JP3315338B2 - 管状体 - Google Patents
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Description
ルフクラブのシャフト等の管状体に関し、具体的には、
強化繊維に合成樹脂を含浸したプリプレグシートを巻回
して構成される各種の管状体に関する。
対してプリプレグシートを重合するように巻回し、その
上にセロハンテープを巻回して安定させた後、これを加
熱炉において合成樹脂を熱硬化し、その後、冷却して、
脱芯、セロハンテープの剥離、研磨、塗装等の工程を経
て作成されている。この場合、芯金に対して巻回される
上記プリプレグシートは、管状体の用途、要求特性等に
応じて、その強化繊維の種類、引揃方向、シートの厚
さ、樹脂含浸量、巻回態様等に関して、様々な構成のも
のが用いられている。例えば、薄肉で周方向に強化繊維
が引き揃えられたプリプレグシートを最内層となるよう
に巻回し、厚肉で軸長方向に強化繊維が引き揃えられた
プリプレグシートを中間層となるように巻回し、薄肉で
周方向に強化繊維が引き揃えられたプリプレグシートを
最外層となるように巻回した、いわゆる3層構造とする
ことにより、高強度な管状体が得られることが知られて
いる。
形成する場合、1枚のプリプレグシートを複数回巻回し
て構成すると、巻き始めと巻き終りの繊維方向が変化
(傾斜)したり、シワ等の発生により偏肉するため、こ
のような状況が生じないように、例えば、特開昭55−
74739号に開示されているように、複数枚のプリプ
レグシートを1プライづつ別けて巻回することが一般的
に行われている。
たように、プリプレグシートを芯金に対して1プライす
ると、その端部同士は必然的に重ね代(一端部の表面と
他端部の裏面が重なり合う)となってしまうため、この
部分において肉厚の変化、すなわち厚肉部が生じてしま
う。このように、周方向において一部に厚肉部が形成さ
れてしまうと、管状体として、方向性や強度のバラつき
が生じたり、重量化するという問題が生じる。本発明
は、周方向において肉厚変化を少なくして、プリプレグ
シートの積層状態の真円度が向上した管状体を提供する
ことを目的とする。
に、本発明の管状体は、その巻回層において、1プライ
されるプリプレグシートの幅を、巻回したときにその端
部同士が重ならないように、いわゆる目開き部が形成さ
れるように設定したことに特徴がある。すなわち、本発
明は、加熱工程時において、プリプレグシートの樹脂や
強化繊維が流動する点に着目したものであり、上記した
ような目開き部を形成しておくことにより、実際の加熱
工程時において、そのプリプレグシートによる層と隣接
する層のプリプレグシート、及びそのプリプレグシート
自体の樹脂や強化繊維が目開き部に流入して、その隙間
を埋めてしまい、結果として周方向において肉厚の変化
が無い層を形成することを特徴としている。
による間隙が大きい場合は、その層と隣接するプリプレ
グシートによる層の重合部を、その目開き部に位置させ
れば良い。そのような重合部は、樹脂量、繊維量がそれ
だけ多くなっているため、それを間隙が大きい目開き部
に位置させることにより、目開き部で不足する樹脂、繊
維を流入させて補うことができ、かつ厚肉による肉厚変
化を無くすことができる。
図面に沿って説明する。図1及び図2は、本発明の第1
の実施の形態を示す図であり、図1(a)は管状体の構
成を示す図、図1(b)はA−A線に沿った断面図、そ
して、図2は、図1(b)に示すような巻装状態が得ら
れるプリプレグシートの芯金に対する一配置例を示して
いる。
合成樹脂を含浸したプリプレグシートを巻装して構成さ
れた、いわゆるFRP製であり、その断面構造を図1
(b)に示す。この実施の形態の管状体の基本構成は、
