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Diese Erfindung betrifft eine Angelrute
mit einem Rutenrohr, das eine Mehrzahl von aus faser- verstärkten Prepeg
hergestellten Schichten hat.
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Angelruten müssen leichtgewichtig sein,
da sie für
viele Stunden gehalten werden und aus dem Blickwinkel einer Verbesserung
der Handhabbarkeit, und müssen
weiterhin in der Festigkeit verbessert sein, da sie eine große Biegekraft,
wenn ein Fisch stark zieht, usw., aufnehmen. Golfschläger müssen auch
eine leichtgewichtige und sehr starke Eigenschaft haben. Demzufolge
müssen
Angelruten und Schäfte
von Golfschlägern eine
Kompatibilität
von antithetischen Eigenschaften eines Leichtgewichts und einer
hohen Festigkeit haben. Deshalb sind bisher leichtgewichtige und
starke, rohrförmige
Gegenstände
durch Imprägnieren
von hoch festen und leichtgewichtigen Fasern, wie beispielsweise
Kohlenstofffasern, mit synthetischem Harz, wie beispielsweise Epoxydharz,
zum Bilden eines Prepregs und Wickeln, unter Druck setzen und Erwärmen des
Prepregs hergestellt worden.
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In diesem Fall ist die Tatsache,
dass das prozentuale Gewicht des Harzes in dem Prepreg allgemein 35%
bis 40% beträgt,
in der japanischen Patentveröffentlichung
No. Hei 2-44492 offenbart. Die Veröffentlichung spezifiziert die
Beziehung zwischen dem Harzimprägnierungsbetrag
des ersten Prepregs der innersten Schicht eines Schaftrohrs und
demjenigen des zweiten Prepregs für die Hauptschicht einer äußeren Schicht von
dem Gesichtspunkt einer Anpassbarkeit mit dem Dorn und einer Kohärenz der
Schichten, wobei die Tatsache, dass der Harzimprägnierungsbetrag des Prepregs
der innersten Schicht 50% oder weniger und derjenige der äußeren Schicht
30% oder weniger beträgt,
offenbart ist.
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Allerdings erhöht sich das Gewicht, da der
Harzanteil insgesamt groß ist.
Weiterhin wird, da der vorstehend offenbarte Harzanteil zu viel
ist in Bezug auf die Fasern, die Bildung einer Harzschicht oder
einer Harz-Ansammlung (Bereich mit keinen oder wenigen Fasern) wo
eine Delaminierung oder ein Riss leicht auftritt, anhand von Mikrophotographien
beobachtet. Ein Harzfluß tritt
während
des Formens auf, und demzufolge bewegen sich Fasern auch leicht
in Verbindung mit dem Harzfluß,
um sich zu einer Seite zu mäandern
oder zu einer Seite hin zu liegen, wodurch eine Festigkeit erniedrigt
wird und ein unbeabsichtigtes Biegen leicht auftritt.
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Insbesondere wenn der Harzbetrag
des Prepregs für
die Hauptschicht ungefähr
25 Gewichts-% übersteigt,
wenn das Prepreg gewickelt wird und danach mit einem Band festgezogen
und unter Wärme
geformt wird, treten eine umfangsmäßige Verschiebung des Prepreg-
Materials während
des Formens in Abhängigkeit von
der Festzieh-Bedingung
und ein Formungsfehler oftmals auf. Allerdings verschlechtert sich,
wenn ein Prepreg, das gleichmäßig mit
einem kleinen Betrag an Harz imprägniert ist, verwendet wird,
eine Kohärenz
an Grenzen von gewickelten Schichten und Fehlstellen treten an den
Grenzen auf. Insbesondere treten an den Grenzen der Fasern der gewickelten
Schicht des Prepregs, die in Längsrichtung
des Dorns orientiert sind, die Fehlstellen leicht kontinuierlich
in der Längsrichtung
auf, was bewirkt, dass sich die Festigkeit aufgrund einer Delaminierung
erniedrigt.
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Die japanische, offengelegte Gebrauchsmuster-Veröffentlichung
No. Hei 6-7923 offenbart die Tatsache, dass ein Erwärmen und
Formen in einem Zustand, in dem ein Harz von einer inneren Schicht
zu einer Oberflächenschicht
fließt,
unterdrückt
wird, ein Punkt, der zu berücksichtigen
ist. Andererseits offenbart diese Veröffentlichung auch die Tatsache,
dass eine innere Verstärkungsschicht
einen größeren Harzimprägnierungsanteil
als die Hauptschicht für
eine Übereinstimmung
mit einem Dorn enthält,
und dass eine äußere Verstärkungsschicht
einen größeren Harzimprägierungsbetrag
als die Hauptschicht zum Entleeren von Luft-Ansammlungen enthält.
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Allerdings wird, wenn die Harzprozentanteile
der Verstärkungsschichten
größer als
diejenigen der Schicht für
eine Übereinstimmung
mit dem Dorn und zum Herausdrücken
von Luft-Ansammlungen der äußeren Verstärkungsschicht
eingestellt werden, der Harzfluß von
der inneren Schicht zu der äußeren Schicht
nicht vollständig
unterdrückt.
Demzufolge wird es gewünscht,
dass die Schichten dieselben Harzprozentanteile haben.
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Die Übereinstimmung mit dem Dorn
kann zum Beispiel durch Einstellen der Formungstemperatur und der
unter Druck setzenden Kraft anstelle eines Einstellens des großen Betrags
an Harz erreicht werden. Luft-Ansammlungen können durch ein anderes Verfahren
anstelle eines Einstellens der großen Harzmenge zum Verhindern,
dass große
Luft-Ansammlungen bei dem Prepreg- Formen produziert werden, herausgedrückt werden.
Allerdings können
die Leichtgewichtigkeit des geformten Schaftrohres und die Verbesserung in
der spezifischen Steifigkeit nur durch Einstellen der Harzmenge
erzielt werden.
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Aus dem Dokument nach dem Stand der
Technik GB 1,082,664 ist eine Angelrute, bestehend aus dünnwandigen
Rohren, gebildet durch Verbinden von Kunststoffmaterial und Glasfasern
bekannt. In den Rohren sind die Fasern für ihren größten Teil in der Längsrichtung
der Rohre ausgerichtet. Der Endabschnitt des Rohres ist mit einem
externen Verstärkungselement
oder einen inneren Verstärkungselement
versehen. Die Verstärkungselemente
sind rohrförmig
geformt und mit konischen Abschnitten an einem je welligen Ende derselben
versehen. Die Verstärkungselemente
sind zum leichten Verbinden des betreffenden Rohres zum Zusammenbauen
eines Rutenrohres vorgesehen, das eine verbesserte Biegungskrümmung hat,
verursacht durch eine kontinuierliche Entwicklung des Durchmessers
des Rohrzusammenbaus. Die Rohre können durch Durchdringen derselben,
eins nach dem anderen, zusammengesetzt werden, um eine hohe Dicke
innerhalb des Durchdringungsbereiches zu verhindern.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung eine Angelrute mit einem Rutenrohr zu schaffen, das eine Mehrzahl
von Schichten von glasfaserverstärkten
Prepeg hat, das leicht im Gewicht und hoch in der Festigkeit ist.
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung
wird diese Aufgabe durch eine Angelrute mit einem Rutenrohr gelöst, das
eine Mehrzahl von Schichten von glasfaserverstärkten Prepeg nach dem unabhängigen Anspruch
1 hat.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen niedergelegt.
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Nachstehend wird die vorliegende
Erfindung in Bezug auf mehrere Ausführungsbeispiele einer Angelrute
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht und erläutert. In den Zeichnungen sind die 1–15 auf
ein Ausführungsbeispiel
der Angelrute gerichtet, das nicht alle Merkmale des unabhängigen Anspruches
1 lehrt. Die Ausführungsbeispiele
der 16 und 17 zeigen eine Angelrute
nach einem bestimmten Gegenstand des unabhängigen Anspruches 1. Insbesondere
in den Zeichnungen, wobei:
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1 eine
teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Angelrute zeigt,
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2 eine
teilweise vergrößerte Ansicht
von 1 zeigt,
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3 eine
Teilschnittansicht eines rohrförmigen
Teils zeigt,
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die 4(a) und 4(b) Schnittansichten von
zwei Typen von Prepregs zeigen, die ein rohrförmiges Teil bilden,
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5 eine
schematische Zeichnung des Querschnitts eines herkömmlichen,
rohrförmigen
Teils ist,
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6 eine
vergrößerte Ansicht
eines Polymerisationsendes entsprechend 5 ist,
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7 eine
vergrößerte Ansicht
eines Polymerisationsendes einer Hauptschicht des rohrförmigen Teils der
Ansicht ist,
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8 eine
vergrößerte Ansicht
einer Ausführungsform
eines Teils A in 3 ist,
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9 eine
vergrößerte Ansicht
einer anderen Ausführungsform
eines Teils A in 3 ist,
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10 eine
Teillängsschnittansicht
eines rohrförmigen
Teils ist,
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11 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils A in 10 ist,
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12 eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils B in 11 ist,
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die 13(a) bis 13(d) Darstellungen sind,
die ein Herstellverfahren des rohrförmigen Teils darstellen,
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14 eine
Teilschnittansicht ist, die ein weiteres Beispiel einer Angelrute
darstellt,
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15 eine
Teilschnittansicht ist, die ein anderes Beispiel einer Angelrute
darstellt,
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16 eine
Schnittansicht ist, die eine Struktur in der Nähe des Ende in einer äußersten
Schicht der Angelrute nach dem bestimmten Gegenstand des unabhängigen Anspruchs
1 zeigt,
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17 eine
Schnittansicht ist, die eine Struktur in der Nähe des Endes einer Zwischenschicht
der Angelrute nach dem bestimmten Gegenstand des unabhängigen Anspruchs
1 zeigt.
