JP7173737B2 - tubular body - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、釣竿、玉網、ゴルフクラブ、スキー用ストック、自転車用フレーム等のスポーツ用品に用いられる管状体に関し、詳細には、繊維強化樹脂材によって構成される管状体に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to tubular bodies used for sporting goods such as fishing rods, ball nets, golf clubs, ski poles, and bicycle frames, and more particularly to tubular bodies made of fiber-reinforced resin.
上記したような管状体を繊維強化樹脂材で構成する場合、外観に光輝性を持たせるように、例えば、特許文献1に開示されているように、金属繊維に合成樹脂を含侵させたシート(金属繊維強化プリプレグ)を用いること知られている。
When the tubular body as described above is made of a fiber-reinforced resin material, a sheet in which metal fibers are impregnated with a synthetic resin, for example, as disclosed in
また、最近では、アルミニウム等の金属繊維とそれ以外の繊維材料(カーボン繊維、ガラス繊維など)を編成したプリプレグを用いることも行われている。このような構成のプリプレグは、金属繊維に蒸着等を施すことで光輝性のある様々な発色が得られるため、これを繊維材料と編成することで、より外観が向上した(光輝部分と暗い部分が規則性のある格子状の模様となる)管状体を成形することが可能となる。
なお、本明細書では、このような金属繊維とそれ以外の繊維材料で編成されたプリプレグを、「複数繊維編成プリプレグ」とも称する。
Moreover, recently, a prepreg in which metal fibers such as aluminum are woven together with other fiber materials (carbon fibers, glass fibers, etc.) is also used. The prepreg with such a structure can have various brilliant colors by vapor deposition etc. on the metal fiber, so by knitting this with the fiber material, the appearance is further improved (bright parts and dark parts becomes a grid-like pattern with regularity).
In this specification, a prepreg knitted from such metal fibers and other fiber materials is also referred to as a "multi-fiber knitted prepreg".
ところで、上記したような複数繊維編成プリプレグは、金属繊維がほつれ易く、加熱・硬化処理後に、部分的に空気が入り込んだいわゆるピンホールが生じ易いという問題がある。具体的には、金属繊維は、炭素繊維と比べると滑りやすいことから、マンドレルへ巻回する際、更には、加熱処理時において変動しやすく、その部分に樹脂が十分にフローしないと空気が入り込み、これがピンホールとなって外観を低下させてしまう。特に、複数繊維編成プリプレグを、斜め方向(軸長方向に対して傾斜した方向)にカットしてマンドレルに巻回すると、その端面部分でほつれや緩みなどが生じやすく、したがって、ピンホールもできやすくなってしまいデザインも限定されてしまう(両端が軸長方向に対して90°になったデザインしか得られない)。なお、このようなピンホールは、ほつれや緩み以外にも、例えば、異物が入ることによっても生じる可能性がある。 By the way, the multi-fiber knitted prepreg as described above has a problem that the metal fibers are easily frayed, and so-called pinholes, in which air is partially introduced, easily occur after the heating and curing treatment. Specifically, since metal fibers are more slippery than carbon fibers, they tend to fluctuate when wound around a mandrel and during heat treatment, and if the resin does not flow sufficiently into those parts, air will enter. , this becomes a pinhole and deteriorates the appearance. In particular, when a multi-fiber knitted prepreg is cut in an oblique direction (a direction inclined with respect to the axial direction) and wound around a mandrel, fraying and loosening are likely to occur at the end face portions, and pinholes are therefore likely to occur. Therefore, the design is also limited (only the design in which both ends are 90° with respect to the axial direction can be obtained). In addition to fraying and loosening, such pinholes may also be caused by, for example, entry of foreign matter.
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、金属繊維とそれ以外の繊維材料で編成されたプリプレグを用いても、ピンホールの発生を抑制できる管状体を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a tubular body capable of suppressing the occurrence of pinholes even when using a prepreg knitted from metal fibers and other fibrous materials. and
上記した目的を達成するために、本発明は、金属繊維とそれ以外の繊維材料で編成された複数繊維編成プリプレグを巻回した管状体において、前記複数繊維編成プリプレグの端部の外層側に、繊維強化樹脂製のカバーシートを配設したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a tubular body wound with a multi-fiber knitted prepreg knitted with metal fibers and other fibrous materials, in which, on the outer layer side of the end of the multi-fiber knitted prepreg, It is characterized by disposing a cover sheet made of fiber reinforced resin.
