JP2000108227A

JP2000108227A - 積層管

Info

Publication number: JP2000108227A
Application number: JP10280164A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Shigefuji; 秀俊重藤
Original assignee: Ryobi Ltd
Current assignee: Ryobi Ltd
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2000-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】プリプレグの補強繊維の方向の基準平面に対
するずれを最小限に抑制して、補強繊維の弾性率及び強
度を十分に発揮させることが可能な積層管を提供する。【解決手段】積層管は、軸方向に配向させた補強繊維
Ｆに合成樹脂を含浸したプリプレグシートを先端側より
基端側が幅広な略台形状に裁断して、緩円錐状の芯金７
外周に捲回積層し、これを加圧焼成することによって形
成される。プリプレグシートは補強繊維Ｆの方向が先端
側と基端側の裁断面と直交し、先端側と基端側の幅を捲
回積層する層の周長の少なくとも３等分の長さの台形状
に裁断した単位プリプレグシート１ａ、１ｂ、１ｃ；２
ａ、２ｂ、２ｃ；…の側面を少なくとも３枚当接連結し
て形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層管、特に、高
弾性及び高強度を有し、釣り竿、ゴルフクラブのシャフ
ト等の使用に適した積層管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、釣竿等の積層管は、図１２に示す
ように、炭素やガラス等の高強度、高弾性補強繊維を一
方向に引き揃えてエポキシ等の合成樹脂を含浸させたプ
リプレグシートを略台形状に裁断して、相互に形状の異
なる複数枚のプリプレグシート１１、１２、１３を形成
し、これ等を先端に向けて漸次細径な緩円錐形状の芯金
の外周に捲回した後に、定法にて加圧焼成して形成され
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
積層管は、芯金への捲回数、即ち、積層数に応じて芯金
の軸方向に補強繊維が配向されるように略台形状にプリ
プレグシートを裁断して、捲回開始時のみ芯金の軸方向
に補強繊維を捲回するものであるため、芯金の円錐度に
よって捲回数が多くなるほど補強繊維の配向方向が芯金
の軸心に対してずれてしまい、補強繊維の弾性率、強度
を十分に発揮できず、積層管の周方向の剛性が同一にな
らず、折れ、曲がりの原因となる問題がある。

【０００４】これを、図１２に基づいて、先径Ф１０m
m、基径Ф１５mm、長さ１０００mmの緩円錐状の芯金
に、厚さ０．１５mmで略台形状に裁断された３枚のプリ
プレグシート１１、１２、１３を捲回する場合を想定し
て以下に説明する。図１２は、これ等３枚のプリプレグ
シート１１、１２、１３の形状及び寸法を示す図であ
る。

【０００５】図１２に示すように、１回目に捲回される
プリプレグシート１１は、３１．９mmの上底、４７．６
mmの下底及び１０００mmの高さ（長さ）を有しており、
２回目に捲回されるプリプレグシート１２は、３２．８
mm（６４．７−３１．９mm）の上底、４８．５mm（９
６．１−４７．６mm）の下底及び１０００mmの高さ（長
さ）を有しており、３回目に捲回されるプリプレグシー
ト１３は、３３．７mm（９８．４−６４．７mm）の上
底、４９．４mm（１４５．５−９６．１mm）の下底及び
１０００mmの高さ（長さ）を有している。尚、上述した
プリプレグシート１１、１２、１３は０．１５mmの厚さ
を有していることに起因して、これ等プリプレグシート
を捲回した際の上底及び下底の長さは、内表面側と外表
面側とで相違する。この事実に鑑み、プリプレグシート
１１、１２、１３の上底及び下底の長さのそれぞれの平
均値を求めるために、これ等プリプレグシートの厚さ
は、上述した現実の厚さの値の半分の０．０７５mmであ
ると仮定されている。この仮定は、本発明に関する説明
においても採用されている。図１２において、Ｆは補強
繊維の方向を示している。プリプレグシート１１の左
辺、即ち、垂直辺１１ａは、補強繊維Ｆの方向と一致し
ている。

【０００６】ここで、１回目に捲回されるプリプレグシ
ート１１の芯金への捲回開始時においては、補強繊維Ｆ
の方向は芯金の中心軸線を通る平面（以下、「基準平
面」という）上にあり、補強繊維Ｆの方向の基準平面に
対するずれは０度であるが、芯金が全長１０００mmに亘
って基径Ф１５mmから先径Ф１０mmに先細に形成されて
いるため、プリプレグシート１１の捲回終了時における
補強繊維Ｆの方向は、基準平面に対して角度θ１だけず
れる。この角度θ１は、下式によって表される。

【０００７】

【数１】θ１＝tan^-1（４７．６−３１．９）／１００
０＝０．９度

【０００８】また、２回目に捲回されるプリプレグシー
ト１２の捲回開始時においては、補強繊維Ｆの方向は基
準平面上にあり、補強繊維Ｆの方向の基準平面に対する
ずれは０度であるが、プリプレグシート１２の捲回終了
時における補強繊維Ｆの方向は、基準平面に対して角度
θ２だけずれる。この角度θ２は、下式によって表され
る。

