JPH07293534A - 樹脂製ボルト及びその成形方法 - Google Patents

樹脂製ボルト及びその成形方法

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JPH07293534A
JPH07293534A JP8338194A JP8338194A JPH07293534A JP H07293534 A JPH07293534 A JP H07293534A JP 8338194 A JP8338194 A JP 8338194A JP 8338194 A JP8338194 A JP 8338194A JP H07293534 A JPH07293534 A JP H07293534A
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JP
Japan
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bolt
fiber
resin
fibers
molding
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JP8338194A
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English (en)
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Yukihisa Kumagai
幸久 熊谷
Masamichi Nishimura
正道 西村
Katsumi Hikino
勝巳 曳野
Masao Miura
昌郎 三浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FUJI KAGAKU KOGYOSHO KK
Polyplastics Co Ltd
Original Assignee
FUJI KAGAKU KOGYOSHO KK
Polyplastics Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/0005Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor using fibre reinforcements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 引張り破壊強度の高い樹脂製ボルトを提供す
る。 【構成】 成形品中の平均繊維長さが0.3mm 以上の長繊
維を含有した熱可塑性合成樹脂組成物を、製品部キャビ
ティ内へボルトヘッド4Bに相当する部位から射出さ
せ、肉抜きを行うことにより前記長繊維を軸方向に強く
配向させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維を混入させること
により強化された樹脂製ボルト及びその成形方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】樹脂製ボルトは軽量化するのに有利であ
ると共に、錆による腐食の心配がないので水と接する箇
所で好適に使用できる反面、樹脂単独では引張り破壊強
度に乏しい欠点がある。一方、樹脂内に繊維を混入せし
めることによって強度を高める技術が一般に知られてお
り、樹脂製ボルトにおいても、そのような樹脂組成物を
使用したものが実用化されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】繊維の混入による強化
の効果は、繊維の配向によって大きく左右されるといっ
ても過言でない。しかし従来はその配向の問題に関して
の考慮がなく、そのため材料の持っている性能を十分に
発揮した高い強度の製品が得られなかった。又、その原
因解明もされていないのが実情であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、含有された繊
維の作用を解明し、それによって繊維の含有効果を有効
に利用して引張り破壊強度をより向上させ、品質の安定
化を図ることに成功した樹脂製ボルト及びその成形方法
であって、その構成は、繊維を含有した熱可塑性合成樹
脂組成物によって、前記繊維が軸方向と平行に強く配向
するように成形したこと及び、ボルトのボルトヘッド部
からボルトネジ部にかけ、中心に軸方向へ肉抜き孔を設
けることを含む。又繊維を含有した熱可塑性合成樹脂組
成物を、ボルトヘッドに相当する部位に設定されたゲー
トを介して製品部キャビティ内へ射出させる方法にあ
り、ゲートの設定位置をボルトヘッドに相当する部位と
したり、前記繊維を繊維長0.3mm 以上とすることを含
む。
【0005】
【作用】繊維が軸方向と平行に強く配向されることによ
り、軸方向に対する引張り破壊強度が大幅に向上する。
又ボルトヘッド相当部位に設定されたゲートを介して射
出させることにより、樹脂製ボルトに好適な繊維配向と
することができる。更に、繊維を長くしたり、肉抜き穴
を形成する技術を併用することにより、軽量化と共に、
強化繊維の配向度合いを増加させ強度を更に高めること
ができるのである。
【0006】
【実施例】本発明に係る樹脂製ボルト及びその成形方
法、ならびにその方法で使用する金型の構造を図面に基
づいて説明する。図1から図2は、固定型と可動型とか
らなる射出成形用金型を例示したもので、1は成形機ノ
ズルに接続されるスプルーで、4は製造せんとするボル
トの製品部キャビティ、2Aと2Bはスプルーから製品
部キャビティ4に向けて溶融樹脂を流すためのランナ
ー、3Aと3Bはランナーから製品部キャビティに樹脂
を流入させるためのゲートである。成形品、ランナーを
突き出すためのエジェクター、金型の冷却温調を行なう
