JPH074874B2 - 繊維強化複合材からなるネジ状成形体の製造方法 - Google Patents
繊維強化複合材からなるネジ状成形体の製造方法Info
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- JPH074874B2 JPH074874B2 JP63089698A JP8969888A JPH074874B2 JP H074874 B2 JPH074874 B2 JP H074874B2 JP 63089698 A JP63089698 A JP 63089698A JP 8969888 A JP8969888 A JP 8969888A JP H074874 B2 JPH074874 B2 JP H074874B2
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- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
- B29D1/00—Producing articles with screw-threads
- B29D1/005—Producing articles with screw-threads fibre reinforced
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
- B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
- B29C70/06—Fibrous reinforcements only
- B29C70/10—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres
- B29C70/16—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length
- B29C70/24—Fibrous reinforcements only characterised by the structure of fibrous reinforcements, e.g. hollow fibres using fibres of substantial or continuous length oriented in at least three directions forming a three dimensional structure
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱可塑性合成樹脂のマトリクスと強化繊維束
とからなる中間素材にネジ山形状を賦型することによ
り、締付時のネジ山剪断強度が高いボルト、スプライン
軸などを製造する繊維強化複合材からなるネジ状成形体
の製造方法に関する。
とからなる中間素材にネジ山形状を賦型することによ
り、締付時のネジ山剪断強度が高いボルト、スプライン
軸などを製造する繊維強化複合材からなるネジ状成形体
の製造方法に関する。
［従来の技術］ 繊維強化プラスチック（以下、FRPと称する。）製のネ
ジ状成形体は、耐蝕性、電気絶縁性などが良好であり、
また装置が軽量化し得ることから多用され、今日では各
方面で実用化されつつあることは周知のとおりである。
また、繊維強化金属、炭素繊維強化炭素（以下、C/Cコ
ンポジットと称する。）についても同様である。
ジ状成形体は、耐蝕性、電気絶縁性などが良好であり、
また装置が軽量化し得ることから多用され、今日では各
方面で実用化されつつあることは周知のとおりである。
また、繊維強化金属、炭素繊維強化炭素（以下、C/Cコ
ンポジットと称する。）についても同様である。
従来、このような繊維強化複合材からなるネジ状成形体
およびその製造方法の一つとして、例えば引き揃えたロ
ービング、あるいは引き揃えたロービングの周囲の組紐
を重ね合せ、これらにマトリクス樹脂を含浸させ、次い
で円筒状の加熱金型の中を引き抜くことによりロッドを
製作し、その後にネジ切りを行うボルトおよびその製造
方法が知られている（例えば、特開昭59−158223号公
報、特開昭61−35234号公報、特開昭62−37131号公報な
ど）。
およびその製造方法の一つとして、例えば引き揃えたロ
ービング、あるいは引き揃えたロービングの周囲の組紐
を重ね合せ、これらにマトリクス樹脂を含浸させ、次い
で円筒状の加熱金型の中を引き抜くことによりロッドを
製作し、その後にネジ切りを行うボルトおよびその製造
方法が知られている（例えば、特開昭59−158223号公
報、特開昭61−35234号公報、特開昭62−37131号公報な
ど）。
しかしながら、この製造方法で得られたボルトのネジ山
