WO1995025633A1

WO1995025633A1 - Tube incurve, son procede et son appareil de production

Info

Publication number: WO1995025633A1
Application number: PCT/JP1994/001415
Authority: WO
Inventors: Toshihide Sekido; Ryoichi Matsuura; Tetsuyuki Kyono; Kazuhiko Nishimura; Kosuke Yoshimura; Shinya Isoi; Haruo Obara; Hiromitsu Kanamori
Original assignee: Toray Industries, Inc.
Priority date: 1994-03-24
Filing date: 1994-08-26
Publication date: 1995-09-28
Also published as: EP0700775A1; KR960702381A; DE69424047T2; CN1126966A; EP0700775A4; DE69424047D1; EP0700775B1; CN1074714C; US5960834A

Description

明細書

曲がり管とその製造方法および装置

技術分野

本発明は、織維強化プラスチック（以下、 F R Pと言うこともある。）製曲がり管とその製造方法および装置に関し、とくに F R P製ラケットに適用して最適な構造、製造方法および装置に関する。

背景技術

従来の F R P製曲がり管、たとえば F R P製ラケットや、自転車のフレームと、その製造工程には、以下に述べるような種々の問題がある。

たとえば、従来のラケットの製造方法においては、強化繊維である炭素織維やガラス繊維の織物プリプレグや一方向性プリプレグ、あるいはその一方向性プリプレグを交差させて重ねた交差積層プリプレグを所定の幅に裁断した後、特開平 5 - 9 6 0 3 0号公報に記載されているように、 1層づつ、樹脂やゴム製の拡張性チューブ（拡張性を有するフィルム状物のチューブ）を被覆した芯材の周りに巻きつけて積層する。芯材を抜き取り、得られたプリフォームを金型に入れ、金型を加熱しながら拡張性チューブ内に加圧媒体（たとえば圧縮空気）を注入して加圧成形する（一般に「内圧成形法」と呼ばれている。）。

このような内圧成形法においては、上記プリフォームは、金型への仕込みが容易なように、金型のキヤビティの内周長よりも小さな外周長に設定される。加熱成形時には、拡張性チューブ内に導入される加圧媒体の圧力によってプリフォームがキヤビティ壁面に押し付けられる。

しかし上記のような従来の方法では、図 4 2、図 4 3に示すように、拡張性チュ一ブ 2 0 1が被覆された芯材 2 0 2に、プリプレグ 2 0 3を 1層づっ捲回、積層していくため、各層毎に重ね合わせ部分（オーバラップ部分）が発生する。最終的には金型内での加熱、加圧成形時に各層総てが周方向に移動する（ずれる）必要があるが、重ね合わせ部分が多いために移動が完全に達成されないところが発生する。そのため、外層がキヤビティ壁面に到達しなかったり、たとえ到達しても壁面への望ましい押付力を発生させることができなかったりすることがある < このような原因で、成形品の外表面にボイドゃ樹脂不足などの成形不良が発生することが多い。そのため、成形品の表面品位や強度のばらつきが大きくなるという問題があった。

またプリフオームの作製に当り、プリプレグ 2 0 3を 1層づっ芯材 2 0 2に巻きつけていくため、作業能率が非常に悪いという問題もあった。

また、上記のような方法では、金型内においては、たとえば図 4 4に示すような成形が行われる。図において、 2 0 4は芯材 2 0 2が抜き取られた後の拡張性チューブ、 2 0 5はプリフォーム、 2 0 6、 2 0 7は金型、 2 0 8は金型合せ面である。 2 0 9はラケットのガット溝を形成し、脱型の際には退避する中子である

ラケットは、複雑な曲面によって構成されており、かつ密閉されたキヤビティ内で成形されるため、金型合せ面 2 0 8から最も遠く、かつ曲率の小さい部位に図 4 5に示すようにボイドゃピンホール 2 1 0が生じ易い。これらにパテ埋め処理を施さなければならず、そのことが、生産性を低くする原因となっていた。

しかも、従来の方法においては、織物プリプレグ、一方向性プリプレダ、交差積層プリプレグのみからなる、表層の強化織維の密度が高いプリフォームに内圧を付与し加熱成形するので、内圧を付与した時に、キヤビティ壁面に密着する高密度の強化繊維が樹脂の流れを悪くし、脱気性を損なう原因となっていた。樹脂の流動性が低下し脱気性が損なわれると、上述のようなボイド、ピンホール 2 1 0が発生し易く、また表面の品位も劣るようになる。

また、従来の内圧成形法では、後述のような理由もあって、比較的低圧（例えば、圧縮空気で 0 . 8 M P a以下）が負荷される。このため、プリフォームのキャビティ壁面への密着不良が生じたり、キヤビティ内の空気が完全に抜けきれず、ボイドが発生したり、ある部位に樹脂不足が生じたりするという問題もある。さらに、ラケット等の曲がり管のプリフォームの製造に関しては、プリプレグを、その強化繊維の配向方向が所望の方向になるように、所定の積層順に、しかも 1枚づっ拡張性チューブを被せた芯材に手作業で捲回する方法や、プリプレグをテーブル上に並べ、拡張性チューブを被せた芯材を転がせてプリプレグを捲回するローリングテーブル法等がある。

ところがこのような方法では、作業能率が悪く、作業に時間がかかり、品質も安定しないし、自動化も難しい。ラケット製造工程にこのような工程が存在すると、成形されたラケットの品質が安定しないし、製造コスト高騰の原因ともなる内圧成形法においては、前述の如く通常比較的低い圧力が適用されている。プリフォームを内部から加圧する加圧媒体の圧力が小さいと、その表面、特にラゲットのように複雑な曲面によって構成されるものにおいては、キヤビティ壁面へのプリフォームの密着不良に起因するボイドゃ樹脂不足が成形品の表面品位を悪くするという問題が発生しやすい。ここで加圧媒体の役割は、樹脂が熱硬化するまでの間、プリフォームをキヤビティ壁面に押し付けることである。具体的なものとしては、例えば特開昭 5 6 - 1 6 6 8 6 2号公報に 0 . 6 M P a以上の窒素ガスが、特開昭 5 3 - 9 6 4 3号公報に 3 M P aの圧力を有する圧縮空気が例示されているように、通常、気体が使用されている。

しかし、加圧媒体に気体を利用する方法は、拡張性チューブと外部加圧装置との接続方法が容易であり、万一接続不良から気体が漏れた場合でも成形品を汚す等の悪影響が少ない利点があるものの、気体は圧縮性流体であるため 1 . 5 M P aを超えると取扱いに危険が伴う上、設備費が高騰するという欠点があった。従つて、気体を高圧化することによって表面欠陥の発生を抑えることは実用的でない。そのため、比較的低圧の気体が使用されているが、低圧の気体を使用した場合には、今度は低圧に基づく表面欠陥がどうしても発生し、この表面欠陥を後加ェで修正するための費用がコストアツプにつながっていた。

そこで、気体のような圧縮性流体を使用する方法に代えて水あるいは油等の非圧縮性流体を使用することが考えられるが、そのような流体は、漏れが発生した場合に生産性に与える影響が極めて大きいことから、特開昭 5 6 — 1 6 6 8 6 2 号公報においても、その採用のための具体的な手段は何ら開示していない。また、内圧成形法では、プリフォームの金型のキヤビティ壁面への良好な密着性が要求されることから、プリフォームとしても壁面に沿い易い性質（良好なフイット性）をもつことが好ましい。そのため、筒状の多重編組に樹脂を含浸させたプリプレグからなるプリフォームを用いて内圧成形する技術が特公平 5 - 8 0 3 2 9号公報で知られている。

この方法においては、無溶媒系樹脂を用いているが、そのような樹脂は高粘度であるために編組に含浸しにくく、特に多重になるにしたがい含浸しにくくなるという問題がある。また、樹脂含浸を容易にするため低粘度の樹脂を選択する必要があり、樹脂選択の自由度が小さい。樹脂が高粘度であると、生産速度を低下させる必要がでてくる。また、編組は一方向性プリプレグに比較し表面の凹凸が大きく、成形品の表面にボイド、ピンホールなどの欠陥が発生し易いという問題もある。また、編組は編組時の張力に応じ伸ばされた状態で組まれるが、組織がルーズであるため伸縮性があり、張力を解除すると伸びが回復して太くなり、太さ、長さが安定しないという問題もある。

上述の特公平 5 - 8 0 3 2 9号公報では、編組の伸縮性に関する問題を解決するために三軸構造の筒状編組で行うとしているが、三軸構造の編組は軸方向の伸縮性の問題は解決できる反面、周方向の伸縮性も低下してしまうので編組を用いることの利点であるキヤビティ壁面へのフィット性が大きく損なわれてしまう。

F R P製曲がり管、たとえばテニスラケットを製造する方法として、米国特許第 3 , 7 5 5 , 0 3 7号明細書に記載されているような、いわゆる Resin Transf ef er Mol dingと呼ばれる方法が知られている。米国特許第 3 , 7 5 5 , 0 3 7号の方法は、鋼線材を集束してなるマンドレルに耐圧チューブを被せ、強化織維のヘリカル巻き層を形成した後上記マンドレルを引き抜いてプリフォームを形成し、そのプリフオームを所望のラケット形状をしたキヤビティを有する下金型のキヤビティに入れ、上金型を閉じ、キヤビティ内を減圧することなく、上記チューブ内を与圧しながらキヤビティに樹脂を注入し、プリフォームに含浸して成形するものである。

ところが、この方法は、キヤビティ内を減圧しないで樹脂の注入を行うので、キヤビティ内の空気が抜けきらず、得られるラケットの表面にボイドゃピンホールができやすいという問題がある。

また、特開平 3 - 1 7 6 0 8 3号公報の方法は、強化繊維のプリフォームを金型のキヤビティ内に配置した後、重合触媒と開始剤を含む溶融した ω—ラクタム類をキヤビティ内に注入し、加熱重合してポリァミド樹脂をマトリクスとしたラケットを成形するものである。

ところが、この方法では、キヤビティ内での重合反応が急速な反応を伴うため、開始剤量や温度の設定が難しく、重合度、反応時間のコントロールが困難であり、そのためボイドが発生し易いなどの問題がある。しかるに、フレーム表面にボイドゃピンホールができると表面品位が損なわれ、また、樹脂含有率に差ができると物性が低下したり重量バランスがくずれたりして商品価値が低下する。

発明の開示

本発明の目的は、上述のような種々の問題点に鑑み、成形品表面のボイドゃピンホール、樹脂不足部の発生を防止でき、しかも、作業能率に優れた製造方法および装置、ならびに、優れた品位、特性とともに安定した品質を有する F R P製曲がり管およびラケットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の F R P製曲がり管は、内側に強化繊維層を配し、その強化繊維層の外側に、単糸径が 2 0 z m以下で、目付が 1 0 0 m ² 以下の不織布層を配してなることを特徴とするものからなる。

また、本発明に係る F R P製ラケットは、繊維強化プラスチック製ラケットであって、内側に強化繊維層を配し、その強化織維層の外側に、単糸径が 2 0 m 以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布層を配してなることを特徴とするものからなる。

このような F R P製曲がり管あるいはラケットにおいては、その成形段階において、不織布層は、内圧を受けたマトリクス樹脂を金型合わせ面まで容易に到達せしめるための流出経路として機能する。かかる樹脂が金型合わせ面から排出される際、予形された成形基材の内部及び表層にある気泡を抱き込むため、脱気性がよくなり、ボイドゃピンホールの極めて少ない表面品位のよい成形体が得られる。更に、従来のラケットに比べて排出される樹脂の量が増加するため、成形体の重量を軽減でき、かつ外殻層全体の織維体積含有率が高くなるため強度を上げることもできる。したがって、外観、表面品位の良い、かつ強度特性に優れた曲がり管やラケットが得られる。

ここで、不織布層の繊維の単糸径が 2 0 mを越えると、不織布層の粗密が大きくなるため成形品の表面平滑性が損なわれ、さらに樹脂の過剰な流出につながる。また、繊維の目付が 1 0 0 g Zm ² を越えると、やはり樹脂の過剰な流出につながり、ボイドゃピンホールなどの原因となったり、強度低下などを招く。また、目付が大きすぎると、成形品の重量増につながるので、この面からも上記のような低目付が好ましい。

