JPH09267400A - Ｆｒｐ曲り管 - Google Patents

Ｆｒｐ曲り管

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JPH09267400A
JPH09267400A JP8104566A JP10456696A JPH09267400A JP H09267400 A JPH09267400 A JP H09267400A JP 8104566 A JP8104566 A JP 8104566A JP 10456696 A JP10456696 A JP 10456696A JP H09267400 A JPH09267400 A JP H09267400A
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winding
winding angle
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frp
reinforcing fibers
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Masahiro Nishihara
正浩 西原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 要求特性に応じて各部位の最適設計が可能
で、かつ、急激な特性変化点が生じないＦＲＰ曲り管を
提供する。 【解決手段】 軸方向に巻角度が連続的に変化する補強
繊維のヘリカル巻層を有し、かつ、前記巻角度が急激な
変曲点なしに滑らかに変化していることを特徴とするＦ
ＲＰ曲り管。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、とくにＦＲＰ製ラ
ケットフレーム等の曲がり管に用いて好適なＦＲＰ曲り
管に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＲＰ管は、軽量かつ高強度特性を有し
ているため、スポーツ・レジャー用途等各種の分野で使
われている。代表的なＦＲＰ管の製造方法として、マン
ドレル上に樹脂を含浸した、あるいは含浸しない補強繊
維束をフィラメントワインディング法により巻き付けて
プリフォームを形成し、該プリフォームを金型にセット
して所望のＦＲＰ管を成形する方法が知られている。
【０００３】プリフォーム形成における補強繊維の巻き
付けは、通常、たとえば図３に示すように行われ、ある
一定の巻角度で管全長にわたって巻き付け、その上に必
要に応じて別の一定の巻角度で巻き付け、所定層数積層
された巻層を形成するようにしている。図３に示す例で
は、管の軸方向に対して±３０°の巻角度で補強繊維を
巻き付けてヘリカル巻層１０１を形成し（Ａ）、その上
に±１０°の巻角度で巻き付けてヘリカル巻層１０２を
形成し（Ｂ）、さらにその上に±３０°の巻角度で巻き
付けてヘリカル巻層１０３を形成している。このような
プリフォームを用いて成形したＦＲＰ管は、管全長にわ
たって実質的に同じ強度特性をもつことになる。
【０００４】ところが、ＦＲＰ管の用途によっては、管
の軸方向部位によって、異なる特性が要求されることが
ある。このような場合、図３のような方法を用いると、
たとえば管の一部に高強度特性が要求される部位があり
その部位の補強繊維量を多くする場合、管全体をその部
位の要求特性に合わせざるを得ず、管全体としての補強
繊維量が不必要に多くなって軽量性が損われるという問
題を生じる。
【０００５】このような問題、あるいは他の問題を解消
するために、補強繊維の巻角度をフィラメントワインデ
ィング中に変更する方法が知られている（たとえば、特
開平７−１３７１５１号公報、特公平７−１０２２３６
号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平７−１３７１５１号公報に記載の方法では、フィラ
メントワインディング途中で巻角度を急激に切り替える
ため、最終的なＦＲＰ製品の特性もその部分で急激に変
化してしまうという問題がある。また、急激な巻角度変
更点での糸乱れを防止するため、不織布を被せる等の措
置を必要としている。
【０００７】また、特公平７−１０２２３６号公報に記
載の方法は、テーパ付き直管であるゴルフシャフトを対
象とし、そのキックポイントの位置制御を狙ったもので
ある。そのため、キックポイントで補強繊維の巻角度を
急激に変化させており、やはり巻角度の急激な変曲点を
生じている。したがって、機械特性が急激に変化する部
位の存在をきらうＦＲＰ製品には、この方法は適用し難
い。また、この方法では、補強繊維を芯材に巻き付けた
まま成形するため、曲がり管成形のように、一旦プリフ
ォームを成形し、それを型にセットするような成形方法
には基本的に適用できない。
【０００８】本発明の課題は、曲がり管等の複雑な形状
に対しても、要求特性に応じて各部位の最適設計が可能
で、かつ、急激な特性変化点が生じないＦＲＰ曲り管を
提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のＦＲＰ曲り管は、軸方向に巻角度が連続的
に変化する補強繊維のヘリカル巻層を有し、かつ、前記
巻角度が急激な変曲点なしに滑らかに変化していること
を特徴とするものからなる。
【００１０】巻角度は、管の軸端部を除き、管の軸方向
に対し±１°〜７５°の範囲内で自由に変化させること
ができる。管の軸端部は、フィラメントワインディング
の際補強繊維束の折り返し部になるので、瞬間的に９０
