JPH01310941A - 強化プラスチック棒、その製造方法及び製造装置、強化プラスチックねじ、その製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、繊維で強化した強化プラスチック棒、その製
造方法及び製造ｖｃ置、さらにこの強化プラスチック棒
を加工して得られる強化プラスチックねし、その製造方
法及び製造装置に関するものである。

【従来の技術】

ＭＩｌ、維によって補強した強化プラスチック捧として
は、短繊維の補強繊維を棒の断面の全面においてプラス
チ・７り中に分散させるように含有させたものが一般的
である。 また強化プラスチックねじは、この強化プラスチック棒
の外周にねじ溝を設けることによって形成されるが、ね
じ溝の形成は強化プラスチック棒の外周面を切削加工し
ておこなわれるのが一般的である。このような強化プラ
スチックねじは、軽量で耐食性が高く、断熱性もあるな
ど金属のねじでは期待できない種々の特性を有するため
に多用されている。

【発明が解決しようとするａ！ｌｔ題】しかし、短繊維
の補強繊維を用いて強化した強化プラスチック棒におい
ては、その長手方向での引張力に対する強度を十分に高
く得ることができず、特に強化プラスチック棒を加工し
て強化プラスチックねじとして使用する場合には、引張
強度が不足することが多いという問題がある。 また、強化プラスチック棒を切削してＰｔ５１０図に示
すようにねじ溝９を設けることによって強化プラスチッ
クねじＢを作成する場合、この切削とともに強化プラス
チック棒の外周部に含まれる短繊維の補強線ｌ＆２もね
じ溝９の部分で切断されることになり、補強Ｎ＆維２に
よる強化プラスチックねじＢの外周部の補強効果が低下
し、特に応力が集中するねじ溝９の山部１８に欠けなど
が発生し易（なるという問題がある。 本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、引張強
度が優れた強化プラスチック棒及びその製造方法と製造
装置を提供することを第１の目的とし、ねじ部の強度が
優れた強化プラスチックねじ及びその製造方法とｖＩ造
装置を提供することを第２の目的とするものである。

【課題を解決するための手段１ 上記目的を達成するために、本発明に係る強化プラスチ
ック棒は、その軸中心部に軸方向の全長に頁って長い補
強繊維１が、その周辺部に短い補強繊維２が軸方向に沿
う向きに配向して分散してそれぞれ含有されるように形
成したものである。 またこの強化プラスチック棒の製造にあたっては、短い
補強繊維２を混練したプラスチック成形材料３を長い補
強＃ａ維１を中心部に導入しながら、引き取りつつ棒状
に押出し成形するようにしたものである。さらにこの強
化プラスチック棒の製造装置は、短い補強繊維２を配合
したプラスチック成形材料３を混練しつつ押し出す押出
ＰＩｉ４と、押出機４の先端に取り付けられ長い補強繊
維１を中央部に導いて通過させながら押出機４から押し
出されたプラスチック成形材料３を通過させる成形用流
路５を形成したダイ６と、ダイ６の成形用流路５から棒
状成形品７を引き取る引き取り機８とを具備したもので
ある。 一方、本発明に係ろ強化プラスチックねじは、上記強化
プラスチック棒の外周にねじ溝９を凹設して形成される
ものであり、周辺部に含有される短い補強繊維２のうち
ねじ溝９の近傍の補強繊維２はねし溝９の溝底の傾針に
沿って傾斜されるようにしたものである。またこの強化
プラスチックねじを！！造するにあたっては、上記強化
プラスチック棒の外周部を可塑化させつつ成形型１０を
強化プラスチック梓の外周面にプレスして二次加工する
ことによって、強化プラスチック棒の外周にねヒ溝９を
形成するようにしたものである。さらにこの強化プラス
チックねじの！！ｌ！造装置は、上記強化プラスチック
棒の製造装置と、超音波発生装置１１及びこの超音波発
生装置１１に工具ホーンとして取着され上記製造装置に
