JPH11280732A

JPH11280732A - 樹脂製継手とその製造方法及び接続体

Info

Publication number: JPH11280732A
Application number: JP8067698A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Mitsuma; 正三間
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1998-03-27
Filing date: 1998-03-27
Publication date: 1999-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】引張り強度の優れた樹脂製継手を提供する。【構成】射出成形方式の樹脂製継手の筒状本体に、補強
材をインサート成形して、筒状本体と一体的に接合させ
る。又、ＦＲＰ製継手において、筒状本体成形用の芯棒
に雄ネジを設けておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂製継手とその製
造方法及び接続体に関し、更に詳しくは、通常の樹脂射
出成形に係るナット型継手（雄ネジ装備部材を螺合接続
するための雌ネジ部を備えた継手を言う。以下同じ。）
に比較して著しく大きな引張り強度を実現した樹脂製継
手と、その製造方法、及び、かかる樹脂製継手によって
雄ネジ装備部材が螺合接続されてなる接続体に関する。

【０００２】

【従来の技術】種々の産業分野において、２以上の部材
を接続したい場合に、これらの部材に雄ネジを装備さ
せ、ナット型継手を介して接続することがある。その一
例として、トンネル等の掘削で用いる地山補強用のロッ
クボルトを、工期短縮化等の狙いから地山により深く打
設するために、その端部に雄ネジを形成してナット型継
手により長尺化する場合がある。

【０００３】そして、ナット型継手には種々の理由から
しばしば大きな引張り強度が要求される。例えば、長尺
化ロックボルトにおいては地山からの抜け抵抗を要求さ
れ、従ってナット型継手にも、理想としてはロックボル
ト自体に劣らない引張り強度が求められることがある。

【０００４】そこで従来、強度性の優れた金属製（代表
的には鉄製）のナット型継手が良く利用されて来た。し
かしながら、金属製のものは重量が大きく、一般的に切
削加工品であるため製造コストも高く、更にロックボル
ト用の如き特定用途の継手においては、土中での発錆に
よる強度劣化が問題になったり、使用法によってはトン
ネル掘削機を損傷させると言う不具合が起こったりして
いた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、射出成形
によって製造される樹脂製のナット型継手においては、
軽量で製造コストも安く、発錆や掘削機の損傷と言った
不具合がない。しかしながら材質上、引張り強度が不十
分なために、例えばロックボルト接続用等の用途に対し
ては実用性に不満が残る。

【０００６】又近年、ガラス長繊維束に樹脂を含浸させ
て引抜き成形する、いわゆるＦＲＰ製の樹脂製品も提供
されている。これらは樹脂製品特有の軽量性，不錆性，
掘削機等を損傷させない程度の剛性と言った利点を備え
つつ、ガラス長繊維束の配列方向には樹脂射出成形品に
比較して著しく大きな引張り強度を持つ。しかしながら
引抜き成形法は、芯棒を用いて筒状体を成形する場合も
含めて、雌ネジ部のように軸方向に凹凸を伴う形状の成
形には不向きとされている。ＦＲＰ製品に別工程の中グ
リ加工で雌ネジ部を形成することも、コスト面や強度低
下面のデメリットが大きい。

【０００７】そこで本発明は、大きな引張り強度を有す
る樹脂製のナット型継手とその製造方法、及びこれを利
用した雄ネジ装備部材の接続体を、低コストに提供する
ことを、解決すべき課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（第１発明の構成）上記
課題を解決するための本願第１発明（請求項１に記載の
発明）の構成は、筒状本体に雌ネジ部を備えた樹脂製継
手であって、前記筒状本体の肉厚部あるいは外周部に
は、一体的接合状態を以て軸方向沿いに、補強材が設け
られている、樹脂製継手である。

【０００９】（第２発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第２発明（請求項２に記載の発明）の構成は、
第１発明に記載の樹脂製継手を射出成形する成形型のキ
ャビティ内における、筒状本体の肉厚部あるいは外周部
に相当するインサート位置に前記補強材を保持したもと
で、前記キャビティに溶融樹脂を射出して第１発明の樹
脂製継手を製造する、樹脂製継手の製造方法である。

