JP2017506186A - 射出成形サーフフィンの繊維マトリックスインサート - Google Patents

Abstract

水上スポーツ用ボードのフィンは、前縁および後縁を有し、長手方向ベース軸線に沿って前縁と後縁との間に延びているベース部を有している。フィン軸線は、長手方向ベース軸線と略直交して延びており、両方の軸線が長手方向面内に位置している。対向する第１側面と第２側面とは、長手方向面を挟んで互いに略反対側に形成されている。樹脂材料によって結合された構造的ストランドによって形成されている第１および第２インサートプリプレグシートは、長手方向面を挟んで略反対側に位置する第１および第２側面のうちの対応する面の近くに配置されている。射出成形樹脂材料は、第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に配置されている。コア部は、第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に配置され、射出成形樹脂材料よりも密度が低い。

Description

本発明はサーフボードフィンに関し、より詳細には、フィンの全体的な屈曲特性を向上させるために射出成形樹脂材料に埋め込まれた１つまたは複数のインサートシートを有するフィンに関する。インサートシートは、予め負荷が加えられているとともに予め含浸されている。

一般的に、サーフボードの下面には１つまたは複数のフィンが装着されていることは広く知られている。フィンは水中に延びて水中翼として機能し、ある程度の安定性および方向制御をボードにもたらしている。具体的には、ボードの方向を制御するためにサーファーが自身の体重を左右に移動させると、フィンによってボードが所望の方向に向けられる。

サーファーが希望する制御量は、各サーファーの能力およびサーフィンスタイルによって異なる。具体的には、サーフィンの初心者は、パドリングして波に入ってから直立スタンスに移行する基本技術を上達させることに重点をおいている場合が多いため、ボードの操縦性はそれほど高くなくてもよい。サーファーの技術が上がるにしたがって、より高度かつ大胆なスタイルのサーフィンを行うようになる。このようなスタイルには、複数の高速なねじり、ターンおよびジャンプ等が含まれることが多く、サーフボードの一部が水から離れることもある。異なるサーフィンのスタイルに合わせて複数のフィンが存在しており、概して、フィンは特定のサーフィンスタイルまたは技量レベルに合わせて設計されている。

例えば、前述のより高度な操縦においてはフィンに強い力が加わることが多い。力が加えられた後にフィンが通常の状態に戻る能力は、フィンおよびサーフボード全体の性能に影響を及ぼす。加えられた力に対するフィンの反応性は、フィンの構造に大きく左右される。このため、サーフボードの従来のフィンの多くが、樹脂材料内に織布が層状に埋め込まれた複合構造から形成されている。このような複合材フィンは、複数層のガラス繊維織布の上に樹脂材料を配置する、従来の複合材レイアップ製造方法によって形成できる。

従来のサーフフィンの形成にはこのようなレイアップ製造方法が一般的に用いられているが、レイアップ方法およびこの方法によって製造されるフィンにはいくつかの欠点がある。欠点のひとつとして、従来のレイアップ製造方法は時間がかかるため非効率的であることが挙げられる。従来のレイアップ製造方法に時間がかかる原因は、積層された織布の上に樹脂材料を配置して流す工程であることが多い。

また、従来のフィンのレイアップ製造方法は、設計が制限されるという特有の欠点も有している。特に、多くのレイアップ製造方法においては、織布が互いの上に積み重ねられ、重ねられた層の間を樹脂が流れるようになっている。このため、従来のレイアップ製造方法では、織布が互いから離れて配置されているような、特異な構成の織布を形成することが困難もしくは不可能である。

したがって、従来技術と比較して改良されたサーフボードのフィンが必要とされている。これらの必要性を鑑み構成された本発明の様々な態様を、以下に詳述する。

本発明は上記した懸案を鑑みてなされたものである。

射出可能な樹脂材料に包囲されている少なくとも１つの予め含浸された（すなわち「プリプレグ（ｐｒｅ−ｐｒｅｇ）」）構造的インサートシートを有する射出成形サーフフィンが提供される。プリプレグインサートシートは型内に配置され、射出可能な樹脂材料が加圧されて型内に射出される。これによって、プリプレグインサートシートが伸長して、プリプレグインサートシートに張力が加えられる。射出された樹脂材料が冷却すると、プリプレグインサートシートが伸長した状態に固定され、その結果、フィンの全体的な性能および外力に対する反応性が向上する。フィンの製造における射出成形工程によって、成形時間が短縮されるとともに、フィン内においてプリプレグインサートシートを新しい特異な構成に配置することが可能となり、例えば、フィンの互いに対向する側面の近傍においてインサートシートを互いから離して配置することが可能となる。

一実施形態において、水上スポーツ用ボードのフィンが提供される。このフィンは、前縁および後縁を有している。ベース部は、水上スポーツ用ボードに装着可能であるとともに、前縁と後縁との間を長手方向ベース軸線に沿って延びている。フィン軸線は、長手方向ベース軸線と略直交して延びており、長手方向ベース軸線およびフィン軸線は共通の長手方向面内または各自の長手方向面内に位置している。フィンは、第１側面および略反対側の第２側面をさらに有している。第１側面と第２側面とは、長手方向面を挟んで略反対側に形成されている。第１インサートプリプレグシートは、第１側面の近くに配置されており、第１樹脂材料によって結合されている複数の第１構造的ストランドを有している。第２インサートプリプレグシートは、第２側面の近くに配置されており、第２樹脂材料によって結合されている複数の第２構造的ストランドを有している。第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとは、長手方向面を挟んで略反対側に配置されている。第３射出成形樹脂材料は、第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に配置されるとともに、第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートの周囲にも配置されて、第１側面および第２側面の少なくとも一部を構成している。