ための冷却回路は金型に設置されている(図示せず)。
スプルーは先端部でφ4mm、根本部でφ8mm、ランナー
はφ8mmの円形断面形状でゲートはφ4mmの円形断面形
状とした。図1の2Aと2Bのランナーはスプルーから
ゲートまでの距離が同一の対称形状となっている。図2
はボルトネジに相当する部位4A側の1点ゲート3Aか
ら溶融樹脂を充填させる構造となっている。図3から図
6の5Aから5Dは肉抜き用ピンで、油圧スライド構
造、又はアンギュラスライド構造とすることも可能であ
るが、置き駒方式で金型内にセットし、成形品と同時に
取り出して金型外で抜き外すこともできる。又肉抜き用
ピンは図3、図4の場合ボルトヘッド側から引き抜き、
図5、図6の場合ボルトネジ部側から引き抜く構造とな
っている。更に、肉抜き用ピンの断面形状は、図7から
図9に示す5Eから5K以外にも各種断面形状を選択で
きる。
【0007】熱可塑性合成樹脂組成物としては、ガラス
繊維やカーボン繊維、合成繊維などの長繊維に、押出し
機で溶融した熱可塑性プラスチックを含浸させ、適当な
長さに切断してペレット化したもの(商品名セルストラ
ン・ポリプラスチックス株式会社製造)が好適に使用さ
れる。この熱可塑性合成樹脂組成物は、長繊維の折損を
最低限に留めるため、圧縮比が小さく、深溝のスクリュ
ーを備え、ノズルの大きな射出装置を使用することが望
ましく、逆流防止弁を備えたものを理想とする。
【0008】このような熱可塑性合成樹脂組成物を用い
て前記射出成形金型により、周知の射出手段によって樹
脂製ボルトの射出成形品を成形する。この射出成形工程
においては、図1又は図2のようにボルトヘッドに相当
する部位4B側から製品部キャビティ4内に溶融樹脂の
充填を開始した場合、ボルトヘッド部の厚肉部分からボ
ルトネジに相当する部位に向けて縮小流動することによ
り、溶融樹脂中の繊維の配向は流動方向(ボルト軸と平
行な方向)に強く配向し、溶融樹脂中の繊維長が長い場
合はこの傾向がより顕著となる。又、M10ボルトにお
いては肉抜きすることにより、充填中の樹脂流動時のピ
ン表面近傍での剪断の影響と縮小流動による効果で、繊
維の配向は流動方向(ボルト軸と平行な方向)により強
く配向し、ボルト使用時の荷重応力に対し大きな強度向
上をもたらすことになる。
【0009】<実験例1>先ずM10ボルト成形品で肉
抜き孔を有しない無垢の製品において、短繊維を含有し
た樹脂と長繊維を含有した樹脂とによる引張破壊荷重と
重量平均繊維長の比較を試みた。実験は前記実施例の装
置の図1の組み合わせの2点ゲート金型を使用し、肉抜
き用ピンを省略して射出成形品を得た。成形条件、実験
条件、実験結果は下記表1から表3に示す。ここで使用
した熱可塑性合成樹脂組成物は、いずれもポリアミド6
6をマトリックスとし、ガラス繊維を50重量%含有さ
せた(以下の実験例も同様)短繊維強化樹脂材料と長繊
維強化樹脂材料(ペレット長12.7mm)である。
【0010】
【表1】 尚成形機は株式会社大隈鉄工所製のOKM150を使用
した。
【0011】
【表2】 尚、株式会社島津製作所製 万能試験機DSS−500
0を使用した。
【0012】
【表3】
【0013】この結果より、長繊維強化樹脂の採用によ
って、引張り破壊強度は短繊維強化樹脂に比べ2割弱の
強化が図られたことが判る。
【0014】<実験例2>続いてM10ボルトにて、肉
抜き孔形状を図10に示す如く(A),(B),(C)
と3タイプ設定し、夫々長繊維と短繊維との違い、肉抜
き孔形状、肉抜きき孔の有無(前記実験結果)による違
いの比較評価を行なった。実験は前記実施例の装置の図
1の組み合わせの2点ゲート金型を使用し、肉抜き用ピ
ンを金型内に装着して射出成形品4を得た。成形条件、
実験条件は前記表1,表2と同一で、それらの実験結果
を下記表4に示す。尚、使用した熱可塑性合成樹脂組成
物はいずれもポリアミド66をマトリックスとし、ガラ
ス繊維を50重量%含有させた(以下の実験例も同様)
短繊維強化樹脂材料と長繊維強化樹脂材料(ペレット長
12.7mm)である。
【0015】
【表4】
【0016】以上の結果を総合すると、樹脂に繊維を含
有させて強化を図るには、短繊維よりも長繊維の方が有
利であると共に、長繊維強化材料の場合肉抜き孔を設け
ることにより軽量化が図れるばかりか、有効断面積が減
少するにもかかわらず、繊維配向改善効果により強度ア
ップにも有効であることが確認された。その理由は、長
繊維がヘッド部分から充填過程で縮小流動により軸方向
と平行に配向する割合が高いからであり、その傾向はボ
ルトヘッド付け根部位に顕著に見られる。肉抜き孔の効
果は孔径の大きさに左右され、ボルトの大きさに応じて
効果的な範囲が決まってくる。特に大型ボルトの場合、
肉抜き孔内に図8、図9のようにリブを設けたり、肉抜
き孔の数を複数としたり、肉抜き断面形状の設計により
更に強度向上と、軽量化を期待できる。
【0017】本実施例及び実験例は総てポリアミドにつ
いて説明したが、他の熱可塑性合成樹脂組成物、例えば
PBT.PET.ポリプロピレン.ポリウレタン.ポリ
アセタール等でも数値の違いはあるにしろ同様の結果が
確認され、本発明で使用される熱可塑性合成樹脂、繊維
の種類は自由に選択できる。更に本発明はM10を基準
とする大きさのボルトに好適であるが、小サイズになる
と繊維の折損等を起こしやすく、それらは今後の課題と
なるであろう。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、長繊維強化樹脂材料を
用いてボルト成形品中の強化繊維の重量平均繊維長を
0.3mm以上とし、ボルトヘッド相当部位にゲートを設
定することにより、強化繊維の配向をボルト軸方向に強
く配向させることができ、引張り破壊強度が飛躍的に向
