JPS6372517A - 繊維強化プラスチツクボルトの製造方法 - 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） 本発明は繊維強化プラスチックボルトの製造方法に関す
る。

（従来の技術） 六角ボルト（以下ボルトという）は、締結用部材として
広く利用されている。従来、これらボルトの材質は金属
が中心であるが、金属性ボルトは重い上に錆びやすく、
しかも断熱性、電気絶縁性に欠けるという欠点を有する
。これに対し、軽くて耐蝕性、断熱性、電気絶縁性に優
れ、かつ生産性に優れたプラスチック製のボルトが実用
化されている。しかし、このようなプラスチック製のボ
ルトは、プラスチック材料自身の強度が発現し得るにす
ぎず、ボルトとじて通常使用されろ強度は満ヱできない
。

プラスチックボルトの強度を向上させるために、補強繊
維を含有せしめたＩｌ！強化プラスチック製のボルトが
開発されている。「グラス７アイパ一強化プラスチック
製の高強度ボルト」（日本ねじＶＦ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
度に優れた素材を製造するためには、第一に、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＊ｉ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、通常の射出成形において
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々る。そのために、得られるボルト
素材の軸部の強化繊維は軸Ｃ 方向に均一ズ配向しない。また、射出成形においては、
通常、ゲ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。したがつてキャビティ部における
成形ｍ詣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。

これら、従来の射出成形法による欠点を解答するため、
特開昭６０−２６４２１０号公報及び特ｆｆ１ｌ！３６
０−２６４２３７号公報には、ボルト軸部の一部あるい
はボルト軸端部直前までの金型を樹脂材融点以上に加熱
し、ボルト軸端部より頭部に向って溶融樹脂材を注入充
填した後、後続の塩ｌｌｌ樹脂材により加圧しつつ冷却
固化することにより、軸部の繊維配向に優れ、かつ、頭
部に巣や引けの発生のない方法が撮案されている。

しかし、上記方法により、六角柱状の頭部を有するボル
トを製造しようとする場合、軸部キャビティと頭部キャ
ビティの間で樹脂流れが拡大流となること、及びｍ上流
れが六角頭部キャビテイ壁にぶつかることにより、六角
頭部内では、第６図に図示するように、軸の長手方向の
直角方向に近い角度で配向する織＃ｉ４２が多くなる。

このため、頭部では補強繊維の補強効果が十分発揮され
ず、このようなボルトに荷重がかかった場合には、＠部
で破壊することが多くなり、強度のノ（ラッキを発生す
る原因となっている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は叙上の細き従来の欠点を解消し、ボルト頭部で
の補強繊維の補強効果を改善し、強度及び強度安定性に
優れた繊維強化プラスチックボルトの製造方法を提供す
ることを目的としてなされたものである。

イ、頭部キャビティの順でこの両キャビティからなるボ
ルトキャビティが設けられ丸金型の前記頭部キャビティ
内に、該頭部キャビティの端面中央部より前記軸部キャ
ビティの方向に向けて頂部に向うにつれて次第にＮ径す
る突起物が設けられ、前記ボルトキャビティ内に補強繊
維合有溶！！ｌ樹脂材を注入する工程を有する繊維強化
プラスチックボルトの製造方法に存する。

以下、本発明を図面を参照して説明する。

本発明の製造方法を具体化するためのボルト成形用金型
の一例を第１図に示し、また、他の一例を第２図に示す
。

金型２，３は固定側型板２１．３１と可動側型板２２．
３２とからなり、スプル２５，３５、ランナー２６．３
６Ｃつづいて、ボルトキャビティ２４．３４が役けられ
ている。ボルトキャビティ２４．３４は軸部キャビティ
２４２，３４２と六角頭部キャビティ２４１．３４１と
からなり、スプル２５．３５側より軸部キャビティ２４
２，３４２、頭部キャビティ２４１，３４１の順で設け
られている。２３．３３は突起物であり、頂部に向うに
つれて次第に縮径する先端部を有し、この先端部が頭部
キャビティ２４１．３４１内に、その端面中央部より軸
部キャビティ２４２．３４２の方向に向けて突出するよ
うに設けられている。

金型３の場合には、スプル３５及びランナ３６Ｆｉ近傍
に設けらｈた加熱手＄３７により、成形樹脂材の融点以
上の温度に保たれ、ボルトキャビティ２４．３４は近傍
に設けられた冷却手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？ｉ＠などの通常
樹脂成形に用いられる手段が適宜選択される〇金型２．
３は、通常樹脂成形に使用される射出成形機に取付けら
れて使用される。成形に供さｈる補強繊維含有樹脂材は
、射出成形機のシリング−内で溶融可塑化される。

