JPH02229013A - 繊維補強合成樹脂製ナットの製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、軽量化、耐食等の目的で用いられる繊維補
強合成樹脂製ナツトの製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、繊維補強合成樹脂製ナツト（以下繊維補強合成樹
脂をＦＲＰと呼ぶ）を製造する方法としては、射出成形
法や、平織クロス、！ＳＭＣシート。

スタンパブルシート、ワインディングシート等のシート
状の成形基材を積層して成形しその後積層方向にネジ加
工を施す方法（以後シート積層法と呼７３；）がよく知
られている。

（発明が解決しようとする課題） このうち、射出成形法によりＦＲＰ製ナツトを製造する
場合には、優れた生産性が得られるものの、成形品中に
含まれる補強繊維の長さが１馴以下と短いため、成形品
の強度が十分に得られないという問題を有していた。

これに対し、シート積層法を利用すると、比較的高い強
度のＦＲＰ製ナツトを得ることができる。

第５図はシート積層法により製造されたＦＲＰ製ナツト
を示す縦断面図であり、補強Ｉｌ帷の配向状態を示した
ものである。同図に示すように、このＦＲＰ’ｌナツト
１は、外周が例えば六角形状に仕上げられたナツト本体
２の中央部にメネジ部３が形成されでおり、ナツト本体
２内に含まれる補強ｍｍ束４ａが、その配向方向をメネ
ジ部３のネジ軸方向に直交するようにして積層されてい
る。ＦＲＰＶナツトの引張強度はメネジ部３にｄ３ける
ネジ山５の剪断強度が支配的であるため、上記のように
補強繊維束４ａがその配向方向をねじ軸方向に直交する
ようにして積層されていると、ネジ山５の剪断破壊に対
して非常に有利となる。シート積層法により製造された
ＦＲＰ製ナツトの強度が比較的高いのはこの１〔めであ
る。

第６図および第７図は、それぞれシート積層法により製
造されたＦＲＰ製ナツ１〜１の横断面図を示す。このう
ち、第６図はネジ軸に対し直交する平面内で補強繊維束
／Ｉａが互いに直交するように配置された平織クロス積
層品の場合を示し、第７図はネジ軸に対し直交する平面
内で補強！ｌ維束４ａがランダムに配向するように配置
されたＳＭＣシート積層品またはメタンバブルシート積
層品の場合を示す。

しかしながら、上記従来のシー１〜積層法により製造さ
れたＦ　ＲＰ製ナツ１〜１では、第６図および第７図に
示すように補強繊維束４ａの多くがネジ山５にかかつて
いない！こめ、ネジ山５の剪断破壊に対Ｊ−る補強効果
が少ないという問題を有していた。

まＩＣ、従来のシート積層法では、第８図に示すように
、製造過程でシート状の成形基材６を積層して成形した
後、そのシー１へ成形品１１をナツト形状に切出したり
、あるいは各シートをナラ１へ形状に切出してから、切
出されたシートを積層しで成形するなど、ナラ１〜形状
にシー１〜を切出す作業が必要となる。そのため、生産
性が非常に低いという問題がある（例えば、特開昭６０
−６９３１３＠、特開昭６０−１　’１３４６号、特開
昭６０１２００３７号）。

（発明の目的） この発明は、上記従来技術の問題を解消するためなされ
たもので、補強繊維による補強効果が大きく強度に優れ
、しかも生産性の高いＦＲＰ製ナツトの製造方法を提供
することを目的とする。

（目的を達成するための手段） この発明のＦＲＰ製ナツトの製造方法は、上記目的を達
成するために、ナツト形状に対応した金型内面を有する
金型を準備する一方、長さが前記金型内面のナツト形状
の内接円の直径の６５％以上１００％未満の長さに等し
くかつ長手方向に沿って配向された補強繊維と合成樹脂
とからなる成形素材を準備し、複数の前記成形素材を前
記金型内に積層した後、前記複数の成形素材を加熱加圧
することによりナツト形状の繊維補強合成樹脂成形品を
成形し、次いでその成形品の積層方向であって、かつ成
形品の略中心にメネジ加工を施すことを特徴とする。

（作用） この発明のＦＲＰ製ナツトの製造方法によれば、成形素
材を金型内に積層する際、成形素材の長さが金型内面の
ナラ１〜形状の内接円の直径の６５％以上１００％未満
の良さに等しく設定されているので、必然的に成形素材
がナツト形状の金型内面の略中心を向くようにして積層
されることになる。

