JPH09239071A - Ｆｒｔｐラケットフレームの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形用素材の巻き付け作業が容易で、強化用
繊維の配向設計自由度が大きく、かつ強化用繊維密度の
粗密がFRTPの小面積分に関しても生じにくく、強化用繊
維の交差部やその近傍に繊維の緩みや樹脂たまりが生じ
ることがなく、強度が優れ、高品質、均質なFRTPを得る
ことができるFRTPラケットフレームの製法の提供。 【解決手段】 テーフ゜状の強化用繊維束をこれより幅広の
マトリックス樹脂供給用熱可塑性樹脂フィルムで挟んでなる積層体
の長手方向に沿った両端部が、それぞれ融着されてなる
テーフ゜状のFRTP成形用素材１、又は該成形用素材の複数枚
が、隣合う成形用素材の強化用繊維束の長手方向に沿っ
た端部同士が近接するように重ねて並べられ、これら成
形用素材の重なり部分がそれぞれ融着され、強化用繊維
の配列方向が一方向に揃えられてなる幅広のFRTP成形用
素材を、芯材１２に巻き付けて予備成形品となる巻き付
けチューブを形成する工程を少なくとも備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はテニス・ラケット、
ラケットボール・ラケット、スカッシュ・ラケット、バ
トミントン・ラケット等のようなゲームラケット用フレ
ームの製造方法に係わり、特に、本発明は、テープ状の
強化用繊維束をこれより幅広のマトリックス樹脂供給用
熱可塑性樹脂フィルムで挟んでなる積層体の長手方向に
沿った両端部がそれぞれ融着されてなるテープ状のＦＲ
ＴＰ成形用素材、あるいは該ＦＲＴＰ成形用素材の複数
枚が、隣合うＦＲＴＰ成形用素材の強化用繊維束の長手
方向に沿った端部同士が近接するように重ねて並べら
れ、これらＦＲＴＰ成形用素材の重なり部分がそれぞれ
融着され、強化用繊維の配列方向が一方向に揃えられて
なる幅広のＦＲＴＰ成形用素材を、芯材に巻き付けて予
備成型品を形成する工程を少なくとも備えることによっ
て、ＦＲＴＰ成形用素材の巻き付け作業が容易で、強化
用繊維の配向設計自由度が大きく、しかも一束あたりの
強化用繊維数の多いＦＲＴＰ成形用素材を芯材に繊維束
の中心ピッチを粗く巻き付けた場合でも強化用繊維密度
の粗密がＦＲＴＰの小面積分に関しても生じにくく、強
化用繊維の交差部やその近傍に繊維の緩みや樹脂だまり
が生じることがなく、強度が優れ、高品質、均質なＦＲ
ＴＰを得ることができるＦＲＴＰラケットフレームの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱可塑性繊維強化プラスチック
（以下、ＦＲＴＰという。）ラケットフレームの製造方
法として、成形用素材を芯材に巻き付けしてラケットフ
レームの予備成形品を作製し、テニスラケットフレーム
を製造する方法（米国特許第４８７１４９１号公報等）
が知られている。この種の製造方法に用いられている成
形用素材としては、 １束あたりの繊維数が多い（１２，０００本）補強用
炭素繊維とマトリックス樹脂繊維とを混紡した繊維束、 補強用炭素繊維束にマトリックス樹脂粉末を塗布し、
該マトリックス樹脂を一部溶融した成形用素材、 補強用炭素繊維とマトリックス樹脂との引き抜き成形
したテープ状の成形用素材、 前述のの混紡した繊維束を並べて熱圧して溶着した
成形用素材が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが従来のＦＲＴ
Ｐラケットフレームの製造方法おいて、前記の混紡し
た繊維束を用いる場合にあっては、該繊維束の形状が棒
状で、かつ断面形状が略円形状ものであるため、強い張
力をかけて棒状体に巻き付ければ一旦は繊維束が分散し
て平坦なものになるが、熱圧しなければその形態は維持
できないため、芯材に巻き付けたとき、成形されたラケ
ットフレームの小面積部分に関しては補強用炭素繊維の
巻き付け密度の粗密が生じ、すなわち目透きが生じ、そ
の繊維束の隙間に樹脂だまりが生じてしまう。また、混
紡した繊維束を芯材に巻き付ける際に斜交巻きをして補
強用炭素繊維を交叉させると、補強用炭素繊維の交差部
の厚みが厚く嵩張るので、該混紡した繊維束から作製し
た予備成形品を熱圧すると、補強用炭素繊維が緩んだ
り、補強用炭素繊維の交差部近傍に隙間が生じ易く、こ
れによって得られる予備成形品も厚肉なものとなり、補
強用炭素繊維束の間に樹脂だまりが生じるという問題が
あった。また、この種の混紡した繊維束は、補強用炭素
繊維とマトリックス樹脂繊維とが均等に分散した繊維束
を得るのが困難で、均質なラケットフレームが得られに
くい。また、この種の繊維束を巻き付ける時には、治具
等との摩擦により補強用炭素繊維が部分的に破断して毛
羽立ってしまい、その場合、補強用炭素繊維ダストが発
生したり、補強効果が低下し易いという問題があった。

