(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）繊維の少なくとも一部が３次元方向に配向された繊維強化プラスチックからなる線状またはテープ状部材を略楕円形または矩形断面を呈するマンドレルに巻き付ける工程と、
（ｂ）前記マンドレルに巻き付けられた線状またはテープ状部材を硬化させてパイプ状の成型体を作製する工程と、
（ｃ）硬化した前記パイプ状の成型体を前記マンドレルの幅方向に沿って輪切りにする工程と、
（ｄ）輪切りにした成型体を少なくとも２個のＵ字状部分に分割する工程と、
（ｅ）前記分割されたＵ字状部分の一対の先端部分にネジ部を形成する工程とからなるＵボルトの製法。
【請求項２】
（ａ）繊維の少なくとも一部が３次元方向に配向された繊維強化プラスチックからなる線状またはテープ状部材を、型部材に形成された複数のＵ字状部分を有する溝の内部に配設する工程と、
（ｂ）前記型部材の溝に配設された線状またはテープ状部材を硬化させる工程と、
（ｃ）硬化した前記線状またはテープ状部材を少なくとも２個のＵ字状部分に分割する工程とからなるＵボルトの製法。
【請求項３】
前記型部材の溝に前記線状またはテープ状部材を配設したのち、プレス加工により、分割されるＵ字状部分の先端部分に対応する部分にネジ部を形成する請求項２記載のＵボルトの製法。
【請求項４】
前記型部材に複数のＵ字状部分を有する溝が２本以上隣接して形成され、当該溝にそれぞれ前記線状またはテープ状部材に配設する請求項２または３記載のＵボルトの製法。
【請求項５】
前記繊維強化プラスチックが熱硬化性樹脂を含んでなる請求項１、２、３または４記載のＵボルトの製法。
【請求項６】
前記繊維強化プラスチックが、軸方向にのびる長繊維からなる芯の周りに、３次元方向に配向された長繊維からなる被覆層が少なくとも１層配設されてなる請求項１、２、３、４または５記載のＵボルトの製法。
【請求項７】
前記繊維強化プラスチックが長繊維に対して短繊維を３次元方向に配向させて付着されてなる請求項６記載のＵボルトの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＵボルトの製法に関する。さらに詳しくは３次元方向に繊維が配向された繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics（以下、単にＦＲＰという））からなるＵボルトの製法であって、量産性にすぐれたＵボルトの製法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
一般に配管としての金属鋼管を壁面などに取付けおよび固定する際には、耐腐食性の点からその鋼管と同じ材質のＵボルトが使用されることが多い。近年、この配管には重量が軽いこと、耐腐食性に優れていることなどの理由で樹脂製の配管の利用が進んできている。たとえば、地下埋没用の浄化槽周辺などの配管などでは、耐食性が求められ、かつ、メンテナンスにコストがかかるものから徐々に樹脂製に変わりつつある。
【０００３】
しかし、この樹脂製の配管を固定するＵボルトとしては、従来の金属製のＵボルトが使用されており、Ｕボルトが腐食するなどして、メンテナンスなどの面で問題となっている。
【０００４】
そこで、軽量で、耐腐食性があり、かつ充分な強度および締結力を有するＦＲＰ製Ｕボルトが用いられつつある。
【０００５】
ＦＲＰ製Ｕボルトを製造するばあい、ＦＲＰに含まれる補強用の繊維がネジ山部分で細かく切断されてネジ山の強度が低下したり、欠けたりしないように、繊維の配向方向を３次元方向（たとえば、網目状）にする必要がある。
【０００６】
このようなＦＲＰ製Ｕボルトを製造するばあい、従来では、３次元方向に繊維が配向されたＦＲＰからなる線状またはテープ状部材を所定の長さに切断し、Ｕ字状に曲げたのち、加熱などにより硬化させる。そののち、硬化したＵ字状部分の先端部分にネジ山を形成する。
【０００７】
このようなＦＲＰ製Ｕボルトの製法では、単品ごとの生産であるため、非常に効率がわるく、量産に向かない。また、製造されるＵボルトの品質のバラツキも大きくなるため、信頼性の向上も困難である。
【０００８】