強化繊維を周方向に引揃たプリプレグシートで構成され
る最内層3と、強化繊維を軸長方向に引揃たプリプレグ
シートで構成される中間層5と、強化繊維を周方向に引
揃たプリプレグシートで構成される最外層7とによるも
のであり、最内層及び最外層は、夫々1プライのプリプ
レグシートで構成され、中間層は、1プライづつ巻回さ
れるプリプレグシート5a,5bで構成されている。
(5b)の幅は、実際に巻回したときに、その両端部が
重合しない寸法となるように裁断されており、これによ
り、図に示すように、その重ならない端部同士による目
開き部6a(6b)が形成される。そして、その目開き
部6a(6b)には、このプリプレグシートと隣接する
プリプレグシートの重合部が位置される。具体的には、
本実施の形態の場合、内層側のプリプレグシート5aに
よって形成される目開き部6aには、最内層3のプリプ
レグシートの重合部3aが位置され、外層側のプリプレ
グシート5bによって形成される目開き部6bには、最
外層7のプリプレグシートの重合部7aが位置される。
グシートの配置例が図2に示されている。以下、図1
(b)と図2を対比しながら説明する。最内層となるプ
リプレグシート(符号3で示す)とプリプレグシート5
aは、互いに重ね代が無い状態で一体化されている。ま
た、プリプレグシート5bと最外層となるプリプレグシ
ート(符号7で示す)は、同様に互いに重ね代が無い状
態で一体化されている。各プリプレグシートは、夫々芯
金10に対して1プライされるのであり、プリプレグシ
ート3,7は、夫々端部が重合されるような幅に設定さ
れており、プリプレグシート5a,5bは、夫々上記し
たような目開き部6a,6bが形成される幅に設定され
ている。
レグシートを、まずプリプレグシート3の端縁P1を芯
金10の外表面に当て付けて、時計周りに巻回して行
く。1プライした時、プリプレグシート3の端部同士は
重合し、重合部3aが形成される。引き続き一体化され
ているプリプレグシート5aを巻回して行くと、予め設
定された大きさにより、1プライした時、目開き部6a
が形成されると共に、この部分に上記した重合部3aが
位置される。
を、すでに巻回されているプリプレグシート5aの外表
面に当て付けて、同様に時計周りに巻回して行く。この
とき、端縁P2を当て付ける位置は、どの位置であって
も差支えないが、好ましくは、バランスを考慮して、目
開き部6aと対向する位置にするのが良い(図示せ
ず)。プリプレグシート5bを1プライした時、予め設
定された大きさにより、目開き部6bが形成され、そし
て、引き続き一体化されているプリプレグシート7を巻
回して1プライすると、目開き部6bの部分にプリプレ
グシート7の重合部7aが位置する。
にプリプレグシートが巻回された芯金10を加熱する
と、目開き部6a,6bには、その周辺領域、特にその
層と隣接する層による各重合部3a,7aから、樹脂及
び繊維が流入して、その間隙が埋められる。そして、最
終的には、プリプレグシート3,7、およびプリプレグ
シート5a、5bによって形成される巻回層は、周方向
において肉厚の変化が無くなった状態となる。これは、
本来、厚肉部を形成してしまう重合部による樹脂、繊維
が、対応する位置に配されている各目開き部6a,6b
に流入したことによって均等化されることによるもので
ある。したがって、最終的に形成される管状体1には、
プリプレグシートによって構成される各層に肉厚変化が
なくなって、方向性や強度にバラつきが生じたりするこ
とはない。また、予め目開き部を形成したことにより、
その分の軽量化が図れる。
グシートについては、特に限定されることはないが、例
えば、以下のように構成することができる。中間層を構
成するプリプレグシート5a,5bは、その肉厚を0.
