JP3109657B2

JP3109657B2 - 釣竿

Info

Publication number: JP3109657B2
Application number: JP09050913A
Authority: JP
Inventors: 信洋高田; 浩康鈴江; 友義鶴藤
Original assignee: ダイワ精工株式会社
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-02-19
Publication date: 2000-11-20
Anticipated expiration: 2015-11-20
Also published as: JPH09327874A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度繊維に熱硬
化性樹脂を含浸させたプリプレグを巻装し、熱処理硬化
させて形成した竿管を有する釣竿に関する。

【０００２】

【従来の技術】釣竿は長時間保持するため、また、その
操作性向上の観点から軽量化が要求され、更に魚による
強い引き等による大きな曲げ力を受けるために強度の向
上をも求められる。また、ゴルフクラブも軽く、かつ、
高強度な性質が求められる。このように釣竿やゴルフク
ラブのシャフト等は、軽量かつ高強度という相反する性
能の両立を要求される。このため従来から、炭素繊維等
の高強度であって軽量な繊維を使用し、これにエポキシ
樹脂等の合成樹脂を含浸させたプリプレグを形成し、こ
のプリプレグを巻装し、熱処理して軽量かつ高強度な積
層管を形成している。

【０００３】この場合、プリプレグにおける樹脂の重量
百分率は一般に３５％から４０％であることが特公平２
−４４４９２号公報に開示されている。また、この公報
に係る発明は、芯金に対するなじみ性や各層の密着性等
の観点から竿管の最内層の樹脂含浸量とその外側層の樹
脂含浸量との関係を規定したものであり、最内層を５０
％以下とし、外側層を３３％以下とすることが開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記公報
に開示の樹脂量では繊維に対する量が多過ぎ、樹脂層や
樹脂溜りが形成されることが本出願人による顕微鏡写真
撮影によって観察されている。また、その強度や弾性率
を実験によって測定したが十分な値ではない。

【０００５】依って本発明は、高強度繊維に熱硬化性樹
脂を含浸したプリプレグによって形成される高強度な竿
管を有する釣竿の提供を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑みて本発明
は請求項１において、エポキシ樹脂をマトリックスとし
た繊維強化樹脂製の竿管であって、炭素繊維が主として
竿管の概ね長手方向に指向していると共に、繊維と樹脂
との総重量に対する樹脂の重量百分率が概ね１０％から
２０％であり、繊維が密な三角形状に集合した集合形態
と、密な四角形状に集合した集合形態と、繊維の離隔距
離が繊維直径程度以下の粗な四角形状に集合した集合形
態との組み合わせを繊維集合の主な形態とする層を本体
層として具備し、その内側と外側に、夫々、繊維が竿管
の円周方向に指向して引き揃えられ、本体層に比較して
薄く、本体層よりも樹脂の重量百分率の大きな内側補強
層と外側補強層とを具備した竿管を有することを特徴と
する釣竿を提供する。

【０００７】請求項１では、樹脂の重量百分率が概ね１
０％から２０％であり、炭素繊維が主として長手方向に
指向していると共に上記３種の組み合わせを主な繊維集
合形態とする層を本体層として具備するため、繊維間に
含まれる樹脂量を可及的に小量化でき、樹脂層や樹脂溜
りが生ぜず、軽量であると共に高強度な竿管が得られ
る。また、補強層は繊維が円周方向に指向した層である
ため、低樹脂比率で繊維が概ね長手方向に指向している
本体層を補強でき、竿管の潰れ強度が向上する。外側の
補強層ではプリプレグの段階で樹脂を多くしておき、緊
締テープによって締付け力を付与して含浸樹脂の一部を
強制的に外部へ流出させて空気溜りを容易に排出でき、
また、内側の補強層はプリプレグ段階での芯金へのなじ
み性を向上させられ、巻装作業が容易となる。更には、
補強層の繊維が引き揃えられているため、本体層の内外
各面との密着性を向上でき、また本体層よりも薄いた
め、竿管全体に及ぼす重量増加は低く押さえられる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施の形態に基づき、更に詳細に説明する。図１は本発明
に係る管状体１０の部分断面図である。図２を参照する
と、この管状体１０は一方向に引揃えられた炭素繊維１
８の束にエポキシ樹脂２０を含浸させたプリプレグを炭
素繊維１８が管状体１０の長手方向に指向するように巻
装し、それを熱処理した本体層１２を有している。この
炭素繊維１８は高強度繊維としての一例であって、ガラ
ス繊維、ボロン繊維等であってもよい。また、エポキシ
樹脂２０は熱硬化性樹脂としての一例であって、ポリエ
ステル樹脂、フェノール樹脂等であってもよい。これら
のことは以下同様である。