第１および第２インサートプリプレグシートは、シート内の張力を自然な状態よりも増大させることによって予め負荷が加えられていてもよい。第２インサートプリプレグシートは、第１インサートプリプレグシートから完全に離れていてもよい。

複数の第１構造的ストランドおよび複数の第２構造的ストランドが、第３射出成形樹脂材料よりも高い少なくとも１つの構造的特性を有していてもよく、少なくとも１つの構造的特性は、靭性、引張強度、弾性係数およびヤング係数からなる群から選択される。複数の第１構造的ストランドは、複数の第２構造的ストランドから角度的にずれていてもよい。複数の第１構造的ストランドは、複数の第２構造的ストランドとは異なっていてもよい。

第１インサートプリプレグシートの第１樹脂材料は、第２インサートプリプレグシートの第２樹脂材料とは異なっていてもよい。
第３射出成形樹脂材料内において第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間にコア部が設けられていてもよい。コア部は、第３射出成形樹脂材料によって第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートから離されていてもよい。コア部は、第３射出成形樹脂材料よりも密度が低いコア物質によって形成されていてもよい。コア部は、射出可能な発泡材料から形成されていてもよい。コア部は、気体状物質を含んでいてもよい。

別の実施形態においては、水上スポーツ用ボードとともに使用されるように構成されているフィンを形成する方法が提供される。この方法は、一対の対向する型穴面によって少なくとも部分的に画定されている型穴を有している型と、第１樹脂材料によって結合されている複数の第１構造的ストランドを有している第１インサートプリプレグシートと、第２樹脂材料によって結合されている複数の第２構造的ストランドを有している第２インサートプリプレグシートとを提供する工程を含んでいる。本方法は、型穴内に第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートを配置することと、型穴内において第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に加圧された第３樹脂材料を射出することとを更に含んでいる。射出工程は、第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートを、一対の型穴面のうちの対応する面に向かって互いから離れるように付勢し、第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートを伸長させ、第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に第３樹脂材料を配置することによって第１インサートプリプレグシートの少なくとも一部を第２インサートプリプレグシートから離し、第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートの周囲に第３樹脂材料を配置してフィンの外面を形成する。

本方法は、第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間において第３樹脂材料内にコア部を形成するために型穴内にコア物質を射出する工程をさらに含んでいてもよい。コア物質を射出する工程は、第３樹脂材料に発泡材料または気体状材料を射出することを含んでいてもよい。

本方法は、射出工程の前に、第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートを加熱する工程をさらに含んでいてもよい。
射出工程によって、第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートが溶解してもよい。

本方法は、第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートが伸長しているときに第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートの周囲において第３樹脂材料を硬化させるために、射出された第３樹脂材料を冷却する工程をさらに含んでいてもよい。射出された第３樹脂材料を冷却する工程によって、第３樹脂材料が収縮してもよい。

配置する工程が、複数の第１構造的ストランドが複数の第２構造的ストランドから角度的にずれる位置に第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートを型穴内に配置することを含んでいてもよい。

本発明の別の態様においては、ボード本体と、互いから離れてボード本体に装着されている一対のフィンとを備えている水上スポーツ用ボードが提供される。一対のフィンは第１フィンおよび第２フィンを有しており、第１フィンは、第１フィンに加えられた外力に対する第１フィンの抵抗に関連している第１屈曲特性を有しており、第２フィンは、第２フィンに加えられた外力に対する第２フィンの抵抗に関連している第２屈曲特性を有しており、第１屈曲特性は第２屈曲特性とは異なっている。

第１屈曲特性と第２屈曲特性との間の相違は、第１および第２フィンが有する第１および第２インサートプリプレグシートにそれぞれ関連している。
本発明は、添付の図面とともに以下の詳細の記載を参照することにより理解される。

本明細書に記載する様々な実施形態の特徴および効果は、以下の記載および図面を参照することによって理解される。図面においては、類似の部分には類似の符号が付されている。

本発明の一実施形態による複数のフィンを有するサーフボードの上面斜視図。 本発明の一実施形態による複数のフィンを有するサーフボードの上面斜視図。 本発明の一実施形態によるフィンの側面図。 図２のフィンの一実施形態の断面を示す端面図。 図２のフィンの第２実施形態の断面を示す端面図。 インサートプリプレグシートおよび射出された樹脂材料を含むフィンの側方部を示す拡大断面図。 フィンの形成に用いられる第１インサートプリプレグシートの一実施形態を示す側面図。 第１型ハウジング内に配置された第１インサートプリプレグシートの上面図。 第１型ハウジングと相補的な第２型ハウジングとを含む型アセンブリの部分分解斜視図。 閉じられた状態の型アセンブリを示す斜視図。 射出前に型穴内に配置された第１および第２インサートプリプレグシートを有する型アセンブリの部分断面図。 型アセンブリと、型穴内において第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に加圧されて射出された射出可能な樹脂材料を示す部分断面図。 加圧されて射出された樹脂材料によって第１および第２インサートプリプレグシートに予め加えられる負荷を示す模式図。 射出された樹脂材料が冷却するときに発生する、射出された樹脂材料の収縮を示す模式図。 フィンの部分上面斜視図。 図１４のフィンに予め加えられる応力の状態を示す模式図。 角度的に互いからずれている構造的ストランドをそれぞれ有している第１および第２インサートプリプレグシートを有するフィンの側面図。 サーフボードと、サーフボードに装着されたフィンとを示す部分側断面図。 図１７のフィンが第１方向に屈曲している状態を示す下面図。 図１７のフィンが第２方向に屈曲している状態を示す下面図。