上記した構成の管状体は、複数繊維編成プリプレグが用いられているため、光輝性のある外観が得られると共に、前記複数繊維編成プリプレグの端部の外層側に、繊維強化樹脂製のカバーシートを配設しているため、複数繊維編成プリプレグの端面や、中間領域での金属繊維の動きが抑制され、熱硬化前の巻回工程、及び、熱硬化工程時において、金属繊維のほつれや緩みが効果的防止でき、ピンホールの発生を極力抑えることが可能となる。また、カバーシートを配設することで、複数繊維編成プリプレグの表面領域が隠蔽されるため、その形状に応じてデザイン性の向上図ることが可能となる。
なお、上記した構成において、カバーシートは、少なくとも複数繊維編成プリプレグの端部の外層側に配設されていれば良く、その軸長方向長さや巻回量については特に限定されることはない。例えば、端部領域に1プライ以内で配設したもの、或いは、複数繊維編成プリプレグの外層側に全面に亘って巻回され、かつ、その中間領域に開口等が形成された構成であっても良い。
Since the tubular body having the above-described structure uses the multi-fiber knitted prepreg, it has a glossy appearance, and a cover sheet made of fiber-reinforced resin is provided on the outer layer side of the end portion of the multi-fiber knitted prepreg. Because it is arranged, the movement of the metal fibers in the end face and the intermediate region of the multi-fiber knitted prepreg is suppressed, and the metal fibers are prevented from fraying and loosening during the winding process before heat curing and during the heat curing process. This can be effectively prevented, and the occurrence of pinholes can be suppressed as much as possible. Moreover, since the surface area of the multi-fiber knitted prepreg is covered by disposing the cover sheet, it is possible to improve the design in accordance with the shape of the prepreg.
In the above-described configuration, the cover sheet may be disposed at least on the outer layer side of the ends of the multi-fiber knitted prepreg, and the length in the axial length direction and the amount of winding are not particularly limited. For example, even if it is arranged within one ply in the end region, or it is wound over the entire outer layer side of the multi-fiber knitted prepreg and an opening or the like is formed in the intermediate region. good.
本発明によれば、金属繊維とそれ以外の繊維材料で編成されたプリプレグを用いても、ピンホールの発生を抑制できる管状体が得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the tubular body which can suppress generation|occurence|production of a pinhole is obtained, even if it uses the prepreg knitted with a metal fiber and other fibrous materials.
以下、本発明に係る管状体の実施形態について、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
図1は、本発明に係る管状体を備えた玉網の一例を示す図である。本実施形態の玉網1は、元管10A、中管10B、先管10Cを備え、先端に網部12が着脱可能となる振出式の管状体10を備えており、中管10Bに後述する複数繊維編成プリプレグ20Aによる装飾20が施されている。また、元管10Aの後端開口には、下栓14が装着されている。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereafter, embodiment of the tubular body which concerns on this invention is concretely described, referring an accompanying drawing.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a ball net provided with a tubular body according to the present invention. The
前記元竿10A、中管10B、及び先管10Cは、繊維強化樹脂製の管状体で構成されており、強化繊維(主に炭素繊維やガラス繊維等)に、エポキシ樹脂等の熱硬化性の合成樹脂を含浸した繊維強化樹脂プリプレグを芯金に巻回し、加熱工程を経た後、脱芯する等、定法に従って所定寸法の管状に形成されている。
The
図2は、複数繊維編成プリプレグが用いられた部分の概略構成図であり、図3は、複数繊維編成プリプレグ部分の拡大図である。
図3に示すように、本実施形態の複数繊維編成プリプレグ20Aは、金属繊維(蒸着されたアルミニウム繊維)20aを横繊維とし、細径の金属繊維20b及びカーボン繊維20cを縦繊維として平織り状に編成された構成となっており、金属繊維20a、20bが光輝性のある部分、カーボン繊維20cが暗い部分となった規則性のある格子状の外観を呈している。このように編成された繊維には、エポキシ樹脂、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱硬化性樹脂が含浸されており、シート状に構成されている。なお、その肉厚や樹脂含浸量は限定されることはないが、肉厚が厚すぎたり、樹脂含浸量が多すぎると、重量化するため、肉厚は、0.3mm以下、樹脂含浸量は、25wt%以上であることが望ましい(本実施形態では、肉厚は、0.215mm、樹脂含浸量は、29wt%のものが用いられる)。このような複数繊維編成プリプレグ20Aは、後述するマンドレルに1巻回されるように裁断されており、本実施形態では、両端を軸長方向に対して直交する方向にカットして構成されている。このため、端部領域では、ほつれ等が生じ難いようにカットされている。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a portion using a multi-fiber knitted prepreg, and FIG. 3 is an enlarged view of the multi-fiber knitted prepreg portion.
