JPH089186B2 - 耐衝撃用具および該耐衝撃用具の製造方法 - Google Patents
耐衝撃用具および該耐衝撃用具の製造方法Info
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- JPH089186B2 JPH089186B2 JP3162851A JP16285191A JPH089186B2 JP H089186 B2 JPH089186 B2 JP H089186B2 JP 3162851 A JP3162851 A JP 3162851A JP 16285191 A JP16285191 A JP 16285191A JP H089186 B2 JPH089186 B2 JP H089186B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐衝撃性に優れた耐衝
撃用具および、その製造方法に関し、詳しくは、下記に
列挙する衝撃を受けやすい用具を対象とするものであ
る。 テニス、スカッシュ、バトミントン等のボールによる
衝撃力を吸収するラケットフレーム等のスポーツ用品、 競技中に衝撃を受けやすい身体の各部を保護するため
の野球ヘルメット、剣道の胴・面、股間保護具、アメリ
カンフットボールの肩用防具、アイスホッケーの面、膝
や肘のパッド、サッカー用レガーズ、水球帽の耳部、馬
の鞍等の耐衝撃吸収用のスポーツ用品、 事故等による衝撃から頭部を保護するための乗車用、
自転車用、工事用および幼児遊戯用等のヘルメット、 障害物に当たって衝撃を受けた時に衝撃を吸収し、破
壊しにくいようにした自転車用フレーム、自転車用ハン
ドル、カヌー等、 衝撃を受けた場合に衝撃が伝導しないように遮断する
工作機械等の防護壁等。
撃用具および、その製造方法に関し、詳しくは、下記に
列挙する衝撃を受けやすい用具を対象とするものであ
る。 テニス、スカッシュ、バトミントン等のボールによる
衝撃力を吸収するラケットフレーム等のスポーツ用品、 競技中に衝撃を受けやすい身体の各部を保護するため
の野球ヘルメット、剣道の胴・面、股間保護具、アメリ
カンフットボールの肩用防具、アイスホッケーの面、膝
や肘のパッド、サッカー用レガーズ、水球帽の耳部、馬
の鞍等の耐衝撃吸収用のスポーツ用品、 事故等による衝撃から頭部を保護するための乗車用、
自転車用、工事用および幼児遊戯用等のヘルメット、 障害物に当たって衝撃を受けた時に衝撃を吸収し、破
壊しにくいようにした自転車用フレーム、自転車用ハン
ドル、カヌー等、 衝撃を受けた場合に衝撃が伝導しないように遮断する
工作機械等の防護壁等。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の衝撃力を受けた時に優れ
た耐衝撃性を有することが要求される用具は、ＡＢＳ樹
脂あるいはポリカーボネート樹脂単体、これら熱可塑性
樹脂を短繊維で補強した繊維強化樹脂(ＦＲＰ)、あるい
は熱硬化性樹脂をガラスのチョップドストランドマット
で強化した繊維強化樹脂(ＦＲＰ)等を材料として成形さ
れている。
た耐衝撃性を有することが要求される用具は、ＡＢＳ樹
脂あるいはポリカーボネート樹脂単体、これら熱可塑性
樹脂を短繊維で補強した繊維強化樹脂(ＦＲＰ)、あるい
は熱硬化性樹脂をガラスのチョップドストランドマット
で強化した繊維強化樹脂(ＦＲＰ)等を材料として成形さ
れている。
【０００３】上記熱硬化性樹脂のＦＲＰは、強化繊維と
してガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ボロン
繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等からなる連続繊
維、長繊維あるいは短繊維を用い、マトリクス樹脂とし
ては主として不飽和ポリエステル樹脂が用いられてい
る。
してガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ボロン
繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等からなる連続繊
維、長繊維あるいは短繊維を用い、マトリクス樹脂とし
ては主として不飽和ポリエステル樹脂が用いられてい
る。
【０００４】上記熱硬化性樹脂のＦＲＰの製造方法とし
ては、樹脂を繊維に含浸させ半硬化状態にしたプリプレ
グを適当な大きさや形に切断し、金型内に積層した後に
加熱加圧して硬化させる方法、チョップドストランドと
樹脂を金型にスプレーレイアップした後に硬化させる方
法、風船状のものに強化繊維で積層して後、樹脂を含浸
させて硬化させるバッグ方式等がある。
ては、樹脂を繊維に含浸させ半硬化状態にしたプリプレ
グを適当な大きさや形に切断し、金型内に積層した後に
加熱加圧して硬化させる方法、チョップドストランドと
樹脂を金型にスプレーレイアップした後に硬化させる方
法、風船状のものに強化繊維で積層して後、樹脂を含浸
させて硬化させるバッグ方式等がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記材料と製造方法と
を比較した場合、ＡＢＳ樹脂あるいはポリカーボネート
のみの樹脂単体による耐衝撃用具は、補強材を含有して
いないため剛性に劣る欠点がある。また、これら熱可塑
性樹脂の短繊維補強製品も長繊維あるいは連続繊維に比
べると補強効果は少なく、やはり剛性に劣る欠点を持
つ。
を比較した場合、ＡＢＳ樹脂あるいはポリカーボネート
のみの樹脂単体による耐衝撃用具は、補強材を含有して
いないため剛性に劣る欠点がある。また、これら熱可塑
性樹脂の短繊維補強製品も長繊維あるいは連続繊維に比
べると補強効果は少なく、やはり剛性に劣る欠点を持
つ。
【０００６】一方、上記熱硬化性樹脂のＦＲＰの場合、
補強材として用いる強化繊維およびマトリクス樹脂に耐
衝撃性のすぐれたものを用いると共に、強化繊維の含有
率を高めると、成形品の耐衝撃性を高めることが出来る
が、繊維含有率を高めることが容易でなく、かつ、製造
方法において問題がある。即ち、熱硬化性樹脂を含浸さ
せた上記プリプレグシートを適当な形状に裁断して金型
に張り付けるように積層し、加熱・加圧して成形する方
法では繊維含有率を高めることが出来るが、熱硬化性樹
脂の本来の性質から耐衝撃性に劣ると共に、生産サイク
ルが非常に悪く、生産効率の点でコスト高になる欠点が
ある。
補強材として用いる強化繊維およびマトリクス樹脂に耐
衝撃性のすぐれたものを用いると共に、強化繊維の含有
率を高めると、成形品の耐衝撃性を高めることが出来る
が、繊維含有率を高めることが容易でなく、かつ、製造
方法において問題がある。即ち、熱硬化性樹脂を含浸さ
せた上記プリプレグシートを適当な形状に裁断して金型
に張り付けるように積層し、加熱・加圧して成形する方
法では繊維含有率を高めることが出来るが、熱硬化性樹
脂の本来の性質から耐衝撃性に劣ると共に、生産サイク
ルが非常に悪く、生産効率の点でコスト高になる欠点が
ある。
【０００７】また、スプレーレイアップやバッグ方式の
場合は、通常、ガラス繊維と不飽和ポリエステルの組み
合わせで用いられているが、樹脂粘度が高く、微細な繊
維間に樹脂が浸透しきらず、繊維フィラメント間にボイ
ド等の空隙が残り、不良率が高く、成形品の物性が劣る
欠点がある。これに対して、繊維間への樹脂の浸透を促
進するために、樹脂注入圧を高くすると、繊維が樹脂の
流れで動くと共に縒るため、樹脂注入圧をかなり低くし
なければならない。このような理由より、従来、繊維含
有率を高めることが出来ず、通常、市販されている最も
繊維含有率が高いヘルメットで３０％程度であった。
場合は、通常、ガラス繊維と不飽和ポリエステルの組み
合わせで用いられているが、樹脂粘度が高く、微細な繊
維間に樹脂が浸透しきらず、繊維フィラメント間にボイ
ド等の空隙が残り、不良率が高く、成形品の物性が劣る
欠点がある。これに対して、繊維間への樹脂の浸透を促
進するために、樹脂注入圧を高くすると、繊維が樹脂の
流れで動くと共に縒るため、樹脂注入圧をかなり低くし
なければならない。このような理由より、従来、繊維含
有率を高めることが出来ず、通常、市販されている最も
繊維含有率が高いヘルメットで３０％程度であった。
【０００８】本発明は上記した問題に鑑みてなされたも
ので、繊維含有率を高めて耐衝撃性を向上させると共
に、生産性の良い製造方法によって成形しえるようにす
ることを目的とするうものである。
ので、繊維含有率を高めて耐衝撃性を向上させると共
に、生産性の良い製造方法によって成形しえるようにす
ることを目的とするうものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、融点が低く重合前の粘度が低いために繊
維含有率を高めることが出来ると共に特に耐衝撃性が優
れたシクロペンタジエン樹脂をマトリクス樹脂として用
い、強化繊維を配置した金型に上記シクロペンタジエン
樹脂を反応射出法によって射出して所望の形状に成形し
た耐衝撃用具およびその製造方法を提供するものであ
る。
め、本発明は、融点が低く重合前の粘度が低いために繊
