JPH0939125A - Tubular body of fiber reinforced plastic - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tubular body of FRP(fiber reinforced plastic) which has excellent flexural strength and compression strength under the conditions of high temperature and moisture absorption and is suitable for a golf club shaft, a truss structure member, etc. SOLUTION: In a tubular body of FRP, FRP has reinforcing fibers which are oriented at an angle of ±25 deg. to the axial direction of the tubular body, and the reinforcing fibers contain non-circular cross section fibers in which a minimum secondary profile degree Pmin defined by an expression of Pmin= Imin/A<2> is 0.085 or more, where Imin is the minimum value of cross section secondary moment concerning an axis passing through the center of gravity of a single fiber; A is the cross section of the single fiber.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は軽量でかつ曲げ負荷
および圧縮負荷に対する耐性（以下、曲げ／圧縮強度と
略す）の大きい繊維強化プラスチック製管状体に関し、
さらに詳しくは、例えば、ゴルフクラブ用シャフト、バ
ドミントンラケットシャフト、釣竿、スキーポール等の
各種スポーツ／レジャー用品として、軽量／大型建造物
に使用するトラス構造部材として、また、航空機、自動
車、自転車、ポンプ、刈払い機等の産業機械における各
種フレーム、パイプ、回転軸等の構造部材として好適な
繊維強化プラスチック製管状体に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fiber-reinforced plastic tubular body which is lightweight and has a large resistance to bending load and compression load (hereinafter, abbreviated as bending / compressive strength).
More specifically, for example, as various sports / leisure products such as golf club shafts, badminton racket shafts, fishing rods, and ski poles, as truss structural members used in lightweight / large-scale buildings, and aircraft, automobiles, bicycles, and pumps. The present invention relates to a fiber-reinforced plastic tubular body suitable as a structural member such as various frames, pipes, and rotating shafts in industrial machines such as brush cutters.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、ゴルフクラブ用シャフト等のスポ
ーツ用部材やトラス構造部材をはじめ、軽量化が求めら
れる部材に、軽量、高強度、高弾性の利点を有する繊維
強化プラスチック（以下、ＦＲＰと略す）製管状体が広
く使用されている。2. Description of the Related Art In recent years, fiber reinforced plastics (hereinafter referred to as FRP) having advantages of light weight, high strength and high elasticity have been used for members such as golf club shafts and other sports members and truss structural members which are required to be lightweight. The tubular body made of (abbreviated) is widely used.

【０００３】しかしながら、これらの部材がしばしば利
用される高温・吸湿条件下では、引張強度については強
度が保持されるものの、曲げ／圧縮強度については、他
材料よりも著しく優れているとはいえず、このため、軽
量化を目的とした、曲げ／圧縮力を受ける部材へのＦＲ
Ｐ製管状体の使用は限られたものになっていた。However, under the high temperature and moisture absorption conditions in which these members are often used, the tensile strength is maintained, but the bending / compressive strength is not remarkably superior to other materials. Therefore, for the purpose of weight reduction, FR for members that receive bending / compression force
The use of P tubular bodies has been limited.

【０００４】例えば、ゴルフクラブ用シャフトは、クラ
ブの使用条件や保管条件を考えたうえで、充分な曲げ強
度を持つよう設計しなければならないが、雨天時に屋外
で使用されることや、車のトランクの中など高温となる
場所で保管されることを考慮する必要があり、ＦＲＰ製
シャフトによる軽量化の妨げとなっている。For example, a golf club shaft must be designed so as to have a sufficient bending strength in consideration of the usage conditions and storage conditions of the club, but it is used outdoors in rainy weather and in vehicles. It is necessary to consider that the FRP shaft should be stored in a place with a high temperature such as in a trunk, which hinders the weight reduction by the FRP shaft.

【０００５】また、トラス部材についても、高温・吸湿
条件を含めた過酷な条件下での圧縮強度を考えて設計を
行なう必要があり、これがＦＲＰ化による軽量化を制限
している。Further, the truss member also needs to be designed in consideration of the compressive strength under severe conditions including high temperature and moisture absorption conditions, which limits the weight reduction due to the FRP.