本発明はかかる問題を解消するためになされたものであり、３次元方向に繊維が配向されたＦＲＰからなるＵボルトにおける量産性にすぐれたＵボルトの製法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のＵボルトの製法は、（ａ）繊維の少なくとも一部が３次元方向に配向された繊維強化プラスチックからなる線状またはテープ状部材を略楕円形または矩形断面を呈するマンドレルに巻き付ける工程と、
（ｂ）前記マンドレルに巻き付けられた線状またはテープ状部材を硬化させてパイプ状の成型体を作製する工程と、
（ｃ）硬化した前記パイプ状の成型体を前記マンドレルの幅方向に沿って輪切りにする工程と、
（ｄ）輪切りにした成型体を少なくとも２個のＵ字状部分に分割する工程と、
（ｅ）前記分割されたＵ字状部分の一対の先端部分にネジ部を形成する工程とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項２記載のＵボルトの製法は、（ａ）繊維の少なくとも一部が３次元方向に配向された繊維強化プラスチックからなる線状またはテープ状部材を、型部材に形成された複数のＵ字状部分を有する溝の内部に配設する工程と、
（ｂ）前記型部材の溝に配設された線状またはテープ状部材を硬化させる工程と、
（ｃ）硬化した前記線状またはテープ状部材を少なくとも２個のＵ字状部分に分割する工程とからなることを特徴とするものである。
【００１１】
前記型部材の溝に前記線状またはテープ状部材を配設したのち、プレス加工により、分割されるＵ字状部分の先端部分に対応する部分にネジ部を形成するの好ましい。
【００１２】
前記型部材に複数のＵ字状部分を有する溝が２本以上隣接して形成され、当該溝にそれぞれ前記線状またはテープ状部材に配設するのが好ましい。
【００１３】
前記繊維強化プラスチックが熱硬化性樹脂を含んでなるのが好ましい。
【００１４】
前記繊維強化プラスチックが紫外線硬化性樹脂を含んでなるのが好ましい。
【００１５】
前記繊維強化プラスチックが、軸方向にのびる長繊維からなる芯の周りに、３次元方向に配向された長繊維からなる被覆層が少なくとも１層配設されてなるのが好ましい。
【００１６】
前記繊維強化プラスチックが長繊維に対して短繊維を３次元方向に配向させて付着されてなるのが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、３次元方向に繊維が配向されたＦＲＰからなる線状またはテープ状部材を、まず、楕円状のマンドレルに巻き付けたり、またはＵ字状部分を複数有する蛇行した溝に配設することにより、１本の線状またはテープ状部材を複数のＵ字状部分ができるように変形させ、ついで加熱などによって硬化させる。そののち、複数のＵ字状部分を分割すれば、一度に大量のＵボルトを生産することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
つぎに、図面を参照しながら本発明のＵボルトの製法を詳細に説明する。図１は本発明のＵボルトの製法で製造されるＵボルトの一例を示す正面図、図２は図１のＵボルトのネジ山部分の部分断面図、図３は本発明のＵボルトの製法で用いられる線状部材の一例を示す断面説明図、図４は本発明のＵボルトの製法で用いられる線状部材の他の例を示す断面説明図、図５〜８は本発明の請求項１記載のＵボルトの製法の工程説明図、図９は本発明の請求項２記載のＵボルトの製法の一実施例を示す説明図および図１０は本発明の請求項２記載のＵボルトの製法の他の実施例を示す説明図である。
【００１９】
図１〜２に示されるように、本発明の製法で製造されるＵボルト１は、繊維の少なくとも一部が３次元方向に配向、たとえば網目状などに配向され、当該繊維に樹脂を含浸させたＦＲＰから作製される。そのため、ＦＲＰに含まれる補強用の繊維３が、ネジ山部分２で細かく切断されてネジ山部分２の強度が低下したり、欠けたりしないため、充分な締結力がえられる。
【００２０】
ＦＲＰに含まれる繊維３としては、ガラス、カーボン、セラミックスファイバーなどの無機質繊維が採用され、少なくとも一部が３次元方向に配向されていればいかなる態様をも採用することができる。なお、有機繊維を用いることもできる。
