(57)【要約】【課題】強度が高いネジを提供すること。【解決手段】外径が０．３〜１．４ｍｍの範囲内にあるネジ１であって、樹脂と、前記樹脂中に分散した、繊維径が０．０１〜０．２μｍの範囲内にある炭素繊維と、を含むことを特徴とするネジ１。前記炭素繊維の繊維長は、１０〜２０μｍの範囲内にあることが好ましい。前記炭素繊維は、気相成長炭素繊維であることが好ましい。前記樹脂に対する前記炭素繊維の含有量が１〜１５重量％の範囲内であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外径が０．３〜１．４ｍｍの範囲内にあるネジであって、
樹脂と、前記樹脂中に分散した、繊維径が０．０１〜０．２μｍの範囲内にある炭素繊維と、を含むことを特徴とするネジ。
【請求項２】
前記炭素繊維の繊維長が１０〜２０μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載のネジ。
【請求項３】
前記炭素繊維が気相成長炭素繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載のネジ。
【請求項４】
前記樹脂に対する前記炭素繊維の含有量が１〜１５重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のネジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はネジに関し、特に、外径が０．３〜１．４ｍｍの範囲内にある微小なネジに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療機器、時計、メガネ等の分野において、微小なネジに対する需要が高まっている。特に、製品の軽量化を図るために、樹脂製の微小なネジが求められている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０４−１５３２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の樹脂製の微小なネジは、強度が充分ではなかった。本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、強度が高いネジを提供することを一側面とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のネジは、外径が０．３〜１．４ｍｍの範囲内にあるネジであって、樹脂と、前記樹脂中に分散した、繊維径が０．０１〜０．２μｍの範囲内にある炭素繊維と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明のネジは、軽量であるとともに、強度が高い。本発明のネジにおいて、前記炭素繊維の繊維長は、１０〜２０μｍの範囲内にあることが好ましい。この場合、ネジの強度が一層高い。また、本発明のネジは樹脂を含む（好ましくは金属を実質的に含まない）ため、金属製のネジに比べて、錆びず、磁化せず、金属アレルギーを生じさせない、という効果を奏する。
【０００７】
本発明のネジにおいて、繊維径が０．０１μｍ以上であることにより、樹脂粘度が過大になりにくく、また、繊維径が０．２μｍ以下であることにより、高充填が可能になり、成形が容易になる。
【０００８】
本発明のネジにおいて、前記炭素繊維としては、例えば、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）が挙げられる。本発明のネジにおいて、前記樹脂に対する前記炭素繊維の含有量が１〜１５重量％の範囲内であることが好ましい。この場合、ネジの強度が一層高い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ネジの形状を表す側面図である。
【図２】別形態のネジの形状を表す側面図である。
【図３】ネジの形状を表す一部拡大図である。
【図４】参考例１におけるピッチ系炭素繊維の状態を模式的に表す説明図である。
【図５】デジタルマイクロスコープを用いてネジを撮影した写真であって、Ａは倍率５００倍の写真、Ｂは倍率１０００倍の写真、Ｃは倍率１０００倍且つ試料を３０°傾斜させた写真である。
【図６】デジタルマイクロスコープを用いて倍率５００倍の条件でネジを撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態を説明する。本発明において、ネジは雄ネジを意味する。また、ネジの外径とは、ＪＩＳ  Ｂ  ０２０１−１９７３で規定する外径ｄを意味する。本発明のネジにおいて、ネジ山の高さは、例えば、２０〜９０μｍの範囲内である。
【００１１】
なお、ネジ山の高さｈは、ネジの外径ｄ、谷の径ｄ1を用いて以下のように表される。
ここで、ｄ1は、ＪＩＳ  Ｂ  ０２０１−１９７３で規定するおねじの谷の径である。
ｈ＝（ｄ−ｄ1）／２
本発明のネジにおいて、ネジのピッチは、例えば、０．０５〜０．５ｍｍの範囲内である。また、本発明のネジにおいて、ネジの頭を除く本体部（軸部分）の軸方向の長さは、例えば、０．４〜５ｍｍである。
【００１２】
炭素繊維の種類は、例えば、気相成長炭素繊維でもよいし、気相成長炭素繊維以外の炭素繊維であってもよい。炭素繊維の繊維径は、０．０１〜０．２μｍの範囲内である。炭素繊維の繊維径は、例えば、炭素繊維を電子顕微鏡等で撮影し、その写真における炭素繊維の直径から算出することができる。また、炭素繊維の平均繊維径は、例えば、充分多数（例えば、数十本〜数千本）の炭素繊維について上記の方法でそれぞれ繊維径を算出し、それらの平均値とすることができる。