部の断面を見ると、第12図のようにネジ山１内の強化繊
維２がネジ山で切断されており、軸部３とネジ山１の両
者間に強化繊維２のつながりがないためネジ山の剪断強
度が極端に低く、また製造コストも機械加工によるネジ
切りのため生産性が低く高価なものであった。
部の断面を見ると、第12図のようにネジ山１内の強化繊
維２がネジ山で切断されており、軸部３とネジ山１の両
者間に強化繊維２のつながりがないためネジ山の剪断強
度が極端に低く、また製造コストも機械加工によるネジ
切りのため生産性が低く高価なものであった。
また、第11図に示すように、前述のロッドを成形する際
に、内部にメネジ溝を備えたネジ状成形金型４で熱プレ
ス成形することでネジ山の強化繊維２を切断させない方
法も知られている。しかし、この方法は、第13図に示す
ように強化繊維２′は、前記従来例と同様に軸部３とネ
ジ山１部間のつながりがないので、層間剥離が生じ理論
強度とはほど遠いものでしかなかった（例えば、特開昭
56−82219号公報、特開昭59−147111号公報、特開昭59
−148635号公報、特開昭59−167227号公報など）。さら
に、別方法として、第14図に示すようにチョップドスト
ランドと合成樹脂とを混ぜ合せ、これをネジ状の形状を
した金型に射出成形したものや、予め円柱状素材を作
り、これに転造加工を施したものなどがあるが、強化繊
維５は1mm以下の短繊維であるため、ネジ山強度はこれ
また低いものであった（例えば、特開昭59−185625号公
報、特開昭59−194810号公報、特開昭60−79934号公
報、特開昭60−79935号公報、特開昭60−264237号公報
など）。
に、内部にメネジ溝を備えたネジ状成形金型４で熱プレ
ス成形することでネジ山の強化繊維２を切断させない方
法も知られている。しかし、この方法は、第13図に示す
ように強化繊維２′は、前記従来例と同様に軸部３とネ
ジ山１部間のつながりがないので、層間剥離が生じ理論
強度とはほど遠いものでしかなかった（例えば、特開昭
56−82219号公報、特開昭59−147111号公報、特開昭59
−148635号公報、特開昭59−167227号公報など）。さら
に、別方法として、第14図に示すようにチョップドスト
ランドと合成樹脂とを混ぜ合せ、これをネジ状の形状を
した金型に射出成形したものや、予め円柱状素材を作
り、これに転造加工を施したものなどがあるが、強化繊
維５は1mm以下の短繊維であるため、ネジ山強度はこれ
また低いものであった（例えば、特開昭59−185625号公
報、特開昭59−194810号公報、特開昭60−79934号公
報、特開昭60−79935号公報、特開昭60−264237号公報
など）。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記従来の問題点を解消せんとするも
のであり、ネジ山部の剪断強度が十分にあると共に、軸
部の引張、曲げ、ねじり強度も十分にあるネジ状成形体
を容易に製造することのできる方法を提供することにあ
る。
のであり、ネジ山部の剪断強度が十分にあると共に、軸
部の引張、曲げ、ねじり強度も十分にあるネジ状成形体
を容易に製造することのできる方法を提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段および作用］ 上記目的を達成するため、本発明の繊維強化複合材から
なるネジ状成形体の製造方法は、 （イ）強化繊維束に、ネジ状成形体の繊維体積占有率Vf
が30〜80％となる比率で熱可塑性合成樹脂を被覆または
含浸し、 （ロ）次いで、前記熱可塑性合成樹脂が被覆または含浸
された強化繊維束を用いて、該強化繊維束の全てが三次
元方向に編成された三次元編組構造体を製織し、 （ハ）次いで、前記三次元編組構造体を金型内に充填
し、所定の温度、圧力で加熱、加圧して、外形が多角形
からなる前記ネジ状成形体の中間素材を成形し、 （ニ）しかる後に、前記中間素材に、メネジ溝が形成さ
れた押型を押圧してオネジを賦型し、硬化せしめること
により、全ての繊維束がネジ山部と本体部の双方に渡っ
て連続したネジ状成形体を製造することを特徴とする。
なるネジ状成形体の製造方法は、 （イ）強化繊維束に、ネジ状成形体の繊維体積占有率Vf
が30〜80％となる比率で熱可塑性合成樹脂を被覆または
含浸し、 （ロ）次いで、前記熱可塑性合成樹脂が被覆または含浸
された強化繊維束を用いて、該強化繊維束の全てが三次
元方向に編成された三次元編組構造体を製織し、 （ハ）次いで、前記三次元編組構造体を金型内に充填
し、所定の温度、圧力で加熱、加圧して、外形が多角形
からなる前記ネジ状成形体の中間素材を成形し、 （ニ）しかる後に、前記中間素材に、メネジ溝が形成さ
