JPS61211022A - 繊維強化プラスチツクねじの製造方法 - 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］ 本発明は繊維強化プラスチックねじの製造方法に関し、
更に詳しくはねじ切り加工時のねじ山くずれが著しく改
善され、品質の安定と歩留りの高い繊維強化プラスチッ
クねじの製造方法に係るものである。

［従来の技術］ 繊維強化プラスチックねじは、金属製ねじに較べて軽量
であり、＃海水性、耐食性、断熱性、電気絶縁特性が優
れていることから車輌、航空機、海水海洋構造物化学工
場、電気部品など各分野で急速な需要が期待されており
１種々の強化ボルトが開発されている。しかしこれ迄に
開発された強化ボルトは強度的にもコスト的にも不充分
であった。

例えば従来の繊維強化プラスチツクボルトで最も基本的
なものは、ボルトのねじ軸方向に強化繊維のロービング
（Ｒａｗ　ｉｎｇ）を配し、熱硬化樹脂を含浸固化せし
めた丸棒を機械的手段で゛ねじ切りしていた為、ねじ部
分では繊維が切断され充分な強度が得られないと云う欠
点があった。

この為１例えば特開昭５１３−１３２２１１１１号に開
示される如く芯材はロービングやガラス繊維ヤーンを樹
脂硬化し、外周ねじ部はチョツプドストランドを樹脂硬
化して二重構造とする開発が進められ、ねじ山強度は改
善されたが二重構造部分でせん断されるおそれがあり、
また特公昭５２−５００１３５号に開示されたチョツプ
ドストランドと樹脂の混線物を圧入してめねじを造る方
法や、同要領でボルトを造る方法があるが、これらはい
ずれもねじ軸方向をロービングなどで強化していないた
め、ねじ山強度は補強されるがボルト自体の引張り強度
に弱い欠点がある。。

また、特公昭５１−３１８２８号に開示されているよう
にフィラメントワインディング法によりロービングを綾
織りし樹脂で半硬化させたプリプレグを複数層ａ層硬化
させた繊維強化プラスチック板６ｔ４ボルトやナツトを
造る方法があり、この方法で得られたボルト、ナツトは
ねじ軸方向及びねじ軸と直角方向に繊維強化されており
、前記ねじ軸方向にノミロービングで繊維強化されたも
のに較べ強度は優れているが、ねじ加工によりねじ部の
ねじ軸方向の繊維が切断されることには替わりがなく、
更に改善が望まれていた。

この他、特公昭５０−２１８１８号のように鉄製芯材な
どを繊維強化プラスチックで包み込みプレス成形加工で
ねじ山を形成する方法や、特開昭５５−１９５４３号、
特開昭５１３−４４８２５号の如く、ねじ金型のねじ山
に鰯ってロービングやプリプレグを巻きつけ樹脂硬化さ
せてねじ部を形成する方法など、繊維強化プラスチック
ねじの造り方について種々の発明がなされているが、こ
れらは複雑な製造工程で多大な工数を必要とするばかり
か、強度的にも要求を完全に満足できるものではなかっ
た。そこで、本発明者はこれら欠点を改善するため鋭意
研究の結果、特願昭５８−３０８７７号（特開昭５９−
１５８２２３号）の発明を成した。

すなわちこの発明の要旨は巾０．５〜５ｃｍのヤーンテ
ープ又はヤーンクロスから裁断したヤーンテープを複数
本引きそろえて熱硬化樹脂を含浸し、これを加熱した円
筒金型に引き入れて硬化させ丸棒としたのちダイスなど
のネジ切りを施すことにより強度の優れたボルト用素材
となる繊維強化プラスチック棒及び繊維強化プラスチツ
クボルトが工業的に連続生産できると云うものである。

