JP3279154B2 - 繊維強化プラスチック製円筒体 - Google Patents
繊維強化プラスチック製円筒体Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ねじり負荷に対
する耐性の大きい繊維強化プラスチック製円筒体に関
し、さらに詳しくは、たとえば、航空機、自動車、自転
車等における各種フレーム、パイプ、ドライブシャフト
として、また、釣竿、ゴルフクラブ用シャフト、スキー
ポール、テントの支柱等の各種レジャー用品として好適
な繊維強化プラスチック製円筒体に関する。
する耐性の大きい繊維強化プラスチック製円筒体に関
し、さらに詳しくは、たとえば、航空機、自動車、自転
車等における各種フレーム、パイプ、ドライブシャフト
として、また、釣竿、ゴルフクラブ用シャフト、スキー
ポール、テントの支柱等の各種レジャー用品として好適
な繊維強化プラスチック製円筒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰと
略す）製円筒体において、円筒体のねじり強度の向上は
重要な問題である。例えば、ゴルフクラブでボールを打
った時に円筒体であるシャフトには曲げ力とともにねじ
り力が作用し、円筒体の曲げまたはねじりに対する充分
な強度および弾性率が具備していないと、打撃によるシ
ャフトの破壊が生じる場合がある。ここで、ＦＲＰ製円
筒体としての曲げ特性を向上するためには、一般に補強
繊維が円筒軸方向に対して実質的に０°の角度で配列し
た層、いわゆるストレート層が配される。一方、ＦＲＰ
製円筒体としてのねじり強度を向上するためには、一般
には補強繊維の配列角度が円筒軸方向に対して傾斜した
層、いわゆるバイアス層が配される。ここで、バイアス
層としては、その補強繊維の配列角を互いに円筒軸方向
に対して傾斜方向は反対であるが、同じ角度で傾斜させ
て、かつ同じ厚みになるように積層されるのが一般的で
ある。例えば、一般に用いられているシートワインディ
ング法により成形されたゴルフクラブ用シャフトでは、
バイアス層として、ねじり特性発現のため、補強繊維の
配列角度を一般的に４０〜５０°付近として傾斜方向を
反対にして同じ厚みだけ積層され、その外側にストレー
ト層が配されるのが一般的である。
略す）製円筒体において、円筒体のねじり強度の向上は
重要な問題である。例えば、ゴルフクラブでボールを打
った時に円筒体であるシャフトには曲げ力とともにねじ
り力が作用し、円筒体の曲げまたはねじりに対する充分
な強度および弾性率が具備していないと、打撃によるシ
ャフトの破壊が生じる場合がある。ここで、ＦＲＰ製円
筒体としての曲げ特性を向上するためには、一般に補強
繊維が円筒軸方向に対して実質的に０°の角度で配列し
た層、いわゆるストレート層が配される。一方、ＦＲＰ
製円筒体としてのねじり強度を向上するためには、一般
には補強繊維の配列角度が円筒軸方向に対して傾斜した
層、いわゆるバイアス層が配される。ここで、バイアス
層としては、その補強繊維の配列角を互いに円筒軸方向
に対して傾斜方向は反対であるが、同じ角度で傾斜させ
て、かつ同じ厚みになるように積層されるのが一般的で
ある。例えば、一般に用いられているシートワインディ
ング法により成形されたゴルフクラブ用シャフトでは、
バイアス層として、ねじり特性発現のため、補強繊維の
配列角度を一般的に４０〜５０°付近として傾斜方向を
反対にして同じ厚みだけ積層され、その外側にストレー
ト層が配されるのが一般的である。
【０００３】しかし、かかる従来のＦＲＰ製円筒体で
は、曲げ特性はストレート層の用いる補強繊維の種類を
適宜選択することによりある程度満足するものは得られ
ても、ねじり強度は充分であるとは言えなかったため、
ねじり強度不足が原因となって構造部材への適用が制限
されたり、円筒体の肉厚を薄くして部材の軽量化を図る
ことが困難であった。
は、曲げ特性はストレート層の用いる補強繊維の種類を
適宜選択することによりある程度満足するものは得られ
ても、ねじり強度は充分であるとは言えなかったため、
ねじり強度不足が原因となって構造部材への適用が制限
されたり、円筒体の肉厚を薄くして部材の軽量化を図る
ことが困難であった。
【０００４】一方、円筒体をねじる場合に、その方向と
して円筒体を反時計回転方向にねじる場合（図１参照：
以下、順ねじりという）と、時計回転方向にねじる場合
（図２参照：以下、逆ねじりという）とがある。そし
て、実際のＦＲＰ製円筒体である部材に、順ねじりと逆
ねじりが必ずしも同程度に作用するわけではない。例え
ば、ゴルフクラブでは、ボールを打つ方向は各個人で決
まっているので、右利きのゴルフクラブでは、シャフト
に順ねじりの負荷がかかり、左利きのゴルフクラブで
は、シャフトに逆ねじりの負荷がかかる。したがって、
ゴルフクラブ用シャフトでは順ねじりと逆ねじりのいず
れにおいても高いねじり強度を必要とされるわけではな
いのである。また、例えばドライブシャフトの場合も同
様に、主な回転方向が順ねじりであるか、逆ねじりであ
るかによって、高いねじり強度を必要とするねじり方向
があるのである。
して円筒体を反時計回転方向にねじる場合（図１参照：
以下、順ねじりという）と、時計回転方向にねじる場合
（図２参照：以下、逆ねじりという）とがある。そし
て、実際のＦＲＰ製円筒体である部材に、順ねじりと逆
ねじりが必ずしも同程度に作用するわけではない。例え
ば、ゴルフクラブでは、ボールを打つ方向は各個人で決
まっているので、右利きのゴルフクラブでは、シャフト
に順ねじりの負荷がかかり、左利きのゴルフクラブで
は、シャフトに逆ねじりの負荷がかかる。したがって、
ゴルフクラブ用シャフトでは順ねじりと逆ねじりのいず
れにおいても高いねじり強度を必要とされるわけではな
いのである。また、例えばドライブシャフトの場合も同
様に、主な回転方向が順ねじりであるか、逆ねじりであ
るかによって、高いねじり強度を必要とするねじり方向
があるのである。
【０００５】本発明者らは、かかる現状に鑑み、ＦＲＰ