れた押型を押圧してオネジを賦型し、硬化せしめること
により、全ての繊維束がネジ山部と本体部の双方に渡っ
て連続したネジ状成形体を製造することを特徴とする。
ここで、前記強化繊維束を構成する強化繊維としては、
ガラス繊維、カーボン繊維、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、ピアノ線等の無機
繊維や、アラミド繊維等の有機繊維が上げられる。具体
的な繊維材料の種類は、製造しようとするネジ状成形体
の用途、要求性能、経済性等に応じて適宜選択される。
また、本発明の製造方法によって得られたネジ状成形体
の繊維体積占有率Vfは、強化繊維とマトリクスとの組合
せにもよるが、一般的には30〜80％であり、好ましくは
40〜60％である。特にネジ山部における繊維体積占有率
Vfは、40〜80％が好ましい。
ガラス繊維、カーボン繊維、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、ピアノ線等の無機
繊維や、アラミド繊維等の有機繊維が上げられる。具体
的な繊維材料の種類は、製造しようとするネジ状成形体
の用途、要求性能、経済性等に応じて適宜選択される。
また、本発明の製造方法によって得られたネジ状成形体
の繊維体積占有率Vfは、強化繊維とマトリクスとの組合
せにもよるが、一般的には30〜80％であり、好ましくは
40〜60％である。特にネジ山部における繊維体積占有率
Vfは、40〜80％が好ましい。
また、本発明に使用される熱可塑性合成樹脂としては、
例えばポリアミド、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、ポリアセタールなどが好まし
い。これらの樹脂も前述の強化繊維と同様に用途に応じ
て適宜選択される。
例えばポリアミド、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、ポリアセタールなどが好まし
い。これらの樹脂も前述の強化繊維と同様に用途に応じ
て適宜選択される。
本発明において用いられる三次元編組構造体は、第５図
に示すように、全ての強化繊維束６が斜向方向に配向さ
れ、かつ、強化繊維束同志が絡合しながら立体形状に編
成された三次元編組構造体７である。
に示すように、全ての強化繊維束６が斜向方向に配向さ
れ、かつ、強化繊維束同志が絡合しながら立体形状に編
成された三次元編組構造体７である。
なお、やや強度は劣るが、第６図に示すように、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
分の強化繊維束６と、編組軸方向へ配向された強化繊維
束16とが混在されているような三次元編組構造体15を用
いることもできる。しかし、この三次元編組構造体15
は、軸方向配向成分が中間素材形成後、メネジ溝が形成
された押型で押圧されてネジ山を賦型される際、斜向方
向配向成分よりも賦型され難く、ネジ山に作用する剪断
力への補強効果が低いことからネジ状成形体としては逆
効果となる傾向があり、好ましくない。このような三次
元編組構造体が構成される強化繊維束の配向方向が全て
斜向方向をなす強化繊維束ばかりでなく、第６図に示し
た態様の三次元編組構造体15は、例えば特開昭62−2502
58号公報に開示されている製造方法により製造すること
ができる。
配向方向が全て斜向方向をなす糸束だけでなく、斜向成
分の強化繊維束６と、編組軸方向へ配向された強化繊維
束16とが混在されているような三次元編組構造体15を用
いることもできる。しかし、この三次元編組構造体15
は、軸方向配向成分が中間素材形成後、メネジ溝が形成
された押型で押圧されてネジ山を賦型される際、斜向方
向配向成分よりも賦型され難く、ネジ山に作用する剪断
力への補強効果が低いことからネジ状成形体としては逆
効果となる傾向があり、好ましくない。このような三次
元編組構造体が構成される強化繊維束の配向方向が全て
斜向方向をなす強化繊維束ばかりでなく、第６図に示し
た態様の三次元編組構造体15は、例えば特開昭62−2502
58号公報に開示されている製造方法により製造すること
ができる。
この三次元編組構造体の編成方法は、例えば米国特許第
4,312,261号明細書に開示されている製造方法を用いる
ことができる。
4,312,261号明細書に開示されている製造方法を用いる
ことができる。
具体的に説明すると、非円形状の三次元編組構造体を編
組する場合には、第８図に示すように一定の平面内に、
強化繊維束６の貫通孔８′が設けられたボビン８を搭載
した多数のボビンキャリア９を予め定められた位置に配
置し、このボビンキャリア９を前記平面の外周部10に設