°等の巻角度になることがある。但し、この管端部は、
ＦＲＰ管成形時、あるいは成形後には、製品から除去さ
れることが多い。
【００１１】上記巻角度が連続的に変化する補強繊維の
ヘリカル巻層は、ＦＲＰ管が複数の補強繊維ヘリカル巻
層を有する場合、最外層以外の内層とすることが好まし
い。最外層を一定巻角度の層としておくことで、各部位
の機械特性を要求特性に合わせて変化させつつ、製品の
外面については均一な面に形成し、良好な外観を達成で
きる。
【００１２】また、本発明に係るＦＲＰ曲り管成形用プ
リフォームは、軸方向に巻角度が連続的に変化する補強
繊維のヘリカル巻層を有するものからなる。
【００１３】また、本発明に係るＦＲＰ曲り管成形用プ
リフォームの製造方法は、フィラメントワインディング
によりＦＲＰ曲り管成形用プリフォームを形成するに際
し、１往復のトラバース中に、巻角度を連続的に変化さ
せながら補強繊維を巻き付ける方法からなる。
【００１４】この方法においては、樹脂を含浸した補強
繊維を巻き付けてもよいし、樹脂を含浸しないドライ状
態の補強繊維を巻き付けてプリフォームを形成してもよ
い。
【００１５】本発明に係るＦＲＰ曲り管の製造方法は、
このように形成されたプリフォームを所定の金型内にセ
ットしてＦＲＰ管を成形する方法からなる。たとえば、
前記プリフォームを可撓性チューブ上に形成しておき、
該可撓性チューブとともに金型内にセットし、可撓性チ
ューブに内圧を加えて加熱成形することができる。
【００１６】前記樹脂を含浸した補強繊維でプリフォー
ムを形成する場合には、上記内圧成形により樹脂を硬化
させればよく、前記ドライ状態の補強繊維でプリフォー
ムを形成する場合には、金型内のキャビティ内に樹脂を
注入する方法、たとえばレジントランスファーモールデ
ィング法により所望のＦＲＰ曲り管を成形することがで
きる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態について、図面を参照して説明する。図１および図
２は、本発明をＦＲＰ製ラケットフレームの製造に適用
した一例を示している。図１はプリフォーム形成の様子
を、図２はラケットフレーム成形の様子を、それぞれ示
している。
【００１８】図１において、まず、図１（Ａ）に示すよ
うに、マンドレル１に被せた可撓性チューブ芯材２上
に、補強繊維３がフィラメントワインディング法により
ヘリカル巻される。このヘリカル巻層４においては、プ
リフォームの軸方向（マンドレル１あるいは芯材２の軸
方向）に対する補強繊維３の巻角度は本実施態様では±
３０°に設定され、軸方向全長にわたって一定に保たれ
ている。
【００１９】次に図１（Ｂ）に示すように、巻角度が軸
方向において連続的にかつ滑らかに変化する補強繊維の
ヘリカル巻層５が形成される。このヘリカル巻層５の形
成では、フィラメントワインディングにおいて、１往復
のトラバース中に巻角度が連続的に変化される。巻角度
は、本実施態様では、管端部の±３０°から軸中央部
（図のセンターライン周り）の±５°へと連続的に変化
し、反対側の管端部に近づくにつれ再び±３０°へと連
続的に変化している。この巻角度変化は、フィラメント
ワインディング法において自由に設定可能である。
【００２０】さらに図１（Ｃ）に示すように、補強繊維
のヘリカル巻層６が設けられる。本実施態様では、この
ヘリカル巻層６が最外層を構成し、巻角度は±３０°一
定に設定されている。このようにしてプリフォーム７が
形成される。
【００２１】上記ヘリカル巻層５における巻角度は、上
記値に限定されるものではなく、自由に設定可能であ
る。上記ラケットフレーム成形用プリフォーム７の長手
方向中央部は、図２に示すようにラケットフレームのト
ップ部、プリフォーム７の両端部はグリップ部に相当す
るのであるが、たとえば製品のトップ部に相当する位置
では±１°〜±４５°の範囲に、グリップ部に相当する
位置では±２０°〜±６０°の範囲にあればよく、その
間で連続的に滑らかに変化すればよい。
【００２２】上記のように形成されたプリフォーム７を
用いて、たとえば図２に示すようにＦＲＰ製ラケットフ
レームが成形される。
【００２３】図１に示したプリフォーム７が、図２のプ
リフォーム１１のように略ラケットフレームの形に賦型
され、該プリフォーム１１が成形用金型１２のキャビテ
ィ内にセットされる。
【００２４】次に主剤１３と硬化剤１４を所定の比率で
混合した樹脂組成物を金型に投入する。金型１２を加熱
するとともに、プリフォームのチューブ２内を加圧して
樹脂を硬化させてＦＲＰ製ラケットフレームを得る。
【００２５】なお、上記例では、いわゆるレジントラン
スファーモールディング法によるＦＲＰ製ラケットフレ
ームの成形方法を示したが、他の方法によって成形して
もよい。たとえば、プリフォームの形成に、補強繊維の
繊維束に予めマトリックス樹脂を含浸したものを用い、
それを図１に示したような巻方法で巻いてプリフォーム
を形成し、該プリフォームをラケット形状に賦型した後
金型内にセットして樹脂を硬化させるようにしてもよ
い。
【００２６】また、本発明における補強繊維の種類とし
ては、特に限定されず、たとえば、ガラス繊維や炭素繊
維、さらにはポリアラミド繊維等の有機高弾性率繊維を
用いることができる。
【００２７】また、マトリックス樹脂の種類も特に限定
されず、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいはこれら
の混合樹脂のいずれも使用できる。一般的には、ＦＲＰ
製品用には熱硬化性樹脂が最も多用され、中でもエポキ
