JP2018531809A - 様々なコンポーネントへのグラフェンの組み込み及び製造方法 - Google Patents

Abstract

コンポーネントは、複数のプリプレグ層を有する中空のコンポーネントを備え、各プリプレグ層は、樹脂及び樹脂全体に均一に配合されたグラフェン製剤を含むグラフェン−樹脂混合物を含む。コンポーネントは、さらに、グラフェン−樹脂混合物で含浸された繊維布を含む。複数のプリプレグ層は、グラフェン−樹脂混合物と繊維布との交互の層として一緒に貼り付けられ、プレスされて、中空のコンポーネントが形成される。【選択図】図２

Description

本開示は、様々なコンポーネントへのグラフェンの組み込み、及び製造方法に関する。

フィッシングロッドの技術は、竹竿の時代から、グラファイト、ガラス繊維、及び樹脂で強化された現在のフィッシングロッドまで進化してきた。釣りをする人にとって、軽量で耐久性があり、感度が高く力強いロッドが望ましい。釣りをする人は、取り扱い及び運搬が容易であり、水中の魚のいる場所にルアーを投げ入れて配置することができる適正な量のスチフネス又は可撓性を有し、釣れた魚を水中から引き上げるのに充分な強度及び一体性を有するロッドを求めている。「アクション」の用語は、ロッドの先端に圧力を掛けた場合にロッドがたわむ又は屈曲する程度を表すために用いられる。一般的に、ファストアクションのロッドは、同じ種類のスロー又はモデレートアクションのロッドよりも屈曲が少ない。例えば、ほとんどのバスロッドのアクションは、釣針の合わせのためのより良好な感度及びよりファストなパワーを得るために、ファストからベリーファストである。用いられるルアーの種類も、フィッシングロッドの選定の際に考慮されるべきである。「パワー」とは、ロッドの強度又は釣り上げる能力を表すために用いられる用語である。ロッドのパワーは、ヘビー、ミディアムヘビー、ミディアムなどを用いて表される。一般的に、ロッドのパワーは、用いられることになる釣糸の重量と適合しているべきである。フィッシングロッドを表すために用いられる別の用語として、「応答性」がある。この用語は、ロッド全体が負荷の下で曲がり、その後負荷から開放された時点で元の状態に戻る能力を表すために用いられる。一般的に、軽いロッドほど、負荷状態に対する応答性が高くなる。多くの実験及び研究が、完璧なロッドを構築するために充てられてきた。

フィッシングロッドに加えて、多くの他の種類のスポーツ用品及び他の種類のコンポーネントも、軽量、弾性、及び強度を含む上述した特性と同じ特性を有することが望ましい。

図１は、本開示に従うグラフェンを有するフィッシングロッドの好ましい実施形態の透視図である。 図２は、本開示に従うグラフェンを有するフィッシングロッドブランクを作製するための好ましい製造方法の単純化されたフローチャートである。 図３は、本開示に従うグラフェンを有するフィッシングロッドブランクの好ましい実施形態の断面図である。 図４は、本開示に従うグラフェンを有するフィッシングロッドブランクの別の好ましい実施形態の断面図である。 図５は、本開示に従うグラフェンを有するゴルフクラブの好ましい実施形態の透視図である。 図６は、本開示に従うグラフェンを有する矢の好ましい実施形態の透視図である。 図７は、本開示に従うグラフェンを有するコンパウンドボウ（複合弓、compound bow）の好ましい実施形態の透視図である。 図８は、本開示に従うグラフェンを有する自転車フレームの好ましい実施形態の透視図である。 図９は、本開示に従うグラフェンが組み込まれた繋駕車（サルキ（繋駕競走用）、horse sulky）の別の好ましい実施形態の断面図である。 図１０は、本開示に従うグラフェンが組み込まれた自動車のボディコンポーネントの別の好ましい実施形態の断面図である。 図１１は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたボードの好ましい実施形態の透視図である。 図１２は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたスノースキー板の好ましい実施形態の透視図である。