【０００４】また、前記の成形用素材を用いる場合に
あっては、マトリックス樹脂粉末の溶融が多いと硬くな
り、芯材に巻き付けにくく、その上、巻き付けても上層
と下層の束間に隙間ができたり、予備成形品の表面に凸
凹が生じてしまい、高品質なＦＲＴＰラケットフレーム
が得られにくい。また、マトリックス樹脂の溶融が少な
いと、芯材に巻き付けるときに樹脂粉末が剥がれて均質
な塗布量で塗布された成形用素材が得られず、均質なラ
ケットフレームが得られにくい。また、前記との成
形用素材を用いる場合にあっては、成形用素材が硬いた
め、常温では巻き付けが困難であるため、巻き付け時に
加熱して軟化させる必要がある。また、巻き付けた後の
予備成形品をラケットフレームの形状を有するキャビテ
ィを備えた成形型に填めるためにフレーム状に曲げる必
要があるが、その巻き付け状態では再加熱は困難であ
る。また、特に、補強用炭素繊維の繊維方向がラケット
フレームの予備成形品の中心線と直交するように巻き付
けて補強するためには、幅広で、繊維長さは短く、柔軟
性があるＦＲＴＰ成形用素材を必要とするが、の成形
用素材は常温では硬く、加熱すれば補強用炭素繊維がほ
ぐれ分離してしまい、の繊維束との成形用素材で
は繊維束が分離してしまい、幅広の成形用素材は得られ
なかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、ＦＲＴＰ成形用素材の巻き付け
作業が容易で、強化用繊維の配向設計自由度が大きく、
しかも一束あたりの強化用繊維数の多いＦＲＴＰ成形用
素材を芯材に繊維束の中心ピッチを粗く巻き付けた場合
でも強化用繊維密度の粗密がＦＲＴＰの小面積分に関し
ても生じにくく、強化用繊維の交差部やその近傍に繊維
の緩みや樹脂だまり生じることがなく、強度が優れ、高
品質、均質なＦＲＴＰを得ることができるＦＲＴＰラケ
ットフレームの製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
テープ状の強化用繊維束をこれより幅広のマトリックス
樹脂供給用熱可塑性樹脂フィルムで挟んでなる積層体の
長手方向に沿った両端部が、それぞれ融着されてなるテ
ープ状のＦＲＴＰ成形用素材を、芯材に巻き付けて予備
成形品となる巻き付けチューブを形成し、ついで該予備
成形品から前記芯材を取り外し、該予備成形品をラケッ
トフレームの形状を有するキャビティを備えた成形型内
に入れ、該予備成形品の内部から成形型の内壁に向けて
圧力をかけながら熱可塑性樹脂フィルムをなす熱可塑性
樹脂の融点の温度あるいはそれ以上の温度で前記予備成
形品を加熱し、ついで該予備成形品を冷却し硬化させた
後、前記成形型から取り出す工程を備えることを特徴と
するＦＲＴＰラケットフレームの製造方法を前記課題の
解決手段とした。

【０００７】請求項２記載の発明は、テープ状の強化用
繊維束をこれより幅広のマトリックス樹脂供給用熱可塑
性樹脂フィルムで挟んでなる積層体の長手方向に沿った
両端部が、それぞれ融着されてなるテープ状のＦＲＴＰ
成形用素材の複数枚が、隣合うＦＲＴＰ成形用素材の強
化用繊維束の長手方向に沿った端部同士が近接するよう
に重ねて並べられ、これらＦＲＴＰ成形用素材の重なり
部分がそれぞれ融着され、強化用繊維の配列方向が一方
向に揃えられてなる幅広のＦＲＴＰ成形用素材を、芯材
に巻き付けて予備成形品となる巻き付けチューブを形成
し、ついで該予備成形品から前記芯材を取り外し、該予
備成形品をラケットフレームの形状を有するキャビティ
を備えた成形型内に入れ、該予備成形品の内部から成形
型の内壁に向けて圧力をかけながら熱可塑性樹脂フィル
ムをなす熱可塑性樹脂の融点の温度あるいはそれ以上の
温度で前記予備成形品を加熱し、ついで該予備成形品を
冷却し硬化させた後、前記成形型から取り出す工程を備
えることを特徴とするＦＲＴＰラケットフレームの製造
方法。

【０００８】また、請求項３記載の発明は、ＦＲＴＰ成
形用素材を芯材に巻き付ける際に、芯材の長さ方向の軸
に対するＦＲＴＰ成形用素材の巻き角が斜め方向である
ことを特徴とする請求項１記載のＦＲＴＰラケットフレ
ームの製造方法を前記課題の解決手段とした。また、請
求項４記載の発明は、予備成形品を成形型内に入れる前
に、該予備成形品の周囲に、幅広のＦＲＴＰ成形用素材
をこれの強化繊維の方向が予備成形品の中心線と直交す
るように巻き付ける工程を備えることを特徴とする請求
項１又は２記載のＦＲＴＰラケットフレームの製造方法
を前記課題の解決手段とした。また、請求項５記載の発
明は、予備成形品を成形型内に入れる前に、該予備成形
品の周囲に、幅広のＦＲＴＰ成形用素材をこれの強化繊
維の方向が予備成形品の中心線と平行となるように巻き
付けることを特徴とする請求項１又は２記載のＦＲＴＰ
ラケットフレームの製造方法を前記課題の解決手段とし
た。本発明での巻き付けとは、芯材にＦＲＴＰ成形用素
材を螺旋状に巻き付ける方法あるいは、芯材にＦＲＴＰ
成形用素材を斜交状に連続的に巻いて交叉させて巻き付
ける方法、ＦＲＴＰ成形用素材を芯材の長さ方向の軸と
平行に（巻き角０度）巻き付ける方法などをいう。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を更に理解しやすく
するため、ＦＲＴＰラケットフレームの製造方法の一例
について説明する。かかる製造例は、本発明の一態様を
示すものであり、この発明を限定するものではない。本
発明の範囲で任意に変更可能である。まず、本発明のＦ
ＲＴＰラケットフレームの製造方法に用いられるＦＲＴ
Ｐ成形用素材の例について説明する。図１は、ＦＲＴＰ
成形用素材の第一の例を示すものである。図中符号１
は、テープ状のＦＲＴＰ成形用素材１である。このテー
プ状のＦＲＴＰ成形用素材１は、テープ状の強化用繊維
束２をこれより幅広のマトリックス樹脂供給用熱可塑性
樹脂フィルム３，３で挟んでなる積層体４の長手方向に
沿った両端部５，５がそれぞれ融着されてなる厚さが薄
い平坦なものである。

