JP3582778B2 - 中実杆を使用した竿杆 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は中実杆を使用し、釣竿に使用される竿杆に関する。
【０００２】
【従来の技術】
釣竿等のスポーツ用品に使用される杆部材としては、軽量で高強度なため、繊維強化樹脂が使用され、中空管の部材が使用されている。釣竿に関していえば、穂先竿は中実杆が使用される場合があるが、その他の部位の竿杆では中空管が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、スポーツ用品であるため、強い撓み負荷の作用する使用がなされ、その更なる強度向上は常の命題である。従って、撓みに対して更に強く、また、使用感からして撓み時の調子感（ねばり感やバランス感）の向上や、細身化或いは軽量感の向上が追求される。
【０００４】
依って本発明は、上記課題を追求した竿杆の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的に鑑みて本発明は、エポキシ樹脂等の合成樹脂をマトリックスとし、強化繊維が主として軸長方向に指向している繊維強化樹脂製先細形状の中実状芯材の外側に繊維強化樹脂の外層を有した中実杆であって、前記中実状芯材か外層の少なくとも何れか一方の概ね軸長方向に指向した強化繊維の内の大部分が概ね４０ｔｏｎ／ｍｍ２ 以上の縦弾性率を有した強化繊維であることを特徴とする中実杆を使用した竿杆を提供する。この大部分とは６０％以上をいい、好ましくは７０％以上、更に好ましくは８０％以上である。
【０００６】
請求項２において、前記外層に織布か、傾斜方向指向繊維か、又は円周方向指向繊維を有する請求項１記載の中実杆を使用した竿杆を提供する。
請求項３において、前記外層として、又は該外層の外側に透明状か半透明状の繊維強化樹脂層を有する請求項１又は２記載の中実杆を使用した竿杆を提供する。
【０００７】
請求項１では、概ね４０ｔｏｎ／ｍｍ２ 以上の大きな縦弾性率を有した強化繊維を軸長方向繊維として主に使用しているため、小さな縦弾性率を使用する場合と比較して繊維量が少なくても所望の撓み剛性が確保でき、しかも中実杆領域は細身化できると共に、撓んだ際に潰れの生ずることが防止できて強度が向上する。繊維強化樹脂製の中実状芯材が予め成形されて表面に研削加工等を受けていれば、それによって強化繊維が切断されて強度が弱くなるが、その外周にプリプレグを巻回して加熱成形すれば、中実状芯材の表面の弱さを補強した中実杆となる。
【０００８】
請求項２では、外層に織布か、傾斜方向指向繊維か、又は円周方向指向繊維を有するため、中実杆の表面の裂けを防止でき、また、捩り負荷に対しての強度向上が図れる。
請求項３では、中実杆の外周に透明状か半透明状の繊維強化樹脂層を有するため、該層の下側に模様等を描いていれば、これを視認できると共に保護でき、層の厚さによって深みのある外観ともなる。更には、この層は中実杆の撓み強度の補強ともなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す形態例に基づき、更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る釣竿等のスポーツ用杆部材の製造法を示し、図２はその製造された杆部材としての中実杆８を示す。図３の（ｃ）は図２の矢視線Ｃ−Ｃによる拡大横断面図、（ｄ）は図２の矢視線Ｄ−Ｄによる拡大横断面図である。中実状芯材１０は、エポキシ樹脂等の合成樹脂をマトリックスとし、炭素繊維等の強化繊維が主として軸長方向に指向している繊維強化樹脂製の先細形状であり、予め加熱成形され、その後、一般には外周が研削（切削）加工されて先細形状等に形成される。
【００１０】
ここでは芯材１０の外周に３種類のプリプレグＰ１，Ｐ２，Ｐ３を順次巻回し、加圧しつつ加熱成形すると図２の中実杆８が形成される。層Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’はプリプレグＰ１，Ｐ２，Ｐ３に対応している。この例では、プリプレグＰ１は概ね円周方向に指向する強化繊維Ｓ２を裏打ちとして有し、あとは概ね軸長方向に指向した強化繊維Ｓ１である。プリプレグＰ２の大部分の強化繊維は概ね軸長方向に指向した強化繊維Ｓ３である。プリプレグＰ３は概ね４５度方向に指向した強化繊維Ｓ４を有すると共に、これに直交する（軸長方向に対して概ね対称な方向に指向した）他の強化繊維Ｓ４’を有する。右側が手元側であり、一般に、プリプレグＰ２の強化繊維Ｓ３はプリプレグＰ１の強化繊維Ｓ１よりも縦弾性率を大きく選定する。
【００１１】
上記例と異なり、各プリプレグの巻回順序を変更してもよいが、プリプレグＰ３は外側に位置させる程好ましい。また何れか１種類のプリプレグで外層１２を形成してもよい。また、各プリプレグの巻回数は任意であるが、プリプレグの厚さを０．２ｍｍ程度以下とし、巻回総数を１２層以上、好ましくは１５〜３０程度の多層の所定厚さにすれば、外層１２を厚肉化でき、研削された芯材１０を補強して大きな撓みの際の表面の裂け等を防止して高強度になると共に、プリプレグが薄いため層間剥離を防止し易い。更には、プリプレグの巻回開始位置と終端位置とは丁度一致することが最も好ましいが、薄いため、位置ずれが有っても撓み剛性の円周方向における偏りを小さくできる。巻回終端位置が開始位置よりも過ぎている場合はその差が小さい方がよく、また、手前側に位置する場合もその差が小さい方がよい。
【００１２】
芯材の半径寸法よりも外層１２の厚さを大きくすれば、繊維比率を大きくし易く、細身化、高剛性化が得られ易いために好ましい。
厚さの異なるプリプレグを巻回する場合は、厚いプリプレグを内側に巻回すると、その終端位置の後に他のプリプレグが巻回されるため、厚肉プリプレグの位置ずれで終っている場合と比較して撓み剛性の偏りが防止される。
外層１２の内側のプリプレグ（図１の場合では、プリプレグＰ１，Ｐ２）程裏打ち層を使用するとよい。然しながら、外側（プリプレグＰ３）でも、内側、外側に拘わらず全体でもよい。図１ではプリプレグＰ１に使用しており、円周方向に指向した強化繊維Ｓ２の層の他、スクリムシートでもよい。軸長方向強化繊維Ｓ１が炭素繊維の場合は、裏打ち繊維Ｓ２は炭素繊維とし、裏打ちがスクリムシートの場合はガラス繊維のスクリムシートを使用することが好ましい。こうした裏打ち繊維が有れば、加熱成形時の収縮による軸長方向強化繊維の蛇行や層の波打ちやずれが防止でき、また、巻回作業が容易になる。
【００１３】
芯材も含めて各強化繊維の縦弾性率（以下、弾性率）としては、１〜９０ｔｏｎ／ｍｍ２ （以下ｔと略示することがある）程度の範囲から任意に選択できる。以下特記しない限り、弾性率は主たる軸長方向繊維について述べる。以下の各技術は組み合わせて使用してもよい。
芯材１０の軸長方向強化繊維の大部分を炭素繊維によって約４０ｔ以上の高弾性率とし、外層１２の方を炭素繊維によって約２０〜４０ｔの弾性率（より高強度でもある）として手元側の巻回数を１５〜３０の範囲にすれば、細身でねばりの有る高強度な竿杆等の杆部材となる。ねばりとは、大撓みしても折れないことは勿論であるが、変形が遅い速度でじわじわと元の状態に戻る調子をいう。
上記弾性率を芯材と外層において逆にしても、細身であって、撓み剛性（単に剛性という場合も同じ）の高い割にはねばりの有る高強度な竿杆等の杆部材となる。
【００１４】
芯材と外層の強化繊維の弾性率を略同程度（１５％程度以内の差）とし、３５〜６０ｔの範囲、又は１６〜３６ｔの範囲で選択すると、加熱成形時に素材曲りが防止でき、プリプレグ同士の層間剥離も防止できる。
炭素繊維を使用する場合は、外層１２の中の内側の層を５０ｔ以上の高弾性にし、外側の層を相対的に低い弾性率（２０〜４０ｔ）にすると、外側程高強度であり、一層高強度化できる。
逆に外側程高弾性化することもでき、この場合は高い撓み剛性にでき、細身化し易い。
【００１５】