As shown in FIG. 3, the multi-fiber knitted
前記複数繊維編成プリプレグ20Aの両端部分の外層側には、繊維強化樹脂製のカバーシート30,31が、その上層側となるように配設される。本実施形態のカバーシート30,31は、図に示すように、軸長方向に対して、その内側のエッジ30a,31aが傾斜するように裁断されており(内側エッジは、軸長方向に対して傾斜している領域が含まれていれば良い)、これにより、複数繊維編成プリプレグ20Aの両端を軸長方向に対して直交する方向にカットしたとしても外観模様に意匠性を与えるようにしている。
すなわち、カバーシート30,31が配設される部分は、複数繊維編成プリプレグ20Aの表面が隠蔽されるため、単なる管状の光輝性のある外観模様にはならず、両端側が軸長方向に対して、直線状及び/又は曲線状に傾斜した外観模様(装飾)を形成する等、カバーシート30,31の形状に応じてデザイン性の向上図ることが可能となる。なお、複数繊維編成プリプレグ20Aの両端のエッジ21a,21bについては、軸長方向に対して傾斜する斜め方向に裁断しても良いが、このような構成では、斜めに裁断したエッジ部分において繊維が切れて、ほつれ等が生じやすく、結果的にピンホールができ易くなってしまうことから、両端は軸長方向に対して直交する方向にカットすることが好ましい。
That is, since the surface of the multi-fiber knitted
前記複数繊維編成プリプレグ20Aを巻回して加熱すると、上述したように、金属繊維20a,20bがずれてほつれ、緩みが生じやすいが、その外層の両端側に、繊維強化樹脂製のカバーシート30,31を配設することで、複数繊維編成プリプレグ20Aの端面や、中間領域での金属繊維の動きが抑制され、熱硬化前の巻回工程、及び、熱硬化工程時において、金属繊維のほつれや緩みが効果的防止でき、合成樹脂が均等に編成された繊維間にフローしてピンホールの発生を極力抑えることが可能となる。
When the multi-fiber knitted
前記カバーシート30,31は、炭素繊維などの強化繊維を軸長方向に引き揃えたプリプレグで構成することが好ましい。
このように強化繊維が軸長方向に指向していることで、巻回作業がし易いとともに、内側のエッジ30a,31a部分の強化繊維が毛羽立つことがなく(周方向に指向していると毛羽立つ)、きれいに仕上げることが可能となる。
The
Since the reinforcing fibers are oriented in the axial direction in this way, the winding operation is facilitated, and the reinforcing fibers at the
また、上記したようなプリプレグ(カバーシート30,31)は、1プライ未満であっても良いし、1プライ以上巻回しても良い。ただし、周方向に亘って1つの隠蔽領域が形成されれば良く、重量化することを考慮して、1プライ以内で巻回されていれば良い。1プライ巻回することで、全周に亘って複数繊維編成プリプレグ20Aを抑えることができるため、金属繊維のほつれや緩みを効果的に防止できるとともに、重量化することを抑制できる。
Moreover, the prepreg (
また、カバーシートは、上記したようなシート(一方向引き揃えシート)であれば、その厚さは0.03mm~0.08mm程度のものを使用可能であり、これにより、巻回後の複数繊維編成プリプレグ20Aとの表面に大きな段差が生じないことから、表面を平坦に仕上げることができ、研磨処理も簡素化される。なお、カバーシートの端部側(外側)のエッジ30b,31bは、複数繊維プリプレグ20Aの端部のエッジ21a,21bと一致させることが好ましく、これにより、段差を生じさせることなく、表面を平坦状に仕上げることが容易に行える。
As for the cover sheet, if it is a sheet as described above (unidirectional alignment sheet), it is possible to use a sheet having a thickness of about 0.03 mm to 0.08 mm. Since a large step does not occur on the surface of the fiber knitted
カバーシート30,31を構成するプリプレグの樹脂含浸量については、複数繊維編成プリプレグ20Aの樹脂含浸量以上であることが好ましい。すなわち、樹脂含浸量が複数繊維編成プリプレグ20Aの樹脂含浸量以上であれば、加熱成形時に合成樹脂が複数繊維編成プリプレグ20A側にフローするため、ピンホールの発生を効果的に抑制することが可能となる。なお、実際に加熱成形した後、黒い塗装をガン吹きにより被着して表面検査したところ、そのようなピンホールが発生していないことを確認することができた。
The resin impregnation amount of the prepregs forming the
また、カバーシート30,31を上記した範囲よりも薄くしたり、強化繊維の目付けを粗くすると、隠蔽効果が薄れ、その下の金属模様が視認できて外観が低下したり、ピンホールの発生を効果的に抑制できない可能性がある。具体的には、強化繊維(炭素繊維)の目付けについては、20g/m2 以上あれば、ピンホールの発生を抑制しつつ、十分な隠蔽効果が得られるようになる。また、目付けが多すぎると、ピンホールの発生は抑制できるものの、段差が大きくなりすぎてしまい、平滑加工に手間がかかったり、平滑に仕上げることができず、かつ、重量も増加してしまうことから、目付けについては、80g/m2 以下であることが好ましい(具体的には、目付けについては、30g/m~50g/m2 の範囲内にあることが好ましい。