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Nun Bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen
sind Ausführungsbeispiele
einer Angelrute gezeigt. Die 1–15 zeigen Ausführungsbeispiele, die nicht
alle Merkmale des unabhängigen
Anspruches 1 lehren. Angelruten nach dem bestimmten Gegenstand des
unabhängigen
Anspruchs 1 werden in Bezug auf die in den 16 und 17 gezeigten
Ausführungsbeispiele
dargestellt und erläutert.
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1 ist
eine Teilschnittdarstellung eines Angelrutenrohres 10 nach
einem Ausführungsbeispiel.
Das Rutenrohr 10 kann ein Schaft eines Golfschlägers, eines
Skistocks, eines Fahrradrahmens, oder dergleichen, sein. In 2 besitzt das Rutenrohr 10 eine
Hauptschicht 12, die durch Wickeln eines Prepregs, das
durch Imprägnieren
eines Bündels
von Kohlenstofffasern 18, gezogen und ausgerichtet in einer
Richtung, mit Epoxidharz, so dass die Kohlenstofffasern 18 in
der Längsrichtung
des Rutenrohrs 10 orientiert sind, und durch Erwärmen und
Härten
des Prepregs gebildet ist. Die Kohlenstofffasern 18 sind
ein Beispiel von hoch festen Fasern und können Glasfasern, Borfa sern,
usw., sein, und das Epoxidharz ist ein Beispiel eines thermisch
härtenden
Harzes und kann ein Polyesterharz, ein Phenolharz, usw., durch die
Beschreibung hinweg sein.
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Verstärkungsschichten 14 und 16,
dünner
als die Hauptschicht 12, sind auf der Innenseite und der
Außenseite
der Hauptschicht 12 jeweils gebildet. Für die Verstärkungsschichten 14 und 16 ist
ein Prepreg, das durch Imprägnieren
eines Bündels
Kohlenstofffasern, gezogen und ausgerichtet in einer Richtung, mit
Epoxidharz gebildet ist, so gewickelt, dass die Fasern in der Umfangsrichtung
des Rutenrohrs 10 orientiert sind, und es wird zusammen
mit der Hauptschicht 12 für ein Härten erwärmt, wodurch das Rutenrohr 10 gebildet
wird. Die Verstärkungsschichten
sind zum Verhindern eines Zerbrechens oder einer Beschädigung vorgesehen, was
auftreten würde,
wenn nur die Hauptschicht 12 existieren würde; die
Verstärkungsschicht
kann nur auf entweder der Innenseite oder der Außenseite gebildet sein. Vorzugsweise
sind die verstärkten
Fasern dieselben wie die verstärkten
Fasern 18 der Hauptschicht 12, sie können allerdings
unterschiedlich dazu sein. Allgemein sind die verstärkten Fasern
in der Umfangsrichtung orientiert, allerdings können sie in einer schrägen Richtung
zwischen der Längsrichtung
und der Umfangsrichtung orientiert sein. Das Bezugszeichen 22 bezeichnet
eine Schutzschicht aus Epoxidharz, usw.
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Betrachtungen eines Herstellverfahrens
der Schichten 12, 14 und 16 werden später diskutiert
werden. Der prozentuale Gewichtsanteil des Harzes des Prepregs,
aus dem die Hauptschicht 12 gebildet ist, beträgt 25% oder
weniger, und das prozentuale Gewicht jedes Harzimprägnierungsbetrags
an der Prepreg- Stufe jeder Verstärkungsschicht 14, 16 beträgt auch
25% oder weniger. Weiterhin sind die Hauptschicht 12 und
die Verstärkungsschichten
im wesentlichen auf denselben, prozentualen Harzanteil in dem Prepreg
eingestellt; im wesentlichen derselbe prozentuale Harzanteil ist
innerhalb des Fehlerbereichs von ungefähr 5%, vorzugsweise innerhalb
des Bereichs von ungefähr
3%, eingestellt.
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Vom Gesichtspunkt einer Verbindung
der Faser miteinander gesehen beträgt die untere Grenze des prozentualen
Gewichts des synthetischen Harzes ungefähr 10%, vorzugsweise ungefähr 15%.
Gemäß Mikrophotographien
des Rutenrohrs 10, das durch Einstellen des prozentualen
Harzanteils des Prepregs, aus dem jede Schicht gebildet ist, wie
bei der Ausführungsform,
auf 20%, wird nicht dahingehend befunden, dass sich die Fasern mäandern oder
zu einer Seite hin verschieben, und Harz-Ansammlungen werden nicht
in jeder Schicht oder Schicht-Zwischenfläche beobachtet. Im Gegensatz
dazu werden, wenn der prozentuale Harzanteil des Prepregs, aus dem
die Harzschicht gebildet ist, auf 25% eingestellt ist, und woraus
jede Verstärkungsschicht
gebildet wird, auf 40% eingestellt wird, eine Faserverschiebung
zu einer Seite und Harz-Ansammlungen beobachtet. Dies zeigt an,
dass die Angelrute gemäß der Erfindung
sehr fest ist.
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Betrachtungen in Bezug auf das Herstellverfahren
eines Rutenrohrs, wenn das Rutenrohr 10 und die Hauptschicht 12,
dargestellt in 1, als
eine Mehrfachschicht gebildet ist, wird diskutiert werden.
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Um ein Prepreg jeder Schicht zu formen,
wird ein Ende der Längsrichtung
der Kohlenstofffasern, die gezogen und in einer Richtung ausgerichtet
sind, mit Epoxidharz imprägniert,
oder ein Ende irgendeines der Oberfläche oder der Rückseite
einer Faserbündellage
wird so imprägniert,
um keine Luft-Ansammlungen zu produzieren. Bei dem ersteren werden
Blasen aus den gegenüberliegenden
Enden in Längsrichtung
der Fasern herausgedrückt
und sie verbleiben praktisch nicht, verglichen mit dem Fall, bei
dem beide Enden der Fasern imprägniert
sind. In dem letzteren verbleiben Blasen nur schwer verglichen mit
dem Fall, bei dem beide Enden imprägniert sind, wie in dem ersteren
Fall, und die Bearbeitbarkeit wird auch verglichen mit dem ersteren
Fall verbessert. In sowohl dem ersteren als auch dem letzteren Fall
kann, da Harz, das zum Herausdrücken von
Blasen unter Erwärmung
und Formung verwendet wird, unnötig
wird, der Anteil des Harzes verringert werden.
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Bevor das Substrat laminiert, erwärmt und
gehärtet
wird, werden die Schichten in innigen Kontakt miteinander durch
ausreichendes Unterdrucksetzen gebracht und Blasen werden von den
Schicht-Zwischenflächen
entfernt. Weiterhin kann eine Übereinstimmung
mit einem Dorn durch Einstellen der Erwärmungs- und der Formungstemperaturen
und Erhöhen
der unter Druck setzenden Kraft, wie dies vorstehend beschrieben ist,
verbessert werden.
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Ohne plötzlichen Anstieg auf eine Härtungstemperatur
beim Erwärmen
wird Wärme
vorzugsweise bei einer Harzerweichungstemperatur niedriger als die
Härtungstemperatur
angewandt und das Ganze wird so vorgenommen, um selbst an die Temperatur,
die von dem Gesichtspunkt aus gesehen eines Verhinderns, dass Blasen
auftreten, gehalten wird, angepaßt.
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Weiterhin wird, da die Substanz einen
kleinen prozentualen Harzbetrag enthält, vorzugsweise eine unter
Druck setzende Kraft höher
eingestellt als diejenige bei einem herkömmlichen Formen mit einem großen prozentualen
Harzanteil zum Verbessern einer Adhäsion zwischen den Fasern.
