JPS60264237A - 繊維強化プラスチツク製ボルト素材の製造方法 - Google Patents

繊維強化プラスチツク製ボルト素材の製造方法

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JPS60264237A
JPS60264237A JP12145084A JP12145084A JPS60264237A JP S60264237 A JPS60264237 A JP S60264237A JP 12145084 A JP12145084 A JP 12145084A JP 12145084 A JP12145084 A JP 12145084A JP S60264237 A JPS60264237 A JP S60264237A
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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】 (技術分野) 本発明は繊維強化プラスチツクボルト用素材の製造方法
に関する。
(従来技術) プラスチック製ボルトは、大量生産が可能で経済的に有
利であるとの理由から、主として、射出成形などの成形
手段で形成された円柱状素材を転造加工して得られる。
「グラスファイバー強化プラスチック製の高強度ボルト
」(日本ねじ研究協会誌11巻8号1980)によれば
、繊維強化プラスチックを用いて強度に優れたボルト素
材を製造するためには、第一に2強化繊維をボルト素材
軸部の長手方向に配向させること、第二に、ボルト素材
の内部やその表面にプラスチック樹脂の固化収縮による
巣や引けの発生を防ぐことが重要であることが記載され
ている。しかし、射出成形においては、溶融プラスチッ
ク樹脂が細いゲートから金型キャビティ内に高速充填さ
れるため、樹脂の流れはキャビティ内で極端な拡大流と
なる。そのために、得られるボルト素材の軸部の強化繊
維は軸方向に均一に配向しない。その結果、このボルト
素材が転造されて得られる繊維強化プラスチツクボルト
はボルトに必要な充分な強度を有し得ない。
また、射出成形においては1通常、グート部の樹脂がキ
ャビティ部の樹脂よりも早く固化する傾向にある。した
がって、キャビティ部における成形樹脂内部に固化収縮
に起因する巣や引けが発生する。特に、ボルト素材の頭
部は厚肉であるため。
この頭部に巣や引けが発生し易い。このようなボルト素
材から得られる繊維強化プラスチツクボルトは頭部が破
損しやすい。溶融樹脂が固化するときの体積収縮は、樹
脂に充填剤を添加することにより緩和し得るが、ゼロに
はならない。このような問題を解消するために、特公昭
35−17679号公報には、一定断面を有するボルト
素材成形用キャビティ内へ溶融材料をピストンで加圧注
入し、該溶融材料をその先端から順次冷却させてゆく方
法が開示されている。しかしながら、この方法は一定断
面を有するボルト素材のみが製造されるにすぎない。 
しかも、ボルト素材成形品を金型キャビティから取り出
すには、金型を成形機から取りはずさねばならず、その
作業は繁雑で生産性に劣る。
他方、厚肉成形品の成形法としては、フローモールディ
ング法が知られているが、成形品を取り出すために、ノ
ズルを金型から離したり、金型を開放する操作が必要な
ため、同じく、生産性に劣る。
(発明の目的) 本発明の目的は2強化繊維が軸長手方向に配向し1強度
に優れた繊維強化プラスチツク製ボルト素材の製造方法
を提供することにある。本発明の他の目的は、巣や引け
の発生が極少でかつ寸法精度に優れた繊維強化プラスチ
ツク製ボルト素材の製造方法を提供することにある。本
発明のさらに他の目的は、成形品の脱型が容易であるた
めに生産性に優れた繊維強化プラスチツク製ボルト素材
の製造方法を提供することにある。
(発明の構成) 本発明のプラスチック製ボルト素材の製造方法は3(1
)成形樹脂材を加熱溶融する工程、(2)該溶融樹脂材
を融点以上の温度に保持する工程、(3)該溶融樹脂材
を加圧しつつボルト素材用金型のキャビティ部へ注入充
填する工程、(4)該キャビティ部を該樹脂材の融点未
満の温度に冷却保持し該樹脂材を固化する工程、(5)
該キャビティ部にて形成される所望のボルト素材成形品
を、後続の溶融樹脂材で加圧しつつ該キャビティ部から
系外へ排出する工程を包含し、そのことにより上記目的
が達成される。
(実施例) 以下に本発明を実施例について述べる。
本発明の製造方法を具体化する成形装置の一例を第1図
に示す。成形装置1は、押出機11と、この押出機11
の先端部に気液密状に係合されるジヨイント部12と、
このジヨイント部12に気液密状に係合されるボルト素
材用金型13とを有する。ジヨイント部12には加熱手
段123が設けられている。
金型13には冷却手段135が設けられている。
押出機11としては2例えば、1軸押出機あるいは2軸
押出機などの1通常、樹脂成形に用いられる押出機が使
用される。この押出機11のシリンダ一部112は、加
熱手段により成形樹脂材2の融点温度以上に加熱される
。したがって、樹脂材2はシリンダ一部112内のスク
リュー113にて混練され溶融される。押出機11の押