【０００６】このように、高温・吸湿条件下での曲げ／
圧縮強度がＦＲＰ製管状体の軽量設計のネックとなって
いる例は数多く、高温・吸湿条件下での曲げ／圧縮強度
の向上技術が長年検討されてきたが、その向上幅はわず
かにとどまっている。As described above, the bending /
There are many cases where the compressive strength is a bottleneck in the lightweight design of the FRP tubular body, and techniques for improving the bending / compressive strength under high temperature and moisture absorption conditions have been studied for many years, but the extent of improvement is only slight. There is.

【０００７】例えば、ＦＲＰ製管状体の曲げ／圧縮強度
を向上させる有力な方法として、ＦＲＰのマトリクス樹
脂の剛性を高くするという方法が有効であるが、ＦＲＰ
製管状体のマトリクス樹脂として多くの利点を持つエポ
キシ樹脂において、高温・吸湿条件下での剛性を高くす
ることは極めて困難である。For example, a method of increasing the rigidity of the matrix resin of FRP is effective as an effective method for improving the bending / compressive strength of the FRP tubular body.
It is extremely difficult for an epoxy resin, which has many advantages as a matrix resin for a tubular body, to have high rigidity under high temperature and moisture absorption conditions.

【０００８】また、エポキシ樹脂以外のマトリクス樹脂
を用いてこの問題を解決しようとする場合には、高温・
吸湿条件下での剛性の特に高い樹脂（例えばポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリイミドなど）を用いねばなら
ず、樹脂自体の価格が高くなったり、ＦＲＰ製管状体の
成形が困難になるなどして、結果的にＦＲＰ製管状体の
コストが極めて高くなるという問題がある。Further, when trying to solve this problem by using a matrix resin other than the epoxy resin, high temperature
A resin with a particularly high rigidity under moisture absorption conditions (for example, polyetheretherketone, polyimide, etc.) must be used, resulting in an increase in the price of the resin itself and difficulty in molding the FRP tubular body. There is a problem that the cost of the FRP tubular body becomes extremely high.

【０００９】このように、ＦＲＰ製管状体の高温・吸湿
条件下での曲げ／圧縮強度を向上させる方法は、極めて
困難であるか、あるいはコストを含めた他の重要特性を
大幅に悪化させるかのいずれかであって、この問題を解
決することがＦＲＰ製管状体の適用をさらに広げる上で
の大きな課題となっている。As described above, is it extremely difficult to improve the bending / compressive strength of a FRP tubular body under high temperature and moisture absorption conditions, or is it a significant deterioration of other important characteristics including cost? In any of the above, solving this problem is a major issue in further expanding the application of the FRP tubular body.

【００１０】そこで、本発明者らは上記の課題を解決す
るため鋭意検討を行ない、曲げ／圧縮荷重を受けるＦＲ
Ｐ製管状体の補強繊維として非円形断面繊維を用いるこ
とが有効であることを見い出し、本発明を完成するに至
った。Therefore, the inventors of the present invention have made extensive studies in order to solve the above-mentioned problems, and FR which receives a bending / compressive load.
It was found that it is effective to use a fiber having a non-circular cross section as the reinforcing fiber of the P-shaped tubular body, and the present invention has been completed.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする問題点】本発明の目的は、高
温・吸湿条件下で、従来に比べ著しく優れた曲げ強度お
よび圧縮強度を有し、ゴルフクラブ用シャフトやトラス
構造部材等として好適なＦＲＰ製管状体を提供すること
にある。DISCLOSURE OF THE INVENTION The object of the present invention is that it has remarkably excellent bending strength and compressive strength as compared with the prior art under high temperature and moisture absorption conditions, and is suitable as a golf club shaft or truss structural member. It is to provide a tubular body made of FRP.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために次の構成を有する。すなわち、繊維強化プ
ラスチックからなる管状体において、該繊維強化プラス
チックが管状体の軸方向に対して±２５°より小さい角
度に配向した補強繊維を有し、かつ該補強繊維に非円形
断面繊維を用いたことを特徴とする繊維強化プラスチッ
ク製管状体である。The present invention has the following constitution in order to achieve the above object. That is, in a tubular body made of fiber reinforced plastic, the fiber reinforced plastic has reinforcing fibers oriented at an angle of less than ± 25 ° with respect to the axial direction of the tubular body, and a fiber having a non-circular cross section is used as the reinforcing fiber. It is a tubular body made of fiber reinforced plastic characterized in that

【００１３】[0013]

【発明の実施の形態】本発明のＦＲＰ製管状体について
以下詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The FRP tubular body of the present invention will be described in detail below.