上記強化繊維層の強化織維としては、炭素織維、ガラス織維、各種有機繊維 (たとえばポリアラミド織維）等の高強度、高弾性率織維を用いることができ、上記不織布層の繊維としても、炭素繊維、ガラス織維、ポリアラミド織維等を用いることができる。不織布層の織維としては、低比重で、織維径が紬く、成形後の研磨時に毛羽が立ちにくいという点で炭素織維が最も好ましい。

強化織維材は、これら強化織維の織物や、織物のプリプレグ、一方向性プリプレグ、一方向性プリプレグをその強化繊維の方向が交差するように重ねた交差積層プリプレグのようなものである。

本発明の F R P製曲がり管およびラケットにおいては、強化織維層の形態は各種ある。たとえば、強化織維層が強化織維を一方向に引き揃えた強化織維の一方向引き揃え体を含んでいるもの、強化繊維層内で、強化繊維の配列方向が少なくとも二方向に交差しているもの、強化繊維層が強化繊維の織物層や編組層を含んでいるもの等を用いることができる。また、これらの任意の組み合わせを含んでいてもよい。たとえば、上記一方向引き揃え体と二方向に交差しているものとの組み合わせを採れる。

このような形態の強化織維層においては、後述のプリフォームの項で詳しく説明するように、 4組を超えない範囲の強化織維分層を有し、各強化織維分層は複数枚の強化繊維材の積層構成を有しているとともに横断面が C字状をしており、かつ、下層の強化織維分層の開口部を上層の強化織維分層が覆っていることが好ましく、このような形態をとることによりプリフォームの成形が大幅に容易化される。

さらに、上述の如く、強化繊維層として、強化織維の編組を含んでいる構成としてもよい。好ましくは、この強化織維の編組は多重編組に構成される。編組とすることにより、編組が元々有する良好なフィット性が確保されつつ、同時に上記不織布層の存在により樹脂の良好な流動性、脱気性が確保され、表面品位の良好な成形品が得られる。

上記不織布層の不織布を構成している織維は、織維長 1〜3 0 m mの短織維であることが好ましく、より好ましくは 5〜2 O m mの短繊維である。この短織維は、二次元平面内においてランダムな方向に分散し、バインダで結着されて不織布を構成している。繊維長が 3 0 m mを越えると、樹脂の流動性を妨げ、逆に 1 m mよりも短いと、樹脂と共に流出するおそれがある。

本発明に係る曲がり管やラケットのマトリクス樹脂としては、たとえば、ェポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フヱノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。

また、本発明においては、表面のボイドゃピンホール、樹脂不足部の発生を防止でき、しかも、作業能率に優れた、 F R P製曲がり管あるいはラケットの製造方法および装置が提供される。

本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造方法は、拡張性チューブを被せた高耐圧性チューブを強化繊維のプリプレダで被覆してなるプリフォームを金型のキヤビティに入れ、金型を加熱するとともに前記高耐圧性チュ一ブ内を 3 M P a以上に加圧して前記プリフォームを前記キヤビティの壁面に押し付けることを特徵とする方法からなる。

また、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造方法は、拡張性チューブを強化繊維のプリプレグで被覆してなるプリフォームの上に、単糸径が 2 0 m以下で、目付が 1 O O g Zm ² 以下の不織布を巻きつけてなる成形基材を金型のキヤビティに入れ、金型を加熱するとともに前記拡張性チューブ内を加圧して前記成形基材を前記キヤビティの壁面に押し付けることを特徵とする方法からなる。

さらに、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造方法は、拡張性チューブを強化繊維で被覆してなるプリフォームの上に、単糸径が 2 0 / m以下で、目付が 1 0 O g /m ² 以下の不織布を巻きつけてなる成形基材を金型のキャビティに入れ、金型を加熱し、前記拡張性チューブ内を加圧するとともに前記キヤビティ内を減圧しながらそのキヤビティ内に樹脂を注入することを特徵とする方法からなる。

上記方法においては、不織布は、製造段階ではプリフォームの最外層に更に積層するが、不織布に用いる織維の剛性により拡がってしまい、金型セット時の嚙み込みなどの原因となることがある。そこで、不織布に樹脂を含浸し、粘着性をもたせると作業性が良くなる。つまり、不織布層もプリプレグ化しておくことが好ましい。また、このように不織布層をプリプレグ化して製造に供する場合には. 含浸樹脂はこれらマトリクス樹脂と同系であることが、層間剝離強度の低下を防ぐ観点から好ましい。

なお、本発明においては、プリフォームの外側に不織布の層を配したものを Γ 成形基材」と呼び、不織布の層が設けられていないもの、または不織布の層が設けられる前の状態のものを「プリフォーム」呼んでいる。

また、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造装置は、高耐圧性チューブに被せた拡張性チユーブを強化繊維のプリプレグで被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する金型と、前記高耐圧性チューブ内に非圧縮性流体からなる 3 M P a以上の加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有していることを特徵とするものからなる。

このような装置により、高圧流体を用いた成形が可能となり、プリフォームがキヤビティの壁面に良好に押し付けられて、表面品位の良い成形品が得られる。また、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造装置は、拡張性チューブを強化織維のプリプレグで被覆してなるプリフオームが入れられるキヤビティを有する上下分割型の金型と、前記拡張性チューブ内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有し、かつ、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包していることを特徵とするものからなる。

さらに、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造装置は、拡張性チューブを強化繊維で被覆してなるプリフオームが入れられるキヤビティを有する上下分割型の金型と、前記拡張性チューブ内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段と、前記キヤビティ内を減圧する減圧手段と、前記キヤビティ内に樹脂を注入する樹脂注入手段とを有し、かつ、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包していることを特徴とするものからなる。

このような装置においては、とくに、上下分割型の金型とするとともに、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包しているので、作業性が良いとともに, 脱気性を良くしたり、キヤビティ内での樹脂の流動性を良くしたりでき、成形品の品位を向上できる。

図面の簡単な説明

図 1は本発明の一実施例に係る曲がり管の部分斜視図である。

図 2は本発明の一実施例に係るプリフォームの断面図である。

図 3は図 2のプリフォームの部分斜視図である。

図 4は本発明の一実施例に係るラケット用プリフォームの部分斜視図である。図 5は本発明の別の実施例に係るプリフォームの断面図である。

図 6はプリフォーム作製のためのプリプレグ積層を示す斜視図である。

図 7は積層プリプレグの裁断を示す斜視図である。

図 8は図 7のプリプレグを用いて作製したプリフオームの部分斜視図である。図 9は図 5のプリフーム上に不織布層を設けたプリフオームの断面図である。図 1 0は本発明の一実施例に係るプリフォームの製造方法を示す概略構成図で図 1 1は図 1 0の製造方法における一工程を示す概略構成図である。

図 1 2は図 1 0の製造方法における別の工程を示す概略構成図である。

図 1 3は図 1 0の製造方法におけるさらに別の工程を示す概略構成図である。図 1 4は本発明の別の実施例に係るプリフォームの製造装置の概略側面図である ο

図 1 5は図 1 4の装置における筒状フィルム装着手段の概略側面図である。図 1 6は図 1 4の装置におけるプリプレグ捲回の様子を示す拡大部分縦断面図である。

図 1 7は図 1 6の方法により成形されたプリフォームと芯材の断面図である。図 1 8は本発明の一実施例に係るプリフォームの製造方法を示す概略構成図である。

図 1 9はハニカム体埋設ラケットフレームの一例を示す断面図である。

図 2 0はハニカム体埋設ラケットフレームの別の例を示す断面図である。図 2 1はハニカム体埋設ヨーク部の一例を示す断面図である。

図 2 2はハニカム体埋設ヨーク部の別の例を示す断面図である。

図 2 3はプリフォームの賦形方法を示す斜視図である。図 2 4はプリフォームの自動賦形機の概略平面図である。

図 2 5は図 2 4の次の工程を示す概略平面図である。

図 2 6は図 2 5の次の工程を示す概略平面図である。

図 2 7は図 2 6の次の工程を示す概略平面図である。

図 2 8は図 2 7の次の工程を示す概略平面図である。

図 2 9は図 2 8の次の工程を示す概略平面図である。

図 3 0は賦形時のヨーク部近傍の概略平面図である。

図 3 1は本発明の一実施例に係る成形基材の斜視図である。

図 3 2は図 3 1の可撓性チューブの部分断面表示側面図である。

図 3 3は図 3 1の成形基材を用いてラケットを成形する際の概略構成図である < 図 3 4は本発明の一実施例に係る F R P製ラケットの製造装置の概略縦断面図である。

図 3 5は図 3 4の装置の下型の平面図である。

図 3 6は図 3 4の装置の樹脂注入口周りの拡大断面図である。

図 3 7は図 3 4の装置の樹脂注入口および減圧口のプラグの拡大断面図である < 図 3 8は図 3 7のプラグの口部の望ましい形状例を示す正面図である。

図 3 9は図 3 4の装置の中子部の拡大断面図である。

図 4 0は従来の成形状態を示す金型の部分縱断面図である。

図 4 1は本発明の一実施例に係る金型の部分縦断面図である。

図 4 2は従来のプリフォームの部分斜視図である。

図 4 3は図 4 2のプリフオームの断面図である。

図 4 4は従来の曲がり管の成形状態を示す金型の部分断面図である。

図 4 5は従来の表面欠陥が発生した曲がり管の部分斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

上述の如き不織布層を有する曲がり管やラケットの構成としては、たとえば図 1に示すようになる。図 1は、本発明によるラケットのフレーム部分の層構成を示しており、最内層に樹脂（たとえばナイロン）やゴム製の内圧成形用の拡張性チューブ 1、その外側に強化繊維 2からなる強化織維層 4、最外層に不織布層 5 の構成を有する。これら強化織維層 4、不織布層 5は樹脂 3で固められ、全体として F R Pを構成している。もっとも、拡張性チューブ 1は、成形後に取り除かれ、存在しない場合もある。

不織布層の厚さとしては、特に限定されないが、 0 . 0 5〜0 . 2 m mであることが、前述の樹脂の流動性確保、ボイド等の発生防止、さらには成形品の軽量化の観点から好ましい。また、不織布層における織維の体積含有率は、 5〜3 0 %であることが好ましい。目付を 1 0 0 g /m ² 以下にしたのと同じ理由で、織維体積含有率が高すぎると、樹脂の流動性が損なわれるとともに、成形品の重量増大を招く。逆に低すぎると、不織布層存在の効果が損なわれる。

不織布層は、曲がり管やラケットの長さ方向全長にわたって配されていてもよく、長さ方向に部分的に設けられていてもよい。たとえば、不織布層がラケットのグリップ以外の部分全長にわたって配されていてもよく、フレームのヨーク近傍に配されていてもよい。とくにフレームとヨーク接合部周りは、成形の際ボイドゃピンホールが発生し易い部位であるので、効果が大きい。

また、不織布層は、曲がり管やラケットのフレームの周方向に全周にわたって配されていてもよく、部分的に、たとえばフレームの周方向にガット溝部以外の部分に配されていてもよい。

また、不織布層としては、複数層積層された構成を採ることもできる。さらに、不織布層は、いわゆるスパイラル巻きではなく、所定幅の不織布を曲がり管ゃラケットのフレームの周方向に巻いて設けることが好ましい。これによつて、工程を簡素化できるとともに、不織布のオーバラップ部分を小さくし、表面平滑性を向上できる。

さらに、ラケットのフレームおよび/またはヨークの強化織維層の内側に、少なくとも部分的にハニカム体や木材からなる芯材を配することもできる。このような芯材の配設により必要な部位を部分的にさらに補強でき、強度特性の向上をはかることができる。

上記のような F R P製曲がり管やラケットは、次のようなプリフォームを用いて製造されることが好ましい。

すなわち、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケット成形用プリフォームは、 4組を超えない範囲の強化繊維分層を有し、各強化繊維分層は複数枚の強化繊維材の積層構成を有しているとともに横断面が C字状をしており、かつ、下層の強化繊維分層の開口部を上層の強化繊維分層が覆っていることを特徴とするものからなる。この強化織維材は、プリプレグ化されていることが好ましい。すなわち、従来のプリフォームにあっては、前述したように、作業性が悪く、手間がかかるとともに品質も安定しなかった。