射出成形機の型締機構により、固定側型枠２１と可動側
型板２２が液密状に保合された状態で、溶融樹脂材がス
プル２５，３５の端部２５１．３５１より、射出成形機
の射出機構により金型２５．３５内に注入される。溶融
ｍ脂材はスプル２５．３５からランナー２６．３６を通
り、軸部キャビティ２４２．３４２の端部よりボルトキ
ャビティ２４．３４内に注入充虞さｈる。注入後、適宜
保圧及び冷却が行われる。

冷却固化した成形品は以下の如く型内より脱型される。

金型２の場合は、まず、可動側型板２２が後退すること
により、固化した成形品はスプル部及びランナ部ととも
に固定側金型２１より脱型される。続いて、射出成形機
の突出ウッド２９の前進動作により、ロックビン２８が
前進し、成形品は可ＩＩ側型板２２より脱型される。

金型３の場合は、まず可ＩＪ　＃Ｊ型板３２が後退する
ことにより固化した軸部が固定側型板３１内より排出さ
れる。読方て、突出（７ｙト３９の前進動作により、突
起物３３が前進し、成形品は可ＩＪ剣型板３２より排出
される。

成形品の脱型が完了すると突出ウッド２９゜３９は後退
し、ロックビン２７．突起物３３ｄバネにより後退し、
次の成形に備える。

型内より取出された成形品は以下の如く、ボルトとして
提せられる。

金型２の場合は、取出された成形品よりスプル部及びラ
ンナ部を切断することにより、そのままボルトとして提
せられる。

金型３の場合は取出された成形品の軸部の端部に必要な
長さだけネジ加工を行うことによりボルトとして供せら
ｈる。

ネジ加工の方法としては、転造、切削等、通常ネジ山の
形成に用いられる方法が適宜選択される。

上記の如く、ネジ山の形成は、軸部キャビティにあらか
じめネジ山を形成しておき、射出成形時にネジ山を形成
し、ボルトとして供する場合にも、射出成形によって得
られた円柱状軸部に後加工によりネジ山を形成してボル
トとして供してもよい。

ダ 本発明の製造されたボルトの頭部では第間図に示すよう
に補強繊維含有溶融ｔＲ脂材が突起物２３．３３に沿っ
て流動するために、補強繊維は、かなりの量が軸の長手
方向に近い角度で配向する。これに対して第６図に示す
ように、従来の突起物を設けないて製造した場合は、補
強繊維は軸の長手方向に直角方向に近い角度で配向する
ものの量が圧到的に多い。この従来の製造方法によって
製造さｈたボルトの頭部は軸の長手方向に直角方向の応
力に対して補強繊維の補強効果が低いために弱く、頭部
が破損しやすい。これに対して、本発明の製造方法トこ
よって製造されたボルトｆｉ、軸の長手方向に直角方向
の応力に対して補強繊維の軸の長手方向に配向した補強
効果が有効に作用するため強く、頭部が破損しにくい。

頭部キャビティ２４１．３４１内に突出するように設け
られた突起物２３．３３Ｖｉ、第１図及び９ｇ２図に示
す卯く、ビン状物の形態で没けられてもよく、また頭部
キャピテ／２４１．３４１を構成する部材に一体的に設
けられてもよい。

突起物２３．３３は、以下の条件を満していることが、
本発明の効果を発現させる上で好まく、頭部キャビティ
２４１．３４１の端面からの突出高さｈが頭部キャビテ
ィ２４１，３４１の軸方向の長さＨに対してＴｌ１式を
満足し、外周面の軸芯に対する角度θが（２）式を満足
し、かつ頭部キマピテ４２４１，３４１の端面おける突
起物２３．３３の外接円の直径ｄが頭部キャビティ２４
１，３４１の六角形の内接円の直径ＤＩ及び軸部キャビ
ティ２４２．３４２の外径Ｄ２に対しく３１式を満足す
ること。

α２５Ｈ≦ｈ≦０．８５Ｈ・・・・・・（１）２０°　
≦　θ　≦　６５°　・・・・・・（２）α５Ｄ２≦ｄ
＜Ｄｉ　　　・・・・・・（３）本発明に用いる成形樹
脂材は、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、例えば、ガラス繊維、炭素繊維
、アラミド繊維、チタン酸カリクム繊維、ア〃ミナ緻維
、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＃ｉ２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ては、補強繊維を混
入することにより補強効果が得らｈ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
ト楕１、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンｍ脂、塩化
ビニル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂などが単一
あるいＶｉ２種ｑ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。

（実施例） 以下、本発明を具体的実施例により説明する。

実施例１〜７ 熱可塑性合成樹脂として、芳香族ポリアミド樹脂（商品
名；レニ−６００２，三菱瓦所化学株式会社ｍ１）１０
０重量部に対し、補強繊維としてガラス繊維１００重量
部を使用した。両者を混合しペレット状の樹脂材を作製
した。第１図に図示した金型２を用い、第菌図に示す頭
部形状を有するＭ１６サイズのボルトを製造した。