【００１０】（第３発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第３発明（請求項３に記載の発明）の構成は、
筒状本体に雌ネジ部を備えたＦＲＰ製継手であって、前
記雌ネジ部が前記筒状本体成形用の芯棒に設けた雄ネジ
によって形成されている、樹脂製継手である。

【００１１】（第４発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第４発明（請求項４に記載の発明）の構成は、
ガラス長繊維束に樹脂を含浸させ、芯棒を利用して第３
発明のＦＲＰ製筒状本体を引抜き成形するに当たり、前
記芯棒には雄ネジを設けて回転抜取り式とする、樹脂製
継手の製造方法である。

【００１２】（第５発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第５発明（請求項５に記載の発明）の構成は、
第１発明又は第３発明のいずれかに記載の樹脂製継手に
よって雄ネジ装備部材を螺合接続してなる、接続体であ
る。

【００１３】（第６発明の構成）上記課題を解決するた
めの本願第６発明（請求項６に記載の発明）の構成は、
第５発明の雄ネジ装備部材がロックボルトである、接続
体である。

【００１４】

【発明の作用・効果】（第１発明の作用・効果）第１発
明において、筒状本体の肉厚部あるいは外周部に、一体
的接合状態を以て軸方向沿いに補強材が設けられている
ので、筒状本体固有の強度に補強材の強度が加わって、
樹脂製継手の大きな引張り強度を実現する。補強材の選
択によって容易に引張り強度を調整できる。しかもその
際、軽量性，不錆性，掘削機を損傷させない程度の剛性
と言った樹脂製品特有の利点を犠牲にしない。

【００１５】補強材を筒状本体の肉厚部に設ける場合に
は、外部に露出しないので、発錆性の金属補強材を用い
ても発錆による強度低下の恐れがない。

【００１６】（第２発明の作用・効果）第２発明におい
ては、補強材のインサートを伴う他は通常の樹脂射出成
形方法によるので、低コストかつ簡易と言う射出成形方
式の利点を活かして第１発明の樹脂製継手を製造するこ
とができる。

【００１７】（第３発明及び第４発明の作用・効果）第
３発明及び第４発明においては、ＦＲＰ製筒状本体成形
用の芯棒に雄ネジを設けて回転抜取り式としたため、従
来から引抜き成形方法では困難とされていた雌ネジ部を
無理なく成形できる。しかも筒状本体成形用に元々必要
な芯棒を利用するので所要設備や工程の面でもコストア
ップせず、かつ切削加工方式のような強度低下を伴わな
い。

【００１８】（第５発明の作用・効果）第５発明によっ
て、接続部においても引張り強度の優れた接続体を低コ
ストで簡易に提供することができる。

【００１９】（第６発明の作用・効果）第６発明によっ
て、接続部においても引張り強度の優れた長尺化ロック
ボルトを低コストで簡易に提供することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、第１発明〜第６発明の実施
の形態について説明する。以下において単に「本発明」
と言うときは、第１発明〜第６発明を一括して指してい
る。

【００２１】〔樹脂製継手〕本発明の樹脂製継手は筒状
本体に雌ネジ部を備えた継手であって、第２発明のよう
に射出成形によるものと、第４発明のように引抜き成形
によるＦＲＰ製のものとを含む。

【００２２】これらの樹脂製継手を構成する樹脂の種類
は限定されず、塩化ビニル樹脂，ポリカーボネート樹
脂，ポリプロピレン樹脂等の任意の熱可塑性樹脂や、エ
ポキシ系樹脂，フェノール樹脂，不飽和ポリエステル樹
脂等の任意の熱硬化性樹脂を用いたもの、あるいはこれ
らにガラス短繊維その他の補強材や各種添加剤を含んだ
ものを利用できる。

【００２３】継手としての本質上、雌ネジ部は通常２個
以上形成されるが、両側から別々の雄ネジ装備部材を螺
合できる雌ネジ部を備える場合や、一方の被接続部材に
対しては螺合以外の手段で結合する場合等のように、雌
ネジ部が単一である場合もあり得る。

