JPS62198448A - 複合材料製の管様部材の製法 - Google Patents

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、複合材料の皆様部材の製法に関し、特には、
熱膨張率の高いコア（６部）の周囲に複合材料を巻きつ
け、加熱処理によって皆様部材例えばバラ）ｆ形成する
方法に関する。

〔従来の技術〕

複合材料は運動用具の製造に広く使用されている。例え
ば、炭素繊維ま之はガラス線維が、ラケット、ゴルフク
ラブ、釣竿等の製造に開発されている。当業者は、複合
材料の製造技術、成形技術および処理技術を開発して製
造コストｉ低下させそしてより完全な品質を達成する努
力を続けているＯ 複合材料は良好な強度および高い弾性をもっており、薄
い部材の製造に応用したシ、強化構造を形成するのに適
している。周知の成形方法において、炭素繊維強化プラ
スチ・ツク（ＣＦＲＰ　）の−次製造技術の加圧成形で
は、加圧および加熱すべき金属製ダイの中へ、中間材料
積層体（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）またはロール（ｒｏｌ
ｌｉｎｇ）′ｆｒ入れ、あるいは減圧バッグを使用して
必要な期間、必要な温度で樹脂を固化する０次に、固化
生成物全処理して最終生成物を形成する。射出成形では
チ曹ツプトファイバー（細断繊維）強化樹脂を材料とし
て使用し、中間材料をダイ中へ射出して生成物を形成す
る。形状溜め（ｆｏｒｍ　ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ　）成形
ではコアとしての発泡プラスチックと複合材料とを使用
してコアを包む。これらの成形方法は、主に固体製品の
成形に使用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

複合材料による中空構造をもつ部材例えばバットの製造
に関しては、通常使用される方法はブロー法（吹込法）
である。例えば、ブロー法にょる野球用炭素繊維バット
の製造工程には、特別の繊維方向に配列した炭素線維積
層体で吹込バッグの外側周囲を包み、炭素線維積層体を
もつバ・ジグをグイ中に首き、吹込バッグを吹いて炭素
線維積層体？押してグイ内側表面に偏らせ、そして炭素
繊維８を屠体材料を予め定めた形状に成形することを含
んでいる。この方法には以下の欠点がある。

（１）吹込バ・ジグは弾性材料からなり、炭素線維積層
体の内部チセンパー内に配置される。この吹込バックを
吹くと、バッグ表面から炭素線維材料への圧力はすべて
の場所で均一になり、成形された炭素線維バットの強度
は均質ではなくなる。

（２）バットに沿った内径は異なっているので、吹込バ
ッグは均一に膨張することができず、ａ１１図に示すと
おり直径の小さい場所すなわちグリップ部におけるしわ
の原因となる。この場合、しわのある場所で、バットの
強度が弱くなる。グリップ部分は最も大きな曲げ力およ
びトルクに耐える必要があるので、前記の製法は所望の
目的を完全に達成できるものではない。

（３）吹込バッグはブロ一工程の際に破れることがあり
、欠陥製品をもたらす。従って％製造コストが比較的高
くなり、大量生産における一貫した品質制御を行うこと
ができない。

（４）皆様部材の内部表面中の強化構造はブロー法によ
っては達成することができない。すなわち、ブロー法で
は、本発明が開示するような、より少ない材料を使用し
てより大きい強度の構造を達成することができない。

本発明のＩＥＩの目的は、成形工程の際に複合材料に均
一な圧力管与えるコアを使用し７％これによって成形製
品が均一な構造および強度をもつことになる、複合材料
表皆様部材の製法？提供することにある。