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Obwohl die Hauptschicht 12 eine
einzelne Schicht mit Fasern, die gezogen und in einer Richtung in der
Ausführungsform
ausgerichtet sind, ist, können
eine Schicht, die gezogen und in der Längsrichtung des Rutenrohrs 10 ausgerichtet
ist, und eine dünne
Schicht, die gezogen und in einer Richtung senkrecht oder schräg zu dieser
Schicht ausgerichtet ist, alternierend zum Bilden der Hauptschicht 12 angeordnet
und laminiert werden. Auch wird der prozentuale Gewichtsanteil des
Harzes jedes Prepregs, aus dem die Hauptschicht 12 gebildet
ist, auf im Wesentlichen denselben Wert (in der Ausführungsform
20%) in dem Bereich von 25% oder weniger eingestellt. Vorzugsweise
werden die Schichten aus demselben Typ verstärkter Fasern hergestellt, allerdings
können
sie aus unterschiedlichen Typen von verstärkten Fasern hergestellt sein.
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Da die Hauptschicht 12 des
Rutenrohrs 10 der Ausführungsform
in 1 nicht notwendigerweise
eine ausreichende Stoßwiderstandsfestigkeit
besitzt, kann eine thermoplastische Harzschicht, die eine gute Vibrationsabsorptionseigenschaft
besitzt, auf der Außenseite
der Verstärkungsschicht 16 der äußersten
Schicht gebildet werden, nämlich
dem unteren Teil der Schutzschicht 22, oder wenn die äußere Verstärkungsschicht 16 nicht
existiert, kann sie direkt auf der Außenseite der Hauptschicht 12 gebildet
werden. Als ein Beispiel der thermoplastischen Harzschicht, wenn
Polyamidfasern oder ein film auf die Schicht gewickelt ist, gebildet
durch Aufwickeln eines Prepregs, wird vorstehend beschrieben, und
in diesem Zustand, wird der vorstehend erwähnte Erwärmungsvorgang zum Härten ausgeführt, die
Polyamidfasern oder der -film erweichen sich und werden ähnlich einer
Schicht in Abhängigkeit
von der Temperatur gebildet. Diese Erweichung kann unvollständig sein.
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Wie aus der Beschreibung, die bis
hier vorgenommen ist, gesehen wird, ist der prozentuale Harzanteil klein
gestaltet, wodurch demzufolge die Leichtgewichtigkeit erreicht wird,
wobei die spezifische Steifigkeit verbessert wird und die Handhabbarkeit
gut wird. Da die Schichten auf im Wesentlichen denselben, prozentualen Harzanteil
zusätzlich
zu dem kleinen, prozentualen Harzanteil, eingestellt werden, fließt Harz
nicht, Fasern mäandern
sich nicht oder legen sich nicht zu einer Seite hin, und Harz-Ansammlungen
treten nicht auf. Deshalb kann eine haltbare und gut bedienbare
Angelrute, die sehr fest ist, erzielt werden.
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3 zeigt
eine Teilschnittansicht eines laminierten, rohrförmigen Teils 110.
Das rohrförmige
Teil 110 besitzt eine Hauptschicht 112, die durch
eine geeignete Anzahl von Malen eines Wickelns eines bahnenähnlichen
Prepreg, das durch Imprägnieren
eines Bündels
von Kohlenstofffasern, die gezogen sind und so ausgerichtet sind,
um in einer Richtung orientiert zu sein, mit Epoxidharz, so dass
die Kohlenstofffasern im wesentlichen in der Längsrichtung des rohrförmigen Teils 110 orientiert
sind, und Unterdrucksetzen und Erwärmen des Prepregs hergestellt
ist. Das Epoxidharz ist ein Beispiel eines thermisch härtenden,
synthetischen Harzes; es kann Polyesterharz, Phenolharz, usw., sein.
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Verstärkungsschichten 114 und 116,
dünner
als die Hauptschicht 112, sind auf der Innenseite und der Außenseite
der Hauptschicht 112 jeweils gebildet. Für die Verstärkungsschichten 114 und 116 ist
ein Prepreg, das durch Imprägnieren
eines Bündels
Kohlenstofffasern, die gezogen sind und ausgerichtet so, um hauptsächlich in
einer Richtung orientiert zu sein, mit Epoxidharz gebildet ist,
gewickelt so, dass die Fasern hauptsächlich im wesentlichen in der
Umfangsrichtung des rohrförmigen
Teils 110 orientiert sind, und es wird unter Druck gesetzt
und erwärmt
zusammen mit der Hauptschicht 112 zum Härten, um dadurch den rohrförmigen Gegenstand 110 zu
bilden.
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Obwohl die Kohlenstofffasern der
Hauptschicht 112 in der Längsrichtung des rohrförmigen Gegenstands 110 orientiert
sind, kann eine Verstärkungsschicht,
die im wesentlichen aus Fasern besteht, die so orientiert sind,
dass sie die Richtung kreuzen, zum Beispiel in der vorstehend erwähnten Umfangsrichtung,
zwischen gewickelten Schichten, die in der Längsrichtung orientiert sind,
zwischengemischt werden.
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Um ein solches bahnenförmiges Prepreg
zu bilden, wird, zum Beispiel, ein thermisch härtender, synthetischer Harzfilm
entlang einer Seite eines Bündels
Kohlenstofffasern TS, gezogen und ausgerichtet, plaziert, und sie
werden verarbeitet, oder ein thermisch härtender, synthetischer Harzfilm
wird entlang beider Seiten des Kohlenstofffaserbündels plaziert und sie werden
zwischen einem Paar Walzen zum Pressen eingesetzt. Das Prepreg,
das durch das erstere Verfahren gebildet ist, wird so, wie dies
in 4(a) schematisch
dargestellt ist, die die Querschnitte eines Prepregs darstellt;
das Prepreg, das durch das letztere Verfahren hergestellt ist, wird
so, wie dies in 4(b) dargestellt
ist. Das bedeutet, dass in 4(a) ein
Flächenbereich
RA mit einer angereicherten Harzmenge, der eine relativ große Menge
an Epoxidharz als ein thermisch härtendes, synthetisches Harz
enthält,
das dazu geeignet ist, um zu verhindern, dass Leerstellen auftreten,
wenn es erwärmt
und in dem mit Harz imprägnierten
Zustand gehärtet
wird, auf einer Seite existiert, ein Flächenbereich PA mit einer schlechten
Harzmenge, der eine kleine Menge an Harz enthält, die bewirkt, dass Leerstellen
auftreten, wenn er erwärmt
und in dem Harzimprägnierungszustand
gehärtet
wird, auf der gegenüberliegenden Seite
existiert, und ein Flächenbereich
MA mit einem mittleren Harzanteil dazwischen existiert. Andererseits existiert
in 4(b) ein Flächenbereich
RA mit einer angereicherten Harzmenge auf beiden Seiten, ein Flächenbereich
PA mit einer schlechten Harzmenge existiert in der Mitte und ein
Flächenbereich
MA mit einer mittleren Harzmenge existiert zwischen den Flächenbereichen
RA und PA.
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Wie in den Figuren dargestellt ist,
ist die Anordnungsform von Kohlenstofffasern TS des Flächenbereichs
PA mit einer schlechten Harzmenge hauptsächlich ein dreieckförmiges Layout
und diejenige des Flächenbereichs
RA mit einer reichen Harzmenge ist hauptsächlich ein rechtwinkliges Layout.
Wenn der Querschnitt jeder Faser ähnlich eines Kreises gebildet
ist und die Größe davon
dieselbe ist, wird die Harzmenge das Minimum in dem dreieckförmigen Layout
und die Fasern können
mit mehr Harz in dem rechtwinkligen Layout imprägniert sein.
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Der durchschnittliche, synthetische
Harzimprägnierungsbetrag
eines Prepregs, das so gebildet ist, liegt in dem Bereich von 10
Gewichts-% bis 20 Gewichts-%; er ist wesentlich kleiner als die
herkömmliche
Menge. Dies liefert den Effekt, dass verhindert wird, dass eine
Harz-Ansammlung auftritt, usw., wie dies nachfolgend beschrieben
ist. Das platten- bzw. bahnenähnliche
Prepreg wird eine geeignete Anzahl von Malen in einer solchen Richtung
gewickelt, dass mindestens eine Schicht angrenzend zueinander gewickelter
Schichten mit einer Grenze dazwischen einen Flächenbereich RA mit einer angereicherten
Harzmenge besitzt, die zu der Grenze hin gerichtet ist und unter
Druck gesetzt wird und erwärmt
wird, wobei dann eine Schicht, die die Hauptschicht 112 bilden
soll, nachdem unter Druck gesetzt und erwärmt ist, gebildet wird. Während unter
Druck gesetzt wird, wird sie erwärmt
und zusammen mit Schichten entsprechend Verstärkungsschichten 114 und 116 außerhalb
und innerhalb der Schicht gehärtet,
um dadurch den rohrförmigen
Teil 110 zu bilden. Die Harzmenge der inneren Verstärkungsschicht 114 ist
auf eine ähnliche
Menge zu derjenigen der Hauptschicht 112 eingestellt. Wenn
die äußere Verstärkungsschicht 116 mit
einem Spannband unter Druck gesetzt wird, wird bewirkt, dass eine
Luftansammlung, die durch eine Band-Polymerisation hervorgerufen
wird, zwischen dem Spannband und der Verstärkungsschicht 116 verbleibt.