【００２４】筒状本体の形状は、例えばロックボルト用
継手のように、２個の雄ネジ装備部材を直線的に接続す
るリニアな筒状のものが代表的であるが、２個の雄ネジ
装備部材をオフセットして平行に接続できる形状や、直
角その他の所定角度方向に接続できるＬ字状のもの、３
個を平面内で接続できるＴ字状のものや３次元方向に接
続できる三叉状のもの、４個を接続できる十字状のも
の、等もあり得る。

【００２５】〔第１発明及び第２発明の樹脂製継手〕第
１発明の樹脂製継手は、筒状本体の肉厚部あるいは外周
部に、一体的接合状態を以て軸方向沿いに、補強材が設
けられている。

【００２６】ここに「肉厚部」とは、筒状本体の内周面
と外周面の中間部を意味し、肉厚部に設けられた補強材
は筒状本体に埋め込まれた状態となって、内周面にも外
周面にも露出しないので、鉄製等の補強材でも発錆の心
配なく使用できる。その場合、補強材の一端又は両端が
筒状本体より軸方向へ若干露出しても、その部分の発錆
は強度に影響しないため、構わない。

【００２７】次に、「一体的接合状態」とは、筒状本体
に作用する引張り力に対して樹脂材料と補強材とが単一
部材のように負荷を負担することができる接合状態を言
い、次の〜のような接合形態を例示することができ
る。これらの接合形態を２以上組合せることにより、更
に効果的な接合状態とすることもできる。

【００２８】樹脂材料と補強材（特に樹脂製補強材）
とが、樹脂材料の射出成形により、隙間のない状態で面
接着している。この接合形態は、筒状の補強材を継手の
筒状本体の肉厚部あるいは外周部（とりわけ肉厚部）に
設けることにより、接合面積を大きくした場合に特に効
果的である。又、ＦＲＰ製等の樹脂製補強材（とりわけ
樹脂材料と同種の樹脂を用いたＦＲＰ製）である場合に
は、樹脂材料との界面が実質的に消失することにより、
特に大きな効果を期待できる。

【００２９】樹脂材料と補強材とが、少なくとも一部
において径方向への凹凸によって噛み合っている。この
接合形態の代表的な例として、補強材に径方向に切断面
のある孔あるいは切欠きを設けて、ここに射出樹脂を侵
入させる形態や、補強材に径方向への凹凸や突起を設け
る形態が考えられる。前記筒状の補強材を用いる場合に
おいて、上記の孔あるいは切欠きを設けることは、補強
材が樹脂の充填を妨げないためにも必要とされる場合が
ある。

【００３０】補強材が多孔質材料あるいは繊維集合体
等の空隙に富む構造体であるため、この空隙に樹脂材料
が充満して、補強材と樹脂材料が一体的組織構造を形成
している。

【００３１】補強材は少なくとも、筒状本体において実
質的に負荷のかかる部分をカバーする長さに設ければ足
りるが、筒状本体の軸方向両端にわたり設けた場合が最
も補強効果が大きい。

【００３２】補強効果が認められる限りにおいて、補強
材の材質及び形状は限定されない。代表的な補強材の
２，３の材質例として、金属，ＦＲＰ，ガラス繊維製の
編織物等を挙げることができる。補強材の形状例とし
て、棒状，板状，断面が任意の角度にわたる円弧形を呈
する湾曲板状，筒状等を挙げることができる。これらの
形状において、上記の射出樹脂侵入用の孔や切欠きを設
けたものも、特に好ましい。

【００３３】第２発明において、補強材はインサート成
形によって樹脂製継手に組込まれる。インサート成形型
において、補強材をインサート位置に保持するために、
その両端を保持しても良いし、片持ち状に一端を保持し
ても良い。通常、成形時にはインサートされた補強材の
他に雌ネジ形成用の雄ネジ状中子も使用されるが、他の
任意の手段により雌ネジを形成する場合には雄ネジ状中
子は不要である。