【０００９】

【数２】θ２＝tan^-1（９６．１−６４．７）／１００
０＝１．８度

【００１０】同様に、３回目に捲回されるプリプレグシ
ート１３の捲回開始時においては、補強繊維Ｆの方向は
基準平面上にあり、補強繊維Ｆの方向の基準平面に対す
るずれは０度であるが、プリプレグシート１３の捲回終
了時における補強繊維Ｆの方向は、基準平面に対して角
度θ３だけずれる。この角度θ３は、下式によって表さ
れる。

【００１１】

【数３】θ３＝tan^-1（１４５．５−９８．４）／１０
００＝２．７度

【００１２】このように各プリプレグシート１１、１
２、１３の捲回開始時においては、補強繊維Ｆの方向の
基準平面に対するずれは０度であるが、１回目のプリプ
レグシート１１の捲回終了時における補強繊維Ｆの方向
の基準平面に対するずれは０．９度であり、２回目のプ
リプレグシート１２の捲回終了時における補強繊維Ｆの
方向の基準平面に対するずれは１．８度であり、３回目
のプリプレグシート１３の捲回終了時における補強繊維
Ｆの方向の基準平面に対するずれは２．７度である。

【００１３】上述から明らかなように、プリプレグシー
トの捲回終了時において、補強繊維Ｆの方向の基準平面
に対するずれは、プリプレグシートの捲回数が増加する
に従って、即ち、積層管の外径が大きくなるに従って増
加する。従って、補強繊維の弾性率及び強度が十分に発
揮されているのは捲回開始部分のみであって、補強繊維
の殆どは、その特性を十分に発揮していない。

【００１４】積層管の先部と基部とでプリプレグシート
の捲回数を異ならせて、基部に向かって漸次補強繊維量
を増大させる場合には、補強繊維の方向の基準平面に対
するずれは更に大きくなり、上述した不具合が顕著に現
われる。

【００１５】これを、図１３に基づいて以下に説明す
る。図１３は、先部と基部とのプリプレグシートの捲回
数が異なる積層管を製造するために使用される４枚のプ
リプレグシート１１、１２、１３、１４の形状及び寸法
を示す図である。図１３に示したプリプレグシート１
１、１２及び１３の形状及び寸法は、図１２に示したプ
リプレグシート１１、１２及び１３の形状及び寸法とそ
れぞれ同一である。従って、これ等の説明を省略する。

【００１６】１回目乃至３回目に捲回されるプリプレグ
シート１１、１２、１３はそれぞれ、相互に異なる略台
形状に形成されているが、４回目に捲回されるプリプレ
グシート１４は三角形状に形成されており、これは、図
１３に示すように、５０．５mm（１９６−１４５．５m
m）の底辺及び１０００mmの高さ（長さ）を有してい
る。

【００１７】上述したように、１回目乃至３回目のプリ
プレグシート１１、１２、１３の捲回終了時における補
強繊維Ｆの方向の基準平面に対するずれは、それぞれ、
０．９度、１．８度、２．７度である。

【００１８】４回目に捲回されるプリプレグシート１４
の捲回開始時においては、補強繊維Ｆの方向は基準平面
上にあり、補強繊維Ｆの方向の基準平面に対するずれは
０度であるが、プリプレグシート１４の捲回終了時にお
ける補強繊維Ｆの方向は、基準平面に対して角度θ４だ
けずれる。この角度θ４は、下式によって表される。

【００１９】

【数４】θ４＝tan^-1（１９６−１３３．１）／１００
０＝３．６度

【００２０】上述したように、４枚のプリプレグシート
１１、１２、１３、１４を使用することによって、先部
に３プライ、基部に４プライのプリプレグシートが捲回
された積層管が得られるが、４枚目のプリプレグシート
１４の捲回終了時においては、補強繊維Ｆの方向は、基
準平面に対して３．６度と大きくずれる。

【００２１】しかも、この場合においては、積層管の先
部から基部に亘って、補強繊維量が周方向に変化する。
この事実を、図１４を参照して以下に説明する。図１４
は、上述した４枚のプリプレグシート１１、１２、１
３、１４によって得られた積層管の先部から基部に亘る
補強繊維量の変化を示す断面図であり、図１４（ａ）は
積層管の先端部における横断面図、図１４（ｂ）は積層
管の先端からその全長の１／４の距離だけ離れた位置に
おける横断面図、図１４（ｃ）は積層管の先端からその
全長の１／２の距離だけ離れた位置における横断面図、
図１４（ｄ）は積層管の先端からその全長の３／４の距
離だけ離れた位置における横断面図、図１４（ｅ）は積
層管の基部における横断面図である。

【００２２】図１４（ａ）乃至（ｅ）から明らかなよう
に、積層管の先部から基部に亘って、３枚のプリプレグ
シート１１、１２、１３による３つの層が完全な形で形
成されているが、積層管の先端部においては、プリプレ
グシート１４は全く存在せず、そこにおける補強繊維量
は３プライ分である（図１４（ａ）参照）。

【００２３】積層管の先端からその全長の１／４の距離
だけ離れた位置においては、プリプレグシート１４が１
／４プライ分だけ存在し、そこにおける補強繊維量は
３．２５プライ分である（図１４（ｂ）参照）。