【００１４】本発明のＦＲＰ製管状体は、管状体の軸方
向に対して±２５゜より小さい角度に配向した繊維（以
下、ストレート繊維と略す）を有す。The FRP tubular body of the present invention has fibers (hereinafter referred to as straight fibers) oriented at an angle of less than ± 25 ° with respect to the axial direction of the tubular body.

【００１５】このような管状体の軸方向に圧縮力が加わ
ると、ストレート繊維には繊維軸方向に沿って圧縮力が
生じる。この圧縮力によってストレート繊維で破壊が開
始し、全体破壊に至る。When a compressive force is applied in the axial direction of such a tubular body, a compressive force is generated in the straight fiber along the axial direction of the fiber. This compressive force causes the straight fibers to start breaking, leading to total failure.

【００１６】また、管状体に曲げ力が加わると、ストレ
ート繊維には繊維軸方向に沿ってほぼ等しい大きさの圧
縮および引張力が加わる。一般にＦＲＰは、引張強さに
比べ圧縮強さが低いので、圧縮側で破壊する。また、一
般に補強繊維の熱膨張率は、マトリクス樹脂のそれより
も小さいので、加熱成形品の補強繊維には軸方向に圧縮
力が残留しており、曲げ力の場合も圧縮力によりストレ
ート繊維で破壊が開始し、全体が破壊する。When a bending force is applied to the tubular body, the straight fibers are subjected to compressive and tensile forces of substantially equal magnitude along the fiber axis direction. In general, FRP has a lower compressive strength than tensile strength, so it breaks on the compression side. Further, since the coefficient of thermal expansion of the reinforcing fiber is generally smaller than that of the matrix resin, the compressive force remains in the reinforcing fiber of the heat-molded product in the axial direction. Destruction starts, and the whole is destroyed.

【００１７】以上のように、ＦＲＰ製の管状体の曲げ／
圧縮強度は、ストレート繊維軸方向圧縮耐力に大きく影
響されるが、ＦＲＰの圧縮耐力は温度の上昇、吸湿とと
もに低下する。As described above, bending of the tubular body made of FRP /
The compressive strength is greatly affected by the axial compressive strength of the straight fiber, but the compressive strength of FRP decreases with increasing temperature and moisture absorption.

【００１８】このような圧縮耐力を高温・吸湿下でも高
いものとするためには、ストレート繊維に非円形断面繊
維を用いることが有効である。In order to make such a compressive strength high even under high temperature and moisture absorption, it is effective to use a fiber having a non-circular cross section as the straight fiber.

【００１９】非円形断面繊維としては、単繊維断面の重
心（図心）を通る軸に関する断面２次モーメント（初等
材料力学などで定義される慣性能率または慣性モーメン
トのこと）のうち最小の値Ｉmin と単繊維断面積Ａから
（１）式によって定義される最小断面２次異形度Ｐmin
が０．０８５以上であることが好ましい。As a fiber having a non-circular cross section, the minimum value Imin of the second moments of area (inertial performance factor or moment of inertia defined by the primary material mechanics, etc.) about the axis passing through the center of gravity (centroid) of the single fiber cross section. And the minimum cross-section secondary irregularity degree Pmin defined by the equation (1) from the single fiber cross-sectional area A
Is preferably 0.085 or more.

【００２０】Ｐmin ＝Ｉmin ／Ａ² …（１） 但し、Ｉmin ：単繊維断面の重心を通る軸に関する断面
２次モーメントのうち最小の値 Ａ：単繊維の断面積 ここでいう単繊維の断面とは、繊維の軸方向に対して垂
直な断面のことであり、断面の形状は、管状体をバイア
ス繊維の配向方向に対して実質的に直角に切断、断面研
磨（＃１０００番程度以上のサンドペーパーや研磨機械
による）した後、顕微鏡観察（走査電子顕微鏡等により
３０００倍〜１００００倍に拡大）して得られる。Pmin = Imin / A ² (1) where Imin is the minimum value of the second moments of inertia about the axis passing through the center of gravity of the single fiber cross section A: Single fiber cross section Is a cross section perpendicular to the axial direction of the fiber, and the cross-sectional shape is such that the tubular body is cut substantially at a right angle to the orientation direction of the bias fiber, and the cross-section is polished (sand sand of about # 1000 or more). It is obtained by observing with a microscope (magnifying 3000 times to 10,000 times with a scanning electron microscope etc.) after performing a paper or polishing machine.