シ樹脂が最も広く用いられている。
【００２８】エポキシ樹脂としては、たとえば、ビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グ
リシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、
ウレタン変性エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂など各種のエポキシ樹脂を使用すること
ができる。これらのエポキシ樹脂は、単独または２種類
以上を併用して使用することができ、さらに液状のもの
から固体状のものまで使用することができる。通常、エ
ポキシ樹脂には硬化剤が加えられている一液硬化型のも
のが用いられることが多い。硬化剤としてはとくに限定
されるものではないが保存性の面で潜在型の硬化剤が好
ましい。潜在型の硬化剤の例としてはジシアンジアミド
等のグアニジン系のものが好適に使用される。
【００２９】上記のように構成されたＦＲＰ製ラケット
フレームにおいては、補強繊維の巻角度が連続的に変化
する補強繊維層を有しているので、フレームの軸方向
に、要求特性に応じて機械特性を任意にかつ連続的に変
化させることができる。
【００３０】また、ラケットフレームにあっては、グリ
ップ側とトップ側との重量バランス、つまり、ブリップ
エンドとトップ間のどの位置に重心が存在するかが、ス
ポーツ性能上重要な特性となる。従来、この調整を鉛な
どの付加によって行っていたが、上記のようなＦＲＰ製
ラケットフレームでは、ヘリカル巻層５の巻角度の設
定、つまり、該巻角度をどのように変化させるかによっ
て、鉛等の付加なしに重量バランス（重心の位置）を自
由に設計でき、また、その微調整も可能である。したが
って、重量増加を伴うことなく、重量バランスを自由に
調整できる。
【００３１】さらに、上記巻角度の変化も、フィラメン
トワインディング法において巻角度が連続的に変化する
ように巻き付け装置に設定しておけばよいだけなので、
新たな装置や新たな作業を付加することなく、容易に行
われる。
【００３２】
【実施例】
実施例１ 図１に示した補強繊維の巻層を有するプリフォームを用
いて、図２に示した方法によりＦＲＰ製ラケットフレー
ムを成形した。用いた補強繊維は炭素繊維、マトリック
ス樹脂はエポキシ樹脂である。得られたラケットフレー
ムの重量バランスを、重心位置のグリップ部からの距離
で調べたところ、３４ｃｍであり、目標とした位置を精
度よく達成できた。
【００３３】比較例１ 図３に示した補強繊維の巻層を有するプリフォームを用
いて、図２に示した方法により、実施例１と同一重量の
ＦＲＰ製ラケットフレームを成形した。用いた補強繊
維、マトリックス樹脂は実施例１と同一である。得られ
たラケットフレームの重心位置は、グリップ部から３６
ｃｍの位置となり、目標位置から外れた。これを目標位
置に修正するために、重錘を付加したため、ラケットフ
レーム全体の重量増加を招いた。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のＦＲＰ曲
り管によれば、たとえばラケットフレームのような複雑
な形状のものに対しても、要求特性に応じて各部の最適
設計が可能となり、かつ、重量バランス等の全体的な特
性も容易に、しかも自由に設計することが可能となる。
また、ヘリカル巻層の巻角度を連続的に変化させている
ので、特性の急激な変化点も生じない。
【００３５】また、上記巻角度は個々の部位に対応して
自由に設計できるので、補強繊維量を製品全体にわたっ
て増加させたりする必要はなく、製品全体の軽量性を維
持したまま、個々の部位について、あるいは全体的なバ
ランスについて、最適な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ曲り管成形用
プリフォームの形成方法を示す側面図である。
【図２】図１のプリフォームを用いてＦＲＰ製ラケット
フレームを成形する方法を示す概略構成図である。
【図３】従来のＦＲＰ曲り管成形用プリフォームの形成
方法を示す側面図である。
【符号の説明】
１ マンドレル ２ 可撓性チューブ芯材 ３ 補強繊維 ４、６ 巻角度一定のヘリカル巻層 ５ 巻角度が変化するヘリカル巻層 ７ プリフォーム １１ 賦型されたプリフォーム １２ 金型 １３ 主剤（マトリックス樹脂） １４ 硬化剤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 23:00 31:52

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 軸方向に巻角度が連続的に変化する補強
    繊維のヘリカル巻層を有し、かつ、前記巻角度が急激な
    変曲点なしに滑らかに変化していることを特徴とするＦ
    ＲＰ曲り管。
  2. 【請求項２】 前記巻角度が、管の軸端部を除き、管の
    軸方向に対し±１°〜±７５°の範囲内で変化してい
    る、請求項１のＦＲＰ曲り管。
  3. 【請求項３】 複数の補強繊維ヘリカル巻層の層状構成
    を有し、前記巻角度が連続的に変化するヘリカル巻層が
    内層を構成している、請求項１または２のＦＲＰ曲り
    管。
JP8104566A 1996-04-02 1996-04-02 Ｆｒｐ曲り管 Pending JPH09267400A (ja)

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