維含有率を高めることが出来ると共に特に耐衝撃性が優
れたシクロペンタジエン樹脂をマトリクス樹脂として用
い、強化繊維を配置した金型に上記シクロペンタジエン
樹脂を反応射出法によって射出して所望の形状に成形し
た耐衝撃用具およびその製造方法を提供するものであ
る。
【００１０】詳しくは、本発明は、超高分子量ポリエチ
レン繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アル
ミナ繊維、炭化ケイ素繊維、スチール繊維、アモルファ
ス金属繊維、有機繊維および／またはそれらの混合物か
らなる強化繊維のうち、少なくとも一種の強化繊維を繊
維補強材として用いる一方、マトリクス樹脂としてシク
ロペンタジエン樹脂を用いて、反応射出成形法で成形さ
れた繊維強化樹脂から構成されていることを特徴とする
耐衝撃用具および該耐衝撃用具の製造方法を提供するも
のである。
レン繊維、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、アル
ミナ繊維、炭化ケイ素繊維、スチール繊維、アモルファ
ス金属繊維、有機繊維および／またはそれらの混合物か
らなる強化繊維のうち、少なくとも一種の強化繊維を繊
維補強材として用いる一方、マトリクス樹脂としてシク
ロペンタジエン樹脂を用いて、反応射出成形法で成形さ
れた繊維強化樹脂から構成されていることを特徴とする
耐衝撃用具および該耐衝撃用具の製造方法を提供するも
のである。
【００１１】上記耐衝撃用具を成形する繊維強化樹脂に
用いる強化繊維は連続繊維、長繊維、短繊維のいずれで
も良い。しかしながら、高剛性、高強度が必要な場合に
は、連続繊維あるいは長繊維の形態で用いることが好ま
しく、例えば、クロス織物、フィラメントワインディン
グ、コンテイニュアスストランドマットのようなランダ
ム配列のマット等が好適に用いられる。
用いる強化繊維は連続繊維、長繊維、短繊維のいずれで
も良い。しかしながら、高剛性、高強度が必要な場合に
は、連続繊維あるいは長繊維の形態で用いることが好ま
しく、例えば、クロス織物、フィラメントワインディン
グ、コンテイニュアスストランドマットのようなランダ
ム配列のマット等が好適に用いられる。
【００１２】また、耐衝撃用具の最も繊維含有率が多い
領域では繊維含有率を４０％以上とすることが好まし
い。しかも、成形品に応じて衝撃を受け易い部分と受け
にくい部分との強化繊維の含有率を変えて、耐衝撃性を
損なわずに可能な限り軽量化およびコスト低下を図って
いる。例えば、アメリカンフットボールの肩防具では衝
撃を受けやすい肩部の繊維含有率は４０％、胸部は２０
％としている。
領域では繊維含有率を４０％以上とすることが好まし
い。しかも、成形品に応じて衝撃を受け易い部分と受け
にくい部分との強化繊維の含有率を変えて、耐衝撃性を
損なわずに可能な限り軽量化およびコスト低下を図って
いる。例えば、アメリカンフットボールの肩防具では衝
撃を受けやすい肩部の繊維含有率は４０％、胸部は２０
％としている。
【００１３】上記繊維補強材として上記強化繊維と共に
不織布を用いることが好ましい。また、耐衝撃用具にお
いて、高強度を要しない領域は不織布のみ或いは不織布
を強化繊維の比率より多くすることが好ましい。このよ
うに、耐衝撃性の優れた強化繊維と共に、成形時におけ
る樹脂流れを良くすると共に軽量化およびコストの低減
を図ることが出来る不織布を、耐衝撃用具の領域によっ
て分布率をかえて配置することが好ましく、例えば、野
球用ヘルメットではツバ部分は不織布層のみとしてい
る。
不織布を用いることが好ましい。また、耐衝撃用具にお
いて、高強度を要しない領域は不織布のみ或いは不織布
を強化繊維の比率より多くすることが好ましい。このよ
うに、耐衝撃性の優れた強化繊維と共に、成形時におけ
る樹脂流れを良くすると共に軽量化およびコストの低減
を図ることが出来る不織布を、耐衝撃用具の領域によっ
て分布率をかえて配置することが好ましく、例えば、野
球用ヘルメットではツバ部分は不織布層のみとしてい
る。
【００１４】上記繊維強化樹脂の外側、内側の表面およ
び／あるいはその中間部に配置する不織布としては、ガ
ラス繊維ペーパー、カーボン繊維ペーパー、ポリエステ
ル不織布、ナイロン不織布、ビニロン不織布、超高分子
ポリエチレン不織布、ＰＰＳ不織布、アクリル繊維不織
布などが用いられる。
び／あるいはその中間部に配置する不織布としては、ガ
ラス繊維ペーパー、カーボン繊維ペーパー、ポリエステ
ル不織布、ナイロン不織布、ビニロン不織布、超高分子
ポリエチレン不織布、ＰＰＳ不織布、アクリル繊維不織
布などが用いられる。
【００１５】上記不織布は成形時における樹脂の流れが
適度となるように、繊維密度が１〜３５Vol％、好まし
くは２〜２０Vol％であるのが用いられる。
適度となるように、繊維密度が１〜３５Vol％、好まし
くは２〜２０Vol％であるのが用いられる。
【００１６】また、上記強化繊維としては、少なくとも
超高分子ポリエチレン繊維を含む一種あるいは複数種の
繊維を用いることが好ましい。
超高分子ポリエチレン繊維を含む一種あるいは複数種の
繊維を用いることが好ましい。
【００１７】上記反応射出成形法により金型で成型され
る耐衝撃用具は、頭・顔・胴・肩・膝・肘を含む衝撃力
を受ける部分を保護するためのヘルメット・面・胴・パ
ッド・レガーズを含むスポーツ用防具、テニスラケット
フレームを含む各種球技用ラケットフレーム、衝撃を受
けた場合に頭部を保護する自動車用・自転車用・工事用
等のヘルメット、衝撃を受けた場合に破壊が防いで安全
を図る自転車用を含む車両用フレーム及びハンドル、カ
ヌーのフレーム、更には、衝撃が伝達しないように防護
する工作機械の防護壁のいずれかからなるものである。
る耐衝撃用具は、頭・顔・胴・肩・膝・肘を含む衝撃力
を受ける部分を保護するためのヘルメット・面・胴・パ
ッド・レガーズを含むスポーツ用防具、テニスラケット
フレームを含む各種球技用ラケットフレーム、衝撃を受
けた場合に頭部を保護する自動車用・自転車用・工事用
等のヘルメット、衝撃を受けた場合に破壊が防いで安全
を図る自転車用を含む車両用フレーム及びハンドル、カ
ヌーのフレーム、更には、衝撃が伝達しないように防護
する工作機械の防護壁のいずれかからなるものである。
【００１８】上記耐衝撃用具がラケットフレームである
場合、該ラケットフレームは、上記強化繊維のうちに超
高分子量ポリエチレン繊維を少なくとも１０重量％以上
含み、該繊維強化材で強化されたシクロペンタジエン樹
脂からなる繊維強化樹脂の内側、外側および／または中
間部に、不織布を含む樹脂層を備えていることが好まし
い。
場合、該ラケットフレームは、上記強化繊維のうちに超
高分子量ポリエチレン繊維を少なくとも１０重量％以上
含み、該繊維強化材で強化されたシクロペンタジエン樹
脂からなる繊維強化樹脂の内側、外側および／または中
間部に、不織布を含む樹脂層を備えていることが好まし
い。
【００１９】上記強化繊維樹脂で成形する耐衝撃用具の
製造方法においては、強化繊維、さらには、該繊維強化
材の外側面、内側面あるいは／および繊維強化材層の間
に不織布を、予め所定の形状したプリフォームを金型内
に配置した状態で、重合触媒と重合開始剤を含むシクロ
ペンタジエンを型内に注入し、これを所定温度、例え
ば、１３０℃以下で加熱して、架橋樹脂とする２液射出
成形法(ＲＩＭ)を用いて成形することが好ましい。
製造方法においては、強化繊維、さらには、該繊維強化
材の外側面、内側面あるいは／および繊維強化材層の間
に不織布を、予め所定の形状したプリフォームを金型内
に配置した状態で、重合触媒と重合開始剤を含むシクロ
ペンタジエンを型内に注入し、これを所定温度、例え
ば、１３０℃以下で加熱して、架橋樹脂とする２液射出
成形法(ＲＩＭ)を用いて成形することが好ましい。
【００２０】上記製造方法において、金型に反応射出液
を射出後、金型型面および配置されるプリフォームに沿
う形状としたシート状ゴムを用いて、プリフォームを金
型型面に押し付けるように加圧し、余剰樹脂を金型の樹
脂出口から追い出すことにより繊維含有率を高めること
が好ましい。
を射出後、金型型面および配置されるプリフォームに沿
う形状としたシート状ゴムを用いて、プリフォームを金
型型面に押し付けるように加圧し、余剰樹脂を金型の樹
脂出口から追い出すことにより繊維含有率を高めること
が好ましい。
【００２１】上記プリフォーム方法は、金型に合わせて
ハンドリングで成型する方法、短繊維やチョップドスト
ランドマットのスプレーレイアップ、バインダーを付着
した補強材を加熱加圧して成型する方法等が用いられ
る。
ハンドリングで成型する方法、短繊維やチョップドスト
ランドマットのスプレーレイアップ、バインダーを付着
した補強材を加熱加圧して成型する方法等が用いられ
る。
【００２２】上記シクロペンタジエン樹脂となる重合性
モノマーとしては、ジシクロペンタジエンのほか、ジヒ
ドロジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、
テトラシクロペンタジエン、シクロペンタジエン−メチ
