(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリプレグが筒状に積層されて硬化したパイプ状のＦＲＰ本体の外周部に、内方に窪ませた充填用凹所が形成され、該凹所に塗料またはマーキング材が充填され、
前記充填用凹所は前記塗料またはマーキング材が充填されていることで平坦化されたパイプ状のＦＲＰ成形体の製造方法であって、
筒状に積層したプリプレグ積層体を金型内に装填し、
前記プリプレグ積層体の中空部に加圧気体を供給して、前記金型のキャビティに形成した凸部に沿った深さ0.5mm 〜１mmの充填用凹所をＦＲＰ本体の外周部に形成し、
前記充填用凹所に塗料またはマーキング材を充填して前記充填用凹所が平坦化されたＦＲＰ製パイプを得るパイプ状のＦＲＰ成形体の製造方法。
【請求項２】
プリプレグが筒状に積層されて硬化したＦＲＰ本体の外周に、文字、記号、模様もしくはこれらの結合をあしらった着色用シート状物が積層され、該着色用シート状物の外周に透明、半透明もしくは網状の保護用シート状物が積層され、
前記保護用シート状物は、強化繊維の織物に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸したプリプレグが硬化してなり、
前記着色用シート状物には、前記ＦＲＰ本体と同種の熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂が含浸されているパイプ状のＦＲＰ成形体の製造方法であって、
筒状に積層したプリプレグ積層体の外周に、文字、記号、模様もしくはこれらの結合をあしらった厚さ0.5mm 〜0.1mm で前記樹脂が予め含浸された前記着色用シート状物を積層し、
前記着色用シート状物の外周に透明、半透明もしくは網状の前記保護用シート状物を積層し、
該積層物を加圧・加熱してＦＲＰ製のパイプを得るパイプ状のＦＲＰ成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパイプ状のＦＲＰ成形体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＦＲＰ成形体は、ゴルフクラブシャフト、テニスラケット、野球用バットおよび釣竿などに用いられている。これらの商品には、そのデザイン性を高めて商品価値を向上させるためや商標を表示するために、塗装やマーキング印刷が行われている。塗装やマーキング印刷を行うには、パイプ状のＦＲＰ成形体の表面を研磨して、該表面を良好に仕上げた後、塗装ないしマーキング印刷を施す方法がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記研磨を行うことによって、ＦＲＰ成形体を構成する強化繊維が切削ないし切断されるので、強度にバラツキが生じ易い。また、削り取る量が多いと、ＦＲＰ成形体の強度が低下する部分が生じ、使用中にひび割れたり、折れたりする原因になるおそれがある。
また、かかるＦＲＰ成形体の塗装面やマーキング印刷部分は、使用状況によって傷が生じたり、長期間の使用によって剥離が生じたりする。
【０００４】
したがって、本発明の目的は、強度が低下せず、かつ、塗料またはマーキング材の剥離が生じにくいパイプ状のＦＲＰ成形体を得るための製造方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本第１発明のパイプ状のＦＲＰ成形体は、プリプレグが筒状に積層されて硬化したＦＲＰ本体の外周部に、内方に窪ませた充填用凹所が形成され、該凹所に塗料またはマーキング材が充填されていることを特徴とする。
【０００６】
かかる第１発明のパイプ状のＦＲＰ成形体を得るには、筒状に積層したプリプレグ積層体を金型内に装填し、前記プリプレグ積層体の中空部に加圧気体を供給して、前記金型のキャビティに形成した凸部に沿った充填用凹所をＦＲＰ本体の外周部に形成し、前記充填用凹所に塗料またはマーキング材を充填する。
【０００７】
なお、本第１発明において、「塗料」とは、樹脂に顔料を混合し、溶剤に溶かしたものである。該塗料は、溶剤が揮発することによって、前記樹脂および顔料が非塗装面に固着される。さらに、「マーキング材」とは、マーキングされるものの表面に固着されるもの全般をいう。したがって、「マーキング材」として、着色された樹脂、ゴムまたは前述の塗料などを用いることができる。また、本明細書において、「プリプレグ積層体」とは、熱硬化性樹脂ないし熱可塑性樹脂を含浸させた強化繊維または強化繊維の織物からなるプリプレグを積層したものである。