よって製造された強化プラスチック棒の外周面にねじ溝
９を加工する成形型１０を具備したものである。 【作　用】 上記のように構成された強化プラスチック棒は、その軸
中心部の良い補強線ｍ１の存在及び周辺部の短い補強＃
ａ維２の配向によって軸方向での引張強度が高まること
になる。またこの強化プラスチック棒を製造するにあた
っては、押出し成形の装置を用いて容易におこなうこと
ができる。 さらに上記のように構成された強化プラスチックねじは
、短い補強繊維２のうちねじ溝９の近傍の補強ｉ維２は
ねじ溝９の溝底の傾斜に沿って傾斜していてねじ溝９の
加工部分で切断されていす、補強ｔａ、維２によるねじ
部の補強効果を高く維持することができる。またこの強
化プラスチックねじを製造するにあたっては、成形型１
０を用いてねし溝９をプレス成形することによって、短
い補強Ｎ＆維２を切断することなく容易に加工をするこ
とができる。

【実施例】

以下本発明を実施例によって詳述する。 第１図は本発明に係る強化プラスチック棒Ａの一実施例
を示すものであり、その断面の中央部に軸方向の全長に
亘る長繊維の補強Ｍ＆維１を、周辺部に短繊維の補強繊
維２をそれぞれ含有させて形成しである。短繊維の補強
繊維２は周辺部の全体に均一に分散された状態で含有さ
れているが、この各補強ＷｔＭ＃、２はそのＭ＆維力方
向強化プラスチック棒Ａの軸方向とほば平行になるよう
に配向させである。強化プラスチック棒Ａを構成するプ
ラスチックとしては特に限定されるものではないが、ポ
リアミド、ＡＢＳ、ポリカーボネート、ポリフェニレン
サルファイドなど熱可塑性エンノらアリングプラスチッ
クや、あるいは熱硬化性のものとしてはエポキシ樹脂系
やアクリル樹脂系、不飽和ポリエステル系、エポキシ−
ポリエステル系などの粉体塗料を爪いるのが好ましい。 また長繊維の補強線ｌ１１ｉとしては、ガラス艮Ｍ＆維
を束ねたがラスロービングや〃ラステープなどを用いる
のが一般的であり、さらに短繊維の補強繊維２としては
プラスロービングを切断したナツツブトストランドや、
カーボンＭ＆雑のチタップなどｌ１１−〜５０鯵−程度
の長さのものを用いるのが一般的である。 上記のような強化プラスチック棒Ａ＠：！＆逍するにあ
たっては、第２図に示す装置を用いておこなうことがで
きる。Ｐｔ５２図において４は押出機であり、その先端
にクロスエヘッドダイ６が取り付けである。押出ｆｉ４
としては特開昭５０−２４３５５号公報において提供さ
れているような、二軸の混練押出スクリュー１９を具備
した装置を用いるのが好ましく、押出機４に供給された
プラスチック成形材料３と短い補強繊維２を混線スクリ
ュー１９で均一に混練しつつダイ６へと押し出すことが
できる。ダイ６はダイ本体２１とマンドレル２２及び７
ｔ−４ングダイ２３で形成されるものであり、ダイ本体
２１とマンドレル２２どの間においてダイ６内にＬ字状
に屈曲する材料流路２４が形成しである。この材料流路
２４に成形用流路５が合致するようにダイ本体２１の先
端に筒状の７す−ミングダイ２３が取り付けである。ダ
イ本体２１や７す一ミングダイ２３の外周にはそれぞれ
ヒータ２５が取り付けである。またマンドレル２２の中
心には送り孔２６が貫通して形成してあり、この送り孔
２６は７オーミングダイ２３の断面円形に形成される成
形用流路５の袖中心に一致する位置で形成しである。さ
らにダイ６の先方には駆動ロールによって形成される引
き取り磯８が設けである。 しかして、押出８！４からダイ６の材料流路２４に短い
補強繊維２を含有するプラスチック成形材料３を押し出
すと共に、マンドレル２２の送り孔２６を通して長い補
強ａ維１を材料流路２４に連続して送り、長い補強繊維
１の外側に成形材料３を被覆させた状態で７す−ミング
ダイ２３の成形用流路５に送り込む、成形用流路５内に
おいては長い補強繊維１は成形材料３の中心部に位置し
ており、そして成形用流路５内で棒状に成形された棒状