ルシクロペンタジエン共二重体等が用いられる。
モノマーとしては、ジシクロペンタジエンのほか、ジヒ
ドロジシクロペンタジエン、トリシクロペンタジエン、
テトラシクロペンタジエン、シクロペンタジエン−メチ
ルシクロペンタジエン共二重体等が用いられる。
【００２３】上記重合触媒としては、タングステン、モ
リブデン、タルタル等のハロゲン化物、オキシハロゲン
化物、酸化物、有機アンモニウム塩などが好適に用いら
れる。重合開始剤(活性剤)としては、周期率表第I〜第I
II族の金属のアルキル化物を中心とする有機金属化合
物、アルコール、フェノールなどの酸化含有化合物等が
好適に用いられる。さらに、上記触媒および活性剤を含
む溶液は重合反応が非常に速く開始されるので、成形用
金型に十分に流れ込まない間に硬化が起こることがある
ため、活性調節剤としてアルキレングリコールまたはポ
リアルキレングリコールから選ばれるグリコール化合物
のモノエーテルおよび／またはモノエステルが好適に用
いられる。
リブデン、タルタル等のハロゲン化物、オキシハロゲン
化物、酸化物、有機アンモニウム塩などが好適に用いら
れる。重合開始剤(活性剤)としては、周期率表第I〜第I
II族の金属のアルキル化物を中心とする有機金属化合
物、アルコール、フェノールなどの酸化含有化合物等が
好適に用いられる。さらに、上記触媒および活性剤を含
む溶液は重合反応が非常に速く開始されるので、成形用
金型に十分に流れ込まない間に硬化が起こることがある
ため、活性調節剤としてアルキレングリコールまたはポ
リアルキレングリコールから選ばれるグリコール化合物
のモノエーテルおよび／またはモノエステルが好適に用
いられる。
【００２４】上記金型への射出成形に際しては、金型温
度を通常４０〜１３０℃の範囲とし、通常１〜５分間重
合反応を行っている。また、成形時に金型内に中芯(内
圧保持体)を配置する場合には、該中芯として空気など
の注入により金型に沿う可撓性を有するものであればよ
く、ナイロン、センファン、ゴム、ポリエステル、ポリ
エーテルケトン等のチューブ状または袋状のものが用い
られる。
度を通常４０〜１３０℃の範囲とし、通常１〜５分間重
合反応を行っている。また、成形時に金型内に中芯(内
圧保持体)を配置する場合には、該中芯として空気など
の注入により金型に沿う可撓性を有するものであればよ
く、ナイロン、センファン、ゴム、ポリエステル、ポリ
エーテルケトン等のチューブ状または袋状のものが用い
られる。
【００２５】
【作用】上記したように、本発明の係わるラケットフレ
ーム、ヘルメット等からなる耐衝撃用具は、耐衝撃性の
優れた強化繊維とシクロペンタジエン樹脂とを組み合わ
せた繊維強化樹脂で成形し、上記マトリクス樹脂として
使用するシクロペンタジエン樹脂は溶融粘度が低いた
め、繊維含有率を５０％以上に高めることが可能とある
ため、耐衝撃用具において必須とされる耐衝撃性を従来
品と比較して飛躍的に向上させることが出来る。例え
ば、従来市販されているヘルメットと本発明に係わるヘ
ルメットとを比較した場合、該ヘルメットを破壊するエ
ネルギーは本発明のヘルメットは市販のヘルメットより
２倍近く必要とし、このデータは、後述する試験結果よ
り得られている。
ーム、ヘルメット等からなる耐衝撃用具は、耐衝撃性の
優れた強化繊維とシクロペンタジエン樹脂とを組み合わ
せた繊維強化樹脂で成形し、上記マトリクス樹脂として
使用するシクロペンタジエン樹脂は溶融粘度が低いた
め、繊維含有率を５０％以上に高めることが可能とある
ため、耐衝撃用具において必須とされる耐衝撃性を従来
品と比較して飛躍的に向上させることが出来る。例え
ば、従来市販されているヘルメットと本発明に係わるヘ
ルメットとを比較した場合、該ヘルメットを破壊するエ
ネルギーは本発明のヘルメットは市販のヘルメットより
２倍近く必要とし、このデータは、後述する試験結果よ
り得られている。
【００２６】さらに、上記耐衝撃性の点のみでなく、振
動減衰性能、耐薬品性、耐候性の点でも従来品と比較し
て向上させることが出来る。
動減衰性能、耐薬品性、耐候性の点でも従来品と比較し
て向上させることが出来る。
【００２７】例えば、超高分子量ポリエチレン繊維とシ
クロペンタジエン樹脂とを組み合わせた場合、振動減衰
性能もすぐれ、振動減衰比が０．８％以上と大きくする
ことが出来る。よって、例えば、テニス用ラケットフレ
ームとして用いた場合、肘を負担を少なくでき、非力な
プレーヤーにとって好適に用いることができる。特に、
不織布層の部分において、マトリクス樹脂を９５％、不
織布を５％程度と、繊維量が極めて少なくほぼ樹脂から
のみなる層を設けると、振動減衰特性を大きくすること
が出来ると共に、製品の外観を良好とすることが出来
る。
クロペンタジエン樹脂とを組み合わせた場合、振動減衰
性能もすぐれ、振動減衰比が０．８％以上と大きくする
ことが出来る。よって、例えば、テニス用ラケットフレ
ームとして用いた場合、肘を負担を少なくでき、非力な
プレーヤーにとって好適に用いることができる。特に、
不織布層の部分において、マトリクス樹脂を９５％、不
織布を５％程度と、繊維量が極めて少なくほぼ樹脂から
のみなる層を設けると、振動減衰特性を大きくすること
が出来ると共に、製品の外観を良好とすることが出来
る。
【００２８】また、製造方法においては、金型内に配置
する繊維補強材の繊維角度、繊維量、厚みを簡単にコン
トロールでき、しかも、プリフォームして配置すると、
成形サイクルを上げることができ、生産性の効率化を図
ることが出来る。
する繊維補強材の繊維角度、繊維量、厚みを簡単にコン
トロールでき、しかも、プリフォームして配置すると、
成形サイクルを上げることができ、生産性の効率化を図
ることが出来る。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明に係わる耐衝撃用具のうちの第１実
施例のテニスラケットフレーム１を示し、その全長Ｌを
５２〜６８cm(本実施例では６８cm)とし、その全重量を
２３０g〜４００g(本実施例では３３５g)としている。
上記テニスラケットフレームは、振動減衰比を０.８％
とし、従来のテニスラケットフレームと比較して大幅に
向上させている。
する。図１は本発明に係わる耐衝撃用具のうちの第１実
施例のテニスラケットフレーム１を示し、その全長Ｌを
５２〜６８cm(本実施例では６８cm)とし、その全重量を
２３０g〜４００g(本実施例では３３５g)としている。
上記テニスラケットフレームは、振動減衰比を０.８％
とし、従来のテニスラケットフレームと比較して大幅に
向上させている。
【００３０】上記テニスラケットフレーム１は図２に示
すように、ナイロンチューブ２を中芯とし、その外周に
超高分子量ポリエチレン繊維およびカーボン繊維からな
る連続繊維を含有したシクロペンタジエン樹脂からなる
繊維強化樹脂層３を備えている。
すように、ナイロンチューブ２を中芯とし、その外周に
超高分子量ポリエチレン繊維およびカーボン繊維からな
る連続繊維を含有したシクロペンタジエン樹脂からなる
繊維強化樹脂層３を備えている。
【００３１】上記したラケットフレーム１は、以下に記
載する２液反応射出成形法(ＲＩＭ)により製造してい
る。中芯チューブ２を肉厚１００μmのナイロンチュー
ブで形成し、該チューブ２を中芯として、カーボン繊維
編組をフレーム長手方向に対して繊維角度が２４°をな
すように(６Ｋ２４ 品番;ＢＣ−７６６４−２４(２０)
東邦レーヨン(株)会社)、かつ、重量％で４０％となる
ような量で配置する。また、超高分子量ポリエチレン繊
維(東洋紡(株)ダイニーマＳＫ−６０)から成る編組をフ
レームの長手方向に対して繊維角度２４°をなすよう
に、かつ、重量％で２０％となるような量で配置する。
載する２液反応射出成形法(ＲＩＭ)により製造してい
る。中芯チューブ２を肉厚１００μmのナイロンチュー
ブで形成し、該チューブ２を中芯として、カーボン繊維
編組をフレーム長手方向に対して繊維角度が２４°をな
すように(６Ｋ２４ 品番;ＢＣ−７６６４−２４(２０)
東邦レーヨン(株)会社)、かつ、重量％で４０％となる
ような量で配置する。また、超高分子量ポリエチレン繊
維(東洋紡(株)ダイニーマＳＫ−６０)から成る編組をフ
レームの長手方向に対して繊維角度２４°をなすよう
に、かつ、重量％で２０％となるような量で配置する。
【００３２】上記カーボン繊維および超高分子量ポリエ
チレン繊維は、 そのブレイドの繊維束の角度を上記した
角度となるように裁断し、これらブレイドを予めテニス
ラケットフレームの形状に沿うようにプリフォームして
いる。(プリフォーム方法は後述の野球用ヘルメットの
実施例の説明で詳細に行う)このプリフォームした繊維
補強材を上記中芯チューブ２の回りに該プリフォームを
配置している。
チレン繊維は、 そのブレイドの繊維束の角度を上記した
角度となるように裁断し、これらブレイドを予めテニス
ラケットフレームの形状に沿うようにプリフォームして
いる。(プリフォーム方法は後述の野球用ヘルメットの
実施例の説明で詳細に行う)このプリフォームした繊維
補強材を上記中芯チューブ２の回りに該プリフォームを
配置している。