けられた電磁ソレノイド11、12の駆動力によって縦ある
いは横に一列に配置されているボビンキャリア９を一群
として縦方向や横方向へ交互に移動させることにより得
られる。また、円形状の三次元編組構造体を成形する場
合には、第９図に示すように円周状に多層に配置されて
いるボビンキャリア９を、円周方向や半径方向へ交互に
一群として移動させながらボビンキャリア９の相互の位
置を変えることにより、強化繊維束同志の絡み合いによ
って編成されるものである。
組する場合には、第８図に示すように一定の平面内に、
強化繊維束６の貫通孔８′が設けられたボビン８を搭載
した多数のボビンキャリア９を予め定められた位置に配
置し、このボビンキャリア９を前記平面の外周部10に設
けられた電磁ソレノイド11、12の駆動力によって縦ある
いは横に一列に配置されているボビンキャリア９を一群
として縦方向や横方向へ交互に移動させることにより得
られる。また、円形状の三次元編組構造体を成形する場
合には、第９図に示すように円周状に多層に配置されて
いるボビンキャリア９を、円周方向や半径方向へ交互に
一群として移動させながらボビンキャリア９の相互の位
置を変えることにより、強化繊維束同志の絡み合いによ
って編成されるものである。
また、この三次元編組構造体の編成方法の利点を活か
し、比較的小型の装置で大型の三次元編組構造体が編成
可能な方法として、本出願人になる特願昭62−230635号
（特開平１−77662号公報）に開示されている製造方法
を利用してもよい。この製造方法は、前記の方法のよう
に編成される強化繊維束が巻かれたボビン自体を移動さ
せて糸束同志を絡ませることによって編組構造体を編成
する方法ではなく、第７図のように二点間に伸長され、
張り渡された一定長の複数本の糸束13を三次元交織部14
において、各々の糸束を二軸方向に移動させることによ
って互いに絡み合わせ、三次元編組構造体を２本同時に
編成する方法である。
し、比較的小型の装置で大型の三次元編組構造体が編成
可能な方法として、本出願人になる特願昭62−230635号
（特開平１−77662号公報）に開示されている製造方法
を利用してもよい。この製造方法は、前記の方法のよう
に編成される強化繊維束が巻かれたボビン自体を移動さ
せて糸束同志を絡ませることによって編組構造体を編成
する方法ではなく、第７図のように二点間に伸長され、
張り渡された一定長の複数本の糸束13を三次元交織部14
において、各々の糸束を二軸方向に移動させることによ
って互いに絡み合わせ、三次元編組構造体を２本同時に
編成する方法である。
上述した第５図の三次元編組構造体によって補強された
本発明の繊維強化複合材からなるネジ状成形体は、例え
ばネジ状成形体が第１図に示すボルトであればその断面
は、第２図に示すように、連続した強化繊維束17の全て
が三次元方向に斜向されている。よって、三次元方向の
どの方向、すなわちネジ山部および軸部のいずれの部位
においても補強効果を発揮することは勿論のこととし
て、繊維層間の剥離強度、即ち剪断剥離強度、特にネジ
山剪断強度に優れた効果を発揮する。ここで、ネジ状成
形体の断面を例えば、六角形状の三次元編組構造体とす
るには、第10図のように一群のキャリア９の外周を六角
形状に配列し、各々の列を一群として縦方向と横方向へ
交互に移動させることにより編成することができる。本
図では、キャリア30を矢印のような経路に沿って移動さ
せることにより、他のキャリアの糸束と互いに三次元的
に絡み合わせることができる。本図では、オネジ用の六
角形状断面の三次元編組構造体を製造することができる
が、第３図に示すようにオネジ状の中子19を三次元編組
構造体の中にセットして編成することにより、メネジ用
の三次元編組構造体を製織することができる。さらに、
メネジのネジ状成形体を製造する場合は、第３図に示す
状態の三次元編組構造体を成形金型に配設し、加熱した
金型に樹脂を高圧で注入して成形することができる。し
かし、樹脂が熱可塑性合成樹脂の場合は、粘度が高いた
め、成形は比較的むずかしい。
本発明の繊維強化複合材からなるネジ状成形体は、例え
ばネジ状成形体が第１図に示すボルトであればその断面
は、第２図に示すように、連続した強化繊維束17の全て
が三次元方向に斜向されている。よって、三次元方向の
どの方向、すなわちネジ山部および軸部のいずれの部位
においても補強効果を発揮することは勿論のこととし
て、繊維層間の剥離強度、即ち剪断剥離強度、特にネジ
山剪断強度に優れた効果を発揮する。ここで、ネジ状成
形体の断面を例えば、六角形状の三次元編組構造体とす
るには、第10図のように一群のキャリア９の外周を六角
形状に配列し、各々の列を一群として縦方向と横方向へ
交互に移動させることにより編成することができる。本
