JP3880385B2 - fishing rod - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂をマトリクスとし、強化繊維で強化した材料を用いた釣竿に関する。
【0002】
【従来の技術】
現在、釣り竿、ゴルフクラブシャフト、スキーストック、自転車のフレーム、バトミントンやテニスのラケット用の管状体には、高弾性・高強度等の特性が要求されているので、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂をマトリクスとし、強化繊維で強化した材料、いわゆる繊維強化プリプレグを巻回してなる管状体が使用されている。
【0003】
この管状体は、通常、繊維強化プリプレグをマンドレルに所定回数巻回し、これに加熱処理を施し、冷却し、マンドレルを除去することにより製造される。上記用途に使用する管状体は、その径に対して長さが充分に長いので、製造における加熱・冷却の温度差により熱応力が加わると、わずかな肉厚のバラツキや強化繊維の含有密度のバラツキにより曲りが生じてしまう。
【0004】
このように管状体の製造において曲りが生じると、強度等の特性に異方性ができるので好ましくない。したがって、管状体の製造後に曲りを矯正する必要がある。このような曲り矯正工程は製造コストの上昇につながり好ましくない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来、管状体の製造時における曲りを矯正する方法として、特開昭54−91571号公報や特開昭56−2123号公報に開示されている技術がある。これらの技術は、管状体の製造時に矯正治具を用いて曲りを矯正するものであるが、製造工程が複雑になり製造コストが上昇し、しかも曲りの矯正効果も不充分である。
【0006】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、製造時において生じる曲りを緩和し、優れた性能を発揮する釣竿を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、特定方向に引き揃えた強化繊維に樹脂を含浸してなる繊維強化プリプレグを巻回してなる釣竿であって、前記強化繊維は、前記釣竿の軸長方向に対して傾いた状態で、かつ、前記強化繊維の長手方向が螺旋状になるように位置し、前記強化繊維の繊維方向の前記釣竿の軸長方向に対する角度は、5°以下であり、釣竿の竿元側よりも竿先側の方が相対的に大きいことを特徴とする釣竿を提供する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。
【0011】
本発明者は、特定方向に引き揃えた強化繊維に樹脂を含浸してなる繊維強化プリプレグを巻回してなる管状体の製造において発生する曲りについて鋭意検討し、曲りを緩和する手段を研究して種々の手段を見出した。その手段を以下に説明する。
【0012】
図1は参考例にかかる管状体を示す断面図である。図中1a,1bは管状体本体を示す。管状体本体1a,1bは、繊維強化プリプレグにより構成される。繊維強化プリプレグは、特定方向に引き揃えた強化繊維に樹脂を含浸してなるものであり、繊維強化プリプレグを構成する強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維等を用いることができ、含浸させる樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。なお、図1においては、弾性率が30トン以下であり、線膨張係数が正の炭素繊維を用いた場合を示す。
【0013】
また、管状体本体上には、樹脂層が形成されている。このとき、管状体本体の作製時に発生する曲りの仮想中心点(図中の矢印方向に存在する仮想点)から比較的遠い側1a上には、樹脂層2aが形成されており、管状体本体の作製時に発生する曲りの仮想中心点から比較的近い側1b上には、樹脂層2bが形成されている。
【0014】
繊維強化プリプレグからなる管状体本体においては、軸長方向に対する縦弾性率と線膨張率の積が大きい側は、管状体の製造時に高温から常温に降温すると、収縮力が比較的大きく作用し、管状体が曲がる。本発明においては、軸長方向に対する縦弾性率と線膨張率の積が大きい側と反対側を、管状体本体の作製時に発生する曲りの仮想中心点から比較的遠い側と規定している。
【0015】
上記のように、管状体本体の作製時に発生する曲りの仮想中心点から比較的遠い側1aは、曲りの仮想中心点から比較的近い側1bに比べて作用する収縮力が小さいので、反った状態となる。通常、曲りの仮想中心点から比較的遠い側1aは管状体本体の肉厚が薄く、曲りの仮想中心点から比較的近い側1bは管状体本体の肉厚が厚い。
【0016】
本参考例においては、曲りの仮想中心点から比較的遠い側1a上に比較的厚い樹脂層2aを形成するか、管状体本体よりも大きい線膨張係数を有する材料で構成された樹脂層2aを形成する。もちろん、曲りの仮想中心点から比較的近い側1b上に比較的薄い樹脂層2bを形成するか、管状体本体よりも小さい線膨張係数を有する材料で構成された樹脂層2bを形成しても良い。