出圧は、使用される樹脂材2の性質および製造されるボ
ルト素材20の形状などから適宜決定される。
ジヨイント部12は、その内部が9例えば1円錐形状の
中空部121を有する。ジヨイント部12の一端開口部
120は押出機11のシリンダ一部112に連結され、
他端開口部122は流出口を構成し金型キャビティ部1
31に連結されている。流出口122の口径は、キャビ
ティ部131の口径(ボルト素材2゜の軸部外径)と等
しいかもしくはそれ以上に設定される。押出機11から
ジヨイント部12を経て流入する溶融樹脂材2を金型キ
ャビティ部流入口132付近で拡大流になるのを阻止す
るためである。溶融樹脂材2が拡大流となってキャビテ
ィ部131に流入するのが阻止されるため、それに混入
されている強化繊維はキャビティ部131の軸方向に沿
って規則正しく配向する。
ジヨイント部12の流出口122近傍は加熱手段123
にて樹脂材2の融点以上の温度に保持されている。
したがって、溶融樹脂材2は流出口122近傍で固化す
ることなく、常に押出機11の押出圧によって金型キャ
ビティ部131に補充されるため、キャビティ部131
に注入充填された樹脂材2の内部や表面には巣や引けが
発生しにくくなる。
金型キャビティ部131の他端開口部133は成形品の
脱型口を構成している。 この脱型口133には2例え
ば、開閉可能な蓋134が設けられ1 この蓋134を
開放することにより、キャビティ部131内の所望のボ
ルト素材成形品20が後続の溶融樹脂材2により加圧さ
れ系外へ取り出される。この蓋J 134は図外の適当
な動力手段にて連続的に開閉操作が行われる。 キャビ
ティ部131内の空気は蓋134の微少な取付間隙から
系外へ排出される。金型キャビティ部131は冷却手段
135によって樹脂材2の融点未満の温度に保持され溶
融樹脂材2ば冷却・固化される。
上記加熱手段および冷却手段としては1例えば。
ヒーター加熱、ヒーター加熱と冷却水循環の併用もしく
はオイル循環などの1通常、樹脂成形に用いられる手段
が適宜選択される。温度調節は、使用される樹脂材2の
性質および製造されるボルト素材20の形状・寸法など
から適宜法められる。
本発明により製造されるボルト素材20は、第3図に示
すように、後の転造工程により少なくともその一端にね
じ部が設けられうる円柱状の軸部201を有した棒状体
形状をなす。その形状は、金型13から一方向に脱型可
能な形状であれば任意の形状が採用され得る。
本発明に用いる成形樹脂材2は、補強繊維を有する熱可
塑性合成樹脂組成物である。補強繊維としては1例えば
、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリ
ウム繊維、アルミナ繊維。
ボロン繊維、炭化ケイ素繊維あるいは各種の金属繊維な
ど熱可塑性樹脂の補強用に使用される既知の繊維があり
、これらが単一あるいは2種以上の混合物の形で使用さ
れる。熱可塑性合成樹脂としでは、補強繊維を混入する
ことにより補強効果が得られる熱可塑性合成樹脂が使用
され得る。例えば、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリエス
テル樹脂。
ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリプロ
ピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリ
フェニレン樹脂あるいはポリフェニレンスルフィド樹脂
などが単一あるいは2種以上の混合物の形で使用される
。熱可塑性合成樹脂には、各種の成形助剤あるいは樹脂
改質剤などが適宜添加されうる。
上記成形袋W1は5次のように機能する。まず。
押出機11.ジヨイント部12およびボルト素材用金型
13はそれぞれ1例えば、ガスケットやパツキンなどの
シーリング機構を介して気液密状に保合される。このと
き、金型13の脱型口133は蓋134により閉じられ
ている。 樹脂材2は補強繊維と熱可塑性合成樹脂とが
別々に押出機11に供給されシリンダ一部112内のス
クリュー113にて混練される。補強繊維と合成樹脂と
をあらかじめ混練しペレット状に成形したものを押出機
11に供給してもよい。この樹脂材2は押出機シリンダ
一部112内で均一に混練され加熱溶融されてジヨイン
ト部中空部121.そして金型キャビティ部131へ注
入充填されてゆく。 そのとき、ジヨイント部流出口1
22の口径が金型キャビティ部流入ロ1320ロ径と等
しいかもしくはそれ以上であるため、溶融樹脂材2は流
入口132付近で拡大流となることはない。したがって
、樹脂材2中の補強繊維は、ラジアル方向に配向するこ
となくキャビテイ軸方向に確実かつ均一に配向する。ま
た、溶融樹脂材2はジヨイント部流出口122近傍の加
熱手段123にて融点以上の温度に保持されるため、流
出口122近傍で固化して流出口122を塞ぐというこ
とはなく。
金型キャビティ部131に常時供給されうる。したがっ
て、キャビティ部131内の溶融樹脂材2は金0 型13に設けられた冷却手段135により冷却固化され
るまで、常に加圧された状態にある。冷却固化により生
ずる樹脂材2の体積収縮分は後続の溶融樹脂材により引