本発明に係るプリフォームは上述の如き構成を有し、たとえば図 2、図 3に示すように構成されている。図において、強化織維層を構成する強化繊維分層 1 1、 1 2は、拡張性チューブ 1 4 (たとえばナイロンチューブ）が被覆された芯材 1 3上に形成され、複数枚の強化織維材の積層構成を有しているとともに横断面が C字状をしている。強化繊維材は、プリプレグ化されている。そして、下層の強化織維分層の開口部を上層の強化織維分層が覆っている。このようなプリフォーム 1 5は、芯材 1 3が抜き取られた状態にて内圧成形に供される。

図 3に示したようなプリフォーム 1 5は、ラケットの成形に供する場合には、たとえば図 4に示すように、オーバラップ部分にガット孔 1 6およびガット溝 1 7が位置するようにすることが好ましい。

また、図 3に示した態様の他、たとえば図 5に示すように、拡張性チューブ 2 1が被覆された芯材 2 2の上の強化織維分層 2 3、 2 4のオーバラップ領域を更に大きくしたプリフォーム 2 5とすることもできる。

なお、図 3、図 5に示した態様では、 2つの強化織維分層を用いたが、必要に応じて更に分層を増してもよい。但し、余り多くなると、従来の一層づっ捲回する場合との差が小さくなるので、その場合には、積層する強化織維材枚数を増やし、強化織維分層が合計で 4組を超えない範囲とすればよい。

このようなプリフォームは、たとえば次のような方法で形成される。

たとえば、上記プリフォーム製造のための方法は、芯材に被せた拡張性チューブの上に、少なくとも、そのチューブの全周長よりも短い幅の第 1の強化織維分層材を捲回し、この第 1の強化織維分層材の上に、第 2の強化繊維分層材を、捲回された前記第 1の強化繊維分層材の開口部を覆うように捲回する方法からなる _c ここで、第 1 の強化織維分層材および第 2の強化織維分層材は、通常、それぞれ強化鏃維材が複数枚積層されたものからなる。また、第 1の強化織維分層材および第 2の強化繊維分層材はプリプレグ化されている。

たとえば、図 6に示すように、複数枚の、プリプレグ化された強化繊維材 2 6 を所定枚数積層し、図 7に示すように所定幅に切断して第 1、第 2の強化織維分層材 2 7を作製する。

そして図 8に示すように、たとえばナイロンチューブ 2 8が被覆された芯材 2 9上に、まず第 1 の強化織維分層材 3 0を捲回し、その開口部 3 1を覆いかつ開口部 3 1の両側で第 1の強化織維分層材 3 0とオーバラップするように、第 2の強化繊維分層材 3 2を捲回することにより、図 5に示したようなプリフォーム 2 5が形成される。

上記のような、いわゆる 2分割構成のプリフォームにおいては、従来のように 1枚づっ積層して構成する場合に比べ、金型成形時に移動する層間が合計 2箇所しかないことから、成形が容易である。つまり内圧負荷時に両強化繊維分層材が容易に移動し、移動不良が極めて少なく、成形不良が殆ど発生しない。また、芯材への捲回回数も 2回だけで済むため、作業時間が短く、高能率である。また捲回する回数が少ないことと、捲回される強化織維分層材が既に多層に積層されたものであるため、剛性が高く捲回作業の機械化、即ち自動化が容易となる。なお、上記例は、 2組の強化繊維分層材からなる、 2分割構成の例を説明したが、成形性や作業性改善の点、および機械化の点から、 4組の構成でも効果は充分にある c 上記のように形成されたプリフォーム 2 5の外側には、図 9に示すように、不織布層 5が設けられていることが好ましい。不織布層 5 としては、その織維の単糸径が 2 0 m以下、目付が 1 0 0 g /m ² 以下であることが好ましい。

上述のような、いわゆる 2分割構成のプリフォームは、次のような装置を用いて形成できる。

たとえば、上記のような管状プリフォーム製造のための装置は、拡張性チューブを被せた芯材とその芯材上に設けた強化織維分層材を保持するとともに、分層材を芯材の外形に沿って芯材の上下面に押圧する、上下方向に移動可能な上下一対の第 1のプレス手段と、分層材を芯材の外形に沿って折り曲げ、折り曲げられた分層材を芯材の側面に押圧する、左右方向に移動可能な左右一対の第 2のプレス手段とを有しているものからなる。ここで、第 2のプレス手段は、たとえば上下二段に設けられている。

たとえば図 5に示した形態のプリフォームは、図 1 0〜図 1 3に示すように、上下プレス板 4 1、 4 2と、左右に上下二段に設けられたプレス板 4 3、 4 4、 4 5、 4 6 とを有する装置を用いて次のように形成される。

まず、図 1 0に示すように、下ブレス板 4 2が上昇した後、下プレス板 4 2の上に分層材 4 8、チューブ被覆芯材 4 7を順次配置する。下プレス板 4 2を下降させるとともに、左下、右下プレス板 4 5、 4 6を用いて分層材 4 8を折り曲げる。次に、図 1 1に示すように、左上、右上プレス板 4 3、 4 4が中心点まで前進し、分層材 4 8を略 C型に折り曲げ、下プレス板 4 2が上昇してプレスし、 C 型を定着させる。

次に、芯材 4 7の上に次の分層材 4 9を配置した後、図 1 2に示すように、上プレス板 4 1が下降して分層材 4 9 と芯材 4 7を挟む。そして左下、右下プレス板 4 5、 4 6が後退する。

次に、下プレス板 4 2を上昇させるとともに、左上、右上プレス板 4 3、 4 4 を用いて分層材 4 9を折り曲げる。下プレス板 4 2が下降した後、図 1 3に示すように、左下、右下プレス板 4 5、 4 6が中心点まで前進し、分層材 4 9を略 C 型に折曲げ、上プレス板 4 1が下降してプレスし、 C型を定着させる。プレス板を後退させて成形されたプリフォームを取り出すと、図 5に示したようなプリフオームとなる。

上記のような装置を用いてプリフォームを形成すれば、装置内に分層材、チュ一ブ被覆芯材を順次配置することにより、装置内の 6つのプレス板が順次移動して、半自動的に分層材をチューブ被覆芯材に捲回でき、かつ捲回回数も原則として 2回でよいので、品質の安定した長尺プリフォームを能率よく、短時間で成形することができる。

本発明に係る F R P製曲がり管やラケット成形用のプリフォームの製造においては、芯材に拡張性チューブを被せる工程まで含めて自動化をはかることが可能である。すなわち、芯材に拡張性チューブを装着する工程、芯材に分層材を捲回する工程、芯材から成形されたプリフォームを抜き取る工程を順次実行できるようにして、所望のプリフォームを自動的に製造することが可能である。この自動化を達成するためのプリフォームの製造方法は、たとえば、基本的に、芯材に拡張性チュ一ブを被せるチュ一ブ装着工程と、芯材に被せた拡張性チュ一ブの上に分層材を捲回してプリフオームとする捲回工程と、プリフオームを芯材から抜き取るプリフォーム抜取り工程と、プリフォームが抜き取られた芯材を前記チューブ装着工程に戻す工程とを有する。そして、上記各工程間には、適宜移送工程が設けられる。具体的には、次のような方法が適用できる。

すなわち、芯材に拡張性チューブを被せるチューブ装着工程と、

拡張性チューブを被せた芯材を捲回手段に移送する工程と、

捲回手段上に、少なくとも、複数枚のプリプレグ化された強化織維材が予め積層された、前記拡張性チューブの全周長よりも短い幅の第 1の強化繊維分層材ぉよび所定の幅の第 2の強化繊維分層材を所定の重ね幅をもたせて配置する工程と、捲回手段により、芯材に被せた拡張性チューブの上に前記第 1の強化織維分層材を捲回し、続いてこの第 1の強化織維分層材の上に、前記第 2の強化繊維分層材を、捲回された前記第 1の強化織維分層材の開口部を覆うように捲回してプリフォームとする捲回工程と、

プリフォームを芯材とともにプリフォーム抜取り手段に移送する工程と、プリフォームをプリフォーム抜取り手段により芯材から抜き取るプリフォーム抜取り工程と、

プリフォームが抜き取られた芯材を前記チューブ装着工程に戻す工程とを有する方法である。

また、上記方法に対応する、プリフォームの製造装置としては、たとえば、芯材に拡張性チューブを被せるチューブ装着手段と、芯材に被せた拡張性チューブの上に分層材を捲回してプリフォームとする分層材捲回手段と、プリフォームを芯材から抜き取るプリフォーム抜取り手段と、前記 3手段に芯材を順次移動させるローテーション手段と、前記分層材捲回手段に分層材を供給する分層材供給手段とを有している、プリフォームの製造装置が挙げられる。

より具体的には、上記プリフォームの製造装置は、たとえば図 1 4に示すように、芯材 S 1に拡張性チューブを被せるチューブ装着手段 1 8 0と、

水平方向にスライドするテーブル 1 8 1 と、そのテーブル 1 8 1の上方に位置し上下方向に移動するプレス板 1 8 2とを有し、テーブル 1 8 1上に配置された、拡張性チューブを被せた芯材をプレス板 1 8 2でプレスしながらテーブル 1 8 1 をスライドさせて芯材を回転させ、芯材に被せた拡張性チューブの上にテーブル上に配置された分層材 Pを捲回してプリフオームとする分層材捲回手段 1 8 3と、プリフオームを芯材から抜き取るプリフオーム抜取り手段 1 8 4 と、

前記チューブ装着手段 1 8 0、分層材捲回手段 1 8 3、プリフォーム抜取り手段 1 8 4の 3手段に順次芯材 S 1を移動させるローテーション手段 1 8 5と、前記分層材捲回手段 1 8 3に分層材のストツク 1 8 8から、必要な分層材 Pを順次供給する分層材供給手段 1 8 6とを有するものからなる。

ここで上記構造の装置においては、前記ローテーション手段は、 3組のチヤック 1 8 7 a、 1 8 7 bを有し、 3組のチャックにそれぞれ把持した芯材 S 1を、前記チューブ装着手段 1 8 0、分層材捲回手段 1 8 3、プリフォーム抜取り手段 1 8 4の 3手段間に順次移動させるよう構成されていることが好ましい。

このローテーション手段 1 8 5は、たとえば、芯材 S 1を把持するためのチヤック 1 8 7 a、 1 8 7 bが、回転軸 1 8 5 aを中心にして 3組配置され、各チヤックに把持された 3本の芯材 S 1を順次所定の工程間で移動させる構成とすることができる。

チューブ装着手段 1 8 0は、位置 Aにある芯材 S 1に、拡張性チューブを自動的に装着する。このチューブ装着手段 1 8 0は、たとえば図 1 5のように構成される。

図 1 5においては、芯材 S 1に対し平行に延びるガイド 1 8 9上に、図の左右方向に駆動可能にスライダ 1 9 0が設置されている。スライダ 1 9 0の上部に設けられた、真空吸引パッド 1 9 1、ゴムプロック 1 9 2を有する平行開閉チヤック 1 9 3で拡張性チューブ 1 9 を引き出し、芯材 S 1に被せた後、連続した拡張性チューブ 1 9 4を切断装置 1 9 5で切断して、チューブ装着工程を終了する < 拡張性チューブ 1 9 4を被せた芯材 S 1は、位置 B (図 1 4 ) にてスライドテ —ブル 1 8 1に移される。そして、テーブル 1 8 1のスライド動作およびプレス板 8 2の押圧動作により、図 1 6に示すように、テーブル 1 8 1上に所定の重ね幅 Wをもって配置されている、分層材 Pを構成する分層材 P 1、 P 2上を、拡張性チューブ 1 9 4を被せた芯材 S 1が転動される。これによつて、図 1 Ίに示すように、芯材 S 1上にプリフォーム 1 9 6が形成される。この例では、芯材 S 1 の横断面形状が円形であるから、上記のような転動動作を利用できる。分層材捲回後、芯材 S 1は位置 C (図 1 4 ) に移送され、芯材 S 1から、形成されたプリフォーム 1 9 6が抜き取られる。