【0017】
ここで、樹脂層2aと樹脂層2bとの間の厚さの差は、管状体の曲がりを補正することができるように設定する。したがって、管状体の曲がりを補正することができれば特に制限されない。また、樹脂層を構成する合成樹脂としては、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等の熱可塑性樹脂、上述した繊維強化プリプレグ等を挙げることができる。また、管状体本体、すなわち繊維強化プリプレグよりも大きい線膨張係数を有する材料としては、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂等の熱硬化性樹脂、軸長方向に対して傾斜するように強化繊維を配置した前記熱硬化性樹脂の弾性率が比較的低い材料等を挙げることができる。この場合、前記樹脂層にステンレス鋼、チタン等の金属繊維(約10μm程度)を埋め込んで管状体本体よりも線膨張係数を大きくしても良く、前記樹脂層に内部残留応力(内部エネルギー)を与えて管状体本体よりも線膨張係数を大きくしても良い。また、管状体本体よりも線膨張係数を小さくする場合には、樹脂層2bに高弾性の炭素繊維(例えば弾性率が40トン以上)を主に軸長方向に引き揃えて添加すること等が挙げられる。
【0018】
本参考例においては、線膨張係数の差をできるだけ小さくするために、補助プリプレグ(先端部に巻回するプリプレグ、剛性を調整するために巻回するプリプレグ、補強用に巻回するプリプレグ、合わせ部の肉盛り用に巻回するプリプレグ)を配置して曲りの影響を緩和しても良い。この場合、補助プリプレグの態様としては、以下に示すものが挙げられる。
【0019】
(1)軸芯方向を中心として対称に繊維方向を30°傾けて巻回する。
【0020】
(2)不織布、特に炭素繊維不織布を用いる。
【0021】
(3)高い樹脂含有量、例えば50重量%以上(目に樹脂が詰まる程度)の炭素繊維織布を用いる。
【0022】
(4)繊維方向が複数であり、強化繊維が交差しているものを用いる。
【0023】
(5)管周方向に引き揃えられた強化繊維を有するものを用いる。
【0024】
(6)低弾性率を有するものを用いる。
【0025】
(7)重ねしろがないように巻回する。具体的には、巻回端部を突き合わせるか、巻回端部間にわずかに間隙を有する整数回巻回とする。
【0026】
(8)耳の端部に樹脂溜り部を作らないようにする。具体的には、低い樹脂含有量のものを用いるか、端部に先端に向って肉厚が薄くなるような形状とする。
【0027】
(9)繊維強化熱可塑性樹脂(FRTP)からなるプリプレグをさらに巻回または同時巻回する。
【0028】
(10)合わせ耳を用いずに合わせリング部材を嵌着するか、先耳を用いずに補強リングを嵌着する。
【0029】
(11)合わせ部に肉盛りを行う。
【0030】
上記において、(1)〜(6)は管状体の等方性化やプリプレグの樹脂流動の防止に寄与し、(7)はプリプレグの偏肉の防止に寄与し、(8)〜(11)は合わせ部の肉盛りに寄与する。
【0031】
また、その他の態様として、
(12)比重の軽い低弾性部材を巻回する。
【0032】
(13)耳の重ね合わせ部において、繊維方向が異なるように(管周方向と軸長方向)複数層重ね合わせる。
【0033】
(14)繊維方向が管周方向であるプリプレグに高弾性のものを用い、繊維方向が軸長方向であるプリプレグに低弾性のものを用いる。
【0034】
上記のような態様にすることにより、管状体の曲りをより緩和することができる。
【0035】
なお、図1においては、弾性率が30トン以下であり、線膨張係数が正の炭素繊維を用いた場合を示しており、弾性率が40トン以上であり、線膨張係数が負の炭素繊維を用いた場合には、曲りの凸側、すなわち曲りの仮想中心点から比較的遠い側が図1の場合と反対側になる。しかしながら、上記と同様にすることにより、管状体の曲りを緩和することができる。
【0036】
また、図1においては、曲りの凹側、すなわち曲りの仮想中心点から比較的近い側に薄い樹脂層を形成するか、管状体本体よりも小さい線膨張係数を有する材料で構成された樹脂層を形成しているが、必ずしも曲りの凹側には樹脂層を形成しなくても良い。
【0037】
図4は本発明の第1の発明にかかる管状体を示す説明図である。この管状体においては、管状体を構成する繊維強化プリプレグの強化繊維の繊維方向5bが竿管5の軸芯5aに対してわずかに傾斜している。軸芯5aに対する繊維方向5bの角度は、曲りと剛性への影響を考慮すると、5°を超えないことが望ましい。また、繊維方向5bの角度は、竿管5の竿元側よりも竿先側の方が相対的に大きいことが好ましい。このようにすることにより、竿先側に発生し易い曲りを効率良く防止することができる。
【0038】
また、繊維強化プリプレグの強化繊維の長手方向が螺旋状になるように位置する。この場合、竿管5の竿先部から竿元部までで螺旋が少なくとも1回転であることが好ましい。螺旋数は、竿管5の長さにより異なるが、剛性が低下しない程度においてできるだけ多い方が好ましい。例えば、竿管5の竿先部から竿元部までで螺旋が2〜4回転である。
【0039】