製円筒体のねじり特性を順ねじりおよび逆ねじりのいず
れをも高いものとする必要は必ずしもなく、ＦＲＰ製円
筒体の実際の使用状態に応じて順ねじりまたは逆ねじり
のいずれかのねじり強度を高めれば足りることに着目
し、本発明を完成するに至ったのである。
製円筒体のねじり特性を順ねじりおよび逆ねじりのいず
れをも高いものとする必要は必ずしもなく、ＦＲＰ製円
筒体の実際の使用状態に応じて順ねじりまたは逆ねじり
のいずれかのねじり強度を高めれば足りることに着目
し、本発明を完成するに至ったのである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のＦＲＰ製円筒体の上述した問題点を解決すること、す
なわち、ねじり弾性率の低下を極力避けつつ、片方向の
ねじり強度に特に優れたＦＲＰ製円筒体を提供すること
にある。
のＦＲＰ製円筒体の上述した問題点を解決すること、す
なわち、ねじり弾性率の低下を極力避けつつ、片方向の
ねじり強度に特に優れたＦＲＰ製円筒体を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次の構成を有する。すなわち、補強繊維
とマトリックス樹脂からなる層が積層してなる繊維強化
プラスチック製円筒体において、補強繊維が円筒軸方向
に対して角度θ1 で配列した［Ａ］層と、補強繊維が円
筒軸方向に対して角度θ2 で配列した［Ｂ］層を有し、
かつθ1 およびθ2 が次式［１］および［２］を満足
し、θ1 の絶対値とθ2 の絶対値が実質的に等しく、繊
維強化プラスチック製円筒体中の該［Ｂ］層に使用する
プリプレグの厚みと該［Ａ］層に使用するプリプレグの
厚みとの比が１．５以上６以下であることを特徴とする
繊維強化プラスチック製円筒体である。
成するために、次の構成を有する。すなわち、補強繊維
とマトリックス樹脂からなる層が積層してなる繊維強化
プラスチック製円筒体において、補強繊維が円筒軸方向
に対して角度θ1 で配列した［Ａ］層と、補強繊維が円
筒軸方向に対して角度θ2 で配列した［Ｂ］層を有し、
かつθ1 およびθ2 が次式［１］および［２］を満足
し、θ1 の絶対値とθ2 の絶対値が実質的に等しく、繊
維強化プラスチック製円筒体中の該［Ｂ］層に使用する
プリプレグの厚みと該［Ａ］層に使用するプリプレグの
厚みとの比が１．５以上６以下であることを特徴とする
繊維強化プラスチック製円筒体である。
【０００８】 ３０°≦θ1 ≦６０° ［１］ −６０°≦θ2 ≦−３０° ［２］
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明のＦＲＰ製円筒体につい
て、以下詳細に説明する。
て、以下詳細に説明する。
【００１０】本発明において、ＦＲＰのマトリックス樹
脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
その他の熱硬化性樹脂を使用することができる。なかで
も、耐熱性、耐水性、接着性に優れたエポキシ樹脂が好
ましい。
脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
その他の熱硬化性樹脂を使用することができる。なかで
も、耐熱性、耐水性、接着性に優れたエポキシ樹脂が好
ましい。
【００１１】また、本発明において、補強繊維として
は、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、その他の
高強度、高弾性率繊維を使用することができる。なかで
も、比強度、非弾性率に優れた炭素繊維が望ましい。な
お、これらの補強繊維は、異なる種類のものを併用する
ことができる。また、同じ種類のものであっても、特性
の異なるものを併用することができる。
は、炭素繊維、ガラス繊維、ポリアミド繊維、その他の
高強度、高弾性率繊維を使用することができる。なかで
も、比強度、非弾性率に優れた炭素繊維が望ましい。な
お、これらの補強繊維は、異なる種類のものを併用する
ことができる。また、同じ種類のものであっても、特性
の異なるものを併用することができる。
【００１２】本発明のＦＲＰ製円筒体は、上記マトリッ
クス樹脂と補強繊維からなる層が積層されたものであ
る。そして、補強繊維の円筒軸方向に対して角度θ1 で
配列した［Ａ］層と、補強繊維の円筒軸方向に対して角
度θ2 で配列した［Ｂ］層を有するものである。
クス樹脂と補強繊維からなる層が積層されたものであ
る。そして、補強繊維の円筒軸方向に対して角度θ1 で
配列した［Ａ］層と、補強繊維の円筒軸方向に対して角
度θ2 で配列した［Ｂ］層を有するものである。
【００１３】本発明において、円筒軸方向に対する補強
繊維の配列角度とは、円筒体を平面に展開したとした場
合の、円筒体外側から見たときの円筒軸と補強繊維の配
列方向のなす角度であり、その正負記号は角度の計測方
向が反対であることを意味する。ここで、補強繊維の配
列角度の正方向を時計回転方向にとるか、反時計回転方
向にとるかは、円筒体のいずれのねじり方向のねじり強
度を高めたいかにより、その基準を逆転させる。すなわ
ち、円筒体の順ねじり強度を高めたい場合には、補強繊
維の配列角度の正方向を時計回転方向にとり、円筒体の
逆ねじり強度を高めたい場合には、補強繊維の配列角度
の正方向を反時計回転方向にとるのである。
繊維の配列角度とは、円筒体を平面に展開したとした場
合の、円筒体外側から見たときの円筒軸と補強繊維の配
列方向のなす角度であり、その正負記号は角度の計測方
向が反対であることを意味する。ここで、補強繊維の配
列角度の正方向を時計回転方向にとるか、反時計回転方
向にとるかは、円筒体のいずれのねじり方向のねじり強
度を高めたいかにより、その基準を逆転させる。すなわ
ち、円筒体の順ねじり強度を高めたい場合には、補強繊
維の配列角度の正方向を時計回転方向にとり、円筒体の
逆ねじり強度を高めたい場合には、補強繊維の配列角度
の正方向を反時計回転方向にとるのである。
【００１４】ＦＲＰ製円筒体のねじり応力は、補強繊維