図では、キャリア30を矢印のような経路に沿って移動さ
せることにより、他のキャリアの糸束と互いに三次元的
に絡み合わせることができる。本図では、オネジ用の六
角形状断面の三次元編組構造体を製造することができる
が、第３図に示すようにオネジ状の中子19を三次元編組
構造体の中にセットして編成することにより、メネジ用
の三次元編組構造体を製織することができる。さらに、
メネジのネジ状成形体を製造する場合は、第３図に示す
状態の三次元編組構造体を成形金型に配設し、加熱した
金型に樹脂を高圧で注入して成形することができる。し
かし、樹脂が熱可塑性合成樹脂の場合は、粘度が高いた
め、成形は比較的むずかしい。
また、炭素繊維強化合成樹脂製ネジ状成形体を真空炉で
焼成し、再度この合成樹脂、例えばフェノール樹脂を高
圧含浸後、再焼成する工程を繰り返すことによりC/Cコ
ンポジット製の炭素繊維強化合成樹脂製ネジ状成形体も
製造することができる。
焼成し、再度この合成樹脂、例えばフェノール樹脂を高
圧含浸後、再焼成する工程を繰り返すことによりC/Cコ
ンポジット製の炭素繊維強化合成樹脂製ネジ状成形体も
製造することができる。
次に、本発明の製造方法の特徴である中間素材を製造す
る方法について説明する。
る方法について説明する。
先ず、強化繊維束を三次元編組構造体に編成する前に、
強化繊維束にマトリクスとなる熱可塑性合成樹脂を被覆
または含浸させておく。そのような強化繊維束を前述の
ような編成方法で三次元編組構造体に編成する。
強化繊維束にマトリクスとなる熱可塑性合成樹脂を被覆
または含浸させておく。そのような強化繊維束を前述の
ような編成方法で三次元編組構造体に編成する。
前記熱可塑性合成樹脂の被覆または含浸方法としては、
強化繊維束はクロスヘッドダイに通し、押出機により溶
融された熱可塑性合成樹脂を被覆させる方法、すなわ
ち、いわゆるワイヤーコーティング法によって得られた
第４図のような強化繊維束17の外周に熱可塑性樹脂21が
被覆された糸の製造方法、あるいは特開昭60−36156号
公報、61−146519号公報等に開示された、強化繊維束を
熱可塑性合成樹脂粉末の流動床に通した後、ワイヤーコ
ーティング法によって合成樹脂が被覆された糸を得る製
造方法、さらには各繊維が開繊された強化繊維束を溶融
した熱可塑性合成樹脂浴の中に浸漬させる、いわゆる浸
漬方法によって熱可塑性合成樹脂が含浸された強化繊維
束を得る製造方法などがある。このような製造方法とす
ると、強化繊維束そのものに予め熱可塑性合成樹脂が付
着しているので、例えばレジントランスファーモールデ
ィング法のように成形時にマトリクスを金型外部から圧
入、含浸させる必要がない。よって、第11図のような金
型４による単純な熱プレス程度で効率的、かつ安価な三
次元編組構造のネジ状成形体を得ることができる。ま
た、予め、繊維束にマトリクスが被覆または含浸されて
いるので、三次元編組構造体への編成時の強化繊維束同
士の擦過による繊維の毛羽立ち、切断等の発生が極めて
少くなり、効率よく三次元編組の構造体を編成できる。
強化繊維束はクロスヘッドダイに通し、押出機により溶
融された熱可塑性合成樹脂を被覆させる方法、すなわ
ち、いわゆるワイヤーコーティング法によって得られた
第４図のような強化繊維束17の外周に熱可塑性樹脂21が
被覆された糸の製造方法、あるいは特開昭60−36156号
公報、61−146519号公報等に開示された、強化繊維束を
熱可塑性合成樹脂粉末の流動床に通した後、ワイヤーコ
ーティング法によって合成樹脂が被覆された糸を得る製
造方法、さらには各繊維が開繊された強化繊維束を溶融
した熱可塑性合成樹脂浴の中に浸漬させる、いわゆる浸
漬方法によって熱可塑性合成樹脂が含浸された強化繊維
束を得る製造方法などがある。このような製造方法とす
ると、強化繊維束そのものに予め熱可塑性合成樹脂が付
着しているので、例えばレジントランスファーモールデ
ィング法のように成形時にマトリクスを金型外部から圧
入、含浸させる必要がない。よって、第11図のような金
型４による単純な熱プレス程度で効率的、かつ安価な三
次元編組構造のネジ状成形体を得ることができる。ま
た、予め、繊維束にマトリクスが被覆または含浸されて
いるので、三次元編組構造体への編成時の強化繊維束同
士の擦過による繊維の毛羽立ち、切断等の発生が極めて
少くなり、効率よく三次元編組の構造体を編成できる。
次に、上述のようにして得られた三次元編組構造体を二
分割された多角形の金型に供給し、金型を所定の温度に
加熱して熱プレス成形することによって、断面が多角形
の繊維強化複合材からなる中間素材が形成される。そし
て、この中間素材を第11図に示すようなメネジ溝が形成
された金型内に供給し、単純な熱プレスによって最終形