【００３３】上記金型内への繊維補強材のセット後、金
型を６０℃で加熱し、次に、真空ポンプを用いて金型内
を減圧する。ついで、２５℃に溶融した重合触媒と重合
開始剤を含むジシクロペンタジエンを型内に圧入する。
具体的には、所望量のジシクロペンタジエンを二つの容
器に分けて入れ、一方には重合触媒を、他方には活性剤
(重合開始剤)と活性調節剤を添加し、二種類の安定な反
応溶液を調整する。この二種類の反応溶液を２液反応射
出成形装置のミキシングヘッドで瞬間的に混合させる。
該混合液を直ちに低圧で、６０℃に加熱した金型内に注
入する。金型内では、チューブ２内に内圧をかけて、１
〜５分間加圧して上記混合液を迅速に重合させて、第２
図に示す如き、中空構造のテニスラケットフレームを得
ている。
型を６０℃で加熱し、次に、真空ポンプを用いて金型内
を減圧する。ついで、２５℃に溶融した重合触媒と重合
開始剤を含むジシクロペンタジエンを型内に圧入する。
具体的には、所望量のジシクロペンタジエンを二つの容
器に分けて入れ、一方には重合触媒を、他方には活性剤
(重合開始剤)と活性調節剤を添加し、二種類の安定な反
応溶液を調整する。この二種類の反応溶液を２液反応射
出成形装置のミキシングヘッドで瞬間的に混合させる。
該混合液を直ちに低圧で、６０℃に加熱した金型内に注
入する。金型内では、チューブ２内に内圧をかけて、１
〜５分間加圧して上記混合液を迅速に重合させて、第２
図に示す如き、中空構造のテニスラケットフレームを得
ている。
【００３４】図３は上記テニスラケットフレームの第１
変形例を示し、該ラケットフレーム１'はナイロンチュ
ーブ２の中芯と、その外周に超高分子量ポリエチレン繊
維からなる連続繊維を含有したシクロペンタジエン樹脂
からなる繊維強化樹脂層３と、該層３の外側部にガラス
不織布を含有したシクロペンタジエン樹脂からなる不織
布含有層４を備えている。長さ及び重量等は第１実施例
とほぼ同様であり、該変形例のラケットフレーム１'の
振動減衰比は２.５％とし、従来のテニスラケットフレ
ームと比較して大幅に向上させている。
変形例を示し、該ラケットフレーム１'はナイロンチュ
ーブ２の中芯と、その外周に超高分子量ポリエチレン繊
維からなる連続繊維を含有したシクロペンタジエン樹脂
からなる繊維強化樹脂層３と、該層３の外側部にガラス
不織布を含有したシクロペンタジエン樹脂からなる不織
布含有層４を備えている。長さ及び重量等は第１実施例
とほぼ同様であり、該変形例のラケットフレーム１'の
振動減衰比は２.５％とし、従来のテニスラケットフレ
ームと比較して大幅に向上させている。
【００３５】上記不織布含有層４を備えたラケットフレ
ーム１'の製造方法は、上記第１実施例と略同様であ
り、金型内にチューブ２を中芯として配置する超高分子
量ポリエチレン繊維の表面上に、ガラス不織布を重量％
で約５％となるような量で配置する点のみが相違し、他
は同様である。
ーム１'の製造方法は、上記第１実施例と略同様であ
り、金型内にチューブ２を中芯として配置する超高分子
量ポリエチレン繊維の表面上に、ガラス不織布を重量％
で約５％となるような量で配置する点のみが相違し、他
は同様である。
【００３６】図４はテニスラケットフレームの第２変形
例を示し、該ラケットフレーム１"は、ナイロンチュー
ブ２の中芯の外周にガラス不織布を含むシクロペンタジ
エン樹脂からなる内側不織布含有層５、該層５の外周に
超高分子量ポリエチレン繊維からなる連続繊維を含有し
たシクロペンタジエン樹脂からなる繊維強化樹脂層３、
該層３の外周にガラス不織布を含むシクロペンタジエン
樹脂からなる外側不織布含有層４を備えている。該第２
変形例のラケットフレーム１"は、その形状および重量
は第１実施例と同様としており、その振動減衰比を３.
５％としている。
例を示し、該ラケットフレーム１"は、ナイロンチュー
ブ２の中芯の外周にガラス不織布を含むシクロペンタジ
エン樹脂からなる内側不織布含有層５、該層５の外周に
超高分子量ポリエチレン繊維からなる連続繊維を含有し
たシクロペンタジエン樹脂からなる繊維強化樹脂層３、
該層３の外周にガラス不織布を含むシクロペンタジエン
樹脂からなる外側不織布含有層４を備えている。該第２
変形例のラケットフレーム１"は、その形状および重量
は第１実施例と同様としており、その振動減衰比を３.
５％としている。
【００３７】上記第２変形例のラケットフレームの製造
方法は第１実施例と略同様であり、ナイロンチューブ２
の中芯の外周にガラス不織布を配置し、その外周に超高
分子量ポリエチレン繊維からなる連続繊維層を配置し、
さらに、その外周にガラス不織布を配置している。尚、
不織布含有層は繊維強化樹脂層に挟まれた中間層に配置
しても良いが、製品の外観を良くするために、外表面に
配置することが好ましい。
方法は第１実施例と略同様であり、ナイロンチューブ２
の中芯の外周にガラス不織布を配置し、その外周に超高
分子量ポリエチレン繊維からなる連続繊維層を配置し、
さらに、その外周にガラス不織布を配置している。尚、
不織布含有層は繊維強化樹脂層に挟まれた中間層に配置
しても良いが、製品の外観を良くするために、外表面に
配置することが好ましい。
【００３８】さらに、上記したテニスラケットフレーム
の第１実施例では強化繊維材として超高分子量ポリエチ
レン繊維とカーボン繊維を用い、第１および第２変形例
では超高分子量ポリエチレン繊維のみを用いているが、
超高分子量ポリエチレン繊維に、用途に応じて、ガラス
繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、
スチール繊維、アモルファス金属繊維、有機繊維および
／またはこれらの混合物を組み合わせて用いることが出
来る。その際、超高分子量ポリエチレン繊維が強化繊維
材のうち少なくとも１０重量％以上とすることが、振動
減衰性能・衝撃吸収性能の点で好ましい。さらにまた、
上記不織布樹脂層を除く繊維強化樹脂層は、シクロペン
タジエン樹脂が、上記各種の組み合わせからなる強化繊
維材あるいは超高分子量ポリエチレン繊維のみからなる
強化繊維材を重量比で２０〜８０％含むことが好まし
い。
の第１実施例では強化繊維材として超高分子量ポリエチ
レン繊維とカーボン繊維を用い、第１および第２変形例
では超高分子量ポリエチレン繊維のみを用いているが、
超高分子量ポリエチレン繊維に、用途に応じて、ガラス
繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維、
スチール繊維、アモルファス金属繊維、有機繊維および
／またはこれらの混合物を組み合わせて用いることが出
来る。その際、超高分子量ポリエチレン繊維が強化繊維
材のうち少なくとも１０重量％以上とすることが、振動
減衰性能・衝撃吸収性能の点で好ましい。さらにまた、
上記不織布樹脂層を除く繊維強化樹脂層は、シクロペン
タジエン樹脂が、上記各種の組み合わせからなる強化繊
維材あるいは超高分子量ポリエチレン繊維のみからなる
強化繊維材を重量比で２０〜８０％含むことが好まし
い。
【００３９】
【実験例１】上記した構成よりなる本発明に係わるテニ
スラケットフレームの耐衝撃性、即ち、強度を従来提供
されている従来例と比較試験した結果について、以下に
記載する。図５に示す如く、テニスラケットフレーム１
の左右両側を支持治具１５で支持して起立させた状態
で、上方より加圧具１６でラケットフレーム１の上端
(トップ部分)に静荷重を加え、トップ部分での破壊強度
を測定した。本発明のテニスラケットフレームの実施例
として上記第１変形例を用い、比較例としてエポキシプ
リプレグ材料により形成した第１変形例と同一形状の従
来例を用いた。 実施例２(４本平均) １６２ kg 従来例Ｂ(４本平均) １６０ kg 上記比較試験より強度の点については、本発明の実施例
は従来例に対して同等以上であることが確認された。
スラケットフレームの耐衝撃性、即ち、強度を従来提供
されている従来例と比較試験した結果について、以下に
記載する。図５に示す如く、テニスラケットフレーム１
の左右両側を支持治具１５で支持して起立させた状態
で、上方より加圧具１６でラケットフレーム１の上端
(トップ部分)に静荷重を加え、トップ部分での破壊強度
を測定した。本発明のテニスラケットフレームの実施例
として上記第１変形例を用い、比較例としてエポキシプ
リプレグ材料により形成した第１変形例と同一形状の従
来例を用いた。 実施例２(４本平均) １６２ kg 従来例Ｂ(４本平均) １６０ kg 上記比較試験より強度の点については、本発明の実施例
は従来例に対して同等以上であることが確認された。
【００４０】
【実験例２】上記本発明に係わるテニスラケットフレー
ムの振動減衰特性を、従来提供されている従来例と比較
試験した結果について以下に記載する。試験は下記の実
施例Ａと比較例Ｂについて行った。 Ａ:本発明の上記第１実施例および第１変形例、第２変
形例からなるテニスラケットフレーム (全重量３３５g、全長６８cm) B:エポキシプリプレグ材料により形成した上記Ａと同一
形状の従来例からなるテニスラケットフレーム
ムの振動減衰特性を、従来提供されている従来例と比較