第1の発明においては、管状体の軸長方向に対して傾いた状態で、かつ、強化繊維の長手方向が螺旋状になるように位置する強化繊維を含む繊維強化プリプレグ層が存在すれば良く、その他に、繊維方向が管周方向である繊維強化プリプレグ層等が巻回層中に存在していても良い。
【0040】
このような構成にすることにより、管状体に加わる曲り応力が管周方向に分散し、大きく弓状に曲がることを防止できる。また、わずかな曲りが軸長方向に沿って螺旋状に生じても、全体としては性能に影響を与えない。すなわち、管状体における性能の異方性が防止される。
【0041】
なお、第1の発明においては、管状体に使用する繊維強化プリプレグとしては、参考例において使用するものと同じものを使用することができる。
【0042】
図2は本発明の第2の発明にかかる管状体を示す説明図である。また、図3は図2における巻回端部を示す拡大断面図である。この管状体においては、巻回された繊維強化プリプレグの最外層の端部に繊維強化プリプレグの肉厚に起因する段差を埋める充填部(肉厚調整部)4が設けられており、少なくとも最外層の繊維強化プリプレグの巻回端部3が管状体の軸長方向に対して傾いて位置している。ここで、少なくとも最外層の繊維強化プリプレグの巻回端部3を管状体の軸長方向に対して傾いて位置させる場合、通常管状体を製造するように繊維強化プリプレグを巻回し、最外層から1プライ(巻き)もしくは複数プライを管状体の軸長方向に対して傾斜させて巻回する方法、1プライもしくは複数プライ毎に管状体の軸長方向に対して対称に傾斜させて巻回する方法等を挙げることができる。なお、少なくとも最外層の繊維強化プリプレグの巻回端部3が管状体の軸長方向に対して傾いて位置していれば、単一の繊維強化プリプレグで管状体を構成しても良い。
【0043】
巻回された繊維強化プリプレグの最外層の端部3に繊維強化プリプレグの肉厚に起因する段差を埋める充填部(肉厚調整部)4が設けられている。この充填部4は、繊維強化プリプレグの最外層の表面とその下の層の表面との間を緩やかな傾斜面で繋ぐものであり、肉厚差に起因する段差を吸収する役割を果たす。この充填部4は、強化繊維の繊維方向が軸長方向と異なる方向(図3においては、軸長方向に対して傾斜する方向)に引き揃えた強化繊維に樹脂を含浸させてなる繊維強化プリプレグで構成することが好ましい。なお、強化繊維の方向については、軸長方向に対して傾いていれば特に限定されない。これにより、大きな荷重が加わっても段差に集中する応力が分散され、この端部における剥離や割れ等の発生を防止することができる。この場合、充填部4における繊維強化プリプレグの樹脂溜りが起らないように、少なくとも最外層の繊維強化プリプレグの巻回端部3を管状体の軸長方向に対して傾いて位置させる。これにより、強化繊維の蛇行や移動等が防止され、強化繊維のバラツキが少なくなる。
【0044】
管状体を複数の繊維強化プリプレグを用いて複数プライで構成する場合、管状体に加わる曲り応力に影響が大きい繊維強化プリプレグ(例えば、線膨張係数が大きい繊維強化プリプレグ)を内層に巻回する。具体的には、線膨張係数が大きいものを内層にし、線膨張係数が小さいものを外層にする。あるいは、弾性率が高いものを内層にし、弾性率が低いものを外層にする。あるいは、厚さが薄いものを内層にし、厚さが厚いものを外層にする。あるいは、整数プライ(巻回数が整数)のものを内層とし、半端プライ(1巻きに満たない)のものを外層にする。これらの場合、管状体に加わる曲り応力に影響が大きいもの(内層)の巻回の際の重ねしろは、できるだけ小さく、好ましくは無いことが良い。管状体に加わる曲り応力に影響する他の要因としては、繊維強化プリプレグを構成する樹脂や強化繊維、巻回方法や巻回構成、補助耳の有無、管状体の径、テーパーの有無、管状体の断面形状等が挙げられる。これらの要因を考慮して、管状体に加わる曲り応力への影響が大きいものを内層に配置することが好ましい。
【0045】
なお、厚さが薄いものを内層にし、厚さが厚いものを外層にする場合、厚さが薄いものの重ねしろ(管周方向)を大きくし、厚さが厚いものの重ねしろ(軸長方向)を小さくすることが好ましい。また、半端プライについては、管状体の曲りの仮想中心点から比較的遠い側に配置して曲りを緩和することが好ましい。また、上記具体的な巻回態様は適宜組み合わせても良い。
【0046】
このように、管状体に加わる曲り応力に影響が大きい繊維強化プリプレグを内層に巻回することにより、内層による管状体の曲りの影響を外層で緩和することができ、曲りが緩和された管状体を得ることができる。
【0047】
なお、第2の発明において、管状体本体および充填部に使用する繊維強化プリプレグとしては、参考例において使用するものと同じものを使用することができる。
【0048】
本発明の第3の発明の管状体は、継合部を有しており、継合部において、管状体の作製時に発生する曲りが補正されることを特徴としている。この曲り補正の態様としては、例えば図5〜図8に示すものが挙げられる。
【0049】
図5に示す管状体においては、継合部6で継ぎ合わせる他の竿管の継合い面7を竿管5の軸芯5aに対してほぼ平行に加工する。この場合、他の竿管を継合部6で継ぎ合わせることにより、継合部における曲り分hが補正され、全体として軸芯がほぼ一致するので、曲りが緩和された管状体となる。
