JPH03186278A - 棒高跳びの棒 - Google Patents

棒高跳びの棒

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JPH03186278A
JPH03186278A JP32607889A JP32607889A JPH03186278A JP H03186278 A JPH03186278 A JP H03186278A JP 32607889 A JP32607889 A JP 32607889A JP 32607889 A JP32607889 A JP 32607889A JP H03186278 A JPH03186278 A JP H03186278A
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JP
Japan
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film
pole
fiber
thermosetting resin
strength
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Pending
Application number
JP32607889A
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English (en)
Inventor
Katsuhiro Fujimoto
克宏 藤本
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高強度、高弾性率のフィルム層と繊維強化熱
硬化樹脂層とを積層し硬化一体化してなる複合材料より
なる棒高跳びの棒に関する。更に詳しくは、改良された
極めて高い衝撃吸収性と機械強度を併せ持ち、また、切
削、研磨等の機械加工性に優れた複合材料よりなる棒高
跳びの棒に関する。
〔従来の技術] 従来、棒高跳びの棒は、カーボンファイバー、グラスフ
ァイバー等の繊維で強化された、エポキシ等の熱硬化性
樹脂や、金属等が素材として使用されてきた。一般に繊
維強化複合材料は、優れた強度、弾性率を有しているも
のの、靭性に乏しく耐衝撃性に問題があり、さらには、
−旦衝撃的破壊を起こすと、強化繊維がささくれた鋭利
な破壊面を露出するという欠点を有している。そこでマ
トリックス樹脂である熱硬化性樹脂をゴム状重合体で変
性する、あるいは熱可塑性樹脂を配合することにより改
質するなど、靭性を高めるための研究がおこなわれてい
る。
また、繊維強化複合材料の別の問題点は、物性の大きな
異方性であり、一般には強化繊維の配向方向を大きく変
化させて積層することによって擬似等劣化を行っている
ものの、多大の手間と労力を必要とする。あるいは適当
な長さにカットした強化用繊維をランダムに配向させた
マット状に加工し、これにマトリックス樹脂を含浸して
戒形体とすることも行われている。しかしこれらの方法
によっても、強化繊維が本来有している性能を発揮する
ことはできない。
これらに対する一つの考えとして、フィルムを補強体と
して使用することが考えられる。しかし一般に、フィル
ムは繊維に比べて強度、弾性率が一桁以上小さく、また
、マトリックス樹脂との接着界面が繊維に比べて相対的
にかなり小さいという欠点があるため、当業者であれば
ある程、複合材料として適当でないと考えられてきた。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、最近
開発された引っ張り強度及び引っ張り弾性率の非常に大
きいフィルムを用いることにより繊維強化複合材本来の
優れた機械的物性を損なうことなく、靭性、衝撃吸収性
に優れた軽量の棒高跳びの棒を提供するものである。
即ち、本発明は、繊維強化熱硬化性樹脂層と、35kg
/mu”以上の引っ張り強度及び700kg/1m11
2以上の引っ張り弾性率を有する、300″C未満には
融点をもたない有機系重合体から実質的になるフィルム
層を捲回積層し、硬化一体化してなる複合材料よりなる
棒高跳びの棒である。
本発明において用いられるフィルムは、以下に述べる要