さて、本発明におけるプリフォームは、上記のような 2分割構成のプリフォームの他、筒状編組を用いた構成とすることもできる。

すなわち、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケット成形用プリフォームは、強化繊維からなる筒状の編組と、この編組の外側に配した不織布とを有していることを特徴とするものからなる。少なくとも編組はプリプレグ化されている。また、編組としては、多重の筒状編組を用いることもできる。

上記編組プリフォームの製造方法を、たとえば図 1 8に示した製造装置を参照して説明する。

編組機 5 1、 5 2、 5 3を多重連（本例では 3連）で用いて、拡張性チューブ 5 4の上に強化繊維の繊維束 5 5を多重編組する。該編組 5 6を樹脂液 5 7に浸漬して樹脂を含浸し、加熱乾燥装置 5 8、水冷ターンロール 5 9、 6 0、加熱乾燥装置 6 1を通して溶媒を乾燥し、水冷ターンロール 6 2を通した後、その上に不織布 6 3を上下から貼付し、カレンダー装置 6 4でプレスした後、該多重層編組プリプレグ 6 5を巻取る。

上記のような方法、装置においては、編組角度（軸線方向を 0 ° として） 1 0 ~ 6 0 ° の範囲で各層同一角度又は各層異なる角度で編組し、織維体積含有率は 4 0 - 7 0 % (樹脂体積含有率 3 0 ~ 6 0 % ) とすることが好ましい。

また、拡張性チューブ 5 4 としては、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、シリコーン、ゴム系等のポリマー材料が使用できる。また、図示の如く、拡張性チューブ 5 4 とともに、繊維束又はテープ状布帛 6 6 (織布、不織布、合成フィルム等）を同時に通し、その上に多重編組することもできる。

含浸する樹脂としては、エポキシ、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、フュノール等の熱硬化性樹脂が使用できる。また、強化織維としては、炭素織維、ガラス織維、ポリアラミド織維、その他の強化織維が使用できる。異なる織維のハイブリッド構成も可能である。たとえば、炭素織維とガラス繊維またはポリアラミド繊維とのハイプリッド構成が採れる。

このような方法においては、樹脂含浸を容易にするため、溶媒稀釈により含浸用樹脂の粘度を調整することが好ましい。粘度調整により、多重層であっても容易に完全含浸ができる。また、溶媒系であるため樹脂配合組成の制約はなく、溶媒可溶の原材料を自由に選択使用することができる。

また、編組表面に不織布を配置することにより、成形の際のボイド、ピンホール等の表面欠陥をほとんどなくすことができる。不織布は、炭素繊維、ガラス織維、ポリアラミド織維、その他の強化織維からなる。

さらに、従来の問題点であった編組の寸法安定性を解決するためには編組の伸びを抑えればよい。そのための手段として、拡張性チューブとともに伸びを抑える織維束又はテープ状布帛 6 6を通すことにより、編組の寸法安定性を確保するとともに三軸編組の欠点であったキヤビティ壁面へのフィット性を損なわず軸方向の補強材として作用させることができる。

また、所定形状の曲がり管やラケット用プリフォームを形成するに際し、管状プリフオーム内の少なくとも一部にハニカム体や木材からなる芯材を配しておくこともできる。たとえばラケットについては、図 1 9や図 2 0に示すように、フレーム 7 1、 7 2の内部にハニカム体 7 3、 7 4を配してサンドウイツチ構造としたものである。これにより、ガット張力によるフレーム壁破損の防止（ガット引抜き強度の増大）、軽量化を図ったり、剛性を高めることができる。ハニカム体 7 3、 7 4を配する位置は、ガット引抜き強度向上を目的とする場合は外側に (図 1 9 ) 、剛性向上を目的とする場合は横断面上下にする（図 2 0 ) 。

また、ラケットのヨーク部についても同様に構成できる。すなわち、従来のョークは、ウレタン発泡体の両面に E V A (エチレンビニルアルコール）シートなどの発泡材料を配し、それにプリプレグを巻きつけ、フレーム成形時の加熱（E V A発泡） ·硬化により成形させるものが主流であった。しかし、この方法では内圧が十分かからないことや、コアとなるウレタン発泡体に補強効果がほとんど無いために、 F R P層を厚くする必要があり重量増につながつていた。

そこで、図 2 1、図 2 2に示すように、ヨーク 7 5、 7 6の内部にハニカム体 7 7、 7 8を配し、ガット 7 9、 8 0の張力による破損を防止する。ハニカム体 7 7、 7 8を配する位置は、ハニカム体が外側の殻に接することを基本とし、発泡材料を併用して成形するとよい。発泡材料を用いれば内側（打球面側）の殻にも接するサンドウイツチ構造とすることができる。

次に、プリフォームや成形基材（プリフォーム上に不織布層を配したもの）の賦形について説明する。以下の説明はプリフォームについて行う。

上記のように形成された長尺のプリフォームは、曲がり管、たとえばラケット形状に合わせて、 F R Pへの成形前に予め賦形される。

たとえば、ラケット成形用プリフォームをラケット成形用金型のキヤビティ内に装着する前に、実質的にキヤビティの形状をした型、たとえば、キヤビティの形状に沿う形状の凸部を有する型（たとえば木型）を用い、プリフォームに張力を付与しつつ、一対の押し付けローラによりプリフォームを前記凸部の外周に押し付け、プリフォームを前記凸部の形状に沿う形状に賦形する方法である。より具体的には、図 2 3に示すように、拡張性チューブ 8 1上に所定の強化織維層 8 2を形成した長尺のプリフォーム 8 3、さらには必要に応じて前述の如き不織布層（図示略）を被覆した成形基材を、長さ方向両外側に向けて張力を付与 (保持）しつつ、予めヨーク部用プリフォーム 8 4が装着された凸部 8 5を有する型 8 6の凸部 8 5に沿わせて賦形する方法である。

この賦形は、たとえば図 2 4に示すような自動賦形機 9 0を用いて行うことができる。図においては、 9 1は両側に設けられたプリフォームガイドであり、一対の張力保持機構 9 2により、プリフォーム 8 3にその賦形時に張力が付与（保持）される。 9 3は一対の押し付けローラを示しており、エア又は油圧シリンダ 9 によってプリフォーム 8 3を左右対称に、木型 8 6の凸部 8 5の外周に押し付けていく。

まず、図 2 4に示したように、真直偏平なプリフォーム 8 3をプリフォームセット位置に配置する。そして、 H型のヨーク部プリフォーム 8 4を型 8 6のョーク部セット位置に配置する。この時、型 8 6 と押し付けローラ 9 3は、初期位置にある。張力保持ローラ 9 2がプリフォーム 8 3を挟んで張力保持する。

次に図 2 5に示すように、型 8 6が前進して、プリフォーム 8 3にあたり、押し付けローラ 9 3がプリフォーム 8 3を型 8 6の凸部 8 5に押し付けていくことにより、プリフォーム 8 3を凸部 8 5に合わせて折曲げる。

型 8 6がさらに前進し、図 2 6に示すように、押し付けローラ 9 3がヨーク部セット位置に配置されたヨーク部プリフォーム 8 4にプリフォーム 8 3を押し付けて接着する。

そして、図 2 7に示すように、グリップ部付け根部で、プリフォーム 8 3が重なり、押し付けローラ 9 3で押さえてグリップ付け根を強く接着した後、押し付けローラ 9 3の押し付け力を押し付け力切り替え機構（図示略）により弱くする _c 型 8 6がさらに前進することにより、図 2 8に示すように、プリフォーム 8 3 が押し付けローラ 9 3に挟まれながら移動して、グリップ部 9 5が接着される。型 8 6は行端まで移動して停止する（図 2 9 ) 。型 8 6からプリフォーム 8 3 を取り出した後、型 8 6が矢印の方向に初期位置までに復帰する。賦形されたプリフォームは、人が、接着部にプリプレグをまいて補強した後、金型に投入されて、加圧加熱成形される。

なお、上記においては、押し付けローラ 9 3の押し付け力は切り替え機構（たとえばエアシリンダの駆動圧力の切り替え）により、切り替えられるが、これは、グリップ部接着工程までは、プリフォーム 8 3のしわの発生を防ぎ、ヨーク部 8 4を強く接着するため、ローラの押し付け力を強くし、グリップ部接着工程では、グリップ部付け根部が張力により剝がれるのを防ぐため、ローラの押し付け力を弱くするためである。

また、押し付けローラ 9 3のエアシリンダ 9 4の取り付け角度は、トップ部付近のしわの防止、ヨーク部及びグリップ部の接着力向上のため、機軸 9 6に対して、 4 5 ~ 9 0 ° の範囲内であることが望ましい。この角度を 4 5 ° 、 7 5 ° 、 9 0 ° で比較したところ、 4 5 ° ではヨーク部、グリップ部付近で押し付けローラ 9 3がプリフォーム 8 3を型に押し付ける方向に力が十分作用しない。また、 9 0 ° では、押し付けローラ 9 3がプリフォーム 8 3の押し付けを開始する位置が後退するため、トップ部でのプリフォーム内周側でのしわの発生防止の機能を果たさない。トップ部でのしわの発生防止、ヨーク部、グリップ部の接着力向上のためには、 7 0〜 8 0。が最も適している。張力保持機構 9 2は、一対の張力保持機構 9 2が、機軸 9 6に対して対称に、プリフォームセット位置に配置されている。

型 8 6 としては、長方形の板の上にラケットのフレームの形状をした凸部 8 5 (ガット面の形状をした楕円部とヨーク部以降グリップ付け根までの三角部）が突設された構造になっている。図 2 3に示したように、楕円部と三角部の間に H 型のヨーク部プリフォーム 8 4をセットできるようになつている。

この型 8 6は、装置の機軸上にあり、プリフオームセット位置の手前から賦形の終了する行端まで、機軸上を移動する。駆動は、モータの回転運動をボールねじで直線運動に変換しているが、他の駆動方法でも可能である。型 8 6のプリフオーム 8 3が当たる面には、難粘着処理（テフロンコーティング等）を行うことが望ましい。そうしないと、賦形後、プリフォーム 8 3を型 8 6から取り出すのが困難になり、形が崩れるおそれがある。

また、ヨーク部付近は、実際のラケットフレームでは、凹んでいるが、その形状のままで型を作成すると、プリフォーム 8 3にかかる張力のため、一度接着されたプリフォーム 8 3とヨーク部プリフォーム 8 4が剝がれてしまうおそれがある。そのため、型の形状は、少し形を崩して、ヨーク部付近が直線状（図 3 0 ) または外側に膨らんでいる形状にすることが好ましい。各接着部の位置が正しければ、カーブの曲率が実際と多少異なっていても問題ない。

押し付けローラ 9 3の押し付け力は、たとえば、エアシリンダ 9 4の駆動圧力を電磁弁（図示略）で切り替えることにより切り替えることができる。

前述の如き自動賦形装置、方法とすることにより、常温（ 2 5 ~ 3 5度）でもある程度剛性のあるプリフォームの両端を、張力保持機構により強い力で引っ張りながら型に合わせて曲げることができ、プリフオームの内周側のしわの発生を防ぐことができる。

また、押し付けローラでプリフォームを型に押し付けながら賦形することにより、プリフォーム内周側のしわの発生を防ぐことができ、さらにヨーク部、グリップ部の接着も好ましい状態にて行うことができる。

さらに、品質の安定、収率の向上、成形時間の短縮、省人化、作業能率の向上等が可能となる。次に、本発明に係る F R P製曲がり管およびラケットの製造方法について説明する。まず、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造方法は、前述の拡張性チュ一ブを被せた高耐圧性チュ一ブを強化繊維のプリプレグで被覆してなるプリフォームを金型のキヤビティに入れ、金型を加熱するとともに前記高耐圧性チューブ内を 3 M P a以上に加圧して前記プリフオームをキヤビティの壁面に押し付けることを特徴とする方法からなる。

このプリプレグの上には、単糸径が 2 0 〃m以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布が巻きつけらていることが好ましい。