Um die Luftansammlung zu entleeren, wird die Verstärkungsschicht 116 mit
einem größeren Betrag
an Harz als die Hauptschicht 112 imprägniert.
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Die Verstärkungsschicht kann nur auf
entweder der Innenseite oder der Außenseite plaziert werden oder
kann zwischen gewickelten Schichten in der Hauptschicht 112 in
Abhängigkeit
von dem Erfordernis einer Verstärkung
platziert werden.
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Es wird angenommen, dass die Schicht,
die so gebildet ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, so dass
sie aus der Hauptschicht 112 gebildet ist, eine kleinere
Menge an Harz haben kann, was einen Kohärenzfehler der Grenze zwischen
den gewickelten Schichten verursacht. Allerdings sind die Harzmengen
in jeder gewickelten Schicht ungleichmäßig und mindestens eine Schicht
besitzt einen Flächenbereich
RA mit einer angereicherten Harzmenge, der zu der Grenze hin gerichtet
ist, um so eine Kohärenz
zu erzielen. Die Tatsache, dass einige kleine Leerstellen zusätzlich zu
einer Harzverschiebung von einem angereicherten Flächenbereich
RA zu einem verarmten Flächenbereich
PA bei einer Unterdrucksetzung, einem Erwärmen und einem Formen verbleiben,
ist kein Problem. Die Schicht entsprechend der äußeren Verstärkungsschicht 116 enthält eine
beträchtlich
große
Menge an Harz, allerdings ist sie dünn und der absolute Betrag
an Harz ist klein. Das Harz wird verwendet, um eine Luftansammlung,
verursacht durch Anziehen eines Bands, zu entleeren, und kann sich
ein wenig zu der Innenseite der Schicht entsprechend der Hauptschicht 112 hin
bewegen. Es dringt nur in den angrenzenden Kontaktflächenbereich
ein. Wenn der Harzbetrag der inneren Verstärkungsschicht 114 erhöht wird,
ist sie eine dünne
Schicht und der absolute Harzanteil ist klein; das Harz dringt nur
in den angrenzenden Kontaktflächenbereich
ein. Dies wird auch dann angewandt, wenn die Verstärkungsschicht
zwischen den gewickelten Schichten in der Hauptschicht angeordnet
ist. Demzufolge ist hier die Harzmenge geeignet, was verhindert,
dass sich Fasern verschieben, mäandern
oder zu einer Seite hin verschieben. Weiterhin wird ein leichtes
Gewicht erreicht, eine Grenzkohärenz
der gewickelten Schicht wird verbessert und ein Formungsfehler tritt
nur selten auf und die spezifische Festigkeit des rohrförmigen Gegenstands
wird verbessert.
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Zusätzlich besitzt diese Technik
auch den Effekt, dass eine Harz-Ansammlung J, die nachfolgend besprochen
ist, auftritt: 5 zeigt
eine schematische Zeichnung des Querschnitts eines rohrförmigen Teils,
das durch Wickeln eines Prepregs, das einen herkömmlichen Harzanteil besitzt,
nachdem das rohrförmige
Teil unter Druck gesetzt, erwärmt
und gehärtet
ist, hergestellt ist. Es weist eine innere Verstärkungsschicht 114', eine Hauptschicht 112' und eine äußere Verstärkungsschicht 116' auf. Die Hauptschicht 112' besitzt eine
innere Schicht 112A, die aus einem ersten, plattenähnlichen
Prepreg gebildet ist, und eine äußeren Schicht 112B,
die aus einem zweiten, plattenähnlichen
Prepreg gebildet ist. In einem solchen Fall werden das Wickelanfangsende
und das Abschlußende
jedes plattenähnlichen
Prepregs polymerisiert; in solchen Polymerisationsendbereichen trat
zuvor eine Harz-Ansammlung J leicht auf und eine Delaminierung trat
oftmals auf. 6 zeigt
eine vergrößerte Ansicht
des Polymerisationsendbereichs, wobei eine Harz-Ansammlung J einige
Fasern TS besitzt und ein thermisch härtendes, synthetisches Harz
das meiste der Harz-Ansammlung J belegt.
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Im Vergleich zu 6 enthält der Polymerisationsendbereich
eine Hauptschicht, die unter Verwendung eines plattenähnlichen
Prepregs gebildet ist, das die Harzmenge besitzt, keine Harz-Ansammlung
J und besitzt Kohlenstofffasern TS, die geeignet verteilt sind,
wie in 7 dargestellt
ist. Demzufolge wird hier verhindert, dass die Harz-Ansammlung auftritt,
und die Festigkeit des rohrförmigen
Gegenstands wird verbessert. Wenn ein Prepreg mit einer ungleichmäßigen Verteilung
eines synthetischen Harzprozentsatzes in der Dickenrichtung, wie
in 4(a) oder 4(b) dargestellt ist, verwendet
wird, um ein rohrförmiges
Teil durch Erwärmen
zu bilden, verbleibt, trotz der prozentualen Änderungen, der ungleichmäßige Verteilungszustand
des Prozentsatzes an synthetischem Harz in der Dickenrichtung in
jeder Wickelformationsschicht, die durch Erwärmen und Härten jeder gewickelten Schicht
gebildet ist.
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Zum Beispiel wird, wie in 8 dargestellt ist, die eine
vergrößerte Ansicht
eines Teils A in 3 zeigt, wenn
drei Schichten jeweils mit einer ungleichmäßigen Verteilung eines prozentualen
Harzanteils in einer solchen Art und Weise, dass eine Seite jeder
der Wicklungsformationsschichten, die die Hauptschichten 112 bildet,
ein angereicherter Flächenbereich
RA ist, und dass die andere Seite ein verarmter Flächenbereich
PA ist, in einer Orientierung in dem Prepreg- Zustand ausgerichtet
werden und so überlappt
werden, dass der angereicherte und der verarmte Flächenbereich
angrenzend zueinander gelangen, eine Kohärenz jeder Schichtgrenze verbessert
und die Harzmenge kann insgesamt verglichen mit dem Fall eines gleichmäßigen, prozentualen
Harzanteils reduziert werden, was das leichte Gewicht ergibt. Deshalb
wird die spezifische Festigkeit auch verbessert. Der prozentuale
Harzanteil in sowohl der inneren als auch der äußeren Verstärkungsschicht 114 und 116 der
Ausführungsform
ist im wesentlichen gleich und ist auf denselben prozentualen Harzanteil eingestellt
wie der angereicherte Flächenbereich
RA der Hauptschicht 112 oder mehr. Die Grenzen zu der Hauptschicht 112 werden
davor bewahrt, dass es ihnen an Harz mangelt, und es wird eine gute
Kontaktformationseigenschaft erzielt. Die Verstärkungsschichten sind dünn und die
absolute Menge an Harz ist klein; der gesamte, rohrförmige Gegenstand
steht nicht dem leichten Gewicht entgegen.
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In 9,
die eine vergrößerte Ansicht
eines Teils A einer anderen Ausführungsform
in 3 zeigt, ist eine
Hauptschicht 112 aus zwei Schichten hergestellt, wobei
deren angereicherten Flächenbereiche
RA zueinander hinweisen. Auch ist der prozentuale Harzanteil in
jeder der Verstärkungsschichten 114 und 116 im
wesentlichen gleich und ist auf denselben prozentualen Harzanteil
wie der angereicherte Flächenbereich
RA der Hauptschicht 112, oder mehr, eingestellt. Deshalb
werden die Grenzen zu der Hauptschicht 112 auch davor bewahrt,
dass es ihnen an Harz mangelt, und sie liefern eine gute Kontaktformationseigenschaft.
Die Verstärkungsschichten
sind dünn
und der absolute Harzanteil ist klein; der gesamte, rohrförmige Gegenstand
steht nicht im Gegensatz zu dem leichten Gewicht.
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Wenn irgendeine Oberfläche nicht
mit einer Verstärkungsschicht
ausgebildet wird, wird der prozentuale Harzanteil auf der Oberfläche der
Hauptschicht erhöht.
Hierdurch werden die Kohlenstofffasern, die im Wesentlichen in der
Längsrichtung
orientiert sind, gegen ein Verkratzen geschützt, was einen hoch haltbaren, rohrförmigen Gegenstand
ergibt.
