JPH0133686B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は合成樹脂製のボルトの製造方法に関す
る。 従来より合成樹脂製のボルト、ナツト類は腐食
防止、軽量化等の目的で用いられており、補強の
ためにガラス繊維その他の補強材が用いられるの
が一般的である。そしてこの様な繊維補強合成樹
脂製ボルトを製造する方法としては、FRPその
他の強度の強い材料で形成した芯材の周囲をガラ
ス等の繊維を未硬化プラスチツク材料中に分散さ
せたいわゆるプレミツクスで被覆し硬化させて芯
材と一体的に結合したのち、プレミツクス硬化部
分を切削加工等によりねじ山を設けてボルトを製
造することが知られている。しかしながら、この
様にして製造されたボルトはねじ山形成の際にそ
の部分で繊維が切断されるため、繊維による補強
効果が十分発揮出来ず、例えばねじ山部への応力
が強くなるとねじ山が破壊され、従つてねじ締め
強度が十分出ないものであり、より高い強度の合
成樹脂脂製ボルトの出現が望まれていた。 本発明は上記の如き現状にかんがみ、すぐれた
強度を有する合成樹脂製ボルトの製造方法を提供
することを目的としてなされたもので、その要旨
はボルト中心部を構成する芯材部の周囲をボルト
ねじの1/2ピツチ以上の長さの繊維を多数含有し、
樹脂粘度が１万ポイズ以上である熱硬化性樹脂高
粘性組成物で被覆し、これにボルト成形型を適用
し、上記組成物にねじ山を賦型すると共に、該組
成物中のねじ山が形成される部分の繊維を高粘性
組成物の賦型時の流動によつてねじ山の傾斜面に
沿う様に配向せしめると共に、ねじ山の谷の部分
で該谷を形成する二つの傾斜面に沿う様に彎局せ
しめ、加熱硬化して前記芯材部と一体的に成型す
ることを特徴とする合成樹脂製ボルトの製造方法
に存する。 本発明においては、まずボルト中心部を構成す
る前記芯材部の周囲を多数の繊維を含有する熱硬
化性樹脂高粘性組成物で被覆する。この高粘性組
成物に含まれる繊維の方向は特定の方向に限定さ
れることはなく、各繊維が任意の方向に向いてい
ても良い。ねじ山は繊維によつて補強されるが、
繊維がねじ底を通つて隣りあつたねじ山の２つの
斜面部に連通していないとねじ山の補強効果が小
さいので、その長さはボルトねじの1/2ピツチ以
上であつて１ピツチ以上であるのが好ましい。 又、上記芯材部としては、ボルト用材料として
強度や耐久性に問題がない材料が用いられ、例え
ば一方向に揃えられたガラス繊維、炭素繊維、金
属繊維等の補強繊維にエポキシ樹脂、ポリエステ
ル等の硬化性樹脂を含浸させ硬化させた棒状の
FRP成形物、金属製の棒状物等が用いられるが、
軽量化を計る点ではFRP製のものが好ましい。 そして、上記高粘性組成物被覆層の上からボル
ト成形型を適用し、この被覆層にねじ山を賦型
し、これを加熱硬化して前記芯材部と一体的に成
型するのであるが、上記ねじ山の賦型において
は、組成物中に含有される繊維を、成形型の凹部
すなわちねじ山突出部分に流入する樹脂成分と分
離されることなく、該樹脂成分の高粘性の流れに
ともなつて上記成形型の凹部にはいり込み、ねじ
山及び谷にそつて凹凸状に彎曲させるのである。
この様に、本発明方法においてはねじ山が形成さ
れる部分の繊維をねじ山の傾斜面に沿う様に配向
させ、かつねじ山の谷の部分で該谷を形成する二
つの傾斜面に沿う様に彎曲せしめるのである。 熱硬化性樹脂の粘度は、たとえば「FRP成形
加工技術」30頁（村山宏著、工業調査会発行）に
記載の如く数ポイズ〜数十ポイズであり、このよ
うな低粘度の熱硬化性樹脂では繊維を配向させる
ことはできない。 ボルト成形型の賦型時に上記の如くに繊維を配
向させるには、該賦型時における繊維含有組成物
の樹脂粘度すなわち賦型時の温度における樹脂粘
度が型の押圧力によつて繊維と分離されない程度
に高粘性であることが必要とされ、該粘度は１万
ポイズ以上であつて５〜50万ポイズであるのが好
ましい。 上記熱硬化性合成樹脂としては、強度、耐久
性、製造のし易さ等の点から、エポキシ樹脂、ポ
リエステル、フエノール樹脂、ポリウレタン等の
熱硬化性樹脂等があげられ、上記の如く、賦型時
における樹脂粘度を高粘性に調整するには、種々