【０００８】
一方、前記目的を達成するために、本第２発明のパイプ状のＦＲＰ成形体は、プリプレグが筒状に積層されて硬化したＦＲＰ本体の外周に、文字、記号、模様もしくはこれらの結合をあしらった着色用シート状物が積層され、該着色用シート状物の外周に透明、半透明もしくは網状の保護用シート状物が積層されていることを特徴とする。
【０００９】
かかるパイプ状のＦＲＰ成形体を得るには、筒状に積層したプリプレグ積層体の外周に、文字、記号、模様もしくはこれらの結合をあしらった着色用シート状物を積層し、該着色用シート状物の外周に透明、半透明もしくは網状の保護用シート状物を積層し、該積層物を加圧・加熱する。
【００１０】
なお、本第２発明における「模様」には、複雑な模様だけでなく、ラインや簡単な図形も含まれる。また、「着色」とは、チャコールグレーに黒色をあしらう等、色の濃淡を異ならせることも含む。また、「透明、半透明もしくは網状」とは、保護用シート状物を介して、内側のものを外側から視認でき得ることを意味する。
【００１１】
【第１発明の実施の形態】
以下、本第１発明の一実施形態を図１および図２にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、第１発明のパイプ状のＦＲＰ成形体１は、ＦＲＰ本体１２の外周部に、径方向の内方に窪ませた充填用凹所２０が形成されている。図１（ｂ）に示すように、ＦＲＰ本体１２は肉厚が略均一に形成されている。前記充填用凹所２０には塗料（またはマーキング材）２１が充填されていることで、ＦＲＰ成形体１の外周面は、凹凸のない平坦化された状態になっている。
【００１２】
つぎに、前記ＦＲＰ成形体１の製造方法について説明する。
図２（ａ）に示すように、まず、テーパー円柱状のマンドレル３の外周に、たとえば熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維からなるプリプレグを巻き付けてプリプレグ積層体１１を形成する。つぎに、図２（ｂ）に示すように、プリプレグ積層体１１からマンドレル３を抜き取る。この後、図２（ｃ）の離型材を塗った金型４０のキャビティ４１内にプリプレグ積層体１１を装填する。上金型４０ａのキャビティ４１には、図１（ｃ）に示すように、前記充填用凹所２０を形成するための凸部４２が形成されている。
【００１３】
前記装填後、図２（ｄ）のように、気体流入口ａから加圧気体（エアー）Ａを流入して、前記プリプレグ積層体１１をその内側から加圧すると共に、プリプレグ積層体１１を加熱して成形する。この成形によって、図１（ｃ）の前記凸部４２に沿った図１（ａ）の充填用凹所２０が形成される。
【００１４】
前記成形後、図２（ｅ）のように、金型４０から成形されたＦＲＰ本体１２を取り出す。その後、該ＦＲＰ本体１２の充填用凹所２０に、図１（ｂ）のように塗料２１を充填する。この充填後、ＦＲＰ本体１２の表面の離型材を削り取る程度の研磨を行う。その後、クリアコーティングを行い、図１（ａ）のＦＲＰ成形体１が得られる。
【００１５】
このように、充填用凹所２０に塗料２１が充填されているので、塗膜を厚くしても塗料２１の表面がＦＲＰ本体１２の表面と略面一になるから、使用状況によって傷が生じたり、長期間の使用によって剥離が生じたりするおそれが少ない。また、充填用凹所２０に塗料２１を充填するので、ＦＲＰ本体１２の研磨は離型材を削り取る程度でよいから、強化繊維が切断ないしは切削されるおそれがなく、したがって、強度のバラツキや強度の低下を招くおそれもない。
【００１６】
なお、前記プリプレグは繊維と未硬化樹脂からなる。繊維としては、カーボン繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、アラミド繊維あるいはボロン繊維等を用いることができる。また、未硬化樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネイト樹脂またはポリプロピレン樹脂等を用いることができる。プリプレグ積層体１１中に含まれる樹脂量としては、20〜50wt% が好ましい。また、塗料、マーキング材およびクリアーコーティング材としては、一般的に、エポキシ系、アクリル系、ウレタン系およびアクリルウレタン系の樹脂を用いることができ、１液型よりも２液型の方が好ましい。
【００１７】
また、前記加圧時の内圧は6 〜16kgf/cm2 が好ましい。また、成形後のＦＲＰ成形体１の充填用凹所２０の深さは、使用用途により異なるが、ＦＲＰ成形体１の円周方向の物性値に異方性や強度低下を生じない程度の深さが好ましく、かつ、成形性を考慮する必要がある。そのため、該充填用凹所２０の深さは、 0.5mm〜 1mmに設定する。