【００１０】上記テープ状の強化用繊維束２は、断面形
状が丸型の強化用繊維束、例えば繊維数６，０００〜２
４，０００のカーボン繊維あるいは繊維束を開繊して得
られる厚さが薄い平坦なもので、その厚みが１ｍｍ以
下、好ましくは０．５ｍｍ以下であり、幅は厚みの４倍
以上、好ましくは１０倍以上のものである。ここでのテ
ープ状の強化用繊維束２をなす強化用繊維としては、ア
ラミド繊維、ガラス繊維、カーボン繊維などが用いられ
る。本発明で用いられる強化用繊維束２には、撚った繊
維が全く含まれないか、あるいは含まれたとしてもその
割合は少ない方が好ましい。

【００１１】上記熱可塑性樹脂フィルム３は、その厚み
が１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ま
しくは５〜３０μｍであり、また幅は上記テープ状の強
化用繊維束２を挟んだとき、積層体４の両端部５，５か
ら上記強化用繊維束２がはみ出すことがなく、かつ、積
層体４の両端部５，５を融着可能である程度のものであ
る。この熱可塑性樹脂フィルム３をなす熱可塑性樹脂と
しては、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレ
ンオキサイド、ポリエーテルイミドなどが用いられる。

【００１２】また、上記熱可塑性樹脂フィルム３には、
孔（図示略）が多数形成されていることが好ましい。上
記孔の大きさは直径１００μｍ〜１ｍｍ程度であり、ま
た、該孔の分布度合いは１〜５０個／ｃｍ²程度であ
る。このような孔が熱可塑性樹脂フィルム３に形成され
ていると、このテープ状のＦＲＴＰ成形用素材１をフィ
ラメント巻きして得られる予備成形品を成形型に入れ、
内圧をかけながら加熱する際に、テープ状の強化用繊維
束２中に残留している気泡を上記孔を通してテープ状の
ＦＲＴＰ成形用素材１の外部に排出させることができる
ので、得られるラケットフレームにボイドとして残るこ
とがない。

【００１３】このようなテープ状のＦＲＴＰ成形用素材
１の厚みは１．０ｍｍ以下、０．１〜１．０ｍｍ、より
好ましくは０．５ｍｍ以下であり、幅は５〜３５ｍｍ程
度ものである。上記テープ状のＦＲＴＰ成形用素材１の
テープ状の強化用繊維束２と熱可塑性樹脂樹脂フィルム
３との体積比は、強化用繊維の容積比率（Ｖｆ）で３０
〜６０％程度であるが、特に限定されることなく、要求
されるラケットフレーム中の強化用繊維の含有量（Ｖ
ｆ）に応じて決められる。さらに、テープ状の強化用繊
維束３のテックス数もＶｆ値に応じて適宜決めることが
できる。

【００１４】図２は、ＦＲＴＰ成形用素材の第二の例を
示すものである。図中符号１０は、幅広のＦＲＴＰ成形
用素材１０である。この幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０
は、図１に示したテープ状のＦＲＴＰ成形用素材１の複
数枚（図面では６枚）が、隣合うＦＲＴＰ成形用素材
１，１の強化用繊維束２，２の長手方向に沿った端部２
ａ，２ａ同士が近接するように重ねて並べられ、これら
テープ状のＦＲＴＰ成形用素材１・・・の重なり部分１０
ａ・・・がそれぞれ融着され、強化用繊維の配列方向が一
方向に揃えられてなるものである。

【００１５】前記隣合うＦＲＴＰ成形用素材１，１の強
化用繊維束２，２の長手方向に沿った端部２ａ，２ａ間
の幅Ｗはできるだけ小さい方が好しい。この幅Ｗが発生
するのを完全に防止するためには、ＦＲＴＰ成形用素材
１，１の強化用繊維束２，２の端部２ａ，２ａ同士を重
ねることにより完全に解消できる。隣合う強化用繊維束
２，２の幅Ｗが大きすぎると、幅広のＦＲＴＰ成形用素
材１０を芯材に巻き付けて作製した予備成形品を熱圧し
たとき、小面積部分に関して強化用繊維の粗密が生じた
り、強化用繊維束２，２との間の隙間に樹脂だまりが生
じるからである。この幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０の
厚みは１．０ｍｍ以下、０．１〜１．０ｍｍ、より好ま
しくは０．５ｍｍ以下である。本発明で用いられるＦＲ
ＴＰ成形用素材１，１０は、後述する芯材１２に巻き付
けることにより予備成形品４４を得ることができる。

【００１６】つぎに、前述したＦＲＴＰ成形用素材を用
いてＦＲＴＰラケットフレームを製造する例について説
明する。この例では、テニス・ラケットフレームに関し
て説明しているが、ラケットボール・ラケット、スカッ
シュ・ラケット、バドミントン・ラケット等のような他
の型のゲームラケットフレームを製造する場合にも適用
できる。