の方法が採用され得るが、例えば不飽和ポリエス
テル樹脂やビニルエステル樹脂を用いる場合は、
該樹脂中に多官能性イソシアネートを添加し、不
飽和ポリエステル又はビニルエステル樹脂中にウ
レタン結合を生ぜしめる様にすると、組成物の粘
度が高まり、かつ加熱を伴う賦型において加熱に
より粘度が大きく低下することがなく、１万ポイ
ズ以上の粘度を維持出来る本発明方法に適した高
粘性組成物を用意することが出来る。 かくして本発明方法により得られるボルトは、
該ボルトの全長若しくは部分的にねじ山部が設け
られたものであるが、必要に応じ該ボルトの一端
にナツトを接着剤等で固着した構造のものとする
ことも可能である。又、ナツトとしては金属製の
もの、FRP製のもの等が用途に応じ適宜採用さ
れて使用され得る。 次に本発明で製造された合成樹脂製ボルトを図
面を参照して説明する。第１図は本発明で製造さ
れた合成樹脂製ボルトの一例を示す断面図であ
る。図中１はボルト中心部を構成する芯材部であ
り、該芯材部１の周囲に、ねじ山２が形成された
外周部が一体的に設けられており、この外周部は
多数の繊維で補強された合成樹脂からなつてい
る。 第２図はボルトのねじ山形成部分に含まれる繊
維の配向状態を示す断面図であり、芯材部１に一
体的に設けられた外周部のねじ山２形成部分にお
いて、繊維３，３はねじ山の傾斜面２１，２２に
沿う様に配向されている。そして、特にねじ山の
谷２３の部分で、その部分に含まれる繊維は、該
谷２３を形成する二つの傾斜面２１，２２に沿う
様に彎曲せしめられているのであり、この様に、
谷２３の部分で繊維が傾斜面２１，２２に沿う様
に彎曲されていることにより、ボルトとしての強
度が著るしく向上するのである。 すなわち、本発明者等の知見によれば、ボルト
にナツトをはめて締めつけたり、ナツトを引張つ
て応力を加えた際、とくに従来の合成樹脂製ボル
トではねじ山が谷に近い部分で破壊されやすく、
それによつて強度が十分でなかつたのであるが、
本発明において繊維を第２図の如くにねじ山の頃
斜面に沿う様に配向せしめ、とくにねじ山の谷の
部分で、この谷を形成する二つの傾斜面に沿う様
彎曲せしめることにより、締めつけ、引つ張り等
の応力による上記破壊が有効に防止され、ボルト
としての強度が著るしく向上したのである。 第３図及び第４図は従来の製法によつて得られ
た合成樹脂製ボルトのねじ山部における繊維の配
向状態を示す断面図であり、第３図に示されるの
は、芯材１の周りに形成された長手方向の長繊維
で補強された外周部を切削加工してねじ山２を形
成したボルトであり、この中の繊維３はねじ山２
の斜面に沿う様な方向に配向されていないので該
繊維３による補強効果が十分でなく、ボルトに対
する引張り力や締付け力等の応力によりねじ山部
分が破壊され易く、従つてボルトとしての強度が
十分でないものである。又、第４図に示されるの
は、芯材１の周りを繊維含有熱硬化性樹脂で被覆
したものをねじ成形用型に入れて加圧、加熱して
ねじ山２を成形したものの例であり、硬化前の熱
硬化性樹脂の良好な流動性により、ねじ山成形時
に、型のねじ山部分に該樹脂のみが繊維と分離さ
れて入り込み、そのまゝ硬化したもので、ねじ山
２の部分には繊維３は殆んど含まれておらず、従
つてこの様なボルトは強度において劣つている。 本発明の合成樹脂製ボルトの製造方法の構成は
上述の通りであり、芯材部の周囲をボルトねじの
１／２ピツチ以上の長さの繊維を多数含有し、樹脂
粘度が１万ポイズ以上である熱硬化性樹脂高粘性
組成物で被覆し、これにボルト成形型を適用し、
上記組成物にねじ山を賦型し、加熱硬化して前記
芯材部と一体的に成型する方法であり、それによ
つて製造されたボルトは芯材部の周囲に一体的に
設けられた外周部に含まれる繊維はねじ山の傾斜
面に沿う様に配向され、かつねじ山の谷の部分で
該谷を形成する二つの傾斜面に沿う様に彎曲せし
められているので、該ボルトのねじ山形成部分が
繊維によつて有効に補強されており、ボルト締め
応力やボルトセツト後の引張り応力に対してねじ
山部分が破壊されにくく、合成樹脂製ボルトとし
て従来にないすぐれた強度を発揮し得るものであ
り、とくに軽量性、耐蝕性、絶縁性等が要求され