類似の要素に対しては、図面および詳細な記載の全体にわたって共通の符号が用いられる。
以下に記載する詳細な説明は、本発明の好ましい実施形態について記載するものであり、本発明が構成または使用され得る唯一の形状について記載するものではない。本発明を構成および実施するための工程の機能および順序を以下に記載する。しかし、同じまたは同様な機能および順序を別の実施形態によって実施してもよく、これらも本発明の範囲に含まれる。

以下に参照する図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、例示された実施形態に本発明を限定するものでない。図１に、本発明の一態様による複数のフィン１２を有するサーフボード１０を示す。詳細は後述するが、フィン１２は、サーフボード１０の全体的な性能を向上させるために、所定の屈曲特性を有するように構成されている。所定の屈曲特性は、フィン１２内に包囲された少なくとも１つ、好ましくは２つのインサートに少なくとも部分的に起因する。インサートには、フィン１２の形成時に予め負荷が加えられる。

本明細書において、「屈曲特性」という用語は、フィン１２に加えられた外力に抵抗および反応するフィンの能力を指す。例えば、あるフィンの屈曲特性は、複数の異なる方向における屈曲、湾曲またはねじりに対するフィンの抵抗力、および屈曲された位置から屈曲されていない自然な状態に復帰するフィンの能力に関する。

サーフボード１０は、デッキ１６を有するボード本体１４を有している。サーフボード１０を用いてサーフィンをする際には、デッキ１６の上にサーファーが立つ。ボード本体１４は、ノーズ１８、テール２０、およびノーズ１８とテール２０との間を延びるとともに互いに対向して位置している一対のレール２２，２４をさらに有している。ボード本体１４は、長手方向ボード軸線２６と、長手方向ボード軸線２６と略直交する短手方向ボード軸線２８とを有している。

図１Ａに、別の実施形態によるサーフボード１１０を示す。図１のサーフボード１０と図１Ａのサーフボード１１０の主な違いは、ボード本体１４に装着されたフィン１２の数である。このように、サーフボードに装着されるフィン１２の数は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく変更可能である。したがって、サーフボードのフィン１２の数は１つのみでもよいし、４つよりも多くてもよい。このため、詳細は後述するが、フィン１２の構成は、サーフボードに含まれるフィン１２の総数によって決まる。

図２は、本発明の一実施形態によるフィン１２の側面図である。フィン１２は、前縁３０および後縁３２を有している。前縁３０および後縁３２はそれぞれベース部３４と反対側の先端部３６との間を延びている。前縁３０と後縁３２とは、ベース部３４から先端部３６に向かう方向に互いに近づいている。ベース部３４は、長手方向ベース軸線３８に沿って前縁３０と後縁３２との間を延びている。フィン軸線４２は長手方向ベース軸線３８と略直交して延び、内側中心面３９内に位置している。内側中心面３９は、ベース部３４から延びて、前縁３０および後縁３２の両方と交差している。

本明細書において、「面」という用語は、平坦な二次元の面に限定されない。「面」という用語は、平面に加えて、ある程度の湾曲（つまり平坦性からの偏位）を有している面も含むよう広く解釈される。例えば、一実施形態においては、内側中心面３９は平坦であり、内側中心面３９によってフィンが対称的に二分割されている。もしくは、フィン１２はより複雑な形状（湾曲した部分や非対称部分）を有していてもよく、内側中心面３９が、前縁３０と後縁３２との間において、円弧状または湾曲状にフィン１２内を延びていてもよい。

ベース部３４は、サーフボード１０に対して装着可能に構成されていてもよい。例示的実施形態においては、フィン１２は、複数の開口４０を有する中子部３７を有している。開口４０は中子部３７を貫通してトラス構造を形成し、中子部３７の重量を減少させるとともに、組み立て時にフィン１２の固定を容易にする。これについては、詳細を後述する。フィン１２は、ボード本体１４に装着されたフィン枠（図示しない）に装着可能であってもよい。フィン枠は、１つまたは複数のクリップや、中子部３７をフィン枠に固定する他の装着機構を有している。フィン枠の詳細については、米国特許第５，８３０，０２５号明細書（発明の名称：Ｆｉｎ Ｂｏｘ ｆｏｒ ａ Ｗａｔｅｒ Ｓｐｏｒｔｓ Ｂｏａｒｄ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ）に記載されている。本文献は、参照することにより本明細書に組み込まれるものとする。

図３および４は、フィン１２の断面図である。詳細は後で記載するが、図３および４に示されたフィン１２の主な相違点は、内側コア部の構成の違いである。図３および４に示す断面は、横方向の断面であり、内側中心面３９に直交する面である。図においては、フィン軸線４２は縦方向に延びて、断面を対称的かつ等しい部分に二分割している。しかし、前述したように、他の実施形態にてフィン１２を構成してもよく、フィン軸線４２はフィン１２を対称的かつ等しい部分に二分割していなくてもよい。例えば、フィン軸線４２は中子部３７からずれていてもよい。

フィン１２は、第１側面４６と、略反対側の第２側面４８とを有している。第１側面４６および第２側面４８は、内側中心面３９を挟んで略反対側に形成されており、前縁３０と後縁３２との間において１方向に延び、ベース部３４と先端部３６との間において別の方向に延びている。例示的実施形態においては、第１側面４６および第２側面４８は、長手方向面４４に対して略対称的な凸状の構成を有している。しかし、第１側面４６および第２側面４８は、所望の流体力学的効果をもたらすために他の固有の構成を有していてもよい。例えば、フィン１２は、特定の性能特性を得るために、航空機の翼のような形状を有していてもよい。

