JP5597404B2

JP5597404B2 - 管状体

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Publication number: JP5597404B2
Application number: JP2010019428A
Authority: JP
Inventors: 篤斎藤
Original assignee: Globeride Inc
Current assignee: Globeride Inc
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: JP2011155886A

Description

本発明は、管状体に関し、特に、強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグを巻回して形成した管状体に関する。

一般に、釣竿、玉網の柄等の釣り用品、ゴルフクラブシャフト等のゴルフ用品、テニスやバトミントンのラケット、スキーストック等のスキー用品等には、強化繊維に合成樹脂を含浸させた繊維強化プリプレグから形成される管状体が用いられている。このような管状体は、特許文献１に示すように、繊維強化プリプレグを、芯金に対して内側から積層状に巻回し、その上に緊縛テープを巻回して安定させた後、加熱炉において焼成し、その後、冷却して、脱芯、緊縛テープの除去等の工程を経て形成される。

特許文献２には、最外層の表面に、強化繊維が表面に露出した繊維露出部と、合成樹脂が表面に露出した樹脂露出部とが設けられた管状体が開示されている。この管状体では、繊維露出部が樹脂露出部より外層側に突出している。

また、最外層の表面をキズ等から保護するために、最外層の表面に塗料を塗装したり、薄膜を形成したりすることにより、最外層の外側に保護層を設けた管状体もある。

特開平４−２１４３２９号公報特開平６−３２７３８０号公報

最外層の表面をキズ等から保護する保護層は、最外層から剥離し難いことが望ましい。しかし、上記特許文献１の管状体では、緊縛テープの押圧により形成される段部以外は表面が略平坦状に形成されるため、最外層から保護層が剥離し易くなっている。

上記特許文献２の管状体では、繊維露出部が樹脂露出部より外層側に突出しているため、繊維露出部と繊維露出部との間に樹脂露出部を底面とする窪みが形成されることにより、樹脂露出部に保護層が侵入可能となっている。しかし、最外層の強度との関係から合成樹脂により繊維露出部の強化繊維を保持する必要があるため、窪みの深さは浅くなってしまう。このため、樹脂露出部を底面とする窪みだけでは、最外層からの保護層の剥離を有効に防止できない。

本発明は上記課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、最外層からの保護層の剥離を有効に防止する構成を備える管状体を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に従う実施形態に係る管状体は、強化繊維に合成樹脂を含浸させた繊維強化プリプレグが巻回されて、径方向に複数の強化繊維が積層されて形成される管状体であって、前記強化繊維の最外層表面は、径方向に高さが不揃いで、近接する強化繊維同士との間で前記強化繊維の半径以上に、内側に窪んだ窪み部が設けられる繊維露出部と、前記繊維露出部を覆い、前記窪み部内に入り込み固化し、外表面が平坦な保護層と、で構成されることを特徴とする。

また、前記窪み部と対応する位置に、前記保護層により内面及び底面が形成され、前記保護層の表面より内層側に窪んだ保護層窪み部が設けられていることが好ましい。
また、前記保護層は、前記プリプレグを形成する前記合成樹脂とは異なる材料から形成されていることが好ましい。
また、前記窪み部の内面及び底面は、前記強化繊維により形成されていることが好ましい。
また、前記窪み部は、前記強化繊維の半径以上の深さを有することが好ましい。
さらに、前記最外層の前記表面が平滑研磨されていることが好ましい。

繊維露出部の強化繊維同士の間には窪み部が形成されているため、保護層は窪み部の内部に一部が侵入した状態で形成される。保護層が窪み部の内部に侵入するため、最外層からの保護層の剥離を有効に防止することができる。