【００２４】積層管の先端からその全長の１／２の距離
だけ離れた位置においては、プリプレグシート１４が１
／２プライ分だけ存在し、そこにおける補強繊維量は
３．５プライ分である（図１４（ｃ）参照）。

【００２５】積層管の先端からその全長の３／４の距離
だけ離れた位置においては、プリプレグシート１４が３
／４プライ分だけ存在し、そこにおける補強繊維量は
３．７５プライ分である（図１４（ｄ）参照）。

【００２６】積層管の基部においては、プリプレグシー
ト１４が１プライ分完全な形で存在し、そこにおける補
強繊維量は４プライ分である（図１４（ｅ）参照）。

【００２７】このように積層管の先部から基部までの５
箇所において、補強繊維量が周方向に変化しているた
め、積層管に好ましくない曲がりや反りが発生し易い。
しかも、積層管の周方向における剛性が一定でないた
め、積層管の方向により、剛性が変化して、撓み時の捻
れや折れの原因となる虞があった。

【００２８】本発明の目的は、プリプレグの補強繊維の
方向の基準平面に対するずれを最小限に抑制して、補強
繊維の弾性率及び強度を十分に発揮させることが可能な
積層管を提供することにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の本発明は、軸方向に配向させた補強
繊維（Ｆ）に合成樹脂を含浸したプリプレグシートを先
端側より基端側が幅広な略台形状に裁断して、緩円錐状
の芯金（７）外周に捲回積層し、これを加圧焼成して形
成される積層管において、前記プリプレグシートは前記
補強繊維（Ｆ）の方向が先端側と基端側の裁断面と直交
し、先端側と基端側の幅を捲回積層する層の周長の少な
くとも３等分の長さの台形状に裁断した単位プリプレグ
シート（１ａ、１ｂ、１ｃ；２ａ、２ｂ、２ｃ；…）の
側面を少なくとも３枚当接連結して形成されていること
を特徴とする。

【００３０】請求項２の本発明は、請求項１の積層管に
おいて、前記捲回積層する層が異なる部分の単位プリプ
レグシート（１ｃ、２ａ）を所定量重畳することによっ
て、各積層毎の補強繊維が軸方向に配向する位置を異な
らせたことを特徴とする。

【００３１】請求項３の本発明は、請求項１又は請求項
２の積層管において、前記単位プリプレグシート（１
ａ、１ｂ、１ｃ；２ａ、２ｂ、２ｃ；…）の側面は捲回
積層する層の曲率半径分の角度をもたせて厚さ方向に裁
断されていることを特徴とする。

【００３２】請求項４の本発明は、請求項１乃至請求項
３の何れかの積層管において、前記単位プリプレグシー
ト（１ａ、１ｂ、１ｃ；２ａ、２ｂ、２ｃ；…）の側面
は捲回する芯金（７）の円錐角度の変化に応じて裁断角
度を異ならせてなることを特徴とする。

【００３３】請求項５の本発明は、請求項１乃至請求項
４の何れかの積層管において、前記単位プリプレグシー
ト（１ａ、１ｂ、１ｃ；２ａ、２ｂ、２ｃ；…）を捲回
積層する層の外層側ほど基端側から先端側への長さを短
く裁断し、該単位プリプレグシート（１ａ、１ｂ、１
ｃ；２ａ、２ｂ、２ｃ；…）の基端側が一致するように
積層することによって先端側よりも基端側の補強繊維量
が多くなるように積層したことを特徴とする。

【００３４】請求項６の本発明は、請求項１乃至請求項
５の何れかの積層管において、前記捲回積層する層の内
層、外層又は中間層の少なくとも一層に芯金（７）の周
方向に補強繊維が配向された層（４）を介在させたこと
を特徴とする。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図５を参照して本
発明の第１実施形態に係る積層管Ａを説明する。積層管
Ａは、釣竿用竿管として形成されたもので、その製造工
程における横断面を示す図３から明らかなように、芯金
７の外周面から外側に向かって順に配置された第１捲回
層１、第２捲回層２、第３捲回層３及び第４捲回層４か
ら構成されている。

【００３６】第１捲回層１、第２捲回層２及び第３捲回
層３の各々においては、補強繊維Ｆの方向は芯金７の長
さ方向に向けられており、一方、第４捲回層４において
は、補強繊維Ｆの方向は芯金７の周方向に向けられてい
る。

【００３７】第１捲回層１は、３枚の単位プリプレグシ
ート１ａ、１ｂ、１ｃから形成されている。これ等単位
プリプレグシート１ａ、１ｂ、１ｃの各々は、図１に示
すように、等脚台形状に裁断されており、これ等は、上
底ＵＢが芯金７の先端部に周方向に配置され、下底ＬＢ
が芯金７の基端部に周方向に配置されるようにして、芯
金７の外周に捲回される。

【００３８】単位プリプレグシート１ａ、１ｂ、１ｃの
各々において、補強繊維Ｆの方向は、先端側と基端側の
裁断面、即ち、上底ＵＢ及び下底ＬＢと直交している
（図２参照）。上底ＵＢの長さＬ１は、芯金７の先端部
の周長の３分の１の長さと実質的に等しく、下底ＬＢの
長さＬ２は、芯金７の基端部の周長の３分の１の長さと
実質的に等しい。