が円筒軸方向に対して傾斜して配列した層、いわゆるバ
イアス層が主に負担していることがわかっている。つま
り、バイアス層が、ねじり負荷を受けた際に、引張られ
る方向と圧縮される方向の力を受け、バイアス層の耐力
が限界に達すると全体破壊する。一般的にＦＲＰは、引
張強さに比べ、圧縮強さが劣る。特に炭素繊維強化プラ
スチック（ＣＦＲＰ）では引張強さに比べ、圧縮強さが
かなり低いことが多い。また、一般に補強繊維の熱膨脹
率は、マトリックス樹脂のそれよりも小さいので、加熱
成形品の各層には、繊維方向に圧縮応力が残留してい
る。つまり、ねじり負荷によって、圧縮を受ける層で先
に破壊が開始し全体破壊に至ることになる。したがっ
て、圧縮を受ける層の力を軽減することが重要となる。
が円筒軸方向に対して傾斜して配列した層、いわゆるバ
イアス層が主に負担していることがわかっている。つま
り、バイアス層が、ねじり負荷を受けた際に、引張られ
る方向と圧縮される方向の力を受け、バイアス層の耐力
が限界に達すると全体破壊する。一般的にＦＲＰは、引
張強さに比べ、圧縮強さが劣る。特に炭素繊維強化プラ
スチック（ＣＦＲＰ）では引張強さに比べ、圧縮強さが
かなり低いことが多い。また、一般に補強繊維の熱膨脹
率は、マトリックス樹脂のそれよりも小さいので、加熱
成形品の各層には、繊維方向に圧縮応力が残留してい
る。つまり、ねじり負荷によって、圧縮を受ける層で先
に破壊が開始し全体破壊に至ることになる。したがっ
て、圧縮を受ける層の力を軽減することが重要となる。
【００１５】このようなバイアス層に働く力を軽減する
ためには、バイアス層の中で、圧縮される層の厚みを増
すことが有効である。
ためには、バイアス層の中で、圧縮される層の厚みを増
すことが有効である。
【００１６】本発明のＦＲＰ製円筒体は、補強繊維の円
筒軸方向に対する配列角度θ1 が、３０°≦θ1 ≦６０
°、好ましくは４０°≦θ1 ≦５０°であって、補強繊
維の円筒軸方向に対する配列角度θ2 が、−６０°≦θ
2 ≦−３０°、好ましくは−５０°≦θ2 ≦−４０°で
あり、かつ、θ1 の絶対値とθ2 の絶対値とをと実質的
に等しくするものである。そして、この場合において
は、ＦＲＰ製円筒体中の［Ｂ］層の厚みと［Ａ］層の厚
みとの比が１．５以上６以下、好ましくは１．５以上４
以下、より好ましくは２以上２．５以下であることが必
要である。［Ｂ］層の厚みと［Ａ］層の厚みとの比が１
以下であると、向上させたいねじり方向のねじり強度を
向上させることができない。一方、［Ｂ］層の厚みと
［Ａ］層の厚みとの比が大き過ぎると、順逆いずれのね
じり弾性率も低下する。また、θ1 およびθ2 が上記範
囲より大きくても小さくても、順逆いずれともねじり強
度およびねじり弾性率が低下する。
筒軸方向に対する配列角度θ1 が、３０°≦θ1 ≦６０
°、好ましくは４０°≦θ1 ≦５０°であって、補強繊
維の円筒軸方向に対する配列角度θ2 が、−６０°≦θ
2 ≦−３０°、好ましくは−５０°≦θ2 ≦−４０°で
あり、かつ、θ1 の絶対値とθ2 の絶対値とをと実質的
に等しくするものである。そして、この場合において
は、ＦＲＰ製円筒体中の［Ｂ］層の厚みと［Ａ］層の厚
みとの比が１．５以上６以下、好ましくは１．５以上４
以下、より好ましくは２以上２．５以下であることが必
要である。［Ｂ］層の厚みと［Ａ］層の厚みとの比が１
以下であると、向上させたいねじり方向のねじり強度を
向上させることができない。一方、［Ｂ］層の厚みと
［Ａ］層の厚みとの比が大き過ぎると、順逆いずれのね
じり弾性率も低下する。また、θ1 およびθ2 が上記範
囲より大きくても小さくても、順逆いずれともねじり強
度およびねじり弾性率が低下する。
【００１７】 本発明のＦＲＰ製円筒体においては、
［Ａ］層および［Ｂ］層のそれぞれ複数が交互に重なっ
てなることが、積層構成の対称性を高め、ねじり強度を
より高めるために好ましい。
［Ａ］層および［Ｂ］層のそれぞれ複数が交互に重なっ
てなることが、積層構成の対称性を高め、ねじり強度を
より高めるために好ましい。
【００１８】ＦＲＰ製円筒体中の［Ａ］層と［Ｂ］層の
厚みの和と円筒体肉厚の比があまりに大き過ぎると、円
筒体の曲げ特性が低下する場合があり，かかる比があま
りに小さい円筒体は作製するのが困難な場合があるの
で、好ましくは０．３〜０．７の範囲内であるのが良
い。
厚みの和と円筒体肉厚の比があまりに大き過ぎると、円
筒体の曲げ特性が低下する場合があり，かかる比があま
りに小さい円筒体は作製するのが困難な場合があるの
で、好ましくは０．３〜０．７の範囲内であるのが良
い。
【００１９】また、ＦＲＰ製円筒体としては、上述した
ねじり特性のみならず曲げ特性も同時に重要であること
が多いため、上記［Ａ］層、［Ｂ］層以外に、補強繊維
が円筒軸方向に対して実質的に０°の角度で配列した
層、すなわちストレート層を配することが好ましい。こ
の場合、ストレート層の外側に上記［Ａ］層、［Ｂ］層
を配したり、上記［Ａ］層、［Ｂ］層の外側と内側をス
トレート層ではさんだり、ストレート層の外側と内側を
上記［Ａ］層、［Ｂ］層ではさんだり、ストレート層を
最外層に配し、その内側に上記［Ａ］層、［Ｂ］層を配
したりする構成を採用することができる。
ねじり特性のみならず曲げ特性も同時に重要であること
が多いため、上記［Ａ］層、［Ｂ］層以外に、補強繊維
が円筒軸方向に対して実質的に０°の角度で配列した
層、すなわちストレート層を配することが好ましい。こ
の場合、ストレート層の外側に上記［Ａ］層、［Ｂ］層
を配したり、上記［Ａ］層、［Ｂ］層の外側と内側をス
トレート層ではさんだり、ストレート層の外側と内側を
上記［Ａ］層、［Ｂ］層ではさんだり、ストレート層を
最外層に配し、その内側に上記［Ａ］層、［Ｂ］層を配
したりする構成を採用することができる。
【００２０】また、本発明のＦＲＰ製円筒体には、補強
繊維が円筒軸方向に対して実質的に９０°の配列角度で
配列した層（以下、９０゜層という）を含んでいてもよ
く、かかる層でバイアス層やストレート層をはさんだ