フィッシングロッド、ゴルフクラブ、矢、ボウ、スノースキー板及びストック、水上スキー板、自転車フレーム、ウォーキング／ハイキング用ステッキ、ボードスポーツに用いられるボード（例：サーフボード、スケートボード、ウィンドサーフィンボード、パドルボード、カイトサーフィンボード、ニーボード、ウェイクボード、スノーボードなど）、スポーツ用ヘルメット、バットなどの多くのスポーツ用品、並びに繋駕車、自動車のボディ外皮（car body skin）、自動車のボディパネル、ヘルメット、防弾衣（body armor）、コンピューティングデバイス（携帯電話、タブレット、及びラップトップ）の外部筐体及び他のコンポーネント、オートバイのボディパーツ、船の船体及びボディコンポーネント、航空機の機体及び機翼コンポーネント、ヘリコプターのブレード及びボディコンポーネント、及び超軽量航空機フレームなどの他の用途も、グラフェン構造の理想的な用途であり、この材料の固有の強度、弾性、及び軽量を利用している。０．１４２ナノメートルの長さの炭素結合の強度に起因して、グラフェンは、これまで発見された中で最も強度の高い材料であり、最大引張強度は、Ａ３６構造用鋼材の４億パスカル又はアラミド（ケブラー）の３億７５７０万パスカルと比較して、１３００億パスカル（又は１３０ギガパスカル）である。グラフェンは、並外れて強いだけでなく、１平方メートルあたり０．７７ミリグラムと非常に軽量でもある（比較のために、１平方メートルの紙は、これよりもおよそ１０００倍重い）。フットボール場全体を覆うのに充分なサイズの単一のグラフェンシート（僅かに１原子分の厚さ）が、１グラム未満の重さであるとよく言われる。

図１は、本開示に従うグラフェンを有するスポーツ用品、より詳細には、フィッシングロッド１０の好ましい実施形態の透視図である。フィッシングロッド１０は、先端側端部のロッドティップ１２、手元側端部のロッドバット１４、並びに保管及び輸送が容易となるように１つ以上のセクション１６’及び１６”で構築されていることが好ましい中空ロッドブランク１６を含む。図１に示される実施形態は、一緒に接合することができる２つのロッドブランクセクション１６’及び１６”を備えている。これら２つのセクションは、フェルールジョイント（ferrule joint）によって接合されてよく、この場合、一方のセクション１６’の端部１８を、他方のセクション１６”のフェルール開口部２０の中に挿入することができる。ロッドブランクセクションを接合する他の好適な方法が組み込まれていてもよい。ロッドブランクセクションは、好ましくは、テーパー状、管状、及び中空である。しかし、中空又は軽量材料が充填された他の形状（例：三角形、四角形、六角形、八角形など）の断面を有するロッドブランクも考えられる。

フィッシングロッド１０は、さらに、ロッドの手元側端部又はその近くにグリップ又は柄２２を、及びフィッシングリール（明示せず）を固定するためのリールシート２４の近傍に配置された柄の別の部分２３を含んでよい。ロッドはさらに、ロッドの長さ方向軸線に沿って配置された複数の釣糸ガイド２５を含む。フィッシングロッドブランクセクションは、繊維布とグラフェンが中に組み込まれた樹脂との層状構造を用いた新規な製造方法によって形成され、製造される。

図２は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたスポーツ用品及び他のコンポーネントを作製するための好ましい製造方法の単純化されたフローチャートであり、グラフェンが組み込まれたスポーツ用品及び他のコンポーネントの好ましい実施形態の断面図を示す図３及び４が参照される。図面が必ずしも縮尺通りに描かれておらず、特定の特徴をより明確に示す目的で、大きさが誇張されている場合もあることには留意されたい。