【００３９】単位プリプレグシート１ｂの両側部に他の
単位プリプレグシート１ａ、１ｃの一方の側部をそれぞ
れ連結して、第１捲回層１のための連結ユニットＵ１が
形成される。

【００４０】第２捲回層２は、３枚の単位プリプレグシ
ート２ａ、２ｂ、２ｃから形成されている。これ等単位
プリプレグシート２ａ、２ｂ、２ｃは、上底及び下底の
長さが異なることを除き、上述した単位プリプレグシー
ト１ａ、１ｂ、１ｃと同一である。即ち、単位プリプレ
グシート２ａ、２ｂ、２ｃの各々の上底の長さは、芯金
７の外周に形成される第１捲回層１における先端部の周
長の３分の１の長さと実質的に等しく、下底の長さは、
上記第１捲回層１における基端部の周長の３分の１の長
さと実質的に等しい。

【００４１】単位プリプレグシート２ｂの両側部に他の
単位プリプレグシート２ａ、２ｃの一方の側部をそれぞ
れ連結して、第２捲回層２のための連結ユニットＵ２が
形成される。この連結ユニットＵ２の単位プリプレグシ
ート２ａの側部は、更に、上述した連結ユニットＵ１の
単位プリプレグシート１ｃの側部に連結され、このよう
にして、連結ユニットＵ１と連結ユニットＵ２とが連結
される。

【００４２】第３捲回層３は、３枚の単位プリプレグシ
ート３ａ、３ｂ、３ｃから形成されている。これ等単位
プリプレグシート３ａ、３ｂ、３ｃは、上底及び下底の
長さが異なることを除き、上述した単位プリプレグシー
ト１ａ、１ｂ、１ｃと同一である。即ち、単位プリプレ
グシート３ａ、３ｂ、３ｃの各々の上底の長さは、芯金
７の外周に形成される第１捲回層１の更に外側に形成さ
れる第２捲回層２における先端部の周長の３分の１の長
さと実質的に等しく、下底の長さは、上記第２層２にお
ける基端部の周長の３分の１の長さと実質的に等しい。

【００４３】単位プリプレグシート３ｂの両側部に他の
単位プリプレグシート３ａ、３ｃの一方の側部をそれぞ
れ連結して、第３捲回層３のための連結ユニットＵ３が
形成される。この連結ユニットＵ３の単位プリプレグシ
ート３ａの側部は、更に、上述した連結ユニットＵ２の
単位プリプレグシート２ｃの側部に連結され、このよう
にして、連結ユニットＵ３が、連結ユニットＵ１及びＵ
２と連結される。

【００４４】第４捲回層４は、等脚台形状に裁断された
ユニットＵ４としての単一のプリプレグシートから形成
されており、補強繊維Ｆの方向は、先端側と基端側の裁
断面、即ち、上底及び下底と平行である（図１参照）。
このプリプレグシート４の上底の長さは、上述した第３
捲回層３における先端部の周長の３分の１の長さと実質
的に等しく、下底の長さは、上記第３捲回層３における
基端部の周長の３分の１の長さと実質的に等しい。この
ユニットＵ４の側部は、上述した連結ユニットＵ３の単
位プリプレグシート３ｃの側部に連結され、このように
して、ユニットＵ４が、連結ユニットＵ１、Ｕ２及びＵ
３と連結される。

【００４５】ここで、芯金７が、先径Ф１０mm、基径Ф
１５mm、長さ１０００mmの寸法を有しており、単位プリ
プレグシートが０．１５mmの厚さを有している場合に
は、第１捲回層１のための単位プリプレグシート１ａ、
１ｂ、１ｃの各々の上底ＵＢの長さＬ１は、３１．９mm
（この値は、単位プリプレグシートの厚さを、その現実
の厚さの半分の０．０７５mmと仮定し、式：（１０＋
０．１５）πに基づいて算出されている）÷３に基づく
約１０．６mmであり、その下底ＬＢの長さＬ２は、４
７．６ｍｍ（この値も、単位プリプレグシートの厚さ
を、その現実の厚さの半分の０．０７５mmと仮定し、
式：（１５＋０．１５）πに基づいて算出されている）
÷３に基づく約１５．９ｍｍであり、高さ（長さ）Ｈは
１０００ｍｍである。

【００４６】第２捲回層２のための単位プリプレグシー
ト２ａ、２ｂ、２ｃの各々の上底及び下底のそれぞれの
長さは、第１捲回層１の外表面における周長に基づいて
決定され、第３捲回層３のための単位プリプレグシート
３ａ、３ｂ、３ｃの各々の上底及び下底のそれぞれの長
さは、第２捲回層２の外表面における周長に基づいて決
定され、更に、第４捲回層４のためのプリプレグシート
の上底及び下底のそれぞれの長さは、第３捲回層３の外
表面における周長に基づいて決定される。第２捲回層２
のための単位プリプレグシート２ａ、２ｂ、２ｃ、第３
捲回層３のための単位プリプレグシート３ａ、３ｂ、３
ｃ、及び、第４捲回層４のためのプリプレグシートの各
々の高さ（長さ）は、何れも同一の１０００ｍｍであ
る。

【００４７】上述したように裁断連結されたプリプレグ
のユニットＵ１、Ｕ２、Ｕ３及びＵ４を、ユニットＵ１
側から芯金７に捲回し、これを焼成すると、その基端側
断面は、図３に示す多層構造を有する。