本発明の他の目的は、皆様部材の製法を単純化し、そし
てコアの簡瓜な除去ｆ達成する製法を提供することにあ
る。

本発明の更に他の目的は、皆様部材の主要構造を成形す
ると同時に、強化構造？成形することのできる製法を提
供することにある。

本発明の更に他の目的は、より少ない材料を使用して比
較的強度の大きい強ｆヒ構造を作ることのできる製法を
提供することにあるり 〔問題点を解決するための手段〕 本発明によれば、複合材料Ｍ管様部材の製法であって、
（ａ）製造すべき前記皆様部材の形状に相当するダイを
調製する工程％（ｂ）熱膨張率が比較的高い材料からな
るコアｆ／調製する工程、（Ｃ）前記コアの周囲に各複
合材料積層体を巻く工程、（ω前記各複合材料積層体を
もつ前記コア？前記ダイ中に収容する工程、（ｅ）＃記
ダイを加熱および加圧して前記コアを膨張させ、前記複
合材料を押して前記の皆様部材を形成する工程、（ｆ）
前記ダイを冷却して、前記コアの寸法？元の大きさに戻
す工程、および（ｇ）前記の形成された皆様部材から前
記の冷却したコア？取除く工程を含んでなる製法が提供
される。

本発明方法で使用する、２つの隣接する複合材料積層体
の各々は、異なる漬維方向で配置されており、相互に予
め定めた角度を形成する。

前記コアの表面に、ネジ山突起構造を形成して、管様部
材用の内部強化ネジ山？構成することができる。この場
合には、コアを冷却した後で、成形された皆様部材から
コアをネジに沿って回して出すことができる。前記コア
の表面に、複数の長さ方向＃管形成して、管様部材用の
複数の長さ方向強化リブを構成することができる０この
場合には。

コアを冷却した後で、成形された皆様部材から、コアを
長さ方向に沿って取出すことができる。

以下、本発明を添付図面に沿って更に詳細に説明する。

本発明の好ましい態様の１つとして、中空のバット構造
の製法を説明するが、本発明方法は管機形状すなわち中
空構造をもつ任意の部材の製造に利用することができる
ものであると理解されたい口添付図面において、同様の
部分は同じの参照番号で示す〇 第２図に示す中空バットの内部形状に相当する細長い棒
形状のコア（２０）は、熱膨張率の高いブラスチリク材
料からなる。ネジ山突起（２２）をコア（２０）の外側
表面に形成し、バーｙ）の直径の大きい部分すなわちヒ
ツティング領域の内部表面上におよびその領域に沿って
ネジ山強化構造を形成するのが好ましい。この製法にお
いては、ネジ山強化突起（２２）の間に形成したネジ山
溝に沿って炭素線維ストリップを巻き、コア（２０）の
外側表面を滑らかにする。次に、複数（例えば２０層）
の浸漬樹脂炭素線維積層体（２つの隣接する積層体は各
々、異なる繊維方向に配列されているものとする）をコ
ア（２０）の周囲に巻き、予め定め九角度の複合材料積
層体（２４）？形成する。

第３図に示すとおり、バットの形状をもつ収容チセンハ
ーヲ形成する上方ダイ部分（１２）と下方ダイ部分（１
４）との間に、複合材料８ｊ層体（２４）をもつコアを
挿入する。ダイ部分（１２）（１４）Ｉｒきちんと合せ
て密封し、加熱する０こうしてコア（２０）が熱的に膨
張し、複合材料（２４）を均一に押し、上方ダイ部分（
１２）と下方ダイ部分（１４）との間の収容チャンバー
の内容表面に対して隣接させる。続いてダイ全開き、固
化した複合材料製バラ）　（３０）を取り出す。これに
はコア（２０）が含まれている。温度を下降させるとコ
ア（２０）は収縮して元の形状および寸法に戻るが固化
バットはその成形された形状をほとんど維持する。従っ
て、バットとコア（２０）との間に空間が形成され、こ
れによってバットからコア（２０）１ｒ容易にネジ出す
ことができる。最後に、成形されたバットの前方端部開
口部を処理し、第４図に示すとおり。

前方端部カバー（３２）　？締め付けるかまたは接着し
てバット製品（３０）を仕上げる。

＊５図およびｔａＧ図に示すとおり、好ましくはコア（
２０）の外側表面上に複数の長さ方向突起を形成し、バ
ット（４０）のヒツティング領域ｌ域（４ｚ）の内側表
面に沿って、複数の長さ方向強化リブ（４４）ｆ形成す
ることができる。このバット（４０）の製造工程のほと
んどは前記の工程と同様である。

差異は、バットを固化しそしてコア（２０）？冷却した
後で、コア（２ｎ）’ｒ−長さ方向に移動して固化バッ
トから分離することができる点である。前方端部カバー
（４６）ｆｔ取付けて、前記１４図のバッ）　（３０）
と同様に、バラ）（４０）？仕上げる。