り、逆にバイアス層やストレート層ではさまれていても
良い。
繊維が円筒軸方向に対して実質的に９０°の配列角度で
配列した層（以下、９０゜層という）を含んでいてもよ
く、かかる層でバイアス層やストレート層をはさんだ
り、逆にバイアス層やストレート層ではさまれていても
良い。
【００２１】本発明のＦＲＰ製円筒体を構成する各層の
繊維含有率は、各層の特性、特に機械的特性を考慮すれ
ば、好ましくは３０体積％〜８５体積％、より好ましく
は５０体積％〜８０体積％が良く、さらに薄肉軽量を指
向する場合には、６５体積％〜７５体積％であるのが良
い。
繊維含有率は、各層の特性、特に機械的特性を考慮すれ
ば、好ましくは３０体積％〜８５体積％、より好ましく
は５０体積％〜８０体積％が良く、さらに薄肉軽量を指
向する場合には、６５体積％〜７５体積％であるのが良
い。
【００２２】本発明のＦＲＰ製円筒体を製造するために
は、従来公知の、円筒体内径と同じ外径のマンドレルに
最内層から順に、最外層までプリプレグを巻き付け、ラ
ッピングテープを巻き付け成形する方法、テープワイン
ド法などを用いることができる。
は、従来公知の、円筒体内径と同じ外径のマンドレルに
最内層から順に、最外層までプリプレグを巻き付け、ラ
ッピングテープを巻き付け成形する方法、テープワイン
ド法などを用いることができる。
【００２３】本発明のＦＲＰ製円筒体は、片方向のねじ
り強度に著しく優れるため、円筒体の使用において、も
っぱら片方向にねじり負荷がかかることの多い部材、具
体的には、ゴルフクラブ用シャフトや自動車用ドライブ
シャフトなどとして用いることができる。
り強度に著しく優れるため、円筒体の使用において、も
っぱら片方向にねじり負荷がかかることの多い部材、具
体的には、ゴルフクラブ用シャフトや自動車用ドライブ
シャフトなどとして用いることができる。
【００２４】例えば、ゴルフクラブ用シャフトでは、使
用するユーザーの右打ち、左打ちにより、シャフトには
片方向のねじり力が主に負荷されるのでその方向のねじ
り強度は高くする必要があるが、その反対方向のねじり
特性はさほど高い必要はない。また、自動車用ドライブ
シャフトでは主回転方向が決まっているため、主回転に
よるねじり方向に対するねじり強度は高くする必要があ
るが、その反対方向のねじり特性はさほど高い必要はな
い。つまり、使用時における順ねじり、逆ねじりを把握
し、それに合わせて本発明を適用するのである。
用するユーザーの右打ち、左打ちにより、シャフトには
片方向のねじり力が主に負荷されるのでその方向のねじ
り強度は高くする必要があるが、その反対方向のねじり
特性はさほど高い必要はない。また、自動車用ドライブ
シャフトでは主回転方向が決まっているため、主回転に
よるねじり方向に対するねじり強度は高くする必要があ
るが、その反対方向のねじり特性はさほど高い必要はな
い。つまり、使用時における順ねじり、逆ねじりを把握
し、それに合わせて本発明を適用するのである。
【００２５】特に、ＦＲＰ製円筒体がゴルフシャフトで
ある場合には、好ましくはストレート層を最外層に配
し、その内側に上記［Ａ］層、［Ｂ］層を配した構成と
するのが良い。
ある場合には、好ましくはストレート層を最外層に配
し、その内側に上記［Ａ］層、［Ｂ］層を配した構成と
するのが良い。
【００２６】また、ＦＲＰ製円筒体がゴルフシャフトで
ある場合には、軽量化のため円筒体の肉厚は好ましくは
０．２〜５ｍｍの範囲、最も好ましくは１ｍｍ程度とす
るのが良い。
ある場合には、軽量化のため円筒体の肉厚は好ましくは
０．２〜５ｍｍの範囲、最も好ましくは１ｍｍ程度とす
るのが良い。
【００２７】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。
る。
【００２８】なお、本実施例で用いたプリプレグは次の
ようにして作製した。プリプレグＡ： 東レ（株）製炭
素繊維”トレカ”Ｍ３０Ｓ（平均単糸径：５．５μｍ、
引張強度：５６０kgf/mm2 、引張弾性率：３００００kg
f/mm2 ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものに
Ｂステージのエポキシ樹脂を含浸してなる一方向性プリ
プレグを用意した。以下、これをプリプレグＡという。
プリプレグＡは、炭素繊維含有率が６０体積％であっ
た。プリプレグＢ： 東レ（株）製炭素繊維”トレカ”
Ｍ５０Ｊ（平均単糸径：５．０μｍ、引張強度：４００
kgf/mm2 、引張弾性率：４８５００kgf/mm2 ）を互いに
並行かつシート状に引き揃えたものにＢステージのエポ
キシ樹脂を含浸してなる一方向性プリプレグを用意し
た。以下、これをプリプレグＢという。プリプレグＢ
は、炭素繊維含有率が６０体積％であった。 （ 実施例１） 外径１０mm、長さ１０００mmのマンドレルに、厚み０．
１４ｍｍのプリプレグＢを、その繊維方向がマンドレル
軸方向に対して−４０°になるように１層巻き付け、次
に厚み０．０６ｍｍのプリプレグＢを４０°になるよう
に１層巻き付け、次に厚み０．１４ｍｍのプリプレグＢ
を−４０°になるように１層巻き付け、次に厚み０．０
６ｍｍのプリプレグＢを４０°になるように１層巻き付
け、次にプリプレグＡを繊維方向がマンドレル軸方向と
同じになるように４層巻き付け、さらにラッピングテー
プを巻き付け、１３０℃で１２０分間加熱して成形し、
内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの円筒体を得
た。繊維が−４０°に配列した層の厚みと繊維が４０°
に配列した層の厚みの比は、２．３であった。
ようにして作製した。プリプレグＡ： 東レ（株）製炭
素繊維”トレカ”Ｍ３０Ｓ（平均単糸径：５．５μｍ、
引張強度：５６０kgf/mm2 、引張弾性率：３００００kg
f/mm2 ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものに
Ｂステージのエポキシ樹脂を含浸してなる一方向性プリ
プレグを用意した。以下、これをプリプレグＡという。