図２のブロック３０に示されるように、グラフェンが樹脂に添加される。樹脂は、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、及び／又は現時点で公知であるか若しくは開発されることになる好適な他のいかなる樹脂であってもよい。グラフェンは、１つの原子が各頂点を形成している二次元、原子スケールの六角形格子の形態である炭素の同素体である。グラフェンは、ハニカム結晶格子に密に充填されているｓｐ２結合炭素原子の単一平面シートである。グラフェンは、樹脂と混合される前又は樹脂に組み込まれる前に、粉末、ナノ粉末、ナノチューブ粉末、粒子、フレーク、ペレット、テープ、シート、ナノチューブ、又は他の形態に成形されてよい。１つの実施形態では、グラフェン粒子は、グラフェンナノ粉末と一般的には称されるナノ粒子であってよい。グラフェンは、強度、弾性、スチフネス、軽量、及び他の特性において、グラファイト及びガラス繊維などの他の材料よりも優れている。ブロック３２に示されるように、グラフェン及び樹脂（液体の形態）は、グラフェンナノ粒子が樹脂中に均一に分布されるように、例えば１０分間などの時間にわたってゆっくり一緒に混合されるか、又は組み込まれる。グラフェンは、重量基準で、得られる樹脂製剤の約１０パーセント（１０％）を占めていてよい。最終製品に所望される特性に応じて、パーセントが上下に調節されてよいことには留意されたい。次に、ブロック３４に示されるように、樹脂混合物は、樹脂中にトラップされた気体を浮かび上がらせ、放出させるために静置される。樹脂混合物中にトラップされた気泡を除去する補助とするために、振動、超音波、真空、及び他の処理の適用が用いられてよい。別の実施形態では、グラフェンナノ粉末の組み込みに加えて、カーボンナノチューブ粉末が樹脂に組み込まれて樹脂混合物が形成されてもよい。

製造方法の１つの実施形態では、グラフェン−樹脂混合物は、次に、ブロック３６に示されるように、スチール製マンドレル（図示せず）に塗布される。例えば、グラフェン−樹脂混合物は、それがマンドレルのすべての側を均一に被覆するように、マンドレルにブラシ塗布されてよい。グラフェン−樹脂混合物は、マンドレルの長さ全体にわたって塗布されてよく、又はマンドレルの選択された１つ以上のセクションのみに塗布されてもよい。図３に示されるように、グラフェン−樹脂混合物のマンドレルへのこの塗布によって、コンポーネント３８の最内層３７が形成される。ブロック４０では、例えばグラフェン繊維、グラフェンナノチューブ、炭素繊維、カーボンナノチューブシート、カーボンナノチューブ繊維、グラファイト繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、ケブラー繊維、及び／又はアラミド繊維を含んでよい材料（又はこれらの材料の２つ以上の組み合わせ）から構築された織繊維布又は不織繊維布４１が、コンポーネント３８のグラフェン−樹脂混合物層３７の上からマンドレルに貼り付けられるか又は巻き付けられる（図３）。例えば、１Ｋ炭素繊維布（１束（１つの粗糸又は綛（かせ）,one roving or skein）あたり１０００フィラメント）、２Ｋ炭素繊維布（１束あたり２０００フィラメント）、３Ｋ炭素繊維布（１束あたり３０００フィラメント）、Ｘ炭素繊維布（二方向織り）、又は一方向炭素繊維布（一方向織り）が用いられてよい。繊維布をマンドレルに緊密に巻き付けるために、特別な巻き付け機が用いられてよい。

これら２つのステップ３６及び４０により、グラフェン−樹脂混合物３７で含浸された繊維布層４１を含むプリプレグ（予備含浸、prepreg）層が形成される。図３に示されるように、これら２つのステップ３６及び４０を繰り返してグラフェン−樹脂層３７及び繊維布４１の複数の層が追加される。コンポーネント３８の構築に用いられるプリプレグ層の数は、コンポーネントに所望される特性に応じて異なる。例えば、ロッドブランクの構築に用いられるプリプレグ層の数は、作製されるロッドの種類、ロッドのアクション、スピード、及びパワー、並びにロッドの他の所望される特性に応じて異なる。