き続きキャビティ部131に補充されうる。それゆえ、
成形されたボルト素材20の内部や表面には巣や引けの
発生が極少となり、かつ寸法精度が高い。
次いで、キャビティ部131内の溶融樹脂材2は冷却手
段135により融点未満の温度に冷却保持され固化され
る。次いで、金型脱型口133に設けられた蓋134を
開放し、所望のボルト素材成形品20が後続の溶融樹脂
材2の押出圧によって金型13から系外へ排出される。
脱型が終了した後、脱型口133の蓋134を閉じて2
次の溶融樹脂材2のキャビティ部131内への注入充填
に備える。このように、金型13からの成形品の脱型と
、樹脂材2のキャビティ部131への注入充填とが連続
的に行われるため、生産性が高い。
1 樹脂(商品名;レニー6002.三菱瓦斯化学株式会社
製)100重量部に対し、補強繊維としてガラス繊維1
00重量部を使用した。両者を混合しペレット状の樹脂
材2を作製した。 樹脂材2の融点は243℃であった
。押出機11としては1軸押出機を使用した。この押出
@Uに樹脂材2を供給し、第2図に示すように、D−φ
3.7 *vs、L=90龍、H= 8 mm、B =
14.3mmおよびC=16.5鰭のボルト素材20を
本発明方法により製造した。このとき、ジヨイント部1
2の流出口122の口径はφ10龍、流出ロ122の温
度は270℃、金型13の温度は150℃および押出機
11の押出圧は100kg/cJとした。
成形されたボルト素材20の断面を顕微鏡観察あるいは
目視観察したところ、巣や引けは全く認められなかった
。ボルト素材20の軸部201の曲げ強度は40kg/
mm”であった。次に、このボルト素材2010本を転
造によって3/8−24LINFのねじ部を設け、ボル
トとした。このボルトの引張試験を1通常用いられる引
張試験機を使用して行ったところ。
すべて、ボルト軸部で破断した。そのときの破断2 荷重の平均は1120kgであった。
止較桝 実施例に用いた同じ樹脂材2にて、実施例と同一のサイ
ズのボルト素材を通常の射出成形機にて製造した。成形
されたボルト素材の断面を顕微鏡観察あるいは目視観察
したところ、ボルト素材の頭部に巣あるいは引けが認め
られた。また、ボルト素材の軸部の曲げ強度は31kg
/+nmtであった。
次に、このボルト素材10本を転造によって378−2
4ONFのねじ部を設け、ボルトとした。このボルトの
引張試験を実施例と同じ引張試験機にて引張試験を行っ
たところ、そのうちの4本が頭部のつけ根で破断した。
残りの6本は軸部で破断した。
そのときの破断荷重の平均は750kgであった。
(発明の効果) 本発明の製造方法によれば、このように2強化繊維がボ
ルト素材の軸部長手方向に配向するので優れた強度を有
する繊維強化プラスチツク製ボルト素材を得ることがで
きる。また、ボルト素材の内部あるいは表面に巣や引け
などの発生が極少化されるので優れた強度および寸法精
度を提供し得る。しかも、成形品の脱型が容易であるた
め、生産性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明製造方法の一実施例を具体化する成形装
置の例を示す要部断面図、第2図(a)および第2図(
b)は上記成形装置により製造されたボルト素材の正面
図および側面図、第3図(a)、第3図(b)および第
3図(C)はそれぞれ上記装置を用いて製造されるボル
ト素材の形状例を示す斜視図である。 1・・・成形装置、2・・・成形樹脂材、11・・・押
出機。 12・・・ジヨイント部、13・・・ボルト素材用金型
、20・・・ボルト素材、112・・・シリンダ一部、
113・・・スクリュー、120・・・ジヨイント部流
入0.121・・・ジヨイント部中空部、122・・・
ジヨイント部流出0.123・・・加熱手段、131・
・・金型キャビティ部、132・・・金型流入口、13
3・・・脱型口、134・・・蓋、135・・・冷却手
段、201・・・ボルト素材軸部。 以上 出願人 積水化学工業株式会社 4 第1図 1 第2図 第3vA どU1

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(1)成形樹脂材を加熱溶融する工程、(2)該溶
    融樹脂材を融点以上の温度に保持する工程。 (3)該溶融樹脂材を加圧しつつボルト素材用金型のキ
    ャビティ部へ注入充填する工程。 (4)該キャビティ部を該樹脂材の融点未満の温度に冷
    却保持し該樹脂材を固化する工程。 (5)該キャビティ部にて形成される所望のボルト素材
    成形品を、後続の溶融樹脂材で加圧しつつ該キャビティ
    部から系外へ排出する工程を包含する繊維強化プラスチ
    ツク製ボルト素材の製造方法。 2、前記樹脂材は補強繊維を含有する熱可塑性樹脂組成
    物である特許請求の範囲第1項に記載の製造方法。 3、前記溶融領域と前記冷却固化領域との境界において
    、該溶融領域の樹脂流路口径は該冷却固化領域の樹脂流
    路口径に等しいかもしくはそれ以上である特許請求の範
    囲第1項に記載の製造方法。
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