一実施形態において、フィン１２は、第１側面４６の近くに配置された第１インサートプリプレグシート５０と、長手方向面４４の反対側において第２側面４８の近くに配置された第２インサートプリプレグシート５２とを有している。本例示的実施形態は２つのプリプレグシート５０，５２を有しているが、他の実施形態においては、フィン１２に含まれるプリプレグシートの数は１つでもよいし２つよりも多くてもよい。つまり、２つのプリプレグシートに関する図示および記載は例示を目的とするものであり、本願の範囲を限定するものではない。さらに、この例示的実施形態においては、第１インサートプリプレグシート５０および第２インサートプリプレグシート５２が別のシート（一体化されたシートではない）として示されている。しかし、他の実施形態においては、一体化された１枚のシートを折り曲げて、シートの第１部分が第１側面４６の近くに配置され、シートの第２部分が第２側面４８の近くに配置されるようにしてもよい。このように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、任意の数のプリプレグシートを用いることができる。

本明細書においては、「プリプレグシート」という用語は、樹脂材料によって結合された構造的ストランドの、予め含浸されたシートを指す。特に、第１インサートプリプレグシート５０は、第１樹脂材料によって結合された第１構造的ストランドを有し、第２インサートプリプレグシート５２は、第２樹脂材料によって結合された第２構造的ストランドを有している。第１インサートプリプレグシート５０において用いられる第１構造的ストランドは、第２プリプレグシート５２において用いられる第２構造的ストランドと同じであってもよいし異なっていてもよい。また、第１インサートプリプレグシート５０において用いられる第１樹脂材料は、第２プリプレグシート５２において用いられる第２樹脂材料と同じであってもよいし異なっていてもよい。構造的ストランドは、炭素繊維ストランド、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ストランドまたは当業者に周知の他の材料からなるストランドから形成される。構造的ストランドは、高い引張強度および靭性を有していることが好ましい。１枚のプリプレグシート内の構造的ストランドは、織り合わされていてもよいし、織られていない状態で配置されていてもよい。図５は、第２インサートプリプレグシート５２の中に配置された構造的ストランド５４，５６の部分拡大断面図である。詳細は後述するが、第１プリプレグシート５０および第２プリプレグシート５２の構造的ストランドは、フィン１２の屈曲特性を調節するために所望の方向に配置することができる。

第３射出成形樹脂材料５８が第１インサートプリプレグシート５０と第２インサートプリプレグシート５２との間に配置されるとともに、第１インサートプリプレグシート５０および第２インサートプリプレグシート５２の周囲にも配置されて、第１側面４６および第２側面４８の少なくとも一部を構成している。すなわち、射出された樹脂材料５８は、第１側面４６および／または第２側面４８の全体を構成していてもよいし、側面４６，４８の小さい部分のみを構成し、側面４６，４８の残りの部分は、第１インサートプリプレグシート５０および第２インサートプリプレグシート５２によってそれぞれ形成されていてもよい。第３樹脂材料５８は、第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２において用いられている第１および第２樹脂材料と同じであってもよいし異なっていてもよい。

フィン１２の様々な実施例は、第３射出成形樹脂材料５８から独立して形成された第１側面４６および／または第２側面４８を有していてもよい。つまり、プリプレグシート５０，５２が側面４６，４８の全体を構成していてもよいし、側面４６，４８は当業者に周知の他の材料によって構成されていてもよい。射出された樹脂材料５８は、プリプレグシート５０，５２の間に完全に配置されていてもよい。さらに、プリプレグシート５０，５２が不浸透性を有し、射出成形樹脂材料５８がプリプレグシート５０，５２を通過できないように構成されていてもよい。

一実施形態においては、フィン１２が内側コア部６０を有している。内側コア部６０は、第１インサートプリプレグシート５０と第２インサートプリプレグシート５２との間に位置しているとともに、射出成形樹脂材料５８の中に位置している。コア部６０は第３射出成形樹脂材料５８によって第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２から離されている。コア部６０は、射出成形樹脂材料５８よりも密度が低いコア物質によって形成されている。例えば、コア物質は、図３に示すように射出可能な発泡材料６０ａであってもよいし、図４に示すように窒素等の気体状物質であってもよい。フィン１２内にコア部６０を設けることは任意であり、他の実施形態のフィン１２はコア部６０を有していなくてもよい。

フィン１２の基本的な構造特徴に関して前述したが、次に、フィン１２の形成方法の例示的実施形態を示す図６〜１６を参照する。本方法の様々な特徴は、フィン１２の全体的な屈曲特性を向上させるためにフィン１２の形成時に第１および第２インサート５０，５２に予め負荷を加えることに関している。

図６に、第１および第２インサート５０，５２のいずれかとして用いられるように構成されているプリプレグシートを示す。プリプレグシートは、所定の寸法パラメータに応じて、切断や打ち抜き等の手段によって成形される。図６に示す例示的プリプレグシートの周囲形状は、フィン１２の周囲形状に似ているが、フィン１２の周囲形状よりも若干小さい。しかしながら、プリプレグシートの周囲寸法は、形成されるフィン１２の周囲長さよりも若干大きくてもよい。この若干大きい外周は、フィンの湾曲に起因するものである。所望する特定の屈曲特性に応じて、第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２の構造は略同一であってもよいし、異なっていてもよい（つまり、一方のインサートが他方のインサートよりも大きくてもよい）。