また、保護層により内面及び底面が形成され、保護層の表面より内層側に窪んだ保護層窪み部を設けることにより、管状体を握持した際に、掌が部分的に保護層窪み部に食い込むため、掌の引っ掛かりがよくなる。これにより、保護層で最外層のキズ等を防止するとともに、握持した手の滑りを防止することができる。
また、プリプレグを形成する合成樹脂と異なる材料の保護層を設けることにより、外観等の美的効果や握持性の向上等のそれぞれの材料の特性を管状体に付与することができる。
また、窪み部の内面及び底面は強化繊維により形成されることにより、窪み部の内面及び底面を形成する強化繊維同士の間の凸凹状に保護層が侵入するため、最外層からの保護層の剥離をより有効に防止することができる。
また、窪み部が強化繊維の半径以上の深さを有することにより、保護層が適切な位置まで窪み部に侵入するため、最外層からの保護層の剥離をより有効に防止することができる。
さらに、最外層の表面が平滑研磨されていることにより、繊維露出部の強化繊維の剥離等を防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る管状体を示す概略図。図１の管状体を製造する工程の一部を示す説明図。第１の実施形態に係る管状体の保護層を設ける前の状態の構成を示す横断面図。第１の実施形態に係る管状体の保護層を設ける前の状態の構成を示す縦断面図。図４のＡの範囲を拡大して示す縦断面図。第１の実施形態に係る管状体の保護層を設けた後の状態の積層状態を示す縦断面図。第１の実施形態の変形例に係る管状体の保護層を設けた後の状態の積層状態を示す縦断面図。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、以下の実施形態では、管状体１０として釣竿の竿杆を例に挙げて説明するが、この他にも、管状体１０は、ゴルフクラブシャフト、テニスやバトミントンのラケット、スキーストック等のスポーツ用品であってもよい。

図1に示すように、管状体１０は、中空部１２が長手方向に延設される中空薄肉構造を有する。管状体１０は、強化繊維１４に合成樹脂１６を含浸した繊維強化プリプレグ（以下の説明では、単にプリプレグと称する）を図２に示す芯金２に巻回することで形成される。プリプレグは、内側から積層状に巻回される。プリプレグは、強化繊維１４として例えば繊維直径が３〜２０ミクロン程度の炭素繊維、アルミナ繊維あるいはアラミド繊維等が用いられ、強化繊維に含浸する合成樹脂１６としては、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂が好ましく、ポリアミド等の熱可塑性樹脂を混在させてもよい。

図３及び図４に示すように、後述する保護層５０（図６参照）を設ける前の状態の管状体１０は、最内層２０と内側中間層２２と外側中間層２４と最外層２６を有する四層構造に形成されている。図５に示すように、最内層２０及び最外層２６ではプリプレグの強化繊維１４が周方向に引き揃えられ、内側中間層２２及び外側中間層２４ではプリプレグの強化繊維１４が長手方向に引き揃えられている。最内層２０、内側中間層２２、外側中間層２４及び最外層２６では、強化繊維１４の間に合成樹脂１６が含浸あるいは混在している。最外層２６の厚さは１０〜５０ミクロンであり、管状体１０の厚さ（４つの層２０，２２，２４，２６の厚さの合計）は１００〜５００ミクロンに形成されている。また、最外層２６を形成するプリプレグの合成樹脂１６の含浸量は、管状体１０の強度及び軽量化を考慮して１０〜４０ｗｔ％であり、合成樹脂１６の含浸量を２０〜３０ｗｔ％にすることにより、さらに管状体１０の強度と軽量化のバランスがとれた安定した管状体１０となる。

なお、管状体１０は、保護層５０以外が四層構造に形成される場合に限らず、適宜の数だけ積層状にプリプレグを巻回して形成してもよく、最内層２０、内側中間層２２、外側中間層２４及び最外層２６のそれぞれの層を複数枚のプリプレグで形成してもよい。また、強化繊維１４を引き揃える方向も長手方向に対して適宜角度に傾斜した斜向方向に引き揃えて形成してもよい。ただし、最内層２０と最外層２６との間の中間層である内側中間層２２及び外側中間層２４で、長手方向に強化繊維１４が引き揃えられることにより、管状体１０の長手方向への曲げ剛性が向上する。また、最内層２０及び最外層２６で強化繊維１４が周方向に引き揃えられることにより、最内層２０及び最外層２６が管状体１０の潰れを防止するように作用する。

また、好適に接着できるものであれば、互いに含浸する合成樹脂１６の異なるプリプレグを積層させてもよい。さらに、中空部１２を有する中空構造に限らず、大きく撓ませることが可能な中実構造に形成してもよい。