この際、Ｈ＝１２回、Ｄ　１　＝２４ｗｘ、　Ｄ　２＝
１６四とし、θ、ｄ、ｈを第１表に示すごとく変化させ
た。

製造［７たボルトに、高さ２０．５ｍのスチール製ナツ
トを装着して引張装置で引張試験を行った。ボルトが破
壊したときの荷重を測定し、これを引張強度とした。５
本のサンプルにっｈて測定し、最高値及び最底値及び平
均値を第１表に示した。また破断部位も併せて示した。

比較例１ 頭部キャビティ２４１内に突出された突起物２３を除去
し、六角頭部の端面が平坦になるようにしたこと以外は
実施例１〜７と同様である。

同様に試験したＭ果を第１！に併せて示す。

実施例８〜１２ 熱可塑性合成樹脂として、ポリフェニレンスルフィド樹
脂（商品名；ライドンＡ−１００゜フィリップス社雲）
１００重量部に対し、補強繊維としてガラス繊維１００
重量部を使用した。

両者を混合しペレット状の樹脂材を作製した。

Ｉ！Ｊ２図に図示した金型３を用い、第４図に示す頭部
形状を有するＭ１６サイズ用ボルト素材を製造し、転造
によってネジ山加工を行ないＭ１６サイズのボルトとし
た。このｆｌｌ、Ｈ＝　１２　ｔｘ。

ＤＩ＝２４■、Ｄ２＝１４２−とし、θ１　、θ２、ｄ
、ｈを第２表に示すごとく変化させた。

製造したボルトを実施例１〜７と同様に試験を行った。

その結果を第２表に示す。

比較例２ 頭部キャビティ３４１内に突出された突起物３３を除去
し、六角頭部の端面が平坦に々るようにしたこと以外Ｆ
ｉ実施例８〜１２と同様である。同様に試験した結果を
＠２表に併せて示す。

（以下余白） （発明の効果） 本発明の製造方法によｈば、補強繊維がボルトの軸部の
みならず頭部の長手方向に配向するので、従来のものに
比べて頭部の強度が優れ、且つプラスチックが持つ耐蝕
性、電気絶縁性、断熱性などの特性をかね併えたｗｌ、
ａ強化プラスチックボルトを得ることができる。

また、頭部キマビティ内に突出する突起物の形状が前記
（１）〜（３１式を部品するものであｈば、峙に頭部の
強度が優れた繊維強化プラスチックボルトを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び＠２図は、それぞれ、本発明に使用する金型
の断面図、第３図（麿）Ｆｉ本発明により製造されるボ
ルトの一例の平面図、第３図（ｂ）Ｆｉ久 第３図（、Ｉ８）のｘ−Ｘ線に沿う断面図、第４図（ａ
）は本発明により製造されるボルトの別の一例の平面図
、第４図（ｂ）　Ｖｉ第４図（ａ）　Ｅｌ）　Ｘ　−Ｘ
線に沿う断面図、＠４図（Ｃ）は＠４図（ａ）のＹ−Ｙ
線に沿う断面図、９ｇ５図は本発明により製造さｈたボ
ルトの一例の断面図、ｇｇ６図は従来の製造方法により
製造されたボルトの一例の断面図である。 符号の説明 ２．３・・・金型、２１．３１・・・固定剣型板、２２
．３２・・・可動側型板、２３．３３・・・突起物、２
４．３４・・・ボルトキャビティ、２５．３５・・・ス
プル、２６．３６・・・ランナ、２７・・・ロックピン
、２９．３９・・・突出ロッド、３７・・・加熱手段、
３８・・・冷却手段、２４１．３４１・・・頭部キャビ
ティ、２４２，３４２・・・軸部キャビティ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ゲート側より軸部キャビティ、頭部キャビティの順
   でこの両キャビティからなるボルトキャビティが設けら
   れた金型の前記頭部キャビティ内に、該頭部キャビティ
   の端面中央部より前記軸部キャビティの方向に向けて頂
   部に向うにつれて次第に縮径する突起物が突出され、前
   記ボルトキャビティ内に補強繊維含有溶融樹脂材を注入
   する工程を有する繊維強化プラスチックボルトの製造方
   法。 ２、突起物が、頭部キャビティの端面からの突出高さｈ
   が頭部キャビティの軸方向長さＨに対して（１）式を満
   足し、外周面の軸芯に対する角度θが（２）式を満足し
   、かつ頭部キャビティの端面における外接円の直径ｄが
   頭部キャビティの内接円の直径Ｄ１及び軸部キャビティ
   の外径Ｄ２に対し（３）式を満足するものである特許請
   求の範囲第１項記載の繊維強化プラスチックボルトの製
   造方法。 ０．２５Ｈ≦ｈ≦０．８５Ｈ・・・・・・（１） ２０°≦θ≦６５°・・・・・・（２） ０．５Ｄ２≦ｄ＜Ｄ１・・・・・・（３）