好ましいロッドブランク又はコンポーネントは、第一のグラフェン−樹脂層、一方向炭素繊維布層（繊維の配向が長手方向に向いている）、第二のグラフェン−樹脂層、Ｘ炭素繊維布層、第三のグラフェン−樹脂層、一方向炭素繊維布層（繊維の配向が円周方向に向いている）、第四のグラフェン−樹脂層、及び１Ｋ炭素繊維布層を備えていてよい。これらの層のいずれも、コンポーネント／ロッドブランクのすべてを被覆しているか、又はその選択された部分だけを被覆していてよい。例えば、１Ｋ炭素層は、ロッドの手元側端部から第一の釣糸ガイドまでに貼り付けられてよい。

所望される数のプリプレグ層が形成され、一緒にプレスされた後、ブロック４３に示されるように、ロッドブランクの最外層の周りに長い連続テープ４２（図３）がらせん状に緊密に巻き付けられる。テープ４２は、防水性を提供し、セロファン及び／又は他の好適な材料から作られていてよい。ブロック４４では、樹脂を硬化させるために熱を加える。例えば、ロッドブランク又はコンポーネント３８は、およそ摂氏１３０度で、およそ１５０分間にわたって焼成されてよい。焼成の温度及び継続時間は、この方法で用いられる樹脂の種類に基づいて決定されてよい。テープの適用が任意に選択して行われてよいものであることは理解されたい。

製造方法の別の好ましい実施形態では、ブロック５０に示されるように、グラフェン−樹脂混合物３７は、繊維布４１の個々のシートに直接塗布されて、プリプレグの複数の層が形成される。上述したように、繊維布は、織繊維布又は不織繊維布であってよく、グラフェン繊維、炭素繊維、カーボンナノチューブシート、カーボンナノチューブ繊維、グラファイト繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、ケブラー繊維、及び／又はアラミド繊維（又はこれらの材料の２つ以上の組み合わせ）を含んでいてよい。炭素繊維布の例は、さらに、１Ｋ炭素繊維布（１束あたり１０００フィラメント）、２Ｋ炭素繊維布（１束あたり２０００フィラメント）、３Ｋ炭素繊維布（１束あたり３０００フィラメント）、Ｘ炭素繊維布（二方向織り）、又は一方向炭素繊維布（一方向織り）を含んでよい。グラフェン−樹脂混合物は、各繊維布にブラシ塗布されてよく、又はグラフェン−樹脂混合物は、繊維布の各層の間に塗布されてもよい。所望される数のプリプレグ（繊維布及び樹脂）層が一緒に貼り付けられたところで、ブロック５２に示されるように、プレス機を用いてプリプレグ層が緊密にプレスされ、接着されてよい。コンポーネントを構築するために用いられるプリプレグ層の数は、コンポーネント３８’に所望される特性に応じて異なる。例えば、ロッドブランクを構築するために用いられるプリプレグ層の数は、作製されるロッドの種類、ロッドのアクション、スピード、及びパワー、並びにロッドの他の所望される特性に応じて異なる。プリプレグ層のいずれも、コンポーネントのすべてを被覆しているか、又はその選択された部分だけを被覆していてよい。例えば、１Ｋ炭素層は、ロッドの手元側端部から第一の釣糸ガイドまでに貼り付けられてよい。プリプレグ層は、次に、ブロック５４に示されるように、巻き付け機を用いてマンドレルに巻き付けられる。その後、ブロック５６に示されるように、ロッドブランクの最外層の周りに長い連続テープ４２がらせん状に緊密に巻き付けられる。テープ４２は、防水性を提供し、セロファン及び／又は他の好適な材料から作られていてよい。ブロック５８では、樹脂を硬化させるために熱を加える。例えば、コンポーネントは、およそ摂氏１３０度で、およそ１５０分間にわたって焼成されてよい。焼成の温度及び継続時間は、この製造方法で用いられる樹脂の種類に基づいて決定されてよい。テープの適用は、任意に選択して行われてよいものである。

