JP5162452B2 - ハニカムコアを有するサーフボード - Google Patents
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Description
本願は、2005年6月4日に出願された米国特許仮出願第60/687,200号と、2006年1月31日に出願された米国特許仮出願第60/764,287号とに基づき、その利益を主張する出願である。これら全体の開示は、本明細書中に参考として明示して援用される。
複合構造は、その優れた曲がりに対する強度で知られている。この構造の著しい強度は、マトリクスではなくその繊維から得たものである。コア不良やマトリクス起因の不良によらず、構造内の繊維が衰えない限りまたは衰えるまでは構造が機能を失うことはなく、その強度特性が最も生かされる。
σw=0.5[Gc Ec Ef](1/3) (1)
計算式(1)では、
σwは外板のしわが生じやすい臨界ストレス値であり、
Gcはコアのせん断率であり、
Ecはコアの圧縮率であり、
Efは複合外板のヤング率である。
Gc≒404psi
Ef≒2.21×106psi
Ec≒1726psi
サーフボードの強度を上げる一つの方法としては、グラスファイバーをもっと堅い繊維強化材料と置き換えて、これによりEfを増加させる。例えば、強度の高いサーフボードは、外板にカーボンファイバーを使用している。カーボンファイバーのヤング率(Ef)は通常、グラスファイバーのヤング率(Ef)の約3倍以上である。
曲がり剛性=Ef×b/12×(h3−hc3) (2)
計算式(2)では、
b=基部の幅
h=サンドイッチ構造の全高
hc=コアの高さ
となる。
ある形態によると、曲がり剛性を最小限に抑えながら、あるいは曲がり剛性を増加させないようにサーフボードを強化するには、Efを増加させずにGc及びEcを増加させる。サーフボードの外板のしわに対する耐性を更に増加させるために、より多くのスパー(ストリンガー)をフォーム製コア内に接着させることもできるが、これによりかなりの重量が加わり、上述したように、柔軟性も下がってしまう。特に好ましい形態においては、外板の強化にはグラスファイバー(または、同様の特性を有した材料)を用い、コアの材料を変更する。
σb=2×Ef×(Tf/s)2 (3)
この計算式(3)では、
σb=セル内座屈が起こる臨界ストレス値
Tf=外板の厚さ
s=セルのサイズ
である。
σf=(P×L/4)/(H×Tf×B) (4)
従って、テストによって証明された破損時のσfは、19005psiとなる。
Claims (43)
- サーフボードであって、
デッキ部分とボトム部分を包含する外板であって、前記外板は先端部からテイルまで縦方向に延びており、前記ボトム部分はそのへりに沿って湾曲した低部レールを形成しており、前記湾曲した低部レールは上向きであり、前記デッキ部分はそのへりに沿って湾曲したデッキレールを形成しており、前記デッキ部分とボトム部分はそれぞれ硬化粘着マトリクスに包含された繊維を有し、且つお互いに接着しているので、前記デッキレールとボトムレールは重なってお互いに係合し、且つ密封効果を示すように直接的に一緒に接着しており、前記接着したデッキレールとボトムレールはその間にコア空間を画定しており、外板レールはその外周周囲の前記外板のへりにおいて、又はへりに隣接して画定されている、外板と、
前記コア空間を全体的に補足するように成形されているハニカムコアであって、前記ハニカムコアは、空洞のハニカムコアセルを包含し、これにより少なくとも一つの前記ハニカムコアセルの縦方向の中央線が、前記外板のボトム部分に対し垂直に配向し、前記ハニカムコアセルは外板のデッキ部分とボトム部分に係合しており、前記ハニカムコアはへりを有し、且つ、レール空間は前記ハニカムコアのへりと前記外板のへりとの間に画定されている、ハニカムコアと、
前記ハニカムコアのへりと前記外板のへりとの間の前記レール空間に配置されたインサートであって、前記インサートは前記外板のへりの長さに沿って延在している、インサートとを包含し、
ここで、前記ハニカムコアは、前記外板のボトム部分に接着しており、且つ、
前記ハニカムコアセルは、前記ハニカムコアのへりと前記外板のへりとの間の前記レール空間を除いた、前記外板のデッキ部分とボトム部分との間の前記コア空間全体の厚さを満たすものである、サーフボード。 - 前記インサートが、膨張フォームを包含する請求項1に記載のサーフボード。
- 前記外板は、前記重なったレールにおいて最厚である請求項2に記載のサーフボード。
- 前記外板の少なくとも一部は、粘弾性の層を包含する請求項3に記載のサーフボード。
