JPH06155642A - エッヂを有する板状積層体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 軽量且つ剛直な板状のコア４と、該コア４の
周縁に沿って配置された、三次元に絡み合った低密度補
強繊維とマトリックス樹脂とよりなるエッヂコア６と、
前記コア４の表面に沿って配置された、主としてコア４
の表面に平行の二次元に延びる高密度補強繊維とマトリ
ックス樹脂とよりなる内層スキン５と、当該内層スキン
５から前記エッヂコア６に亙ってその表面に配置され
た、薄肉のＦＲＰ材料よりなる高強度の表層スキンとよ
りなり、前記エッヂコア６と内層スキン５とが連続して
いる。 【効果】 耐衝撃性及び耐摩耗性に優れ、外力によりエ
ッヂが大きく欠けたり一度に摩滅したりすることがな
い。カヌーのパドルのブレードとして好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカヌーのパドルのブレー
ドや、ボードセイリングにおけるボードのフィンなどの
ような、エッヂを有する板状積層体及び、その製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種の板状積層体は、軽く且つ
剛性が高く、しかも強度が大きいことが要求されてい
る。例えばカヌーのパドルのブレードにおいては、使用
者が取扱い易いように軽量であることが要求され、また
パドルで水を掻くときに水の抵抗に耐えるだけの高い剛
性が無くてはならない。そして使用中に水底や岩などに
当ることが多いので、相当の衝撃に耐えて容易に破損す
ることがないものであることが必要とされる。

【０００３】従来この種の板状積層体においては、軽く
且つ高剛性にするために、内部に高発泡プラスチックの
コアを配置し、その表面を強度が大きく耐摩耗性や耐衝
撃性に優れたＦＲＰのスキン層で覆ったものが使用され
ている。

【０００４】そして板状積層体のエッヂは特に衝撃や摩
耗を受け易いため、スキン層で包み込んだり、アルミニ
ウムなどの金属をインサートしたりして補強することが
行われている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれらの
板状積層体におけるエッヂに加わる力は極めて苛酷であ
る。前述のカヌーのパドルのブレードでは、水深の浅い
場所においては水を掻くときにエッヂで水底の砂を掻く
ことがあり、また急流の場所においては激しく岩に打付
けられることがある。

【０００６】そのため薄いスキン層でエッヂを包み込ん
でも激しい摩耗によりエッヂが摩滅し、コアが露出する
ことがある。一旦局部的にでもスキン層が摩滅すると、
そこからスキン層が剥がれて損傷が急速に拡がる。

【０００７】またアルミニウムなどの金属をインサート
した場合においては、衝撃を受けたときにその金属の部
分のみが他の部分と異る変形を生じ、インサートした金
属が引き千切られて損傷することが多い。

【０００８】またエッヂを補強するために、スキン層で
コアのエッヂ部を包み込んだり、金属をインサートする
など製造時にエッヂに対して特別の処理を施すことは、
製造に手間がかかり、コストアップに繋がる。

【０００９】またエッヂ部の内部にコアを設けず、スキ
ン層の素材のみでエッヂ部を形成する構造のものもある
が、このような構造では成形の際にエッヂ部に十分な圧
力が作用しないため、エッヂ部に陥凹部を生じ、エッヂ
部の強度が低下すると共に、水中において水の抵抗が増
して操作性に劣る。従ってこのような陥凹部をパテや樹
脂で埋めて、エッヂ部が滑かな曲面を描くように整える
必要があり、製造工程が繁雑になる。

【００１０】本発明はかかる事情に鑑みなされたもので
あって、製造時にエッヂに対して特別の処理を施す必要
がなく、しかもエッヂの耐摩耗性や耐衝撃性に優れた板
状積層体を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決する手段】而して本発明の板状積層体は、
板状のコアと、該コアの周縁に沿って配置された、三次
元に絡み合った低密度補強繊維とマトリックス樹脂とよ
りなるエッヂコアと、前記コアの表面に沿って配置され
た、主としてコアの表面に平行の二次元に延びる高密度
補強繊維とマトリックス樹脂とよりなる内層スキンと、
当該内層スキンから前記エッヂコアに亙ってその表面に
配置された、薄肉のＦＲＰ材料よりなる高強度の表層ス
キンとよりなり、前記エッヂコアと内層スキンとが連続
していることを特徴とするものである。

【００１２】本発明の板状積層体を製造する第一の方法
は、板状のコアの両面に、繊維が低密度で三次元に絡み
合う布帛にマトリックス樹脂を含浸してなるマット材
を、その周縁が前記コアの周縁から突出するように配置
し、当該マット材の外側に、高密度繊維材に樹脂を含浸
してなるシート材を配置し、これを金型で挟圧して前記
コアとシート材との間のマット材を圧縮し、当該箇所の
布帛の密度を高めると共に繊維の配列を二次元となし、
然る後樹脂を固化せしめることを特徴とするものであ
る。