上する。又、適切な肉抜き用孔を設けることにより、引
張り破壊強度を更に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るゲートをボルトネジに相当する
部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、実
験例1、2で採用した基本構造の説明図である。
【図2】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当す
る部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、
実験例1に採用の肉抜きを行なっていない構造のα−α
断面説明図である。
【図3】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当す
る部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、
実験例2に採用のボルトヘッド側から肉抜き用ピンを挿
入し、貫通している構造のα−α断面説明図である。
【図4】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当す
る部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、
ボルトヘッド側から肉抜き用ピンを挿入し、貫通してい
ない構造のα−α断面説明図である。
【図5】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当す
る部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、
ボルトネジ部側から肉抜き用ピンを挿入し、貫通してい
る構造のα−α断面説明図である。
【図6】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当す
る部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、
ボルトネジ部側から肉抜き用ピンを挿入し、貫通してい
ない構造のα−α断面説明図である。
【図7】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当す
る部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、
実験例2に採用した肉抜き用ピンを挿入した構造のβ−
β断面説明図である。
【図8】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当す
る部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、
肉抜き用ピンを挿入し、孔の中心にリブが設置された構
造のβ−β断面説明図である。
【図9】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当す
る部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型で、
肉抜き用ピンを挿入し、孔の中心に十字リブが設置され
た構造のβ−β断面説明図である。
【図10】 本発明に係るゲートをボルトヘッドに相当
する部位に2箇所設けた樹脂製ボルト成形実験用金型
で、実験例2に採用のボルトヘッド側から肉抜き用ピン
を挿入し、貫通している構造のα−α断面の詳細説明図
である。
【符号の説明】
1・・スプルー、2A,2B・・ランナー、3A,3B
・・ゲート、4・・製品部キャビティ、4A・・ボルト
ネジに相当する部位、4B・・ボルトヘッドに相当する
部位、5A〜5D・・肉抜き用ピン、5E〜5K・・肉
抜き用ピンの断面形状。
フロントページの続き (72)発明者 曳野 勝巳 大阪府東大阪市箕輪591番地 株式会社冨 士化学工業所内 (72)発明者 三浦 昌郎 大阪府東大阪市箕輪591番地 株式会社冨 士化学工業所内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維を含有した熱可塑性合成樹脂組成物
    によって成形され、前記繊維を軸方向と平行に強く配向
    させた樹脂製ボルト。
  2. 【請求項2】 ボルトのボルトヘッド部からボルトネジ
    部にかけ、中心に軸方向へ肉抜き孔を設けた請求項1の
    樹脂製ボルト。
  3. 【請求項3】 繊維を含有した熱可塑性合成樹脂組成物
    を、ボルトヘッドに相当する部位に設定されたゲートを
    介して製品部キャビティ内へ射出させることを特徴とす
    る樹脂製ボルトの成形方法。
  4. 【請求項4】 前記繊維を繊維長0.3mm 以上とした請求
    項3又は4の樹脂製ボルトの成形方法。
JP8338194A 1994-04-21 1994-04-21 樹脂製ボルト及びその成形方法 Pending JPH07293534A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016098910A (ja) * 2014-11-21 2016-05-30 三菱重工業株式会社 繊維強化樹脂ネジ
KR101691041B1 (ko) * 2016-04-21 2016-12-29 임용범 중공을 갖는 플라스틱 볼트의 사출 금형장치

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JP2016098910A (ja) * 2014-11-21 2016-05-30 三菱重工業株式会社 繊維強化樹脂ネジ
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