【００４８】即ち、芯金７の外周に、第１捲回層１、第
２捲回層２及び、第３捲回層３がこの順序で形成され、
これ等の各々の補強繊維Ｆの方向は基準平面に実質的に
沿って配向されており、一方、第３捲回層３の外側に第
４捲回層が形成され、その補強繊維Ｆの方向は芯金７の
周方向に配向されている。

【００４９】図４は、第１捲回層１の単位プリプレグシ
ート１ａ、１ｂ、１ｃの各々の補強繊維Ｆの芯金７に対
する配向方向を示す、第１捲回層１の先端側における側
面図である。図４に示すように、単位プリプレグシート
１ａ、１ｂ、１ｃの各々の補強繊維Ｆは、基準平面、即
ち、芯金７の中心軸線を通る平面に実質的に沿って配向
されている。従って、これ等の補強繊維Ｆが有する弾性
率及び強度を１００％発揮させることができる。

【００５０】図４において、１ａ−１、１ａ−２及び１
ａ−３は、単位プリプレグシート１ａの周方向における
部分を示し、１ｂ−１、１ｂ−２及び１ｂ−３は、単位
プリプレグシート１ｂの周方向における部分を示し、そ
して、１ｃ−１、１ｃ−２及び１ｃ−３は、単位プリプ
レグシート１ｃの周方向における部分を示す。これ等部
分１ａ−１、１ａ−２、１ａ−３；１ｂ−１、１ｂ−
２、１ｂ−３；１ｃ−１、１ｃ−２、１ｃ−３の各々に
おける補強繊維Ｆの基準平面に対するずれを表１に示
す。

【００５１】

【表１】

【００５２】表１から明らかなように、単位プリプレグ
シート１ａ、１ｂ、１ｃの周方向におけるそれぞれの中
央部分１ａ−２、１ｂ−２、１ｃ−２においては、補強
繊維Ｆの基準平面に対するずれ角度は０度である。一
方、単位プリプレグシート１ａ、１ｂ、１ｃの周方向に
おけるそれぞれの一方の端部１ａ−１、１ｂ−１、１ｃ
−１においては、補強繊維Ｆの基準平面に対するずれ角
度は０．１５度である。また、単位プリプレグシート１
ａ、１ｂ、１ｃの周方向におけるそれぞれの他方の端部
１ａ−３、１ｂ−３、１ｃ−３においても同様に、補強
繊維Ｆの基準平面に対するずれ角度は０．１５度であ
る。

【００５３】このように、単位プリプレグシート１ａ、
１ｂ、１ｃの各々において、補強繊維Ｆの基準平面に対
するずれ角度は、中央部分１ａ−２；１ｂ−２；１ｃ−
２から両端部１ａ−１、１ａ−３；１ｂ−１、１ｂ−
３；１ｃ−１、１ｃ−３に向かって次第に増加するが、
その増加した最大の値でも、０．１５度程度である。こ
の程度の僅かなずれ角度は、プリプレグの弾性率及び強
度に殆ど影響を与えることはない。

【００５４】従って、本発明の上述した第１実施形態に
よれば、第１捲回層１のための連結ユニットＵ１の先端
側の３１．９mmに亘る幅の全域において、補強繊維Ｆが
基準平面に実質的に沿って配向されており、プリプレグ
の弾性率及び強度を十分に発揮することができる。この
ような補強繊維Ｆの適正な配向状態は、第１捲回層１の
先端側のみならず、先端側から基端側に至るすべての部
分において維持されている。

【００５５】しかも、上述した補強繊維Ｆの適正な配向
状態は、第１捲回層１のみならず、第２捲回層２及び第
３捲回層３においても維持されている。従って、第１捲
回層１、第２捲回層２及び第３捲回層３において、それ
ぞれ補強繊維Ｆの適正な配向状態が維持されており、こ
れ等の相乗効果により、これ等の３つの積層構造の全体
として、積層管の特に長さ方向において非常に高い弾性
率及び強度が得られる。

【００５６】尚、第４捲回層４においては、補強繊維Ｆ
は積層管の周方向に沿って伸びている。従って、第４捲
回層４は、積層管に特にその周方向における良好な弾性
率及び強度を付与する作用を有する。

【００５７】第１乃至第３捲回層のためのユニットＵ１
乃至Ｕ３において、単位プリプレグシート１ａ、１ｂ、
１ｃ；２ａ、２ｂ、２ｃ；３ａ、３ｂ、３ｃの各々の両
側部、即ち、両脚部は、内表面側が外表面側よりも短く
なるように、その厚さ方向に斜めに切断することが望ま
しい。

【００５８】この特徴を、積層されるべき単位プリプレ
グシート１ａ、２ａ、３ａの切断状態を示す図５を参照
して以下に説明する。等脚台形状のこれ等単位プリプレ
グシート１ａ、２ａ、３ａの各々の両脚部は、内表面側
が外表面側よりも短くなるように、垂直線ＶＬに対して
傾斜角度βが維持されるように、厚さ方向に斜めに切断
されている。