プリプレグＡは、炭素繊維含有率が６０体積％であっ
た。プリプレグＢ： 東レ（株）製炭素繊維”トレカ”
Ｍ５０Ｊ（平均単糸径：５．０μｍ、引張強度：４００
kgf/mm2 、引張弾性率：４８５００kgf/mm2 ）を互いに
並行かつシート状に引き揃えたものにＢステージのエポ
キシ樹脂を含浸してなる一方向性プリプレグを用意し
た。以下、これをプリプレグＢという。プリプレグＢ
は、炭素繊維含有率が６０体積％であった。 （ 実施例１） 外径１０mm、長さ１０００mmのマンドレルに、厚み０．
１４ｍｍのプリプレグＢを、その繊維方向がマンドレル
軸方向に対して−４０°になるように１層巻き付け、次
に厚み０．０６ｍｍのプリプレグＢを４０°になるよう
に１層巻き付け、次に厚み０．１４ｍｍのプリプレグＢ
を−４０°になるように１層巻き付け、次に厚み０．０
６ｍｍのプリプレグＢを４０°になるように１層巻き付
け、次にプリプレグＡを繊維方向がマンドレル軸方向と
同じになるように４層巻き付け、さらにラッピングテー
プを巻き付け、１３０℃で１２０分間加熱して成形し、
内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの円筒体を得
た。繊維が−４０°に配列した層の厚みと繊維が４０°
に配列した層の厚みの比は、２．３であった。
【００２９】この円筒体について、試料長１００mm、ね
じり速度１０．８゜／分で順ねじり試験したところ、順
ねじり強度は４８５０kgf・mm、順ねじり弾性率は２６０
０kgf/mm2 であった。同様の条件で逆ねじり試験したと
ころ、逆ねじり強度は２３００kgf・mm、逆ねじり弾性率
は２６００kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にま
とめた。 （実施例２） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度が−４０°で
あるプリプレグの厚みを０．１２ｍｍ、マンドレル軸方
向に対する繊維方向の角度が４０°であるプリプレグの
厚みを０．０８ｍｍに変更した以外は実施例１と同様に
して、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの円筒体
を得た。繊維が−４０°に配列した層の厚みと繊維が４
０°に配列した層の厚みの比は、１．５であった。
じり速度１０．８゜／分で順ねじり試験したところ、順
ねじり強度は４８５０kgf・mm、順ねじり弾性率は２６０
０kgf/mm2 であった。同様の条件で逆ねじり試験したと
ころ、逆ねじり強度は２３００kgf・mm、逆ねじり弾性率
は２６００kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にま
とめた。 （実施例２） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度が−４０°で
あるプリプレグの厚みを０．１２ｍｍ、マンドレル軸方
向に対する繊維方向の角度が４０°であるプリプレグの
厚みを０．０８ｍｍに変更した以外は実施例１と同様に
して、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの円筒体
を得た。繊維が−４０°に配列した層の厚みと繊維が４
０°に配列した層の厚みの比は、１．５であった。
【００３０】この円筒体について、実施例１と同様にし
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は４２７０
kgf・mm、順ねじり弾性率は２８２０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は３０００kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２８
２０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （実施例３） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度が−４０°で
あるプリプレグの厚みを０．１６ｍｍ、マンドレル軸方
向に対する繊維方向の角度が４０°であるプリプレグの
厚みを０．０４ｍｍに変更した以外は実施例１と同様に
して、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの円筒体
を得た。繊維が−４０°に配列した層の厚みと繊維が４
０°に配列した層の厚みの比は、４であった。
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は４２７０
kgf・mm、順ねじり弾性率は２８２０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は３０００kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２８
２０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （実施例３） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度が−４０°で
あるプリプレグの厚みを０．１６ｍｍ、マンドレル軸方
向に対する繊維方向の角度が４０°であるプリプレグの
厚みを０．０４ｍｍに変更した以外は実施例１と同様に
して、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの円筒体
を得た。繊維が−４０°に配列した層の厚みと繊維が４
０°に配列した層の厚みの比は、４であった。
【００３１】この円筒体について、実施例１と同様にし
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は５３００