状のネジ状成形体が得られる。このように三次元編組構
造体から一旦、成形が容易な中間素材を成形することに
よって、ボイドなどがない繊維強化複合材を確実に成形
しておくため、その後のネジ状成形体が比較的弱い加圧
力で容易に成形できる。
分割された多角形の金型に供給し、金型を所定の温度に
加熱して熱プレス成形することによって、断面が多角形
の繊維強化複合材からなる中間素材が形成される。そし
て、この中間素材を第11図に示すようなメネジ溝が形成
された金型内に供給し、単純な熱プレスによって最終形
状のネジ状成形体が得られる。このように三次元編組構
造体から一旦、成形が容易な中間素材を成形することに
よって、ボイドなどがない繊維強化複合材を確実に成形
しておくため、その後のネジ状成形体が比較的弱い加圧
力で容易に成形できる。
そして、賦型時に金型のネジ部が三次元編組構造体の内
部にまで食い込んでネジ状成形体のネジ山部が形成され
るので、軸部の強化繊維束がネジ山部に連続的につなが
り、上述したネジ山剪断強度が非常に高い繊維強化複合
材からなるネジ状成形体が得られる。
部にまで食い込んでネジ状成形体のネジ山部が形成され
るので、軸部の強化繊維束がネジ山部に連続的につなが
り、上述したネジ山剪断強度が非常に高い繊維強化複合
材からなるネジ状成形体が得られる。
［実施例および比較例］ 実施例 単糸6,000本のカーボン繊維束（東レ株式会社製“トレ
カ"T300−6K）の外周にナイロン６（東レ株式会社製、
品番CM1016K）を繊維体積占有率60％でワイヤーコーテ
ィング法により被覆した。
カ"T300−6K）の外周にナイロン６（東レ株式会社製、
品番CM1016K）を繊維体積占有率60％でワイヤーコーテ
ィング法により被覆した。
そして、このナイロン６が被覆された糸440本を、第10
図に示した装置で六角形断面の三次元編組に編成し、次
いでこの三次元編組構造体を、六角形断面の金型に供給
し、金型温度260℃、圧力350kg/cm2.G、保圧時間10分で
プレス成形して中間素材を成形した。そして、この中間
素材をネジ山サイズがM16の割り金型に供給し、金型温
度260℃、圧力150kg/cm2.Gでプレスし、M16のネジ山を
賦型した。
図に示した装置で六角形断面の三次元編組に編成し、次
いでこの三次元編組構造体を、六角形断面の金型に供給
し、金型温度260℃、圧力350kg/cm2.G、保圧時間10分で
プレス成形して中間素材を成形した。そして、この中間
素材をネジ山サイズがM16の割り金型に供給し、金型温
度260℃、圧力150kg/cm2.Gでプレスし、M16のネジ山を
賦型した。
比較例 そして、強化繊維を三次元編組によらず、単に軸方向に
引き揃え後、熱プレスした本発明の製造方法によらない
M16ボルト（比較例）とを製作した。
引き揃え後、熱プレスした本発明の製造方法によらない
M16ボルト（比較例）とを製作した。
このようにて得られた上記実施例と比較例の２種類のM1
6ボルトの引張強度を示したのが表１である。
6ボルトの引張強度を示したのが表１である。
なお、引張試験機は、（株）島津製作所製“オートグラ
フ、DCS10T"を使用し、条件は1mm/minの引張速度で高さ
20mmのナットをM16ボルトのネジ部両端にセットして行
った。
フ、DCS10T"を使用し、条件は1mm/minの引張速度で高さ
20mmのナットをM16ボルトのネジ部両端にセットして行
った。
上記表の結果から、本発明になるM16ボルトは、三次元
編組構造体にされた中間素材を用いない比較例の従来ボ
ルトに比べ、1.5倍も高い引張強度が得られることが判
った。
編組構造体にされた中間素材を用いない比較例の従来ボ
ルトに比べ、1.5倍も高い引張強度が得られることが判
った。
［発明の効果］ 本発明に係る繊維強化複合材からなるネジ状成形体の製
造方法は、以下に述べる優れた作用効果を奏することが
できる。
造方法は、以下に述べる優れた作用効果を奏することが
できる。
A.予め強化繊維束そのものに熱可塑性合成樹脂を付着さ
せたものを用いて三次元編組構造体を成形するので、中
間素材とネジ状成形体の成形時に強化繊維束にマトリク
ス用合成樹脂を金型外周から圧入、含浸させる必要が全
くない。
せたものを用いて三次元編組構造体を成形するので、中
間素材とネジ状成形体の成形時に強化繊維束にマトリク
ス用合成樹脂を金型外周から圧入、含浸させる必要が全
くない。
よって、複雑な圧入、含浸プロセスが省略され、熱プレ
ス程度の比較的簡単な操作で容易に中間素材とネジ状成
形体を製造することができる。
ス程度の比較的簡単な操作で容易に中間素材とネジ状成
形体を製造することができる。
B.また、上記強化繊維束への熱可塑性合成樹脂の被覆ま
たは含浸により、三次元編組構造体編成時の強化繊維束