【０００９】上記本体層１２の内側と外側には、本体層
１２よりも薄い層である補強層１４と補強層１６とがそ
れぞれ形成されている。この各補強層１４，１６は一方
向に引揃えた炭素繊維束にエポキシ樹脂を含浸させたプ
リプレグを、その繊維方向が管状体１０の円周方向を向
くように巻装し、上記本体層１２と一緒に熱処理して硬
化させ、管状体１０を形成しているのである。

【００１０】各層１２，１４，１６の細かな製造方法の
留意点は後述するが、本体層１２の全重量に対する樹脂
２０の重量割合は２０％であり、プリプレグの段階にお
ける各補強層１４，１６の各重量に対する各含浸樹脂量
の重量割合は３５％とする。後述の図５を参照した説明
において述べるが、本体層１２における樹脂２０の重量
割合は２０％に限らず１０％から２０％程度の範囲であ
ればよい。外側の補強層１６を形成する元のプリプレグ
段階での重量割合を３５％とするのは、プリプレグを巻
装した後、緊締テープによって締付け力を直接に付与し
て含浸樹脂の一部を強制的に外部へ流出させて空気溜り
を同時に排出させるため、本体層１２よりも１５％程度
多くしておく必要があるからである。また、内側の補強
層１４の場合は、巻装時に芯金へのなじみ性を向上する
観点等からである。

【００１１】この結果製造された管状体１０のＡ−Ａ断
面による顕微鏡写真によれば、各層の炭素繊維１８の集
合状態には一定の規則があり、密な三角形状に集合した
タイプＴＡと、密な四角形状に集合したタイプＴＢと、
粗な四角形状に集合したタイプＴＣとの組み合わせで形
成されている。

【００１２】タイプＴＡのうち、最も樹脂２０の量の少
ない繊維１８の集合は図３に示す状態であり、タイプＴ
Ｂのそれは図４に示す状態である。タイプＴＣでは、各
繊維１８がある程度離隔しているが、その離隔距離は繊
維１８の直径寸法程度以下である。こうした３種類の繊
維集合タイプＴＡ，ＴＢ，ＴＣの集合の結果、管状体１
０の各層間や層内には樹脂のみの層状部や繊維の存在し
ない樹脂溜りはほとんど観察されなかった。

【００１３】従って、強度的に強いことが伺える。これ
を実験によって確認した結果を図５にグラフによって示
している。横軸の上段の数値は繊維の体積百分率であ
り、下段の数値は樹脂量の重量百分率を表わし、左の縦
軸Ｓは試験片の曲げ強度（ｋｇｗ／ｍｍ²）、右の縦軸
Ｅは試験片の曲げ弾性率（×１０³ｋｇｗ／ｍｍ²）を表
わしている。試験片は以下の条件によって、上記実施形
態の本体層１２と同様に繊維を一方向に引き揃え、配向
して２ｍｍの厚さに成形したものとしている。炭素繊維引張り強度・・・・４００ｋｇｗ／ｍｍ² 引張り弾性率・・・６０×１０³ｋｇｗ／ｍｍ² 密度・・・・・・・１．９４ｇ／ｃｍ³ エポキシ樹脂密度・・・・・・・１．２０ｇ／ｃｍ³