kgf・mm、順ねじり弾性率は２２００kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は１６００kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２２
００kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （比較例１） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度が−４０°で
あるプリプレグの厚みを０．１７５ｍｍ、マンドレル軸
方向に対する繊維方向の角度が４０°であるプリプレグ
の厚みを０．０２５ｍｍに変更した以外は実施例１と同
様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの円
筒体を得た。繊維が−４０°に配列した層の厚みと繊維
が４０°に配列した層の厚みの比は、７であった。
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は５３００
kgf・mm、順ねじり弾性率は２２００kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は１６００kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２２
００kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （比較例１） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度が−４０°で
あるプリプレグの厚みを０．１７５ｍｍ、マンドレル軸
方向に対する繊維方向の角度が４０°であるプリプレグ
の厚みを０．０２５ｍｍに変更した以外は実施例１と同
様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの円
筒体を得た。繊維が−４０°に配列した層の厚みと繊維
が４０°に配列した層の厚みの比は、７であった。
【００３２】この円筒体について、実施例１と同様にし
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は５５８０
kgf・mm、順ねじり弾性率は１８５０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は１１００kgf・mm、逆ねじり弾性率は、１８
５０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （実施例４） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
３０°に、４０°を３０°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−３０°に配列した層の厚みと繊
維が３０°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は５５８０
kgf・mm、順ねじり弾性率は１８５０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は１１００kgf・mm、逆ねじり弾性率は、１８
５０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （実施例４） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
３０°に、４０°を３０°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−３０°に配列した層の厚みと繊
維が３０°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
【００３３】この円筒体について、実施例１と同様にし
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は４２００
kgf・mm、順ねじり弾性率は２１５０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２２８０kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２１
５０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （実施例５） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
５０°に、４０°を５０°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−５０°に配列した層の厚みと繊
維が５０°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は４２００
kgf・mm、順ねじり弾性率は２１５０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２２８０kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２１
５０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （実施例５） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
５０°に、４０°を５０°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−５０°に配列した層の厚みと繊
維が５０°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
【００３４】この円筒体について、実施例１と同様にし
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は５１５０