成形品７は成形用流路５の先端から押し出される。この
とき棒状成形品７は引き取り磯８によって引き抜き作用
を受けながら成形用流路５から押し出されるものであり
、成形ｍ流路５の内周との擦れ合いの作用や引き延ばし
作用によって棒状成形品７の周辺部に分散して含有され
る短い補強繊Ｊｌｌｉ２は棒状成形品７の長手方向、す
なわち軸方向と平行な向きに繊維方向（繊維の長手方向
）が配向されることになる。この配向の傾向は棒状成形
品７の外周に近付く程大きくなる。 上記のようにして、軸中心部は軸方向の全長に亘って艮
い補強繊維１が、周辺部は短い補強繊維２が軸方向に沿
う向きに配向して分散してそれぞれ含有される強化プラ
スチック棒Ａを得ることができるものであり、この強化
プラスチック棒Ａにあっては、その軸方向での引張力に
対して軸方向の全長に含有される長い補強繊維１による
補強作用が大きく働き、しかも軸方向の配向によって短
い補強繊維２においても軸方向での引張力に対する補強
作用が働き、これら補強繊維１，２による補強作用で強
化プラスチック棒Ａの軸方向での引張強度が者しく高く
なるらのである。従って本発明に係る強化プラスチック
棒Ａは引張強度を高く必要とする部材に用いることがで
きる。 第３図は上記強化プラスチック棒Ａを加工して得た強化
プラスチックねじＢを示すものであり、強化プラスチッ
ク棒Ａを所定の長さで切断して両端部の外周にそれぞれ
ねじ溝９を加工することによって強化プラスチックねじ
Ｂを作成するようにしたものである。第４図に示す強化
プラスチックねじＢけねじ軸の一端に六角の頭部２７を
一体に設けるようにしたものであり、このものでは第５
図に示すように頭部成形用キャビティ２８を設けると共
にこのキャビティ２８の底部に棒挿入穴２９を設けて形
成した金型３０を用い、強化プラスチック棒Ａ（ねじ溝
９を設けたものでも設ける前のものでもいずれでもよい
）を棒挿入穴２に挿入してセットしたのちにキャビティ
２８を基金型３１で閏じ、この状態でキャビティ２８に
プラスチック成形材料を注入することによって、頭部２
７を一体に成形することができる。セしてねじ溝９を加
工するにあたっては、本発明では切削によることなく成
形型１０をプレスすることによっておこなう。すなわち
＃Ｉｋ６図に示すように成形型１０は二つ割り構造に形
成してあり、各型半休１０ｇ、１０ａにはそれぞれ半円
断面の成形四面３２．３２が形成してあって、各成形四
面３２．３２の内周にねじ溝成形用突部２０が突出させ
て設けである。 そして強化プラスチック棒Ａの外周に各型半休１０ａ、
１０ｇを嵌合させて締め付はプレスすることによって、
ｆｊＳ７図に示すようにねじ溝成形用突部２０によって
強化プラスチック棒Ａの外周にねじ溝９を凹設成形する
ことができ、強化プラスチックねじＢとして得ることが
できる。 このように成形型１０を用いてねじ溝９を形成するにあ
たっては強化プラスチック棒Ａを可塑化させつつ成形型
１０をプレスする必要があるが、強化プラスチック棒Ａ
を可塑化させる手段してとして超音波発生装置１１を用
いることができる。 第８図に示すように超音波発生装置１１には成形型１０
の一方の型牛体１０ａを取り付けると共に他方の型半体
１０ａを固定基盤３３に固定しで取り付けてあり、この
超音波発生装置１１は油圧シリング−３４に取り付けて
上下駆動自在にしである。そして油圧シリング−３４を
作動させて上下の型半体１０ａ＝１０ａ間に強化プラス
チック棒へをプレスしつつ超音波発生装置１１を作動さ
せることによって、超音波ウェルグーと同じ原理で強化
プラスチック棒Ａを発熱させて可塑化（軟化）させるこ
とができる６すなわち、超音波フェルグーにおいては超
音波発生装置に工具ホーンを取り付け、この工具ホーン
をプラスチック成形品などに押し当てながら超音波振動
を工具ホーンに与えると、摩擦熱が発生して瞬間的に融
着させることかで慇るのであるが、本発明においてはこ
の超音波ウェルグーにおける工具ホーンとして成形型１