03mm(好ましくは0.08mm)〜0.2mmの範囲に設
定することが好ましい。また、最内層、最外層を構成す
る各プリプレグシート3,7は、その肉厚を0.01mm
〜0.07mm(好ましくは0.05mm)の範囲に設定す
ることが好ましい。また、中間層を構成するプリプレグ
シート5a,5bの樹脂含浸量は、10wt%〜30w
t%(50wt%以下でも可)とし、最内層、最外層を
構成するプリプレグシート3,7の樹脂含浸量は、23
wt%〜60wt%とすることが好ましい。実際には、
プリプレグシート5a,5bの目開き部6a,6bに樹
脂が流れ込みやすいように、プリプレグシート3,7の
方の樹脂含浸量を多くすることが好ましい。
カーボン、ガラス、ボロン、アラミド、アルミナ等、有
機繊維や無機繊維を用いることができる。なお、実際に
カーボン繊維を使用する場合、通常は繊維弾性率が24
t/mm3 〜60t/mm3のものが用いられるが、こ
れよりも大きくても小さくても良い。また、樹脂として
は、エポキシ、ポリエステル等の熱硬化性合成樹脂が用
いられる。
を各1層、中間層を2層としたが、他のプリプレグによ
る層を付加してもよいし、長手方向の一部(例えば、先
側、元側)に、他のプリプレグによる層を付加しても良
い。
参照して説明する。図1に示したような基本構成の管状
体を得るに際して、各プリプレグシートの配置例は、図
2に示した構成に限定されることはなく、例えば、図3
(b)に示すようなプリプレグシートの配置例であって
もよい。図3(b)に示すプリプレグシートの配置例
は、最内層となるプリプレグシート3とプリプレグシー
ト5aとは、互いに重ね代12によって連結されてお
り、プリプレグシート3の端部裏面にプリプレグシート
5aの端部表面が接着されている。同様に、プリプレグ
シート5bと最外層となるプリプレグシート7とは、互
いに重ね代13によって連結されており、プリプレグシ
ート5bの端部裏面にプリプレグシート7の端部表面が
接着されている。
レグシートを、図3(a)に示すように、まずプリプレ
グシート3の端縁P1を芯金10の外表面に当て付け
て、時計周りに巻回して行く。そして、これを1プライ
した時、プリプレグシート3の端部同士は重合して重合
部3aが形成される。引き続きこれに連結されているプ
リプレグシート5aを巻回して行くと、予め設定された
大きさにより、1プライした時、目開き部6aが形成さ
れると共に、この部分に上記した重合部3aが位置され
る。
を、すでに巻回されているプリプレグシート5aの外表
面に当て付けて、同様に時計周りに巻回して行く。プリ
プレグシート5bを1プライした時、予め設定された大
きさにより、目開き部6bが形成され、そして、引き続
き一体化されているプリプレグシート7を巻回して1プ
ライすると、目開き部6bの部分にプリプレグシート7
の重合部7aが位置される。
によっても、実際の加熱工程時において、前記した実施
の形態と同様な効果が得られる。なお、この実施の形態
においては、プリプレグシート3と5a及びプリプレグ
シート5bと7は、重ね代12,13によって互いに重
合して連結されており、この重合部分からも、余分な樹
脂及び繊維が、夫々の目開き部6a,6bに流れ込むこ
とができる。この場合、各目開き部6a,6bの幅が少
ないと、この部分で、樹脂、繊維が余剰気味となり、最
終的に厚肉状となる場合があるため、図に示すように、
重ね代12,13の部分において、各プリプレグシート
5a,5bに薄肉部12a,13aを形成しておくこと
が好ましい。このような薄肉部は、予め、その端部領域
をアイロン等によってプレスしておくことで形成するこ
とができる。
て、図4を参照しながら説明する。上記した実施の形態
では、目開き部に位置させる隣接する層のプリプレグシ
ートの重合部は、いずれも最内層、及び最外層を利用し
ていたが、中間層を構成しているプリプレグシート間に
よっても、そのような配置構成を得ることが可能であ
る。すなわち、図に示すように、最内層23の上側に位
置する第1の中間層となるプリプレグシート25を、そ
の端部同士が重合するように1プライし、その重合部2
5aの部分に、その上の中間層となるプリプレグシート
26による目開き部26aを位置させても良い。このよ
うな構成においても、加熱工程の際、目開き部26aに
は、重合部25a乃至その周辺領域から樹脂や繊維が流
れ込んで、図に示すように、目開き部26aによる間隙
は埋められ、最終的に形成される中間層に肉厚変化を無
くすことができる。
グシートの幅は、これを巻回した際に、目開き部が形成
されるように設定されるが、目開き部による間隙を、
0.1mm〜1.0mm程度のように小さく設定しておけ
ば、目開き部に、上述したような隣接する層による重合
部を位置させなくても、周辺領域から流れ込む樹脂、繊
維によって目開き部を十分埋めることが可能である。す
なわち、図5に示す構成のように、最内層33の上側に
位置する第1の中間層となるプリプレグシート35の重
合部が形成されていない位置において、その上側に位置
する第2の中間層となるプリプレグシート36の目開き
部36aを位置させても、その目開き部による間隙dが
0.1mm〜1.0mm程度であれば、加熱工程の際、目開
き部36aには、その目開き部の周辺領域から樹脂や繊