このような方法は、内圧成形法と呼ばれるものの一種であるが、負荷圧力が 3 M P a以上と高いので、本明細書では特に「高圧成形法」と呼ぶ。

すなわち、従来技術の項で述べたように、従来は主として圧縮性流体（たとえば空気）を用い、比較的低圧での内圧成形であった。上記本発明に係る高圧成形法は、たとえば一端が閉塞され他端に外部の加圧装置から非圧縮性流体からなる加圧媒体を導入するための継手が接続された高耐圧性チューブを用いて、漏れのない状態で高耐圧性チューブを膨張させ、プリフォームをキヤビティ壁面に押し付けて成形するものである。

このような方法は、次のような装置を用いて実施される。すなわち、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造装置は、高耐圧性チューブに被せた拡張性チューブを強化織維のプリプレグで被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する金型と、前記高耐圧性チューブ内に非圧縮性流体からなる 3 O M P a以上の加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有していることを特徴とするものからなる。

ここで、前記高耐圧性チューブとしては、その材質は熱硬化製樹脂の硬化温度に加熱しても成形時の力では破断が生じない程度の強度を有する耐熱性のものであることが好ましく、具体的には J I S Aにて硬度 8 0以下のシリコーンゴム、フッ素ゴムが好ましく、十分な伸びを得るためには更に J I S Aにて硬度 4 0程度のシリコーンゴムチューブがより好ましい。また、高耐圧性チューブ断面形状は、可能ならば成形品断面形状と近似した形状のものを用いるのが成形後高耐圧性チューブを抜き去るのに好都合である。また、外形寸法は、成形後に成形品から高耐圧性チューブを容易に引き抜くことができる寸法のもの、具体的には高耐圧性チューブの限界伸び率を考慮して、金型内壁断面積の 5 0~8 0 %程度のものが好ましい。

高耐圧性チューブの一方の端部を閉塞する方法としては、製造時に一端部を閉塞状態に成形する方法の他、接着する方法、両端解放の高耐圧性チューブの一端部を例えばワイヤ等で絞り込む方法や、折り曲げ状態で金型にセットして合わせ面の押圧力で閉塞する方法等が挙げられる。一方、高耐圧性チューブの他方の端部は、かしめ部分の高耐圧性チューブを二重構造とすることによりかかる部分の剛性を向上させると共に、高耐圧性チューブの肉厚を加工前の肉厚に対して 4 0 〜7 0 %、より好ましくは 5 0 ~ 6 0 %になるようにするのが好ましい。この二重構造とするための補強部材としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、硬質ゴム、金属製ブレード等が好ましい。

そして、高耐圧性チューブ内に充墳する非圧縮性流体としては、熱硬化樹脂の硬化温度で気化せず、かつ、長期間使用時に物性の劣化が生じないものが好ましい。具体的には、例えば、タービン油、シリコンオイル等のオイルを用いることができ、これらの中で安価で入手し易いタービン油が好ましい。これら非圧縮性流体により、高耐圧性チューブ内を少なくとも 3MP a以上の圧力、好ましくは 7 - 1 0 MP aの圧力まで加圧する。かかる圧力、特に少なくとも 3MP a以上の圧力に加圧する理由は、発明者らにおいて実施した表面凹部の塗装後における視覚テスト結果に基づく。すなわち、アルミニウム板表面に直径 0. 1 mmから 1. 0 mmまで針状物を押し付けることにより 0. 1 mm刻みの凹部を設け、当該アルミ二ゥム板を塗装後肉眼で観察できる凹部の大きさを調べたところ、直径 0. 3 mm以下のものはほとんど表面品位に影響がないが、 0. 4 mmを境として 0. 5 mmになると欠陥が観察できるようになった。このことから、直径 0. 5 mmの欠陥を直径 0. 3 mmまで圧縮するために必要な圧力 pは、

pZp。 = ( 0. 5/0. 3) ³

となる。ここで、 p。は、従来技術による成形圧力約 0. 7MP aとすると pは少なくとも約 3 MP a以上の圧力が必要となる。一方、その上限圧力としては、特に制限はなく表面欠陥防止の観点からは高ければ高いほど好ましいのであるが、実用性の点からは 1 5 M P aである。

上記方法および装置の一実施態様を図面に基づいて説明する。

図 3 1は、本発明方法に用いられる高耐圧性チューブ 1 0 1の全体斜視図であり、高耐圧性チューブ 1 0 1が拡張性チューブ 1 0 2の内部に差し込まれ、拡張性チューブ 1 0 2に織維強化のプリプレグ 1 0 3が巻きつけられた状態を示している。かかる拡張性チューブ 1 0 2にプリプレグ 1 0 3が巻きつけられたものがプリフォーム 1 0 4である。

本発明方法の実施に際し、まず前準備として図 3 1の状態にしなければならないのであるが、その具体的工程は以下のとおりである。

まず、図示しない例えば、木材、竹、プラスチックなどの芯材を、材質がポリアミド等からなる拡張性チューブ 1 0 2の中に挿入する。次いで拡張性チューブ 1 0 2にエポキシ樹脂、フノール樹脂等の成形すべき用途に応じた熱硬化性樹脂が予め含浸されたプリプレグ 1 0 3を所定回数、捲回し、しかる後に芯材を抜き取り、上記高耐圧性チューブ 1 0 1を挿入するのである。

高耐圧性チューブ 1 0 1は、図 3 2に全体図を示すように、シリコーンゴムチユーブを切断し、その右端部を接着することにより閉塞し、左端部は図示しない外部加圧装置と連結できるように市販のヮン夕ツチカツブラー継手のォス側継手 1 0 6を接続した。

次に、以上に説明した高耐圧性チューブ 1 0 1を用いて中空の曲がり管、具体的にはラケットを製造する手順を図 3 3に基づいて説明する。

図 3 3において、 1 1 5は、上記高耐圧性チューブ 1 0 1のォス側継手 1 0 6 と耐圧ホース 1 1 2を介して接続される外部加圧装置で、 2本の油圧シリンダ 1 1 7、 1 1 8内に 1本のロッド 1 1 9の両端部に固定されたピストン 1 2 0、 1 2 1が進退する、いわゆるデュアルタイプのシリンダ/ピストン装置である。この加圧装置 1 1 5は、油圧ポンプ 1 2 2によって製造された圧力油が配管 1 2 3 および切替弁 1 0 9を経てシリンダ 1 1 7内に充填されると、共通口ッド 1 1 9 が右方向に移動し、シリンダ 1 1 8内のオイル 1 0 5がピストン 1 2 1によってバルブ 1 1 0、耐圧ホース 1 1 2、継手 1 0 6を経て高耐圧性チューブ 1 0 1内に充塡され、高耐圧性チューブ 1 0 1を膨張させるようになつている。また、高耐圧性チューブ 1 0 1を拡張性チューブ 1 0 2から引き抜く際には、前もって共通ロッド 1 1 9を左方向に移動させ、収縮させてから引き抜くようになっている。なお、 1 1 1は、充塡圧力確認のための圧力計である。

金型 1 0 7は、図に示すようにキヤビティがラケットの形状をした下型 1 0 7 aと、この下型の上部に固定する上型 1 0 7 bとからなる金型を用いた。まず、図 3 1の状態のプリフォーム 1 0 4を高耐圧性チューブ 1 0 1 と共に図 3 3に示すように下型 1 0 7 aのキヤビティに沿って曲げながら装着したのち、ヨーク 1 0 8を装着した。なお、高耐圧性チューブ 1 0 1の一方の端部は、キヤビティからはみ出させ、図に示すように下型の合わせ面に乗せた。この場合、予め金型温度を 4 0〜6 0 °Cに保温しておくとプリプレグ 1 0 3が軟化するため装着が非常に容易になる。次いで上下金型 1 0 7 a、 1 0 7 bを図示しないホットプレス機で型締めすることにより、金型 1 0 7 a、 1 0 7 bを一体化せしめるとともに、両型の合わせ面により高耐圧性チューブ先端 1 1 6を圧塞した。しかる後に外部加圧装置 1 1 5からオイル 1 0 5を送り出して加圧し、プリフォーム 1 0 4を拡張性チューブ 1 0 2と共に金型のキヤビティ内で膨らませ、キヤビティの壁面に強く押し付ける。

次いで、金型 1 0 7を加熱して樹脂を硬化させた後、オイルを外部に抜き出して圧力を解放した後成形品を金型 1 0 7から取り出した。そして最後に、成形品から高耐圧性チューブ 1 0 1を引き抜くことにより、目的の F R P製ラケットを得る。

このような製造方法によれば、従来にない高い内圧力を有する非圧縮性流体により、高耐圧性チューブから漏れが発生しない状態で成形できることから、プリフォームのキヤビティ壁面への押付不良に起因する表面欠陥のない品質の優れた F R P製曲がり管やラケットを製造することができる。

上記の方法は、いわゆる高圧成形法について説明したが、本発明に係る不織布層を有する F R P製曲がり管やラケットは、通常の内圧成形法、つまり、比較的低圧の内圧を負荷する方法でも製造可能である。

すなわち、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造方法は、拡張性チューブを強化繊維のプリプレグで被覆し、さらにそのプリプレグの上に、単糸径が 2 0 / m以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布を巻きつけてなる成形基材を金型のキヤビティに入れ、金型を加熱するとともに前記拡張性チューブ内を加圧して前記成形基材をキヤビティ壁面に押し付けることを特徴とする方法からなる。

上記方法においては、不織布も、プリプレグ化しておくことが好ましい。

このような通常の内圧成形法であっても、プリフオームの外層に上記のような特定の不織布層を設けておくことにより、前述の如く、成形の際の樹脂の良好な流動性と脱気性とが確保され、ボイドゃピンホールの発生箇所、樹脂不足箇所のない表面品位の良好な成形品を得ることができる。

上記のような高圧成形法あるいは通常の内圧成形法においては、成形の容易性、脱型の容易性を向上するために、上下分割型の金型および分割自在に構成された中子を内包する金型を用いることが好ましい。すなわち、本発明に係る繊維強化プラスチック製曲がり管あるいはラケットの製造装置は、拡張性チューブを強化織維のプリプレダで被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する上下分割型の金型と、前記拡張性チューブ内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有し、かつ、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包していることを特徵とするものからなる。このような装置は、次の R T M法でも適用できる _c また、本発明に係る F R P製曲がり管やラケットは、拡張性チューブの外周に強化繊維材を捲回し、それを型内に装着した後樹脂を注入する、いわゆる Resin Transfer Molding法（以下、 R T M法と略称することもある。）によっても製造可能である。

すなわち、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造方法は、拡張性チューブを強化織維材で被覆し、さらにその強化鏃維材の被覆層の上に、単糸径が 2 0 // m以下で、目付が 1 0 0 g m ² 以下の不織布を巻きつけてなる成形基材を金型のキヤビティに入れ、金型を加熱し、前記拡張性を加圧するとともに前記キヤビティ内を減圧しながらそのキヤビティ内に樹脂を注入することを特徵とする方法からなる。

この方法は、より具体的には、たとえば、筒状に形成した強化繊維材とその内層に拡張性チューブを配置したプリフォームを成形温度に昇温した金型にセットし、拡張性チューブを与圧し同時にキヤビティを減圧しながら、注入速度 1〜7 秒、注入圧力 0 . 2〜 5 M P aでキヤビティ内に樹脂を注入し、 2 0分以下で硬化させる方法である。

この方法においては、プリフォームがフィラメントワインデイングによるものまたは編組からなることが好ましく、内層に拡張性チューブを配置したプリフォームが用いられる。上記プリフォームを、所望の曲がり管形状、たとえばラケットの形状をしたキヤビティを有する下金型に曲げながら入れる。このとき、後の拡張性チュ一ブ内の与圧の必要から、拡張性チュ一ブの一端部を緊縛するなどして閉塞すると共に、他端部に圧力空気等の加圧媒体導入用のカプラーをとりつけておく。次に、上金型を閉じ、拡張性チューブ内に圧力空気を導入しながら樹脂注入する。