【００２１】断面２次モーメントは、前記の顕微鏡で得
られた断面形状の像を、100mm ×100mm 程度の大きさに
焼き付けた写真を用いてNehls の方法の図式解法により
求める。断面積も前記の断面形状の写真を切り抜いて、
重量を測定して求める。The second moment of area is determined by the Nehls method using a schematic method using a photograph in which an image of the sectional shape obtained by the above-mentioned microscope is printed in a size of about 100 mm × 100 mm. For the cross-sectional area, cut out the photo of the cross-sectional shape above,
Determine by measuring the weight.

【００２２】非円形断面繊維のうち、Ｐmin のより大き
い繊維が好ましい（例えば、星型）が、製造のし易さを
考慮すると、Ｐmin が０．０９６（正三角形断面に相
当）以下である多葉形断面の繊維、おにぎり形断面の繊
維、中空繊維等が好ましい。等断面積を有する円形断面
繊維（Ｐmax ＝Ｐmin ＝０．０８０）よりもＰmin が大
きいため、曲げ／圧縮強度が向上する。Of the fibers having a non-circular cross section, fibers having a larger Pmin are preferable (for example, star-shaped), but in view of ease of production, Pmin is 0.096 (corresponding to an equilateral triangular cross section) or less. Fibers having a leaf-shaped cross section, fibers having a rice ball-shaped cross section, hollow fibers and the like are preferable. The bending / compressive strength is improved because Pmin is larger than that of a circular cross-section fiber (Pmax = Pmin = 0.080) having an equal cross-sectional area.

【００２３】中でも、３〜５葉の多葉形断面の繊維は、
Ｐmin が特に大きい断面形状を得やすいこと、繊維の表
面積が大きいため繊維と樹脂間の接着力が高くなり、応
力伝達効率が良好になる、という点で好ましい。特に、
３〜５回対称の形状であることが好ましい。Among them, the fibers having a multilobe cross section of 3 to 5 leaves are
This is preferable in that it is easy to obtain a cross-sectional shape with a particularly large Pmin, and because the surface area of the fiber is large, the adhesive force between the fiber and the resin is high and the stress transmission efficiency is good. Especially,
It is preferable that the shape is symmetrical with respect to 3 to 5 times.

【００２４】さらに、繊維の葉の形状を破損しにくくす
る観点から、単繊維断面形状の外接円と同断面形状の内
接円半径の比で定義する異形度が、１．２〜３．０であ
る３〜５葉の非円形断面繊維が最も好ましい。Further, from the viewpoint of making it difficult to damage the shape of the leaf of the fiber, the degree of irregularity defined by the ratio of the circumscribed circle of the single fiber cross-sectional shape to the inscribed circle radius of the same cross-sectional shape is 1.2 to 3.0. Most preferred are non-circular cross-section fibers with 3 to 5 leaves.

【００２５】（１）式で定義される最小断面２次異形度
Ｐmin が０．０１９以上であり、かつ（２）式で定義さ
れる最大断面２次異形度Ｐmax が０．１３以上である非
円形断面繊維も高い曲げ／圧縮強度を得ることができ
る。The minimum cross-section secondary deformation degree Pmin defined by the equation (1) is 0.019 or more, and the maximum cross-section secondary deformation degree Pmax defined by the equation (2) is 0.13 or more. Fibers with a circular cross section can also obtain high bending / compressive strength.