【００５９】上述した傾斜角度βは、例えば、単位プリ
プレグシート１ａにおいては、これを芯金７に捲回した
際の内周長と外周長との差によって決定され、単位プリ
プレグシート２ａにおいては、これを第１捲回層１の外
周に捲回した際の内周長と外周長との差によって決定さ
れ、また、単位プリプレグシート３ａにおいては、これ
を第２捲回層２の外周に捲回した際の内周長と外周長と
の差によって決定される。これ等の傾斜角度βは、単位
プリプレグシート１ａ、２ａ、３ａのそれぞれにおいて
実質的に同一であり、例えば、上述したように、第１乃
至第３捲回層１、２、３の各々が３枚の単位プリプレグ
シートから構成される場合には、約３６度であることが
望ましい。このような傾斜角度βを維持することによ
り、第１乃至第３捲回層１、２、３の各々において、隣
接する単位プリプレグシートの脚部を相互に密接した状
態で結合することができる。

【００６０】上述した第１実施形態においては、積層管
Ａは、内側から外側に向かってこの順序で配置され、各
補強繊維Ｆの配向方向が基準平面に実質的に沿っている
第１乃至第３捲回層１、２、３と、第３捲回層３の外周
に配置され、補強繊維Ｆの配向方向が積層管Ａの周方向
に沿っている第４捲回層４とから構成されるものとして
説明したが、このような積層構造に限定されるものでは
ない。例えば、第４捲回層４を設けることなく、第１捲
回層１と第２捲回層２との間、又は、第２捲回層２と第
３捲回層３との間に、第４捲回層４と同様の中間層を形
成してもよい。また、積層管は、全体として２層構造で
あっても３層構造であっても、それ以上の多層構造であ
ってもよく、これ等の層構造においては、第１乃至第３
捲回層１、２、３と同種の層、及び／又は、第４捲回層
４と同種の層が任意の組合せで使用される。

【００６１】また、上述した第１乃至第３捲回層１、
２、３における単位プリプレグシートの各々は、芯金７
又は積層する層の内側の外周長の３等分の長さに裁断さ
れるものとして説明したが、その４等分、５等分など、
その等分数は任意である。

【００６２】更に、第１捲回層１を３枚の単位プリプレ
グシートによって形成し、第２捲回層２を４枚の単位プ
リプレグシートによって形成し、第３捲回層３を３枚の
単位プリプレグシートによって形成し、このように、各
層における単位プリプレグシートの枚数を変化させても
よい。

【００６３】また、上述した実施形態においては、０．
１５mmの厚さを有する単位プリプレグシートを使用する
ものとして説明したが、厚さ０．１５mmのものを３枚重
畳して使用してもよく、その他、０．１５mm以外の厚さ
のプリプレグシートを使用したり、種々の厚さのプリプ
レグシートを組み合わせて使用してもよい。

【００６４】次に、図６及び図７を参照して本発明の第
２実施形態に係る積層管Ｂを説明する。積層管Ｂは、捲
回積層する層が異なる部分の単位プリプレグシート１
ｃ、２ａを所定量重畳していることを除き、上述した本
発明の第１実施形態に係る積層管Ａと同一である。従っ
て、同一の構成要素に同一の符号を付して、その説明を
省略する。

【００６５】即ち、第１実施形態においては、各捲回層
を形成する単位プリプレグシート１ａ、１ｂ、１ｃ；２
ａ、２ｂ、２ｃ；３ａ、３ｂ、３ｃの脚部の当接連結位
置を積層管Ａの径方向において一致させ、もって、基準
平面に実質的に沿って配向された補強繊維Ｆの位置も径
方向に一致させるように構成されている。第２実施形態
においても、第１捲回層１のための３枚の単位プリプレ
グシート１ａ、１ｂ、１ｃ及び第２捲回層２のための３
枚の単位プリプレグシート２ａ、２ｂ、２ｃは、ユニッ
トＵ１及びＵ２を形成するように相互に連結されている
が、第１捲回層１のためのユニットＵ１の終端部である
単位プリプレグシート１ｃと、第２捲回層２のためのユ
ニットＵ２の始端部である単位プリプレグシート２ａと
が、単位プリプレグシート２ａの幅の約１／２の長さを
もって相互に重畳している。

【００６６】上述した構造を採用することにより、図７
に示すように、各捲回層毎の補強繊維Ｆが積層管の軸方
向に配向する位置を相対的にずらすことができる。これ
により、単位プリプレグシート１ｃの脚部の当接連結位
置の外側に、別の単位プリプレグシート２ａの補強繊維
Ｆを配置することができる。

【００６７】尚、図６及び図７においては、説明を簡略
化するため、第１捲回層１及び第２捲回層２のみしか示
されていないが、第１実施形態におけると同様の他の捲
回層を有していてもよいことは勿論である。

【００６８】第２実施形態においては、各捲回層が３枚
の単位プリプレグシートから形成されるため、第１捲回
層１の単位プリプレグシート１ｃと、第２捲回層２の単
位プリプレグシート２ａとの重畳量が、それ等の幅の約
１／２の長さ、即ち、中心角にして約６０度分に対応し
ているが、その重畳量はこれに限定されるものではな
く、任意である。