製造方法の第三の好ましい実施形態では、ブロック６０に示されるように、炭素布などの繊維布のシートが、マンドレルに巻き付けられる。上述したように、繊維布は、織繊維布又は不織繊維布であってよく、グラフェン繊維、炭素繊維、カーボンナノチューブシート、カーボンナノチューブ繊維、グラファイト繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、ケブラー繊維、及び／又はアラミド繊維（又はこれらの材料の２つ以上の組み合わせ）を含んでいてよい。炭素繊維布の例は、さらに、１Ｋ炭素繊維布（１束あたり１０００フィラメント）、２Ｋ炭素繊維布（１束あたり２０００フィラメント）、３Ｋ炭素繊維布（１束あたり３０００フィラメント）、Ｘ炭素繊維布（二方向織り）、又は一方向炭素繊維布（一方向織り）を含んでよい。ブロック６２に示されるように、グラフェン−樹脂混合物は、次に、炭素布に塗布又はブラシ塗布される。このプロセスが、所望される数のプリプレグ（繊維布及び樹脂）層がマンドレル上に形成されるまで繰り返される。コンポーネントの構築に用いられるプリプレグ層の数は、コンポーネントに所望される特性に応じて異なる。例えば、ロッドブランクの構築に用いられるプリプレグ層の数は、作製されるロッドの種類、ロッドのアクション、スピード、及びパワー、並びにロッドの他の所望される特性に応じて異なる。プリプレグ層のいずれも、コンポーネントのすべてを被覆しているか、又はその選択された部分だけを被覆していてよい。例えば、１Ｋ炭素層は、ロッドの手元側端部から第一の釣糸ガイドまでに貼り付けられてよい。その後、ブロック６４に示されるように、コンポーネントの最外層の周りに、セロファンテープなどの長い連続テープ４２がらせん状に緊密に巻き付けられる。テープ４２は、防水性を提供し、セロファン及び／又は他の好適な材料から作られていてよい。ブロック６６では、樹脂を硬化させるために所定の時間にわたって熱を加える。例えば、ロッドブランクは、およそ摂氏１３０度で、およそ１５０分間にわたって焼成されてよい。焼成の温度及び継続時間は、用いられるエポキシ樹脂の種類に基づいて決定されてよい。テープの適用は、任意に選択して行われてよいものである。

図３及び４から、コンポーネントに繊維布とグラフェン−樹脂混合物とが交互に組み込まれていてよいことが分かる。コンポーネントの最内層は、グラフェン−樹脂混合物３７又は繊維布４１であってよい。繊維布の層は、織繊維布又は不織繊維布であってよく、グラフェン繊維（及び他の製剤の形態）、炭素繊維、カーボンシート、カーボンナノチューブシート、カーボンナノチューブ繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、アラミド（例：ケブラー）繊維、及び／又はこれらの材料の組み合わせなどの材料から作られていてよい。繊維布は、単一層又は複数の積層物として配置されてよい。グラフェンは、他の材料と比較して、重量あたりの強度又は他の品質に優れていることから、グラフェンは、本発明において、望ましい特性を提供するコンポーネントの構造に組み込まれる。例えば、高品質のフィッシングロッドに求められている所望されるスピード、アクション、パワー、及び感度が、構造及び材料を決定する。グラフェン製剤は、粉末、ナノ粉末、ナノチューブ粉末、粒子、フレーク、ペレット、テープ、ナノチューブ、及びシートの形態であってよい。さらに、上述したように、グラフェンはまた、繊維が一方向及び／又は複数方向に配向された構造である繊維布中にも組み込まれてよい。

コンポーネントは、硬化された後、所望される形状及び／又は長さに切断されてよい。例えば、フィッシングロッドを構築する場合、ロッドブランクは、所望される長さに切断されてよく、柄及び釣糸ガイドがロッドブランクに取り付けられ、又は接着される。好ましくは、釣糸ガイドは、ロッドブランクの長さ方向に沿って繊維布のエッジ部が接触するか、又は僅かに重なり合っている場所であるロッドブランクの背の部分に沿って配置される。ロッドブランクの背の部分は、ロッドブランクの反対側よりも僅かに硬い。釣糸ガイド及びリールシートを背の部分の位置を考慮して配置することにより、フィッシングロッドの性能が向上する。釣糸ガイドを背の部分又は背の部分の反対側に沿って配置することにより、負荷の下にあるロッドが、曲がった際にねじれないことが確保される。