【００１３】また第二の製造方法は、板状のコアの両面
に、マトリックス樹脂に繊維を分散させた流動性を有す
るマット材を配置し、当該マット材の外側に高密度繊維
材に樹脂を含浸してなるシート材を、その周縁が前記コ
アの周縁から突出するように配置し、これを金型で挟圧
して前記コアとシート材との間のマット材を圧縮し、当
該箇所のマット材の繊維の密度を高めると共に、マット
材の一部をコアの周縁部に流動せしめ、然る後樹脂を固
化せしめることを特徴とするものである。

【００１４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に従って説明す
る。

【００１５】図１及び図２は本発明の板状積層体の一例
としての、カヌーのパドルのブレードを示すものであ
る。パドルは丸棒状のシャフト１の端末にブレード２が
取付けられており、当該ブレード２が図２に示すように
薄い板状であって、その周縁にエッヂ３が形成されてい
る。

【００１６】図３は本発明の板状積層体としての、前記
パドルのブレード２の縁部の構造を示すものである。

【００１７】このブレード２において４は板状のコアで
あって、高発泡プラスチックなどの軽量な材料よりなっ
ている。

【００１８】５は前記コア４の表面に配置された内層ス
キンであって、高密度補強繊維とマトリックス樹脂とよ
りなる繊維補強プラスチックよりなっている。そしてそ
の補強繊維は主としてコアの表面に平行の二次元に延
び、高密度に充填されてマトリックス樹脂で固められて
いる。

【００１９】６は前記コア４の周縁に沿って配置された
エッヂコアであって、低密度補強繊維とマトリックス樹
脂とよりなる繊維補強プラスチックよりなっている。こ
のエッヂコア６における繊維補強プラスチックは、前記
内層スキン５を構成する繊維補強プラスチックと同一の
補強繊維及びマトリックス樹脂よりなり、互いに連続し
ている。しかしながらエッヂコア６においては前記内層
スキン５よりも補強繊維の密度が低く、且つその繊維は
三次元に絡み合って、比較的樹脂リッチの繊維補強プラ
スチックとなっている。

【００２０】前記内層スキン５及びエッヂコア６を構成
する補強繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミ
ド繊維などの高強度繊維、ナイロン、ポリエステル、ビ
ニロン、アクリル繊維などの通常の合成繊維、綿や羊毛
などの天然繊維を使用することができる。またマトリッ
クス樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ
樹脂などの、剛直な反応硬化型樹脂が適している。

【００２１】而して繊維補強プラスチックの形態として
は、補強繊維の低密度のフェルトや不織布にニードルパ
ンチを施し、これにマトリックス樹脂を含浸させたもの
を使用することができる。この低密度のフェルト又は不
織布の密度をそのままエッヂコア６の補強繊維とすると
共に、フェルト又は不織布を厚み方向に圧縮して密度を
高めると共に繊維の方向を二次元に延ばし、内層スキン
５の補強繊維とすることができる。またフェルト又は不
織布に代えて、嵩高性のあるニットを使用することもで
きる。

【００２２】また繊維補強プラスチックの他の形態とし
て、マトリックス樹脂中に短繊維を分散させたものを使
用することもできる。内層スキン５においては短繊維の
密度を高めて二次元方向に配置すると共に、エッヂコア
６においては短繊維の密度を低くして三次元に絡ませ、
内層スキン５とエッヂコア６とを連続した一体のものと
する。

【００２３】７は表層スキンであって、前記内層スキン
５からエッヂコア６に亙ってその表面を覆っている。そ
してこの表層スキン７は、薄肉で高強度のＦＲＰ材料よ
りなっている。この表層スキン７を構成するＦＲＰ材料
としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などの
高強度繊維よりなる高密度のクロスに、不飽和ポリエス
テル樹脂やエポキシ樹脂などの剛直な反応硬化型樹脂を
含浸させ、これを硬化したものが適している。

【００２４】次に図４は、前記第一の方法により前記パ
ドルのブレード２を製造する状態を示すものである。

【００２５】４はコアであって、その両面にマット材８
が配置されており、当該マット材８はその周縁が前記コ
アの周縁から突出するように配置されている。而してそ
のマット材８は前記ブレード２における内層スキン５及
びエッヂコア６を形成する素材であって、補強繊維が低
密度で三次元に絡み合った布帛に、マトリックス樹脂を
含浸してなるものである。

【００２６】そしてそのマット材８の外側には、高密度
繊維材に樹脂を含浸してなるシート材９を配置されてい
る。このシート材９は、前記ブレード２における表層ス
キン７を形成する素材である。