【0050】
図6に示す管状体においては、継合部6で他の竿管8と継ぎ合わせる際に、竿管5の先端部5cに加工を施している。この加工としては、機械加工により先端部5cの継合い面(内面および/または外面)への加工や、先端部5cの曲りが修正されるような成形等が挙げられる。このような加工により、竿管5の先端部5cにおける軸芯を他の竿管8の軸芯に近付ける。この場合、他の竿管8を竿管5と継ぎ合わせることにより、全体として軸芯がほぼ一致するので、曲りが緩和された管状体となる。なお、図6に示すように、竿管5の両端部に他の竿管8を継ぎ合わせる場合には、少なくとも一方の先端部5cに上記加工を施せば効果が得られる。
【0051】
図7に示す管状体においては、竿管5の継合部6における内面を竿管5の軸芯とほぼ平行になるように加工し、曲り補正部材9の一端を嵌合させている。この曲り補正部材9は、竿管5に嵌合させた後に接着剤等により固定する。また、曲り補正部材9の他端は、他の竿管8に嵌合される。この場合、竿管5の外側の形状は、軸芯に対して曲りを有するが、継合部6の内面は軸芯とほぼ平行に加工されており、嵌合された曲り補正部材9の軸芯が竿管5の軸芯とほぼ一致するので、全体として曲りが緩和された管状体となる。
【0052】
なお、この場合、継合部6の内面を加工せずに、曲り補正部材9を竿管5の軸芯方向に沿って継合部6に嵌合させ、接着固定しても良い。また、継合部6の外面を竿管5の軸芯とほぼ平行になるように加工して、竿管5の継合部6を覆うような管状の曲り補正部材を接着固定して曲りを緩和しても良い。また、この継合い方式は、振出し、並継ぎ、逆並継ぎ等の任意の継合い方式に適用することができる。
【0053】
図8に示す管状体においては、曲りの仮想中心点から比較的遠い側の竿管本体部10の肉厚と、曲りの仮想中心点から比較的遠い側の継合部6の肉厚を変えている。強化繊維が炭素繊維である繊維強化プリプレグを用いた管状体の竿管本体部10aにおいては、肉厚が薄い部分が曲りの仮想中心点から比較的遠い側となる、すなわち曲りの凸側となる傾向がある。この場合には、曲りの仮想中心点から比較的遠い側の継合部6aの肉厚を竿管本体部10aの肉厚よりも厚くする。逆に、曲りの仮想中心点から比較的近い側の継合部6bの肉厚を竿管本体部10bの肉厚よりも薄くする。このような構成にすることにより、曲りが補正されて全体として曲りが緩和された管状体となる。
【0054】
なお、強化繊維がガラス繊維である繊維強化プリプレグを用いた管状体の竿管本体部においては、肉厚が厚い部分が曲りの仮想中心点から比較的遠い側となる、すなわち曲りの凸側となる傾向がある。したがって、上記の場合と逆に、曲りの仮想中心点から比較的遠い側の継合部6aの肉厚を竿管本体部10aの肉厚よりも薄くする。また、肉厚の差は、曲りが補正できれば特に制限されない。また、図8においても、弾性率が30トン以下であり、線膨張係数が正の炭素繊維を用いた場合を示しており、弾性率が40トン以上であり、線膨張係数が負の炭素繊維を用いた場合には、曲りの凸側、すなわち曲りの仮想中心点から比較的遠い側が図8の場合と反対側になる。この場合においても、上記と同様の態様により曲りを緩和することができる。
【0055】
図9は本発明にかかる管状体の他の態様を示す説明図である。図9に示す管状体は、一定の径変化率のテーパーまたはテーパー変化点が存在しても少なくとも3/1000以下の変化であるテーパーで竿管5を作製し、その継合部6に別部材で曲り補正層11を形成したものである。この曲り補正層11は、竿管5を作製後に管状の曲り補正部材を嵌着することにより設けても良く、竿管5を作製後に竿管5を構成する繊維強化プリプレグの成形温度と異なる温度、好ましくは前記繊維強化プリプレグの成形温度よりも低い成形温度の材料で肉盛りして設けても良い。このような構成においても、曲りを緩和した管状体を得ることができる。
【0056】
なお、竿管5は複数枚の繊維強化プリプレグで構成しても良い。また、竿管5を構成する場合、重ねしろ以外の部分の肉厚は均一であることが好ましい。
【0057】
図10に示すように、異なる径変化率のテーパーを有するマンドレル12を用いて繊維強化プリプレグを巻回する場合には、テーパーの径変化率が異なる領域の肉厚を厚くすることにより、テーパー変化による影響を緩和する。すなわち、ストレートに近い小さい径変化率のテーパー部12aと、比較的大きい径変化率のテーパー部12bとを有するマンドレルを用いる場合には、テーパー変化点12cを含む領域の肉厚が厚くなるように、本体プリプレグ13aと竿先側プリプレグ13bとの重ね合わせ部、並びに本体プリプレグ13aと竿元側プリプレグ13cとの重ね合わせ部の長さをできるだけ長くする。この場合、竿先側プリプレグ13bと竿元側プリプレグ13cは、管周方向において肉厚がほぼ同一となるように、略矩形のものを用いることが好ましい。また、重ね合わせ部におけるプリプレグの端部は、複数枚の半端プリプレグを用いて階段形状としたり、端部の先端に向って肉厚が薄くなるような形状としたり、上記充填部を用いたりして端部の段差を吸収することが好ましい。
【0058】