管状、すなわちシャフト又はロッドの形態ではないスポーツ用品の場合、グラフェン−樹脂混合物は、所望される形状及びサイズのラテックスブラダーの外側面に塗布されてよく、繊維布の層は、グラフェン−樹脂混合物（粉末、ナノ粉末、ナノチューブ粉末、粒子、フレーク、ペレット、テープ、ナノチューブ、シートの形態、及び／又はこれらの組み合わせであるグラフェンと混合された樹脂）上に配置される。グラフェン−樹脂混合物及び繊維布は、所望される厚さが得られるまで、ブラダー上に交互に貼り付けられてよい。繊維布は、織繊維布又は不織繊維布であってよく、グラフェン繊維、炭素繊維、カーボンナノチューブシート、カーボンナノチューブ繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、アラミド（例：ケブラー）繊維、及び／又はこれらの材料の組み合わせを含む材料から作られていてよい。繊維布は、単一層又は複数の積層物として配置されてよい。繊維布中のグラフェン繊維は、一方向又は複数方向に配向されていてよい。グラフェン−樹脂混合物及び繊維布の複数の層（プリプレグ層）で包まれたブラダーは、次に、アルミニウムで構築されていてよい金型の内部に配置されてよい。離型剤を用いて金型の内側面がコーティングされてよい。次に、ブラダーは、空気又はガスの注入によって膨らまされ、樹脂を硬化させるために、所定の継続時間にわたって金型に熱が掛けられてよい。その結果、金型の内側形状に対応した中空パーツ又はコンポーネントが成形又は成型される。例えば、自転車フレームは、個々の金型で別個に成形され、続いて組み立てられ、接着剤で固定された複数のパーツから構築されてよい。

１つ以上の形態のグラフェン製剤を含有する繊維布の複数の層が、樹脂がグラフェンを含有するかしないかに関わらず、樹脂と交互に配置されてスポーツ用品が構築されてよいことには留意されたい。

図５は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたゴルフクラブ５０の好ましい実施形態の透視図である。ゴルフクラブ５０は、シャフト５２及びクラブヘッド５４を含む。例えば、クラブシャフト５２は、上述したグラフェンを組込む方法を用いて構築されてよい。

図６は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたアーチェリー用の矢６０の好ましい実施形態の透視図である。矢６０は、アローヘッド又は矢じり（pile）６４を一方の端部に、矢羽根６６を他方の端部に有するシャフト６２を含む。例えば、矢６０のシャフト６２は、上述した通りのグラフェンを組込む方法を用いて構築されてよい。

図７は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたコンパウンドボウ７０の好ましい実施形態の透視図である。コンパウンドボウ７０は、上述した通りのグラフェンを組込む方法を用いて構築されてよい。

図８は、本開示に従うグラフェンが組み込まれた自転車フレームの好ましい実施形態の透視図である。自転車フレーム８０のすべての又は選択されたパーツは、上述した通りのグラフェンを組込む方法を用いて構築されてよい。

図９は、本開示に従うグラフェンが組み込まれた繋駕車９０の好ましい実施形態の透視図である。繋駕車９０のすべての又は選択されたパーツは、上述した通りのグラフェンを組込む方法を用いて構築されてよい。

図１０は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたボディパーツ／コンポーネントを有する車両１００の好ましい実施形態の透視図である。車両のボディパーツ及びボディパネルのすべての又は選択されたパーツは、上述した通りのグラフェンを組込む方法を用いて構築されてよい。

図１１は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたボード１１０の好ましい実施形態の透視図である。ボード１１０は、サーフボード、スケートボード、ウィンドサーフィンボード、パドルボード、カイトサーフィンボード、ニーボード、ウェイクボード、スノーボードなど、ボードを用いたスポーツのいずれか１つで用いられるボードであってよい。ボード１１０のすべての又は選択されたパーツは、上述した通りのグラフェンを組込む方法を用いて構築されてよい。