-
Wenn die Hauptschicht aus einer Schicht
gebildet wird und die innere und äußere Verstärkungsschicht denselben Grad
eines prozentualen Harzanteils haben, wird die Seite der Hauptschicht
mit dem hohen prozentualen Harzanteil angrenzend an die äußere Verstärkungsschicht
hergestellt, um die Wirkung eines Herausdrückens von Oberflächenluft
durch einen Harzfluß,
verursacht durch die Unterdrucksetzung des Spannbands, zu unterstützen. Wenn
sich die innere und äußere Verstärkungsschicht
in dem prozentualen Harzanteil unterscheiden, wird die Seite mit
der Hauptschicht, die im prozentualen Harzanteil hoch ist, angrenzend
an die Verstärkungsschicht
gelegt, die einen kleinen, prozentualen Harzanteil besitzt, um Harz
zu dieser Verstärkungsschicht
zuzuführen.
-
Die verstärkten Fasern der Verstärkungsschicht
kreuzen die verstärkten
Hauptfasern (Kohlenstofffasern) der Hauptschicht, die im wesentlichen
in der Längsrichtung
orientiert sind und normalerweise im wesentlichen in der Umfangsrichtung
orientiert sind, und die Fasern kreuzen sich im wesentlichen auf
der Zwischenfläche
zwischen der Verstärkungsschicht
und der Hauptschicht, so dass Leerstellen beim Formen leicht auftreten.
Deshalb wird vorzugsweise die Seite mit einem hohen prozentualen
Harzanteil zu der Zwischenflächenseite
hin gerichtet, was verhindert, dass eine Delaminierung oder Beschädigung an
der Zwischenfläche
zum Erreichen des leichten Gewichts auftritt.
-
Die experimentellen Ergebnisse für die Biegefestigkeit
des Materials, die insbesondere für Angelrutenrohre und Schäften von
Golfschlägern
erforderlich sind, sind wie folgt:
-
Die Biegefestigkeit für eine Vierpunkt-Biegung
eines rohrförmigen
Testgegenstands, der einen inneren Durchmesser von 10 mm besitzt
und 600 mm lang ist (wobei eine Stützpunktbeabstandung 500 mm
und eine Lastbeabstandung 150 mm beträgt), wurde gemessen.
-
Ein herkömmliches Produkt wurde wie
folgt hergestellt: überlappt
auf einem Hauptschicht-Prepreg, gebildet durch Imprägnieren
von Kohlenstofffasern, gezogen und ausgerichtet in einer Richtung,
mit 25 Gewichts-% Epoxidharz, war ein verstärktes Verstärkungs-Prepreg, gebildet durch
Imprägnieren
von Kohlenstofffasern, gezogen und ausgerichtet in der Richtung
senkrecht zu der Faserorientierung des Haupteinheits-Prepregs mit 40 Gewichts-%
Epoxidharz (Dicke von ungefähr
einem Fünftel
des Hauptschicht-Prepregs), und vier Wicklungen wurden gebildet.
-
In dem Produkt wurde das Hauptschicht-
Prepreg durch Imprägnieren
von Kohlenstofffasern mit 20 Gewichts-% Epoxidharz gebildet, und
andere Punkte, wie beispielsweise eine Verstärkung, waren so, wie dies vorstehend
beschrieben ist.
-
Obwohl sich die vier Testgegenstände der
herkömmlichen
Produkte und die vier Testgegenstände der Produkte, wie sie nachfolgend
beschrieben sind, leicht in der Dicke unterscheiden, sind sie durch
eine Vergleichsdicke (mm), ein Tara (gw) und eine Bruchlast (kgw)
und die spezifische Festigkeit (kgw/gw) dargestellt:
-
Wie anhand dieses experimentellen
Ergebnisses gesehen werden kann, sind die Produkte, die vorstehend
beschrieben sind, in der spezifischen Festigkeit, verglichen mit
den herkömmlichen
Produkten, verbessert, sie sind nämlich leichtgewichtig, von
hoher Festigkeit und leicht zu handhaben.
-
Der Punkt, der bei dem Herstellverfahren
des rohrförmigen
Teils anzumerken ist, ist derjenige, dass ohne ein schnelles Ansteigen
auf eine Härtungstemperatur
beim Erwärmen
vorzugsweise Wärme
zuvor bei einer Harzerweichungstemperatur niedriger als die Härtungstemperatur
angewandt wird und das ganze so gestaltet wird, um sich selbst der
Temperatur, die gehalten ist, anzupassen.
-
Weiterhin wird, da das rohrförmige Teil
eine kleinere Harzmenge als herkömmlich
enthält,
vorzugsweise eine unter Druck setzende Kraft höher als diejenigen bei einer
herkömmlichen
Formung zum Verbessern einer Adhäsion
zwischen Fasern angewandt.
-
Da die Hauptschicht 112 des
rohrförmigen
Teils 110 der Ausführungsform
in 3 nicht notwendigerweise
eine ausreichende Stoßwiderstandsfestigkeit
besitzt, kann eine thermoplastische Harzschicht, die eine gute Vibrationsabsorptionseigenschaft
besitzt, auf der Außenseite
der Verstärkungsschicht 116 der äußersten Schicht
gebildet werden oder kann direkt auf der Außenseite der Hauptschicht 112 gebildet
werden. Als ein Beispiel der thermoplastischen Harzschicht werden,
wenn Polyamidfasern auf die Schicht gewickelt werden, die durch
Wickeln eines Prepregs, wie dies vorstehend beschrieben ist, gebildet
ist, und in diesem Zustand der vorstehend erwähnte Erwärmungsvorgang zum Härten ausgeführt wird,
die Polyamidfasern erweicht und werden ähnlich einer Schicht in Abhängigkeit
von der Temperatur geformt. Diese Erweichung kann unvollständig sein.
Indem dies so vorgenommen wird, erhöht sich eine Haltbarkeit insbesondere
in Schäften
von Golfschlägern,
usw.
-
Da der Harzanteil geeignet in Bezug
auf den Faseranteil eingestellt ist, tritt eine Scherung dieses
Prepreg- Materials nur schwer während
eines Formens auf und ein Formungsfehler kann verhindert werden.
Da das Prepreg, um die Hauptschicht zu bilden, unterschiedliche
Harzimprägnierungsprozentanteile
in der Dickenrichtung besitzt und mindestens eine Schicht einen
Flächenbereich
mit einem angereicherten Harzanteil besitzt, der zu der gewickelten
Schichtgrenze hinweist, wird die Kohärenz der Grenzschicht der gewickelten Schicht
gut und es wird verhindert, dass Leerstellen an den Grenzen für deren
kleinen, durchschnittlichen Harzanteil auftreten. Da der absolute
Anteil an Harz klein ist, wird verhindert, dass Harz-Ansammlungen
auftreten. Weiterhin wird der prozentuale Harzanteil auch ungleichmäßig in der
Dickenrichtung jeder Schicht des geformten, rohrförmigen Gegenstands
verteilt und der Harzanteil wird nur auf der notwendigen Seite erhöht, wodurch
der gesamte Harzanteil des rohrförmigen
Gegenstands reduziert werden kann.
-
Deshalb kann der leichtgewichtige,
hoch elastische und hoch feste, rohrförmige Gegenstand aufgrund des
kleinen Harzanteils gebildet werden. Insbesondere wird die spezifische
Festigkeit (Festigkeit pro Gewichtseinheit) verbessert.
-
10 zeigt
eine teilweise aufgeschnittene Ansicht eines anderen, rohrförmigen Teils. 11 zeigt eine vergrößerte Ansicht
eines Teils A in 10. 12 zeigt eine vergrößerte Ansicht
eines Teils B in 11. Das
rohrförmige
Teil 210 weist eine dünne, äußere Verstärkungsschicht 212 und
eine dünne,
innere Verstärkungsschicht 216,
angeordnet auf der äußeren Oberfläche und
der inneren Oberfläche
einer Dickenzwischenschicht (Hauptschicht) 214, gebildet
aus einem Prepreg, das durch Imprägnieren von hoch festen Fasern
mit synthetischem Harz gebildet ist, auf. Weiterhin wird eine extra
dünne,
thermisch härtende,
synthetische Harzbeschichtung 218 auf der Innenseite der
inneren Verstärkungsschicht 216 gebildet.
Die meisten der hoch festen Fasern der Zwischenschicht 214 sind
in der Längsrichtung
orientiert und die meisten der Verstärkungsschichten 212 und 216 sind
in der Umfangsrichtung orientiert.
-
Ein Herstellverfahren des rohrförmigen Teils 210 wird
unter Bezugnahme auf die 13(a) bis 13(d) diskutiert werden.
Ein Dorn 220 ist ähnlich
eines leichten Konus von ungefähr
3/1000 oder weniger oder ist gerade und aus einem harten Material,
wie beispielsweise Metall, hergestellt. Ein Trennmittel wird auf
die Oberfläche
des Dorns 220 aufgebracht. Harz aus der Fluor-Familie oder
Harz aus der Silikon-Familie wird als das Trennmittel verwendet.