試験した結果について以下に記載する。試験は下記の実
施例Ａと比較例Ｂについて行った。 Ａ:本発明の上記第１実施例および第１変形例、第２変
形例からなるテニスラケットフレーム (全重量３３５g、全長６８cm) B:エポキシプリプレグ材料により形成した上記Ａと同一
形状の従来例からなるテニスラケットフレーム
【００４１】試験装置による振動減衰特性の実験では、
図６に示すごとく、テニスラケットフレーム１をそのヘ
ッド部１aを上にしてヒモで吊し、ヘッド部１aとグリッ
プ部１bとの間のラケットフレームの略中心部位の一側
面に加速度ピックアップ１２を取り付けると共に、対向
する他側面をインパクトハンマー１０でたたき、ハンマ
ー１０と加速度ピックアップ１２とにＦＦＴアナライザ
ー１７を接続している。上記インパクトハンマー１０に
よりたたいた時の振動を加速度ピックアップ１２で受信
し、加速度ピックアップよりＦＦＴアナライザー１７に
入力することにより、該ＦＦＴアナライザー１７で、図
７に示すような、加速度(α)／力(Ｆ)を縦軸に、周波数
を横軸としたグラフを得た。減衰比はグラフ中の△ω／
２ωnを求めた。上記グラフより減衰比ζを計算したと
ころ本発明の実施例Ａは 第１実施例 ζ＝０.８％ 第１変形例 ζ＝１.２％ 第２変形例 ζ＝１.６％ 従来例Ｂの振動減衰比ζは、０.２〜０.３％(１０本平
均)であった。
図６に示すごとく、テニスラケットフレーム１をそのヘ
ッド部１aを上にしてヒモで吊し、ヘッド部１aとグリッ
プ部１bとの間のラケットフレームの略中心部位の一側
面に加速度ピックアップ１２を取り付けると共に、対向
する他側面をインパクトハンマー１０でたたき、ハンマ
ー１０と加速度ピックアップ１２とにＦＦＴアナライザ
ー１７を接続している。上記インパクトハンマー１０に
よりたたいた時の振動を加速度ピックアップ１２で受信
し、加速度ピックアップよりＦＦＴアナライザー１７に
入力することにより、該ＦＦＴアナライザー１７で、図
７に示すような、加速度(α)／力(Ｆ)を縦軸に、周波数
を横軸としたグラフを得た。減衰比はグラフ中の△ω／
２ωnを求めた。上記グラフより減衰比ζを計算したと
ころ本発明の実施例Ａは 第１実施例 ζ＝０.８％ 第１変形例 ζ＝１.２％ 第２変形例 ζ＝１.６％ 従来例Ｂの振動減衰比ζは、０.２〜０.３％(１０本平
均)であった。
【００４２】次に、実打によるフィーリングテスト結果
の結果を記載する。プレーヤー５０人が上記実施例Ａと
従来例Ｂを打ちくらべて、その結果についてアンケート
に答えた。 実施例Ａの方が振動吸収性が良いと感じた人・・・４６
人 どちらが良いか判らないと答えた人 ・・・・４
人
の結果を記載する。プレーヤー５０人が上記実施例Ａと
従来例Ｂを打ちくらべて、その結果についてアンケート
に答えた。 実施例Ａの方が振動吸収性が良いと感じた人・・・４６
人 どちらが良いか判らないと答えた人 ・・・・４
人
【００４３】次に、本発明に係わる耐衝撃用具のうちの
第２実施例の野球用ヘルメットについて説明する。図８
及び図９に示す野球用ヘルメット２０は頭部２０ａとツ
バ部２０ｂとよりなる。上記頭部２０ａの繊維補強材と
しては超高分子量ポリエチレン繊維クロス層と、カーボ
ン繊維と超高分子量ポリエチレンと混合してフェルト状
とした不織布層とを交互に配置し、該頭部２０ａの繊維
含有率を体積比で５０％としている。ツバ部２０ｂは上
記カーボン繊維と超高分子量ポリエチレンからなる不織
布層のみを設け、その繊維含有率を体積比で２０％とし
ている。
第２実施例の野球用ヘルメットについて説明する。図８
及び図９に示す野球用ヘルメット２０は頭部２０ａとツ
バ部２０ｂとよりなる。上記頭部２０ａの繊維補強材と
しては超高分子量ポリエチレン繊維クロス層と、カーボ
ン繊維と超高分子量ポリエチレンと混合してフェルト状
とした不織布層とを交互に配置し、該頭部２０ａの繊維
含有率を体積比で５０％としている。ツバ部２０ｂは上
記カーボン繊維と超高分子量ポリエチレンからなる不織
布層のみを設け、その繊維含有率を体積比で２０％とし
ている。
【００４４】上記頭部２０ａおよびツバ部２０ｂとも、
繊維補強材はプリフォームしており、頭部では図１０に
示すような超高分子量ポリエチレン繊維クロス２１を図
１１に示すように、ヘルメット金型の雄型２２の頭部型
面２２ａに沿わせて、周縁部は裁断し、表面処理を施し
て、頭部に沿った形状としている。該超高分子量ポリエ
チレン繊維２１の表面に交互に積層する不織布層を同様
に形成し、これら積層する繊維層をバインダーを用いて
結合し、これを所要枚数だけ繰り返して、頭部の繊維補
強材を一体ものとしてプリフォームしている。上記積層
時には、繊維の粗密差がないように均等に積層してい
る。尚、不織布層からのみなるツバ部２０ｂのプリフォ
ーム方法も同様である。
繊維補強材はプリフォームしており、頭部では図１０に
示すような超高分子量ポリエチレン繊維クロス２１を図
１１に示すように、ヘルメット金型の雄型２２の頭部型
面２２ａに沿わせて、周縁部は裁断し、表面処理を施し
て、頭部に沿った形状としている。該超高分子量ポリエ
チレン繊維２１の表面に交互に積層する不織布層を同様
に形成し、これら積層する繊維層をバインダーを用いて
結合し、これを所要枚数だけ繰り返して、頭部の繊維補
強材を一体ものとしてプリフォームしている。上記積層
時には、繊維の粗密差がないように均等に積層してい
る。尚、不織布層からのみなるツバ部２０ｂのプリフォ
ーム方法も同様である。
【００４５】上記ヘルメット金型の雄型(下型)２２に頭
部およびツバ部の繊維補強材をプリフォームして配置し
た後、 図１２に示すように、中型２３、上型２４を上記
繊維補強材を配置したキャビティ２５をあけて型締めす
る。上記下型２２、中型２３、上型２４からなるヘルメ
ット金型２６において、上型２４にキャビティ２５と連
通した樹脂注入口２４ａを設けていると共に、下型２２
に樹脂出口２２ｂを設けている。
部およびツバ部の繊維補強材をプリフォームして配置し
た後、 図１２に示すように、中型２３、上型２４を上記
繊維補強材を配置したキャビティ２５をあけて型締めす
る。上記下型２２、中型２３、上型２４からなるヘルメ
ット金型２６において、上型２４にキャビティ２５と連
通した樹脂注入口２４ａを設けていると共に、下型２２
に樹脂出口２２ｂを設けている。
【００４６】上記金型の型締後、金型の樹脂注入口２４
ａに樹脂注入機のミキシングヘッド(図示せず)を取り付
け、 金型を７０℃に昇温すると同時に真空に吸引きす
る。 ついで、 前記ラケットフレームと同様のＲＩＭシク
ロペンタジエン液を射出して、金型内で重合させる。反
応射出時の射出圧力は１０kg/cm2、 射出流量は６０cc/s
ec、 射出時間は８secとしている。 射出終了後、 １分以
内に硬化が終了し、型を開けて離型すると、図８および
９に示すヘルメットが成形品として取り出される。尚、
射出圧力を２段階にわけて、一次圧力を１０kg/cm2より
やや低圧とし、二次圧力を１０kg/cm2としてもよく、 一
次圧を低圧とすると、 予めキャビティ内に配置した繊維
を樹脂の流れる圧力で位置ずれを生じさせないようにす
ることが出来る。
ａに樹脂注入機のミキシングヘッド(図示せず)を取り付
け、 金型を７０℃に昇温すると同時に真空に吸引きす
る。 ついで、 前記ラケットフレームと同様のＲＩＭシク
ロペンタジエン液を射出して、金型内で重合させる。反
応射出時の射出圧力は１０kg/cm2、 射出流量は６０cc/s
ec、 射出時間は８secとしている。 射出終了後、 １分以
内に硬化が終了し、型を開けて離型すると、図８および
９に示すヘルメットが成形品として取り出される。尚、
射出圧力を２段階にわけて、一次圧力を１０kg/cm2より
やや低圧とし、二次圧力を１０kg/cm2としてもよく、 一
次圧を低圧とすると、 予めキャビティ内に配置した繊維
を樹脂の流れる圧力で位置ずれを生じさせないようにす
ることが出来る。
【００４７】上記成形金型として図１３に示すように、
繊維補強材が配置される金型２７の型面に沿って予めシ
ート状ゴム２８を配置し、かつ、該シート状ゴム２８に
対して繊維補強材の配置側と反対部位２９を高圧源(図
示せず)を連通しておき、樹脂の射出後に、シート状ゴ
ム２８を加圧して、繊維補強材を金型２７の型面に押し
付け、同時に樹脂出口２７aから余剰樹脂を追い出すよ
うにしても良い。上記方法では、繊維含有率を高め、剛
性および耐衝撃性の向上を図ることが出来る。
繊維補強材が配置される金型２７の型面に沿って予めシ
ート状ゴム２８を配置し、かつ、該シート状ゴム２８に
対して繊維補強材の配置側と反対部位２９を高圧源(図
示せず)を連通しておき、樹脂の射出後に、シート状ゴ
ム２８を加圧して、繊維補強材を金型２７の型面に押し
付け、同時に樹脂出口２７aから余剰樹脂を追い出すよ
うにしても良い。上記方法では、繊維含有率を高め、剛
性および耐衝撃性の向上を図ることが出来る。
【００４８】上記第２実施例では強化繊維としてクロス
織物を用いて、該クロス織物を金型型面に沿わせてハン
ドリングでプリフォームを成型する方法を用いている
