不要部分を除去することで、長さ20cm、M12の寸切りボルトを得た。   Next, a fiber reinforced resin material of the obtained strand structure cut to a length of 25 cm is inserted into a mold for an insert molding / injection molding machine for manufacturing a 12M standard size cutting bolt having a length of 20 cm. Next, the strip-shaped (rod-shaped) fiber reinforced resin material (Vf value is 30%) used in Example 3 was put into an injection molding machine and melted while being heated from 120 ° C. to 250 ° C. The resin was injected into the mold, cooled, removed from the mold, and unnecessary portions were removed to obtain 20 cm long, M12 sized bolts.

このようにして得られたネジ状成形体(寸切りボルト)の外観品位は良好であり、このネジ状成形体の断面を電子顕微鏡を用いて100倍で観察したところ、ネジ山部には炭素繊維が存在しており、また、ネジ状成形体の内部に空間は確認されずに、長さ方向に配向した棒状(ストランド構造)の繊維強化樹脂材と短冊状(棒状)の繊維強化樹脂に由来すると想定される強化繊維と熱可塑性エポキシ樹脂で埋め尽くされていることが分かった。また、得られたネジ状成形体の引張強さを測定したところ、130MPaであった。   The appearance of the thread-shaped molded body (dimension bolt) obtained in this way is good, and when the cross section of the thread-shaped molded body was observed at 100 times using an electron microscope, the thread portion was carbon. There are fibers, and there is no space inside the thread-shaped molded body. The rod-shaped (strand structure) fiber-reinforced resin material and strip-shaped (bar-shaped) fiber-reinforced resin are oriented in the length direction. It was found that it was filled with reinforced fibers and thermoplastic epoxy resin that were supposed to be derived. Moreover, it was 130 Mpa when the tensile strength of the obtained screw-shaped molded object was measured.

なお、実施例1、2、3、4のネジ状成形体は、いずれも引張り強さを測定した際には、ネジ山部が切断されずに、ボルト本体部または木ネジ軸部が破断するものであり、ネジ山部が十分な強度を有していることが確認された。   In addition, when all of the thread-shaped molded bodies of Examples 1, 2, 3, and 4 were measured for tensile strength, the bolt body portion or the wood screw shaft portion was broken without cutting the thread portion. Therefore, it was confirmed that the thread portion has sufficient strength.

(まとめ)
以上、本実施の形態に係るネジ状成形体は、軽くて錆が発生せず、結露が発生しにくく、磁性が帯びにくく、水や湿気等に対する形態の安定性に優れていて弛みが発生しにくく、しかも、強度が強く、耐久性にも優れている。
(Summary)
As described above, the thread-shaped molded body according to the present embodiment is light and does not generate rust, does not easily cause dew condensation, is not easily magnetized, has excellent form stability against water, moisture, etc., and is loose. Difficult, yet strong and durable.

これにより、例えば本実施の形態に係るネジ状成形体を木造建築物等の木材の接合をする際のネジやボルト等の締結部材として用いることで、木材への重量的な負担が軽くすることができ、また、結露がしにくいため結露を抑えて木材の腐食を抑制することができる。さらに、長期間にわたって弛むことなく木材の接合を維持することができる。   Thereby, for example, by using the screw-shaped molded body according to the present embodiment as a fastening member such as a screw or a bolt when joining wood such as a wooden building, the weight burden on the wood is reduced. In addition, since it is difficult for condensation to occur, the condensation can be suppressed and the corrosion of the wood can be suppressed. Furthermore, the joining of the wood can be maintained without sagging over a long period of time.

また、本実施の形態に係るネジ状成形体を、建築・土木分野、輸送機または工作機器等で用いられる鋼材等の金属材を接合する際のネジやボルト等の締結部材として用いることで、塩害や結露による錆の発生を抑えることができ、また、長期にわたって弛むことなく金属材の接合を維持することができる。   In addition, by using the screw-shaped molded body according to the present embodiment as a fastening member such as a screw or a bolt when joining a metal material such as a steel material used in the construction / civil engineering field, a transport machine or a machine tool, The occurrence of rust due to salt damage or condensation can be suppressed, and the joining of metal materials can be maintained without loosening over a long period of time.