プリフォームをセットする金型は、あらかじめ成形温度近くに昇温しておくことにより成形サイクルが短縮でき成形コストの低減ができる効果と、注入した樹脂粘度が下がり含浸性を上げる効果がある。さらにプリフォームを下型にセットし上金型を閉じた金型のキヤビティ内を減圧することにより、注入した樹脂のプリフオームへの含浸性や成形物の表面性が良好となる。減圧の方法としてはキヤビティを真空ポンプで引きながら樹脂注入しても良いし、キヤビティを真空ボンプで引き、ついで金型の減圧口を閉じキヤビティ内が減圧状態のところへ樹脂を注入する方法のいずれでもよい。

使用する樹脂は、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フユノール樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。これらの樹脂の粘度は注入時の温度状態で 0 . 0 5 P a · S以上 1 P a · S以下であることが好ましい。 1 P a ， Sを越えると、注入時に成形基材による流動抵抗が大きく含浸性や取扱い性が低下する。一方 0 . 0 5 P a · S未満であると、金型からの樹脂漏れをひきおこす原因となり好ましくない。

上記の樹脂注入に要する時間は 5分以下であることが好ましい。 5分以上では注入樹脂の硬化反応が進み高粘度になり好ましくない。注入方法としては連続して注入しても良いし断続して注入しても良い。断続する場合注入開始から終了するまでの時間を注入時間とする。この時の樹脂注入圧力は 0 . 2〜1 . 5 M P a であることが好ましい。さらに、成形時に拡張性チューブ内の圧力を 0 . 5 ~ 1 . 5 P aに上げると、過剰の樹脂を絞り出すことができて強化繊維の含有率が上がったり、肉厚の均一性が向上して物性のより優れた曲がり管を得ることができるよつに 7よる 0

プリフォームとしては、たとえばフィラメントワインデイングによるものか、編組を使用する。フィラメントワインデイングによるものは、必要に応じてマンドレルに拡張性チューブ、たとえばゴムチューブやナイロンチューブをかぶせた後、フィラメントワインディング法を用いて強化繊維束、たとえば炭素繊維、ガラス繊維、ポリアラミド繊維からなる織維束を、その方向がマンドレルの軸方向に対して好ましくは ± 7〜7 5 ° の範囲になるようにヘリカル巻し、任意の厚みのヘリカル巻層を形成する。強化織維束は、ストランドの形態であってもよく、テープの形態であってもよい。また、巻角度が 7 ° よりも小さいと強化繊維束の配列の安定性が低下し、また、 7 5 ° を越えると締め付け力が強くなつて後のマンドレルの引き抜きが難しくなる。さらに、強化織維束は 5 0〜2 0 0 gの力を加えながら巻きつけるのがよい。また編組は上記の強化繊維束を筒状に編んだものであり、拡張性チューブに予定の厚みになるように編組を被せてプリフォームを形成する。この際強化織維束の配列はキヤビティ内で拡張性チューブに圧力をかけ膨らませた状態で ± 5〜4 5 ° の角度になるように編組の組み角度を設定する Ο

上記のプリフォームを下金型のキヤビティにセットする際に強化織維を用いたク口ス等を追加セットして部分的に補強し剛性を向上することも良い。特にテニスラケットのようにガットを張るものについては孔周辺等の補強はガット孔の破損を防ぐためにも好ましい。またラケットのフレームとヨーク部との接合部ゃフレームからグリップ部に至る 2本のプリフオームが合流する部分ではプリフォームの乱れのため成形品の表面が悪くなりやすい。この部分に強化織維からなるクロス等を巻いて追加セットすることも好ましい。

成形物の耐熱性としては、 T g (ガラス転移温度）が 1 2 (TC以上であることが好ましい。これは高温下における変形を防止するためである。

上記のような R T M法においては、通常、注入した樹脂をプリフォームに充分含浸させるために、注入する樹脂は低拈度のものを使用することが一般的である。しかし、低粘度になると、金型の合わせ面から樹脂漏れをおこし易くなるという問題点がある。注入時の樹脂漏れは成形品の品位を損なうばかりか周囲の作業環境を悪化させる原因となる。また樹脂注入時にキヤビティ内を減圧することにより樹脂含浸性向上や注入圧を下げる効果があるが、その時に金型の合わせ面や注入口のシール性が悪いと外気がキヤビティ内に漏れ込みボイド発生の原因になるという問題点があった。

そこで、樹脂漏れのない、また減圧した時のシール性に優れた、しかも成形性、脱型の容易性に優れた金型を使用することが望ましい。この要望を満たすために、本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットの製造装置は、拡張性チューブを強化繊維で被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する上下分割型の金型と、前記拡張性チューブ内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段と、前記キヤビティ内を減圧する減圧手段と、前記キヤビティ内に樹脂を注入する樹脂注入手段とを有し、かつ、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包していることを特徴とするものからなる。また、上記キヤビティの周囲にはシール材が配置されることが好ましい。さらに、キヤビティの片側または両側に樹脂溜まりを有することが好ましい。

すなわち、上下分割型および分割自在に構成された中子を内包する構成により、成形性、脱型の容易性が向上され、シール材の配設により、樹脂漏れが防止され、減圧時のシール性が向上される。また、樹脂溜まりを設けることにより、キヤビチイ内の空気が樹脂とともに樹脂溜まりに移動し、成形に供される樹脂中の気泡を減少してボイド等の発生を防止するものである。

たとえば、金型が上型と下型の分割型であり樹脂注入口と減圧口を合わせて 2 箇所以上設け、さらに曲がり管の一端部にはキヤビティに配置した拡張性チューブに加圧気体例えば加圧空気を吹き込む口を 1箇所設けたものである。この金型のキヤビティの外周には連続したシール材を配置することが好ましい。シール材は 1 5 0ての高温に耐えるシリコーンゴム製またはフッ素ゴム製であることが好ましい。

樹脂注入口と減圧口は合わせて 2箇所以上設けることがよい。いずれのロもキャビティにスリット状に設置し成形品の表面に跡が目だたなくすることが好ましい。また条件により注入口と減圧口は互いに変更でき、さらに 3箇所以上の口であれば組み合わせて使うことにより成形条件の最適化が可能である。

樹脂注入口および減圧口からキヤビティに通ずる間に樹脂溜まりが設けられることが好ましい。樹脂溜まりからキヤビティへはスリットゲートを設け、このゲートからキヤビティに樹脂を注入し、または減圧する。減圧口は注入した樹脂が抜ける口でもあるので、注入口と同様な樹脂溜まりが好ましい。このような樹脂溜まりを設けることによりキヤビティに通ずる口にスリットゲートを設置しやすくなり硬化後の成形品の表面にゲート跡が目だたなくすることができる。樹脂溜まりは型開きした時に同時に樹脂が金型から抜けるように 3〜 1 5 ° の抜け勾配をつけることが好ましい。注入口および減圧口に取り付けるブラグは樹脂を硬化した後ブラグを回転させることにより剪断力が硬化樹脂に伝わりねじ切ることができる断面形状であることが好ましい。

本発明に係る曲がり管においては、その端部、例えばラケットであればグリップ部に相当する部分に内圧負荷用の圧縮気体吹き込み口を有することが好ましい < このような機構を有していれば、容易に性能としてキヤビティ内の減圧状態が真空ポンプで引かずまた樹脂も注入しない状態でゲージ圧力で一 6 1 , 0 0 0 P a 以下を保持する時間が 3分以上であるシール性を有することができる。 3分以内であると樹脂注入時に泡を巻き込みやすく、表面性や樹脂含浸性が低下する。図面を参照してより具体的に説明するに、図 3 4、図 3 5は上型 1 3 1、下型 1 3 2からなる金型 1 3 0を示しており、樹脂注入口 1 3 3、給気口 1 3 4、減圧口 1 3 5が設けられている。金型 1 3 0のシールのために、キヤビティ 1 3 6 の外周にシール用 0リング 1 3 7が配置されている。高いシール性を付与するためには、キヤビティ 1 3 6周辺を切れ目なくシール材 1 3 7で囲むことが必要である。

樹脂注入口 1 3 3と減圧口 1 3 5および給気口 1 3 4は、計 3箇所以上の口が配置され、注入口と減圧口は任意に交替できるようになつている。減圧口 1 3 5 は樹脂の抜き出し口でもある。

樹脂注入口 1 3 3また減圧口 1 3 5は、たとえば図 3 6のように構成され、スリットゲート 1 3 8を通してキヤビティ 1 3 6に連通している。 1 3 9は置中子、 1 4 0はスライド中子を示している。スライド中子 1 4 0は、キヤビティ 1 3 6 の外周に設置され、アンダーカツト部分（テニスラケットのガット溝部分）の脱型のため、および、嵩高い基材を嚙み込まれないように収納させるために設けられている。

泡抜き用樹脂溜まりとして、キヤビティ 1 3 6の片側または両側に溢流樹脂の樹脂溜まり 1 4 1が設置されている。これによつて樹脂注入後溢れ出た樹脂を溜めることができ、樹脂が気泡とともに溢れ出るので成形品のボイドを減少することができる。

また、図 3 6に示すように、ゲート用樹脂溜まり 1 4 2を、注入口及び減圧口からゲートの間に設置しておくことも効果がある。樹脂溜まり 1 4 2を設けることにより、スリットゲート方式の注入口 1 3 3に注入用ブラグを取付けやすくなる。また、外から供給される樹脂の注入圧が変動しても緩衝されてキヤビティ 1

3 6に伝わりにくい。樹脂溜まり 1 4 2に図示の如く抜き勾配を付けることにより、この中の硬化樹脂の除去は簡単である。

樹脂注入口 1 3 3および減圧口 1 3 5には、図 3 7に示したようなプラグ 1 4 3が使用される。プラグ 1 4 3内の硬化樹脂と樹脂溜まりの硬化樹脂は剪断力でねじ切られる。ブラグ 1 4 3をその中心軸 1 4 4周りに回すことにより、平面 1

4 5に発生する剪断力によって硬化樹脂がねじ切られる。この剪断力を発生させやすいように、図 3 7の A方向からみた形状が、図 3 8のようになっている。このような形状 1 4 6が、プラグの口部のみで形成されていてもよく、プラグ全長にわたつて形成されていてもよい。

さらに、前述のスライド中子 1 4 0 と置中子 1 3 9との関係は図 3 9に示すような関係にあり、キヤビティ 1 3 6に装着されたプリフォーム 1 5 6が嚙み込まないように収納するとともに、アンダーカツト部分（ラゲットのガット溝部分）についても容易に脱型できるようになつている。

本発明に係る F R P製曲がり管あるいはラケットは、成形時に余分な樹脂とキャビティ内の空気とを自然に追い出す方法によっても成形できる。

たとえば、拡張性チューブの外周にプリプレグを巻きつけ、該プリプレグの外周に単糸径が 2 0 jt/ m以下、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布を巻きつけた成形基材を金型のキヤビティ内に装着し、金型を加熱するとともに、前記拡張性チユーブ内を加圧し前記成形基材を膨張させてキヤビティ壁面に押し付け、成形基材の余分な樹脂とキヤビティ内の空気とをキヤビティ外に流出させる方法である _c この方法においても、上記不織布の層はプリプレグ化されていることが好ましい < また、上記のような方法は、次のような装置によって実施できる。

たとえば、拡張性チューブの外周にプリプレグを巻きつけたプリフォーム、あるいはその上に不織布を巻きつけた成形基材を装着するキヤビティを有する金型と、前記プリフォームまたは成形基材内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有し、かつ、前記金型に、前記プリフォームまたは成形基材の余分な樹脂と前記キヤビティ内の空気とをキヤビティ外に排出可能な、金型外に連通するスリット状排出路が設けられている装置である。

このような方法および装置は、以下のような従来の問題を解消しょうとするものである。つまり、従来、たとえば図 4 0に示すように、上型 1 6 1、下型 1 6 2によって形成されるキヤビティ 1 6 3にプリフォーム 1 6 4を装着し、スライド中子 1 6 5等を配して内圧成形する場合（ 1 6 6は合せ面）、比較的低圧（たとえば圧縮空気 0 . 8 M P a ) をかけるため、プリフォーム 1 6 4のキヤビティ壁面への密着不足が生じ、キヤビティ内の空気が完全に抜けないことがある（密着不良部 1 6 7 ) 。このような密着不良は、表面不良（凹部発生）ゃボイドの発生を招く。また、この不良発生箇所は、中空管の形状により金型に応じ特徴的に発生する（特定箇所に発生し易い）。