件が必要である。
まず、第一に、フィルムは、300℃未満には融点をも
たない有機系重合体から実質的に構成されている必要が
ある。融点が300″C未満であると、樹脂の硬化等の
製造工程で融解したり、熱変形したりするので好ましく
ない、このような高融点の有機系重合体としては、アラ
ミド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、全芳
香族ポリエステル、ポリベンツイミダゾール、ポリベン
ツビスチアゾール等が挙げられるが、樹脂との接着の良
さや以下に述べる高強度、高弾性率の発現のしやすさか
らアラミドとポリイミド、中でもアラミドが好ましい。
好ましく用いられるアラミドは、下記の一般式(1)、
(II)で表される構造のもの、又はこれらの共重合体
である。
○ (式中において、 R+ t 及び 3 は から選ばれ、これらの水素原子がハロゲン、メチル、エ
チル、メトキシ、ニトロ、スルホンなどの官能基で置換
されていてもよい。m、nは平均重合度であり、約50
−1000である。)本発明に用いられるフィルムが特
定の有機系重合体から実質的になるという意味は、上記
した特定の有機系重合体以外の成分が、本発明の効果を
損なわない範囲で少量含まれていてもよいということで
ある。例えば上記以外の有機系重合体、有機系低分子化
合物、無機化合物などを少量含有してもよい。
次に、本発明に用いられるフィルムは35kg/mm以
上の引っ張り強度及び700 kg/mm以上の引っ張
り弾性率を有している必要がある。
これ以下の物性では、熱硬化性樹脂を積層して用いた場
合、得られる、複合材料よりなる棒高跳びの棒は不満足
なものとなり、本発明の目的は果たし得ない。好ましく
は45kg/−以上の引っ張り強度及び1000 kg
/−以上の引っ張り弾性率を有していることであり、更
に好ましくは50kg/−以上の引っ張り強度を有して
いることであり、又は1200 kg/ m7以上の引
っ張り弾性率を有していることである。このような物性
を有するフィルムを用いたとき、きわめて優れた耐衝撃
性と、繊維強化複合材よりなる棒高跳びの棒に匹敵する
強度を有する棒高跳びの棒が得られる。
フィルムは複合材料として抗張力の必要な方向に引っ張
り強度や引っ張り弾性率を増強した、テンシライズドタ
イプが用いられてもよいが、もちろん、フィルムとして
等方的な性能を有するものを用いた方が、複合材料の機
械的強度等に方向性が少ないという点で好ましい。
本発明に用いる複合材料において、フィルムの引っ張り
強度と引っ張り弾性率は少なくとも1つの方向が前記の
値を満たしていればよいが、好ましくは、任意に選んだ
互いに直交する2つの方向の特性の平均が前記の値を満
たしていることである。
本発明において、補強効果を十分に発現させるために、
フィルムと熱硬化性樹脂とが十分な接着力を持つことが
好ましい。大きな接着力は、フィルムの表面を粗にする
(製膜上の工夫、製膜後の物理的又は化学的なエツチン
グ等)、表面を化学的に活性化する(コロナ放電処理、
プラズマ放電処理、化学分解等)、接着用の含浸前処理
をする(エポキシ化合物、イソシアネート化合物、レゾ
ゾルシン・ホルマリン・ラテックス混合物等〉、又はこ
れらを組み合わせる等の方法が好ましく用いられ、それ
により達成される。
本発明に用いられるフィルムの厚みは通常約2〜200
 gr@である。2μ−以下では、フィルムの生産性が
悪く経済的に不利であり、また、積層成形する際、シワ
が発生し易い、気泡を作り易い等成形上も困難を伴う。
200μ−以上では、フィルムのいわゆる腰が強いこと
から、特に曲面に賦形する場合等、取扱いが困難どなる
。好ましくは10−100μmの範囲である。
本発明に用いられる補強繊維としては、ガラス繊維、カ
ーボン繊維、アラ逅ド繊維、ポリベンゾチアゾール繊維
、ポリベンゾチアゾール繊維、若しくはこれらを金属被
覆(例えばニッケルメッキを施したカーボン繊維等)し
たもの、又はアルξす繊維、シリコンカーバイド繊維等
の無機繊維が含まれる。また、これらの繊維の2種以上
を併用することもできる。
繊維は一方向に引き揃えたシート状の形若しくは織物の