芯材１０を先細テーパ状にし、弾性率が１〜１６ｔの低弾性の強化繊維を主に使用し、外層には芯材よりも高い弾性率強化繊維のプリプレグを手元側が厚肉になるように重ねて巻回すると、より一層撓み易くなり、竿材としての調子が良好になり、元側は高強度高剛性にできる。芯材の低弾性の強化繊維の中に、２０〜４０ｔの高強度強化繊維を混入すれば、撓み易い上に破損し難くなる。外層に使用するプリプレグの強化繊維としては、弾性率が１０〜１９ｔであって、引張強度が３５０ｋｇ／ｍｍ２ 程度以上の繊維や、弾性率が２０〜４０ｔの高強度な強化繊維が使用できる。
【００１６】
外層は、手元側に近い程高弾性な強化繊維の比率を大きくすると、より一層細身化が図れ、軽量化できる。
合成樹脂は撓み剛性にあまり寄与しないため、合成樹脂比率を高弾性な強化繊維領域程小さくすると、更に細身化軽量化が図れるが、逆に高弾性な強化繊維領域において合成樹脂比率を大きくした場合（例えば最も高弾性な領域で３０〜５０ｗｔ％（ｗｔは重量を意味する）、他領域ではその高弾性な領域の値よりも小さくする）は、大きく撓んだ際の繊維間や層間の剥離を低減できる。
外層の最外層に弾性率が低く、伸度の高い織布層を形成すると、この層よりも内側の層が高弾性な層であっても表面からの剥離、裂けの発生を防止できる。例えば、ガラス繊維、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、弾性率２６ｔ以下のカーボン繊維等を使用した織布層である。こうした弾性率が低く、伸度の高い織布層は、竿管の長さ方向位置においては、先寄りに設けると剥離、裂けの発生防止に効果的である。
【００１７】
芯材１０も外層１２も、強化繊維が概ね軸長方向に引揃えられた領域では、その全ての引揃え繊維を炭素繊維にすると、同じ種類の繊維であるため線膨張率の差が小さく、加熱成形時の素材曲りを防止できる。
芯材１０と外層１２の間に、合成樹脂フィルムやゴム材のフィルムを巻回したり、芯材１０の外周にエラストマー樹脂等の合成樹脂をコーティングした後に加熱成形すると、この境界層が応力緩和層となり、大撓みしても層間剥離が防止され、破損し難くなる他、竿杆としては竿調子がソフトな感じになる。この境界層は芯材と外層の何れよりも高伸度な材料で層を形成するのである。
【００１８】
芯材１０か外層１２の何処かに、傾斜方向に指向した強化繊維の層を設け、好ましくは軸長方向に対して対称な２つの傾斜方向に強化繊維を指向交差させた層とする。傾斜角度は４５度程度が好ましく、４５度±１５度の範囲の角度とする。これにより捩り強度や捩り剛性が向上する。また、強化繊維が概ね円周方向に指向した層を設けても、軸長方向指向層との組合せで捩り強度や捩り剛性が向上する。織布や袋編み状層を使用すると好ましい。これらの層は好ましくは最外側に設けると効果的に捩り剛性や強度を向上できる。
【００１９】
芯材１０の合成樹脂比率を高く、外層１２の合成樹脂比率を低くすれば、そうでない場合と比較して中実杆のねばり性を大きくできる。このことは自然材の竹はねばりがあるが、この竹材は繊維が外側に多く、内側に少なく、母材は内側が多く、外側が少ないことからも判る。更には、外層１２のより外側の層程合成樹脂比率を大きくすると、加熱成形時に流動状の合成樹脂材が気泡を外部に充分押出し、表面に気泡跡を残さず、そこから破損することが防止される。多目の樹脂比率として４０ｗｔ％以上、或いは３０ｗｔ％以上がある。
【００２０】
芯材と外層を含めた全体で、低弾性強化繊維層の合成樹脂比率を大きくすると、その分撓み剛性が低下するため撓み易くなる。多目の樹脂比率として４５ｗｔ％以上、或いは３５ｗｔ％以上がある。芯材の樹脂比率を低く押えた場合は、それを２８ｗｔ％程度、或いはこれ以上にすることもできる。
以上、段落番号０００９〜００２０に述べた各内容は、相互に矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施してもよい。例えば、段落番号００１０〜００１６の弾性率に関する事項、００１７の応力緩和や撓み性に関する事項、００１８の傾斜角度に関する事項、００１９と００２０の樹脂比率に関する事項、を任意に組合わせてもよい。
【００２１】
図４は、図５に示すように中実杆８’の後端部に継合部８Ｔを設ける場合に、芯材１０の外層１２として巻回するプリプレグを利用して一体形成する製造方法を示す。図１の場合と同様に予め成形された中実状芯材１０の後端面に芯金２０の前端面を当接させている。この芯金の前端部の外周２０Ｔは中実状芯材１０の後端面よりも小さくなる直径寸法に先細状に形成している。この中実状芯材１０の後端部と芯金の前端部２０Ｔとに亘って織布等の補強プリプレグＨＰを巻回し、その後、プリプレグＰ１，Ｐ２，Ｐ３を巻回する。プリプレグＰ１，Ｐ２は強化繊維が概ね軸長方向に指向しており、プリプレグＰ３は傾斜方向に指向した袋編み状である。
【００２２】
プリプレグＰ１，Ｐ２に円周方向指向の強化繊維を有するように、例えば裏打ちを設けていてもよいことは図１の場合と同じである。プリプレグＰ３は２枚の引揃えシートを軸長方向に対して対称となるように交差させて重ねたものでも、また、強化繊維が円周方向に指向したプリプレグでもよい。芯材１０は途中まで概ねストレートであり、その先部は先細テーパ状であり、この領域は研削等によって加工されて強化繊維が切断されている。従って、図４のようにプリプレグＰ１を前端にまで亘って被覆させると、芯材１０の裂け、割れに起因する折損が防止できるが、先端部を露出させてもよい。露出させれば、より小径になり、より撓み易くなる。
【００２３】
図６は芯材１０の手元側を小径にし、先側を大径にした後細形状であり、外層１２は手元部が厚肉であり、先部が薄肉であって、全体として先細形状の中実杆８を示す。この形態において、外層１２に高弾性率繊維を使用し、芯材１０には外層よりは低弾性率であるが、高強度な強化繊維（２０〜４０ｔ）を使用すると、先部を大きく撓み易く、高強度にできると共に、元側を高剛性にでき、しっかりした調子感に形成できる。また、剛性を大きくする必要の有る元側を細身にでき、軽量化に寄与し、操作性を向上させる。
【００２４】
逆に、芯材１０に高弾性率繊維を使用し、外層１２に、低弾性率であるが高強度な強化繊維（２０〜４０ｔ）を使用すると、元側を効果的に撓み易くて高強度にでき、先部を効果的に細身化、軽量化でき、竿杆としては持ち重りが防止できる。また、シャープな調子にできる。
上記図６では、芯材１０のテーパ状態は一定に設定しているが、途中でテーパ率の変化があってもよく、段差状に変化していてもよい。
【００２５】
図７は、手元側の小径部１０Ｄと、拡径部１０Ｃと、先広がり部１０Ｂと、先細テーパ部１０Ａとによって芯材１０を形成しており、先細テーパ部１０Ａを除いて外層１２が形成された中実杆８の手元側は３／１０００以下又はストレート状であり、全体として先細テーパ状の中実杆を形成している。然しながら、形状は任意であり、中間に膨出部を形成してもよい。この例では小径部１０Ｄは先細テーパ部１０Ａの最小部よりも小さく形成している。外層１２は芯材よりも高弾性率の強化繊維（例えば、３５〜９０ｔ）を使用し、芯材１０の方はより低弾性率で高強度な強化繊維（１〜５０ｔ）を使用すると、図６の場合と同様な効果が効果的に得られる。
【００２６】
図８は、手元部がストレート状部１０Ｃであり、その前側が縮径部１０Ｂであり、その前がストレート状か小さなテーパ状部１０Ａの芯材１０と、ストレート状部１０Ｃを除いてプリプレグによって外層１２を設けた中実杆８を示している。手元部のストレート状部１０Ｃは、握り部材等の部品の嵌合部にするとよい。外層１２は芯材１０よりも高弾性率の強化繊維を使用することで、より細身化、軽量化ができ、操作性もよくなる。逆に、外層１２は芯材１０よりも弾性率が低く、弾性率が２０〜４０ｔの範囲の高強度な強化繊維を使用することでねばりのある中実杆にできる。なお、外層は芯材の全長に亘って形成してもよく、また元部１０Ｃの他、先部も露出させてもよい。
【００２７】