【００２６】Ｐmax ＝Ｉmax ／Ａ² …（２） 但し、Ｉmax ：単繊維断面の重心を通る軸に関する断面
２次モーメントのうち最大の値 Ａ：単繊維の断面積 Ｐmin が０．０１９未満であったり、Ｐmax が０．１３
未満であると、等断面積を有する円形断面繊維（Ｐmax
＝Ｐmin ＝０．０８）に比較して曲げ／圧縮強度向上が
顕著でなくなる。Ｐmin が０．０１９未満であると、い
くらＰmax を大きくしてもＰmin の軸を中心に繊維が変
形して圧縮荷重を負担しなくなるためであり、Ｐmin が
０．０１９以上であってもＰmax が０．１３以上なけれ
ばＰmin軸中心の変形を補うことができなくなるためで
ある。すなわち、Ｐmax の値は大きい方が好ましいが、
そのためにＰmin を０．０１９未満に低下させることに
なると、曲げ／圧縮強度の向上効果はなくなる。Pmax = Imax / A ² (2) where Imax is the maximum value of the second moment of area about the axis passing through the center of gravity of the single fiber cross section. A: The cross sectional area Pmin of the single fiber is less than 0.019. Or Pmax is 0.13
If it is less than, a circular cross-section fiber (Pmax having an equal cross-sectional area)
= Pmin = 0.08), the bending / compressive strength is not significantly improved. This is because if Pmin is less than 0.019, no matter how large Pmax is increased, the fiber is deformed around the axis of Pmin and the compressive load is not burdened. Even if Pmin is 0.019 or more, Pmax is This is because the deformation around the Pmin axis cannot be compensated unless it is 0.13 or more. That is, it is preferable that the value of Pmax is large,
Therefore, if Pmin is reduced to less than 0.019, the effect of improving bending / compressive strength is lost.

【００２７】この種の非円形断面繊維の一例は、長円状
断面繊維（短軸と長軸比が１：１．８〜４）である。短
軸に対する長軸の比を１．８未満にすると、Ｐmax が
０．１３未満になるとともに曲げ／圧縮強度向上効果が
無くなり、短軸に対する長軸の比を４以上にすると、Ｐ
min が０．０１９未満になるとともに曲げ／圧縮強度向
上効果がなくなる。An example of this kind of non-circular cross-section fiber is an oval cross-section fiber (the ratio of the minor axis to the major axis is 1: 1.8 to 4). When the ratio of the major axis to the minor axis is less than 1.8, Pmax is less than 0.13 and the bending / compressive strength improving effect is lost, and when the ratio of the major axis to the minor axis is 4 or more, P
When the min is less than 0.019, the effect of improving bending / compressive strength is lost.

【００２８】本発明において、非円形断面繊維は、炭素
繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維などが使
用できる。なかでも、比強度、比弾性率の高い炭素繊維
が軽量化効果が大きく好ましい。なお、これらの補強繊
維は、異なる種類のものを併用することができる。ま
た、同じ種類の繊維であっても、特性の異なるものを併
用することができる。In the present invention, the non-circular cross-section fiber may be carbon fiber, glass fiber, boron fiber, aramid fiber or the like. Among them, carbon fibers having a high specific strength and a high specific elastic modulus are preferable because they have a large weight saving effect. These reinforcing fibers can be used in combination of different types. In addition, even fibers of the same type having different characteristics can be used together.

【００２９】そのなかでも、非円形断面繊維は、弾性率
が２００００kgf/mm² 以上、７００００kgf/mm² 以下で
ある炭素繊維が好ましい。弾性率がこの範囲より低い
と、管状体の曲げ／圧縮剛性が低下して軽量化が困難に
なる場合があり、逆にこの範囲より高いと、圧縮／引張
強度が低下する傾向にあり、非円形断面繊維でも強度が
不足する場合があるためである。Among them, the non-circular cross-section fiber is preferably a carbon fiber having an elastic modulus of 20,000 kgf / mm ² or more and 70,000 kgf / mm ² or less. If the elastic modulus is lower than this range, the bending / compressive rigidity of the tubular body may be lowered, which may make it difficult to reduce the weight. On the contrary, if the elastic modulus is higher than this range, the compressive / tensile strength tends to be low. This is because the strength may be insufficient even with a circular cross-section fiber.

【００３０】本発明のＦＲＰ製管状体には、ストレート
繊維の他に、あらゆる配向の補強繊維を含んでいても良
い。The FRP tubular body of the present invention may contain reinforcing fibers of any orientation in addition to the straight fibers.

【００３１】また、ストレート繊維に占める非円形断面
繊維は１００％に近ければ近いほど効果が大きいが、少
なくとも５０％以上であることが好ましい。５０％未満
であると、非円形断面を使用する効果が顕著でなくなる
からである。Further, the closer the non-circular cross-section fiber to the straight fiber is to 100%, the greater the effect is, but it is preferable that the fiber is at least 50% or more. This is because if it is less than 50%, the effect of using a non-circular cross section becomes unnoticeable.