そこで、図 4 1に示すように、空気が抜けないことによる不良発生箇所にスリット 1 6 8を設けることで、その部分にトラップされた空気を樹脂フローと共に製品品質に影響の無い箇所（例えば金型外）に運び去り、密着性を向上するものである。

スリット 1 6 8の幅としては、 0 . 3 ~ 0 . 7 m mが好ましい。 0 . 3 m m未満では、加工が困難で、樹脂が流れにくく、 0 . 7 m mを超えると、成形後のバリが厚く、後仕上加工が困難になり、また、スリット 1 6 8から強化繊維がはみ出すおそれがある。さらに、スリットは、打ち抜かなくても良いが、打ち抜きにしたほうが好ましい。これは、スリット部で硬化した樹脂を掃除するのに分割構造にした方が作業性が良くなるからである。

なお、以上のような各種 F R P製ラケットの製造方法においては、各部を別成形しておき、フレーム成形基材と接合することもできる。

たとえば、ラケットのヨークやグリップを予め別に成形若しくは加工しておき、前記プリフォームとともに金型のキヤビティ内に装着し、フレームの成形時に一体化することもできる。

たとえばグリップ部の予備成形の効果についてみる。従来のグリップ部の成形法は、フレームの成形時にはグリップを所要寸法より小さく成形し、加工後のェ程で、所要寸法のグリップ金型にラケットをセットし、ポリウレタンを流し込んで、加熱、発泡させグリップ形状を得るようにしていた。この場合、必要な硬度のグリップを得るためには約 2 0 - 2 5 gのポリウレタンが必要となり、超軽量 (すなわちトップヘビー）のラケットを製造する際に大きな妨げとなる。

また、従来法においては、一体成形法と呼ばれる方法もある。つまり、超軽量ラケットを製造する際に用いられる方法で、フレームを成形する金型のグリップ部を、あらかじめ所要のグリップ形状に加工し、フレームの成形と同時に所要のグリップ形状を得る。ポリウレタン発泡に比べて軽量化が可能であるが、打球時の衝撃が直接プレーヤーに伝わるという欠点もある。また、中空構造となるため、更なる軽量化を図る場合曲げ剛性、強度が問題となる。また、グリップサイズ毎に金型を用意する必要がある。

そこで、前述のように、グリップを予め所要形状に成形若しくは加工し、前記プリフオームとともに金型のキヤビティ内に装着し、フレームと一体化させる。グリップの材質は何でもよいが、木材（圧縮に強い、加工が容易、安価、衝撃吸収性良好）、中でも特に、バルサ材を用いると軽量化も可能となる。

例えば、予め所要寸法に成形、もしくは加工されたグリップの内部をくり抜き、これにフレームを形成する前記プリフォームを通したものを金型に装着し、加熱、加圧（内圧）すれば、フレームの成形と、フレームとグリップの接着を同時に行うことができる。この場合、グリップは一体であってもよいし、複数に分割されていてもよい。以上詳述したように、本発明の曲がり管およびラケットは、強化織維層の外側に特定の不織布層を配置したので、成形の際の樹脂の流れを良くするとともに脱気性を向上でき、ボイドゃピンホール等の表面欠陥が少なく、かつ優れた品位、特性を有する。

また、本発明に係る方法および装置によれば、表面特性に優れるとともに強度特性に優れ、しかも安定した品質の F R P製曲がり管およびラケットを能率よく製造することができる。

実施例

上述の本発明に関し、具体的な各種実施例について以下に説明する。

実施例 1、比較例 1

まず、図 1に示した構成のラケットを成形した。強化織維として炭素繊維を用レ、、炭素繊維不織布層を構成する炭素繊維には、織維径 7 m、織維長 1 2 m m の炭素織維短織維を、不織布加工したものを用いた。更に、かかる炭素繊維不織布にエポキシ樹脂を織維重量含有率 3 0 %になるよう含浸しプリプレグを得た。この不織布プリプレグの目付は 1 0 0 g m ² であった。プラスチック製芯材にナイ口ンチューブを被せ、エポキシ樹脂をマトリクス樹脂とする炭素繊維の一方向性プリプレグをその炭素織維が 6 0 ° の角度で交差するように 1 2枚巻きつけてプリフォームを得た後、その上に上記不織布プリプレグを 1枚巻きつけ、芯材を抜き、ラケット形状のキヤビティを有する金型に入れ、拡張性チューブ内に 0 . 8 M P aの圧縮空気を注入しながら 1 5 0てで加熱成形した。

その結果、従来のラケットで必要としたパテ埋め工程を省略可能な程度の優れた表面品位が得ることができた。また、炭素織維不織布層を設けなかった場合 (比較例 1 ) のラケットの重量及び織維体積含有率をそれぞれ 1 0 0とすると本発明によるラケットは重量で 8 9、織維体積含有率で 1 1 3となり、軽量化、高織維体積含有率化、すなわち高強度化を実現することができた。成形後のパテ埋め工程を省略可能とするため、コストダウンを図ることができ、更に、繊維体積含有率も大きくとれるため、軽量かつ強度の高いラケットを効率よく提供することができた。

実施例 2 エポキシ樹脂が含浸されたプリプレグを 3 8 m m幅 X 1 7 5 0 m m長に裁断されたものを 5層積層し、プレスした強化織維分層材を、ナイロンチューブが被覆された芯材（断面が 2 0 m m x 3 m mの長方体）の周りに捲回し、図 2、図 3に示したようなプリフォームを得た。上記 5層積層の内、分層材 1 1、 1 2の積層内容は共に表 1の通りである。表 1

上記構成のプリフオームを脱芯した後、テニスラケットのフレーム形状をなす金型のキヤビティ内へ配置し、約 1 5 0 °Cに加熱しながらナイ口ンチューブ 1 4 (図 2、図 3 ) に約 0 . 8 M P aの圧縮空気を注入して加圧成形し、テニスラゲットを 2 0本成形した。表 2に示す通り、殆どボイドがなく樹脂不足部分も少ない表面品位の良好なラケットが得られた。

比較例 2

上記表 1に示したプリプレグを図 4 3に示した従来の一層単位で 1 0回（ 1〜 5層を各 2回）順次捲回したプリフォームを用いて、実施例 2と同様の方法で金型により成形し、 2 0本のラケットを得た。

上述の実施例 1、 2及び比較例 2で成形したラケットを 1本づっ表面品位及び強度について評価した。強度は、通常テニスラケットの強度評価尺度として用いられるヘッドクランチ強度（ラゲット頭部より荷重を加え、クラックが生じる荷重の値）を調べた。それらの結果を表 2に示す。

実施例 3

次に、エポキシ樹脂が含浸されたプリプレグを 3 8 m m幅 X 1 7 5 0 m m長に裁断されたものを 5層積層し、プレスした強化繊維分層材を、ナイロンチューブが被覆された芯材（断面が 2 0 m m x 3 m mの長方体）の周りに捲回し、図 5に示したようなプリフォームを得た。上記 5層積層の内、分層材の積層内容は共に表 1の通りであり、用いた強化織維は炭素織維である。

図 9に示した、強化繊維分層材からなるプリフォームを用い、炭素織維不織布層を構成する炭素織維には、実施例 1 と同様に織維径 7 / m、織維長 1 2 m mの炭素繊維短織維を不織布加工したものを用いた。更に、かかる炭素繊維不織布にエポキシ樹脂を織維重量含有率 3 0 %になるよう含浸し、プリプレグを得た。この不織布プリプレダの目付は 1 O O g Zm ² であった。更に、かかる不織布プリプレグを、上記プリフォームの最外層に 1枚巻きつけ、金型に入れ、チューブ内に約 0 . 8 M P aの圧縮空気を注入し、 1 5 0 °Cで加熱成形した。

上記方法で 2 0本のラケットを成形し、表面品位と強度を評価した結果を表 2 に示す。この実施例 3では、表面品位および強度共に殆ど問題なく、良品であつた。

表 2

(単位：本）

(厶、〇が合格）表 2から明らかなように、従来方法による比較例 2に対し、本発明による実施例 1 ~ 3の方が、表面品位、強度共にばらつきが小さく、また、不合格品が生じていないことが判る。

実施例 4

前記表 1に示す構成のプリプレグ（幅 7 6 0 m m X長さ 1 8 0 0 m m ) を 1 ~ 5層まで表 1の構成順序に従って積層し、プレスした。しかる後、裁断機で幅 3 8 m mに 2 0等分し、強化織維分層材を得た。これで前記実施例 2に従って 1 0 本のラケット用プリフォームを作成し、同様の方法で金型成形して 1 0本のラゲットを製作した。製作したラケッットの表面品位及び強度の評価を実施例 2と同様に行った結果、表 2の実施例とほぼ同様の結果が得られた。ここで、プリプレグの積層から裁断及びラケット用プリフォームの作成までに要した時間は、作業者 2名で 1 0本作成するのに約 1 2分であった。比較例 3

前記表 1に示す構成のプリプレグ（幅 7 6 O m m x長さ 1 8 0 0 m m ) を 1〜 5層まで表 1の構成順序に従って積層した。但し、各層が接着しないように両面離型紙を各層間に配置した。その後は実施例 4の手順で幅 3 8 m mに 2 0等分し、離型紙を剝がし、比較例 2と全く同様の方法で 1 0本のラケット用プリフォームを作成した。

この間に要した時間は実施例 4 と同一人物の 2名が行い、約 4 5分かかった。即ち、従来の作業方法に対し、本発明による作業方法ではプリフォーム作成時間が約 1 / 4に短縮できた。

実施例 5

また、実施例 2及び実施例 3において、強化織維分層材の重ね合せ部分（ォーバラップ領域）をガット孔の位置に合わせて成形した場合、ガット張力をハイテンション試験値の 4 0 k gにしてガットを張っても 2 0本中全てガット孔周りにクラックは生じなかったが、逆にガット孔の位置を分層材重ね合せ部分以外のところに設けた場合、 2 0本中 6本がハイテンション試験値の 4 0 k gでガットを張った際にガット孔周りにクラックが生じた。このように、オーバラップ領域をガット張設部位に位置させることは極めて有効であることが判る。

上述の如く、いわゆる 2分割構成のプリフォームとすることにより、加圧成形時にプリフォームがキヤビティ壁面までスムーズに移動し易いことから、表面品位や強度が良好で、またそれらのばらつきを小さくすることができる。また、プリブレグの積層によるプリフォームの成形時間を、従来方法に比べ大幅に短縮することができる。これはプリフオーム積層工程が簡素化されたことによるものであり、また、それによつてプリフォーム製造工程の機械化（自動化）を容易に行うことができる。

実施例 6

4 8打丸紐編組機を三重連で用い、ナイロン製の厚さ 5 0 / m、折り幅 2 7 m mの拡張性チュ一ブと炭素織維束 2本の周りに炭素繊維束を 3層とも編組角度 3 0 ° で編組し、エポキシ樹脂液に浸漬、プリプレグ重量比で 4 0 %の樹脂を含浸乾燥後、炭素織維不織布テープ、単糸径 7 m、目付 3 0 g /m ² 、片面樹脂塗布、テープ幅 2 5mm) を上下両面にカレンダ一加圧により樹脂塗布面において貼付し、巻きとつた。該編組プリプレグを用いてテニスラケッ卜の金型にセットした後、管内に 0. 8 MP aの空気圧をかけ金型温度 1 5 0°Cで 2 0分間保持して成形した。編組プリプレグは芯材としてナイロン製チューブと炭素織維束 2本が入っているため、編組組織の伸びがなく編組幅 2 5 mmが安定して保持された。また片面のみ樹脂を塗布した不織布を貼付しているため、粘着性が全くなく作業性が極めて良好で、かつ成形品は外観欠陥のない良好な品質が得られた。