維が流れ込んで、図に示すように、目開き部36aによ
る間隙は埋められ、最終的に形成される中間層に肉厚変
化を無くすことができる。
程度以上にした場合、実際の加熱工程時において、樹
脂、繊維が不足する場合が生じ、最終的に肉厚変化が生
じてしまう。このように、目開き部による間隙が広い場
合は、上記したような重合部を位置させたり、これと併
せて、あるいはこれとは別にプリプレグシートの巻回工
程中に、その間隙に厚さの薄いプリプレグシートや樹脂
シート等の補助材を、巻装等することによって、追加し
ておくのも良い。
に、中間層を構成しているプリプレグシート間によって
も肉厚の変化を無くすような構成にすることができるた
め、図1乃至図3に示した構成と適宜組み合わせること
により、中間層の層数を種々変更することができる。
て、図6及び図7を参照しながら説明する。上記した実
施の形態では、1プライされるプリプレグシートに目開
き部を形成することを特徴としていたが、このような目
開き部を形成する以外に、端部の重合部を薄くした構成
であっても良い。すなわち、そのような薄肉状の重合部
を形成しても、実際の加熱工程時において、周辺領域か
ら樹脂や繊維が流れ込むため、そのような薄肉領域は埋
められてしまい、結果として、周方向において肉厚の変
化の無い層を得ることができる。この構成においても、
前記同様、薄肉状になった重合部に、隣接する層のプリ
プレグシートの重合部を位置させても良いし、させなく
ても良い。
リプレグシート45の両端部45a,45bによる重合
部を薄く構成する一例を示した図である。図(a)に示
すプリプレグシート45の両端部45a,45bには、
図(b)に示すように、巻回工程の前に、例えば、端部
領域をアイロン等によってプレスしておくことで、互い
に対向して傾斜する傾斜部45a′,45b′を形成し
ておく。
成されたプリプレグシート45を、図7に示すように、
最内層43の上側に巻回し、さらにその上に第2の中間
層となるプリプレグシート46及び最外層となるプリプ
レグシート47を順に巻回する。傾斜部45a′,45
b′による重合部は薄肉状になっており、この重ね合わ
せによって薄肉部50が形成される。そして、このよう
な巻装状態となった管状体を加熱すると、その周辺領域
から樹脂や繊維が薄肉部50に流れ込むため、そのよう
な薄肉領域は埋められてしまい、結果として、周方向に
おいて肉厚の変化の無い層が形成される。
プレグシートの両端部による重合部の余剰となる樹脂や
繊維は、隣接した部分に形成されている目開き部や薄肉
部に流れ込んで、その間隙を埋めてしまうため、最終的
に形成される積層構造は、肉厚変化のない状態となる。
また、目開き部、薄肉部による間隙が少ない場合には、
その周辺領域から樹脂や繊維が流れこみ、そのような間
隙が埋められて、最終的に形成される積層構造は、肉厚
変化のない状態となる。そして、このような目開き部や
薄肉部を形成しておくことで、管状体全体の軽量化も図
れる。
本発明は上記した実施の形態に限定されることはなく種
々変形することができる。例えば、上記実施の形態の管
状体は、強化繊維を周方向に引揃たプリプレグシートで
構成される最内層と最外層、及び強化繊維を軸長方向に
引揃たプリプレグシートによる中間層による基本構造を
例にして説明したが、本発明は、このような構造に限定
されることはない。また、巻回層を構成するプリプレグ
シート自体の構成、その巻回数等についても種々変形す
ることが可能である。
プレグシートによる巻回層は、その肉厚が均一化される
ため、方向性や強度のバラつきが抑制され、さらに、軽
量化した管状体が得られる。
(a)は管状体の構成を示す図、(b)はA−A線に沿
った断面図。
リプレグシートの芯金に対する配置例を示す図。
状体の断面構造を示す図、(b)はプリプレグシートの
芯金に対する配置例を示す図。
体の一部断面図。
管状体の一部断面図。
(a)はプリプレグシートの端部の処理前を示す図、
(b)は端部の処理後を示す図。
実際に巻装した状態を示す管状体の一部断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 強化繊維に合成樹脂を含浸したプリプレ
グシートを巻装した巻回層を有する管状体において、 前記巻回層の内、1プライされるプリプレグシートの幅
を、巻回したときにその両端部が重合しない寸法となる
ように形成し、その重合しない目開き部に、このプリプ
レグシートと隣接する層のプリプレグシートの重合部を
位置させたことを特徴とする管状体。 - 【請求項2】 前記目開き部は、0.1mm〜1.0mmで
あることを特徴とする請求項1に記載の管状体。
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Cited By (1)
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1997
- 1997-04-18 JP JP10186197A patent/JP3315338B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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