【００２７】而してこれらのコア４、マット材８及びシ
ート材９を重ね合わせ、金型１０で挟圧する。このとき
コア４とシート材９との間にマット材８が挟圧されて圧
縮され、マット材８を構成する布帛は圧縮されて繊維の
密度が高くなると共に、三次元に絡み合っていた繊維は
主として二次元方向に延びることとなり、内層スキン５
を形成する。

【００２８】またコア４の周縁から突出したマット材８
は、コア４の周縁の外側において両側のマット材８が圧
接して合体する。このときこの部分にはコア４が無いた
め、マット材８を構成する布帛は過度に圧縮されること
なく、低密度のままで繊維の三次元の配列を維持してい
る。そして両マット材８の繊維間にも絡み合いが生じ、
一体のエッヂコア６を形成する。

【００２９】なおマット材８が圧縮されることによる過
剰のマトリックス樹脂は、金型１０の合わせ面から排出
される。そして金型１０を閉じて加熱することによりマ
ット材８のマトリックス樹脂及びシート材９の樹脂は反
応して硬化し、図３に示すブレード２が得られる。

【００３０】次に図５は、前記第二の方法により前記パ
ドルのブレード２を製造する状態を示すものである。

【００３１】コア４の両面にマット材１１が配置されて
いる。この方法において当該マット材１１は、前記第一
の方法のようにその周縁が前記コア４の周縁から突出す
るように配置されていても良いが、図５に示すようにコ
ア４の周縁と一致していても差支えない。

【００３２】そしてこのマット材１１は前記ブレード２
における内層スキン５及びエッヂコア６を形成する素材
であって、マトリックス樹脂に短繊維を分散させてな
り、外力が加わるとマトリックス樹脂は短繊維を含んだ
ままで流動し得る性質を有するものが使用される。

【００３３】かかるマット材１１としては、不飽和ポリ
エステル樹脂にガラス繊維のチップを３０〜５０重量％
程度分散させ、さらに真比重０．０２〜０．２のマイク
ロバルーンを１〜２０重量％含有せしめてなる、軽量シ
ートモールディングコンパウンド（軽量ＳＭＣ）を使用
するのが適当である。該軽量ＳＭＣはマイクロバルーン
を含有せしめたことにより増粘されてマット状を保持し
ており、且つ圧力を加えると容易に流動する性質を有し
ている。

【００３４】そしてそのマット材１１の外側には、高密
度繊維材に樹脂を含浸してなるシート材９を配置されて
いる。このシート材９は前記ブレード２における表層ス
キン７を形成する素材であって、その周縁が前記コア４
の周縁から突出するように配置されている。

【００３５】而してこれらのコア４、マット材１１及び
シート材９を重ね合わせ、金型１０で挟圧する。このと
きコア４とシート材９との間にマット材１１が挟圧され
て圧縮され、マット材１１は流動して短繊維が二次元方
向に配列すると共に、圧縮されて短繊維の密度が高くな
り、内層スキン５を形成する。

【００３６】またマトリックス樹脂の一部は短繊維を含
んだままでコア４の周縁から当該コア４の周囲において
シート材９間に形成された空所内に流入し、その流動で
空所内において短繊維が三次元に絡み合いを生じ、繊維
密度の低いエッヂコア６を形成する。

【００３７】そして金型１０を閉じて加熱することによ
り、マット材１１のマトリックス樹脂及びシート材９の
樹脂は反応して硬化し、図３に示すブレード２が成形さ
れるのである。

【００３８】またこれら第一及び第二の方法において
は、加圧時にエッヂ部においてマット材８，１１がシー
ト材９を金型１０の内表面に押付けるので、内部にコア
４が無くても表面に陥凹部を生じることがない。

【００３９】なお以上の説明においては樹脂として熱硬
化性樹脂を使用した場合について説明したが、熱可塑性
樹脂を使用することもできる。この場合は金型を閉じる
前に加熱しておくか、又はシート材９及びマット材８，
１１をオーブンなどで予熱しておき、金型１０で加圧す
ることにより樹脂を流動せしめ、冷却することにより固
化せしめる。

【００４０】

【作用】本発明の板状積層体においては、そのエッヂ３
において繊維補強プラスチックであるエッヂコア６で補
強されており、さらにその表面は表層スキン７で覆われ
ており、その表層スキン７は大きな陥凹部を生じること
がないので、耐摩耗性及び耐衝撃性に優れている。

【００４１】また板状積層体の平面部分においては、表
層スキン７と内層スキン５とにより補強されており、特
に内層スキン５においては補強繊維が二次元に延びてい
るため曲げや捩れに対する剛性に優れている。