【００１３】
また、炭素繊維の平均繊維長は、例えば、充分多数（例えば、数十本〜数千本）の炭素繊維についてそれぞれ長手方向の長さ（繊維長）を計測し、それらの平均値とすることができる。
【００１４】
気相成長炭素繊維としては、例えば、昭和電工株式会社製のＶＧＣＦ−Ｈを用いることができる。このＶＧＣＦ−Ｈの平均繊維径は１５０ｎｍである。また、ＶＧＣＦ−Ｈの繊維長は１０〜２０μｍである。
【００１５】
本発明における樹脂は特に限定されず、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等を用いることができる。
【００１６】
本発明のネジの製造方法は、例えば、樹脂と炭素繊維とを二軸押出機等を用い混練して成形用の原料を作成し、その成形用の原料から射出成形法によりネジを製造する方法が挙げられる。
（実施例）
（１）ネジの製造
粘度平均分子量２０２００のポリカーボネート樹脂９０重量部と、平均繊維径１５０ｎｍ、繊維長１０〜２０μｍ、嵩密度０．０７ｇ／ｃｍ3の気相成長炭素繊維１０重量部とをそれぞれ秤量した。それらを、２８０℃の下、二軸押出機にてφ３ｍｍのストランド状に混練押出したものをペレタイジングし、成形用の原料とした。なお、ポリカーボネートは、住化スタイロンポリカーボーネート（株）製のカリバー３０１−１５であり、気相成長炭素繊維は、事前に２８００℃で熱処理されている、昭和電工株式会社製のＶＧＣＦ−Ｈである。
【００１７】
上記の成形用の原料を射出成形機の材料供給口から投入し、シリンダー温度２７７℃→２８０℃→２７０℃→２５０℃にて可塑化し、ミニチュアネジ形状のキャビティーを有する金型に、射出圧１４１ＭＰａ、射出速度１２０ｍｍ／ｓにて射出した。金型の温度は８０℃に設定した。一定時間冷却した後、金型を開いてエジェクターピンにて金型から成形品を突き出し、プラスチックコンテナーにて成形品を受けた。
【００１８】
成形品は、ＪＩＳ  Ｂ  ０１２３  のＳ０．５相当のネジである。製造したネジの形状を図１、図３に示す。このネジ１は、外周面に雄のネジ山３が形成された略棒状の本体部５と、頭部７とから成る。このネジ１のサイズは、外径０．５ｍｍ、ネジ山３の高さ０．０６ｍｍ、本体部５の長さ２ｍｍである。
（２）ネジの評価
本実施例で製造したネジ１をデジタルマイクロスコープ（株式会社キーエンス製）で観察し、写真を撮影した。その写真を図５Ａ〜Ｃに示す。この写真において、ネジ山３の部分（写真において白抜きの矢印で指す部分）にも、谷の部分（写真においてハッチング入りの矢印で指す部分）と同様に、気相成長炭素繊維が均一に充填されていた。このことにより、ネジ山３部分の強度が高くなる。また、本実施例で製造したネジ１は、曲げ強さにおいて優れていた。
（参考例１）
基本的には実施例と同様の方法であるが、気相成長炭素繊維の代わりに、同量のピッチ系炭素繊維（三菱樹脂株式会社製のダイアリードＫ２２３ＳＥ）を用いてネジを製造した。ピッチ系炭素繊維の繊維径は１１〜１３μｍであり、平均繊維長は６ｍｍである。
【００１９】
製造したネジをデジタルマイクロスコープ（株式会社キーエンス製）で観察し、写真を撮影した。その写真を図６に示す。この写真において、谷の部分（写真においてハッチング入りの矢印で指す部分）には炭素繊維が見られたが、ネジ山の部分（写真において白抜きの矢印で指す部分）には炭素繊維がほとんど充填されていなかった。これは、図４に示すように、ネジ１０１のうち、ネジ山１０３の部分のサイズに比べて炭素繊維１０５の繊維径及び繊維長が顕著に大きいためであると推測される。炭素繊維１０５が充填されていないネジ山１０３の強度は低くなる。
（参考例２）
基本的には実施例と同様の方法であるが、気相成長炭素繊維の代わりに、同量のＰＡＮ系炭素繊維（東レ株式会社製のトレカＴ００８）を用いてネジを製造した。ＰＡＮ系炭素繊維の平均繊維径は７μｍであり、繊維長は３〜１２ｍｍである。
【００２０】
製造したネジを前記参考例１と同様に分析したところ、ネジ山の部分には炭素繊維が充填されていなかった。これは、前記参考例１の場合と同様に、ネジ山の部分のサイズに比べて炭素繊維の繊維径及び繊維長が顕著に大きいためであると推測される。炭素繊維が充填されていないネジ山の強度は低くなる。
（参考例３）
基本的には実施例と同様の方法であるが、気相成長炭素繊維の代わりに、同量の単層カーボンナノチューブ（株式会社名城ナノカーボン製のＳＷＮＴ  ＡＰＪ）を用いてネジを製造した。単層カーボンナノチューブの平均繊維径は１．４ｎｍであり、繊維長は１〜５μｍである。
【００２１】
製造したネジは、前記実施例で製造したネジ１に比べて、曲げ強度が低かった。これは充填された単層カーボンナノチューブのサイズが小さいためであると推測できる。
また、本参考例では、成形用の原料の流動性が低いため、成形の工程が困難であった。これは、炭素繊維の比表面積が大きいためであると推測できる。
【００２２】
尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、ネジ１の形状は図２に示すものであってもよい。
【００２３】
また、ネジ１の外径が０．３ｍｍの場合、又は１．４ｍｍの場合でも、略同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・ネジ、３・・・ネジ山、５・・・本体部、７・・・頭部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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