図７〜１０を参照して、プリプレグシート５０，５２は、型アセンブリ６４によって画定されている型穴６２内に配置される。型アセンブリ６４は、第１型ハウジング６６と、相補的な第２型ハウジング６８とを有している。型穴６２は、フィン１２の所望の形状に対して相補的な形状を有しており、第１および第２型ハウジング６６，６８が互いに結合されたときに型ハウジング６６，６８が共に型穴６２を形成する。より詳細には、第１型ハウジング６６は第１型穴面７０を有しており、第２型ハウジング６８は第２型穴面７２を有している。一実施形態においては、型穴面７０，７２からそれぞれ１つまたは複数のタブ部６５が型穴６２内に延びており、これによって、射出工程において第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２の移動が規制される。しかしながら、別の実施形態においては、型アセンブリ６４がタブ部６５を有しておらず、プリプレグシート５０，５２が型ハウジング６６，６８の対向する面の間に挟まれて留められるように、プリプレグシート５０，５２が型穴６２の外側へ延びていてもよい。第１および第２型ハウジング６６，６８は、第１および第２型穴面７０，７２が互いに対向して間に型穴６２を形成するように互いに係合可能に構成されている。型アセンブリ６４は射出管７４を有しており、射出管７４は、射出可能な樹脂を型穴６２内に送る。また、内側コア部６０を有しているフィン１２の場合には、コア物質も送る。

第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２は、図８に示すように第１および第２型ハウジング６６，６８の中に配置され、その後、図９に示すように型ハウジング６６，６８が閉じられる。図１０は、閉じられた型ハウジング６６，６８の部分断面図である。第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２は、射出可能な樹脂材料５８が型穴６２内に射出される前に型穴６２内に配置される。射出管７４は、型アセンブリ６４内に樹脂材料５８が射出されたときに第１および第２プリプレグシート５０，５２が各型穴面７０，７２に向かって互いから反対方向に移動するように、プリプレグシート５０，５２の間に位置していることが好ましい。これについては、詳細を後述する。

一実施形態においては、プリプレグインサートシート５０，５２は型アセンブリ６４が閉じられる前に加熱され、その結果、プリプレグインサートシート５０，５２と射出された樹脂材料５８との間の結合が促進される。例えば、シート５０，５２を加熱することによって、シート５０，５２内の樹脂材料が溶解して（もしくはそれぞれの溶解点に近づき）、シート５０，５２の樹脂と射出された樹脂材料５８との間の結合／溶解が促進される。さらに、シート５０，５２を加熱することによってシート５０，５２の可撓性が上がるため、射出工程においてシート５０，５２が型の形状に沿うように変形することができる。ただし、プリプレグインサートシート５０，５２の加熱は任意であり、他の実施形態の方法においては、型アセンブリ６４を閉じる前にプリプレグシート５０，５２の加熱を行わない。

図１１を参照して、第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２が型穴６２内に配置されて型ハウジング６６，６８が閉じられた後に、射出可能な樹脂材料５８が型穴６２内に射出される。射出される樹脂材料５８は、プリプレグシート５０，５２に予め負荷を加えてシート５０，５２を互いから離れる方向に押すような「激しい」状態をもたらすために、圧力をかけて急速に型穴６２内に射出されることが好ましい。タブ部６５によって、プリプレグシート５０，５２が上方向（射出方向）にスライド移動することが防止されている。図１０に示すシート５０，５２の位置（射出前）と図１１に示すシート５０，５２の位置（射出の開始後）を比較すると、図１１においてはシート５０，５２の互いからの距離が大きくなっており、特にフィン１２のベース部に対応する、型の下部の近くにおいて距離が大きくなっていることがわかる。

射出成形樹脂材料５８が型穴６２内に射出されるにつれて、射出された樹脂材料５８が型穴６２内に充填されて、第１インサートプリプレグシート５０と第２インサートプリプレグシート５２との間に配置されるとともに、プリプレグシート５０，５２の周囲にも配置されて、フィン１２の外面を形成する。一実施例においては、シート５０，５２は多孔性であり、射出された樹脂材料５８がシート５０，５２を通って流動できる。他の実施形態においては、シート５０，５２が実質的に非多孔性であり、射出された樹脂材料はシート５０，５２の周囲を流れる。

図１２は、樹脂材料５８の射出時にシート５０，５２に加わる負荷を模式的に示す図である。樹脂材料５８がシート５０，５２の間に射出されるにつれて、樹脂材料５８の圧力および流れがシート５０，５２を互いに反対方向に付勢する。内側矢印７６は、シート５０に対して第１方向に加えられる力を表し、内側矢印７８はシート５２に対して第２方向に加えられる力を表している。第２方向は、第１方向とは略反対である。このようにして、プリプレグシート５０，５２が、型アセンブリ６４の対応する壁７０，７２に対して押さえつけられる。射出された樹脂材料５８の面摩擦および圧力によってシート５０，５２が伸長する。第１シート５０の伸長は長手方向矢印８０にて示され、第２シート５２の伸長は長手方向矢印８２にて示されている。射出の圧力によって、フィン１２のベース部３４の近傍において型の壁７０，７２に向かってプリプレグシート５０，５２が移動し、次いで、フィン１２の先端部３６に向かって上方に伸長する。シート５０，５２が「伸長」すると、シート５０，５２に張力が加わり、これによって、フィン１２の屈曲特性が向上する。樹脂材料５８を射出することによって、シート５０，５２が自然な状態から屈曲または変形し、シート５０，５２が伸長することによってシート５０，５２内の張力が増加する。このように、射出を行う前のシートはそれぞれ「自然な状態」にあり、シート５０，５２は略平面状（例えば、屈曲していない状態や平坦な状態）をなして、張力がほとんどもしくは全く加えられていない状態にある。

一実施形態においては、型穴６２の大部分に樹脂材料５８が充填されると、樹脂材料５８の射出が停止されて、型穴６２内においてプリプレグシート５０，５２の間にコア物質６０が射出される。樹脂材料５８とコア物質６０とは、同じ送出チューブ７４を使って送り出される。前述したように、コア物質６０は射出可能な発泡材料、プラスチックまたは他の固体材料であってもよいし、気体状物質や液体等の流体であってもよい。気体状物質の場合、コア物質の圧力は大気圧より低くてもよいし、大気圧と同じであってもよいし、大気圧よりも高くてもよい。射出されたコア物質６０は、フィン１２の浮力、屈曲性または所望する重量等のパラメータを向上できる。所定量のコア物質６０が型穴６２内に射出された後に、型穴６２内に充填するスペースがまだ残っている場合は樹脂材料５８の射出が再開される。