が、上記クロス織物以外に、一本の連続した繊維束をラ
ンダムな配向でマット状に成形したコンティニュアンス
トランドマット、一定の長さに切断された繊維束をラン
ダムな配向でマット状に成形したチョップドストランド
マット、さらには、円柱の中子を回転させながら該中子
に繊維束を巻き付けて繊維織物としたフィラメトワイン
ディングを用いて、上記方法でプリフォームを形成して
も良い。
織物を用いて、該クロス織物を金型型面に沿わせてハン
ドリングでプリフォームを成型する方法を用いている
が、上記クロス織物以外に、一本の連続した繊維束をラ
ンダムな配向でマット状に成形したコンティニュアンス
トランドマット、一定の長さに切断された繊維束をラン
ダムな配向でマット状に成形したチョップドストランド
マット、さらには、円柱の中子を回転させながら該中子
に繊維束を巻き付けて繊維織物としたフィラメトワイン
ディングを用いて、上記方法でプリフォームを形成して
も良い。
【００４９】また、繊維補強材として短繊維やチョップ
ドストランドを用いる場合は図１４示すように、短繊維
あるいはチョップドストランドマット３０を繊維バイン
ダーと共にスプレー等で金型２２の型面に吹き付けてプ
リフォームを成形するスプレーレイアップ法を用いるこ
とが出来る。
ドストランドを用いる場合は図１４示すように、短繊維
あるいはチョップドストランドマット３０を繊維バイン
ダーと共にスプレー等で金型２２の型面に吹き付けてプ
リフォームを成形するスプレーレイアップ法を用いるこ
とが出来る。
【００５０】更にまた、繊維補強材がコンティニュアン
ストランドマット、クロスマット、チョップドストラン
ドマット等のマット形状のものからプリフォームを成形
する場合には、図１５に示すように、雄型３１と雌型３
２の間にマット３３を挟み、加熱して型締し、該加熱に
より繊維バインダーが溶けて繊維束同士がくずれ易くな
っていたものを、次に、加圧することで、金型形状に沿
った形状に保持し、これを離型して取り出して、予め成
形しておいても良い。該成形方法では、金型から取り出
して冷却しても、プリフォームの形状をそままに保持し
ておくことが出来る。
ストランドマット、クロスマット、チョップドストラン
ドマット等のマット形状のものからプリフォームを成形
する場合には、図１５に示すように、雄型３１と雌型３
２の間にマット３３を挟み、加熱して型締し、該加熱に
より繊維バインダーが溶けて繊維束同士がくずれ易くな
っていたものを、次に、加圧することで、金型形状に沿
った形状に保持し、これを離型して取り出して、予め成
形しておいても良い。該成形方法では、金型から取り出
して冷却しても、プリフォームの形状をそままに保持し
ておくことが出来る。
【００５１】
【実験例３】上記本発明の第２実施例に係わるヘルメッ
トの耐衝撃性を、この種の従来例と比較する試験をおこ
なった。サンプルとして下記の表１に示す成形条件から
なる直径２２０mmの半球状のヘルメットの頭部のみを設
けた。これらサンプルを図１６に示す試験装置で貫通試
験をおこなった。その結果は下記の表２に示す通りであ
った。
トの耐衝撃性を、この種の従来例と比較する試験をおこ
なった。サンプルとして下記の表１に示す成形条件から
なる直径２２０mmの半球状のヘルメットの頭部のみを設
けた。これらサンプルを図１６に示す試験装置で貫通試
験をおこなった。その結果は下記の表２に示す通りであ
った。
【００５２】上記試験はサンプル保持具１００上にサン
プル１０１を搭載し、上記サンプル１０１の上方に、先
端に鋼鉄製のストライカ１０２を設けたウエイト１０３
をフック１０４により吊り下げておき、試験時にはフッ
ク１０４を外して、ウエイト１０３を垂直に落下させ
、先端のストライカ１０２がサンプル１０１を貫通す
るか否か、および貫通時の最大荷重および貫通に要した
エネルギーを測定した。上記ストライカは重量１２.１k
g、 衝突時速度は３.３/secとした。
プル１０１を搭載し、上記サンプル１０１の上方に、先
端に鋼鉄製のストライカ１０２を設けたウエイト１０３
をフック１０４により吊り下げておき、試験時にはフッ
ク１０４を外して、ウエイト１０３を垂直に落下させ
、先端のストライカ１０２がサンプル１０１を貫通す
るか否か、および貫通時の最大荷重および貫通に要した
エネルギーを測定した。上記ストライカは重量１２.１k
g、 衝突時速度は３.３/secとした。
【００５３】サンプルとして下記表１に示す５種類用意
した。表１において(a),(b),(c)は従来例、(d),(e),
(f),(g)の本発明に係わる実施例である。即ち、 (a)・・強化繊維としてガラス長繊維を用い、マトリクス
樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を用いて成形。 (b)・・・ＡＢＳ樹脂のみで成形。 (c)・・・強化繊維としてガラスコンティニュアンスストラ
ンドマットを用い、マトリクス樹脂として不飽和ポリエ
ステル樹脂を用いて成形。 (d)・・・強化繊維としてガラス−ＣＳＭを用い、マトリク
ス樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を用いて成形。 (e)・・・強化繊維としてカーボン繊維を用い、マトリクス
樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を用いて成形。 (f)・・・強化繊維として超高分子ポリエチレン繊維を用
い、マトリクス樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を用
いて成形。 (g)・・・強化繊維としてアラミド繊維を用い、マトリクス
樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を用いて成形。
した。表１において(a),(b),(c)は従来例、(d),(e),
(f),(g)の本発明に係わる実施例である。即ち、 (a)・・強化繊維としてガラス長繊維を用い、マトリクス
樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を用いて成形。 (b)・・・ＡＢＳ樹脂のみで成形。 (c)・・・強化繊維としてガラスコンティニュアンスストラ
ンドマットを用い、マトリクス樹脂として不飽和ポリエ
ステル樹脂を用いて成形。 (d)・・・強化繊維としてガラス−ＣＳＭを用い、マトリク
ス樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を用いて成形。 (e)・・・強化繊維としてカーボン繊維を用い、マトリクス
樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を用いて成形。 (f)・・・強化繊維として超高分子ポリエチレン繊維を用
い、マトリクス樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を用
いて成形。 (g)・・・強化繊維としてアラミド繊維を用い、マトリクス
樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を用いて成形。
【００５４】
【表１】
【００５５】
【表２】
【００５６】上記表２に示すように、本発明に係わる
(d)〜(g)のサンプルは、従来例の(a)〜(c)のサンプルよ
り貫通に要したエネルギーが大きく、耐衝撃性に優れて
いることが立証された。特に、強化繊維として超高分子
量ポリエチレン繊維を用いた場合には貫通に要するエネ
ルギーが飛躍的に大きくなり、耐衝撃性に優れている。
よって、本発明に係わるヘルメットを被った場合には、
衝撃力が加わった際に、 人体に対する影響を防止でき
る。
(d)〜(g)のサンプルは、従来例の(a)〜(c)のサンプルよ
り貫通に要したエネルギーが大きく、耐衝撃性に優れて
いることが立証された。特に、強化繊維として超高分子
量ポリエチレン繊維を用いた場合には貫通に要するエネ
ルギーが飛躍的に大きくなり、耐衝撃性に優れている。
よって、本発明に係わるヘルメットを被った場合には、
衝撃力が加わった際に、 人体に対する影響を防止でき
る。
【００５７】上記した第１実施例のラケットフレーム、
第２実施例の野球用ヘルメットの他に、本発明は衝撃を
受けやすいスポーツ用防具等を含めて、耐衝撃用具一般
について好適に用いることが出来る。例えば、図１７に
示す剣道の胴４０、図１８に示す剣道の面４１、図１９
に示すボクシングのノーファールカップ等の股間保護具
４２、図２０に示すアメリカンフットボールの肩用防具
４３、図２１に示すサッカー用レガーズ４４、図２２に
示す水球帽の耳部４５、さらに、図示していないがアイ
スホッケーの面および膝・肘用パッド、競技用スキーの
前腕プロテクターからなるスポーツ用の身体保護用防具
について、本発明を好適に実施しえる。さらに、上記ス
ポーツ用品以外の身体保護用の乗車用ヘルメット、自転
車用ヘルメット、工事用ヘルメットおよび幼児結遊戯用
ヘルメットとしても好適に実施出来る。さらにまた、図
２３に示す自転車フレームの各種パイプ４８、図２４に