図９は、先から順に第１、第２、第３の芯材要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃを一体的に継ぎ合わせて芯材１０を形成し、その外周に外層１２を設けた中実杆８を示す。第１、第２、第３の芯材要素の順に、軸長方向強化繊維の弾性率、又は芯材要素材料の縦弾性率を大きく設定しており、これにより先部（左部）程撓み易く、元部程撓み剛性を高くでき、先調子の竿杆等杆部材を得易い。また、元部の要素の弾性率が高強度な範囲（２０〜４０ｔ）になるように設定すれば、元部が大撓みしても強度上安定する。なお、逆に第１、第２、第３の芯材要素の順に弾性率を小さくし、元部付近の弾性率が高強度な範囲（２０〜４０ｔ）になるように設定し、外層１２の肉厚は、元側を厚くすれば先部を小径でシャープな調子にでき、元側を強度上安定させることができる。
【００２８】
上記例では弾性率を３段階に変化させたが、２段階でも、４段階以上でもよい。更には外層１２の先側から元側にかけて弾性率を異ならしめたり、厚さを変化させてもよい。
また、継合部１０Ｓと１０Ｓ’は、前後の要素が漸次変化するように構成している。即ち、継合部１０Ｓを例にとれば、要素１０ａの後端部は円錐台状の孔であって、その壁部が後方に向って漸次薄肉化し、要素１０ｂの前端部は円錐台状に前方に縮径している。従って、この継合部１０Ｓにおいて前後の弾性率の差に応じた撓み剛性の急変を緩和しており、中実杆８の撓み曲線が滑らかになると共に、この部位の応力集中が防止され、高強度になる。更には、継合構造は中実杆の中心軸線の周りの角度位置において変りがないため、角度位置における撓み剛性の偏りがなく、使用し易い中実杆８となる。中実杆８の製造方法は、芯材１０が上記構造である他、図１で説明したのと同様である。
【００２９】
図１０は図９に示した中実杆と同様な撓み特性を得るための芯材の形態例を示す。大径部１０ｃ’と中径部１０ｂ’と小径部１０ａ’とを縮径部１０Ｔ’と１０Ｔによって接続しており、全体に同じ弾性率の強化繊維を使用しても図９に示した中実杆と同様な撓み特性を得るが、大径部１０ｃ’、中径部１０ｂ’、小径部１０ａ’の順に弾性率を小さくすれば、更に先部が撓み易くなる。これは芯材１０であるため、その外側にプリプレグによって外層を設けた中実杆にしてもよい。
【００３０】
以上の各図に示した形態例に使用される芯材の材料は、繊維強化合成樹脂（強化繊維はガラス、炭素、ボロン、アルミナ、アラミド、金属等の無機繊維や有機繊維）や合成樹脂材、金属材、木や竹等の天然材料を用いることができる。なお、芯材に外層のプリプレグとの密着性の良くない材料を用いる場合には、密着性向上のために、例えば表面の粗面化や被膜のコーティング等の表面処理を行うとよい。外層のプリプレグの強化繊維の弾性率は炭素繊維では１〜９０ｔ程度の範囲であり、加熱成形時の素材曲りの防止のためには、同じ種類の繊維、例えば炭素繊維のみを用いることが好ましいが、他の材料を任意に用いることもできる。
【００３１】
以上の各図に示した形態例において以下の比重の要件を加重したり、また各形態例の繊維の弾性率に関係なく以下の比重の要件を加重したりできる。▲１▼芯材の比重を外層よりも小さくして軽量化を図り、操作性を向上させたり、▲２▼芯材の先部の材料の比重を元側よりも小さくし、持ち重りを防止したり、▲３▼調子バランスや重量バランスの調整のために、長さ方向の特定範囲や、中実杆の径方向特定位置において、他部と異なる比重の材料（比重の大きな部材としては８ｇ／ｃｍ３ 以上が好ましい）を使用する。
【００３２】
以上の各図に示した形態例において、弾性率の高い強化繊維を用いている部分程、合成樹脂比率を小さくすれば、より高弾性ではりのある軽量な中実杆ができる。また、外層が存在すれば、該外層よりも芯材の合成樹脂比率を、例えば２８ｗｔ％以下の小さな値とし、より軽量で細身の中実杆とし、操作性を向上させることができる。その他、芯材と外層とにおける合成樹脂比率を近似させておくと、層間からの剥離、破損を防止し易い。
【００３３】
図１１には中実杆の芯材１０の形態例を示す。（ａ）は芯材として発泡性材料を使用した例であり、（ｂ）は径方向の２つの芯材要素１０’と１０”が異なる特性の材料で形成されている例であり、（ｃ）は芯材１０が複数の粒子や複数束の強化繊維束等の強化材１０Ｅと、これらの隙間に充填された母材１０Ｍとで形成された例であり、（ｄ）は（ｂ）の変形例でもあり、４分割された各領域に種々の特性の材料を使用してもよいが、ここでは対角関係にある芯材要素同士１０’と１０’とは同じ材料とし、他の対角関係にある芯材要素同士１０”と１０”とは同じ材料としている。
【００３４】
上記（ｂ），（ｄ）では撓み特性が角度位置によって異なる（方向性を生ずる）。この他に方向性の生ずる芯材としては、図９に示すように複数の芯材要素を継ぎ合わせる場合、図９の場合とは異なって円柱を斜めにカットした状態に継ぎ合わせた場合があり、この継合部においては図１１の（ｂ）と類似して径方向に異なる材料が対面するため方向性が生じる。
その他、中実杆の中で芯材が偏寄していれば一般に撓みの方向性が生じる。然しながら、芯材の弾性率と外層の弾性率とを、夫々所定値に選定することによって撓みの方向性を小さくしたり無くしたりできる。
【００３５】
図１２は中実杆の先部に中空管部材を一体化させた繊維強化樹脂製スポーツ用杆部材１８を示す。製造手順を説明すると、予め形成した芯材１０の先部１０Ｋの外周は幾分段差状の小径部に形成されており、この小径部１０Ｋに、予め形成している管部材１４を接着等によって仮止めする。この接合部の前後に亘って補強用のプリプレグ（図４のＨＰと同様なもの）を巻回する。この例では芯材１０の後端から管部材１４の途中位置までに亘って１枚以上のプリプレグを巻回し、加圧しつつ加熱成形して外層１２を形成する。補強用プリプレグは補強層ＨＰ’を形成している。外層１２に使用するプリプレグは図１等の上記各形態例で説明したものと同様である。
【００３６】
この杆部材１８は１本竿や、継竿の１節として使用できる。
１本竿や穂先竿として使用する場合には、１例であるが、中空管部材の領域とその後部の中実杆の途中位置までは５／１０００以下の緩いテーパ状に形成し、そこから中実杆の後端までは１／１０００以下のストレート状に形成するとよい。また、中空管部材の範囲は全長の先から３０〜６０％程度に形成すると持ち重りを防止できると共に、操作性が向上する。
【００３７】
上記芯材１０は軸長方向強化繊維を主体とした繊維強化樹脂製であるが、これに限らず、合成樹脂製杆部材や、竹や木材等の天然材、金属等であってもよい。また、外層１２が存在する場合は、芯材１０は外層よりも比重の小さな発泡性材料や低比重合成樹脂を用いることで軽量化が図れ、持ち重りのしない操作性の優れた釣竿用の杆部材となる。
【００３８】
外層１２の長手方向範囲は任意であり、例えば、芯材の部分のみとしてもよいし、外層を設けない構成にすることもできる。
管部材１４は高強度炭素繊維（弾性率が２０〜４０ｔ、或いは２０〜５０ｔ）を主体として使用することが好ましい。また、芯材１０は管部材１４よりも高弾性率の繊維を使用することにより細身、軽量化が図れる。外層１２のプリプレグは弾性率が２０〜９０ｔの強化繊維を使用したり、或いはそれよりも低弾性率の繊維を使用できる。この外層１２を複数のプリプレグで形成する場合は、最初のプリプレグは管部材１４の軸長方向強化繊維の弾性率と概ね同じか、２０ｔ以下の差にすることにより杆部材１８の撓み調子を良好にでき、層間剥離が防止できると共に、径方向の全てのプリプレグの層によって撓み負荷を分散して分担でき、その分強度を向上できる。
【００３９】
図１３は、中実杆と中空管とが一体化した繊維強化樹脂製スポーツ用杆部材１８’を縦断面で示す。図４に示す製造方法と同様に、予め用意した芯材１０の一端に芯金の端面を当接させ、その上から所望の各種プリプレグを巻回させて加熱形成して芯金を引き抜く。外層１２が芯材１０の長さ以上に亘って形成されて中空管１６が形成される。この中実杆部分と中空管部分との境界部ＫＺは図のような形態に形成されており、図９で説明したのと同様な理由で撓み曲線が滑らかになると共に、ここへの応力集中が防止される。左右何れが前でもよく、テーパも何れの方向であってもよい。外層１２には、４５度±１５度程度の角度範囲で傾斜方向に交差した強化繊維を有するように構成すると捩りに対して強いことは他の形態例の場合と同様である。
【００４０】