プリプレグを積層状に巻回した後、図２に示すように、管状体１０の外周面に緊縛テープ４を巻回し、緊縛テープ４の締付け力により管状体１０を芯金２上に加圧する。管状体の外周面の全体を所要の圧力で均一に加圧するため、緊縛テープ４は例えば０．２〜１０ｍｍ程度のピッチｐ（図４参照）で、所定の幅ずつ重ねて螺旋状に巻回されている。螺旋状に巻回される緊縛テープ４は、例えば、厚さが２５ミクロン以下（好ましくは１５ミクロン以下）で、幅寸法が５〜２０ｍｍ程度の寸法を有し、例えばポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂あるいはこれらの樹脂の組合せで一層、二層あるいはサンドイッチ構造に形成され、管状体１０の外周面を所要の締付け力で加圧するための十分な強さに形成されている。

図４に示すように、緊縛テープ４を巻回した管状体１０を、所要温度で所定時間にわたって焼成し、硬化した後、芯金２と共に緊縛テープ４を取外した状態では、最外層２６の表面に、緊縛テープ４の平坦な内面により形成される平坦面３０と、緊縛テープ４の側縁部により形成される段部３２とが設けられている。段部３２は、先に巻回された緊縛テープ４の外面と、先に巻回された緊縛テープ４の側縁部に重ねて巻回された緊縛テープ４の内面と、が重なって巻回される重なり部での加圧により形成され、最外層２６の表面上に螺旋状に延設されている。段部３２を設けることにより、釣り人が管状体１０を握持する際に、指先で段部３２の位置を確認しながら確実に管状体１０を握持した状態で握持位置を移動させることが可能となる。また、緊縛テープ４のピッチｐを小さくすることにより小さいピッチｐの段部３２を形成することで、段部３２で汗のべとつき感を防止され、指紋による細かい引っ掛かりが生じるため、握持した際の滑り感がなくなる。

管状体１０は緊縛テープ４により押圧された状態で焼成することにより形成されるため、焼成の際に合成樹脂１６が軟化して、層同士の間及び最外層２６と緊縛テープ４との間の隙間に流動する。このため、図５に示すように、焼成により軟化した合成樹脂１６が硬化した後、芯金２と共に緊縛テープ４を取外した状態では、最外層２６に、強化繊維１４の間に合成樹脂１６が流入して硬化したため、合成樹脂１６が最外層２６の表面（管状体１０の外周面）に露出した樹脂露出部３６と、強化繊維１４の間の合成樹脂１６が軟化して流出したため、強化繊維１４が最外層２６の表面に露出した繊維露出部３８とが設けられている。繊維露出部３８では、強化繊維１４が隙間なく配列される状態でも、強化繊維１４同士の間は凸凹状に形成されている。なお、樹脂露出部３６では、合成樹脂１６が１ミクロン以上の厚みを有している。

軟化した合成樹脂１６が流出した繊維露出部３８では、最外層２６の表面に配列される強化繊維１４が緊縛テープ４により接触した状態で押圧されるため、緊縛テープ４での押圧により強化繊維１４の欠落、及び、内層側（外側中間層２４側）への変位が起こる。また、繊維露出部３８では強化繊維１４が緊縛テープ４に接触しているため、緊縛テープ４を除去する際に、強化繊維１４のずれが生じる。これにより、繊維露出部３８の強化繊維１４同士の間に、最外層２６の表面から内層側に窪んだ窪み部４０が形成される。

窪み部４０として、様々な形状の窪み部４０が存在する。例えば、最外層２６の表面の周方向に配列される強化繊維１４が内層側に変位などすることにより、周方向に延設される溝状の窪み部４０に形成される。また、この周方向に延設される窪み部４０の内部が合成樹脂１６により複数に分断されることにより、周方向に連続していない（連続性の小さい）複数の窪み部４０が形成される。このようにして、最外層２６の表面には多数の窪み部４０が形成される。

最外層２６の表面の樹脂露出部３６、繊維露出部３８、窪み部４０の大きさ、数等の状態及び割合は、合成樹脂１６の含浸量や緊縛テープ４による圧力等により適宜調整される。

窪み部４０は最外層２６の表面に多数形成され、保護層５０を設ける前の状態の管状体１０では、外周側に向けて開口している。また、最外層２６の表面は、管状体１０のその他の部分に比べ合成樹脂１６の量が少なく（強化繊維１４の量が多く）、強化繊維１４が表面に露出する繊維露出部３８が多く設けられている。このため、窪み部４０の多くが、内面及び底面が強化繊維１４で形成されている。