【００１７】まず、図３に示すように膨張式管状プラス
チック空気袋１７で覆われた回転している芯材１２に図
１のテープ状のＦＲＴＰ成形用素材１を巻き付ける。こ
の成形用素材巻き付け装置は、回転被駆動の細長い芯材
１２と、芯材１２の長さだけ前後に軸方向運動するよう
に装架されたＦＲＴＰ成形用素材供給キャリッジとを有
しているものである。このキャリッジは、一定角度の螺
旋状進路あるいは測地線状進路にＦＲＴＰ成形用素材１
１を置くために一方向に芯材１２に沿って移動し、そし
て前回の進路に対して負角度にＦＲＴＰ成形用素材１１
を置くために反対方向に移動するようになっている。こ
の螺旋状進路は、両方向へのＦＲＴＰ成形用素材１の横
移動により芯材１２の周囲を覆うまで、必要な数の周回
だけ続けられる。このように芯材１２の周囲をＦＲＴＰ
成形用素材１により覆うことにより第１層１６の形成が
完了すると、設計者によって選択された同様の方法で、
次層以降の層を巻き付ける。

【００１８】図４には、ＦＲＴＰ成形用素材１の第１周
回が、芯材１２の長さ方向の軸１３に対して、典型的に
約＋４５度の角度で巻かれているＦＲＴＰ成形用素材１
ａにより示されている。また、ＦＲＴＰ成形用素材の第
２周回は、反対方向に巻き付けられ、芯材１２の軸１３
に対して約一４５度の角度で巻かれているＦＲＴＰ成形
用素材１ｂにより示されている。さらに、続けて行うＦ
ＲＴＰ成形用素材１の周回は、ＦＲＴＰ成形用素材１
ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ等により示され、芯材１２を覆う
まで同様の方法で巻き付けられる。これらの巻き付けに
より、芯材１２の周りに第１層１６を形成する。

【００１９】図５は、巻き付け芯材１２の長さ方向の軸
である中心線１３に対して正角重ねと負角重ねの両方を
行う巻き付け方法により形成した第１層１６を示す図で
あり、（Ａ）は、最初の層を示す側面図、（Ｂ）は芯材
１２と第１層１６の半分部分断面図である。また、図５
（Ｂ）の芯材１２と第１層１６の半部分断面図は、二つ
の＋４５，−４５度重ねＦＲＴＰ成形用素材を示してい
る。＋α度と一α度の両巻き角により形成された孤１４
の長さは、テープ状のＦＲＴＰ成形用素材１の幅とＦＲ
ＴＰ成形用素材１の巻き角に基づく。この例では、巻き
角αは４５度で、芯材１２の直径は都合９周回で覆われ
るように見積もってある。

【００２０】ついで、図６に示すように前述のようにし
て形成した第１層１６上にＦＲＴＰ成形用素材１を巻き
付け第２層（中間層）１８を形成する。図６は、芯材１
２の中心線１３に対して巻き角βが０度、すなわち平行
に巻き付ける方法により形成した第２層１８を示す図で
あり、（Ａ）は第２層１８の側面図、（Ｂ）は芯材１２
と第２層１８の半部分断面図である。図６（Ｂ）の芯材
１２と第２層１８の半部分断面図は、この例では、巻き
角βが０度で芯材１２上の第１層１６の周囲を覆うのに
必要な都合１２周回を示している。弧１５の長さは、Ｆ
ＲＴＰ成形用素材１の幅に等しくなる。

【００２１】ついで、図７に示すように第２層１８上に
ＦＲＴＰ成形用素材１を巻き付け第３層（最外層）を形
成する。図７は、芯材１２の中心線１３に対して巻き角
γが、図５のように正角重ねと負角重ねの両方を行う巻
き付け方法により形成した積層構造の第３層１９を示す
図であり、（Ａ）は第３層の側面図、（Ｂ）は、膨張式
空気袋１７と、この膨張式空気袋１７の周面上に＋α，
一α度に巻き付けられたＦＲＴＰ成形用素材１からなる
第１層１６と、この第１層１６の周面上に＋β，−β度
に巻き付けられたＦＲＴＰ成形用素材１からなる第２層
１８と、この第２層１８の周面上に十γ，一γ度に巻き
付けられた第３層１９とからなる巻き付けチューブ４４
を示した断面図である。この例では、巻き角γを４５度
になるように選択し、芯材１２上の第２層の周囲を覆う
のに９周回必要になる。このようにすると、第１層１６
と第２層１８と第３層１９とからなる図８に示すような
巻き付けチューブ４４が得られる。巻き付けチューブ４
４は、ラケットフレーム予備成形品である。図８中符号
４４ｄは、予備成形品４４の長さ方向の軸（中心線）で
ある。

【００２２】正角重ねを行う場合のＦＲＴＰ成形用素材
１の巻き角は、＋２０〜６０゜の範囲が好ましく、ま
た、負角重ねを行う場合のＦＲＴＰ成形用素材１の巻き
角は、−２０〜６０゜の範囲が好ましい。また、ＦＲＴ
Ｐ成形用素材１を芯材１２に巻き付けて層を形成すると
き、目的とするラケットフレームの強度によっても異な
るが、隣合うＦＲＴＰ成形用素材１，１の間に隙間が空
かないように層を形成するのが好ましく、より好ましく
は隣合うＦＲＴＰ成形用素材１，１の強化用繊維束２，
２の長手方向に沿った端部同士が略接するように巻き付
けるのが好ましい。また、巻き付けチューブ４４には、
後述するラケットフレームの輪状の張弦部となる張弦相
当部２９や柄部となる柄部相当部３０等の様々な位置を
補強するために、ＦＲＴＰ成形用素材１からなる各層の
間に、あるいは最内層又は最外層に短寸法片のＦＲＴＰ
成形用素材１０を巻き角０度又は９０度で巻き付けた補
強層を挿入してもよい。

【００２３】前述のＦＲＴＰ成形用素材１，１０は、湿
潤しておらず、柔軟性があり、これらＦＲＴＰ成形用素
材１，１０を巻き付けて得られる予備成形品４４も、湿
潤しておらず、柔軟性があるので、芯材１２が取り外さ
れた後、後述する取り扱いの際もその構造を維持する。