この方法による繊維強化プラスチツクボルトは、細巾の
ヤーンテープが縦横方向に繊維が製織されており、丸棒
中でこのテープにねじ山が切られても横方向の繊維がね
じ山の強度を保持するため従来のものに較べ格段に優れ
た品質を有するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、この方法による繊維強化プラスチック棒及び
ボルトの製造に際して使用されるヤーンテープ又はヤー
ンクロスをスリットした細巾テープが、テープガイドや
レジンバス内のテープおさえローラーあるいは加熱円筒
金型の入口などで毛羽立ち、脱落した繊維及び繊維くず
がレジンバス内に落ちて樹脂の粘度を上昇させ、ヤーン
テープ群への樹脂の含浸を困難にし、脱泡が阻害され、
また脱落繊維及び繊維くずと樹脂とで粘度上昇した混線
物が筒状金型内に引き入れられ、硬化し、この混線物が
成形棒の外周部に存在する場合には、ヤーンテープの製
織繊維と連結されていないため、ねじ切り工程で混線硬
化物部分が脱落し、ねじ山が歯こぼれするという問題が
あり、これらの問題を回避するためにヤーンテープのほ
つれ。

脱落繊維及び繊維くずの除去、レジンバスの粘度の保持
等につき常に管理していなければならず、また、厳しく
管理していても本質的に問題点を含んでいるために良好
なねじ製品を安定して得ることは困難であった。

［問題点を解決するための手段及び作用］本発明は、上
記の点に鑑みなされたものである０本発明によれば、樹
脂コーティングによってほつれ防止されたヤーンテープ
を複数本引きそろえて熱硬化性樹脂を含浸せしめたのち
、これを筒状成形金を内に引き入れて加熱硬化させ、成
形棒を製作したのち、機械切削でねじ切り加工を施すこ
とを特徴とする繊維強化プラスチックねじの製造方法が
提供される。

このように本発明の最も特徴とするところは１強化プラ
スチック補強用繊維となるヤーンテープが樹脂コーティ
ングによってほつれ防止されているため、例えばテープ
を引きそろえるためのクシ歯状テープガイドやレジンバ
ス内のテープ押えローラー、あるいは加熱筒状金型入口
部などでのしごき、こすれ、ねじれなどによるヤーンテ
ープの毛羽立ち、はつれ、繊維脱落がなく、レジンバス
内の樹脂粘度の１昇は飛躍的に改善され、常に一定の樹
脂粘度が保持されるのである。

従来、例えばエヤージェット方式、ウォータージェット
方式で製織されたヤーンクロスの裁断テープや、耳糸（
ヤーンクロスの両側端部）を使用していた時には、運転
中においてレジンバス内に脱落したｍ維くず及び繊維く
ずと樹脂の混練物をしばしば除去し、樹脂を補充してレ
ジンバス内の樹脂粘度を一定に保持するための管理を行
っていた。

又、終業時にはレジンバス内の樹脂を完全除去しておか
ないと脱落繊維によって粘度上昇し、翌日に装置を再使
用することができなかったが、本発明の樹脂コーティン
グされたヤーンテープを使用することにより粘度管理は
殆ど必要でなくなった。また、レジンバス内の樹脂は終
業時に除去せずとも、翌日運転時そのまま再使用できる
ようになった。

このほか本発明によって得られたボルトの品質上の改善
点としては、はつれ防止が施されていないテープの場合
には、脱落繊維と樹脂の混線物が筒状金型内に引き入れ
られ硬化し、この混線物が成形棒の外周部に存在する場
合には、ヤーンテープの製織繊維と連結されていないた
め、ねじ切り工程で混線硬化物部分が脱落し、ねじ山が
歯こぼれすると云う欠点があったが、はつれ防止された
ヤーンテープを用いることによって脱落繊維−樹脂混線
物が金型内に引き入れられることがなく、成形棒のねじ
出初削加工工程での歯こぼれがなく、良好なねじ製品が
安定して得られるようになり、製品の歩留り向上を計る
結果となった。

本発明におけるねじには、ボルトやビスのようなオネジ
の他、ナツトのようなメネジが含まれ、また種々の形状
のねじ山、ねじみぞ、更には種々形状のねじ頭、ねじ先
を有するねじが含まれる。　ＪＩＳ　８０１０１に記載
された多種類のねじは本発明におけるねじの具体的内容
をなすものである。