同士の擦過による繊維の毛羽立ちや切断等の発生が極め
て少くなり、最終的に品質のよいネジ状成形体が得られ
る。
たは含浸により、三次元編組構造体編成時の強化繊維束
同士の擦過による繊維の毛羽立ちや切断等の発生が極め
て少くなり、最終的に品質のよいネジ状成形体が得られ
る。
C.三次元編組構造体から直接ネジ状成形体に熱プレス成
形する前に、外形が多角形の中間素材を成形することか
ら、外形が円形の中間素材と異なり、加圧成形が行ない
易く、そのため加圧力が中間素材の全体に作用し、ボイ
ドがほとんど発生しない強度の高いネジ状成形体が得ら
れる。
形する前に、外形が多角形の中間素材を成形することか
ら、外形が円形の中間素材と異なり、加圧成形が行ない
易く、そのため加圧力が中間素材の全体に作用し、ボイ
ドがほとんど発生しない強度の高いネジ状成形体が得ら
れる。
D.本発明の製造方法によって得られたネジ状成形体は、
ネジ状成形体の繊維体積占有率Vfが30〜80％となる比率
で強化繊維束が三次元方向に交織された三次元編組構造
体にネジ山を賦型するので、ネジ山部と本体部の強化繊
維束が切断されることなく互いに連続すると共に、谷部
からネジ山先端部までの強化繊維束が本体部の強化繊維
束に対してほぼ直行した状態となる。
ネジ状成形体の繊維体積占有率Vfが30〜80％となる比率
で強化繊維束が三次元方向に交織された三次元編組構造
体にネジ山を賦型するので、ネジ山部と本体部の強化繊
維束が切断されることなく互いに連続すると共に、谷部
からネジ山先端部までの強化繊維束が本体部の強化繊維
束に対してほぼ直行した状態となる。
したがって、三次元方向のどの方向においても強化繊維
束の補強効果が発揮され、本体部の引張、曲げ、捩り強
度が非常に高いネジ状成形体が得られることは勿論のこ
ととして、特にネジ山の剪断強度に優れたネジ状成形体
が得られる。
束の補強効果が発揮され、本体部の引張、曲げ、捩り強
度が非常に高いネジ状成形体が得られることは勿論のこ
ととして、特にネジ山の剪断強度に優れたネジ状成形体
が得られる。
第１図は、本発明の製造方法で得られたネジ状成形体の
一実施例を示す外観図、第２図は、第１図の部分断面図
である。 第３図、第５図、第６図は、中間素材の一実施例を示す
斜視図であり、第３図および第５図は、本発明に係るも
のであり、第６図は、本発明以外のものである。 第４図は、強化繊維束にマトリクスを被覆した実施態様
例の部分斜視図である。 第７図は、本発明の製造方法に用いられる三次元編組構
造体の製造装置の一実施例を示す正面図である。 第８図ないし第10図は、本発明の製造方法に用いる三次
元製織装置の交織部の概略平面図であり、沿って矩形
用、中空用、六角形用のものである。 第11図は、ネジ山賦型用割り金型の部分斜視図である。 第12図ないし第14図は、従来の繊維強化複合材からなる
ネジ状成形体の一実施例を示す部分断面図である。 図面中の符号の説明 １…ネジ山、11,12…電磁ソレノイド ２…強化繊維、13…糸束 ３…軸部、14…三次元交織部 ４…金型、15…別の三次元編組構造体 ５…短繊維、16…強化繊維束 ６…強化繊維束、17…強化繊維束 ７…三次元編組構造体、18…FRPボルト ８…ボビン、19…中子 ９…ボビンキャリア、20…メネジ用中間素材 10…外周部、21…熱可塑性合成樹脂
一実施例を示す外観図、第２図は、第１図の部分断面図
である。 第３図、第５図、第６図は、中間素材の一実施例を示す
斜視図であり、第３図および第５図は、本発明に係るも
のであり、第６図は、本発明以外のものである。 第４図は、強化繊維束にマトリクスを被覆した実施態様
例の部分斜視図である。 第７図は、本発明の製造方法に用いられる三次元編組構
造体の製造装置の一実施例を示す正面図である。 第８図ないし第10図は、本発明の製造方法に用いる三次
元製織装置の交織部の概略平面図であり、沿って矩形
用、中空用、六角形用のものである。 第11図は、ネジ山賦型用割り金型の部分斜視図である。 第12図ないし第14図は、従来の繊維強化複合材からなる
ネジ状成形体の一実施例を示す部分断面図である。 図面中の符号の説明 １…ネジ山、11,12…電磁ソレノイド ２…強化繊維、13…糸束 ３…軸部、14…三次元交織部 ４…金型、15…別の三次元編組構造体 ５…短繊維、16…強化繊維束 ６…強化繊維束、17…強化繊維束 ７…三次元編組構造体、18…FRPボルト ８…ボビン、19…中子 ９…ボビンキャリア、20…メネジ用中間素材 10…外周部、21…熱可塑性合成樹脂
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 米国特許4312261（ＵＳ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】（イ）強化繊維束に、ネジ状成形体の繊維