Eine extra dünne
Beschichtung aus thermisch härtendem,
synthetischem Harz wird darauf aufgebracht. In der Ausführungsform
wird eine Beschichtung aus Epoxidharz mit einer Sprüheinrichtung 22, 13(a), aufgebracht.
-
Dann wird Wärme zum Härten oder Anhärten der
Epoxidharzbeschichtung aufgebracht.
-
Dann wird, wie in 13(b) und später dargestellt ist, ein Prepreg
zum Formen des rohrförmigen
Gegenstands aufgewickelt. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn die (semi-)
gehärtete
Epoxidharzbeschichtung und das Prepreg unzureichend aneinander anhaften,
eine Beschichtung aus viskosem Epoxidharz weiterhin auf die Beschichtung
aufgebracht.
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Das rohrförmige Teil wird aus Prepregs
geformt, die durch Imprägnieren
von hoch festen Fasern, wie beispielsweise Kohlenstofffasern, Glasfasern,
Aluminiumoxidfasern oder Aramidfasern, mit einem thermisch härtenden,
synthetischen Harz, wie beispielsweise Epoxidharz, Phenolharz oder
ungesättigtes
Polyesterharz, gebildet sind. In der Ausführungsform werden Kohlenstofffasern
und Epoxidharz verwendet. Eine gezogene und ausgerichtete Platte 216A mit
Fasern, die in der Umfangsrichtung orientiert sind, wird auf die
Innenseite des Prepregs P1 angeordnet und eine gezogene und ausgerichtete
Platte 214A mit Fasern, die in der Längsrichtung orientiert sind,
wird auf der Außenseite
angeordnet. Eine kleine Platte 224, die durch Überlappen
einer gezogenen und ausgerichteten Platte, orientiert in der Umfangsrichtung
auf einer Scrim-Platte gebildet ist, wird auf der Innenseite der
gezogenen und ausgerichteten Platte 216A an der Spitze
des Prepregs P1 für
eine Verstärkung
des Endes des rohrförmig
geformten Teils, 13(b), angeordnet.
-
Nachdem das Prepreg P1 gewickelt
ist, wird das Prepreg P2 gewickelt ist; eine gezogene und ausgerichtete
Platte 214B, die in der Längsrichtung orientiert ist,
wird auf der Innenseite des Prepregs P2 angeordnet, und eine gezogene
und ausgerichtete Platte 212A, die in der Umfangsrichtung
orientiert ist, wird auf der Außenseite
angeordnet, und weiterhin wird eine tuchähnliche, kleine Platte, die
zum Verstärken
des Endes des rohrförmigen
Gegenstands vorgesehen ist, auf dem äußeren Rand der Platte 12A, 13(c),
angeordnet.
-
Zuletzt wird der Gegenstand verdichtet
und mit einem Spannband 228 unter Druck gesetzt, 13(d), und erwärmt und
gehärtet.
Eine äußere Form
kann anstelle des Spannbands zum Unterdrucksetzen verwendet werden.
-
Nach einer Formung wird das Spannband 228 entfernt
und der Dorn wird herausgezogen. Der Gegenstand wird zu der erwünschten
Länge,
Dimension, usw., bearbeitet. Weiterhin kann ein Streichen oder Bedrucken
auch auf der äußeren Umfangsfläche zur
Dekoration und zum Schutz angewandt werden.
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Die Wickelschritte der Prepregs P1
und P2 sind nicht auf diejenigen in der Ausführungsform eingeschränkt und
die Anzahl von Prepreg- Platten und Faserorientierungskombinationen
sind wahlweise.
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Wie in 12 dargestellt
ist, ist die Innenseite des rohrförmigen Gegenstands 210,
der so hergestellt ist, mit der thermisch härtenden, synthetischen Harzbeschichtung 218 gebildet,
um so hoch feste Fasern, die in der Umfangsrichtung der inneren
Verstärkungsschicht 216 orientiert
sind, zu schützen.
Wie aus der Diskussion in Bezug auf die 13(a) bis 13(d) verständlich ist,
wird die innere Oberfläche
der Beschichtung 218, die in Kontakt mit der Oberfläche des
Dorns 220 gelangt, mit winzigen Oberflächenunebenheiten auf der Dornoberfläche abgeschliffen,
wenn der Dorn 220 herausgezogen wird, und winzige Oberflächenunebenheiten 218A treten
auf. Allerdings werden die hoch festen Fasern der Verstärkungsschicht 216 durch
die Beschichtung 218 gegen eine Beschädigung geschützt, was
den rohrförmigen
Gegenstand 210 schafft, der hoch fest ist und eine ausgezeichnete
Haltbarkeit besitzt.
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Die Verstärkungsschicht 216 ist
50 Mikron oder weniger dick und ist vorzugsweise 30 Mikron oder
weniger dick. Der prozentuale Gewichtsanteil des Harzes beträgt 50% oder
weniger und vorzugsweise wird ein niedriger, prozentualer Harzbetrag
auf denselben Grad wie die Hauptschicht zum Erzielen des leichten
Gewichts gesetzt.
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Die extra dünne Beschichtung 218 ist
dicker als die Oberflächenunebenheiten
auf der Oberfläche
des Dorns 220 und gleich zu oder dünner als der durchschnittliche
Durchmesser der hoch festen Fasern der innersten Seite der Verstärkungsschicht 216 gemacht.
Deshalb beträgt
normalerweise die Beschichtung 218 ungefähr 10 Mikron
oder weniger in der Dicke, was so dünn wie möglich innerhalb des Dickenbereichs
ist, wobei die hoch festen Fasern davor bewahrt werden, dass sie
mit den Oberflächenunebenheiten
auf der Dornoberfläche
abgeschliffen werden, wenn der Dorn 220 herausgezogen wird.
Deshalb erhöht
sich das Gewicht des rohrförmigen
Teils 210 ein wenig und ein Schutz der hoch festen Fasern
kann kompatibel mit dem leichten Gewicht erreicht werden. Da die
Beschichtung 218 aus Epoxidharz derselben Familie wie das
Epoxidharz gebildet ist, das für
das Prepreg verwendet ist, besitzt es eine hohe Kohärenz, und
wenn der Dorn herausgezogen wird oder sich die Temperatur in der
Arbeitsumgebung ändert,
treten eine Delaminierung oder eine Verringerung der Festigkeit
nur schwer auf. Wenn das Prepreg ein Harz aus der Polyester-Familie
verwendet, wenn die Beschichtung 218 auch aus einem Polyesterharz
derselben Polyester-Familie gebildet ist, wird eine hohe Kohärenz erzielt.
-
Die Beschichtung 218 in
der Ausführungsform
ist aus Epoxidharz hergestellt, kann allerdings aus einem thermoplastischen
Harz ebenso wie ein solches thermisch härtendes, synthetisches Harz,
wie Epoxidharz, gebildet werden. Zum Beispiel können Partikel oder kurze Fasern
darin eingemischt werden. Wenn Partikel oder kurze Fasern kleiner
im Durchmesser als die hoch festen Fasern der Verstärkungsschicht 216 verwendet
werden oder ein Material weicher als die hoch festen Fasern für die gemischten
Partikel oder kurzen Fasern verwendet wird, können, wenn der Dorn herausgezogen
wird, die eingemischten Partikel oder kurzen Fasern verhindern,
dass die hoch festen Fasern der Verstärkungsschicht verkratzt, gedrückt oder
gebogen, usw., werden.
-
Expandierbare Partikel, hohle Partikel
und andere, synthetische Harzpartikel können als die gemischten Partikel
verwendet werden; expandierbare oder hohle Partikel tragen dazu
bei, das leichte Gewicht zu erreichen. Eine im wesentlichen sphärische Form
ist vom Gesichtspunkt einer Verhinderung eines Kratzens bevorzugt;
wenn keramische Partikel verwendet werden, wird der rohrförmige Gegenstand
in einer Widerstandsfähigkeit
gegen Abrasion verbessert. Wenn Talk-Partikel, Teflon-Partikel oder
Silizium-Partikel verwendet werden, wird eine Gleitfähigkeit
auch verbessert, und wenn der Dorn herausgezogen wird, wird die
Herauszieheigenschaft verbessert. Wenn flaches Material für die Partikel
verwendet wird, wird beim Druckformen unter Druck gesetzt und es
wird so ausgerichtet, dass die breite Fläche entlang der Längsrichtung
angeordnet ist, und die Beschichtung kann dünn gebildet werden.
-
Weiterhin können die kurzen Fasern Whisker
sein, allerdings müssen
sie nicht hoch feste Fasern sein. Falls Whisker eingemischt werden,
wird eine Widerstandsfähigkeit
gegen Abrasion verbessert.
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Die Partikel oder kurzen Fasern werden
mit 50% oder weniger in Bezug auf den prozentualen Volumenanteil
gemischt und werden normalerweise mit 35% oder weniger eingemischt.