【００６９】尚、上述した第１及び第２実施形態におい
て、芯金７におけるプリプレグシート捲回部分は、所定
のテーパー角度をもって先細形状に形成されているもの
として説明した。しかしながら、図８に示すように、芯
金８が、所定のテーパー角度をもって先細形状に形成さ
れた芯金本体８ａと、その後端に一体的に形成され、芯
金本体８ａのテーパー角度よりも小さいテーパー角度を
有する延長部分８ｂとから構成されている場合がある。
この場合には、図９に示すように、単位プリプレグシー
ト（例えば１ａ）の基端側部分における裁断角度を変え
ればよい。

【００７０】即ち、芯金８の延長部分８ｂにおける小さ
いテーパー角度に合わせて、単位プリプレグシート１ａ
の基端側部分の裁断角度を変えて、図９において斜線で
示した部分を切除すればよい。勿論、芯金８の延長部分
８ｂのテーパー角度が芯金本体８ａのテーパー角度より
も大きい場合には、単位プリプレグシート１ａの基端側
部分の裁断角度を大きくして、基端側の幅を広くすれば
よい。

【００７１】次に、図１０及び図１１を参照して本発明
の第３実施形態に係る積層管Ｃを説明する。積層管Ｃ
は、単位プリプレグシート１ａ、１ｂ、１ｃ；２ａ、２
ｂ、２ｃ；…を捲回積層する層の外層側ほど基端側から
先端側への長さを短く裁断し、該単位プリプレグシート
１ａ、１ｂ、１ｃ；２ａ、２ｂ、２ｃ；…の基端側が一
致するように積層することによって先端側よりも基端側
の補強繊維量が多くなるように積層したことを除き、上
述した本発明の第１実施形態に係る積層管Ａと同一であ
る。従って、同一の構成要素に同一の符号を付して、そ
の説明を省略する。

【００７２】図１０は、芯金７と、これに捲回される捲
回層及びその長さを概念的に示している。図１０におい
て、１乃至６は捲回層を示し、その各々は、第１実施形
態におけると同様に複数枚の単位プリプレグシートから
形成される。

【００７３】図１０から明らかなように、芯金７の外周
には、１０００ｍｍの長さをそれぞれ有する第１乃至第
３捲回層１、２、３がこの順序で捲回されている。これ
等第１乃至第３捲回層１、２、３の各々における単位プ
リプレグシートは０．１５ｍｍの厚さを有している。

【００７４】次いで、第３捲回層３の外周に、その基端
を揃えるようにして、７５０ｍｍの長さを有する第４捲
回層４が捲回されている。この第４捲回層における単位
プリプレグシートも０．１５ｍｍの厚さを有している。

【００７５】次いで、第４捲回層４の外周に、その基端
を揃えるようにして、５００ｍｍの長さを有する第５捲
回層５が捲回されている。この第５捲回層における単位
プリプレグシートも０．１５ｍｍの厚さを有している。

【００７６】更に、第５捲回層５の外周に、その基端を
揃えるようにして、２５０ｍｍの長さを有する第６捲回
層６が捲回されている。この第６捲回層における単位プ
リプレグシートも０．１５ｍｍの厚さを有している。

【００７７】このようにして芯金７の外周に、第１乃至
第６捲回層１、２、３、４、５、６を捲回し、次いで、
これを焼成する。このようにして焼成された積層管Ｃに
おいて、図１０に示した部分ａ、ｂ、ｃ、ｄにおける横
断面を図１１に示す。

【００７８】積層管Ｃの図１０に示した部分ａにおける
横断面は、図１１（ａ）に示すように、同芯状に積層さ
れた第１乃至第３捲回層１、２、３からなる３層構造を
有している。

【００７９】積層管Ｃの図１０に示した部分ｂにおける
横断面は、図１１（ｂ）に示すように、同芯状に積層さ
れた第１乃至第４捲回層１、２、３、４からなる４層構
造を有している。

【００８０】積層管Ｃの図１０に示した部分ｃにおける
横断面は、図１１（ｃ）に示すように、同芯状に積層さ
れた第１乃至第５捲回層１、２、３、４、５からなる５
層構造を有している。

【００８１】積層管Ｃの図１０に示した部分ｄにおける
横断面は、図１１（ｄ）に示すように、同芯状に積層さ
れた第１乃至第６捲回層１、２、３、４、５、６からな
る６層構造を有している。

【００８２】このように、積層管Ｃの長さ方向における
異なる部分ａ、ｂ、ｃ、ｄにおいて、３層乃至６層の捲
回層がそれぞれ周方向に完全な形で形成され、周方向に
おける補強繊維量が一定に維持されている。従って、積
層管の周方向における補強繊維量の変化に起因する、好
ましくない曲がりや反りの発生が防止され、周方向にお
ける剛性を一定に維持することができ、撓み時の捻れや
折れが回避される。

【００８３】

【発明の効果】請求項１に記載した本発明によれば、積
層管を形成する各層の少なくとも３方向に補強繊維が基
準平面に実質的に沿って配向されるように単位プリプレ
グシートが配置され、且つ、単位プリプレグシートの補
強繊維の基準平面に対する角度のずれを最小限に抑制す
ることができるので、補強繊維の弾性や強度を損なうこ
となく、撓み方向にずれの少ない物性の安定した均一な
積層管を得ることができる。