また、図11に示すように、小径竿管14と大径竿管15との継合部16にテーパー変化点16aを設けた場合においては、継合部16内にテーパー変化点16aが存在するように、具体的には大径竿管15の竿先側先端とテーパー変化点との距離dを10mm以上に設定することが好ましい。これにより、テーパー変化点の存在に起因する曲りを矯正することができる。
【0059】
なお、参考例および本発明の第1の発明から第3の発明並びに他の態様は、適宜組み合わせて実施することが可能である。また、本発明において、繊維強化プリプレグにおいて、強化繊維(炭素繊維)と樹脂との総重量に対する樹脂の割合は、できるだけ小さい、ほぼ23重量%以下であることが好ましい。これにより、できるだけ管状体の比強度および比弾性を向上させることができ、強化繊維の蛇行や移動を防止することができ、管状体の曲り量を低減することができる。
【0060】
上記参考例および実施の形態においては、管状体として釣り竿を用いた場合について説明しているが、本発明はこれに限定されず、ゴルフクラブシャフト、スキーストック、自転車のフレーム、バトミントンやテニスのラケット等に適用することが可能である。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の管状体は、特定方向に引き揃えた強化繊維に樹脂を含浸してなる繊維強化プリプレグを巻回してなり、前記強化繊維は、前記管状体の軸長方向に対して傾いた状態で、かつ、前記強化繊維の長手方向が螺旋状になるように位置するので、曲りの成分を管周方向に分散させて、軸芯からの変位を相対的に減少させて曲りを目立たなくさせるものである。
【0062】
また、本発明の管状体は、特定方向に引き揃えた強化繊維に樹脂を含浸してなる繊維強化プリプレグを巻回してなり、巻回された繊維強化プリプレグの最外層の端部に前記繊維強化プリプレグの肉厚に起因する段差を埋める充填部が設けられており、少なくとも最外層の繊維強化プリプレグの端部が前記管状体の軸長方向に対して傾いて位置するので、製造時に発生する曲りを緩和すると共に、曲りの成分を管周方向に分散させて、軸芯からの変位を相対的に減少させて曲りを目立たなくさせるものである。
【0063】
更に、本発明の管状体は、強化繊維に樹脂を含浸してなる繊維強化プリプレグを巻回してなり、継合部を有する管状体であって、前記継合部において、管状体の作製時に発生する曲りが補正されるので、継合部で管状体を支持することにより、製造時に発生する曲りによる軸芯からの変位量を低減させて曲りを目立たなくさせ、曲りによる振れやブレ等の発生を防止するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】参考例にかかる管状体を示す断面図。
【図2】本発明の第2の発明にかかる管状体を示す説明図。
【図3】図2における巻回端部を示す拡大断面図。
【図4】本発明の第1の発明にかかる管状体を示す説明図。
【図5】本発明の第3の発明にかかる管状体の一例を示す説明図。
【図6】本発明の第3の発明にかかる管状体の他の例を示す説明図。
【図7】本発明の第3の発明にかかる管状体の他の例を示す説明図。
【図8】本発明の第3の発明にかかる管状体の他の例を示す説明図。
【図9】本発明にかかる管状体の他の態様を示す説明図。
【図10】本発明にかかるテーパー変化点を有する管状体を説明するための分解図。
【図11】本発明にかかる継合部においてテーパー変化点を有する管状体を示す断面図。
【符号の説明】
1a,1b…管状体本体、2a,2b…樹脂層、3…巻回端部、4…充填部、5…竿管、5a…軸芯、5b…繊維方向、5c…先端部、6,6a,6b,16…継合部、7…継合面、8…他の竿管、9…曲り補正部材、10a,10b…竿管本体部、11…曲り補正層、12…マンドレル、12a,12b…テーパー部、12c,16a…テーパー変化点、13a…本体プリプレグ、13b…竿先側プリプレグ、13c…竿元側プリプレグ、14…小径竿管、15…大径竿管。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fishing rod using a material reinforced with reinforcing fibers using a thermosetting resin or a thermoplastic resin as a matrix.
[0002]
[Prior art]
Currently, fishing rods, golf club shafts, ski stocks, bicycle frames, tubular bodies for badminton and tennis rackets are required to have high elasticity, high strength, etc., so thermosetting resins or thermoplastic resins A tubular body formed by winding a material reinforced with reinforced fibers, a so-called fiber reinforced prepreg, is used.