この場合、成形素材に含まれている補強繊維の配向方向
は成形素材の長手方向に揃えられているので、結果的に
全ての補強＃＆雑が金型内面の略中心に向くよう（こな
る。したがって、この状態で上記積層された成形素材を
加熱７Ｊｎ圧してナラ１〜形状の成形品を成形した後、
その成形品の積層方向にメネジ加工が施されると、はと
んど又は全ての補強繊維がネジ山にかかることになり、
ネジ山の剪断破壊に対する補強効果が飛躍的に向」コさ
れる。

（実施例） この発明の一実滴例であるＦＲＰ製ナツトの製造方法を
、第１図ないし第３図を用いて説明する。

まず、第１図に示すように、雄型１ａと雌型１ｂからな
る金型１を準備する。雌型１ｂは側壁部材１Ｃと底壁部
月１ｄとで構成され、この雌型１ｂの内周面と雄型１ａ
の下面とで構成される金型内面１ｅが、ナツト形状に対
応して例えば第２図に示すような六角柱形状に仕上げら
れる。

一方、第１図に示すように、一方向に配向された補強繊
維束４ａと合成樹脂４ｂとからなる成形素材２を準備す
る。この成形素材２の長さは、第２図に示すように、金
型内面１ｅのナツト形状の内接円の直径りの６５％以上
１００％未満の長さにされている。この長さは、上記内
接円の直径りの７０％以上９０％未満の長さとすると更
により好ましい結果が得られる。また補強ｍｕ束４ａの
配向方向は成形素材２の長手方向に揃える。このような
成形素材２として、例えば補強繊維に合成樹脂を被覆し
た被覆糸を切断した成形素材や、方向に配向した補強Ｉ
Ｈｆｆに合成樹脂を含浸させ切断したテープ状の成形素
材（以後チョツプドヤーンテープと呼ぶことがある）や
、一方向に配向した補強ＩＩ　ＩＩに合成樹脂を含浸さ
せ切断したガツト状の成形素材等がある。補強繊維に合
成樹脂を含浸させる際には、補強繊維と合成樹脂の接着
性を良くするために電界酸化処理等の表面処理を行うの
が好ましい。（例えば、特公昭４７−４０１１９号公報
）。第１図および第２図では、成形素材２としてチョツ
プドヤーンテープを用いた場合が小されている。

こうして、準備されたテープ状成形素材２を、第１図に
示すように、雌型１ｂの金型内面１ｅ内に複数片挿入し
て積層する。この際、第２図に示すように、テープ状成
形素材２の長さが金型内面１ｅのナツト形状の内接円の
直径の６５％以上１００％未満の長さに等しく設定され
ているので、必然的に成形素材２がナツト形状の金型内
面１ｅの略中心を向くようにして積層されることになる
。

この場合、成形素材２に含まれている補強繊維束４ａの
配向方向は成形素材２の長手方向に揃えられているので
、結果的に全ての補強繊維束４ａが金型内面１ｅの略中
心に向くようになる。

この侵、雄型１ａの凸部を雌型１ｂの金型内面１ｅ内に
挿入して、この金型１で上記積層された成形素材２を加
熱加圧することにより、ナツト形状の繊維補強合成樹脂
成形品を成形する。その後、その成形品を金型１から取
り出し、成形品の略中心に、かつ成形素材２の積層方向
にネジ加工を施すことにより、ＦＲＰ製ナツトを製造す
る。

第３図は、上記製造法により得られたＦＲＰ製ナツト１
の横断面図を示す。同図に示すように、全ての補強ｖａ
維束４ａがナツト１の略中心に向いており、メネジ部３
のネジ山５にかかつている。

従って、ネジ山５の剪断破壊に対する補強効果は大きく
、より強度に優れたＦＲＰ製ナツトを製造することがで
きる。

また、上記製造方法では、ナツト形状の金型内面１ｅを
有する金型１で加熱加圧成形を行うため、従来のように
ナツト形状に切出す処理を行う必要がなく、高い生産性
で容易にＦＲＰ製ナツ１−を製造することが可能である
。

また、ナツト軸方向に長い金型を用いて成形品を長尺に
成形すれば、成形後成形品を規定のナツト高さが得られ
るように長尺方向に間隔をあけて切断し、こうして得ら
れた各切断部材にそれぞれメネジ加工を施すことにより
、−度の成形で数個のナツトを得ることができる。