ガラス織布の房耳部または切断されたガラスクロスの切
断部にポリエステル樹脂を加熱溶融させて含浸して樹脂
コーティングし、はつれ防止したヤーンテープあるいは
ガラス織布全白又は切断部位のみをポリエステル樹脂で
樹脂コーティングしてほつれ防止したのち、任意巾に切
断してテープ状としたものであり、ヤーンテープの巾は
得ようとする成形棒の太さによって任意に設定すれば良
いが、例えば成形丸棒から機械切削によってボルトを造
る場合のテープ巾はボルト直径の０．３〜３．０倍、好
ましくは０．５〜１．５倍が適当である。

テープ巾が更に広巾となれば複数本のテープを筒状金型
内に引き入れる際に、互いのテープがからみ合い、ねじ
れやつまりを生じて張力差や粗密部ができ、樹脂含浸が
不均一になり、ボルトとしての均一な物性が得られない
。

このため通常は成形丸棒の場合、直径と略同等かそれ以
下の巾寸法のテープが用いられる。

又、テープ巾がねじ山の高さ寸法より細巾となれば、ね
じ切り加工時に軸方向の繊維が切断され、軸方向の引張
り試験ではねじ山剪断によって強度は著しく劣化する。

従って、ヤーンテープの巾はねじ山高さの略々２倍程度
以上でないと効果的でない。

ヤーンテープは最初からテープ状に製織されたもの、ヤ
ーンクロスを裁断して得られる房耳部。

ヤーンクロスを任意巾に切断して積極的にヤーンテープ
を造ったものなど、はつれ防止のため樹脂コーティング
されたものであれば任意に選択すればよい。

また、これらヤーンテープに使用される繊維としては、
引張り強度１００ｋｇｆ／層腸２以上、ヤング率８００
０ｋｇｆ／ｍｍ２以上のガラス繊維、カーボン繊維、ア
ラミド繊維などで製織されたヤーンテープが好ましい、
これらのヤーンテープはコーティング用樹脂とのカップ
リング効果を示すカップリング剤で処理されているもの
が好ましい。

ヤーンテープのコーティング用樹脂としては成形に用い
る熱硬化性樹脂とのなじみ性、接着性が良好で、成形棒
の物性を劣化させないものが選ばれ、ポリエステル樹脂
、エチレン−酢酸ビニル共重合体のような熱可塑性樹脂
が好適に用いられる。

ヤーンテープへの樹脂コーティングの量は、ヤーンテー
プに対し２〜１５重量％が好ましく、２〜８！１量％が
より好ましい、ガラス繊維のヤーンテープの場合は２〜
１０重量％が好ましく。

３〜５重量％とするのがより好ましい。

本発明に用いる熱硬化性樹脂は物性上、エポキシ樹脂が
最良であるが、例えば不飽和ポリエステル樹脂、ビニル
エステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂も使
用可能である。

［実施例］ 以下図面に従って本発明の実施態様を詳述する。

第１図は本発明の方法により繊維強化プラスチックねじ
を得るに当り前段階としての繊維強化プラスチツク棒製
造段階の製造装置を示す斜視図であり、先ず樹脂コーテ
ィングによってほつれ防止されたガラスヤーンテープ１
をクシ歯状テープガイド３を通して必要本数引きそろえ
たガラスヤーンテープ群２を更にクシ歯状テープガイド
４を通してレジンバス５内の熱硬化性樹脂を含浸させる
。この際各ガラスヤーンテープｌがレジンバス５内の液
状樹脂に完全に浸せきされるよう押えローラ６でガラス
ヤーンテープ１を押え、強制的に浸せきさせると共にレ
ジンバス５内でガラスヤーンテープ内の気泡を脱泡させ
る。

また、クシ歯状テープガイド３，４Ｌはテープの種類、
寸法、本数に応じてクシ歯の形状、数、寸法１間隔が任
意に設定されるほか、各ヤーンテープに適当な張力を持
たせるために用いられており、テープを損傷しないガイ
ドでなければならない。