【００１８】
また、前記実施形態では、パイプ状のＦＲＰ本体の成形方法として、プリプレグ積層体に内圧を加える成型方法を例にとって説明したが、外圧を加える成型方法（特公昭６３−４７６１４号公報参照）を用いて成形することもできる。
【００１９】
【第１発明の実施例】
以下、本第１発明の実施例および比較例について説明する。
高さ6mm 、4mm 、2mm 、1mm および0.05mmの凸部４２を有する金型４０を用い、内圧成形によりＦＲＰ本体１２の成形を行った。使用材料は130 ℃硬化型エポキシ樹脂を含浸したカーボン繊維プリプレグを使用した。また、成形条件はプレス温度140 ℃、内圧10kgf/cm2 とした。
【００２０】
高さ6mm の場合、ＦＲＰ成形体中の繊維が凹所に沿わないため、凹所のエッヂ付近（端部）に樹脂の充填不足が生じ、そのため、ボイド（気泡）が発生し、良好な成形状態が得られなかった。また、曲げ剛性を測定したが、高さが６mmの場合は凹所が大きいために、異方性が大きい結果となった。同様に、0.05mmの凸部４２を有する金型４０により得られたＦＲＰ成形体１は離型材を除去する際の研磨行程で、ＦＲＰ本体１２の凹所２０も研磨されてしまい、最終的には、凹所が得られなかった。一方、4mm 、2mm および 1mmの凸部４２を有する金型４０を用いた場合は、成形後の管状体の表面は良好な状態で成形されており、研磨行程後も表面に凹所を有していた。
【００２１】
前記１mm〜４mmの凹所を有するＦＲＰ成形体１２の凹所２０に塗料２１を充填し、表面にウレタン系の透明クリアーコーティングを塗装した後、摩擦促進試験を実施した。摩擦促進試験の結果は、凹所の深さが浅くなるほど、物性値の異方性が小さくなった。また、１mm〜４mmの凹所を有するＦＲＰ成形体１は、従来の塗装を施したＦＲＰ成形体と比較して、色落ちに関する耐久力が３倍以上向上していた。
【００２２】
【第２発明の実施の形態】
つぎに、本第２発明の一実施形態を図３および図４にしたがって説明する。
図３（ａ）の第２発明のパイプ状のＦＲＰ成形体５４は、図３（ｂ）に示すように、筒状に積層されたＦＲＰ本体５０と、該ＦＲＰ本体５０の外周に積層された、たとえば模様をあしらった着色用シート状物５１と、該着色用シート状物５１の外周に積層された保護用シート状物５２からなる。
【００２３】
前記ＦＲＰ本体５０は、強化繊維を含浸した樹脂からなるプリプレグを積層してなる。着色用シート状物５１は、薄い紙に前記ＦＲＰ本体５０と同種の熱硬化性樹脂が含浸されてなる。保護用シート状物５２は、熱硬化性樹脂を含浸した強化繊維の織物（たとえば平織りガラスクロス）からなる。
【００２４】
つぎに、前記ＦＲＰ成形体５４の製造方法について説明する。
図４（ａ）に示すように、まず、テーパー円柱状のマンドレル３の外周に、プリプレグ積層体１１を形成する。つぎに、図４（ｂ）に示すように、プリプレグ積層体１１の外周に、模様をあしらった着色用シート状物５１を積層し、更に、その外周に保護用シート状物５２を積層し、積層体５を形成する。この積層後、図４（ｃ）に示すように、積層体５からマンドレル３を引き抜く。この後、離型材を塗った図４（ｄ）の金型４３内に積層体５を装填する。この装填後、図４（ｅ）のように、気体流入口ａから加圧気体Ａを流入して、前記積層体５をその内側から加圧すると共に、積層体５を加熱して成形する。この成形後、金型４３から図４（ｆ）のＦＲＰ成形体５４を取り出す。その後、ＦＲＰ成形体５４の表面の離型材を削り取る程度の研磨を行い、図３（ａ）のＦＲＰ成形体５４が得られる。なお、ＦＲＰ成形体５４の表面に、更に、図示しないウレタン系の透明塗料を塗布してコーティングを行ってもよい。
【００２５】
このように、本成形体は着色用シート状物５１の外周に透明な保護用シート状物５２が積層されているので、使用状況によって傷が生じたり、長期間の使用によって塗装の剥離が生じたりするおそれがない。また、前記ＦＲＰ成形体５４の研磨は、離型材を削り取る程度でよいから、強化繊維が切断されたり切削されるおそれがなく、強度が低下するおそれがない。また、予め複雑な色使いや模様を着色用シート状物５１に印刷しておくことで、簡単にＦＲＰ成形体５４に着色を施すことができる。
【００２６】
なお、着色用シート状物５１には、ＦＲＰ本体５０と同種の樹脂を含浸させたものを用いる。また、着色用シート状物５１の厚さは0 .5mm〜0.1mm に設定する。
【００２７】