また、強化繊維１４の間に形成される窪み部４０は、深さが２〜２０ミクロン、管状体１０の周方向の寸法が２〜２００ミクロン、管状体１０の長手方向の寸法が２〜２０ミクロンとなっている。ただし、単位面積（１ｍｍ^２）辺りに存在する窪み部４０の過半数が、周方向に連続していない（連続性が小さい）窪み部４０で、平面視で直径が１００ミクロン以下となっていることが望ましい。これにより、最外層２６の表面の強度が維持される。

図６に示すように、管状体１０から緊縛テープ４を取り外した後、最外層２６の表面にエポキシ系、ウレタン系等の塗料を塗装したり、イオンプレーティング等により金属等の薄膜を形成したりすることにより、最外層２６の外側に保護層５０が設けられる。保護層５０を設けることにより、最外層２６の表面がキズ等から保護される。保護層５０の表面は略平坦状に形成されている。なお、保護層５０を形成するために塗装される合成樹脂等の塗料として、透明の塗料、又は、染料、顔料を含む塗料を用いることにより、デザイン的（美的）な効果が大きくなる。また、保護層５０の厚みを厚くすることにより、より確実に最外層２６の表面のキズ等が防止される。

前述のように、繊維露出部３８の強化繊維１４同士の間には窪み部４０が形成されているため、保護層５０は窪み部４０の内部に一部が侵入した状態で設けられる。保護層５０が窪み部４０の内部に侵入するため、管状体１０では、最外層２６からの保護層５０の剥離を有効に防止することができる。

ここで、保護層５０はプリプレグを形成する合成樹脂１６と異なる材料の合成樹脂から形成されることが好ましい。これにより、最外層２６の表面をキズ等から保護できることに加え、外観等の美的効果を向上させたり、表面を滑り難くして握持性を向上させたりして、それぞれの材料の特性による効果を管状体１０に付与することができる。例えば、プリプレグの合成樹脂１６と保護層５０がともにエポキシ系合成樹脂から形成される場合は、プリプレグの合成樹脂１６と保護層５０が異なる材料から形成される。この場合、保護層５０には最外層２６を形成する合成樹脂１６よりも撥水性の良い材料が用いられたり、衝撃吸収を良好にするためにプリプレグを形成する合成樹脂１６（最内層２０、内側中間層２２、外側中間層２４及び最外層２６の合成樹脂１６）より軟らかい材料が用いられたりする。

なお、保護層５０は管状体１０を形成したプリプレグの合成樹脂１６とは別に設けた層であり、合成樹脂１６と異なる材料には、プリプレグの合成樹脂１６と同一でない材料の全てが含まれる。例えば、プリプレグの合成樹脂１６と同一の合成樹脂に混入物が加えられた場合も、合成樹脂１６と異なる材料となる。

また、保護層５０が侵入する窪み部４０は、底面及び内面が強化繊維１４に形成されることが好ましい。この場合、窪み部４０の底面及び内面を形成する強化繊維１４の間に合成樹脂１６が含浸せず、強化繊維１４が合成樹脂１６に埋没していない状態で配列されている。窪み部４０の内面及び底面は強化繊維１４により形成されることにより、窪み部４０の内面及び底面を形成する強化繊維１４同士の間の凸凹状に保護層５０が侵入するため、最外層２６からの保護層５０の剥離をより有効に防止することができる。

また、窪み部４０には、窪み部４０の開口部より内層側が広がっている等のアンダーカットを有するものもあり、窪み部４０に侵入した保護層５０の剥離をより防止することができる。

また、窪み部４０は、少なくとも強化繊維１４の半径以上の深さを有することが好ましい。窪み部４０の深さを強化繊維１４の半径以上に形成することにより、保護層５０が適切な位置まで窪み部４０に侵入するため、最外層２６からの保護層５０の剥離をより有効に防止することができる。また、窪み部４０の深さは、強化繊維１４の直径より深いことがより好ましい。これにより、保護層５０が窪み部４０により深く侵入するため、最外層２６からの保護層５０の剥離をさらに有効に防止することができる。さらに、窪み部４０の深さが、強化繊維１４の直径の３倍以上であることがより好ましい。また、管状体１０の表面に存在する窪み部４０全体の１０％以上が、強化繊維１４の半径以上の深さを有する窪み部４０であることが好ましい。

また、保護層５０を設ける前に、最外層２６の表面が平滑研磨されていることが好ましい。平滑研磨は、例えばバフ研磨、特にケミカルバフ研磨等の鏡面研磨により行われる。平滑研磨を行うことにより、管状体１０の最外層２６の繊維露出部３８の隙間なく強化繊維１４同士の間が、凸凹状ではなく略平坦状に形成される。これにより、繊維露出部３８の強化繊維１４の剥離等を防止することができる。