図１４は他の繊維強化樹脂製スポーツ用杆部材としての中実杆８を示す。中実状芯材１０は図１等既述の実施形態例と同じ材料を使用できるが、他の材料を使用してもよい。外層１２の一部であり、芯材の外側の層Ｐ１’，Ｐ２’は、図１のプリプレグＰ１，Ｐ２等既述の実施形態例と同じ材料を使用でき、巻回数や厚さ、その他も同じでよいが、それ以外でもよく、任意である。層Ｐ１’，Ｐ２’の意味は、プリプレグＰ１とＰ２両方を使用した層てもよく、Ｐ１のみの層でもよい等を意味する。図１の場合と同様に、一方向引揃繊維のプリプレグによったり、又は裏に薄いガラススクリムシートや直交方向の引揃シート層を合せたプリプレグによって形成してもよい。
【００４１】
上記層Ｐ１’，Ｐ２’の外側の傾斜方向層Ｐ３”は、幅が２〜２０ｍｍ程度で、厚さが０．０１〜０．１２ｍｍ程度の細幅テープ状のプリプレグを螺旋状に巻回して形成している。このテープは既述の各プリプレグシートと同様に繊維強化樹脂製であり、強化繊維は弾性率が１〜９０ｔ程度の炭素繊維、又はこれを越えたものを任意に使用できる。更には、ガラス繊維やアラミド繊維等の合成樹脂繊維を用いることもできる。合成樹脂はエポキシ樹脂等であり、樹脂比率は５〜６０ｗｔ％、好ましくは２０〜５０ｗｔ％にする。軸長方向繊維を主体とする層Ｐ１’，Ｐ２’よりも樹脂比率を大きくする（例えば２８〜６０ｗｔ％）と、繊維間の目開きや層間剥離の防止ができ、また、気泡発生防止ができ、外観が向上する。
【００４２】
層Ｐ３”は１層の一方向傾斜繊維層としてもよいが、上下２層の交差方向に巻回した層としてもよい。中実杆８の軸長方向に直交する径方向に対する角度でいって、傾斜角度を４５±３０度、好ましくは４５±２０度にすれば、、捩り強度が向上すると共に、その円周方向成分によって層Ｐ１’，Ｐ２’の軸長方向繊維の縦方向の裂け等を防止でき、大きな撓みに耐えられる。特に、軸長方向に対して対称になるように、上下２層の交差方向の層とすると、捩り強度に偏りが無く、バランスのよい中実杆となる。この捩り強度を向上するため、芯材又は軸長方向繊維を主とする層よりも高い弾性率の強化繊維を使用するとよい。
【００４３】
層Ｐ３”は、軸長方向繊維を主とする層Ｐ１’，Ｐ２’の外側に設けるのが好ましいが、該層Ｐ１’，Ｐ２’の間や、該層Ｐ１’，Ｐ２’と芯材１０との間に設けてもよい。傾斜方向繊維と軸長方向繊維の割合は、竿杆の長手方向において、竿元程軸長方向繊維の割合を大きくするとよい。
【００４４】
細幅テープを螺旋状に巻回して層を形成すると、図１等に示すような幅の広い（軸長方向の長い）プリプレグシートＰ３等を巻回した層の場合と比較して、円周方向に均一な層が形成可能となる。即ち、（細幅）テープは長くて螺旋状に連続して巻回できるため、円周方向における切れ目や継ぎ目の発生が防止できるが、（幅広の）シートの場合は螺旋に連続巻回するのではなく、単に円周方向に１回、又は２回以上巻回するため、巻回の終端において円周方向の切れ目が生じ、円周方向において巻回の始端と終端とが一致することは困難であり、通常、シート端部同士の重なり（或いは不足領域）が生じて円周方向に不均一となる。
【００４５】
従って、竿杆の円周方向において剛性や強度等の特性の不均一が生じる。特に、強化繊維が高弾性であれば、この特性上の不均一が大きくなる。従って、テープの場合は、高弾性な強化繊維を使用しても剛性や強度の不均一が防止できる。弾性率が４０ｔ以上の強化繊維を使用し易い。然しながら、低弾性な強化繊維を使用してもよく、例えば、軸長方向繊維を主とする層の軸長方向繊維よりも弾性率を低くしてもよい。
【００４６】
テープの螺旋状の巻回態様としては、そのピッチの大小がある。テープの幅方向端部縁が重ならないように開けて巻回したり、隣接した端部縁間に隙間が生じないように丁度に巻回したり、或いは、端部縁が重なるように巻回したりである。隙間が生じないように丁度に巻回すれば、竿杆の長手方向に均一な補強層ができる。図１４に示すように竿杆の外層１２の外側に位置させ、隙間が生じるピッチで巻回すれば、外観に変化を与えて、外観向上になる。また、端部縁を重ねながら巻回しても外観に変化を与えて、外観向上が可能になる。何れの場合も交差状に２層に巻回してもよく、この場合は、菱形模様となり、外観を向上させ得る。従って、こうした巻回形態に、テープの色や繊維の種類を変化させれば、更に外観模様を向上させることができる。更には、テープの強化繊維の方向を、テープの長手方向に対して平行にしたり、傾斜状にしたり、傾斜状を重ねて交差状にしたり、或いは、各方向の強化繊維の中の一部繊維の色や太さを異ならしめれば、外観向上に寄与する。
【００４７】
テープを巻回し、隣接したテープ端縁が重ならないようにするために、所定幅のテープを巻回する巻回対象竿杆素材の直径が大きな場合は、テープの傾斜角度を大きくしなくても可能であるが、小さな場合は、傾斜角度を大きくしなければならない。主として軸長方向繊維層の縦方向の裂け等を防止する補強目的からは、テープの巻回方向角度は小さい方がよい（円周方向に近い程よい）ため、テープ幅を小さくする。具体的には、巻回対象の竿杆素材の外径よりも小さな幅のテープを使用するとよいが、これ以外でもよい。直径が１０ｍｍ程度以下の細身中実竿杆の場合、テープ幅１２ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下とし、厚さを０．１ｍｍ以下のテープ状プリプレグとし、傾斜角度を１５度以下にするとよい。
【００４８】
以上の各形態例のスポーツ用杆部材の表面に模様、塗装、蛍光材料のコーティング、メッキ、ドライプレーティング等の各種表面処理を施し、その上からプリプレグによる透明か半透明状の繊維強化合成樹脂層を形成すれば、模様等が保護されると共に、透明状等の層の厚さによって深みのある外観にできる。更には、この透明状等の層の存在によってスポーツ用杆部材をより大撓みに強く、ねばりのある杆部材にできる。また、以上の各形態例の外層としてこの透明状の層を形成してもよく、同様な効果がある。透明、半透明状の層の強化繊維としては、長繊維の他、短繊維でもよく、材料としては、ガラス繊維、石英繊維、有機透明状繊維等がある。
【００４９】
【発明の効果】
本発明により、撓みに対して強く、細身化或いは軽量化の向上した竿杆が提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るスポーツ用杆部材の製法説明図である。
【図２】図２は図１で製造されたスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図３】図３は図２の矢視線Ｃ−ＣとＤ−Ｄによる拡大横断面図である。
【図４】図４は他のスポーツ用杆部材の製法説明図である。
【図５】図５は図４で製造されたスポーツ用杆部材の部分断面図である。
【図６】図６は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図７】図７は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図８】図８は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図９】図９は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図１０】図１０は芯材の他の形態の側面図である。
【図１１】図１１はスポーツ用杆部材の各種横断面図である。
【図１２】図１２は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図１３】図１３は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図１４】図１４は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 芯材
１２ 外層
【発明の属する技術分野】
本発明は中実杆を使用し、釣竿に使用される竿杆に関する。
【０００２】
【従来の技術】