型穴６２が射出された樹脂５８で満たされた後には、型は非常に大きな圧力下に「詰め込まれた」状態にあるため、プリプレグシート５０，５２がさらに伸長する。この時点において、各プリプレグシート５０，５２に含浸された樹脂材料は溶解状態にある。このため、プリプレグシート５０，５２内の構造的ストランド／繊維がさらに伸長できるようになっている。温度が下がるにつれて樹脂が硬化して、伸長した繊維を、予め負荷がかけられている伸長状態に固定する。プリプレグシート５０，５２に含浸された溶解樹脂が射出された溶解樹脂５８と結合することによって、安定した永続的な結合がもたらされる。

図１３に、溶解樹脂が冷却するときにプリプレグシート５０，５２に加えられる力を模式的に示す。具体的には、プリプレグシート５０，５２においてフィン１２の外面に対向する部分が冷却工程でさらに伸長する。これは、型の温度が、樹脂の溶解温度よりも低いためである。プリプレグシート５０，５２に含浸された樹脂は、型の表面近くから先に冷却し始める。残りの材料が冷却するにつれて材料が収縮し、表面に接合しているプリプレグシート５０，５２を矢印８３，８５の方向に引っ張る。これは、射出された樹脂の内側部分が最後に冷却し、射出された樹脂は表面上において最初に冷却するためである。フィン１２の最も厚い部分において、収縮／縮小の程度が最も大きい。図１４にフィン１２の部分斜視図を示す。この図に示される矢印８７は、コア部６０の周囲における収縮を表している。

冷却工程において各側面が反対側の側面に向かって引っ張られるにつれて、反対方向に作用する力によって、動的な、予め負荷の加えられた状態がもたらされる。その結果、フィン１２内に潜在的エネルギーが閉じ込められることになり、弾力性が向上する。材料がすでに伸長されており、動的であるとともに弾力を有しているため、フィン１２が曲げられた際のフィン１２の反応性が向上している。このため、弾性応答に到達するために必要とされる湾曲量が低減されて、その結果、フィン１２の性能が向上されている。

図１６は、第１インサートプリプレグシート５０が第２インサートプリプレグシート５２に重ねられているフィン１２の側面図である。第１インサートプリプレグシート５０は、第１軸線８４に平行に延びる構造的ストランドと、第１軸線８４と直交して延びる構造的ストランドとを有している。第２インサートプリプレグシート５２は、第２軸線８６に平行に延びる構造的ストランドと、第２軸線８６と直交して延びるストランドとを有している。第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２が型アセンブリ６４内に配置されるときには、第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２は第１軸線８４が第２軸線８６から所定の角度θだけ角度的にずれているよう配置される。つまり、第１インサートプリプレグシート５０の構造的ストランドは、第２インサートプリプレグシート５２の構造的ストランドから所定の量θだけ角度的にずれている。角度θの大きさは、フィン１２の所望の性能パラメータに応じて、各フィンにおいて異なる。角度θによって、屈曲性や強度等の、フィン１２の特定の性能特定を向上できる。

図１６に示す実施形態においては、第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２が、角度的に互いからずれている軸線８４，８６をそれぞれ画定しているが、他の実施形態においては、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、軸線８４，８６は互いに整合していてもよい。

第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２を特定の形状に形成することによって、特定の性能パラメータを達成することができる。例えば、図１６に示すフィン１２においては、第１インサートプリプレグシート５０が、第２インサートプリプレグシート５２よりも小さく、フィン１２のベース部３４に近い部分内を延びているが、フィン１２の先端部３６までは延びていない。これに対し、第２インサートプリプレグシート５２は第１インサートプリプレグシート５０よりも大きく、ベース部３４から先端部３６までフィン１２の略全体にわたって延びている。このため、第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２はフィン１２のベース部３４の近くにおいて重なり合っており、ベース部３４において強度および剛性を高めている。一方、フィン１２の先端部３６においては、第２インサートプリプレグシート５２のみが延びている。第１および第２インサートプリプレグシート５０，５２が重なり合う程度およびプリプレグシート５０，５２によって画定される特定の周囲形状は、目的とするフィン１２の特定の性能パラメータに応じて各フィンで異なる。

図１７〜１９を参照して、フィン１２がボード本体１４に装着された状態において、フィン１２が水中を移動してフィン１２に力が加えられると、フィン１２が様々な軸線を中心として様々な方向に屈曲、湾曲または捻転する。図１７はフィン１２の側面図である。多くの場合、フィン１２はボード本体１４に強固に装着されており、フィン１２のベース部３４は、ベース部３４とボード本体１４との間の相対移動がほとんど発生しないようにボード本体１４に固定されている。しかしながら、フィン１２にねじり力が加えられた場合、フィン１２は、ねじり軸線８８を中心としてねじられる傾向がある。前述したように、このようなねじり力に抵抗するフィンの能力はフィン１２に使用されるインサート（インサートの組成および形状ならびにインサートの重なり程度等を含む）、射出成形材料の組成およびフィン１２の製造時にインサートに予めかけられる負荷／伸長の程度によって異なる。いくつかの場合においては、ねじり屈曲に対してより大きい抵抗を有している剛性の高いフィン１２を構成することが好適であり、他の場合においては、より大きく屈曲することができるフィン１２を構成することが好適である。