【００２４】そして、図８の巻き付けチューブ４４とこ
れの内部の空気袋１７とから、芯材１２を取り外した
後、これら予備成形品４４を空気袋１７ごと図９に示す
ように中央部を輪状に曲げ、両端部を揃えることにより
テニスラケットフレーム状に曲げる。ここでフレーム状
に曲げられた巻き付けチューブすなわち予備成形品４４
は、輪状の張弦部となる張弦部相当部２９と、予備成形
品４４の両端部が揃えられ、棒状の柄部となる柄部相当
部３０とから概略構成され、張弦部相当部２９の根元付
近には、ヨーク部を接続するためのヨーク部接続部３２
を備えている。

【００２５】この後、予備成形品４４とこれの内部の空
気袋１７を後述する成形型４５内に入れる前に、図１０
に示すように予備成形品４４の張弦部相当部２９の周囲
に、前述の幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０をこれの強化
繊維の長さ方向が予備成形品４４の中心線４４ｄと直交
するように巻き付けることにより、張弦部相当部２９を
補強するのが好ましい。ここでの幅広のＦＲＴＰ成形用
素材１０の張弦部相当部２９への巻き付け回数は、目的
とする強度によっても異るが、半周ないし２周、好まし
くは１周程度でよい。従って、幅広のＦＲＴＰ成形用素
材１０の長さは、少なくとも張弦部相当部２９の周囲を
前述のようにして覆えるだけの長さであればよく、すな
わち、中心線４４ｄを中心とする張弦部相当部２９の周
縁の長さの半分ないし２倍程度であり、一方、幅広のＦ
ＲＴＰ成形用素材１０の幅は、張弦部相当部２９の輪状
部の外周縁と同じ程度、あるいはやや短い程度である。
このような巻き付け法に使用される本発明の幅広のＦＲ
ＴＰ成形用素材１０は、幅は広いものの、繊維方向の長
さは非常に短いが、強化用繊維が少量本ずつマトリック
ス樹脂供給用の熱可塑性樹脂フィルムで挟まれて繊維方
向に沿った両端部がそれぞれ融着されているので、強化
用繊維が分散してしまうことはない。

【００２６】また、さらに図１０に示すように予備成形
品４４の柄部相当部３０の周囲に前述の幅広のＦＲＴＰ
成形用素材１０をこれの強化繊維の長さ方向が予備成形
品４４の中心線４４ｄと平行となるように巻き付けるこ
とにより、柄部相当部３０を補強するのが好ましい。こ
こでの幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０の柄部相当部３０
への巻き付け回数は、目的とする強度によっても異る
が、半周ないし２周、好ましくは１周程度でよい。従っ
て、幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０の長さは、少なくと
も張弦部相当部２９の周囲を前述のようにして覆えるだ
けの長さであればよく、すなわち、柄相当部の３０の長
さと同じ程度、あるいはやや短い程度であり、一方、幅
広のＦＲＴＰ成形用素材１０の幅は、柄部相当部３０の
外周の長さの半分ないし２倍同じ程度である。

【００２７】ついで、ラケットフレーム状に曲げられ、
必要により張弦部相当部２９、柄部相当部３０が幅広の
ＦＲＴＰ成形用素材１０により補強された予備成形品４
４を、図１１に示すようなテニスラケットフレームの形
状をしたキャビティ４５ａを有する成形型４５内に配置
する。このキャビティ４５ａは、輪状の張弦部形成部４
９と、予備成形品４４の両端部が位置する柄部形成部５
０とを有するものである。また、他の方法としては、空
気袋で覆われていない芯材にＦＲＴＰ成形用素材１を直
接巻き付けて得られる巻き付けチューブ（予備成形品）
４４から芯材を取り外した後、空気袋をこの予備成形品
４４内に挿入するようにしてもよい。ついで、分離して
作製したヨーク片の成形用素材（図示略）を、キャビテ
ィ４５ａのヨーク部５１に挿入し、予備成形品４４のヨ
ーク部接続部３９と接続されるようにする。

【００２８】ついで、成形型４５の外側にまで伸びてい
る空気袋１７の両端部を圧力多枝管５２に接続した後、
成形型４５を閉じ、空気袋１７に圧力をかけることによ
り、予備成形品４４をキャビティ４５ａの表面に対して
強く押し付けながら熱可塑性樹脂フィルム３をなす熱可
塑性樹脂の融点の温度あるいはそれ以上の温度で加熱
し、熱可塑性樹脂を溶融する。ついで、予備成形品４４
を冷却して硬化させてＦＲＴＰを形成した後、このＦＲ
ＴＰを成形型４５から取り外すと、図１２に示すような
ＦＲＴＰラケットフレーム６０が得られる。

【００２９】このようにして成型されたＦＲＴＰラケッ
トフレーム６０は、張弦部６１、柄部６２と、のど部６
３、ヨーク部６４を有している。そして、テニスラケッ
トを製造するには、さらに、ＦＲＴＰラケットフレーム
６０の張弦部６１にドリル等を用いて弦穴を開け、柄部
６２の周りにグリップを巻き、張弦部６１に弦を張る
と、テニスラケットが得られる。