kgf・mm、順ねじり弾性率は２５６０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２３００kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２５
６０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （実施例６） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
６０°に、４０°を６０°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−６０°に配列した層の厚みと繊
維が６０°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は５１５０
kgf・mm、順ねじり弾性率は２５６０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２３００kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２５
６０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （実施例６） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
６０°に、４０°を６０°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−６０°に配列した層の厚みと繊
維が６０°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
【００３５】この円筒体について、実施例１と同様にし
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は４９００
kgf・mm、順ねじり弾性率は２０６０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２１５０kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２０
６０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （比較例２） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
２５°に、４０°を２５°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−２５°に配列した層の厚みと繊
維が２５°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は４９００
kgf・mm、順ねじり弾性率は２０６０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２１５０kgf・mm、逆ねじり弾性率は、２０
６０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （比較例２） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
２５°に、４０°を２５°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−２５°に配列した層の厚みと繊
維が２５°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
【００３６】この円筒体について、実施例１と同様にし
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は３８８０
kgf・mm、順ねじり弾性率は１７８０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２２６０kgf・mm、逆ねじり弾性率は、１７
８０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （比較例３） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
６５°に、４０°を６５°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−６５°に配列した層の厚みと繊
維が６５°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は３８８０
kgf・mm、順ねじり弾性率は１７８０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２２６０kgf・mm、逆ねじり弾性率は、１７
８０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。 （比較例３） マンドレル軸方向に対する繊維方向の角度−４０°を−
６５°に、４０°を６５°に変更した以外は実施例１と
同様にして、内径１０mm、外径１２mm、長さ２２０mmの
円筒体を得た。繊維が−６５°に配列した層の厚みと繊
維が６５°に配列した層の厚みの比は、２．３であっ
た。
【００３７】この円筒体について、実施例１と同様にし
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は４６６０
kgf・mm、順ねじり弾性率は１６９０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２０２０kgf・mm、逆ねじり弾性率は、１６
９０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。
てねじり試験を行なった結果、順ねじり強度は４６６０
kgf・mm、順ねじり弾性率は１６９０kgf/mm2 であり、逆
ねじり強度は２０２０kgf・mm、逆ねじり弾性率は、１６