図１８および１９は、フィン１２の下面図であり、ボード本体１４に対して横方向に曲げられたフィン１２を示している。中心参照軸線９０は、フィン１２が自然な状態（つまり、屈曲または湾曲していない状態）にあるときにフィン１２が画定する軸線を表している。図１８は、参照軸線９０に対して第１方向に量φ１だけ屈曲しているフィン１２を示し、図１９は、参照軸線９０に対して反対の第２方向に量φ２だけ屈曲しているフィン１２を示している。フィン１２に同じ力が加えられた場合の量φ１は量φ２と同じであってもよいし、異なっていてもよい。つまり、いくつかの場合においては、屈曲に対する抵抗が第１方向と第２方向とにおいて同じであるようにフィン１２を構成することが望ましい。しかしながら、他の場合においては、所望するボード１０の全体的性能パラメータに応じて、一方向においてはその反対方向よりも屈曲に対する抵抗が大きくなるようにフィン１２を構成することが望ましい。

例えば、図１および１Ａを再度参照して、サーフボード１０，１１０は、各自のテール部２０の近くにおいてボード本体１４に装着された複数のフィン１２を有している。具体的には、図１のサーフボード１０はフィン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを有している。側方フィン１２ａ，１２ｄは、互いに反対側に位置するレール２２，２４の対応する方の近くに位置し、中間フィン１２ｂ，１２ｃは、ボード１４の長手方向中心線を挟んで反対側において側方フィン１２ａ，１２ｄの間に位置している。各フィン１２はボード１４の異なる位置に設けられているため、各フィン１２には異なる力が加えられる。このため、各フィン１２が固有の屈曲特性を有するように、各フィン１２を個別に形成してもよい。例えば、側方フィン１２ａ，１２ｄは、横方向外側には屈曲し難く、横方向内側へは屈曲し易いように構成してもよい（もしくはその反対であってもよい）。一方、中間フィン１２ｂ，１２ｃは、全方向において屈曲に対する抵抗が等しくなるように構成されていてもよい。当然ながら、側方フィン１２ａ，１２ｄの屈曲特性は互いに類似していなくてもよく、一方の側方フィンがより高い剛性を有し、他方の側方フィンがより高い可撓性を有するように構成してもよい。同様に、中間フィン１２ｂ，１２ｃも、互いに異なるまたは固有の屈曲特性を有していてもよい。すなわち、フィン１２ａ〜１２ｄを「側方」または「中間」に分類しているのはフィンの区別を分かりやすくするためであり、限定するためではない。このように、各フィン１２は、ボード１４の別のフィン１２とは異なる固有の屈曲特性を有していてもよい。

上記の構成においてはサーフボードのフィン１２について記載したが、フィン１２は様々な水上スポーツ用ボードにおいて使用可能である。水上スポーツ用ボードの例としては、スタンドアップパドルボード、水上スキー、ウエイクボード、パドルボード、ウィンドサーフィン用ボード、または当業者に周知であるか、もしくは今後開発されるボードおよび個人用船等が挙げられるが、これらに限定されない。

上記の記載は例示的であり、限定的ではない。上記の開示内容から、本明細書において開示される発明の趣旨および範囲内において様々な変形例を当業者が実施できる。さらに、ここに記載する実施形態の様々な特徴は単独で用いてもよいし、様々な組み合わせにおいて用いてもよく、ここに記載する特定の組み合わせに限定されない。したがって、特許請求の範囲は、記載された実施形態に限定されない。

Claims (24)