【００３０】熱可塑性樹脂フィルム３からなる熱可塑性
樹脂プラスチックの使用は、衝撃強さ、圧縮強さ、せん
断強さを向上させることができる。前述のような構成の
ＦＲＴＰ成形用素材１，１０を用いると、以下に述べる
理由から発明の効果を得ることができる。 １）ＦＲＴＰ成形用素材１，１０中の強化用繊維は、長
さ方向に連続的である。 ２）ＦＲＴＰ成形用素材中の強化繊維束２は、平坦な状
態で芯材１２に巻き付けられる結果、ゆがみが減少し、
機械的強度が改良される。 ３）強化用繊維は、角度の制限なしにあるいはより強
く、よリ軽く、そしてより弾力的な設計を生じる厚みの
層に巻き付けられる。 ４）巻き付けチューブ４４の機械的堅さと強さは、ＦＲ
ＴＰ成形用素材１，１０を用いて作製することにより改
良される。

【００３１】本発明のＦＲＴＰ成形用素材を使用すれ
ば、強化用繊維束２の繊維数が多いテープ状のＦＲＴＰ
成形用素材１を芯材１２に繊維束の中心ピッチを粗く巻
き付けても、テープ状で、幅広であるため隣接したＦＲ
ＴＰ成形用素材間に透き間が生じにくく、強化用繊維密
度の粗密がＦＲＴＰの小面積分に関しても生じにくく、
すなわち目透きが生にくく、その隙間に樹脂だまりが生
じにくい。また、強化用繊維束２材料として、一束あた
りの繊維数が１２，０００本の安価なカーボン繊維束を
使用することができるので、成形用材料にコストがかか
らず、よって得られるＦＲＴＰラケットフレームのコス
トダウンが可能である。

【００３２】また、ＦＲＴＰ成形用素材１は平坦で厚み
が薄くテープ状であるので、斜交巻きしても強化用繊維
束２同士の交差部でも厚みが大きくならず嵩張らないの
で、このＦＲＴＰ成形用素材１を用いて作製した予備成
形品を熱圧しても強化用繊維が緩んだり樹脂だまりが生
じることを防止でき、またＦＲＴＰ成形用素材１のマト
リックス樹脂はフィルム状であり、厚みが薄い平坦な強
化用繊維束２の両面にあり、強化用繊維束２の表面繊維
に融着していることが多いので、強化用繊維束２の繊維
数が多くても、繊維全体に容易に含浸し易い。

【００３３】さらに、ＦＲＴＰ成形用素材１の長手方向
に沿った両端部５，５に位置する熱可塑性樹脂樹脂フィ
ルム３，３が融着しているが、強化用繊維束２の繊維の
大部分には熱可塑性樹脂樹脂が未含浸であるため成形用
素材は柔軟であり、また、強化用繊維束２は熱可塑性樹
脂樹脂フィルム３，３で覆われているので芯材１２への
巻き付け時に成形用素材の長手方向に沿った両端部から
強化用繊維束２がばらけることがない。従って、芯材１
２への巻き付け作業が容易となり、巻き付け時間の短縮
が可能である。例えば、予備成形品４４の張弦部相当部
２９の周囲に、ＦＲＴＰ成形用素材１をそれに含まれる
強化繊維の方向が予備成形品４４の中心線４４ｄと直交
するように巻き付け易く、短い寸法部分にも容易に馴染
む。また、巻き付け時に成形用素材にかける張力が低く
ても、嵩張らず、上層と下層のＦＲＴＰ成形用素材１，
１の間に隙間ができにくく、よって、強化用繊維を緩め
ず巻き付けられるので、強化用繊維の緩みが生じにく
い。

【００３４】また、前記ＦＲＴＰ成形用素材１のマトリ
ックス樹脂は、フィルム状であり、平坦な強化用繊維束
２の両面にあるので、成形用素材１を芯材１２に巻き付
けるとき、張力のため治具に強く圧接されても、強化用
繊維束２が保護され、摩擦による強化用繊維の毛羽立ち
が生じることがなく、強化用繊維ダストの発生を防止で
きるうえ、強化用繊維の毛羽立ちに起因する補強効果の
低下を防止することができる。また、一束あたりの強化
用繊維束の繊維数が多くても、マトリックス樹脂を繊維
全体に容易に含浸し易い。

【００３５】また、ＦＲＴＰ成形用素材１は、厚みが薄
いので、多層化し易く、強化用繊維の配向設計自由度が
大きく、製品要求に応じて積層数や強化用繊維を配向を
変更することができるので、要求強度に応じたラケット
フレームを提供できる。また、ＦＲＴＰ成形用素材１を
巻き付けて作製した予備成形品４４は、柔軟であり、ま
た、嵩張らないので、成形型４５に挿入し易いため、成
形作業が容易となり、高度の熟練は不要である。さら
に、ＦＲＴＰ成形用素材１は柔軟であり、上層と下層の
ＦＲＴＰ成形用素材の間に隙間が開かないように巻き付
けることができるので、成型時に内圧が低圧でも型に馴
染む。従って、この例のＦＲＴＰラケットフレームの製
造方法によれば、高品質、均質なＦＲＴＰを得ることが
でき、さらに、成形品の強度が安定し、臨界的（クラチ
カル）な設計ができ、製品の軽量化、大型化、疲労や張
力に対する耐久性を向上させることができる。なお、前
述したＦＲＴＰラケットフレームの製造方法において
は、テープ状のＦＲＴＰ成形用素材１を芯材１２に巻き
付けすることにより予備成形品４４を作製した場合につ
いて説明したが、幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０を用い
て予備成形品を作製する場合も同様になし得る。

【００３６】また、予備成形品４４の張弦部相当部２９
の周囲に、前述の幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０をこれ
の強化繊維の長さ方向が予備成形品４４の中心線４４ｄ
と直交するように巻き付けることによって、張弦部相当
部２９を補強でき、張弦部６１の強度が優れたラケット
フレームを提供できる。また、予備成形品４４の柄部相
当部３０の周囲に前述の幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０
をこれの強化繊維の長さ方向が予備成形品４４の中心線
４４ｄと平行となるように巻き付けることによって、柄
部相当部３０を補強でき、柄部６２の強度が優れたラケ
ットフレームを提供できる。