なお、上記実施例では、金型１の金型内面１ｅを六角ナ
ツトに対応させて形成しているが、この金型内面１ｅは
、他のナツト形状、例えば四角ナツトに対応させて形成
してもよく、その他目的に応じて、例えば円形ナツト、
楕円形ナツト等の任意形状に対応させて形成してもよい
。

本発明で用いられる成形素材としては、前記チョツプド
ヤーンテープを用いるのが好ましい。

本発明で用いられる合成樹脂は、例えばエポキシ、不飽
和ポリエステル、ビニルエステル、ポリウレタン等の熱
硬化性樹脂、また、ポリアミド。

ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂が用いられるが
、成形ザイクルの短縮化およびネジ加工の容易性等を考
慮すると、熱可塑性樹脂を用いる方が好ましく、ポリア
ミド樹脂がより好ましい。

本発明で用いられる補強ｍ雑としては、例えばガラスｌ
Ｇ維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミ
ナ繊維、ステンレス繊維、アラミド繊維等が用いられる
が、ガラス、炭素繊維を用いるのがより好ましい。

また、本発明のＦＲＰ製ナツトの４［体積含有ｖＶｆは
補強繊維と合成樹脂との組合せにもよるが、−数的には
３０〜８０％が好ましく、より好ましくは４０〜７０％
である。

実験例１ 補強繊頼として炭素繊維［東し株式会社シバ］ヘレカ”
Ｔ３００（単糸数６０００本）１を使用し、この炭素繊
維にブイロン６［東し株式会社製、品番ＣＭ１０１６Ｋ
］からなる合成樹脂を含浸させた繊維体積含有率Ｖｆが
１０％の、幅６喘、長さ１３ｍｍのチョツプドヤーンテ
ープを成形素材として使用した。この成形素材を、対辺
１７ｍｍの六角形状に穿設された金型内面を有する雌金
型内に積層し、成形温度２６０℃、成形圧力５０に９／
ｃ屑で、雄金型と共に、加熱加圧成形を行い、高さ１４
ｍｍの成形品を得た。その後、積層面に垂直に、かつ成
形品の略中心にＭ１０ピッヂ１．５のメネジ加工を施し
て、ＦＲＰ製ナツ１〜を製造した。

こうして、冑られた「Ｒ［〕製ナツトを、■臭性製作所
製オートグラフＤＣ１０丁を用いて引張試験を行った１
、具体的には、第４図に示すように、一端にス［〜ツバ
７が固定されたポル［−８の他端にスペーサ９を介し上
記ＦＲＰ製ブツ１〜１を螺合し、上記ス１〜ツバ７およ
びスペーサ９を引張試験用治具１０，１０に係止させた
状態′ｒ：１０　ｍｍ／　ｍｔｎ　（ｆ）速１夏で荷重
をハｌえ、引張試験を行った。結果は、表１に示ずどお
り引張破断荷重として３１５０Ｋｙが測定された。

実験例２ 補強ｖＡ雛として炭素繊維１東し株式会社製″［〜レカ
”Ｔ３００（単糸数３０００本）１を使用し、この炭素
繊維にエポキシ樹脂［東し株式会社製、品番＃Ｍ２５０
］からなる合成樹脂を含浸さゼた繊維１イ１積含右率Ｖ
ｆが６０％の、幅３　ｍｍ　、良さ１３＃のチョツプド
ヤーンテープを成形素材として使用した。この成形素材
を、実験例１と同様の圃金型内に積層し、成形温度７０
°Ｃ１成形圧力１００　Ｋｇ／　ｃｌｎで、１０分間、
雄金型と共に、加熱加圧成形を行った。その後、成形圧
力を１０Ｋｇ／　ｃｒＡ、成形温度を１３０°Ｃに昇温
し、２時間保持した。

次に、積層面に垂直に、かつ成形物の略中心にＭ１０ピ
ッヂ１．５のメネジ加工を施すことにより、ＦＲＰ製ナ
ツトを１ｑた。このナツトの引張試験結果は、表１に示
すとおり、引張破断荷重として４０４０　Ｋｙが測定さ
れた。

実験例３ 補強繊維どして炭素繊１１ｆｆｉ　［東し株式会社製パ
１〜レカ”Ｔ３００（単糸数６０００本月を使用し、こ
の炭素１雑に合成樹脂としてナイロン６を含浸さぜた繊
維体積含有率Ｖ、が／ＩＯ％の、幅６＃長さ１５＃のチ
ョツプドヤ−ンテープを成形素材として使用した。この
成形素材を実験例１ど同様の雌金型内に積層し、成形温
度２６０°Ｃ１成形圧力１’ＯＯＮ！？／ｃＩｊで、Ｍ
Ｅ金型と共に、加熱加圧成形を行い高さ１５０＃の成形
品を得た。そして、成形品をナツト軸方向に高さ１４ｍ
に８個切断した。