釣竿等のスポーツ用品に使用される杆部材としては、軽量で高強度なため、繊維強化樹脂が使用され、中空管の部材が使用されている。釣竿に関していえば、穂先竿は中実杆が使用される場合があるが、その他の部位の竿杆では中空管が使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、スポーツ用品であるため、強い撓み負荷の作用する使用がなされ、その更なる強度向上は常の命題である。従って、撓みに対して更に強く、また、使用感からして撓み時の調子感（ねばり感やバランス感）の向上や、細身化或いは軽量感の向上が追求される。
【０００４】
依って本発明は、上記課題を追求した竿杆の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的に鑑みて本発明は、エポキシ樹脂等の合成樹脂をマトリックスとし、強化繊維が主として軸長方向に指向している繊維強化樹脂製先細形状の中実状芯材の外側に繊維強化樹脂の外層を有した中実杆であって、前記中実状芯材か外層の少なくとも何れか一方の概ね軸長方向に指向した強化繊維の内の大部分が概ね４０ｔｏｎ／ｍｍ２ 以上の縦弾性率を有した強化繊維であることを特徴とする中実杆を使用した竿杆を提供する。この大部分とは６０％以上をいい、好ましくは７０％以上、更に好ましくは８０％以上である。
【０００６】
請求項２において、前記外層に織布か、傾斜方向指向繊維か、又は円周方向指向繊維を有する請求項１記載の中実杆を使用した竿杆を提供する。
請求項３において、前記外層として、又は該外層の外側に透明状か半透明状の繊維強化樹脂層を有する請求項１又は２記載の中実杆を使用した竿杆を提供する。
【０００７】
請求項１では、概ね４０ｔｏｎ／ｍｍ２ 以上の大きな縦弾性率を有した強化繊維を軸長方向繊維として主に使用しているため、小さな縦弾性率を使用する場合と比較して繊維量が少なくても所望の撓み剛性が確保でき、しかも中実杆領域は細身化できると共に、撓んだ際に潰れの生ずることが防止できて強度が向上する。繊維強化樹脂製の中実状芯材が予め成形されて表面に研削加工等を受けていれば、それによって強化繊維が切断されて強度が弱くなるが、その外周にプリプレグを巻回して加熱成形すれば、中実状芯材の表面の弱さを補強した中実杆となる。
【０００８】
請求項２では、外層に織布か、傾斜方向指向繊維か、又は円周方向指向繊維を有するため、中実杆の表面の裂けを防止でき、また、捩り負荷に対しての強度向上が図れる。
請求項３では、中実杆の外周に透明状か半透明状の繊維強化樹脂層を有するため、該層の下側に模様等を描いていれば、これを視認できると共に保護でき、層の厚さによって深みのある外観ともなる。更には、この層は中実杆の撓み強度の補強ともなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に示す形態例に基づき、更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る釣竿等のスポーツ用杆部材の製造法を示し、図２はその製造された杆部材としての中実杆８を示す。図３の（ｃ）は図２の矢視線Ｃ−Ｃによる拡大横断面図、（ｄ）は図２の矢視線Ｄ−Ｄによる拡大横断面図である。中実状芯材１０は、エポキシ樹脂等の合成樹脂をマトリックスとし、炭素繊維等の強化繊維が主として軸長方向に指向している繊維強化樹脂製の先細形状であり、予め加熱成形され、その後、一般には外周が研削（切削）加工されて先細形状等に形成される。
【００１０】
ここでは芯材１０の外周に３種類のプリプレグＰ１，Ｐ２，Ｐ３を順次巻回し、加圧しつつ加熱成形すると図２の中実杆８が形成される。層Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’はプリプレグＰ１，Ｐ２，Ｐ３に対応している。この例では、プリプレグＰ１は概ね円周方向に指向する強化繊維Ｓ２を裏打ちとして有し、あとは概ね軸長方向に指向した強化繊維Ｓ１である。プリプレグＰ２の大部分の強化繊維は概ね軸長方向に指向した強化繊維Ｓ３である。プリプレグＰ３は概ね４５度方向に指向した強化繊維Ｓ４を有すると共に、これに直交する（軸長方向に対して概ね対称な方向に指向した）他の強化繊維Ｓ４’を有する。右側が手元側であり、一般に、プリプレグＰ２の強化繊維Ｓ３はプリプレグＰ１の強化繊維Ｓ１よりも縦弾性率を大きく選定する。
【００１１】
上記例と異なり、各プリプレグの巻回順序を変更してもよいが、プリプレグＰ３は外側に位置させる程好ましい。また何れか１種類のプリプレグで外層１２を形成してもよい。また、各プリプレグの巻回数は任意であるが、プリプレグの厚さを０．２ｍｍ程度以下とし、巻回総数を１２層以上、好ましくは１５〜３０程度の多層の所定厚さにすれば、外層１２を厚肉化でき、研削された芯材１０を補強して大きな撓みの際の表面の裂け等を防止して高強度になると共に、プリプレグが薄いため層間剥離を防止し易い。更には、プリプレグの巻回開始位置と終端位置とは丁度一致することが最も好ましいが、薄いため、位置ずれが有っても撓み剛性の円周方向における偏りを小さくできる。巻回終端位置が開始位置よりも過ぎている場合はその差が小さい方がよく、また、手前側に位置する場合もその差が小さい方がよい。
【００１２】
芯材の半径寸法よりも外層１２の厚さを大きくすれば、繊維比率を大きくし易く、細身化、高剛性化が得られ易いために好ましい。
厚さの異なるプリプレグを巻回する場合は、厚いプリプレグを内側に巻回すると、その終端位置の後に他のプリプレグが巻回されるため、厚肉プリプレグの位置ずれで終っている場合と比較して撓み剛性の偏りが防止される。
外層１２の内側のプリプレグ（図１の場合では、プリプレグＰ１，Ｐ２）程裏打ち層を使用するとよい。然しながら、外側（プリプレグＰ３）でも、内側、外側に拘わらず全体でもよい。図１ではプリプレグＰ１に使用しており、円周方向に指向した強化繊維Ｓ２の層の他、スクリムシートでもよい。軸長方向強化繊維Ｓ１が炭素繊維の場合は、裏打ち繊維Ｓ２は炭素繊維とし、裏打ちがスクリムシートの場合はガラス繊維のスクリムシートを使用することが好ましい。こうした裏打ち繊維が有れば、加熱成形時の収縮による軸長方向強化繊維の蛇行や層の波打ちやずれが防止でき、また、巻回作業が容易になる。
【００１３】
芯材も含めて各強化繊維の縦弾性率（以下、弾性率）としては、１〜９０ｔｏｎ／ｍｍ２ （以下ｔと略示することがある）程度の範囲から任意に選択できる。以下特記しない限り、弾性率は主たる軸長方向繊維について述べる。以下の各技術は組み合わせて使用してもよい。
芯材１０の軸長方向強化繊維の大部分を炭素繊維によって約４０ｔ以上の高弾性率とし、外層１２の方を炭素繊維によって約２０〜４０ｔの弾性率（より高強度でもある）として手元側の巻回数を１５〜３０の範囲にすれば、細身でねばりの有る高強度な竿杆等の杆部材となる。ねばりとは、大撓みしても折れないことは勿論であるが、変形が遅い速度でじわじわと元の状態に戻る調子をいう。
上記弾性率を芯材と外層において逆にしても、細身であって、撓み剛性（単に剛性という場合も同じ）の高い割にはねばりの有る高強度な竿杆等の杆部材となる。
【００１４】
芯材と外層の強化繊維の弾性率を略同程度（１５％程度以内の差）とし、３５〜６０ｔの範囲、又は１６〜３６ｔの範囲で選択すると、加熱成形時に素材曲りが防止でき、プリプレグ同士の層間剥離も防止できる。
炭素繊維を使用する場合は、外層１２の中の内側の層を５０ｔ以上の高弾性にし、外側の層を相対的に低い弾性率（２０〜４０ｔ）にすると、外側程高強度であり、一層高強度化できる。
逆に外側程高弾性化することもでき、この場合は高い撓み剛性にでき、細身化し易い。
【００１５】
芯材１０を先細テーパ状にし、弾性率が１〜１６ｔの低弾性の強化繊維を主に使用し、外層には芯材よりも高い弾性率強化繊維のプリプレグを手元側が厚肉になるように重ねて巻回すると、より一層撓み易くなり、竿材としての調子が良好になり、元側は高強度高剛性にできる。芯材の低弾性の強化繊維の中に、２０〜４０ｔの高強度強化繊維を混入すれば、撓み易い上に破損し難くなる。外層に使用するプリプレグの強化繊維としては、弾性率が１０〜１９ｔであって、引張強度が３５０ｋｇ／ｍｍ２ 程度以上の繊維や、弾性率が２０〜４０ｔの高強度な強化繊維が使用できる。
【００１６】