【００３７】また、前述のＦＲＴＰラケットフレームを
製造例においては、予備成形品４４の張弦部相当部２９
の周囲に、前幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０をこれの強
化繊維の長さ方向が予備成形品４４の中心線４４ｄと直
交するように巻き付ける場合について説明したが、幅広
のＦＲＴＰ成形用素材１０を巻き付ける位置は張弦部相
当部２９の周囲に限らず、目的とするラケットフレーム
の強度に応じて予備成形品４４の補強したい部分の周囲
に幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０をこれの強化繊維の方
向が予備成形品４４の中心線４４ｄと直交するように巻
き付けてもよい。また、予備成形品４４の柄部相当部３
０の周囲に、前述の幅広のＦＲＴＰ成形用素材１０をこ
れの強化繊維の長さ方向が予備成形品４４の中心線４４
ｄと平行となるように巻き付ける場合について説明した
が、目的とするラケットフレームの強度に応じて予備成
形品４４の補強したい部分の周囲に幅広のＦＲＴＰ成形
用素材をこれの強化繊維の方向が予備成形品４４の中心
線４４ｄと平行となるように巻き付けてもよい。

【００３８】また、前述のＦＲＴＰラケットフレームを
製造例においては、ＦＲＴＰ成形用素材１を芯材１２に
巻き付けて層を形成するとき、隣合うＦＲＴＰ成形用素
材１，１の間に隙間が空かないように層を形成した場合
について説明したが、目的とするラケットフレームによ
っては、隣合うＦＲＴＰ成形用素材１，１の間に隙間が
空くようにＦＲＴＰ成形用素材を芯材に巻き付けて予備
成形品を作製してもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＦＲＴＰラ
ケットフレームの製造方法にあっては、特に、長手方向
に沿った両端部から強化用繊維束がばらけることがな
く、厚みが薄く、柔軟で、かつ平坦なテープ状のＦＲＴ
Ｐ成形用素材あるいは幅広のＦＲＴＰ成形用素材を芯材
に巻き付けて予備成形品を形成する工程を少なくとも備
えるようにしたことによって、ＦＲＴＰ成形用素材の巻
き付け作業が容易で、巻き付け時間の短縮が可能であ
り、そのうえ強化用繊維の配向設計自由度が大きく、多
層化し易く、しかも一束あたりの繊維数の多い強化用繊
維束が用いられたＦＲＴＰ成形用素材を芯材に繊維束の
中心ピッチを粗く巻き付けた場合でも強化用繊維密度の
粗密がＦＲＴＰの小面積分に関しても生じにくく、強化
用繊維の交差部が嵩張らず、交差部やその近傍に繊維の
緩みや樹脂だまりが生じることが少ない。 また、前記
ＦＲＴＰ成形用素材のマトリックス樹脂は、フィルム状
であり、平坦な強化用繊維束の両面にあるので、成形用
素材を芯材に巻き付けるとき、張力のため治具に強く圧
接されても、強化用繊維束が保護され、摩擦による強化
用繊維の毛羽立ちが生じることがなく、強化用繊維ダス
トの発生を防止できるうえ、強化用繊維の毛羽立ちに起
因する補強効果の低下を防止することができる。また、
一束あたりの強化用繊維束の繊維数が多くても、マトリ
ックス樹脂を繊維全体に容易に含浸し易い。従って、本
発明のＦＲＴＰラケットフレームの製造方法によれば、
高品質、均質なＦＲＴＰを得ることができ、さらに、成
形品の強度が安定し、臨界的（クラチカル）な設計がで
き、製品の軽量化、大型化、疲労や張力に対する耐久性
を向上させることができるという利点がある。

【００４０】また、前記ＦＲＴＰ成形用素材を巻き付け
て作製した予備成形品は、柔軟であり、また嵩張らない
ので、成形型に挿入し易く、成型作業が容易となり、高
度熟練は不要である。また、ＦＲＴＰ成形用素材は柔軟
であり、上層と下層のＦＲＴＰ成形用素材の間に隙間が
開かないように巻き付けることができるので、成型時に
内圧が低圧でも型に馴染む。さらに、強化用繊維束材料
として、一束あたりの繊維数が１２，０００本などの安
価な炭素繊維束等を使用することができるので、成形用
材料にコストがかからず、よって得られるＦＲＴＰラケ
ットフレームのコストダウンが可能である。

【００４１】また、予備成形品の周囲に、前記幅広のＦ
ＲＴＰ成形用素材をこれの強化繊維の方向が予備成形品
の中心線と直交するように巻き付ける工程を備えるよう
にした場合にあっては、幅広のＦＲＴＰ成形用素材を巻
き付けた部分を補強でき、強度が優れたラケットフレー
ムを提供できるという利点がある。また、予備成形品の
周囲に、前記幅広のＦＲＴＰ成形用素材をこれの強化繊
維の方向が予備成形品の中心線と平行となるように巻き
付ける工程を備えるようにした場合にあっては、幅広の
ＦＲＴＰ成形用素材を巻き付けた部分を補強でき、強度
が優れたラケットフレームを提供できるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のＦＲＴＰラケットフレームの製造方
法に用いられるテープ状のＦＲＴＰ成形用素材を示す断
面図である。