図１２は、本開示に従うグラフェンが組み込まれたスノースキー板１２０の好ましい実施形態の透視図である。スキー板１２０のすべての又は選択されたパーツは、上述した通りのグラフェンを組込む方法を用いて構築されてよい。スノースキー板が示されているが、グラフェンが組み込まれたスキー板を製造する方法は、水上スキー板にも適用可能である。

本明細書で述べる様々な形態のグラフェンを組込む製造方法を用いて、フィッシングロッド、ゴルフクラブ、矢、ボウ、自転車フレーム、様々な種類のサーフボード、スケートボード、スノーボード、スノースキー及び水上スキー板、ヘルメット、防弾衣、コンピューティングデバイスの外部筐体、繋駕車、自動車のボディ外皮、自動車のボディパネル、船の船体、航空機の機体及び機翼、並びにヘリコプターのブレード及びボディを含む様々な物品のコンポーネント及びパーツを構築することができることは理解されたい。

新規であると考えられる本発明の特徴は、以下の添付の請求項に詳細に示される。しかし、上記で述べた好ましい実施形態に対する改変、変更、及び変形は、当業者であれば明らかであり、したがって、本明細書で述べるグラフェンが組み込まれたスポーツ用品及び他のコンポーネント、並びにその製造方法は、そのような改変、変更、及び変形を包含し、本明細書で述べる具体的な実施形態に限定されるものではない。

Claims (23)