- 前記インサートは、少なくとも一つの前記ハニカムコアセルの縦方向の中央線に対して横方向に支持を与えるよう構成されている請求項1に記載のサーフボード。
- 前記インサートは、セルを有するハニカムコア材料を包含し、且つ前記インサートの少なくとも一つの前記ハニカムコアセルの縦方向の中央線は、前記少なくとも一つのハニカムコアセル縦方向の中央線に対して横方向である請求項5に記載のサーフボード。
- 前記インサートは、前記ハニカムコア及び/又は前記外板を形成するのに用いられる材料とは異なる材料から形成される請求項5に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアは、セルサイズが1/8インチ(0.3175cm)から3/8インチ(0.9525cm)であり、フォイル厚が0.003インチ(0.0762mm)以下であり、密度が3.5lb./ft3 (56.0646kg/m 3 )以下であるアルミニウム製のハニカムコアを含み、且つ、
前記外板の外面が、サーフボードの縦の長さと横の幅に沿ってサーフボードの厚さが変動するように適合した湾曲形状を有する、
請求項1に記載のサーフボード。 - 前記繊維が、樹脂含有量が容量の75%未満である硬化樹脂に包含されている請求項8に記載のサーフボード。
- 前記外板のデッキ部分に対し垂直方向のサーフボードの圧縮強度が、少なくとも175lb/in2 (4844000kg/m 3 )である請求項9に記載のサーフボード。
- 前記外板のデッキ部分に対し垂直方向のサーフボードの圧縮強度が、少なくとも240lb/in2 (6643200kg/m 3 )である請求項10に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアのセルサイズが3/16インチ(0.47625cm)以下であり、フォイル厚が0.001インチ(0.0254mm)以下である請求項11に記載のサーフボード。
- 前記繊維が、樹脂含有量が容量の65%未満である硬化樹脂に包含されている請求項12に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアのセルサイズが1/4インチ(0.635cm)以下であり、フォイル厚が0.015インチ(0.381mm)以下である請求項8に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアのセルサイズが3/16インチ(0.47625cm)以下であり、フォイル厚が0.001インチ(0.0254mm)以下である請求項14に記載のサーフボード。
- 前記外板のデッキ部分の少なくとも一部分の厚さが0.03インチ(0.0762cm)未満である請求項15に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアのセルサイズが5/32インチ(0.396875cm)以下であり、フォイル厚が0.001インチ(0.0254mm)以下である請求項15に記載のサーフボード。
- 前記外板のデッキ部分の少なくとも一部分の厚さが0.03インチ(0.0762cm)未満である請求項17に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアセルが空洞である請求項15に記載のサーフボード。
- 前記外板が重なった部分に設けられたアラミドファイバーを更に含む請求項1に記載のサーフボード。
- 前記硬化粘着マトリクスは樹脂を含み、前記樹脂はゴム強化エポキシ樹脂を含む請求項1に記載のサーフボード。
- 前記外板のデッキ部分の少なくとも一層の第1部分が、前記サーフボードの縦方向の中央線に対し0°/90°に配向されたグラスファイバーを含み、前記少なくとも一層の第2部分が、前記縦方向の中央線に対し+45゜/−45゜に配向されたグラスファイバーを含み、前記第2部分が前記サーフボードの前記外板レールにおいて、または前記外板レールと隣接して配置されている請求項1に記載のサーフボード。
- 前記外板のヤング率のコアの圧縮率に対する割合が100以下である請求項8に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアは、セルサイズが1/8インチ(0.3175cm)から3/8インチ(0.9525cm)であり、且つ、
前記外板がヤング率(Ef)を有しており、前記外板の外面が、前記サーフボードの縦の長さと横の幅に沿ってサーフボードの厚さが変動するように適合した湾曲形状を有し、
ここで、前記ハニカムコアは、圧縮率(Ec)を有し、前記ハニカムコアの少なくとも一つのセルの縦方向の中央線が、外板のデッキ部分に対し垂直に配向し、