【００２１】
たとえば、図３〜４に示されるように、軸方向にのびる長繊維４からなる芯５の周りに、長繊維６を網目状に編むことにより３次元方向に配向された被覆層７が少なくとも１層配設されていれば、軸方向にのびる長繊維４が充分な引張および曲げ荷重に耐えることができるとともに３次元方向に配向された被覆層７に形成されるネジ山部分における強度の低下や欠損を防止することができる。
【００２２】
さらに、図４に示されるように、被覆層７として、複数の被覆層７ａ、７ｂが積層されていれば、Ｍ２４を超えるような太径のボルトのネジ山を形成できる。
【００２３】
また、図示されていないが、被覆層を設ける代わりに長繊維を紐状に編むことにより３次元方向に配向されたものを採用しても、ネジ山部分における強度の低下や欠損を防止することができる。
【００２４】
なお、前述の被覆層を有するばあい、または長繊維を紐状に編むばあいにおいて、３次元方向に配向された長繊維に対してさらに短繊維を３次元方向に配向させて付着すれば、ネジ山部分における強度の低下や欠損をさらに効果的に防止することができる。
【００２５】
ＦＲＰに含まれる樹脂は、複数のＵ字状部分ができるように変形できるとともに、変形後に加熱などで硬化しうる材料を用いることができ、たとえばエポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂などを用いることができる。
【００２６】
Ｕボルトは、形状が円形または角形などそれぞれ規格に応じたサイズに成形されるため、金属のばあいは、丸棒の両端にネジを切り、規定のサイズにその丸棒を曲げれば、簡単に製造できる。一方、ＦＲＰ製Ｕボルトでは、熱可塑性樹脂を使用したばあいにはそのような製法で製造できる。しかし、熱可塑性樹脂は、経時変化による変形や耐食性の点で劣る。
【００２７】
そこで、エポキシ樹脂などのような熱硬化性樹脂を使用すれば、Ｕ字状部分を有するように変形後に加熱硬化することにより、経時的な変形が少なく、しかも耐食性にすぐれているため好ましい。
【００２８】
前記ＦＲＰに含まれる繊維の容積比率は、ＦＲＰの全体の容積に対して５０〜９０％程度まで適用可能であり、繊維の比率が高いほど高い強度のＦＲＰがえられる。また、樹脂の含浸方法は、３次元構造を有する紐状などの繊維束を樹脂に浸しておくだけでも充分に樹脂を含浸させることができるが、真空含浸機を利用してもよい。
【００２９】
つぎに、図５〜８を参照しながら請求項１記載のＵボルトの製法について説明する。
【００３０】
まず、図５に示されるように、Ｕボルトの解放部を互いに向き合わせたときにできる略楕円形または略矩形の断面を呈する、鉄、ステンレスなどの金属からなるマンドレル８を用意する。
【００３１】
ついで、図６に示されるように、かかるマンドレル８の表面において、あらかじめ線状、クロス状または細幅のテープ状に成型された前述のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた無機質長繊維からなるＦＲＰ９を、所望のＵボルトの厚さ分程度だけ巻き付ける（ワインディング）。なお、図６には、線状またはテープ状のＦＲＰ９の巻き付けが完了した状態が示されている。
【００３２】
そののち、マンドレル８に巻き付けられた線状またはテープ状のＦＲＰ９を加熱および加圧することにより、硬化させる。
【００３３】
ついで、マンドレル８をＦＲＰ９から引き抜くと楕円または矩形断面を呈するパイプ状のＦＲＰ成型体１０ができあがる。かかるＦＲＰ成型体１０を、図７に示されるように、前記マンドレル８の幅方向に沿って輪切りにする。なお、輪切りにする工程は、マンドレル８をＦＲＰ成型体１０から引き抜く前に行なってもよい。
【００３４】
そののち、輪切りにしたＦＲＰ成型体１０を中心部Ｃでカットすることにより、２個のＵ字状部分１１（図８参照）に分割する。
【００３５】
最後に、図８のＵ字状部分１１の一対の先端部分に所定の長さだけネジ部を形成すれば、図１に示されるＵボルト１がえられる。ネジ部の形成は、従来公知の切削加工の方法および装置で行なえばよい。
【００３６】