【００１４】丸印が試験片の曲げ強度Ｓの実験値であ
り、三角印が試験片の曲げ弾性率Ｅの実験値である。実
験は樹脂の重量百分率が、２８．５％，２６．１％，１
９．２％，１７．０％，１３．２％，９．４％について
行っており、曲線ＬＳは上記各曲げ強度実験値から得た
曲げ強度曲線であり、直線ＬＥは上記各曲げ弾性率実験
値から得た曲げ弾性率線である。点線は未確認領域を示
す。

【００１５】この結果から、曲げ弾性率Ｅは樹脂量の重
量百分率が小さい程大きくなることが分かり、曲げ強度
Ｓは樹脂量の重量百分率が約１０％から２０％程度の領
域で最も大きな値を示すことが分かる。

【００１６】各樹脂量の重量百分率に対応する試験片の
断面を顕微鏡写真によって観察すると、２８．５％と２
６．１％の場合では、上述の繊維集合タイプＴＡ，Ｔ
Ｂ，ＴＣの他に樹脂溜り等が多く見られるが、１９．２
％，１７．０％，１３．２％，９．４％の場合は樹脂溜
り等はほとんど観察されない。更には、樹脂量の重量百
分率が減少するに従ってタイプＴＣよりもタイプＴＢが
多くなり、更には、タイプＴＢよりもタイプＴＡが多く
なっていることが観察される。

【００１７】ちなみに、エポキシ樹脂の密度が１．２０
ｇ／ｃｍ³，炭素繊維の密度が１．９４ｇ／ｃｍ³とする
と、図３に示す繊維集合タイプがＴＡの場合の樹脂量の
理論重量百分率は約６．０％、図４に示す繊維集合タイ
プがＴＢの場合のそれは約１４．５％であり、繊維集合
タイプがＴＣの場合は定まらない。タイプＴＡの場合で
あっても各繊維１８が樹脂２０の薄い層を挟んで対向し
ていることが一般的であり、この場合には重量百分率は
６．０％よりも大きくなり、タイプＴＢの場合も１４．
５％よりも大きくなる。また、繊維の断面形状も円形と
は限らないため、こうした計算のみでは繊維の集合状態
が如何なる状態であれば繊維量の重量百分率が上述した
１０％から２０％の範囲となって最も強度が強くなるの
かは断言できないが、観察結果とも併せるとタイプＴＡ
とタイプＴＢとの混合によって形成されることが望まし
いといえる（タイプＴＣはタイプＴＢの一種に含められ
る）。

【００１８】以下では図１に示した積層体の１つとして
の管状体１０や、その他、本体層１２を多層に形成する
場合等の管状体の製造方法につき留意すべき点につき説
明する。各層のプリプレグの成形時には、一方向に引き
揃えた炭素繊維１８の長さ方向の一端からエポキシ樹脂
を含浸させるか、或いは、繊維の束シートの表側又は裏
側の何れか一側から含浸させる。前者の場合には繊維の
長さ方向の他端から気泡が押し出されるため、繊維の両
端から含浸させる場合よりも気泡が残りにくい。また、
後者の場合には、両側から含浸させる場合よりも前者の
場合と同様に気泡が残りにくい他、前者の方法と比較し
て作業効率が向上する。また、前者後者とも気泡を押し
出す作業に使用する樹脂が不要になる分だけ樹脂の量を
少なくすることができる。

【００１９】積層して加圧、加熱硬化させる前に加圧、
密着させて各層間に気泡を保持させないようにする。

【００２０】加熱しつつ加圧して管状体を成形する際に
は樹脂の流動を押さえた状態で成形する。即ち、従来の
ように内層から表層へ樹脂が流動するようなことを防止
するのである。これはこの流動があると、樹脂の流動と
共に繊維が移動して繊維の密集部分と樹脂だけの層や樹
脂溜りができる原因となるからである。また、加熱の際
には、急には硬化温度まで上昇させないで、硬化温度以
下である樹脂の軟化温度で予熱し、この温度に保持して
全体をなじませることが好ましい。更に、樹脂量が少な
いため、従来のように樹脂量割合の多い場合の成形時よ
りも加圧力を高くして繊維間の接着性を向上させること
が好ましい。