前記外板のヤング率のハニカムコアの圧縮率に対する割合(Ef/Ec)が100以下であり、前記ハニカムコアの密度が4.5lb./ft3 (72.0831kg/m 3 )以下である、
請求項1に記載のサーフボード。 - 前記ハニカムコアの密度が3.5lb./ft3 (56.0646kg/m 3 )以下である請求項24に記載のサーフボード。
- 前記外板のヤング率の前記ハニカムコアの圧縮率に対する割合が60以下である請求項25に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアの密度が2.9lb./ft3 (46.4536kg/m 3 )以下である請求項24に記載のサーフボード。
- 前記外板のヤング率の前記ハニカムコアの圧縮率に対する割合が50以下である請求項27に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアがアルミニウムを含む請求項25に記載のサーフボード。
- 水中滑走ボードの作製方法であって、
先端部からテイルまで縦方向に延びた第1外板部を付与し、第1外板部のへりに沿って上向きの湾曲した第1レールを形成し、ここで第1外板部は、硬化粘着マトリクスに包含された繊維を有し、
ハニカムコアを前記第1外板部の上に配置し、ここで前記ハニカムコアは、前記ハニカムコアのへりと前記湾曲したレールの間に空間が設けられるように、前記第1外板部を全体的に補足するよう形作られ、且つ配置され、先端部とテイルの間及び対向する前記ハニカムコアのへりの間で前記ハニカムコアの厚さが変動し、前記ハニカムコアが、少なくとも一つのセルの縦方向の中央線が前記第1外板部に対し垂直となるよう配置された、空洞のセルを有し、
前記ハニカムコアを前記第1外板部に接着し、
前記ハニカムコアのへりと前記第1のレールの間の空間にフォームを供給し、
前記第1外板部とは別に第2外板部を付与し、ここで前記第2外板部は、前記第1外板部と前記ハニカムコアを全体的に補足するように構成され、前記第2外板部は硬化粘着マトリクスに包含された繊維を包含し、
前記第2外板部を前記ハニカムコア、フォーム及び前記第1外板部に接着し、これにより、第2外板部の第2レール部分が、少なくとも部分的に前記第1外板部の前記第1レールと重なり且つ直接接着し、
ここで、前記ハニカムコアが、前記ハニカムコアのへりと前記レールの間の前記空間を除いた、前記第1及び第2外板部の間のボードの全層にまたがっている、
水中滑走ボードの作製方法。 - 前記第1外板部が、前記ボードの縦軸の5゜以内に配向した、単向性の繊維層の少なくとも2層を含む請求項30に記載の方法。
- 前記第1外板部が、前記ボードの縦軸に対し90゜に配向した、単向性の繊維層の少なくとも1層を更に含む請求項31に記載の方法。
- 前記第1及び第2外板部の少なくとも一つが、前記ボードが組み立てられる時に、前記ハニカムコアと係合するよう配置された、粘弾性の減衰層を含む請求項30に記載の方法。
- 前記第1及び第2外板部がグラスファイバーを含み、樹脂トランスファ成形法において第1及び第2外板部が互いに別々に形成され、前記外板の樹脂含有量が容量の60%以下である請求項30に記載の方法。
- 前記フォームを供給することは、膨張していないフォームを供給し、前記ハニカムコアのへりと前記レールの間の前記空間を満たすように前記フォームを膨張させることを包含する請求項30に記載の方法。
- 前記外板の厚さは、0.1インチ(2.54mm)以下である請求項24に記載のサーフボード。
- 前記外板の厚さは、0.03インチ(0.762mm)以下である請求項36に記載のサーフボード。
- 前記外板の厚さは、0.013インチ(0.3302mm)以下である請求項37に記載のサーフボード。
- 前記外板の厚さは、0.03インチ(0.762mm)以下である請求項24に記載のサーフボード。
- 前記外板の厚さは、0.013インチ(0.3302mm)以下である請求項39に記載のサーフボード。
- 前記外板の厚さは、0.03インチ(0.762mm)以下である請求項24に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアのセルサイズは、3/16インチ(0.47625cm)から3/8インチ(0.9525cm)である請求項8に記載のサーフボード。
- 前記ハニカムコアは、0.0007インチ(0.01778mm)のフォイル厚を有する請求項42に記載のサーフボード。
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