図５〜８に示されるＵボルトの製法によれば、１本のマンドレル８につきＦＲＰ製Ｕボルト（具体的には、ネジ切り前のＵ字状部分１１）を８０〜２００個程度同時に製造することができるため、量産性に非常にすぐれている。
【００３７】
つぎに請求項２記載のＵボルトの製法について説明する。
【００３８】
図９に示されるように、プレス成型でＵボルトを製造するばあい、あらかじめ線状（紐状を含む）またはテープ状に成型された前述のエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させた無機質長繊維からなるＦＲＰ９を、金属などからなる型部材１２に形成された複数のＵ字状部分を有する溝１３の内部に配設する。
【００３９】
ついで、型部材１２に対向する上型（図示せず）を型部材１２に押圧し、プレスおよび加熱することにより、ＦＲＰ９を複数のＵボルトが連続した形状に硬化（成型）させる。
【００４０】
そののち、硬化したＦＲＰ９を切断線Ｐに沿って、少なくとも２個のＵ字状部分に分割し、最後に前述と同様にネジ山の加工を行なえば、図１のＵボルトがえられる。
【００４１】
図９のようなプレス成型によっても、前述と同様にＦＲＰ製Ｕボルトを量産することができる。
【００４２】
なお、型部材１２および上型（図示せず）において、あらかじめ所定の箇所にネジ型を形成しておけば、型部材１２の溝１３にＦＲＰ９を配設したのちプレス加工するだけで、成型と同時に、それぞれのＵ字状部分の先端部分に対応する部分にネジ部を形成することができる。そのため、ネジ山の加工作業を省略することができる。
【００４３】
また、図１０に示されるように、金属などからなる型部材１４に複数のＵ字状部分を有する溝１５が２本以上隣接して形成され、当該溝１５にそれぞれ前記線状またはテープ状のＦＲＰ９を配設すれば、図９の型部材１２と比較して同じ面積でもより多くのＵボルトを量産することができる。
【００４４】
また、前述のプレス成型によってＵボルトを製造するばあい、プレス後に未硬化の樹脂を硬化させるための後硬化をさらに行なえば、Ｕボルトの品質をさらに安定させることができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、３次元方向に繊維が配向されたＦＲＰからなるＵボルトを従来と比較してはるかに多量でしかも安価に量産することができる。
【００４６】
しかも、製造されるＵボルトの品質をほぼ均一に維持することができるため、製品の信頼性が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＵボルトの製法で製造されるＵボルトの一例を示す正面図である。
【図２】図１のＵボルトのネジ山部分の部分断面図である。
【図３】本発明のＵボルトの製法で用いられる線状部材の一例を示す断面説明図である。
【図４】本発明のＵボルトの製法で用いられる線状部材の他の例を示す断面説明図である。
【図５】本発明の請求項１記載のＵボルトの製法の工程説明図である。
【図６】本発明の請求項１記載のＵボルトの製法の工程説明図である。
【図７】本発明の請求項１記載のＵボルトの製法の工程説明図である。
【図８】本発明の請求項１記載のＵボルトの製法の工程説明図である。
【図９】本発明の請求項２記載のＵボルトの製法の一実施例を示す説明図である。
【図１０】本発明の請求項２記載のＵボルトの製法の他の実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  Ｕボルト
２  ネジ山部分
８  マンドレル
９  ＦＲＰ
１０  ＦＲＰ成型体
１２、１４  型部材
１３、１５  溝
【図１】
0003901299.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003901299.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003901299.tif 000008
【図８】
0003901299.tif 000009
【図９】
0003901299.tif 000010
【図１０】
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