[0003]
This tubular body is usually produced by winding a fiber-reinforced prepreg around a mandrel a predetermined number of times, subjecting it to heat treatment, cooling it, and removing the mandrel. The tubular body used for the above applications is sufficiently long with respect to its diameter, so if thermal stress is applied due to the temperature difference between heating and cooling in manufacturing, slight variations in thickness and density of reinforcing fibers Bending occurs due to variations.
[0004]
If bending occurs in the manufacture of the tubular body in this way, it is not preferable because anisotropy can be produced in properties such as strength. Therefore, it is necessary to correct the bending after manufacturing the tubular body. Such a bending correction process leads to an increase in manufacturing cost, which is not preferable.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, there are techniques disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 54-91571 and 56-2123 as methods for correcting bending during the production of a tubular body. These techniques correct the bend using a correction jig when manufacturing the tubular body. However, the manufacturing process becomes complicated, the manufacturing cost increases, and the effect of correcting the bend is insufficient.
[0006]
This invention is made | formed in view of this point, and it aims at providing the fishing rod which eases the bending which arises at the time of manufacture, and exhibits the outstanding performance.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a fishing rod formed by winding a fiber reinforced prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber aligned in a specific direction with a resin, and the reinforcing fiber is inclined with respect to the axial length direction of the fishing rod. And the angle of the reinforcing fiber fiber direction with respect to the axial length direction of the fishing rod is 5 ° or less, which is smaller than the rod side of the fishing rod. Provided is a fishing rod characterized in that the front side is relatively large.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
[0011]
The inventor diligently studied the bending that occurs in the production of a tubular body formed by winding a fiber-reinforced prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber aligned in a specific direction with resin, and researched a means for relaxing the bending. Various means have been found. The means will be described below.
[0012]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a tubular body according to a reference example. In the figure,
[0013]
A resin layer is formed on the tubular body. At this time, a resin layer 2a is formed on the
[0014]
In the tubular body body made of fiber-reinforced prepreg, the side where the product of the longitudinal elastic modulus and the linear expansion coefficient with respect to the axial length direction is large, when the temperature of the tubular body is lowered from high temperature to room temperature, the contraction force acts relatively large, The tubular body bends. In the present invention, the side opposite to the side where the product of the longitudinal elastic modulus and the linear expansion coefficient with respect to the axial length direction is large is defined as the side relatively far from the virtual center point of the bending that occurs during the production of the tubular body.
[0015]
As described above, the
[0016]
In this reference example, a relatively thick resin layer 2a is formed on the
[0017]
Here, the difference in thickness between the resin layer 2a and the resin layer 2b is set so that the bending of the tubular body can be corrected. Therefore, there is no particular limitation as long as the bending of the tubular body can be corrected. Examples of the synthetic resin constituting the resin layer include thermosetting resins such as epoxy resins and urethane resins, thermoplastic resins such as polyetherimide resins, and the above-described fiber reinforced prepreg. In addition, as a tubular body, that is, a material having a larger linear expansion coefficient than the fiber reinforced prepreg, thermosetting resins such as epoxy resins and urethane resins, and reinforcing fibers are arranged so as to be inclined with respect to the axial length direction. Examples thereof include a material having a relatively low elastic modulus of the thermosetting resin. In this case, metal fibers (about 10 μm) such as stainless steel and titanium may be embedded in the resin layer to increase the linear expansion coefficient than the tubular body, and internal residual stress (internal energy) may be applied to the resin layer. The linear expansion coefficient may be larger than that of the tubular body. When the linear expansion coefficient is made smaller than that of the tubular body, highly elastic carbon fibers (for example, an elastic modulus of 40 tons or more) are mainly added to the resin layer 2b so as to be aligned in the axial length direction. Can be mentioned.
[0018]
In this reference example, in order to make the difference in linear expansion coefficient as small as possible, an auxiliary prepreg (a prepreg wound around the tip, a prepreg wound to adjust rigidity, a prepreg wound for reinforcement, and a mating part) Prepregs wound around for the buildup of the material may be arranged to alleviate the influence of bending. In this case, examples of the auxiliary prepreg include the following.
[0019]
(1) Wind the fiber with the fiber direction inclined 30 ° symmetrically about the axial direction.
[0020]
(2) A nonwoven fabric, particularly a carbon fiber nonwoven fabric is used.
[0021]
(3) A carbon fiber woven fabric having a high resin content, for example, 50% by weight or more (a degree that the resin is clogged with eyes) is used.
[0022]
(4) A fiber having a plurality of fiber directions and intersecting reinforcing fibers is used.
[0023]
(5) Those having reinforcing fibers aligned in the pipe circumferential direction are used.
[0024]
(6) A material having a low elastic modulus is used.
[0025]
(7) Wrap so that there is no room for overlap. Specifically, the winding ends are abutted or an integer number of turns with a slight gap between the winding ends.