形で用いられ、特に等方的な機械物性が要求される用途
においては適当な長さにカットされた繊維がランダムに
配向したマット状で使用される。
本発明に用いられる熱硬化性樹脂は、特に限定されるも
のではなく、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ボ
リイξド樹脂、ポリエステル樹脂などから選ばれる。ま
た、これらの樹脂に紫外線吸収剤、難燃剤、酸化防止剤
、滑剤、着色剤、熱安定剤、老化防止剤、補強用単繊維
、補強用粉粒体、成形用薬剤、熱可塑性樹脂、ゴム状重
合体、エラストマー、その他通常の樹脂添加剤が添加さ
れていてもよい。
フィルム層と繊維強化熱硬化性樹脂層との積層構成及び
積層割合は、後述する成形方法等によって適宜法められ
特に制限はない。
積層構成の例としては、例えば繊維強化熱硬化性樹脂層
とフィルム層が交互に積層されたもの、繊維強化樹脂層
の外側および/または内側にフィルム層が積層されたも
の等がある。特に衝撃吸収性と破壊防護の観点からは、
最外層若しくは最外層と最内層とにフィルム層を配置す
ることが効果的である。
本発明に用いた複合材中におけるフィルムの体積含有率
は、5〜50%の間にとられ、好ましくは10〜20%
である。
本発明の高強度・高弾性率の複合材料よりなる棒高跳び
の棒の成形方法を下記に述べるが、下記の方法に限定さ
れるものではない。
例えば、繊維強化熱硬化性樹脂プリプレグの片面にフィ
ルムを貼合わせ、これを円柱状の金型に捲回し、その後
、硬化脱型すれば、繊維強化樹脂層とフィルム層が交互
に積層一体化した管状の複合材料よりなる棒高跳びの棒
が得られる。
また、−度積層した物を金型から抜取り、いわゆるエア
ーバッグ法で硬化成形することができる。
あるいは、金型に一端、m維強化熱硬化性樹脂層を捲回
した後予めフィルムの片面に熱硬化性樹脂を塗工し、B
ステージ化したものを、さらにこれに重ねて捲回すれば
、最外層をフィルム層とする管状の複合材料よりなる棒
高跳びの棒が得られる。
強化繊維のトウを熱硬化性樹脂の満たされた浴を通過さ
せ、これを金型に巻取っていく、いわゆるフィラメント
ワインド法による底形において、適宜、フィルム層を捲
回積層することも可能である。
フィルム層の導入に際しては、フィルムの両面が繊維強
化樹脂層に接する場合は、フィルムをそのまま積層すれ
ば良いし、フィルムが複数層連続して積層される場合は
先に述べた通り、予め、ドクターコーター、コンマコー
ター等を用いて、フィルムの少なくとも片面に熱硬化性
樹脂の溶液を塗布し、必要に応じて加熱した、いわゆる
Bステージの熱硬化性樹脂をコートしたフィルムを使用
すれば良い。
また、用いるフィルムの形態も一般の広幅のものでも良
ければ、比較的細幅のテープ状のものでもフィラメント
ワインド法と同様の方法等で使用することができる。更
に、−枚のフィルムを用いることもできれば、あらかじ
め複数枚重ねたものを使用することもなされて良い。
〔実施例〕
次に、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。
参考例1 アラミドフィルムの製造法 η1nh(98%濃硫酸中に溶解して、C=0.5g/
l 0 Qdにて、30℃で測定)が5.5のポリーp
フェニレンテレフタルアミド(以下PPTAと略す)を
99.7%の硫酸にポリマー濃度11.5%で溶解し、
60℃で光学異方性のあるドープを得た。このドープの
粘度を常温で測定したところ、10.600ボイズだっ
た。製膜しやすくするために、このドープを70℃に保
ったまま、真空下に脱気を行った。この場合も上記と同
じく光学異方性を有し粘度は4,400ボイズであった
。タンクからフィルターを通し、ギアポンプをへてダイ
にいたる1.5 mの曲管を70℃に保ち、0.lX3
00mmのスリットを有するグイから、鏡面に磨いたタ
ンタル製のベルトにキャストし、相対湿度約12%の約
105℃の空気を吹き付けて、流延ドープを光学等方化
し、ベルトとともに、5℃の水の中に導いて凝固させた
。次いで凝固フィルムをベルトからひきはがし、約40
℃の温水中を走行させて洗浄した。洗浄の終了したフィ