外層は、手元側に近い程高弾性な強化繊維の比率を大きくすると、より一層細身化が図れ、軽量化できる。
合成樹脂は撓み剛性にあまり寄与しないため、合成樹脂比率を高弾性な強化繊維領域程小さくすると、更に細身化軽量化が図れるが、逆に高弾性な強化繊維領域において合成樹脂比率を大きくした場合（例えば最も高弾性な領域で３０〜５０ｗｔ％（ｗｔは重量を意味する）、他領域ではその高弾性な領域の値よりも小さくする）は、大きく撓んだ際の繊維間や層間の剥離を低減できる。
外層の最外層に弾性率が低く、伸度の高い織布層を形成すると、この層よりも内側の層が高弾性な層であっても表面からの剥離、裂けの発生を防止できる。例えば、ガラス繊維、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、弾性率２６ｔ以下のカーボン繊維等を使用した織布層である。こうした弾性率が低く、伸度の高い織布層は、竿管の長さ方向位置においては、先寄りに設けると剥離、裂けの発生防止に効果的である。
【００１７】
芯材１０も外層１２も、強化繊維が概ね軸長方向に引揃えられた領域では、その全ての引揃え繊維を炭素繊維にすると、同じ種類の繊維であるため線膨張率の差が小さく、加熱成形時の素材曲りを防止できる。
芯材１０と外層１２の間に、合成樹脂フィルムやゴム材のフィルムを巻回したり、芯材１０の外周にエラストマー樹脂等の合成樹脂をコーティングした後に加熱成形すると、この境界層が応力緩和層となり、大撓みしても層間剥離が防止され、破損し難くなる他、竿杆としては竿調子がソフトな感じになる。この境界層は芯材と外層の何れよりも高伸度な材料で層を形成するのである。
【００１８】
芯材１０か外層１２の何処かに、傾斜方向に指向した強化繊維の層を設け、好ましくは軸長方向に対して対称な２つの傾斜方向に強化繊維を指向交差させた層とする。傾斜角度は４５度程度が好ましく、４５度±１５度の範囲の角度とする。これにより捩り強度や捩り剛性が向上する。また、強化繊維が概ね円周方向に指向した層を設けても、軸長方向指向層との組合せで捩り強度や捩り剛性が向上する。織布や袋編み状層を使用すると好ましい。これらの層は好ましくは最外側に設けると効果的に捩り剛性や強度を向上できる。
【００１９】
芯材１０の合成樹脂比率を高く、外層１２の合成樹脂比率を低くすれば、そうでない場合と比較して中実杆のねばり性を大きくできる。このことは自然材の竹はねばりがあるが、この竹材は繊維が外側に多く、内側に少なく、母材は内側が多く、外側が少ないことからも判る。更には、外層１２のより外側の層程合成樹脂比率を大きくすると、加熱成形時に流動状の合成樹脂材が気泡を外部に充分押出し、表面に気泡跡を残さず、そこから破損することが防止される。多目の樹脂比率として４０ｗｔ％以上、或いは３０ｗｔ％以上がある。
【００２０】
芯材と外層を含めた全体で、低弾性強化繊維層の合成樹脂比率を大きくすると、その分撓み剛性が低下するため撓み易くなる。多目の樹脂比率として４５ｗｔ％以上、或いは３５ｗｔ％以上がある。芯材の樹脂比率を低く押えた場合は、それを２８ｗｔ％程度、或いはこれ以上にすることもできる。
以上、段落番号０００９〜００２０に述べた各内容は、相互に矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施してもよい。例えば、段落番号００１０〜００１６の弾性率に関する事項、００１７の応力緩和や撓み性に関する事項、００１８の傾斜角度に関する事項、００１９と００２０の樹脂比率に関する事項、を任意に組合わせてもよい。
【００２１】
図４は、図５に示すように中実杆８’の後端部に継合部８Ｔを設ける場合に、芯材１０の外層１２として巻回するプリプレグを利用して一体形成する製造方法を示す。図１の場合と同様に予め成形された中実状芯材１０の後端面に芯金２０の前端面を当接させている。この芯金の前端部の外周２０Ｔは中実状芯材１０の後端面よりも小さくなる直径寸法に先細状に形成している。この中実状芯材１０の後端部と芯金の前端部２０Ｔとに亘って織布等の補強プリプレグＨＰを巻回し、その後、プリプレグＰ１，Ｐ２，Ｐ３を巻回する。プリプレグＰ１，Ｐ２は強化繊維が概ね軸長方向に指向しており、プリプレグＰ３は傾斜方向に指向した袋編み状である。
【００２２】
プリプレグＰ１，Ｐ２に円周方向指向の強化繊維を有するように、例えば裏打ちを設けていてもよいことは図１の場合と同じである。プリプレグＰ３は２枚の引揃えシートを軸長方向に対して対称となるように交差させて重ねたものでも、また、強化繊維が円周方向に指向したプリプレグでもよい。芯材１０は途中まで概ねストレートであり、その先部は先細テーパ状であり、この領域は研削等によって加工されて強化繊維が切断されている。従って、図４のようにプリプレグＰ１を前端にまで亘って被覆させると、芯材１０の裂け、割れに起因する折損が防止できるが、先端部を露出させてもよい。露出させれば、より小径になり、より撓み易くなる。
【００２３】
図６は芯材１０の手元側を小径にし、先側を大径にした後細形状であり、外層１２は手元部が厚肉であり、先部が薄肉であって、全体として先細形状の中実杆８を示す。この形態において、外層１２に高弾性率繊維を使用し、芯材１０には外層よりは低弾性率であるが、高強度な強化繊維（２０〜４０ｔ）を使用すると、先部を大きく撓み易く、高強度にできると共に、元側を高剛性にでき、しっかりした調子感に形成できる。また、剛性を大きくする必要の有る元側を細身にでき、軽量化に寄与し、操作性を向上させる。
【００２４】
逆に、芯材１０に高弾性率繊維を使用し、外層１２に、低弾性率であるが高強度な強化繊維（２０〜４０ｔ）を使用すると、元側を効果的に撓み易くて高強度にでき、先部を効果的に細身化、軽量化でき、竿杆としては持ち重りが防止できる。また、シャープな調子にできる。
上記図６では、芯材１０のテーパ状態は一定に設定しているが、途中でテーパ率の変化があってもよく、段差状に変化していてもよい。
【００２５】
図７は、手元側の小径部１０Ｄと、拡径部１０Ｃと、先広がり部１０Ｂと、先細テーパ部１０Ａとによって芯材１０を形成しており、先細テーパ部１０Ａを除いて外層１２が形成された中実杆８の手元側は３／１０００以下又はストレート状であり、全体として先細テーパ状の中実杆を形成している。然しながら、形状は任意であり、中間に膨出部を形成してもよい。この例では小径部１０Ｄは先細テーパ部１０Ａの最小部よりも小さく形成している。外層１２は芯材よりも高弾性率の強化繊維（例えば、３５〜９０ｔ）を使用し、芯材１０の方はより低弾性率で高強度な強化繊維（１〜５０ｔ）を使用すると、図６の場合と同様な効果が効果的に得られる。
【００２６】
図８は、手元部がストレート状部１０Ｃであり、その前側が縮径部１０Ｂであり、その前がストレート状か小さなテーパ状部１０Ａの芯材１０と、ストレート状部１０Ｃを除いてプリプレグによって外層１２を設けた中実杆８を示している。手元部のストレート状部１０Ｃは、握り部材等の部品の嵌合部にするとよい。外層１２は芯材１０よりも高弾性率の強化繊維を使用することで、より細身化、軽量化ができ、操作性もよくなる。逆に、外層１２は芯材１０よりも弾性率が低く、弾性率が２０〜４０ｔの範囲の高強度な強化繊維を使用することでねばりのある中実杆にできる。なお、外層は芯材の全長に亘って形成してもよく、また元部１０Ｃの他、先部も露出させてもよい。
【００２７】
図９は、先から順に第１、第２、第３の芯材要素１０ａ，１０ｂ，１０ｃを一体的に継ぎ合わせて芯材１０を形成し、その外周に外層１２を設けた中実杆８を示す。第１、第２、第３の芯材要素の順に、軸長方向強化繊維の弾性率、又は芯材要素材料の縦弾性率を大きく設定しており、これにより先部（左部）程撓み易く、元部程撓み剛性を高くでき、先調子の竿杆等杆部材を得易い。また、元部の要素の弾性率が高強度な範囲（２０〜４０ｔ）になるように設定すれば、元部が大撓みしても強度上安定する。なお、逆に第１、第２、第３の芯材要素の順に弾性率を小さくし、元部付近の弾性率が高強度な範囲（２０〜４０ｔ）になるように設定し、外層１２の肉厚は、元側を厚くすれば先部を小径でシャープな調子にでき、元側を強度上安定させることができる。