次に、積層面に垂直にかつ成形物の略中心にＭ１０ピッ
ヂ１．５のメネジ加■を施した。従って、−度の成形に
より８個のＦＲＰ製ナッ１へを得ることができた。こう
して得らた８個のＦＲＰ製ナツトの平均の引張試験結果
は、表１に示すとおり、引張破断荷重として３１３（１
！？が測定された。

比較例 比較例どじで以下に述へる３種類のＦＲＰ製ナツ１〜を
製造した。すなわち、第１種類目のＦＲＰ製ナッ１へは
射出成形法を用い７：ａ３す、具体的には炭素繊維［東
し株式会社製パ１ヘレカ”Ｔ３００（単糸数６０００本
）］とナイロン６［東し株式会社製、品番ＣＭ’ｌ０１
６Ｋ］を繊維体積含有率Ｖｆ／１．０％に混練したペレ
ッ１−をナラ１〜形状に射出成形して製造した。第２種
類目のＦＲＰ製ナツ１〜はシート積層法を用いており、
具体的には炭素１１ｆを平織にしたクロスシート［東し
株式会社製、品番＃６３４３］にナイ１］ン６［東し株
式会社製、品番ＣＩＶＭＯ１６Ｋ］を含浸させたものを
積層させ加圧＋Ｊ［Ｉ熱して製造した。第３秤類目のＦ
ＲＰ製ナツ１〜もシー１へ積層法を用いており、具体的
には上記実験例１のチョツプドヤーンテープをランダム
に配向させたメタンバブルシート（スタ・シー１〜と略
す）を積層させ加圧加熱して製造した。こうして７得ら
れた３種類のＦＲＰ製ナツ１〜の引張り試験結果は、表
１に示すとおり、引張破断荷重として１７３０ｋｇ、２
８１（１ｇ、２７５（１ｇがそれぞれ測定された。

表　　１ 上記衣１から明らかなように、本発明の製造方法により
得られたＦＲＰ製ナツトは、引張破断強度が高いことが
Ｎ１認された。

（発明の効果） 以上のように、この発明のＦＲＰ製ナツトの製造方法に
よれば、予めナツト形状に対応した金型内面を有する金
型で成形を行うため、成形素材を従来のようにナツト形
状に切出す必要がなく、また成形素材長さがナツト形状
を有する金型内面の内接円の直径の６５％以上１００％
未満の長さであるため、成形素材が必然的にナツト形状
の略中心を向くように積層され、優れた強度を持つＦＲ
Ｐ製ナツ１〜を、容易に製造できるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るＦＲＰ製ナツトの製
造方法を説明するための図、第２図は金型内で成形素材
がナツト形状の金型の略中心に向くように積層されるこ
とを示した図、第３図はこの発明の製造方法により得ら
れたＦＲＰ製ナツトの補強＃＆雑の配向状態を示した横
断面図、第４図はＦＲＰ製ナツトの引張試験を説明する
ための図、第５図は従来のシート積層法により得られた
ＦＲＰ製ナツトの補強繊維の配向状態を示した縦断面図
、第６図および第７図はそれぞれＦＲＰ製ナツトの補強
繊維の配向状態を示した横断面図、第８図は従来のシー
ト積層法のシート成形品からナツトを切出す工程を示す
図である。 １・・・金型、　　　　１ｅ・・・金型面、２・・・成
形素材、　　３・・・メネジ部、４ａ・・・補強繊維、
　４ｂ・・・合成樹脂、５・・・ネジ山

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ナット形状に対応した金型内面を有する金型を準
   備する一方、長さが前記金型内面のナット形状の内接円
   の直径の６５％以上１００％未満の長さに等しくかつ長
   手方向に沿つて配向された補強繊維と合成樹脂とからな
   る成形素材を準備し、複数の前記成形素材を前記金型内
   に積層した後、前記複数の成形素材を加熱加圧すること
   によりナット形状の繊維補強合成樹脂成形品を成形し、
   次いでその成形品の積層方向であつて、かつ成形品の略
   中心にメネジ加工を施すことを特徴とする繊維補強合成
   樹脂製ナットの製造方法。