Der Effekt der Verstärkungsschicht 216 in
Bezug auf die hoch festen Fasern kann durch Erhöhen des Harzanteils herabgesetzt
werden.
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Wenn die Partikel oder kurzen Fasern
so eingemischt werden, wird, wenn das Prepreg erwärmt wird, ein
Harzfluß in
dem Bereich entsprechend der Beschichtung unterdrückt, obwohl
der Bereich nicht härtet;
der Bereich wird ähnlich
einer Schicht gehal ten, und während
des Formens können
die hochfesten Fasern der Verstärkungsschicht 216 davor
bewahrt werden, dass sie in Kontakt mit dem Dorn gelangen.
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Der primäre Zweck der extra dünnen Beschichtung 218 ist
derjenige, eine Beschädigung
in Bezug auf die hoch festen Fasern der innersten Schicht des Hauptbereichs
des rohrförmigen
Rohrs zu verhindern, und die Beschichtung 218 muß nicht
in dem Wicklungsflächenbereich
der kleinen Platte 224 oder 226 für eine Verstärkung gebildet
sein.
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Wie aus der Diskussion gesehen wird,
die bis hier vorgenommen ist, können,
da eine extra dünne
Beschichtung integral auf der inneren Seite der inneren Oberfläche der
inneren, dünnen
Verstärkungsschicht
geformt ist, hergestellt aus einem Prepreg mit hoch festen Fasern,
die im wesentlichen in der Umfangsrichtung orientiert sind, die
hoch festen Fasern der Verstärkungsschicht
davor bewahrt werden, dass sie in direkten Kontakt mit dem Dorn
gelangen. Obwohl der Dorn in einer Richtung herausgezogen wird,
die die hoch festen Fasern, die in der Umfangsrichtung der Verstärkungsschicht
orientiert sind, kreuzt, werden die hoch festen Fasern nicht angekratzt
oder durchgeschnitten, was demzufolge einen hoch festen, rohrförmigen Gegenstand
liefert. Wenn er für
eine lange Zeit verwendet wird, werden Kratzer der hoch festen Fasern
nicht vergrößert, was eine
ausgezeichnete Haltbarkeit ergibt. Da die Beschichtung innerhalb
des rohrförmigen
Gegenstands existiert, können,
wenn ein fremdes Teil, wie beispielsweise eine Angelschnur, ein
Rohr mit einem kleinen Durchmesser, oder Teile, die Innenseite berühren, die
hoch festen Fasern durch die Beschichtung geschützt werden, was demzufolge
eine Haltbarkeit erzielt. Weiterhin wird, da die Beschichtung extrem
dünn ist,
das leichte Gewicht nicht beeinträchtigt.
-
Bei dem Herstellverfahren existiert
die gehärtete
oder halb-gehärtete
Beschichtung, die zuvor gebildet ist, zwischen dem gewickelten Prepreg
und dem Dorn. Wenn der Dorn nach einem Erwärmen und Formen herausgezogen
wird, verhindert die Beschichtung, dass die hoch festen Fasern des
Prepregs aufgrund von winzigen Oberflächenunebenheiten auf der Dornoberfläche beschädigt werden.
Das vorstehend erwähnte,
rohrförmige
Teil kann leicht hergestellt werden.
-
14 zeigt
eine Teilschnittansicht, die die Angelrute der Erfindung, hergestellt
durch Wickeln eines Prepregs, gebildet durch Imprägnierten
von verstärkten
Fasern, gezogen und ausgerichtet, mit Harz, wobei Bezugszeichen 311 eine
innerste Schicht zeigt, die aus einem faserverstärkten Prepreg mit verstärkten Fasern,
gezogen und ausgerichtet in der Umfangsrichtung, hergestellt ist.
Laminiert auf der innersten Schicht 311 ist eine erste
Zwischenschicht 312, die aus einem faserverstärkten Prepreg
mit verstärkten
Fasern, gezogen und ausgerichtet in der axialen Längsrichtung,
hergestellt ist. Bla sen 313 existieren in der ersten Zwischenschicht 312.
Laminiert auf der ersten Zwischenschicht 312 ist eine zweite
Zwischenschicht 314, die aus einem faserverstärkten Prepreg
mit verstärkten
Fasern, gezogen und ausgerichtet in der Umfangsrichtung, hergestellt
ist. Weiterhin ist auf der zweiten Zwischenschicht 314 eine äußerste Schicht 315 auflaminiert,
die aus einem faserverstärkten
Prepreg mit verstärkten
Fasern, gezogen und ausgerichtet in der axialen Längsrichtung, hergestellt
ist. Die äußerste Schicht 315 ist
eine Schicht-Zwischenfläche,
die ein paar Blasen 313 enthält.
-
In der Struktur ist ein Verfahren
zum Einstellen der Menge an Harz, mit dem die verstärkten Fasern des
faserverstärkten
Prepregs, aus dem diese Schicht hergestellt ist, imprägniert sind,
als ein Verfahren zum Erzeugen von Blasen 313 möglich, die
in der ersten Zwischenschicht 312 existieren, und wobei
ein paar Blasen 313 in der äußersten Schicht 315 und
der Zwischenschicht existieren. Zum Beispiel ist ein Verfahren zum Einstellen
eines Harzimprägnierungsbetrags,
wenn das faserverstärkte
Prepreg präpariert
wird, möglich.
In diesem Fall beträgt
vorzugsweise das prozentuale Gewicht des Harzes in Bezug auf das
Gesamtgewicht der verstärkten
Fasern und des Harzes in der ersten Zwischenschicht 312 15%–20% und
dasjenige in der äußersten
Schicht 315 und der Zwischenschicht beträgt 18%–25%. Allerdings
muß der
prozentuale Anteil in der ersten Zwischenschicht 312 nicht
kleiner als derjenige in der äußersten
Schicht 315 eingestellt werden.
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In den faserverstärkten Prepregs können Kohlenstofffasern,
Glasfasern, Aramidfasern, usw., als die verstärkten Fasern verwendet werden,
und Epoxidharz, Phenolharz, Polyesterharz, usw., können als
das Harz verwendet werden, mit dem die verstärkten Fasern der Prepregs imprägniert werden.
-
Da ein paar Blasen in Bereichen existieren,
wo eine Biegespannung am stärksten
wirkt und sich die Festigkeit vergleichbar leicht reduziert, nämlich die äußerste Schicht 315 und
die Schicht-Zwischenfläche
(insbesondere eine Zwischenfläche
zwischen verstärkten
Prepregs mit laminierten Fasern, die in der Orientierung der verstärkten Fasern
unterschiedlich sind), kann die Festigkeit davor bewahrt werden,
dass sie sich auf der äußersten
Schicht 315 und der Schicht-Zwischenfläche reduziert, und eine Beschädigung an
den Bereichen kann verhindert werden. Der Bereich, wo eine Festigkeitsreduktion
vergleichbar schwer auftritt, nämlich
die erste Zwischenflächenschicht 312,
enthält
einen kleinen Anteil einer Harzimprägnierung in einem solchen Umfang,
dass Blasen 313 teilweise existieren, und ist sehr leichtgewichtig.
Deshalb wird die Angelrute nicht unter einer großen Last gebrochen; sie ist
hoch fest und weiterhin leichtgewichtig.
-
Die Angelrute der Erfindung kann
eine Struktur annehmen, wie sie in 15 dargestellt
ist. Das bedeutet, dass die erste und die zweite Zwischenschicht 322 und 323 aus
einem faserverstärkten
Prepreg mit den verstärkten
Fasern, gezogen und ausgerichtet in der axialen Längsrichtung,
auf einer innersten Schicht 321 laminiert sind, die aus
einem faserverstärkten
Prepreg mit den verstärkten
Fasern, gezogen und ausgerichtet in der Umfangsrichtung, hergestellt
sind, und eine äußerste Schicht 324,
die aus einem faserverstärkten Prepreg
mit den verstärkten
Fasern, gezogen und in der Umfangsrichtung ausgerichtet, auf die
zweite Zwischenschicht 323 laminiert ist.
-
Blasen 325 existieren in
der ersten und der zweiten Zwischenschicht 322 und 323;
sie existieren in einem vergleichbar großen Anteil in der Mitte des
Bereichs, der sich über
die erste und die zweite Zwischenschicht 322 und 323 erstreckt.
Um zu erzielen, dass die Blasen 325 in einem vergleichbar
großen
Anteil an der Mitte des Bereichs existieren, der sich über die
erste und die zweite Zwischenschicht 322 und 323 erstreckt, wird
der Harzimprägnierungsbetrag
eingestellt, wenn das faserverstärkte
Prepreg präpariert
wird, wie dies vorstehend beschrieben ist. Die Blasen 325 sind
demzufolge so hergestellt, dass sie in einem vergleichbar großen Anteil
an der Mitte des Bereichs existieren, der sich über die zwei Schichten erstreckt
(Bereich, der nur schwer durch eine Biegebeanspruchung beeinflusst
wird), wodurch die Angelrute leichtgewichtiger hergestellt werden kann,
während
eine Festigkeitsreduktion unterdrückt wird.