体積占有率Vfが30〜80％となる比率で熱可塑性合成樹脂
を被覆または含浸し、 （ロ）次いで、前記熱可塑性合成樹脂が被覆または含浸
された強化繊維束を用いて、該強化繊維束の全てが三次
元方向に編成された三次元編組構造体を製織し、 （ハ）次いで、前記三次元編組構造体を金型内に充填
し、所定の温度、圧力で加熱、加圧して、外形が多角形
からなる前記ネジ状成形体の中間素材を成形し、 （ニ）しかる後に、前記中間素材に、メネジ溝が形成さ
れた押型を押圧してオネジを賦型し、硬化せしめること
により、全ての繊維束がネジ山部と本体部の双方に渡っ
て連続したネジ状成形体を製造することを特徴とする繊
維強化複合材からなるネジ状成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63089698A JPH074874B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 繊維強化複合材からなるネジ状成形体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63089698A JPH074874B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 繊維強化複合材からなるネジ状成形体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01259932A JPH01259932A (ja) | 1989-10-17 |
| JPH074874B2 true JPH074874B2 (ja) | 1995-01-25 |
Family
ID=13977988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63089698A Expired - Lifetime JPH074874B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 繊維強化複合材からなるネジ状成形体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074874B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3726073B1 (en) * | 2017-12-12 | 2023-06-07 | HARDLOCK INDUSTRY CO., Ltd. | Member having screw thread made from carbon fiber-reinforced composite material |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102926102B (zh) * | 2012-10-12 | 2014-05-14 | 北京航空航天大学 | 网络状三维整体多向连锁编织结构的复合材料车厢底板及其制备方法 |
| JP2014218004A (ja) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | 須知 晃一 | 炭素繊維・金属繊維・機械編・樹脂硬化、複合一体構造物の製造方法と構成材料 |
| JP6128029B2 (ja) * | 2014-03-26 | 2017-05-17 | 王子ホールディングス株式会社 | 繊維強化複合材、繊維強化複合材の製造方法および繊維強化複合材の固定方法 |
| CN108823785B (zh) * | 2018-07-03 | 2020-08-07 | 天津工大航泰复合材料有限公司 | 一种预置螺纹的三维编织预制体及其制造方法 |
-
1988
- 1988-04-12 JP JP63089698A patent/JPH074874B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3726073B1 (en) * | 2017-12-12 | 2023-06-07 | HARDLOCK INDUSTRY CO., Ltd. | Member having screw thread made from carbon fiber-reinforced composite material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01259932A (ja) | 1989-10-17 |
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