ルムを乾燥させずにテンターで長さ方向及び幅方向に各
々15%ずつ延伸し、次いで第2のテンターを用いて定
長下に370″Cで熱風乾燥し、20μ−〇PPTAフ
ィルム(フィルムAとする)を製造した。
得られたフィルムは、淡黄色透明で、熱分析において、
500℃以下には転移温度はみられなかった。また、引
っ張り強度及び弾性率は、長さ方向で、それぞれ48k
g/mJ、1490 kg/d、幅方向で、それぞれ4
7kg/lJ、1420kg/−であった。
参考例2 熱硬化性樹脂塗工フィルムの製造上記、PP
TAフィルムの片面に、化成ファイバーライト社製エポ
キシ樹脂#7714(メチルエチルケトン混合液、固形
分70重量%)を自利ロール機械社製塗工機を用い、コ
ンマダイレクト方式で塗工し、100″Cで15分加熱
し熱硬化性樹脂塗工フィルム(フィルムBとする)を製
造した。エポキシ樹脂の厚さは約10μ陽であった。
参考例3 繊維強化熱硬化性樹脂の製造エポキシ樹脂(
化成ファイバーライト社製#7714)(メチルエチル
ケトン混合液、固形分50重量%)を一方向に引きそろ
えたPAN系炭素繊維(旭日本カーボンファイバー社製
ハイカーボロン12K)に含浸しつつ、これをシリコン
離型紙を巻き付けたドラム上に巻取った。これを繊維方
向と直角な方向に切り開き、100℃で30分加熱して
一方向繊維強化熱硬化性樹脂(CFプリプレグとする)
を製造した。
実施例1 フィルムAをCFプリプレグの片面にラミネートロール
を用い圧着してシートを作成した。このシートをステン
レス製の丸棒を金型として繊維軸が長さ方向となるよう
に捲回積層した。得られた積層体を更に離型処理を施し
たポリエチレンテレフタレートのテープ(PETテープ
と略す)でラッピングし、140″Cの熱風循環式加熱
装置で2得られた棒の物性は、弾性率、強度共に、非常
に優れたものであった。またこの試料は、衝撃試験にお
いて座屈したのみで、完全な破壊には至らなかった。
実施例2 ステンレス丸棒にCFプリプレグを繊維軸が長さ方向と
一致するように捲回積層した。この上にフィルムBを捲
回積層しその後は実施例1と同様の方法で処理し内側が
CFプリプレグ層、外側がPPTAフィルム層であるパ
イプを得た。
この棒の物性は実施例1と同様に優れたもので、あった
。また変形状況も同様であった。
比較例1 旭日本カーボンファイバー社製炭素繊維「ハイカーポロ
ン3K」に実施例と同じエポキシ樹脂を含浸して製造し
た一方向プリブレグを、一方向プライ及び±45度のア
ングルプライにより、炭素繊維強化棒に成形した。
この棒は衝撃試験において、いずれも完全に破壊してし
まい、炭素繊維のささくれた鋭利な破壊面を露出した。
〔発明の効果] 本発明の棒高跳びの棒は、繊維強化樹脂層と共に、引っ
張り強度、及び引っ張り弾性率が極めて大きく、耐熱性
の優れた、高性能の有機系フィルムを積層一体化して成
形されるものであり、これにより、従来の繊維強化熱硬
化性樹脂複合材料よりなる棒高跳びの棒と比べても全く
遜色のない優れた強度及び弾性率物性を有する上に極め
て高い衝撃吸収性と、破壊に対する抵抗力を具備するも
のであり、競技者が安心して競技できる。また、強化体
がフィルムの為、等方性フィルムを使用すれば、極めて
容易に等方向に強化した棒高跳びの棒を製造することが
できる。
更に、繊維強化複合材料よりなる棒に比べ切削加工や穴
あけ等の機械加工性に優れるという好ましい特徴を有す
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、補強繊維で強化された樹脂層と、35kg/mm^
    2以上の引っ張り強度及び700kg/mm^2以上の
    引っ張り弾性率を有する、300℃未満には融点をもた
    ない有機系重合体から実質的になるフィルム層を捲回積
    層し、硬化一体化してなる複合材料よりなる棒高跳びの
    棒。
JP32607889A 1989-12-18 1989-12-18 棒高跳びの棒 Pending JPH03186278A (ja)

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