[0026]
(8) Do not make a resin reservoir at the end of the ear. Specifically, a resin having a low resin content is used, or the end portion is shaped so that the thickness decreases toward the tip.
[0027]
(9) A prepreg made of a fiber reinforced thermoplastic resin (FRTP) is further wound or simultaneously wound.
[0028]
(10) The mating ring member is fitted without using the mating ear, or the reinforcing ring is fitted without using the front ear.
[0029]
(11) Fill the mating part.
[0030]
In the above, (1) to (6) contribute to the isotropicization of the tubular body and prevention of resin flow of the prepreg, (7) contributes to prevention of uneven thickness of the prepreg, and (8) to (11). Contributes to the buildup of the mating part.
[0031]
As other aspects,
(12) Wind a low-elasticity member having a low specific gravity.
[0032]
(13) In the overlapping portion of the ear, a plurality of layers are overlapped so that the fiber directions are different (the tube circumferential direction and the axial length direction).
[0033]
(14) A highly elastic prepreg whose fiber direction is the pipe circumferential direction is used, and a low-elasticity prepreg whose fiber direction is the axial length direction is used.
[0034]
By setting it as the above aspects, the bending of a tubular body can be relieve | moderated more.
[0035]
FIG. 1 shows a case where carbon fibers having an elastic modulus of 30 tons or less and a linear expansion coefficient are positive, and carbon fibers having an elastic modulus of 40 tons or more and a negative linear expansion coefficient. 1 is used, the convex side of the curve, that is, the side relatively far from the virtual center point of the curve is the opposite side to the case of FIG. However, the bending of the tubular body can be alleviated by the same manner as described above.
[0036]
Further, in FIG. 1, a thin resin layer is formed on the concave side of the bend, that is, the side relatively close to the virtual center point of the bend, or the resin layer is made of a material having a smaller linear expansion coefficient than that of the tubular body. However, the resin layer is not necessarily formed on the concave side of the bend.
[0037]
FIG. 4 is an explanatory view showing a tubular body according to the first invention of the present invention. In this tubular body, the
[0038]
Moreover, it positions so that the longitudinal direction of the reinforced fiber of a fiber reinforced prepreg may become a spiral shape. In this case, it is preferable that the spiral is at least one turn from the tip portion to the base portion of the
[0039]
In the first invention, it is sufficient if there is a fiber-reinforced prepreg layer including reinforcing fibers that are inclined with respect to the axial length direction of the tubular body and that the longitudinal direction of the reinforcing fibers is located in a spiral shape. In addition, a fiber reinforced prepreg layer or the like whose fiber direction is the pipe circumferential direction may be present in the wound layer.
[0040]
By adopting such a configuration, it is possible to prevent bending stress applied to the tubular body from being dispersed in the tube circumferential direction and greatly bending in an arcuate shape. Further, even if a slight bend occurs spirally along the axial length direction, the overall performance is not affected. That is, performance anisotropy in the tubular body is prevented.
[0041]
In the first invention, as the fiber reinforced prepreg used for the tubular body, the same one as used in the reference example can be used.
[0042]
FIG. 2 is an explanatory view showing a tubular body according to the second aspect of the present invention. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a winding end portion in FIG. In this tubular body, a filling portion (thickness adjusting portion) 4 for filling a step caused by the thickness of the fiber reinforced prepreg is provided at the end of the outermost layer of the wound fiber reinforced prepreg, and at least the outermost layer. The winding
[0043]
The
[0044]
When the tubular body is constituted by a plurality of plies using a plurality of fiber reinforced prepregs, a fiber reinforced prepreg (for example, a fiber reinforced prepreg having a large linear expansion coefficient) having a large influence on the bending stress applied to the tubular body is wound around the inner layer. Specifically, a material having a large linear expansion coefficient is used as an inner layer, and a material having a small linear expansion coefficient is used as an outer layer. Alternatively, a material having a high elastic modulus is used as an inner layer, and a material having a low elastic modulus is used as an outer layer. Alternatively, the thin layer is used as the inner layer, and the thick one is used as the outer layer. Alternatively, an integer ply (the number of windings is an integer) is the inner layer, and a half-ply (less than one winding) is the outer layer. In these cases, it is preferable that the overlapping margin when winding a material (inner layer) having a large influence on the bending stress applied to the tubular body is as small as possible, and preferably not. Other factors that affect the bending stress applied to the tubular body include: resin and reinforcing fiber constituting the fiber reinforced prepreg, winding method and winding configuration, presence / absence of auxiliary ear, diameter of tubular body, presence / absence of taper, tubular body And the like. In consideration of these factors, it is preferable to arrange a material having a large influence on the bending stress applied to the tubular body in the inner layer.
[0045]
In addition, when the thin layer is used as the inner layer and the thick layer is used as the outer layer, the overlap between the thin ones (in the pipe circumferential direction) is increased and the one over the thick ones (axial length direction). Is preferably reduced. Moreover, about a half-end ply, it is preferable to arrange | position on the side far from the virtual center point of the curve of a tubular body, and to ease a curve. Moreover, you may combine the said specific winding aspect suitably.