９０kgf/mm2 であった。評価結果などを表１にまとめ
た。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】本発明のＦＲＰ製円筒体は、上記構成を
採用することにより、ねじり弾性率の低下を抑制しつ
つ、片側方向のねじり強度が大幅に向上したものとする
ことができる。また、これにより、ゴルフクラブ用シャ
フトや自動車用ドライブシャフト等、特定のねじり方向
にねじり負荷の掛かりやすい部材に本発明のＦＲＰ製円
筒体を適用することにより、部材の破壊を抑制すること
ができる。
採用することにより、ねじり弾性率の低下を抑制しつ
つ、片側方向のねじり強度が大幅に向上したものとする
ことができる。また、これにより、ゴルフクラブ用シャ
フトや自動車用ドライブシャフト等、特定のねじり方向
にねじり負荷の掛かりやすい部材に本発明のＦＲＰ製円
筒体を適用することにより、部材の破壊を抑制すること
ができる。
【図１】本発明における順ねじり方向を示すためのＦＲ
Ｐ製円筒体の概略斜視図である。
Ｐ製円筒体の概略斜視図である。
【図２】本発明における逆ねじり方向を示すためのＦＲ
Ｐ製円筒体の概略斜視図である。
Ｐ製円筒体の概略斜視図である。
１：［Ａ］層 ２：［Ｂ］層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ３２Ｂ 5/28 Ａ０１Ｋ 87/00 ６３０Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 A63B 53/10 A63C 11/22 A01K 87/00
Claims (4)
- 【請求項１】補強繊維とマトリックス樹脂からなる層が
積層してなる繊維強化プラスチック製円筒体において、
補強繊維が円筒軸方向に対して角度θ1 で配列した
［Ａ］層と、補強繊維が円筒軸方向に対して角度θ2 で
配列した［Ｂ］層を有し、かつθ1 およびθ2 が次式
［１］および［２］を満足し、θ1 の絶対値とθ2 の絶
対値が実質的に等しく、繊維強化プラスチック製円筒体
中の該［Ｂ］層に使用するプリプレグの厚みと該［Ａ］
層に使用するプリプレグの厚みとの比が１．５以上６以
下であることを特徴とする繊維強化プラスチック製円筒
体。 ３０°≦θ1 ≦６０° ［１］ −６０°≦θ2 ≦−３０° ［２］ - 【請求項２】［Ａ］層および［Ｂ］層のそれぞれ複数が
交互に重なってなることを特徴とする請求項１記載の繊
維強化プラスチック製円筒体。 - 【請求項３】補強繊維が円筒軸方向に対して実質的に０
°の角度で配列した層を含むことを特徴とする請求項１
記載の繊維強化プラスチック製円筒体。 - 【請求項４】円筒体がゴルフクラブ用シャフトであるこ
とを特徴とする請求項３記載の繊維強化プラスチック製
円筒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31425195A JP3279154B2 (ja) | 1994-12-06 | 1995-12-01 | 繊維強化プラスチック製円筒体 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-302130 | 1994-12-06 | ||
| JP30213094 | 1994-12-06 | ||
| JP31425195A JP3279154B2 (ja) | 1994-12-06 | 1995-12-01 | 繊維強化プラスチック製円筒体 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001375429A Division JP3570411B2 (ja) | 1994-12-06 | 2001-12-10 | 繊維強化プラスチック製円筒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08224808A JPH08224808A (ja) | 1996-09-03 |
| JP3279154B2 true JP3279154B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=26562994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31425195A Expired - Fee Related JP3279154B2 (ja) | 1994-12-06 | 1995-12-01 | 繊維強化プラスチック製円筒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279154B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100541118B1 (ko) * | 1997-06-05 | 2006-03-03 | 두산인프라코어 주식회사 | 콘크리트이송용복합재파이프 |
| JP3553365B2 (ja) * | 1998-03-25 | 2004-08-11 | ダイワ精工株式会社 | 釣竿 |
| KR101011884B1 (ko) * | 2008-06-30 | 2011-02-01 | 카츠미 미시마 | 낚시대 |
| WO2010084809A1 (ja) * | 2009-01-21 | 2010-07-29 | 藤倉ゴム工業株式会社 | Ｆｒｐ円筒の製造方法及びｆｒｐ円筒 |
-
1995
- 1995-12-01 JP JP31425195A patent/JP3279154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08224808A (ja) | 1996-09-03 |
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Legal Events
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