０の一方の型半休１０ｇを超音波発生装置１１に取り付
けて用いるようにしたものであり、この型半体１０ａに
超音波発生装置１１によって超音波振動を与えると強化
プラスチック棒Ａは発熱して可塑化（軟化）することに
なり、この状態で強化プラスチック棒Ａに成形型１０の
各半休１０ａ、１０ａを加圧することで強化プラスチッ
ク棒Ａの外周にねじ溝１０を形成することができるので
ある。尚、もちろん超音波発生ＶＣ置１１を用いること
なく任意の加熱手段で強化プラスチック棒Ａを加熱して
可塑化（軟化）させた状態で、成形型１０によってねじ
溝９をプレス加工することも可能である。またｔｉｆＪ
２図のダイ６から押し出された直後のまだ軟化状態にあ
る間に成形型１０でねじ溝９をプレス加工することも可
能である。 このようにして作成される強化プラスチックねじＢにあ
って、ねじ溝９は成形型１０のプレスによる凹みとして
形成されるものであり、従って第９図に図示するように
強化プラスチック棒Ａの外周部に含有される短い補強繊
維２は成形型１０によるプレスの際にねじ溝９の形成に
伴ってねじ溝９の溝底の傾斜と平行に傾いた状態になり
、ねじ１Ｍ　９を切削して加工する場合のように切断さ
れるようなことはない。このように短い補強繊維２がね
じ溝９の溝底と平行になることによって、ねじ溝９間の
山部１８はこの補強繊維２によって有効に補強されるこ
とになる。

【発明の効果】

上述のように本発明の強化プラスチック棒は、その軸中
心部に軸方向の全長に頁って長い補強繊維が、その周辺
部に短い補強繊維が軸方向に沿う向きに配向して分散し
てそれぞれ含有されるように形成したものであるから、
引張力に対して軸方向に長い補強繊維による補強作用が
大きく働くと共に軸方向への配向によって短い補強繊維
も引張力に対する補強作用が働き、これら両補強繊維に
よる補強作用で強化プラスチック棒の引張強度を高める
ことができるものである。またこの強化プラスチック棒
の製造にあたっては、短い補強繊維を混練したプラスチ
ック成形材料を長い補強繊維を中心部に導入しながら、
引き取りつつ棒状に押出し成形するようにしたものであ
るから、長い補強Ｉ＆維を軸中心部に導入すると同時に
押出し及び引き取りの作用で短い補強繊維を軸方向に配
向させることができ、工数を必要とすることなく容易に
製造をおこなうことができるものである。さらに強化プ
ラスチック棒の製造装置は、短い補強繊維を配合したプ
ラスチック成形材料を混練しつつ押し出す押出機と、押
出機の先端に取り付けられ艮い補強繊維を中央部に導い
て通過させながら押出機から押し出されたプラスチック
成形材料を通過させる成形用流路を形成したダイと、ダ
イの成形用流路から棒状成形品を引き取る引き取り機と
を具備したものであるから、従来より用いられている設
備をそのまま用いて容易にＳｌ！遣をおこなうことがで
きるものである。 一方、本発明に係る強化プラスチックｈじは、周辺部に
含有される短い補強Ｎ＆維のうちねじ溝の近傍の補強繊
維はねじ溝の溝底の傾斜に沿って傾斜されるようにした
ものであるから、ねじ溝の加］二の際にこの短い補強繊
維が切断されるようなことはなく、しかもこのように短
い補強繊維がねじ溝の溝底と平行になることによって、
ねじ溝間の山部はこの補強繊維によって有効に補強する
ことができるものである。またこの強化プラスチックね
じを製造するにあたっては、強化プラスチック棒の外周
部を可塑化させ−）つ成形型を強化プラスチック棒の外
周面にプレスして二次加工することによって・強化プラ
スチック棒の外周にねじ溝を形成するようにしたもので
あるから、ねじ溝を切削して加工する場合のように補強
繊維を切断することなくねじ溝を形成することができる
ものである。さらに強化プラスチックねじの製造装置は
、超音波発生装置及Ｃ！この超音波発生装置に工具ホー
ンとして取着され強化プラスチック棒の外周面にねじ溝
を加工する成形型をＦｌ−備したものであるから、超音