更に、バットの強化構造と形成しないことができ、従っ
て、所望により、強化構造のない中空バットすなわち管
様部材を形成することができるものと理解されたい。管
様部材に発泡ポリマー材料例えばポリウレタン（ＰＵ）
Ｔｈ充填して、防振性を増加することができる。管様部
材ｔｍ造するのに使用する複合材料は、炭素線維、ホウ
素線維、ガラス線維、および樹脂例えばエポキシ樹脂の
混合物であることができる。コア（２ｏ）は、熱膨張率
の高い不活性プラスチック材料例えば高密度ポリエチレ
ン（ＨＤＰＥ）ｔたけポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）製のものである点にも注意さねたい。コアの軟
化点は、複合材料を固化する温度よりも高い。従って、
コア（２ｏ）の表面εバットの内側表面との間に作用が
起きないことが保証される。更に、２つの隣接する欅維
積層体の繊維の方向が、予め定めた角度例えば９０°、
６ｏ０　または４５°を形成している点も理解されたい
。

以上、本発明を、現在のところ最も実用的で好ましいと
考えられる態様に沿フて説明したが、これらは本発明を
前記の態様に駆足するものではなく、むしろ特許請求の
範囲の概念に含まれる各種の変形および均等物？含むも
のであり、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載
に基づいて定められるべきであるものと理解されたい。

【図面の簡単な説明】

ｊＪｌ（ａ）図は従来のバットの一部分會切欠いた正面
図、第１（ｂ）図は第１　（ａ）図のＡ＝Ａ線断面図、
第２図は本発明方法の好ましい態様に従って製造［７た
バットの一部分を切欠いてバットを形成する複合材料の
積層体を示す斜視図、第３図はダイの内部およびコアの
周一において本発明方法によって製造した強化構造をも
つバットを示す断面図、第４図は本発明のバットの一部
分を切欠いて内部に形成されたネジ山強ｆヒ構造を示す
斜視図％第５図は本発明方法の別の好ましい態様にょろ
りブ強化構造をもつバットの断面図、そして第６図は第
５図のＡ−Ａ線断面図である。 ２０・・・・・・コア、２４・・・・・・複合材料積層
体、３０および４０・・・・・・バット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複合材料製の管様部材の製法であって、（ａ）製造
   すべき前記管様部材の形状に相当するダイを調製する工
   程、 （ｂ）熱膨張率が比較的高い材料からなるコアを調製す
   る工程、 （ｃ）前記コアの周囲に各複合材料積層体を巻く工程、 （ｄ）前記各複合材料積層体をもつ前記コアを前記ダイ
   中に収容する工程、 （ｅ）前記ダイを加熱および加圧して前記コアを膨張さ
   せ、前記複合材料を押して前記ダイに隣接させ、前記の
   管様部材を形成する工程、 （ｆ）前記ダイを冷却して、前記コアの寸法を元の大き
   さに戻す工程、および （ｇ）前記の形成された管様部材から前記の冷却したコ
   アを取除く工程 を含んでなる、前記の製法。 ２、２つの隣接する複合材料積層体の各々が異なる繊維
   方向で配置されており、相互に予め定めた角度を形成す
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記コアの表面に、ネジ山突起構造を形成する特許
   請求の範囲第２項記載の方法。 ４、前記コアの表面に、複数の長さ方向の溝を形成する
   特許請求の範囲第２項記載の方法。 ５、前記の管様部材がバット構造であり、そして前記コ
   アの表面にネジ山突起構造を形成して前記バット構造用
   の内部強化ネジ山を構成する特許請求の範囲第２項記載
   の方法。 ６、前記の管様部材がバット構造であり、前記コアの表
   面に複数の長さ方向のネジを形成して前記バット構造用
   の複数の長さ方向強化リブを構成する特許請求の範囲第
   ２項記載の方法。 ７、各複合材料積層体製の管様部材にポリマーフォーム
   材料を装填する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ８、前記コアの表面が複合材料に対して不活性であり、
   そして前記コアの軟化点が、前記複合材料を固化するの
   に必要な温度よりも高い特許請求の範囲第２項記載の方
   法。