[0046]
In this way, by winding the fiber reinforced prepreg having a large influence on the bending stress applied to the tubular body around the inner layer, the influence of the bending of the tubular body by the inner layer can be mitigated by the outer layer, and the tubular body in which the bending is mitigated Can be obtained.
[0047]
In the second invention, as the fiber reinforced prepreg used for the tubular body main body and the filling portion, the same one as used in the reference example can be used.
[0048]
The tubular body according to the third aspect of the present invention has a joint portion, and is characterized in that the bending that occurs during the production of the tubular body is corrected in the joint portion. Examples of this bending correction include those shown in FIGS.
[0049]
In the tubular body shown in FIG. 5, the joining surface 7 of another soot tube joined at the joint portion 6 is processed substantially parallel to the
[0050]
In the tubular body shown in FIG. 6, when the joint portion 6 is joined to another
[0051]
In the tubular body shown in FIG. 7, the inner surface of the joint portion 6 of the
[0052]
In this case, the bending correction member 9 may be fitted to the joint portion 6 along the axial direction of the
[0053]
In the tubular body shown in FIG. 8, the thickness of the tubule main body 10 that is relatively far from the virtual center point of bending and the thickness of the joint portion 6 that is relatively far from the virtual center point of bending are changed. ing. In the
[0054]
In addition, in the tubular body portion of the tubular body using the fiber reinforced prepreg in which the reinforcing fiber is a glass fiber, the thick part is a side relatively far from the virtual center point of the bending, that is, the convex side of the bending Tend to be. Therefore, contrary to the above case, the thickness of the
[0055]
FIG. 9 is an explanatory view showing another embodiment of the tubular body according to the present invention. The tubular body shown in FIG. 9 is a tube having a constant diameter change rate or a taper that changes at least 3/1000 or less even when a taper change point is present. The
[0056]
The
[0057]
As shown in FIG. 10, when a fiber reinforced prepreg is wound using a
[0058]
In addition, as shown in FIG. 11, when the
[0059]
The reference example, the first to third inventions, and other aspects of the present invention can be implemented in appropriate combination. In the present invention, in the fiber reinforced prepreg, the ratio of the resin to the total weight of the reinforcing fiber (carbon fiber) and the resin is preferably as small as possible, approximately 23% by weight or less. Thereby, the specific strength and specific elasticity of the tubular body can be improved as much as possible, the meandering and movement of the reinforcing fibers can be prevented, and the bending amount of the tubular body can be reduced.
[0060]
In the above reference examples and embodiments, the case where a fishing rod is used as a tubular body is described, but the present invention is not limited to this, and a golf club shaft, ski stock, bicycle frame, badminton or tennis racket It is possible to apply to.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, the tubular body of the present invention is formed by winding a fiber reinforced prepreg obtained by impregnating a reinforcing fiber aligned in a specific direction with a resin, and the reinforcing fiber extends in the axial length direction of the tubular body. Since the reinforcing fiber is positioned so that the longitudinal direction of the reinforcing fiber is spiral, the bending component is dispersed in the pipe circumferential direction, and the displacement from the shaft core is relatively reduced. It makes the curve inconspicuous.
[0062]
Further, the tubular body of the present invention is formed by winding a fiber reinforced prepreg obtained by impregnating a resin into a reinforced fiber aligned in a specific direction, and the fiber reinforced prepreg is wound at the end of the outermost layer of the wound fiber reinforced prepreg. A filling portion that fills a step due to the thickness of the prepreg is provided, and at least an end portion of the outermost fiber-reinforced prepreg is inclined with respect to the axial length direction of the tubular body. In addition, the bending component is dispersed in the pipe circumferential direction, and the displacement from the shaft core is relatively reduced to make the bending inconspicuous.
[0063]
Furthermore, the tubular body of the present invention is a tubular body having a joint portion formed by winding a fiber reinforced prepreg obtained by impregnating a resin into a reinforcing fiber, and is generated at the time of producing the tubular body at the joint portion. Since the bending is corrected, by supporting the tubular body at the joint, the amount of displacement from the shaft core due to the bending that occurs at the time of manufacture is reduced, making the bending inconspicuous, and the occurrence of vibration and blurring due to the bending Is to prevent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a tubular body according to a reference example.
FIG. 2 is an explanatory view showing a tubular body according to a second invention of the present invention.
3 is an enlarged cross-sectional view showing a winding end portion in FIG. 2. FIG.
FIG. 4 is an explanatory view showing a tubular body according to the first invention of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing an example of a tubular body according to a third invention of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing another example of the tubular body according to the third invention of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory view showing another example of the tubular body according to the third invention of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory view showing another example of a tubular body according to the third invention of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory view showing another embodiment of the tubular body according to the present invention.
FIG. 10 is an exploded view for explaining a tubular body having a taper changing point according to the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a tubular body having a taper change point at a joining portion according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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