実施例 7

実施例 1のプリフォームを用い、図 3 3に示した成形法により、高耐圧性チューブへの加圧力を 1. 5MP aから順次上げて複数のラケットを製造し、得られたラケットの表面をラケットにおいて最も表面欠陥が発生し易い箇所の一^ 3であるヨークの近辺部において肉眼観察した。

その結果、約 3 MP aの加圧力で表面に肉眼で観察可能な大きさの凹凸がなくなり、 1 0 MP aで微小ボイドの改善に効果がみられ、いずれも欠陥のない品質の優れたものが得られた。また、製造過程においては、高耐圧性チューブからのオイルの漏れは皆無であった。

実施例 8

実施例 3と全く同様のプリフォームを用い、実施例 7の要領で約 5 MP aの加圧力でラケットを 2 0本成形した。その結果は、表面品位は 2 0本とも最高の品位を、強度も 2 0本とも 1 8~2 0 Nであり、全て良品であった。

実施例 9

RTM法により、以下のように FR P製ラケットを作製した。太さ 5mm、長さ 2, O O O mm0C FR P (炭素織維強化プラスチック）線材 8本を集束してなるマンドレルにナイ口ンチューブをかぶせ、そのナイ口ンチューブの周りにフイラメントワインディング法を用いて炭素織維のヘリカル巻層（内層： ± 1 5° 層 X 3層、外層： 6 0。 X 1層）を形成した後、マンドレルを引き抜いてプリフオームを得た。

次に、このプリフォームを、あらかじめ成形温度付近に昇温したラケットの形状をしたキヤビティを有する割金型に入れ、上金型を閉じ、ナイロンチューブ内に 0 . 1 M P aの圧縮空気を導入してそのナイロンチューブ内を与圧し、かつ、上金型に設けた吸引口から吸引してゲージ圧力で一 9 5 , 0 0 0 P aに減圧しながら、次に 2液混合ビストン型樹脂注入機で予熱したエポキシ樹脂と硬化剤を混合し樹脂注入口から注入速度を変更して注入した（表 3 ) 。樹脂が吸引口に達した時点で吸引と注入を止め、ナイロンチューブ内の与圧を 0 . 6 M P aに上げ余分の樹脂がキヤビティから出るように注入口と吸引口を解放した。さらにそのまま 1 5分置いて樹脂を硬化させた後脱型し、さらに 1 3 0 で 2時間ボストキュァ処理を施してラケットを得た。その結果、樹脂の注入時の注入速度と注入圧力を適正化することにより表面性の良好なラケットが得られた。

粘度測定は B型粘度計、丁3測定は0 3じで窒素中にぉぃて 4 0 °Cノ分の昇温速度でそれぞれ測定した。表 3

実施例 1 0

固定した直径 1 6 m m、長さ 2 , 0 0 0 m mのマンドレルにナイロンチューブをかぶせそのナイロンチューブの周りにフイラメント数が 6， 0 0 0本の炭素繊維束で 4 8打ちの編組を 2層重ねた。さらにその上にフィラメント数が 3 , 0 0 0本炭素織維束で 4 8打ちの編組を 1層重ね、次いでマンドレルを引き抜いてプリフォームとした。次に、エポキシ樹脂と硬化剤をを用いて（混合後の粘度が 5 0てで0. 4 P a • S) 、注入速度を 5 (TCで 2 gZ秒とした以外は実施例 9と同条件で成形を行つた。得られたラケットの表面は良好であった。また Tgは 1 3 2 °Cであった。

産業上の利用可能性

本発明の曲がり管は、成形の際の樹脂流れ、脱気性が良く、表面欠陥が少なく、かつ優れた強度特性を有するので、あらゆる F R P製の曲がり管に広く適用でき、とくに FRP製ラケットに好適に適用できる。また、本発明の曲がり管の製造方法は、上記のような優れた品質、特性の FRP製曲がり管を安定して安価に作製できるので、 FRP製曲がり管に広く適用でき、とくに FRP製ラケットの製造に好適に適用できる。

Claims

言青求の範囲

1 . 内側に強化織維層を配し、その強化繊維層の外側に、単糸径が 2 0 m以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布層を配してなることを特徵とする繊維強化プラスチック製曲がり管。

2 . 前記強化織維層が、強化織維の一方向引揃え体、織物およびノまたは編組を含んでいる、請求の範囲第 1項の曲がり管。

3 . 4組を超えない範囲の強化繊維分層を有し、各強化織維分層は複数枚の強化織維材の積層構成を有しているとともに横断面が C字状をしており、かつ、下層の強化繊維分層の開口部を上層の強化繊維分層が覆っている、請求の範囲第 1項の曲がり管。

4 . 前記不織布層の不織布を構成している織維が、織維長 1〜3 0 m mの短繊維である、請求の範囲第 1項ないし第 3項のいずれかに記載の曲がり管。

5 . 前記不織布層が、曲がり管の長さ方向全長にわたって配されている、請求の範囲第 1項ないし第 4項のいずれかに記載の曲がり管。

6 . 前記不織布層が、曲がり管の周方向全周にわたって配されている、請求の範囲第 1項ないし第 5項のいずれかに記載の曲がり管。

7 . 拡張性チューブを被せた高耐圧性チューブを強化織維のプリプレダで被覆してなるプリフオームを金型のキヤビティに入れ、金型を加熱するとともに前記高耐圧性チューブ内を 3 M P a以上に加圧して前記プリフォームを前記キヤビティの壁面に押し付けることを特徵とする、織維強化プラスチック製曲がり管の製造法。

8 . プリフオームの上に、単糸径が 2 0 m以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布を巻きつける、請求の範囲第 7項の織維強化プラスチック製曲がり管の製造方法。

9 . 拡張性チューブを強化繊維のプリプレダで被覆してなるプリフォームの上に、単糸径が 2 0 / m以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布を巻きつけてなる成形基材を金型のキヤビティに入れ、金型を加熱するとと,もに前記拡張性チューブ内を加圧して前記成形基材を前記キヤビティの壁面に押し付けることを特徴とする、織維強化プラスチック製曲がり管の製造方法。

1 0 . 拡張性チューブを強化繊維で被覆してなるプリフォームの上に、単糸径が 2 0 m以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布を巻きつけてなる成形基材を金型のキヤビティに入れ、金型を加熱し、前記拡張性チューブ内を加圧するとともに前記キヤビティ内を減圧しながらそのキヤビティ内に樹脂を注入することを特徴とする、織維強化プラスチック製曲がり管の製造方法。

1 1 . 高耐圧性チューブに被せた拡張性チューブを強化織維のプリプレグで被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する金型と、前記高耐圧性チユーブ内に非圧縮性流体からなる 3 M P a以上の加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有していることを特徵とする、織維強化プラスチック製曲がり管の製

1 2 . 拡張性チューブを強化織維のプリプレダで被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する上下分割型の金型と、前記拡張性チューブ内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有し、かつ、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包していることを特徵とする、織維強化プラスチック製曲がり管の製造装置。

1 3 . 拡張性チューブを強化繊維で被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する上下分割型の金型と、前記拡張性チューブ内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段と、前記キヤビティ内を減圧する減圧手段と、前記キヤビティ内に樹脂を注入する樹脂注入手段とを有し、かつ、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包していることを特徴とする、織維強化プラスチック製曲がり管の製造装置。

1 . 繊維強化プラスチック製ラケットであって、内側に強化織維層を配し、その強化織維層の外側に、単糸径が 2 0 z m以下で、目付が 1 0 O g Zm ² 以下の不織布層を配してなることを特徴とするラケット。

1 5 . 前記強化繊維層を構成している強化織維が、炭素繊維、ガラス織維およびポリアラミド織維から選ばれたものである、請求の範囲第 1 4項のラケット。

1 6 . 前記強化繊維層が、強化繊維の一方向引揃え体、織物および/または編組を含んでいる、請求の範囲第 1 4項または第 1 5項のラケット。

1 7 . 4組を超えない範囲の強化織維分層を有し、各強化織維分層は複数枚の強化織維材の積層構成を有しているとともに横断面が C字状をしており、かつ、下層の強化織維分層の開口部を上層の強化織維分層が覆っている、請求の範囲第 1 4項ないし第 1 6項のいずれかに記載のラケット。

1 8 . 前記不織布層の不織布を構成している織維が、炭素繊維、ガラス織維およびポリアラミド織維から選ばれたものである、請求の範囲第 1 4項ないし第 1 7 項のいずれかに記載のラケット。 1 9 . 前記不織布層の不織布を構成している織維が、織維長 1〜3 0 m mの短織維である、請求の範囲第 1 4項ないし第 1 8項のいずれかに記載のラケット。

2 0 . 前記不織布層が、ラケットのグリップ以外の部分に配されている、請求の範囲第 1 4項ないし第 1 9項のいずれかに記載のラケット。

2 1 . 前記不織布層が、フレームのガット溝部以外の部分に配されている、請求の範囲第 1 4項ないし第 2 0項のいずれかに記載のラケット。

2 2 . フレームおよび Zまたはヨークの前記強化織維層の内側に、少なくとも部分的に木材またはハニカム体が配されている、請求の範囲第 1 4項ないし第 2 1 項のいずれかに記載のラケット。

2 3 . グリップにおける強化織維層が木材で覆われている、請求の範囲第 1 4項ないし第 2 2項のいずれかに記載のラケット。

2 4 . 拡張性チューブを被せた高耐圧性チューブを強化織維のプリプレダで被覆してなるプリフォームを金型のキヤビティに入れ、金型を加熱するとともに前記高耐圧性チューブ内を 3 M P a以上に加圧して前記プリフォームを前記キヤビティの壁面に押し付けることを特徴とする、織維強化プラスチック製ラケッ卜の製造方法。

2 5 . プリフオームの上に、単糸径が 2 0 m以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布を巻きつける、請求の範囲第 2 4項の織維強化プラスチック製ラケットの製造方法。

2 6 . 拡張性チュ一ブを強化織維のプリプレグで被覆してなるプリフォームの上に、単糸径が 2 0 c/ m以下で、目付が 1 0 0 g /m ² 以下の不織布を巻きつけてなる成形基材を金型のキヤビティに入れ、金型を加熱するとともに前記拡張性チユーブ内を加圧して前記成形基材を前記キヤビティの壁面に押し付けることを特徵とする、織維強化プラスチック製ラケットの製造方法。

2 7 . 拡張性チューブを強化織維で被覆してなるプリフォームの上に、単糸径が 2 0 m以下で、目付が 1 0 0 g Zm ² 以下の不織布を巻きつけてなる成形基材を金型のキヤビティに入れ、金型を加熱し、前記拡張性チューブ内を加圧するとともに前記キヤビティ内を減圧しながらそのキヤビティ内に樹脂を注入することを特徴とする、繊維強化プラスチック製ラケットの製造方法。

2 8 . 前記プリフォームまたは成形基材を、金型のキヤビティに入れる前に、前記キヤビティの形状をした型に押し付けて賦形する、請求の範囲第 2 4項ないし第 2 7項のいずれかに記載の繊維強化プラスチック製ラケットの製造方法。

2 9 . 前記プリフォームまたは成形基材とともに、予め成形したヨークおよび/" またはグリップを金型のキヤビティに入れる、請求の範囲第 2 4項ないし第 2 8 項のいずれかに記載の織維強化プラスチック製ラケットの製造方法。

3 0 . 拡張性チューブを被せた高耐圧性チューブを強化織維のプリプレグで被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する金型と、前記高耐圧性チユーブ内に非圧縮性流体からなる 3 M P a以上の加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有していることを特徴とする、織維強化プラスチック製ラケットの製

3 1 . 拡張性チューブを強化織維のプリプレダで被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する上下分割型の金型と、前記拡張性チューブ内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段とを有し、かつ、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包していることを特徴とする、織維強化プラスチック製ラケットの製造装置。

3 2 . 拡張性チューブを強化織維で被覆してなるプリフォームが入れられるキヤビティを有する上下分割型の金型と、前記拡張性チューブ内に加圧媒体を供給する加圧媒体供給手段と、前記キヤビティ内を減圧する減圧手段と、前記キヤビティ内に樹脂を注入する樹脂注入手段とを有し、かつ、下側の金型が分割自在に構成された中子を内包していることを特徴とする、繊維強化プラスチック製ラケットの製造装置。