【００８４】請求項２に記載した本発明によれば、捲回
層毎の補強繊維が軸方向に配向する位置を異ならせるこ
とができるので、単位プリプレグシートの補強繊維の配
向方向が僅かにずれた位置において、別の単位プリプレ
グシートの補強繊維を適正な配向方向で配置することが
でき、補強繊維の弾性や強度を損なうことなく、撓み方
向にずれの少ない物性の安定した均一な積層管を得るこ
とができる。

【００８５】請求項３に記載した本発明によれば、複数
枚の単位プリプレグシートの側面が捲回積層する層に応
じて相互に密着し、捲回時におけるしわやたくれの発生
を防止でき、均一な曲がりと弾性を備え、且つ、折れに
くい積層管を提供できる。

【００８６】請求項４に記載した本発明によれば、中間
部等で円錐角度が異なる積層管においても、積層管を形
成する各層の少なくとも３つの部分で補強繊維を基準平
面に実質的に沿って配向できるので、物性の安定した均
一な積層管を得ることができる。

【００８７】請求項５に記載した本発明によれば、先端
側よりも基端側の補強繊維量が多くなるように積層でき
るので、基端側から先端側に向かって柔らかな綺麗な曲
線で湾曲する積層管を得ることができ、部分的に負荷が
かかっても、折れる虞がない。

【００８８】請求項６に記載した本発明によれば、捲回
積層する内層、外層又は中間層に芯金の周方向に補強繊
維が配向された層を介在させるため、撓み時における竿
の断面変形に伴う積層管の割れや座屈を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る積層管の製造に使
用される複数枚の単位プリプレグシートを示す正面図。

【図２】図１における単位プリプレグシートの拡大部分
正面図。

【図３】本発明の第１実施形態に係る積層管の横断面
図。

【図４】本発明の第１実施形態に係る積層管における第
１捲回層の先端側における側面図。

【図５】本発明の第１実施形態に係る積層管における単
位プリプレグシートの側面の裁断状態を示す概略図。

【図６】本発明の第２実施形態に係る積層管のための単
位プリプレグシートの接続状態を示す図

【図７】本発明の第２実施形態に係る積層管の横断面
図。

【図８】積層管の製造に使用される別のタイプの芯金を
示す正面図。

【図９】図８に示した芯金に適用するように裁断された
単位プリプレグシートを示す正面図。

【図１０】本発明の第３実施形態に係る積層管の製造工
程を示す概略図。

【図１１】本発明の第３実施形態に係る積層管の横断面
図。

【図１２】従来の積層管のための複数枚のプリプレグシ
ートを示す正面図。

【図１３】従来の他の積層管のための複数枚のプリプレ
グシートを示す正面図。

【図１４】図１３の複数枚のプリプレグシートを使用し
て得られた従来の積層管の横断面図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、１ｃ単位プリプレグシート２ａ、２ｂ、２ｃ単位プリプレグシート３ａ、３ｂ、３ｃ単位プリプレグシート４周方向に補強繊維が配向された層７芯金Ｆ補強繊維

フロントページの続きＦターム(参考） 4F100 AD11A AD11B AG00A AG00B AK53A AK53B BA01 BA02 BA16 BA22B DA11 DG01A DG01B DH01A DH01B DH02A DH02B EC052 EJ082 EJ422 GB87 JK01 4F205 AA39 AD02 AD04 AD16 AD20 AG08 AH59 HA02 HA33 HA37 HA45 HB01 HC02 HC16 HC17 HK01 HK16 HL04 HL12 HL13 HT13 HT22 HT27 HW05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軸方向に配向させた補強繊維に合成樹脂
を含浸したプリプレグシートを先端側より基端側が幅広
な略台形状に裁断して、緩円錐状の芯金外周に捲回積層
し、これを加圧焼成して形成される積層管において、前記プリプレグシートは前記補強繊維の方向が先端側と
基端側の裁断面と直交し、先端側と基端側の幅を捲回積
層する層の周長の少なくとも３等分の長さの台形状に裁
断した単位プリプレグシートの側面を少なくとも３枚当
接連結して形成されていることを特徴とする積層管。
【請求項２】前記捲回積層する層が異なる部分の単位
プリプレグシートを所定量重畳することによって、各積
層毎の補強繊維が軸方向に配向する位置を異ならせたこ
とを特徴とする請求項１に記載の積層管。
【請求項３】前記単位プリプレグシートの側面は捲回
積層する層の曲率半径分の角度をもたせて厚さ方向に裁
断されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に
記載の積層管。
【請求項４】前記単位プリプレグシートの側面は捲回
する芯金の円錐角度の変化に応じて裁断角度を異ならせ
てなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか
に記載の積層管。
【請求項５】前記単位プリプレグシートを捲回積層す
る層の外層側ほど基端側から先端側への長さを短く裁断
し、該単位プリプレグシートの基端側が一致するように積層
することによって先端側よりも基端側の補強繊維量が多
くなるように積層したことを特徴とする請求項１乃至請
求項４の何れかに記載の積層管。
【請求項６】前記捲回積層する層の内層、外層又は中
間層の少なくとも一層に芯金の周方向に補強繊維が配向
された層を介在させたことを特徴とする請求項１乃至請
求項５の何れかに記載の積層管。