示す自転車のドロップハンドル４９、さらには図示して
いないがカヌーなどの衝撃をうけた時に破壊が生じにく
くする必要がある耐衝撃用具にも好適に実施出来る。
尚、図示していないが、作業用保護面、工作機械などの
防護壁としても好適に実施出来る。
第２実施例の野球用ヘルメットの他に、本発明は衝撃を
受けやすいスポーツ用防具等を含めて、耐衝撃用具一般
について好適に用いることが出来る。例えば、図１７に
示す剣道の胴４０、図１８に示す剣道の面４１、図１９
に示すボクシングのノーファールカップ等の股間保護具
４２、図２０に示すアメリカンフットボールの肩用防具
４３、図２１に示すサッカー用レガーズ４４、図２２に
示す水球帽の耳部４５、さらに、図示していないがアイ
スホッケーの面および膝・肘用パッド、競技用スキーの
前腕プロテクターからなるスポーツ用の身体保護用防具
について、本発明を好適に実施しえる。さらに、上記ス
ポーツ用品以外の身体保護用の乗車用ヘルメット、自転
車用ヘルメット、工事用ヘルメットおよび幼児結遊戯用
ヘルメットとしても好適に実施出来る。さらにまた、図
２３に示す自転車フレームの各種パイプ４８、図２４に
示す自転車のドロップハンドル４９、さらには図示して
いないがカヌーなどの衝撃をうけた時に破壊が生じにく
くする必要がある耐衝撃用具にも好適に実施出来る。
尚、図示していないが、作業用保護面、工作機械などの
防護壁としても好適に実施出来る。
【００５８】上記した各種実施例については、ＲＩＭ成
形時の条件(射出圧力、 射出時間、射出流量)、強化繊維
の種類、不織布層の有無および配置方法、不織布の種
類、強化繊維と不織布との分布(繊維層の設計)、 繊維含
有率は下記の表３および表４に示すように設定してい
る。
形時の条件(射出圧力、 射出時間、射出流量)、強化繊維
の種類、不織布層の有無および配置方法、不織布の種
類、強化繊維と不織布との分布(繊維層の設計)、 繊維含
有率は下記の表３および表４に示すように設定してい
る。
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】
【００６１】上記表２に示すように、いずれの実施例に
おいても、射出圧力は低圧の２０kg/cm2以下としてお
り、 かつ、 繊維密度が高いものは特に低圧で混合・注入
している。不織布の分布は主として高強度が必要でない
領域は不織布層のみとし、高強度が必要な領域では強化
繊維と交互に配置して樹脂流れを促進するために用いて
いる。尚、特に高強度が必要な領域では不織布層は無く
して強化繊維層のみとしている。
おいても、射出圧力は低圧の２０kg/cm2以下としてお
り、 かつ、 繊維密度が高いものは特に低圧で混合・注入
している。不織布の分布は主として高強度が必要でない
領域は不織布層のみとし、高強度が必要な領域では強化
繊維と交互に配置して樹脂流れを促進するために用いて
いる。尚、特に高強度が必要な領域では不織布層は無く
して強化繊維層のみとしている。
【００６２】上記した各耐衝撃用具についても、従来例
と本発明の実施例とを同一形状で作成し、上記図１６に
示すヘルメットの貫通試験装置と同一の試験装置により
貫通試験を行った。試験結果は下記の表５に示す通りで
ある。本発明の実施例の構成は前記表３および表４に示
す構成としており、比較する従来例は下記の通りであ
る。剣道の胴・・・カーボン繊維に未硬化エポキシ樹脂を
含浸させたプリプレグを型に張り付け、加熱・加圧して
硬化させて成形した。 剣道の面・・・鉄製のパイプ 股間保護具・・・ナイロン樹脂(インジェクション成形)の
市販品 アメリカンフットボールの肩の防具・・・超密度ポリエチ
レン樹脂(インジェクション)の市販品 肘・膝のパッド・・・ＡＢＳ樹脂(インジェクション成形)
の市販品 サッカーレガーズ・・・ナイロン樹脂(インジェクション成
形)の市販品 自転車フレームパイプ・・・カーボン繊維補強エポキシ樹
脂 自転車ハンドル・・・カーボン繊維補強エポキシ樹脂(内部
は発泡ウレタン)、軽合金の市販ハンドル 衝撃試験の結果は下記の表５に示す通りである。
と本発明の実施例とを同一形状で作成し、上記図１６に
示すヘルメットの貫通試験装置と同一の試験装置により
貫通試験を行った。試験結果は下記の表５に示す通りで
ある。本発明の実施例の構成は前記表３および表４に示
す構成としており、比較する従来例は下記の通りであ
る。剣道の胴・・・カーボン繊維に未硬化エポキシ樹脂を
含浸させたプリプレグを型に張り付け、加熱・加圧して
硬化させて成形した。 剣道の面・・・鉄製のパイプ 股間保護具・・・ナイロン樹脂(インジェクション成形)の
市販品 アメリカンフットボールの肩の防具・・・超密度ポリエチ
レン樹脂(インジェクション)の市販品 肘・膝のパッド・・・ＡＢＳ樹脂(インジェクション成形)
の市販品 サッカーレガーズ・・・ナイロン樹脂(インジェクション成
形)の市販品 自転車フレームパイプ・・・カーボン繊維補強エポキシ樹
脂 自転車ハンドル・・・カーボン繊維補強エポキシ樹脂(内部
は発泡ウレタン)、軽合金の市販ハンドル 衝撃試験の結果は下記の表５に示す通りである。
【００６３】
【表５】
【００６４】さらに、上記貫通試験の他に下記の比較試
験を行った。即ち、剣道の胴について竹刀で打撃した。
上記従来例の胴では衝撃を感じたが、本発明の実施例で
は衝撃が軽減された。また、剣道の面について、１１０
０gの従来例と、１５５gの実施例とを作成した。いずれ
も、竹刀での５００回の打撃では破壊しなかった。この
ように同一程度の耐衝撃性を有しながら、装着時には本
発明の実施例は従来例と比較して極めて軽量であるた
め、動き安い利点があった。自転車のハンドルとして、
２９０gの軽合金製の従来例と、２１０gの本発明の実施
例とを作成した。本発明の実施例では軽量化されている
ため、乗車時の操作性が向上した。
験を行った。即ち、剣道の胴について竹刀で打撃した。
上記従来例の胴では衝撃を感じたが、本発明の実施例で
は衝撃が軽減された。また、剣道の面について、１１０
０gの従来例と、１５５gの実施例とを作成した。いずれ
も、竹刀での５００回の打撃では破壊しなかった。この
ように同一程度の耐衝撃性を有しながら、装着時には本
発明の実施例は従来例と比較して極めて軽量であるた
め、動き安い利点があった。自転車のハンドルとして、
２９０gの軽合金製の従来例と、２１０gの本発明の実施
例とを作成した。本発明の実施例では軽量化されている
ため、乗車時の操作性が向上した。
【００６５】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
に係わるラケットフレーム、ヘルメット等からなる耐衝
撃用具では、マトリクス樹脂として、樹脂溶融粘度が低
いシクペンタジエン樹脂を用いているため、繊維含有率
を高めることができ、よって、従来では通常３０％程度
であった繊維含有率を４０％以上の任意の含有率に高め
ることが出来る。かつ、該シクペンタジエン樹脂は比強
度、比剛性にも優れているため、成形品の耐衝撃性を従
来と比較して飛躍的に向上させることが出来る。
に係わるラケットフレーム、ヘルメット等からなる耐衝
撃用具では、マトリクス樹脂として、樹脂溶融粘度が低
いシクペンタジエン樹脂を用いているため、繊維含有率
を高めることができ、よって、従来では通常３０％程度
であった繊維含有率を４０％以上の任意の含有率に高め
ることが出来る。かつ、該シクペンタジエン樹脂は比強
度、比剛性にも優れているため、成形品の耐衝撃性を従
来と比較して飛躍的に向上させることが出来る。
【００６６】かつ、強化繊維として耐衝撃性に優れた超
高分子量ポリエチレン繊維からなる連続繊維又は長繊維
を用いた場合には、より耐衝撃性を向上させることがで
きる。かつ、上記シクペンタジエン樹脂は耐衝撃性と同
様に振動減衰性も優れているため、例えば、ラケットフ
レームでは、振動減衰特性にも優れ、打撃時に振動が伝
わりにくく、肘痛が発生しにくく非力なプレーヤーに好
適に用いられる利点を有する。
高分子量ポリエチレン繊維からなる連続繊維又は長繊維
を用いた場合には、より耐衝撃性を向上させることがで
きる。かつ、上記シクペンタジエン樹脂は耐衝撃性と同
様に振動減衰性も優れているため、例えば、ラケットフ
レームでは、振動減衰特性にも優れ、打撃時に振動が伝
わりにくく、肘痛が発生しにくく非力なプレーヤーに好
適に用いられる利点を有する。
【００６７】さらに、反応射出成形方法を用いているた
め、樹脂射出時間は通常１０秒以下、かつ、射出終了後
１分以内に硬化が終了して離型するため、成形サイクル
が極めて短く、生産性の向上を図ることが出来る。
め、樹脂射出時間は通常１０秒以下、かつ、射出終了後
１分以内に硬化が終了して離型するため、成形サイクル
が極めて短く、生産性の向上を図ることが出来る。
【００６８】かつ、射出時の流量、圧力、時間のバラン
スを設定し、しかも、圧力を低圧としていることで、金
型内に配置している繊維がずれず、所要の領域を所要の
繊維含有率とすることが出来る。特に、強化繊維をプリ
フォームしている場合には、繊維のずれの発生を防止出
来る。
スを設定し、しかも、圧力を低圧としていることで、金