1. 水上スポーツ用ボードのフィンであって、
   前縁および後縁と、
   前記水上スポーツ用ボードに装着可能であるとともに、前記前縁と後縁との間に延びているベース部であって、該ベース部から延びている内側中心面が前記前縁および後縁と交差しているベース部と、
   前記内側中心面を挟んで略反対側に形成されている第１側面および第２側面と、
   前記第１側面の近くに配置されている第１インサートプリプレグシートであって、第１樹脂材料によって結合されている複数の第１構造的ストランドを有している第１インサートプリプレグシートと、
   前記第１インサートプリプレグシートに近傍するとともに該第１インサートプリプレグシートに沿っている射出成形樹脂材料と、
   を有しているフィン。
2. 前記射出成形樹脂材料内に位置するコア部をさらに有し、該コア部が、前記射出成形樹脂材料によって前記第１インサートプリプレグシートから離されており、前記射出成形樹脂材料よりも密度が低いコア物質から形成されている、請求項１に記載のフィン。
3. 前記コア部が射出可能な発泡材料から形成されている、請求項２に記載のフィン。
4. 前記コア部が気体状物質から形成されている、請求項２に記載のフィン。
5. 前記第１インサートプリプレグシート内の張力を自然な状態よりも増大させることによって、前記第１インサートプリプレグシートに予め負荷が加えられている、請求項１に記載のフィン。
6. 前記複数の第１構造的ストランドが、前記射出成形樹脂材料よりも高い少なくとも１つの構造的特性を有しており、該少なくとも１つの構造的特性が、靭性、引張強度、弾性係数およびヤング係数からなる群から選択される、請求項１に記載のフィン。
7. 前記射出成形樹脂材料が前記第１インサートプリプレグシートと前記第２側面との間に配置されている、請求項１に記載のフィン。
8. 前記射出成形樹脂材料が前記第１インサートプリプレグシートを包囲しているとともに、前記第１側面の一部を形成している、請求項１に記載のフィン。
9. 前記射出成形樹脂材料が前記第２側面の一部も形成している、請求項８に記載のフィン。
10. 水上スポーツ用ボードのフィンであって、
    前縁および後縁と、
    前記水上スポーツ用ボードに装着可能であるとともに、前記前縁と後縁との間を長手方向ベース軸線に沿って延びているベース部であって、フィン軸線が前記長手方向ベース軸線と略直交して延びており、前記長手方向ベース軸線およびフィン軸線が長手方向面内に位置しているベース部と、
    前記長手方向面を挟んで略反対側に形成されている第１側面および第２側面と、
    前記第１側面の近くに配置されている第１インサートプリプレグシートであって、第１樹脂材料によって結合されている複数の第１構造的ストランドを有している第１インサートプリプレグシートと、
    前記第２側面の近くに配置されている第２インサートプリプレグシートであって、該第２インサートプリプレグシートは第２樹脂材料によって結合されている複数の第２構造的ストランドを有しており、前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとが、前記長手方向面を挟んで略反対側に配置されている第２インサートプリプレグシートと、
    前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に配置されている第３射出成形樹脂材料と、
    前記第３射出成形樹脂材料内において前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に位置しているコア部であって、該コア部は、前記第３射出成形樹脂材料によって前記第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートから離されており、前記第３射出成形樹脂材料よりも密度が低いコア物質から形成されているコア部と、を備えるフィン。
11. 前記複数の第１構造的ストランドが前記複数の第２構造的ストランドから角度的にずれている、請求項１０に記載のフィン。
12. 前記複数の第１構造的ストランドが前記複数の第２構造的ストランドとは異なっている、請求項１０に記載のフィン。
13. 前記第１樹脂材料が前記第２樹脂材料とは異なっている、請求項１０に記載のフィン。
14. 前記第２インサートプリプレグシートが前記第１インサートプリプレグシートから完全に離れている、請求項１０に記載のフィン。
15. 前記第３射出成形樹脂材料が前記第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートの周囲に配置されて、前記第１側面および第２側面の少なくとも一部を形成している、請求項１０に記載のフィン。
16. 水上スポーツ用ボードとともに使用されるように構成されているフィンを形成する方法であって、
    提供する工程であって、
    一対の対向している型穴面によって少なくとも部分的に画定されている型穴を有している型と、
    第１樹脂材料によって結合されている複数の第１構造的ストランドを有している第１インサートプリプレグシートと、
    第２樹脂材料によって結合されている複数の第２構造的ストランドを有している第２インサートプリプレグシートと、を提供する工程と、
    前記型穴内に前記第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートを配置する工程と、
    前記型穴内において前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に加圧された第３樹脂材料を射出することによって、
    前記第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートを、前記一対の型穴面のうちの対応する面に向かって互いから離れるように付勢し、
    前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に前記第３樹脂材料を配置することによって前記第１インサートプリプレグシートの少なくとも一部を前記第２インサートプリプレグシートから離す工程と、からなる方法。
17. 前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間において前記第３樹脂材料内にコア部を形成するために前記型穴内にコア物質を射出する工程をさらに含んでいる、請求項１６に記載の方法。
18. コア物質を射出する工程が、前記第３樹脂材料に発泡材料を射出することを含んでいる、請求項１７に記載の方法。
19. コア物質を射出する工程が、前記第３樹脂材料に気体状材料を射出することを含んでいる、請求項１７に記載の方法。
20. 前記射出工程の前に、前記第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートを加熱する工程をさらに含んでいる、請求項１６に記載の方法。
21. 前記第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートが伸長しているときに該第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートの周囲において前記第３樹脂材料を硬化させるために、射出された第３樹脂材料を冷却する工程をさらに含んでいる、請求項１６に記載の方法。
22. 前記射出された第３樹脂材料を冷却する工程によって前記第３樹脂材料が収縮する、請求項２１に記載の方法。
23. 水上スポーツ用ボードであって、
    ボード本体と、
    互いから離れて前記ボード本体に装着されている一対のフィンと、を備えており、各フィンが、
    前縁および後縁と、
    前記水上スポーツ用ボードに装着可能であるとともに、前記前縁と後縁との間を長手方向ベース軸線に沿って延びているベース部であって、フィン軸線が前記長手方向ベース軸線と略直交して延びており、前記長手方向ベース軸線およびフィン軸線が長手方向面内に位置しているベース部と、
    前記長手方向面を挟んで略反対側に形成されている第１側面および第２側面と、
    前記第１側面の近くに配置されている第１インサートプリプレグシートであって、第１樹脂材料によって結合されている複数の第１構造的ストランドを有している第１インサートプリプレグシートと、
    前記第２側面の近くに配置されている第２インサートプリプレグシートであって、該第２インサートプリプレグシートは第２樹脂材料によって結合されている複数の第２構造的ストランドを有しており、前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとが、前記長手方向面を挟んで略反対側に配置されている第２インサートプリプレグシートと、
    前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に配置されている第３射出成形樹脂材料と、
    前記第３射出成形樹脂材料内において前記第１インサートプリプレグシートと第２インサートプリプレグシートとの間に位置しているコア部であって、該コア部は、前記第３射出成形樹脂材料によって前記第１インサートプリプレグシートおよび第２インサートプリプレグシートから離されており、前記第３射出成形樹脂材料よりも密度の低いコア物質から形成されているコア部と、を備えており、
    前記一対のフィンが第１フィンおよび第２フィンを有しており、前記第１フィンが、該第１フィンに加えられた外力に対する第１フィンの抵抗に関連している第１屈曲特性を有しており、前記第２フィンが、該第２フィンに加えられた外力に対する第２フィンの抵抗に関連している第２屈曲特性を有しており、前記第１屈曲特性が第２屈曲特性とは異なっている、水上スポーツ用ボード。
24. 前記第１屈曲特性と第２屈曲特性と間の相違が、第１および第２フィンに含まれている第１および第２インサートプリプレグシートのそれぞれに関連している、請求項２３に記載の水上スポーツ用ボード。

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