【００４２】なお本発明におけるエッヂコア６は低密度
の補強繊維で補強されているだけであり、表層スキン７
に比べると耐衝撃性及び耐摩耗性は必ずしも優れている
とは言えない。従ってエッヂのみを取出して耐衝撃性や
耐摩耗性を比較すれば、スキン層でエッヂを包み込んだ
り金属製のエッヂをインサートした従来例に比べると、
劣っていると言える。

【００４３】しかしながら表層スキン７より補強効果の
低いエッヂコア６を設けることにより、エッヂのみが過
度に剛直となることを避け、衝撃が加わったときにはそ
の衝撃をそのエッヂのみで負担することなく、コア４を
も含む板状積層体全体で衝撃を吸収することとなる。

【００４４】しかもエッヂコア６は繊維が三次元方向に
絡み合っているので、エッヂのみが衝撃で割れたり引千
切られたりすることがなく、あたかも石や圧縮木材が少
しずつ削られていくような微細な欠落に止まる。

【００４５】従って板状積層体全体としての耐久性を比
較すると、前記従来例のものに比べて耐久性に優れたも
のとなる。

【００４６】また摩耗に対しては、単位厚み当りの耐摩
耗性は必ずしも優れているとは言えないが、コア４の周
縁に幅の広いエッヂコア６が形成されているため、その
エッヂコア６が全て摩耗し尽されるまでは使用に耐える
ことができ、結局耐摩耗性に優れたものとなる。

【００４７】

【発明の効果】従って本発明によれば、エッヂの耐衝撃
性や耐摩耗性に優れており、カヌーのパドルのブレード
として十分に耐久性に優れたものとなる。またボードセ
ーリング用のボードのフィンなど、衝撃や摩耗などの外
力を受け易い板状物として、広く使用することができ
る。

【００４８】また図面に示すように板状積層体の周縁部
をテーパー状に薄く成形することにより、エッヂの破損
をさらに防止することができる。

【００４９】また本発明の方法によれば、成形材料を単
純に積層し、金型で加圧加熱して成形することができ、
従来例のようにエッヂ部においてスキンでコアを包み込
んだり、金属をインサートしたりする必要がなく、板状
積層体を簡単に且つ安価に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の板状積層体の一例としての、カヌー
のパドルのブレードを示す平面図

【図２】 図１におけるII−II拡大断面図

【図３】 本発明の板状積層体の主要部の拡大断面図

【図４】 本発明の第一の方法により板状積層体を製造
する状態を示す主要部の拡大断面図

【図５】 本発明の第二の方法により板状積層体を製造
する状態を示す主要部の拡大断面図

【符号の説明】

３ エッヂ ４ コア ５ 内層スキン ６ エッヂコア ７ 表層スキン ８ マット材 ９ シート材 １０ 金型 １１ マット材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:52 4Ｆ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状のコア（４）と、該コア（４）の周
   縁に沿って配置された、三次元に絡み合った低密度補強
   繊維とマトリックス樹脂とよりなるエッヂコア（６）
   と、前記コア（４）の表面に沿って配置された、主とし
   てコア（４）の表面に平行の二次元に延びる高密度補強
   繊維とマトリックス樹脂とよりなる内層スキン（５）
   と、当該内層スキン（５）から前記エッヂコア（６）に
   亙ってその表面に配置された、薄肉のＦＲＰ材料よりな
   る高強度の表層スキン（７）とよりなり、前記エッヂコ
   ア（６）と内層スキン（５）とが連続していることを特
   徴とする、エッヂを有する板状積層体
2. 【請求項２】 板状のコア（４）の両面に、繊維が低密
   度で三次元に絡み合う布帛にマトリックス樹脂を含浸し
   てなるマット材（８）を、その周縁が前記コア（４）の
   周縁から突出するように配置し、当該マット材（８）の
   外側に、高密度繊維材に樹脂を含浸してなるシート材
   （９）を配置し、これを金型（１０）で挟圧して前記コ
   ア（４）とシート材（９）との間のマット材（８）を圧
   縮し、当該箇所の布帛の密度を高めると共に繊維の配列
   を二次元となし、然る後樹脂を固化せしめることを特徴
   とする、エッヂを有する板状積層体の製造方法
3. 【請求項３】 板状のコア（４）の両面に、マトリック
   ス樹脂に繊維を分散させた流動性を有するマット材（１
   １）を配置し、当該マット材（１１）の外側に高密度繊
   維材に樹脂を含浸してなるシート材（９）を、その周縁
   が前記コア（４）の周縁から突出するように配置し、こ
   れを金型（１０）で挟圧して前記コア（４）とシート材
   （９）との間のマット材（１１）を圧縮し、当該箇所の
   マット材（１１）の繊維の密度を高めると共に、マット
   材（１１）の一部をコア（４）の周縁部に流動せしめ、
   然る後樹脂を固化せしめることを特徴とする、エッヂを
   有する板状積層体の製造方法