型内に配置している繊維がずれず、所要の領域を所要の
繊維含有率とすることが出来る。特に、強化繊維をプリ
フォームしている場合には、繊維のずれの発生を防止出
来る。
【００６９】また、強化繊維と交互に積層して不織布を
用いた場合には、樹脂の流れを良くすることができ、さ
らに、強度を必要としない領域は不織布のみ含有させる
ことにより、軽量化、コスト低下等を図ることが出来
る。
用いた場合には、樹脂の流れを良くすることができ、さ
らに、強度を必要としない領域は不織布のみ含有させる
ことにより、軽量化、コスト低下等を図ることが出来
る。
【図１】 本発明の第１実施例に係わるテニスラケット
フレームを示す平面図である。
フレームを示す平面図である。
【図２】 図１のII−II線断面図である。
【図３】 第１実施例の第１変形例の断面図である。
【図４】 第１実施例の第２変形例の断面図である。
【図５】 第１実施例の強度試験方法を示す概略図であ
る。
る。
【図６】 第１実施例の振動減衰特性を調べる試験方法
を示す概略図である。
を示す概略図である。
【図７】 振動減衰特性試験で得られる振動減衰波形を
示す線図である。
示す線図である。
【図８】 第２実施例の野球用ヘルメットの斜視図であ
る。
る。
【図９】 図８を底面側から見た斜視図である。
【図１０】 第２実施例に用いる強化繊維のクロスを示
す平面図である。
す平面図である。
【図１１】 第２実施例のプリフォーム方法を示す斜視
図である。
図である。
【図１２】 第２実施例の成形用金型を示す断面図であ
る。
る。
【図１３】 製造方法の変形例を示すための断面図であ
る。
る。
【図１４】 プリフォーム方法の変形例を示す斜視図で
ある。
ある。
【図１５】 同上
【図１６】 第２実施例の衝撃吸収性を測定するための
試験装置を示す正面図である。
試験装置を示す正面図である。
【図１７】 本発明の実施例を示す斜視図である。
【図１８】 同上
【図１９】 同上
【図２０】 同上
【図２１】 同上
【図２２】 同上
【図２３】 同上
【図２４】 同上
１,１',１" テニスラケットフレーム ３ 繊維強化樹脂層 ４,５ 不織布含有層 ２０ ヘルメット ２１ クロス ２６ 金型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:52
Claims (4)
- 【請求項１】 超高分子量ポリエチレン繊維、炭素繊
維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化ケ
イ素繊維、スチール繊維、アモルファス金属繊維、有機
繊維および／またはそれらの混合物からなる強化繊維の
うち、少なくとも一種の強化繊維を補強材として用いる
一方、マトリクス樹脂としてシクロペンタジエン樹脂を
用いて、反応射出成形法で成形された繊維強化樹脂から
構成されていることを特徴とする耐衝撃用具。 - 【請求項２】 上記強化繊維と共に不織布を補強材とし
て用い、 該不織布の分布率は、 耐衝撃用具の高強度を要
する部位は少なく、高強度を要しない部位は多く設定し
ていることを特徴とする請求項１記載の耐衝撃用具。 - 【請求項３】 上記耐衝撃用具がラケットフレームであ
って、該ラケットフレームは、上記強化繊維のうちに超
高分子量ポリエチレン繊維を少なくとも１０重量％以上
含み、該繊維強化材で強化されたシクロペンタジエン樹
脂からなる繊維強化樹脂の内側、外側および／または中
間部に、不織布を含む樹脂層を備えていることを特徴と
する請求項１記載の耐衝撃用具。 - 【請求項４】 超高分子量ポリエチレン繊維、炭素繊
維、ガラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化ケ
イ素繊維、スチール繊維、アモルファス金属繊維、有機
繊維および／またはそれらの混合物からなる強化繊維の
うち、少なくとも一種の強化繊維を繊維強化材として用
いる一方、マトリクス樹脂としてシクロペンタジエン樹
脂を用い、反応射出成形法で所要の形状に成形すること
を特徴とする繊維強化樹脂製の耐衝撃用具の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3162851A JPH089186B2 (ja) | 1990-07-31 | 1991-07-03 | 耐衝撃用具および該耐衝撃用具の製造方法 |
| EP91112824A EP0471237B1 (en) | 1990-07-31 | 1991-07-30 | A method for manufacturing a shock resistant tool of fiber reinforced resin |
| DE69124554T DE69124554T2 (de) | 1990-07-31 | 1991-07-30 | Verfahren zur Herstellung eines stossbeständigen Gegenstandes aus faserverstärktem Harz |
| US08/115,360 US5424021A (en) | 1990-07-31 | 1993-09-02 | Method of making a shock resistant tool comprising a fiber reinforced cyclopentadiene resin matrix |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2-205690 | 1990-07-31 | ||
| JP20569090 | 1990-07-31 | ||
| JP3162851A JPH089186B2 (ja) | 1990-07-31 | 1991-07-03 | 耐衝撃用具および該耐衝撃用具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04357010A JPH04357010A (ja) | 1992-12-10 |
| JPH089186B2 true JPH089186B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=26488490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3162851A Expired - Fee Related JPH089186B2 (ja) | 1990-07-31 | 1991-07-03 | 耐衝撃用具および該耐衝撃用具の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5424021A (ja) |
| EP (1) | EP0471237B1 (ja) |
| JP (1) | JPH089186B2 (ja) |
| DE (1) | DE69124554T2 (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5503773A (en) * | 1994-09-08 | 1996-04-02 | Genesis Composites, L.C. | Method of making a composite handlebar |
| SE9703343L (sv) * | 1997-09-17 | 1999-03-18 | Volvo Ab | Lastbärande fordonsstruktur av kompositmaterial samt förfarande för dess formning |
| US6292952B1 (en) | 1998-09-25 | 2001-09-25 | Sportscope, Inc. | Insert-molded helmet |
| US6159324A (en) * | 1999-03-05 | 2000-12-12 | Sportscope | Process for manufacturing protective helmets |
| US6969478B1 (en) * | 2000-10-12 | 2005-11-29 | Lion Apparel, Inc. | Fiberglass composite firefighting helmet and method for making a fiberglass composite firefighting helmet |
| US6803005B2 (en) | 2001-11-14 | 2004-10-12 | Mjd Innovations, Llc | Method for making multi-layer, personnel-protective helmet shell |
| US6931671B2 (en) * | 2003-07-22 | 2005-08-23 | Joseph Skiba | Lightweight impact resistant helmet system |
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