【００２１】上記実施形態では本体層１２は繊維を一方
向へ引き揃えた単一層であるが、管状体１０の長手方向
に引き揃えた層と、これに直交する方向に引き揃えた薄
い層とを交互に配設、積層して本体層１２を形成しても
よい。この場合もこの本体層１２の樹脂量の重量百分率
を１０％から２０％程度に設定する。最外層と最内層の
補強層のみは、既述の如く、芯金とのなじみ性や緊締テ
ープによる直接の圧迫によって外部への樹脂流動を伴う
ため、含浸させる樹脂量を本体層１２よりも１５％以上
多くしておくことが好ましい。

【００２２】以上説明した本発明に係る管状体１０の本
体層１２は衝撃強度には必ずしも充分な強度を有しない
ため、その外側層である補強層１６の外側か、或いは本
体層１２の直接の外側に振動吸収性の良い熱可塑性樹脂
の層を形成してもよい。この樹脂層の例として、ポリア
ミド繊維を既述のプリプレグを巻回した層の上に巻回
し、この状態で、既述の硬化の熱処理を行うと、その温
度によっては巻回ポリアミド繊維が軟化して層状に形成
される。この軟化は不完全であってもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、樹脂の重量百分率が概ね１０％から２０％であ
り、炭素繊維が主として一方向に引揃えられていると共
に既述の３つのタイプの組み合わせを主な繊維集合形態
とする層を本体層として具備するため、繊維間に含まれ
る樹脂の量が可及的に小量化されて樹脂だけの層や樹脂
溜りが生じ難く、またボイドがほとんど生ぜず、負荷時
の応力が部分的に集中してそこから破壊することが防止
でき、軽量かつ高強度、高弾性な竿管を有する釣竿の提
供が可能となる。また、補強層は繊維が円周方向に指向
した層であるため、低樹脂比率で繊維が概ね長手方向に
指向している本体層を補強でき、竿管の潰れ強度が向上
する他、内外の補強層の樹脂比率を本体層よりも大きく
しているため、空気溜りを容易に排出できると共にプリ
プレグ巻装の作業性が向上する。更には、補強層繊維は
引き揃え状態であるため本体層との密着性が良く、竿管
の高強度化に寄与できると共に、薄いため重量増加が小
さくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る管状体の部分断面図であ
る。

【図２】図２は図１の矢視線Ａ−Ａによる横断面図であ
る。

【図３】図３は図２に示す繊維集合タイプＴＡの説明図
である。

【図４】図４は図２に示す繊維集合タイプＴＢの説明図
である。

【図５】図５は管状体を形成する積層体の強度試験結果
の説明図である。

【符号の説明】

１０管状体１２本体層１４，１６補強層１８炭素繊維２０エポキシ樹脂Ｅ曲げ弾性率Ｓ曲げ強度

フロントページの続き (56)参考文献特開平１−279932（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−5907（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B29C 67/14 A01K 87/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂をマトリックスとした繊維
強化樹脂製の竿管であって、炭素繊維が主として竿管の
概ね長手方向に指向していると共に、繊維と樹脂との総
重量に対する樹脂の重量百分率が概ね１０％から２０％
であり、繊維が密な三角形状に集合した集合形態と、密
な四角形状に集合した集合形態と、繊維の離隔距離が繊
維直径程度以下の粗な四角形状に集合した集合形態との
組み合わせを繊維集合の主な形態とする層を本体層とし
て具備し、その内側と外側に、夫々、繊維が竿管の円周方向に指向
して引き揃えられ、本体層に比較して薄く、本体層より
も樹脂の重量百分率の大きな内側補強層と外側補強層と
を具備した竿管を有することを特徴とする釣竿。