-
Auch existieren in einer solchen
Struktur Blasen 325 spärlich
in Bereichen, wo eine Biegebeanspruchung am stärksten wirkt und sich die Festigkeit
vergleichbar leicht reduziert, nämlich
in der äußersten
Schicht 324 und der Schicht-Zwischenfläche, wodurch demzufolge verhindert
wird, dass sich die Festigkeit auf der äußersten Schicht 324 und
der Schicht-Zwischenfläche
reduziert, und eine Beschädigung
in Bezug auf die Bereiche kann verhindert werden. Die Bereiche,
wo eine Festigkeitsverringerung vergleichbar schwer auftritt, nämlich die
erste und die zweite Zwischenschicht 322 und 323,
enthalten einen kleinen Harzimprägnierungsanteil
und Blasen 325, wodurch sie sehr leichtgewichtig sind.
Deshalb wird die Angelrute nicht unter einer großen Last gebrochen; sie ist
auch hoch fest und weiterhin leichtgewichtig.
-
Die 14 und 15 stellen die Querschnitte
in der Umfangsrichtung dar; ähnliche
Strukturen zu solchen in den 14 und 15 sind auch in den Querschnitten
in der axialen Längsrichtung
gebildet. Jede der Strukturen kann für die gesamte oder einen Teil
der Angelrute angewandt werden.
-
Die 16 ist
eine Schnittdarstellung, die einen Aufbau in der Nähe des Endes
in einer äußersten Schicht
der Angelrute entsprechend des bestimmten Gegenstandes des unabhängigen Anspruchs
1.
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In der Struktur in der Nähe des Endes
ist eine äußerste Schicht 332 auf
eine Hauptschicht 331 auflaminiert, die aus einem faserverstärkten Prepreg
hergestellt ist, und eine Verstärkungslasche 333 existiert
auf der äußersten
Schicht 332. Ein Ende 333a der Verstärkungslasche 333 ist
mit einem Faserverstärkungsteil 334 als
ein Dickeneinstellteil ausgebildet.
-
Das Faserverstärkungsteil 334 besitzt
einen Querschnitt, der ähnlich
einer angemessenen Schräge oder
einer gekrümmten
Fläche
zum Absorbieren der Niveaudifferenz, verursacht durch die Dicke
der Verstärkungslasche 333,
gebildet ist. Das Faserverstärkungsteil 334 kann
durch Wickeln eines unterschiedlichen, faserverstärkten Prepregs
zu dem faserverstärkten
Prepreg, aus dem die Hauptschicht 34 hergestellt ist (die
die äußerste Schicht 332 enthält), gebildet
sein; einige der verstärkten
Fasern des faserverstärkten
Prepregs, aus dem die Hauptschicht 331 oder die Verstärkungslasche 333 hergestellt
ist, kann verwendet werden.
-
Da eine Spannungskonzentration an
dem Ende 333a mittels des Faserverstärkungsteils 334, das
so gebildet ist, verteilt wird, wenn eine große Last aufgebracht wird, kann
verhindert werden, dass eine Delaminierung, ein Reißen, oder
dergleichen, an dem Ende 333a auftritt.
-
17 ist
eine Querschnittsansicht, die eine Struktur in der Nähe des Endes
einer Zwischenschicht der Angelrute nach dem bestimmten Gegenstand
des unabhängigen
Anspruchs 1 zeigt. In der Struktur in der Nähe des Endes ist eine Zwischenschicht 342 auf
eine innerste Schicht 341, die aus einem faserverstärkten Prepreg
hergestellt ist, laminiert, eine Verstärkungslasche 343 existiert
zwischen der Zwischenschicht 342 und der innersten Schicht 341 und
weiterhin ist eine Hauptschicht 344 auf die Zwischenschicht 342 laminiert.
Ein Ende 343a der Verstärkungslasche 343 ist
mit einer Harz-Ansammlung 345 als
ein Dickeneinstellteil ausgebildet. Die Zwischenschicht 342 und
die innerste Schicht 341 sind aus einem faserverstärkten Prepreg
mit verstärkten
Fasern, gezogen und ausgerichtet in der axialen Längsrichtung,
hergestellt.
-
Eine Harz-Ansammlung 345 kann,
zum Beispiel, durch ein Verfahren einer Beschichtung mit Harz derselben
Art wie das Harz des faserverstärkten
Prepregs oder durch Wickeln eines Films aus dem Harz, bevor die
Zwischenschicht 342 gewickelt wird, oder durch ein Verfahren
zum Erhöhen
des Harzimprägnierungsanteils
des faserverstärkten
Prepregs, aus dem die Verstärkungslasche 343 hergestellt
ist (zum Beispiel 40 Gewichts-% oder mehr), oder durch
Erhöhen
von ungefähr
20 Gewichts-% größer als
der Harzimprägnierungsanteil
des faserverstärkten
Prepregs, aus dem die Hauptschicht 344 hergestellt ist,
und unter Verwendung des Harzes gebildet werden. Vorzugsweise beträgt die Länge L der
Harz-Ansammlung 345 dreimal oder mehr der Dicke t der Verstärkungslasche 343.
Indem dies so eingestellt wird, können die Fasern, gezogen und ausgerichtet
in einer Richtung, davor bewahrt werden, dass sie gebogen werden
oder sich mäandern.
-
Die Harz-Ansammlung 345,
die so gebildet ist, kann die verstärkten Fasern der Zwischenschicht 342 davor
bewahren, dass sie direkt an das Ende 343a anstoßen und
mit dem Ende 343a als ein Abstützpunkt gebrochen werden.
-
Als nächstes wird eine Evaluierung
zur Verdeutlichung des Effekts der Angelrute der Erfindung diskutiert
werden. Genauer gesagt wurde ein 4-Punkt-Biegetest für das Material
der Angelrute der Erfindung ausgeführt, das die Struktur besaß, die in 4 dargestellt ist, und,
als ein Kontrollbeispiel, wurde ein Angelrutenmaterial, das einen
laminierten Gegenstand mit dem prozentualen Gewichtsanteil des Harzes
zu dem Gesamtgewicht der verstärkten
Faser und dem Harz im Bereich 10%–20% lag, ausführt. Als
Ergebnis waren die spezifische Festigkeit und die spezifische Elastizität des Angelrutenmaterials
der Erfindung größer als
diejenigen des Angelrutenmaterials des Kontrollbeispiels. Eine Delaminierung
von dem Ende der äußersten
Schicht aus und eine Beschädigung
von dem Ende der Zwischenschicht aus wurden nicht für das Angelrutenmaterial
der Erfindung bestätigt.
Andererseits wurden eine Delaminierung von dem Ende der äußersten
Schicht aus und eine Beschädigung
von dem Ende der Zwischenschicht aus teilweise in Bezug auf das
Angelrutenmaterial des Vergleichsbeispiels bestätigt.
-
Alternativ zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen
sind die Anzahl von Windungen des faserverstärkten Prepregs, die Dicke jeder
Schicht und der Harzimprägnierungsanteil
werden geeignet in Abhängigkeit von
Anwendungen und Spezifikationen eingestellt. Allerdings muß der Harzimprägnierungsanteil
nicht 25 Gewichts-% oder weniger in dem faserverstärkten Prepreg
mit den verstärkten
Fasern, gezogen und in der axialen Längsrichtung ausgerichtet, gemacht
werden.
-
Wie diskutiert wurde, ist die Angelrute
der Erfindung aus einem Rutenrohr hergestellt, das eine Vielzahl
von Schichten aufweist, die durch Wickeln von einem faserverstärkten Prepreg,
gebildet durch Imprägnieren
von verstärkten
Fasern mit Harz, aufweist. Die innere Schicht der Schichten besitzt
Blasen, und die Blasen, die in der äußersten Schicht und/oder einer
Schicht-Zwischenfläche
existieren, sind weniger als die Blasen, die in der inneren Schicht
existieren. Deshalb sind die Bereiche, wo eine Festigkeitsverringerung
leicht auftritt, verstärkt,
und die Angelrute besitzt eine exzellente, spezifische Festigkeit
und eine spezifische Elastizität,
obwohl sie einen kleinen Harzimprägnierungsanteil des faserverstärkten Prepregs
enthält.
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Bei der Angelrute der Erfindung ist
das Ende des faserverstärkten
Prepregs auf der äußersten
Schicht oder der Zwischenschicht des Rutenrohrs mit einem Dickenein stellteil
zum Absorbieren der Niveaudifferenz, verursacht durch die Dickendifferenz,
ausgebildet, wodurch die Festigkeit der Angelrute weiterhin verbessert werden
kann.