【図２】 本発明のＦＲＴＰラケットフレームの製造方
法に用いられる幅広のＦＲＴＰ成形用素材を示す断面図
である。

【図３】 芯材の周囲に図１のテープ状のＦＲＴＰ成形
用素材を巻き付けた側面図である。

【図４】 テープ状のＦＲＴＰ成形用素材の巻き付け方
法を詳説するための側面図である。

【図５】 芯材の長さ方向の軸に対して正角重ねと負角
重ねの両方を行う巻き付け方法により形成した第１層を
示す図であり、（Ａ）は、最初の層を示す側面図、
（Ｂ）は芯材と第１層の半分部分断面図である。

【図６】 芯材の中心線に対して巻き角βが０度で巻き
付ける方法により形成した第２層を示す図であり、
（Ａ）は第２層の側面図、（Ｂ）は芯材と第２層の半部
分断面図である。

【図７】 芯材１２の中心線１３に対して巻き角γが、
図５のように正角重ねと負角重ねの両方を行う螺旋状巻
き付け方法により形成した積層構造の第３層（最外層）
を示す図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）断面図であ
る。

【図８】 ＦＲＴＰ成形用素材を巻き付けして得られる
巻き付けチューブを示す側面図である。

【図９】 巻き付けチューブをテニスラケットフレーム
状に曲げた状態を示す斜視図である。

【図１０】 予備成形品の張弦部相当部の周囲に幅広の
ＦＲＴＰ成形用素材をこれの強化繊維の長さ方向が予備
成形品の中心線と直交するように巻き付けた状態と、予
備成形品の柄部相当部の周囲に前述の幅広のＦＲＴＰ成
形用素材をこれの強化繊維の長さ方向が予備成形品の中
心線と平行となるように巻き付けた状態を示す斜視図で
ある。

【図１１】 テニスラケットフレーム用成形型の平面図
である。

【図１２】 本発明のラケットフレームの製造方法によ
り得られたＦＲＴＰラケットフレームを示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１、１ａ〜１ｆ・・・テープ状のＦＲＴＰ成形用素材、２・
・・テープ状の強化繊維束、２ａ・・・端部、３・・・マトリッ
クス樹脂供給用熱可塑性樹脂フィルム、４・・・積層体、
５・・・端部、６・・・中間部、１０・・・幅広のＦＲＴＰ成形
用素材、１０ａ・・・重なり部分、１２・・・芯材、１３・・・
長さ方向の軸（中心線）、α，β，γ・・・巻き角、２９・
・・張弦部相当部、３０・・・柄部相当部、４４・・・巻き付け
チューブ（予備成形品）、４４ｄ・・・長さ方向の軸、４
５・・・成形型、４５ａ・・・キャビティ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テープ状の強化用繊維束をこれより幅広
   のマトリックス樹脂供給用熱可塑性樹脂フィルムで挟ん
   でなる積層体の長手方向に沿った両端部が、それぞれ融
   着されてなるテープ状のＦＲＴＰ成形用素材を、芯材に
   巻き付けて予備成形品となる巻き付けチューブを形成
   し、 ついで該予備成形品から前記芯材を取り外し、該予備成
   形品をラケットフレームの形状を有するキャビティを備
   えた成形型内に入れ、該予備成形品の内部から成形型の
   内壁に向けて圧力をかけながら熱可塑性樹脂フィルムを
   なす熱可塑性樹脂の融点の温度あるいはそれ以上の温度
   で前記予備成形品を加熱し、ついで該予備成形品を冷却
   し硬化させた後、前記成形型から取り出す工程を備える
   ことを特徴とするＦＲＴＰラケットフレームの製造方
   法。
2. 【請求項２】 テープ状の強化用繊維束をこれより幅広
   のマトリックス樹脂供給用熱可塑性樹脂フィルムで挟ん
   でなる積層体の長手方向に沿った両端部が、それぞれ融
   着されてなるテープ状のＦＲＴＰ成形用素材の複数枚
   が、隣合うＦＲＴＰ成形用素材の強化用繊維束の長手方
   向に沿った端部同士が近接するように重ねて並べられ、
   これらＦＲＴＰ成形用素材の重なり部分がそれぞれ融着
   され、強化用繊維の配列方向が一方向に揃えられてなる
   幅広のＦＲＴＰ成形用素材を、芯材に巻き付けて予備成
   形品となる巻き付けチューブを形成し、 ついで該予備成形品から前記芯材を取り外し、該予備成
   形品をラケットフレームの形状を有するキャビティを備
   えた成形型内に入れ、該予備成形品の内部から成形型の
   内壁に向けて圧力をかけながら熱可塑性樹脂フィルムを
   なす熱可塑性樹脂の融点の温度あるいはそれ以上の温度
   で前記予備成形品を加熱し、ついで該予備成形品を冷却
   し硬化させた後、前記成形型から取り出す工程を備える
   ことを特徴とするＦＲＴＰラケットフレームの製造方
   法。
3. 【請求項３】 ＦＲＴＰ成形用素材を芯材に巻き付ける
   際に、芯材の長さ方向の軸に対するＦＲＴＰ成形用素材
   の巻き角が斜め方向であることを特徴とする請求項１記
   載のＦＲＴＰラケットフレームの製造方法。
4. 【請求項４】 予備成形品を成形型内に入れる前に、該
   予備成形品の周囲に、幅広のＦＲＴＰ成形用素材をこれ
   の強化繊維の方向が予備成形品の中心線と直交するよう
   に巻き付ける工程を備えることを特徴とする請求項１又
   は２記載のＦＲＴＰラケットフレームの製造方法。
5. 【請求項５】 予備成形品を成形型内に入れる前に、該
   予備成形品の周囲に、幅広のＦＲＴＰ成形用素材をこれ
   の強化繊維の方向が予備成形品の中心線と平行となるよ
   うに巻き付けることを特徴とする請求項１又は２記載の
   ＦＲＴＰラケットフレームの製造方法。