1. 複数のプリプレグ層を有するコンポーネントであって、該複数のプリプレグ層はそれぞれ、樹脂及び前記樹脂全体に均一に配合されたグラフェン製剤を含むグラフェン−樹脂混合物；並びに
   前記グラフェン−樹脂混合物で含浸された繊維布を備えている、コンポーネントを備え、
   前記複数のプリプレグ層は、グラフェン−樹脂混合物と繊維布との交互の層として一緒に貼り付けられプレスされて、前記コンポーネントを形成するように形づくられる、スポーツ用品。
2. 前記グラフェン−樹脂混合物が、約１０重量パーセントのグラフェンを含む、請求項１に記載のスポーツ用品。
3. 前記グラフェン製剤が、グラフェンナノ粒子を含む、請求項１に記載のスポーツ用品。
4. 前記グラフェン製剤が、グラフェンフレークを含む、請求項１に記載のスポーツ用品。
5. 前記グラフェン製剤が、グラフェンナノチューブを含む、請求項１に記載のスポーツ用品。
6. 前記樹脂が、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のスポーツ用品。
7. 前記繊維布が、グラフェン繊維、グラフェンナノチューブ、炭素繊維、カーボンシート、カーボンナノチューブシート、カーボンナノチューブ繊維、グラファイト繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、及びアラミド繊維のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のスポーツ用品。
8. 前記繊維布が、織繊維を備える、請求項１に記載のスポーツ用品。
9. 前記繊維布が、不織繊維を備える、請求項１に記載のスポーツ用品。
10. 複数のプリプレグ層を形成するステップであって、各プリプレグ層が、樹脂及び前記樹脂全体に均一に配合されたグラフェン製剤を含むグラフェン−樹脂混合物、並びに前記グラフェン−樹脂混合物で含浸された繊維布を備えている、複数のプリプレグ層を形成するステップ；
    前記複数のプリプレグ層を一緒にプレスするステップ；
    前記複数のプリプレグ層に熱を加えるステップ；
    前記複数のプリプレグ層を成形してコンポーネントを形づくるステップ
    を含む、コンポーネントの形成方法。
11. 複数のプリプレグ層を形成するステップが：
    前記グラフェン−樹脂混合物の約１０重量パーセントを占める複数のグラフェンフレークを樹脂中に混合し、前記グラフェン−樹脂混合物を形成するステップ；
    前記グラフェン−樹脂混合物をマンドレルに塗布するステップ；
    繊維布を前記マンドレル上の前記グラフェン−樹脂混合物に貼り付けるステップ；並びに
    前記グラフェン−樹脂混合物の塗布及び繊維布の貼り付けを、所望される数のプリプレグ層が前記マンドレルに貼り付けられるまで繰り返すステップ
    を含む、請求項１０に記載の方法。
12. 複数のプリプレグ層を形成するステップが：
    前記グラフェン−樹脂混合物の約１０重量パーセントを占める複数のグラフェンフレークを樹脂中に混合し、前記グラフェン−樹脂混合物を形成するステップ；
    繊維布をマンドレルに貼り付けるステップ：
    前記グラフェン−樹脂混合物を、前記マンドレル上の前記繊維布に塗布するステップ；
    前記繊維布の貼り付け及び前記グラフェン−樹脂混合物の塗布を、所望される数のプリプレグ層が前記マンドレルに貼り付けられるまで繰り返すステップ；並びに
    前記グラフェン−樹脂混合物の塗布及び繊維布の貼り付けを、所望される数のプリプレグ層が前記マンドレルに貼り付けられるまで繰り返すステップ
    を含む、請求項１０に記載の方法。
13. 複数のプリプレグ層を形成するステップが：
    複数のグラフェンフレークを樹脂中に混合し、前記グラフェン−樹脂混合物を形成するステップ；
    前記グラフェン−樹脂混合物をブラダーに塗布するステップ；
    繊維布を、前記ブラダー上の前記グラフェン−樹脂混合物に貼り付けるステップ；並びに
    前記グラフェン−樹脂混合物の塗布及び繊維布の貼り付けを、所望される数のプリプレグ層が前記ブラダーに貼り付けられるまで繰り返すステップ；並びに
    グラフェン−樹脂混合物及び繊維布の複数の層を有する前記ブラダーを、金型中に配置するステップ
    を含む、請求項１０に記載の方法。
14. グラフェンナノ粒子を樹脂中に充分に混合することによって前記グラフェン−樹脂混合物を形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
15. グラフェンナノチューブを樹脂中に充分に混合することによって前記グラフェン−樹脂混合物を形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
16. グラフェンフレークを樹脂中に充分に混合することによって前記グラフェン−樹脂混合物を形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
17. 前記グラフェン製剤を、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含む樹脂中に充分に混合することによって前記グラフェン−樹脂混合物を形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
18. 複数のプリプレグ層を形成するステップが、グラフェン繊維、炭素繊維、カーボンナノチューブシート、カーボンナノチューブ繊維、グラファイト繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、及びアラミド繊維のうちの少なくとも１つを備える繊維布を用いるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
19. グラフェン製剤が全体に均一に配合された樹脂、及び前記樹脂で含浸された繊維布を各プリプレグ層が備えている複数のプリプレグ層から形成された少なくとも１つの中空コンポーネントを備え、
    前記複数のプリプレグ層が、樹脂と繊維布との交互の層として一緒に貼り付けられ、プレスされて、前記少なくとも１つの中空コンポーネントを形成するように形づくられる、ボディコンポーネント。
20. 前記樹脂が、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうちの少なくとも１つを含む、請求項１９に記載のボディコンポーネント。
21. 前記繊維布が、グラフェン繊維、グラフェンナノチューブ、炭素繊維、カーボンナノチューブシート、カーボンナノチューブ繊維、グラファイト繊維、ホウ素繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、及びアラミド繊維のうちの少なくとも１つを備える、請求項１９に記載のボディコンポーネント。
22. 前記繊維布が、織繊維及び不織繊維のうちの少なくとも１つを備える、請求項１９に記載のボディコンポーネント。
23. 前記少なくとも１つの中空コンポーネントが、フィッシングロッド、ゴルフクラブ、矢、ボウ、自転車フレーム、サーフボード、スケートボード、スノーボード、スノースキー板、ヘルメット、防弾衣、コンピューティングデバイスの外部筐体、繋駕車、自動車のボディ外皮、自動車のボディパネル、船の船体、航空機の機体及び機翼、並びにヘリコプターのブレード及びボディ、のボディコンポーネントから成る群より選択される、請求項１９に記載のボディコンポーネント。

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