【００２８】
上記例では弾性率を３段階に変化させたが、２段階でも、４段階以上でもよい。更には外層１２の先側から元側にかけて弾性率を異ならしめたり、厚さを変化させてもよい。
また、継合部１０Ｓと１０Ｓ’は、前後の要素が漸次変化するように構成している。即ち、継合部１０Ｓを例にとれば、要素１０ａの後端部は円錐台状の孔であって、その壁部が後方に向って漸次薄肉化し、要素１０ｂの前端部は円錐台状に前方に縮径している。従って、この継合部１０Ｓにおいて前後の弾性率の差に応じた撓み剛性の急変を緩和しており、中実杆８の撓み曲線が滑らかになると共に、この部位の応力集中が防止され、高強度になる。更には、継合構造は中実杆の中心軸線の周りの角度位置において変りがないため、角度位置における撓み剛性の偏りがなく、使用し易い中実杆８となる。中実杆８の製造方法は、芯材１０が上記構造である他、図１で説明したのと同様である。
【００２９】
図１０は図９に示した中実杆と同様な撓み特性を得るための芯材の形態例を示す。大径部１０ｃ’と中径部１０ｂ’と小径部１０ａ’とを縮径部１０Ｔ’と１０Ｔによって接続しており、全体に同じ弾性率の強化繊維を使用しても図９に示した中実杆と同様な撓み特性を得るが、大径部１０ｃ’、中径部１０ｂ’、小径部１０ａ’の順に弾性率を小さくすれば、更に先部が撓み易くなる。これは芯材１０であるため、その外側にプリプレグによって外層を設けた中実杆にしてもよい。
【００３０】
以上の各図に示した形態例に使用される芯材の材料は、繊維強化合成樹脂（強化繊維はガラス、炭素、ボロン、アルミナ、アラミド、金属等の無機繊維や有機繊維）や合成樹脂材、金属材、木や竹等の天然材料を用いることができる。なお、芯材に外層のプリプレグとの密着性の良くない材料を用いる場合には、密着性向上のために、例えば表面の粗面化や被膜のコーティング等の表面処理を行うとよい。外層のプリプレグの強化繊維の弾性率は炭素繊維では１〜９０ｔ程度の範囲であり、加熱成形時の素材曲りの防止のためには、同じ種類の繊維、例えば炭素繊維のみを用いることが好ましいが、他の材料を任意に用いることもできる。
【００３１】
以上の各図に示した形態例において以下の比重の要件を加重したり、また各形態例の繊維の弾性率に関係なく以下の比重の要件を加重したりできる。▲１▼芯材の比重を外層よりも小さくして軽量化を図り、操作性を向上させたり、▲２▼芯材の先部の材料の比重を元側よりも小さくし、持ち重りを防止したり、▲３▼調子バランスや重量バランスの調整のために、長さ方向の特定範囲や、中実杆の径方向特定位置において、他部と異なる比重の材料（比重の大きな部材としては８ｇ／ｃｍ３ 以上が好ましい）を使用する。
【００３２】
以上の各図に示した形態例において、弾性率の高い強化繊維を用いている部分程、合成樹脂比率を小さくすれば、より高弾性ではりのある軽量な中実杆ができる。また、外層が存在すれば、該外層よりも芯材の合成樹脂比率を、例えば２８ｗｔ％以下の小さな値とし、より軽量で細身の中実杆とし、操作性を向上させることができる。その他、芯材と外層とにおける合成樹脂比率を近似させておくと、層間からの剥離、破損を防止し易い。
【００３３】
図１１には中実杆の芯材１０の形態例を示す。（ａ）は芯材として発泡性材料を使用した例であり、（ｂ）は径方向の２つの芯材要素１０’と１０”が異なる特性の材料で形成されている例であり、（ｃ）は芯材１０が複数の粒子や複数束の強化繊維束等の強化材１０Ｅと、これらの隙間に充填された母材１０Ｍとで形成された例であり、（ｄ）は（ｂ）の変形例でもあり、４分割された各領域に種々の特性の材料を使用してもよいが、ここでは対角関係にある芯材要素同士１０’と１０’とは同じ材料とし、他の対角関係にある芯材要素同士１０”と１０”とは同じ材料としている。
【００３４】
上記（ｂ），（ｄ）では撓み特性が角度位置によって異なる（方向性を生ずる）。この他に方向性の生ずる芯材としては、図９に示すように複数の芯材要素を継ぎ合わせる場合、図９の場合とは異なって円柱を斜めにカットした状態に継ぎ合わせた場合があり、この継合部においては図１１の（ｂ）と類似して径方向に異なる材料が対面するため方向性が生じる。
その他、中実杆の中で芯材が偏寄していれば一般に撓みの方向性が生じる。然しながら、芯材の弾性率と外層の弾性率とを、夫々所定値に選定することによって撓みの方向性を小さくしたり無くしたりできる。
【００３５】
図１２は中実杆の先部に中空管部材を一体化させた繊維強化樹脂製スポーツ用杆部材１８を示す。製造手順を説明すると、予め形成した芯材１０の先部１０Ｋの外周は幾分段差状の小径部に形成されており、この小径部１０Ｋに、予め形成している管部材１４を接着等によって仮止めする。この接合部の前後に亘って補強用のプリプレグ（図４のＨＰと同様なもの）を巻回する。この例では芯材１０の後端から管部材１４の途中位置までに亘って１枚以上のプリプレグを巻回し、加圧しつつ加熱成形して外層１２を形成する。補強用プリプレグは補強層ＨＰ’を形成している。外層１２に使用するプリプレグは図１等の上記各形態例で説明したものと同様である。
【００３６】
この杆部材１８は１本竿や、継竿の１節として使用できる。
１本竿や穂先竿として使用する場合には、１例であるが、中空管部材の領域とその後部の中実杆の途中位置までは５／１０００以下の緩いテーパ状に形成し、そこから中実杆の後端までは１／１０００以下のストレート状に形成するとよい。また、中空管部材の範囲は全長の先から３０〜６０％程度に形成すると持ち重りを防止できると共に、操作性が向上する。
【００３７】
上記芯材１０は軸長方向強化繊維を主体とした繊維強化樹脂製であるが、これに限らず、合成樹脂製杆部材や、竹や木材等の天然材、金属等であってもよい。また、外層１２が存在する場合は、芯材１０は外層よりも比重の小さな発泡性材料や低比重合成樹脂を用いることで軽量化が図れ、持ち重りのしない操作性の優れた釣竿用の杆部材となる。
【００３８】
外層１２の長手方向範囲は任意であり、例えば、芯材の部分のみとしてもよいし、外層を設けない構成にすることもできる。
管部材１４は高強度炭素繊維（弾性率が２０〜４０ｔ、或いは２０〜５０ｔ）を主体として使用することが好ましい。また、芯材１０は管部材１４よりも高弾性率の繊維を使用することにより細身、軽量化が図れる。外層１２のプリプレグは弾性率が２０〜９０ｔの強化繊維を使用したり、或いはそれよりも低弾性率の繊維を使用できる。この外層１２を複数のプリプレグで形成する場合は、最初のプリプレグは管部材１４の軸長方向強化繊維の弾性率と概ね同じか、２０ｔ以下の差にすることにより杆部材１８の撓み調子を良好にでき、層間剥離が防止できると共に、径方向の全てのプリプレグの層によって撓み負荷を分散して分担でき、その分強度を向上できる。
【００３９】
図１３は、中実杆と中空管とが一体化した繊維強化樹脂製スポーツ用杆部材１８’を縦断面で示す。図４に示す製造方法と同様に、予め用意した芯材１０の一端に芯金の端面を当接させ、その上から所望の各種プリプレグを巻回させて加熱形成して芯金を引き抜く。外層１２が芯材１０の長さ以上に亘って形成されて中空管１６が形成される。この中実杆部分と中空管部分との境界部ＫＺは図のような形態に形成されており、図９で説明したのと同様な理由で撓み曲線が滑らかになると共に、ここへの応力集中が防止される。左右何れが前でもよく、テーパも何れの方向であってもよい。外層１２には、４５度±１５度程度の角度範囲で傾斜方向に交差した強化繊維を有するように構成すると捩りに対して強いことは他の形態例の場合と同様である。
【００４０】
図１４は他の繊維強化樹脂製スポーツ用杆部材としての中実杆８を示す。中実状芯材１０は図１等既述の実施形態例と同じ材料を使用できるが、他の材料を使用してもよい。外層１２の一部であり、芯材の外側の層Ｐ１’，Ｐ２’は、図１のプリプレグＰ１，Ｐ２等既述の実施形態例と同じ材料を使用でき、巻回数や厚さ、その他も同じでよいが、それ以外でもよく、任意である。層Ｐ１’，Ｐ２’の意味は、プリプレグＰ１とＰ２両方を使用した層てもよく、Ｐ１のみの層でもよい等を意味する。図１の場合と同様に、一方向引揃繊維のプリプレグによったり、又は裏に薄いガラススクリムシートや直交方向の引揃シート層を合せたプリプレグによって形成してもよい。