Also, if the
本実施形態の管状体10は、図1に示したように、振出式に構成されており、元管10Aに複数繊維編成プリプレグ20Aが用いられる構成となっているため、その両側サイドには、中管10Bとの間で継合構造を構成し、かつ、下栓14との間で圧入構造を構成する。このため、元管10Aは、管状体の全長を構成する本体プリプレグの両端を除く中間領域の外側に上記した複数繊維編成プリプレグ20Aが巻回される構成となっており、本体プリプレグの両側には、継合部分や圧入部分の強度を高める補強用プリプレグが巻回される構造となっている。
As shown in FIG. 1, the
すなわち、管状体が継合構造等を備えることなく単体構造であれば、複数繊維編成プリプレグ20Aをマンドレルに巻回し、その両側の外層に上記したカバーシート30,31を配設すればよいが、両側に補強部分を設けたり、管状体の中間部分に外観の向上等を目的として複数繊維編成プリプレグ20Aを用いるのであれば、本体プリプレグを巻回し、その外層に上記した複数繊維編成プリプレグ20Aが巻回される。
That is, if the tubular body has a single structure without a joint structure or the like, the multi-fiber knitted
図4(a)~(d)は、そのような管状体(図2に模式的に示す管状体)を構成するプリプレグの構成例を示す図である。
以下、図4(a)~(d)を参照して、中間部分に複数繊維編成プリプレグ20Aを配設した管状体を構成するプリプレグの配列態様を説明する。
FIGS. 4(a) to 4(d) are diagrams showing configuration examples of prepregs forming such a tubular body (the tubular body schematically shown in FIG. 2).
Hereinafter, with reference to FIGS. 4(a) to 4(d), the arrangement of the prepregs constituting the tubular body in which the multi-fiber knitted
最初、マンドレル100に対して、管状体の全長を形成する本体プリプレグ40,41を順に巻回する。この場合、本体プリプレグ40,41は、先端側及び後端側で1プライ巻回するように裁断されている。なお、本体プリプレグを構成する強化繊維やプライ数等の仕様、巻回枚数等については限定されることはなく、具体的な仕様については、強化繊維を軸長方向に引き揃えたもの、周方向に引き揃えたもの、傾斜方向に引き揃えたもの、織布状に編成したもの、スクリムシートを裏打ちしたもの等、管状体の用途によって適宜選択される。
First, the body prepregs 40 and 41 forming the entire length of the tubular body are wound in order around the
また、本体プリプレグの肉厚や目付けについても適宜変形することが可能であるが、本体プリプレグ40,41(特に複数繊維編成プリプレグ20Aと隣接する本体プリプレグ41)の樹脂含浸量については、複数繊維編成プリプレグ20Aの樹脂含浸量以上であることが好ましい。すなわち、本体プリプレグ41(40)の樹脂含浸量が、その外側に巻回される複数繊維編成プリプレグ20Aの樹脂含浸量以上であれば、加熱成形時に合成樹脂が複数繊維編成プリプレグ20A側にフローするため、ピンホールの発生をより効果的に抑制することが可能となる。
In addition, the thickness and basis weight of the main body prepreg can be changed as appropriate. It is preferably equal to or greater than the resin impregnation amount of the
本体プリプレグ40,41の外層側には、上記した構成の複数繊維編成プリプレグ20Aが巻回される。この場合、その両端側の外層には、カバーシート30,31が配設されるが、これらのカバーシート30,31は、予め複数繊維編成プリプレグ20Aに添着しておいても良いし、別途、巻回するようにしても良い。
On the outer layer side of the main body prepregs 40 and 41, the multi-fiber knitted
そして、複数繊維編成プリプレグ20A(カバーシート30,31)を巻回した後、その両側には、補強用プリプレグ50,51が巻回される。この補強用のプリプレグ50,51は、例えば、強化繊維を軸長方向や周方向に引き揃えたものが用いられ、継合部分の補強効果を目的として巻回される。この場合、補強用プリプレグ50,51が巻回された部分の外径Dと複数繊維編成プリプレグ20Aが巻回された部分の外径D1は、略等しいように構成することが好ましい。
After winding the multi-fiber knitted
上記したように、本体プリプレグ40,41の両端に、通常の補強用プリプレグ50,51を巻回すると、本体プリプレグの中間領域は多少、小径化されるが、この部分に、複数繊維編成プリプレグ20A(カバーシート30,31)が巻回されることで、補強用プリプレグ50,51との外径差を少なくすることが可能である。この場合、図2に示すように、複数繊維編成プリプレグ20A(カバーシート30,31)の端部と、補強用プリプレグ50,51との間には、僅かに段差60が生じることとなるが、両者の外径が略等しくなっていることで段差60の面積(肉盛りする部分)を極力減らすことができ、これにより、肉盛り70がし易くなり、作業時間の短縮、及び、平滑性を向上して量産性を高めることが可能となる。