【００３４】〔第３発明及び第４発明の樹脂製継手〕第
３発明及び第４発明の樹脂製継手は、ガラス長繊維束に
樹脂を含浸させて引抜き成形したＦＲＰ製であって、そ
の筒状本体に雌ネジ部を備えている。そして本体の筒状
内周部形成用の芯棒には上記雌ネジ部を形成するための
雄ネジが設けられ、この芯棒は、引抜き成形後に芯棒又
は樹脂製継手を螺溝に沿って回転しながら抜取る方式と
されている。

【００３５】この方式によって、ＦＲＰ製の筒状本体及
び雌ネジ部における強度低下を伴わずに、精度良く雌ネ
ジ部を形成することが可能となる。芯棒の回転抜取りは
人為的に行っても良いし、引抜き成形ラインに芯棒の回
転抜取り装置を連設して自動化しても良い。

【００３６】〔第５発明及び第６発明の接続体〕接続体
の代表的な例の一つが、雄ネジ部を備えた樹脂製又は金
属製の棒状又はパイプ状ロックボルトを本発明の樹脂製
継手で直線的に２本以上接続した長尺化ロックボルトで
ある。

【００３７】但し、雄ネジ部装備部材の種類は限定され
ず、又、雄ネジ部装備部材が必ずしも直線的形状を備え
ている必要もない。前記した樹脂製継手の筒状本体のＬ
字状，Ｔ字状，三叉状，十字状等の実施形態に従い、雄
ネジ部装備部材の接続個数及び接続方向も様々である。

【００３８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００３９】（実施例１）図１（ａ），図１（ｂ）に示
す継手１は、その樹脂製の筒状本体２の軸方向に１対の
雌ネジ部３を備え、かつ筒状本体２の肉厚部には、その
両端にわたり軸方向沿いに筒状の補強材４が埋込み状態
で設けられている。この補強材４は、少なくとも筒状本
体２を構成する樹脂材料よりも軸方向への引張り強度が
大きな固形材料（鉄，アルミニウム又はＦＲＰ等）を用
いてなるものである。補強材４の両端部は射出成形時に
成形型によってクランプされていた部分であるため、筒
状本体２から若干突出している。

【００４０】このような筒状補強材には、例えば、図２
に示す鉄又はアルミニウム製の補強材５の周壁部に設け
た切欠き６のような、射出樹脂の通路となる空隙部が設
けられる。樹脂の射出後には空隙部が樹脂材料で充満さ
れるため、樹脂と補強材が強力に一体化する。図３に示
すＦＲＰ製の補強材７は筒状の周壁部に孔８が設けられ
ている。孔８の作用、効果は上記切欠き６と同様であ
る。

【００４１】（実施例２）図４は、実施例１と同様に構
成される樹脂製の筒状本体２の肉厚部に、その両端にわ
たり軸方向沿いに筒状の補強材９が埋込み状態で設けら
れる、継手１の製造状態を示している。この補強材９
は、図５に示すように、ガラス繊維を筒状に編織したも
のであり、その両端部はインサート成形型によって矢印
方向から押圧力を受けてクランプされている。射出され
た溶融樹脂は補強材９の内部まで浸透するので、樹脂と
補強材が強力に一体化する。

【００４２】又、補強材９は上記のように圧縮状態でク
ランプされるので、その部分から成形型外へ溶融樹脂が
浸出することはない。成形型の射出孔が補強材９の内周
側か外周側の一方のみに存在する場合には、補強材９に
射出樹脂の通路となる孔を設けることがある。

【００４３】（実施例３）図６には、実施例１と同様に
構成される樹脂製の筒状本体２の外周部に、その両端に
わたり軸方向沿いに筒状の補強材１０が一体的接合状態
で設けられた継手１を示す。この補強材１０は成形型の
キャビティの内周壁部にインサートされたものである。
そして補強材１０はＦＲＰ製であり、射出された溶融樹
脂となじみが良いために、筒状本体２との界面が実質的
に消失した接合状態を以て強力に一体化している。

【００４４】（実施例４）図７〜図９は引抜き成形にか
かる継手１１の実施例を示し、ＦＲＰ製にかかる筒状本
体１２の内周部に、軸方向両端にわたる単一の雌ネジ部
１３が形成されている。そして図示省略の１対の雄ネジ
装備部材が、雌ネジ部１３の両端から適当な深さまで螺
入されるようになっている。