なお、長手方向について窪み部４０同士の間に配列される強化繊維１４（窪み部４０の近傍の強化繊維１４）は、繊維露出部３８を構成する強化繊維１４以外の強化繊維１４で、強化繊維１４の直径の大部分（５０％以上）が合成樹脂１６に埋没した状態となっている。強化繊維１４の直径の大部分が合成樹脂１６に埋没した部分の長手方向への寸法は、窪み部４０の長手方向への寸法の３倍以上、好ましくは５倍以上であり、この部分では強化繊維１４が合成樹脂１６によりしっかりと保持されている。このため、窪み部４０を設けても、強化繊維１４の剥離が防止される。

また、上述の実施形態では、緊縛テープ４が例えば管状体１０の先端側から基端側に１回だけ巻回しているが、緊縛テープを巻回する回数はこれに限るものではない。例えば、緊縛テープ４を管状体１０の先端側から基端側に巻回して繊維の移動を防止した後に、緊縛テープ４を今度は管状体１０の基端側から先端側に巻回してもよい。この場合、最初に巻回した緊縛テープ４での押圧及び２回目に巻回した緊縛テープ４での押圧により、緊縛テープ４を１回だけ巻回した場合に比べ、管状体１０が芯金により強く押圧される。これにより、最外層２６の繊維露出部３８で、強化繊維１４の欠落、強化繊維１４の内層側（外側中間層２４側）への変位が起こり易くなり、最外層２６の表面により多くの、そして、より深い窪み部４０が形成される。

また、上述の実施形態では、窪み部４０の深さは、最外層２６の厚み以下となっているが、最外層２６の厚み以上の深さを有し、窪み部４０の底面が例えば外側中間層２４に位置してもよい。

（第１の実施形態の変形例）
次に、本実施形態の変形例について、図７を参照して説明する。図７に示すようにこの変形例の管状体１０では、保護層５０が、最外層２６の繊維露出部３８の強化繊維１４同士の間に形成される窪み部４０の内面及び底面に沿った形状に設けられている。すなわち、保護層５０が窪み部４０の一部を残す状態で窪み部４０に侵入するため、保護層５０により内面及び底面が形成され、保護層５０の表面より内層側に窪んだ保護層窪み部５２が、窪み部４０に対応する位置に設けられる。

保護層窪み部５２を設けることにより、釣り人が管状体１０を握持した際に、掌が部分的に保護層窪み部５２に食い込む感触があり、掌の引っ掛かりがよくなる。これにより、保護層５０で最外層２６のキズ等を防止するとともに、握持した手の滑りを防止することができる。したがって、この管状体１０で釣竿を形成する場合は、管状体１０が元竿に用いられることが好適である。

これまで、いくつかの実施形態について図面を参照しながら具体的に説明したが、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で行なわれるすべての実施を含む。

１０…管状体、１４…強化繊維、１６…合成樹脂、２０…最内層、２２…内側中間層、２４…外側中間層、２６…最外層、３６…樹脂露出部、３８…繊維露出部、４０…窪み部、５０…保護層、５２…保護層窪み部。

Claims

強化繊維に合成樹脂を含浸させた繊維強化プリプレグが巻回されて、径方向に複数の強化繊維が積層されて形成される管状体であって、
前記強化繊維の最外層表面は、径方向に高さが不揃いで、近接する強化繊維同士との間で前記強化繊維の半径以上に、内側に窪んだ窪み部が設けられる繊維露出部と、
前記繊維露出部を覆い、前記窪み部内に入り込み固化し、外表面が平坦な保護層と、
で構成されることを特徴とする管状体。
前記窪み部と対応する位置に、前記保護層により内面及び底面が形成され、前記保護層の表面より内層側に窪んだ保護層窪み部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の管状体。
前記保護層は、前記プリプレグを形成する前記合成樹脂とは異なる材料から形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の管状体。
前記窪み部の内面及び底面は、前記強化繊維により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１つに記載の管状体。
前記窪み部は、前記強化繊維の半径以上の深さを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちのいずれか１つに記載の管状体。
前記最外層表面が平滑研磨されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちのいずれか１つに記載の管状体。