波による摩擦熱で強化プラスチック棒を発熱させると同
時に成形型によってねし溝をプレス成形することができ
、加熱のための大掛がすな装置を必要とすることなくね
じ溝の成形をおこなうことができるものである。尚、射
出成形で強化プラスチックねじを成形することによって
、ねじ溝を切削加工することなく形成することが可能で
あるが、射出成形は成形金型が高価であるために少量多
品種の生産には不向さであり、しかも成形の大きさ（特
に長さ）にも制約があるが、本発明のように強化プラス
チック棒を押出し成形して形成したのちに、これを所定
寸法に切断して強化プラスチックねじに仕上げるように
すると、強化プラスチック棒の押出し直径の調整や切断
寸法の調整で任意の大きさの強化プラスチックねじに仕
上げることができ、大きさの制約なく少量多品種の生産
をお４：なうことができるらのである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＨｂ）は本発明に係る強化プラスチック棒の
一実施例の斜視図と断面図、第２図は同上の製造装置の
一部を示す概略断面図、第３図は本発明に係る強化プラ
スチックねじの一実施例の斜視図、第４図は強化プラス
チックねじの他の実施例の斜視図、第５図は同上の強化
プラスチックねじの頭部の形成を示す断面図、第６図は
ねじ溝を成形するための成形型の斜視図、ｔｌｔＪ７図
はねじ溝の成形を示す断面図、第８図は超音波振動装置
を用いたねじ溝の成形装置の概略図、第９図は本発明に
係る強化プラスチックねじの一部を拡大した断面図、ｆ
ｊＳ１０図は従来例の強化プラスチックねじの一部を拡
大、した断面図である。 １は艮い補強ｊｌ！維、２は短い補強ｗ１．維、３はプ
ラスチック成形材料、４は押出機、５は成形用流路、６
はダイ、７は棒状成形品、８は引き取り磯、９はねじ溝
、１０は成形型、１１は超音波発生装置である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）繊維で補強して形成される強化プラスチック棒で
   あって、その軸中心部は軸方向の全長に亘って長い補強
   繊維が、その周辺部は短い補強繊維が軸方向に沿う向き
   に配向して分散してそれぞれ含有されて成ることを特徴
   とする強化プラスチック棒。 （２）短い補強繊維を混練したプラスチック成形材料を
   長い補強繊維を中心部に導入しながら、引き取りつつ棒
   状に押出し成形することを特徴とする強化プラスチック
   棒の製造方法。 （３）短い補強繊維を配合したプラスチック成形材料を
   混練しつつ押し出す押出機と、押出機の先端に取り付け
   られ長い補強繊維を中央部に導いて通過させながら押出
   機から押し出されたプラスチック成形材料を通過させる
   成形用流路を形成したダイと、ダイの成形用流路から棒
   状成形品を引き取る引き取り機とを具備して成ることを
   特徴とする強化プラスチック棒の製造装置。 （４）請求項１記載の強化プラスチック棒の外周にねじ
   溝を凹設して形成される強化プラスチックねじであって
   、周辺部に含有される短い補強繊維のうちねじ溝の近傍
   の補強繊維はねじ溝の溝底の傾斜に沿って傾斜されて成
   ることを特徴とする強化プラスチックねじ。（５）請求
   項１記載の強化プラスチック棒の外周部を可塑化させつ
   つ成形型を強化プラスチック棒の外周面にプレスして二
   次加工することによって、強化プラスチック棒の外周に
   ねじ溝を形成することを特徴とする強化プラスチックね
   じの製造方法。 （６）請求項３記載の強化プラスチック棒の製造装置と
   、超音波発生装置及びこの超音波発生装置に工具ホーン
   として取着され上記製造装置によって製造された強化プ
   ラスチック棒の外周面にねじ溝を加圧加工する成形型を
   具備して成ることを特徴とする強化プラスチックねじの
   製造装置。