【００４５】この継手１１の製造方法は図８に示す通り
であって、まず多数のガラス長繊維ロービング１４を溶
融樹脂槽１５に通して熱硬化性の溶融樹脂を含浸させ、
スクイーズ１６等にて含浸樹脂量を調節した後、全長に
わたり同一ピッチの雄ネジを備えて固定位置で間欠的に
駆動回転する芯棒１７の周囲を取り囲むように、ガイド
１８の案内により配置して、芯棒１７の外周部を被覆す
る状態で、図９に詳細を示す加熱式プレス型１９の丸孔
形のプレス溝２０に導入する。

【００４６】そして、プレス型１９の加熱プレス作用に
よって芯棒１７の外周に、雌ネジ部１３を備えたＦＲＰ
製の継手１１を成形し、かつ、溶融樹脂の熱硬化によっ
て固化させる。そして前記芯棒１７が駆動回転する時、
プレス型１９の上型２１が上昇しかつ、引取り装置２２
が芯棒１７の回転速度に同調した速度で継手１１を成形
完了分の長さだけ引取る。

【００４７】最後に、引取り装置２２を通過した継手１
１を、旋回カッター２３で輪切りにして、人為的に又は
適当な機械的手段で回転させながら芯棒１７より抜取る
のである。芯棒１７が駆動回転することは、ＦＲＰ製材
料に形状精度及び寸法精度の高い雌ネジを形成させる上
でも、極めて有効である。

【００４８】（実施例５）図１０は、上記の継手１又は
継手１１を用いて雄ネジ２４付きの２本のロックボルト
２５を接続した長尺化ロックボルト２６を示す。図１１
は図１０のＡ−Ａ線断面を示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）と図１（ｂ）は実施例にかかる樹脂
製継手を示し、図１（ａ）はその半断面を示す図、図１
（ｂ）は図１（ａ）の中央縦半断面を示す図である。

【図２】実施例にかかる補強材の斜視図である。

【図３】実施例にかかる補強材の斜視図である。

【図４】実施例にかかる樹脂製継手の製造状態を示す半
断面図である。

【図５】実施例にかかる補強材の斜視図である。

【図６】実施例にかかる樹脂製継手の半断面図である。

【図７】実施例にかかる樹脂製継手の半断面図である。

【図８】実施例にかかる樹脂製継手の製造工程を示す図
である。

【図９】実施例で使用するプレス成形型の斜視図であ
る。

【図１０】実施例にかかる長尺化ロックボルトを一部断
面状態で示す図である。

【図１１】図１０のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１，１１継手２，１２筒状本体３，１３雌ネジ部４，５，７，９，１０補強材１７芯棒２６長尺化ロックボルト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】筒状本体に雌ネジ部を備えた樹脂製継手
であって、前記筒状本体の肉厚部あるいは外周部には、
一体的接合状態を以て軸方向沿いに、補強材が設けられ
ていることを特徴とする樹脂製継手。
【請求項２】請求項１に記載の樹脂製継手を射出成形
する成形型のキャビティ内における、筒状本体の肉厚部
あるいは外周部に相当するインサート位置に前記補強材
を保持したもとで、前記キャビティに溶融樹脂を射出し
て請求項１に記載の樹脂製継手を製造することを特徴と
する樹脂製継手の製造方法。
【請求項３】筒状本体に雌ネジ部を備えたＦＲＰ製継
手であって、前記雌ネジ部が前記筒状本体成形用の芯棒
に設けた雄ネジによって形成されていることを特徴とす
る樹脂製継手。
【請求項４】ガラス長繊維束に樹脂を含浸させ、芯棒
を利用して請求項３に記載のＦＲＰ製筒状本体を引抜き
成形するに当たり、前記芯棒には雄ネジを設けて回転抜
取り式とすることを特徴とする樹脂製継手の製造方法。
【請求項５】請求項１又は請求項３のいずれかに記載
の樹脂製継手によって雄ネジ装備部材を螺合接続してな
ることを特徴とする接続体。
【請求項６】前記雄ネジ装備部材がロックボルトであ
ることを特徴とする請求項５に記載の接続体。