る個所に用いられて有用なるものである。 以下本発明を実施例にもとづいて説明する。 実施例 １ 不飽和ポリエステル100重量部、ジクミルパー
オキサイド１重量部、多官能性イソシアネート５
重量部及びウレタン反応触媒0.5重量部からなる
硬化性樹脂を一方向に揃えたガラス繊維に含浸さ
せ、シート状に広げた状態となして60〜80℃で約
30分増粘させ、130℃の粘度が約５万ポイズにな
る様に調整した。次に、一方向に揃えたガラス長
繊維に上記と同様な硬化性樹脂を含浸させ、硬化
させて用意した断面円形の約16mm径の芯材の回り
に上記で用意したシート状物をその中の繊維の方
向が芯材の軸方向と略一致する様に、約２mmの厚
さで巻きつけた。次にこれを130℃に加熱された
ボルト成形金型内に入れて加圧し成形すると共に
加熱により樹脂を硬化させた。５分後脱型し、繊
維が第２図に示される如くに配向、彎曲された
JISM20型ボルトを得、これを20℃で５時間静置
後、後述する方法で引張強さ及びネジ締トルクを
測定した。その結果は第１表に示される通りであ
つた。 実施例 ２ 実施例１で用いた芯材の代りに、断面円形で径
約16mmの棒状鉄材を用いた以外は実施例と同様に
してJISM20型ボルトを製造し、これを試験した
ところ、第１表の結果を得た。 実施例 ３ 実施例１で用いた一方に揃えたガラス繊維の代
りにガラスチヨツプフアイバーマツトを用い、こ
れに実施例１と同じ硬化性樹脂を含浸させて増粘
させ、以下実施例１と同様にしてJISM20型ボル
トを製造し、これを試験したところ第１表の結果
を得た。 比較例 １ 一方向に引き揃えたガラス繊維に実施例１と同
様の硬化性樹脂を含浸させ、径約20mmの断面円形
棒状に成形して硬化させ、これにネジ切りを行つ
てJISM20型ボルトを製造した。これを試験した
所、第１表に示される通りであつた。 比較例 ２ 一方向に引き揃えたガラス繊維に実施例１と同
様の硬化性樹脂を含浸させた径約16mmの樹脂含浸
繊維棒状体の回りを、同様の硬化性樹脂を含浸さ
せたガラスチヨツプフアイバーマツトで厚さが約
２mmになる様に被覆し、これを型内で加圧下に加
熱し硬化させ、径約20mmの断面円形の棒状体に成
型した。これをねじ切りして、JISM20型ボルト
を作成し、試験したところ、第１表の結果を得
た。 比較例 ３ 実施例１において、130℃の粘度が約５万ポイ
ズとなる様に調整する代りに、該粘度（130℃）
を約5000ポイズとなる様に調整した以外は実施例
１と同様にしてボルト（JISM20型）を作成し、
試験を行つた。 その結果は第１表に示される通りであつた。 なお、上記実施例及び比較例を通じ、ボルト外
周部ないしはねじ山形成部を形成させるために用
いた樹脂組成物中に含まれるガラス繊維の量は、
樹脂成分とガラス繊維の合計量に対し60重量％で
あつた。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法で製造された合成樹
脂製ボルトの一例を示す断面図、第２図は本発明
の製造方法で製造された合成樹脂製ボルトのねじ
山部における繊維の配向状態を示す断面図、第３
図及び第４図は本発明以外の製造方法で製造され
たボルトのねじ山部における繊維の配向状態を示
す断面図である。 １：芯材部、２：ねじ山、３：繊維。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボルト中心部を構成する芯材部の周囲を、ボ
   ルトねじの1/2ピツチ以上の長さの繊維を多数含
   有し、樹脂粘度が１万ポイズ以上である熱硬化性
   樹脂高粘性組成物で被覆し、これにボルト成形型
   を適用し、上記組成物にねじ山を賦型すると共
   に、該組成物中のねじ山が形成される部分の繊維
   を高粘性組成物の賦型時の流動によつてねじ山の
   傾斜面に沿う様に配向せしめると共に、ねじ山の
   谷の部分で該谷を形成する二つの傾斜面に沿う様
   に彎曲せしめ、加熱硬化して前記芯材部と一体的
   に成型することを特徴とする合成樹脂製ボルトの
   製造方法。 ２ 繊維の長さがボルトねじの１ピツチ以上であ
   る特許請求の範囲第１項記載の合成樹脂製ボルト
   の製造方法。