また、保護用シート状物５２の厚さは、透明性を保つために、0.3mm 〜0.001mm 程度が好ましくいが、さらに好ましくは、0.2mm 〜0.01mmに設定する。また、ＦＲＰ本体５０に含まれる樹脂量は20〜50wt% が好ましい。さらに、成型時の内圧は6 〜16kgf/cm2 が好ましい。
【００２８】
また、前記実施形態ではパイプ状のＦＲＰ成形体の成形方法として、プリプレグ積層体に内圧を加える成型方法を例にとって説明したが、外圧を加える成型方法（特公昭６３−４７６１４号公報参照）を用いて成形することもできる。
【００２９】
【第２発明の実施例】
以下、本第２発明の実施例について説明する。
カーボン繊維にエポキシ樹脂を含浸させたプリプレグをマンドレルに積層した後、エポキシ樹脂を含浸したセルロース系の厚さ1.2mm 、0.2mm 、または0.008mm の着色用シート状物５１を積層し、更に、樹脂を含浸した厚さ0.1mm のガラス繊維からなる保護用シート状物５２を積層して、金型内で成形を行った。成形条件は、プレス温度140 ℃、内圧8kgf/cm2とした。
【００３０】
前記厚さが1.2mm の着色用シート状物５１を用いた場合は、該着色用シート状物５１の剛性が高く、ＦＲＰ本体５０の外周に沿って成形されず、そのため、ボイドが表面に発生し、良好な成型状態が得られなかった。厚さが0.2mm の着色用シート状物５１を用いた場合は、表面にボイドも発生せず良好な成形状態であった。厚さが0.008mm の着色用シート状物５１を用いた場合は、該着色用シート状物５１の強度不足により、成形時の内圧で該着色用シート状物５１が破れた。
【００３１】
ついで、着色用シート状物５１の厚さを0.2mm とし、平織りガラスクロスからなる保護用シート状物５２の厚さを0.3mm 、0.2mm または0.005mm として成形を行った。厚さ0.3mm の保護用シート状物５２を用いた場合は、透明性が著しく低下し、着色用シート状物５１の色彩が不透明になった。厚さ0.2mm および0.005mm の保護用シート状物５２を用いた場合は、保護用シート状物５２の色彩を鮮明に視認できる程度の透明性を有していた。さらに、これらのＦＲＰ成形体の表面にウレタン系クリアーを塗布した後、摩擦促進試験を実施した結果、保護用シート状物５２の厚さが0.005mm であるもの以外は、従来の塗装方法によるＦＲＰ成形体よりも、数倍の色落ち耐久力を有していた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本第１発明のパイプ状のＦＲＰ成形体によれば、充填用凹所に塗料またはマーキング材が充填されているので、塗料の膜厚を厚くしても塗膜の表面がＦＲＰ本体の表面と略面一になるから、使用状況によって傷が生じたり、長期間の使用によって剥離が生じたりするおそれが少ない。また、充填用凹所に塗料を充填するので、ＦＲＰ本体の研磨は、離型材を削り取る程度でよいから、強化繊維が切断ないし切削されるおそれがなく、したがって、強度のバラツキや強度の低下を招くおそれもない。
【００３３】
また、本第２発明のパイプ状のＦＲＰ成形体によれば、着色用シート状物の外周に透明な保護用シート状物が積層されているので、使用状況によって傷が生じたり、長期間の使用によって塗装の剥離が生じたりするおそれがない。また、ＦＲＰ成形体の研磨は、離型材を削り取る程度でよいから、強化繊維が切断ないし切削されるおそれがなく、したがって、強度のバラツキや強度の低下を招くおそれもない。また、予め複雑な色使いや模様を保護用シート状物に印刷しておくことで、ＦＲＰ成形体の着色を簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）は本第１発明の一実施形態を示すパイプ状のＦＲＰ成形体の断面図、（ｂ）は同要部の拡大断面図、（ｃ）は金型の断面図である。
【図２】  第１発明にかかる成形体の製造方法を示す行程図である。
【図３】  （ａ）は第２発明の一実施形態を示すパイプ状のＦＲＰ成形体の断面図、（ｂ）は同要部の拡大断面図である。
【図４】  第２発明にかかる成形体の製造方法を示す行程図である。
【符号の説明】
１：ＦＲＰ成形体
１１：プリプレグ積層体
１２：ＦＲＰ本体
２０：凹所
２１：塗料
５０：ＦＲＰ本体
５１：着色用シート状物
５２：保護用シート状物
５４：ＦＲＰ成形体
【図１】
0003795215.tif 000002
【図２】
0003795215.tif 000003
【図３】
0003795215.tif 000004
【図４】
0003795215.tif 000005