【００４１】
上記層Ｐ１’，Ｐ２’の外側の傾斜方向層Ｐ３”は、幅が２〜２０ｍｍ程度で、厚さが０．０１〜０．１２ｍｍ程度の細幅テープ状のプリプレグを螺旋状に巻回して形成している。このテープは既述の各プリプレグシートと同様に繊維強化樹脂製であり、強化繊維は弾性率が１〜９０ｔ程度の炭素繊維、又はこれを越えたものを任意に使用できる。更には、ガラス繊維やアラミド繊維等の合成樹脂繊維を用いることもできる。合成樹脂はエポキシ樹脂等であり、樹脂比率は５〜６０ｗｔ％、好ましくは２０〜５０ｗｔ％にする。軸長方向繊維を主体とする層Ｐ１’，Ｐ２’よりも樹脂比率を大きくする（例えば２８〜６０ｗｔ％）と、繊維間の目開きや層間剥離の防止ができ、また、気泡発生防止ができ、外観が向上する。
【００４２】
層Ｐ３”は１層の一方向傾斜繊維層としてもよいが、上下２層の交差方向に巻回した層としてもよい。中実杆８の軸長方向に直交する径方向に対する角度でいって、傾斜角度を４５±３０度、好ましくは４５±２０度にすれば、、捩り強度が向上すると共に、その円周方向成分によって層Ｐ１’，Ｐ２’の軸長方向繊維の縦方向の裂け等を防止でき、大きな撓みに耐えられる。特に、軸長方向に対して対称になるように、上下２層の交差方向の層とすると、捩り強度に偏りが無く、バランスのよい中実杆となる。この捩り強度を向上するため、芯材又は軸長方向繊維を主とする層よりも高い弾性率の強化繊維を使用するとよい。
【００４３】
層Ｐ３”は、軸長方向繊維を主とする層Ｐ１’，Ｐ２’の外側に設けるのが好ましいが、該層Ｐ１’，Ｐ２’の間や、該層Ｐ１’，Ｐ２’と芯材１０との間に設けてもよい。傾斜方向繊維と軸長方向繊維の割合は、竿杆の長手方向において、竿元程軸長方向繊維の割合を大きくするとよい。
【００４４】
細幅テープを螺旋状に巻回して層を形成すると、図１等に示すような幅の広い（軸長方向の長い）プリプレグシートＰ３等を巻回した層の場合と比較して、円周方向に均一な層が形成可能となる。即ち、（細幅）テープは長くて螺旋状に連続して巻回できるため、円周方向における切れ目や継ぎ目の発生が防止できるが、（幅広の）シートの場合は螺旋に連続巻回するのではなく、単に円周方向に１回、又は２回以上巻回するため、巻回の終端において円周方向の切れ目が生じ、円周方向において巻回の始端と終端とが一致することは困難であり、通常、シート端部同士の重なり（或いは不足領域）が生じて円周方向に不均一となる。
【００４５】
従って、竿杆の円周方向において剛性や強度等の特性の不均一が生じる。特に、強化繊維が高弾性であれば、この特性上の不均一が大きくなる。従って、テープの場合は、高弾性な強化繊維を使用しても剛性や強度の不均一が防止できる。弾性率が４０ｔ以上の強化繊維を使用し易い。然しながら、低弾性な強化繊維を使用してもよく、例えば、軸長方向繊維を主とする層の軸長方向繊維よりも弾性率を低くしてもよい。
【００４６】
テープの螺旋状の巻回態様としては、そのピッチの大小がある。テープの幅方向端部縁が重ならないように開けて巻回したり、隣接した端部縁間に隙間が生じないように丁度に巻回したり、或いは、端部縁が重なるように巻回したりである。隙間が生じないように丁度に巻回すれば、竿杆の長手方向に均一な補強層ができる。図１４に示すように竿杆の外層１２の外側に位置させ、隙間が生じるピッチで巻回すれば、外観に変化を与えて、外観向上になる。また、端部縁を重ねながら巻回しても外観に変化を与えて、外観向上が可能になる。何れの場合も交差状に２層に巻回してもよく、この場合は、菱形模様となり、外観を向上させ得る。従って、こうした巻回形態に、テープの色や繊維の種類を変化させれば、更に外観模様を向上させることができる。更には、テープの強化繊維の方向を、テープの長手方向に対して平行にしたり、傾斜状にしたり、傾斜状を重ねて交差状にしたり、或いは、各方向の強化繊維の中の一部繊維の色や太さを異ならしめれば、外観向上に寄与する。
【００４７】
テープを巻回し、隣接したテープ端縁が重ならないようにするために、所定幅のテープを巻回する巻回対象竿杆素材の直径が大きな場合は、テープの傾斜角度を大きくしなくても可能であるが、小さな場合は、傾斜角度を大きくしなければならない。主として軸長方向繊維層の縦方向の裂け等を防止する補強目的からは、テープの巻回方向角度は小さい方がよい（円周方向に近い程よい）ため、テープ幅を小さくする。具体的には、巻回対象の竿杆素材の外径よりも小さな幅のテープを使用するとよいが、これ以外でもよい。直径が１０ｍｍ程度以下の細身中実竿杆の場合、テープ幅１２ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下とし、厚さを０．１ｍｍ以下のテープ状プリプレグとし、傾斜角度を１５度以下にするとよい。
【００４８】
以上の各形態例のスポーツ用杆部材の表面に模様、塗装、蛍光材料のコーティング、メッキ、ドライプレーティング等の各種表面処理を施し、その上からプリプレグによる透明か半透明状の繊維強化合成樹脂層を形成すれば、模様等が保護されると共に、透明状等の層の厚さによって深みのある外観にできる。更には、この透明状等の層の存在によってスポーツ用杆部材をより大撓みに強く、ねばりのある杆部材にできる。また、以上の各形態例の外層としてこの透明状の層を形成してもよく、同様な効果がある。透明、半透明状の層の強化繊維としては、長繊維の他、短繊維でもよく、材料としては、ガラス繊維、石英繊維、有機透明状繊維等がある。
【００４９】
【発明の効果】
本発明により、撓みに対して強く、細身化或いは軽量化の向上した竿杆が提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るスポーツ用杆部材の製法説明図である。
【図２】図２は図１で製造されたスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図３】図３は図２の矢視線Ｃ−ＣとＤ−Ｄによる拡大横断面図である。
【図４】図４は他のスポーツ用杆部材の製法説明図である。
【図５】図５は図４で製造されたスポーツ用杆部材の部分断面図である。
【図６】図６は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図７】図７は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図８】図８は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図９】図９は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図１０】図１０は芯材の他の形態の側面図である。
【図１１】図１１はスポーツ用杆部材の各種横断面図である。
【図１２】図１２は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図１３】図１３は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【図１４】図１４は他のスポーツ用杆部材の縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 芯材
１２ 外層
Claims (3)
- エポキシ樹脂等の合成樹脂をマトリックスとし、強化繊維が主として軸長方向に指向している繊維強化樹脂製先細形状の中実状芯材の外側に繊維強化樹脂の外層を有した中実杆であって、前記中実状芯材か外層の少なくとも何れか一方の概ね軸長方向に指向した強化繊維の内の大部分が概ね４０ｔｏｎ／ｍｍ２ 以上の縦弾性率を有した強化繊維であることを特徴とする中実杆を使用した竿杆。
- 前記外層に織布か、傾斜方向指向繊維か、又は円周方向指向繊維を有する請求項１記載の中実杆を使用した竿杆。
- 前記外層として、又は該外層の外側に、透明状か半透明状の繊維強化樹脂層を有する請求項１又は２記載の中実杆を使用した竿杆。
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