また、本実施の形態に係るネジ状成形体を、車や列車、飛行機等の輸送機または工場の工作機器等に用いられる繊維強化樹脂部材を接合する際のネジやボルト等の締結部材として用いることで、錆の発生を抑え、軽くて耐久性に優れた繊維強化樹脂部材の接合構造を実現できる。また、長期にわたって弛むことなく繊維強化樹脂部材の接合を維持することができる。   Moreover, the screw-shaped molded body according to the present embodiment is used as a fastening member such as a screw or a bolt when joining a fiber reinforced resin member used in a transport machine such as a car, a train, or an airplane or a machine tool in a factory. Thus, it is possible to suppress the occurrence of rust and realize a light and durable joint structure of fiber reinforced resin members. Further, it is possible to maintain the bonding of the fiber reinforced resin member without loosening for a long time.

また、木材、金属材および繊維強化樹脂部材等について、素材が異なる部材同士の接合においても、本実施の形態に係るネジ状成形体を用いることにより、軽くて錆の発生を防ぎ、また、長期にわたって弛むことなく部材同士の接合を維持できる。   In addition, for wood, metal materials, fiber reinforced resin members, etc., even when joining members of different materials, by using the screw-shaped molded body according to the present embodiment, it is light and prevents the occurrence of rust. It is possible to maintain the bonding between the members without loosening.

また、本実施の形態に係るネジ状成形体は、磁性が帯びにくくいので、リニアモーターカー等の磁気を利用する分野においてもネジやボルト、ナット等の締結部材として用いることができる。   Further, since the screw-like molded body according to the present embodiment is not easily magnetized, it can be used as a fastening member such as a screw, a bolt, or a nut in a field using magnetism such as a linear motor car.

本発明に係るネジ状成形体は、軽くて錆が発生せず、結露が発生しにくく、磁性が帯びにくく、水や湿気等に対する形態の安定性に優れていて弛みが発生しにくく、しかも、強度が強く、耐久性にも優れているため、木材の接合または金属材の接合をはじめとして、あらゆる部材の接合に適している。   The thread-shaped molded body according to the present invention is light and does not generate rust, does not easily cause dew condensation, is not easily magnetized, has excellent form stability against water, moisture, etc., and does not easily sag, Since it is strong and excellent in durability, it is suitable for joining any member including wood joining or metal joining.

Claims (7)

強化繊維と熱可塑性エポキシ樹脂とを含む繊維強化樹脂材を用いて得られたネジ状成形体。   A thread-shaped molded body obtained by using a fiber reinforced resin material containing a reinforced fiber and a thermoplastic epoxy resin. 前記熱可塑性エポキシ樹脂が、反応型のエポキシ樹脂である請求項1記載のネジ状成形体。   The screw-shaped molded product according to claim 1, wherein the thermoplastic epoxy resin is a reactive epoxy resin. 前記強化繊維の長さが、1mm超である請求項1または2に記載のネジ状成形体。   The thread-shaped molded body according to claim 1 or 2, wherein the length of the reinforcing fiber is more than 1 mm. 前記強化繊維が、三次元繊維構造体である請求項1〜3のいずれか1項に記載のネジ状成形体。   The thread-shaped molded body according to any one of claims 1 to 3, wherein the reinforcing fiber is a three-dimensional fiber structure. 前記強化繊維が、筒状の組紐または編物である請求項1〜4のいずれか1項に記載のネジ状成形体。   The thread-shaped molded body according to any one of claims 1 to 4, wherein the reinforcing fiber is a tubular braid or a knitted fabric. 前記ネジ状成形体の繊維体積率が、20〜80%である請求項1〜5のいずれか1項に記載のネジ状成形体。   The screw-shaped molded body according to any one of claims 1 to 5, wherein a fiber volume ratio of the thread-shaped molded body is 20 to 80%. JIS Z2241に準じて測定を行ったときの前記ネジ状成形体の引張強さが、80MPa以上である請求項1〜6のいずれか1項に記載のネジ状成形体。   The thread-shaped molded body according to any one of claims 1 to 6, wherein the thread-shaped molded body has a tensile strength of 80 MPa or more when measured according to JIS Z2241.
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