このように、樹脂含浸したガラスヤーンテープ群２を加
熱円筒金型７，８に引き入れ結束して駆動ゴムローラー
１０．１１で引き抜くと、加熱硬化したガラス繊維強化
プラスチック棒が得られる。

この際、加熱円筒金型７．８は、加熱温度、硬化速度、
レジン密度、内径寸法、金型材質など引抜き硬化条件に
応じて多段形式が採用される。この発明で云う加熱円筒
金型とは、得ようとする成形棒が丸棒の場合は円筒が好
ましいが、得ようとする成形棒が多角形やその地異形の
場合にはその形状に合わせた筒状金型にすれば良い。

また第１図では引抜き手段を駆動ゴムローラ一方式［；
て説明したが、この他チェーン駆動、エヤーシリンダー
など任意の方式で引抜けば良い。

このようにして得られたガラス繊維強化プラスチック棒
を機械切削でねじ切りすることにより繊維強化プラスチ
ックを得る。

［実験例］ ポリエステル樹脂を溶剤ＮＥＫにとかし５％溶液を作製
しこれをヤーンクロスのスリット部に塗布部のガラス繊
維の５重量％になるように塗布し、その後スリットする
事により幅１０ｍｍのほつれ防止をほどこしたスリット
テープを得た。（もう一方は耳糸のほつれ防止をガラス
繊維のからみ糸で行われておりカットした耳糸が３〜５
ｍｍつき出したもの） この１ｏａｎ幅テープを８２水引そろえエポキシ樹脂Ａ
ＥＲ３３１（旭化成）１００部、酸無水物ＩＮ　２２０
０（日立化成）８０部、硬化促進剤ＩＢ２ＮＺ　　（四
国化成）２部を均一に攪拌した樹脂液を含む樹脂槽を通
し、樹脂を含浸し、ついで１２０℃に加熱した１ｍ長さ
の金型（内径１２，５φの円筒を有する）中を１４ｃ■
／分のスピードで引抜き丸棒を作成した。

この丸棒をセンタレス加工により１１．８φまでけずり
これにダイスでネジ加工をほどこし旧２のボルトを作製
した。

このボルトの物性測定値を以下に示す。

［発明の効果］ 本発明の製造方法により得られる繊維強化プラスチック
ねじは、ねじ軸方向に多数本のガラスヤーンテープが引
込まれており、このガラスヤーンテープを製織した繊維
はねじ軸方向とこれに交叉するねじ巾方向に配交され、
各テープは樹脂によって結合しているため丸棒からねじ
山が切られ、ねじ軸方向の繊維が切断されても横方向の
繊維がねじ山の強度を保持し、強度の優れたものとなる
。

更にまた、はつれ防止のために樹脂コーティングされた
ガラスヤーンテープを用いるため１毛羽立ちや繊維の脱
落は起こらず脱落繊維くずと樹脂とで粘度アップした混
練品が金型内に引き込まれたりする現象は発生せず、ね
じ切り加工時のねじ山くずれが著しく改善され１品質の
安定と歩留り向上を計ることができた。

また、ヤーンテープの繊維脱落がないため、レジンバス
内の樹脂粘度を一定に保持することができ、粘度管理、
ひいては製造工程管理が非常に容易になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により強化プラスチックねじを製
造するに当り、前段階としての繊維強化プラスチツク棒
製造段階の製造装置を示す斜視図である。 １：樹脂コーティングされたヤーンテープ２：複数本引
きそろえたヤーンテープ群３：クシ歯状テープガイド ４：クシ歯状テープガイド ５ニレジンバス ６：ヤーンテープ押えローラー ７：加熱円筒金型 ８：加熱円筒金型 ９：成形された繊維強化プラスチツク丸棒１０：上側ロ
ーラー １１：下側ローラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 樹脂コーティングされたヤーンテープを複数本引きそろ
   えて熱硬化性樹脂を含浸せしめた後、これを筒状成形金
   型内に引き入れて加熱硬化させ成形棒を製作した後、機
   械切削でねじ切り加工を施すことを特徴とする繊維強化
   プラスチックねじの製造方法。