As described above, when the normal reinforcing
図5(a)~(d)は、複数繊維編成プリプレグを備えた管状体部分の変形例を示すプリプレグシートの配設例を示す図であり、特に、カバーシートの変形例を示す図である。
この変形例のカバーシート35は、複数繊維編成プリプレグ20Aの全面を覆うように巻回(全長に亘って1プライ)されると共に、複数繊維プリプレグ20Aの端部のエッジ21a,21bよりも軸長方向に長くなるように裁断されている(図5(c)及び(d)参照)。なお、カバーシートの両端のエッジ35b,35cについては、複数繊維プリプレグ20Aの端部のエッジ21a,21bと一致させても良いが、複数繊維プリプレグ20Aの軸長方向よりも長くすることで、端部における補強効果を高めることが可能となる。
FIGS. 5A to 5D are diagrams showing examples of arrangement of prepreg sheets showing modifications of a tubular body portion provided with a multi-fiber knitted prepreg, and particularly diagrams showing modifications of a cover sheet.
The
このように巻回されるカバーシート35には、その下に存在する複数繊維プリプレグ20Aを部分的に露出させるような開口35aが形成されており、その下に巻回されている複数繊維プリプレグ20Aの表面は、その開口35aから露出する(図5(d)参照)。この場合、図では、開口は楕円形状を示すが、その形状については限定されることはなく、複数個所に形成されていても良い。
前記カバーシート35の材料については、炭素繊維などの強化繊維を軸長方向に引き揃えたプリプレグを用いるのが良く、巻き付け時にパターン形状が変形しないように、上記のプリプレグに、スクリーム(薄いガラス平織クロス)を貼り合せたシートを用いることが好ましい。そして、巻回されるカバーシート35の両端側には、図4に示す構成と同様、補強用プリプレグ50,51を巻回しても良い(カバーシート35の端部で十分な補強効果が得られる場合は巻回しなくても良い)。
The
As for the material of the
このように、複数繊維プリプレグ20Aの外観を呈し、かつ、成形時にピンホールの発生を抑制するカバーシートについては、その巻回位置、巻回数、軸方向長さ、複数繊維プリプレグ20Aの露出のし方(隠蔽の仕方)等、適宜変形することが可能である。
As described above, regarding the cover sheet that exhibits the appearance of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways.
管状体において、複数繊維編成プリプレグ20Aが巻回される位置や範囲については、限定されることはなく適宜変形することが可能である。また、カバーシートは、複数繊維編成プリプレグ20Aの両端以外にも、中間領域に巻回した構成であっても良いし、軸長方向に分断して巻回する構成であっても良い。
In the tubular body, the position and range around which the multi-fiber knitted
1 玉網
10 管状体
20 装飾
20A 複数繊維編成プリプレグ
20a,20b 金属繊維
20c カーボン繊維
30,31,35 カバーシート
40,41 本体プリプレグ
50,51 補強用プリプレグ
100 マンドレル
1 ball net 10
Claims (7)
前記複数繊維編成プリプレグの外層側に、前記複数繊維編成プリプレグの全面を覆うように巻回される繊維強化樹脂製のカバーシートを配設しており、A cover sheet made of fiber-reinforced resin is disposed on the outer layer side of the multi-fiber knitted prepreg so as to cover the entire surface of the multi-fiber knitted prepreg,
前記カバーシートは、その下に巻回されている複数繊維編成プリプレグを部分的に露出させる開口を有することを特徴とする管状体。A tubular body, wherein the cover sheet has an opening that partially exposes the multi-fiber knitted prepreg wound thereunder.
前記本体プリプレグの両側に補強用プリプレグが巻回されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の管状体。 The tubular body according to any one of claims 1 to 3, wherein reinforcing prepregs are wound on both sides of the main body prepreg.
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