【００３２】ＦＲＰの繊維含有率は、その特性、特に機
械的特性を考慮すれば、３０体積％〜８０体積％、より
好ましくは５０〜７０体積％付近であるのが良い。The fiber content of FRP is preferably in the range of 30% to 80% by volume, more preferably in the vicinity of 50 to 70% by volume, in view of its characteristics, especially mechanical characteristics.

【００３３】マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、
フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエス
テル樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ
樹脂などの熱可塑性樹脂が使用できる。エポキシ樹脂
は、耐熱性、耐水性、接着性、成形性に優れる。フェノ
ール樹脂は燃え難く燃焼による有毒ガスが発生しにくい
ため、難燃性が要求される場合に好適な材料である。ま
た、ＦＲＰ製円筒体の振動減衰性を適度なものとするた
めに、マトリクス樹脂中に、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ポリサルファイドなどの可
撓性付与剤が混入されていても良い。As the matrix resin, epoxy resin,
Thermosetting resin such as phenol resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, polyamide resin, ABS
Thermoplastic resins such as resins can be used. Epoxy resin has excellent heat resistance, water resistance, adhesiveness, and moldability. Phenolic resin is a material that is suitable when flame retardancy is required because it is difficult to burn and does not easily generate toxic gas due to combustion. Further, in order to make the vibration damping property of the FRP cylindrical body moderate, polyethylene glycol,
A flexibility-imparting agent such as polypropylene glycol or polysulfide may be mixed.

【００３４】また、本発明の管状体には上記のＦＲＰに
加えて、プラスチック、ゴム、木材、金属、セラミック
等の材料が一体化されていてもよい。木材としては、
松、杉、桧、樅、樫、楢、栗、欅、アガチス、プライ、
ジェントル、メルサワ、メランチ、チークなどの天然木
材、エンジニアリングウッドと称される集成材、ＬＶ
Ｌ、ＯＳＢ、ＰＳＬ等であり、金属としては、アルミ、
アルミ合金、チタン、チタン合金、スチール等であり、
セラミックとは、アルミナ、シリコンカーバイド、シリ
コンナイトライド、ジルコニア等、プラスチックとはポ
リエチレン、ポリプロピレン等である。In addition to the above FRP, the tubular body of the present invention may be integrated with materials such as plastic, rubber, wood, metal and ceramics. As for wood,
Pine, cedar, cypress, fir, oak, oak, chestnut, keyaki, agatis, ply,
Gentle, Mersawa, Meranti, Teak, and other natural wood, engineered wood laminated wood, LV
L, OSB, PSL, etc., and the metal is aluminum,
Aluminum alloy, titanium, titanium alloy, steel, etc.,
The ceramic is alumina, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, etc., and the plastic is polyethylene, polypropylene, etc.

【００３５】本発明のＦＲＰ製管状体を製造するために
は、管状体内径と同じ外径のマンドレルに、最内層から
順に最外層までプリプレグを巻き付け、さらにラッピン
グテープを巻き付け成形する方法、フィラメントワイン
ド法、テープワインド法、プルワインド法、ＲＴＭ法
（繊維でプリフォームを形成した後、型枠内で樹脂を含
浸し、硬化させる）などを用いることができる。In order to produce the FRP tubular body of the present invention, a mandrel having the same outer diameter as the inner diameter of the tubular body is wound with a prepreg from the innermost layer to the outermost layer in order, and further wrapped with a wrapping tape to form a filament wind. Method, tape winding method, pull winding method, RTM method (after forming a preform from fibers, impregnating a resin in a mold and curing).

【００３６】本発明の効果が顕著に利用できるものとし
ては、軽量化が要求され、高温・吸湿条件下で使用され
る可能性があり、曲げ／圧縮強度が必要とされる管状体
が挙げられる。例としては、ゴルフクラブ用シャフト、
バドミントンラケット用シャフト、大型建造物に使用さ
れるトラス材などである。As a material in which the effect of the present invention can be remarkably utilized, there is a tubular body which is required to be light in weight, has a possibility of being used under conditions of high temperature and moisture absorption, and requires bending / compressive strength. . Examples include golf club shafts,
These include shafts for badminton rackets and truss materials used in large buildings.

【００３７】一般向けに数多く製造、販売されるゴルフ
クラブにおいては、使用条件や収納条件を充分考慮した
設計が必要である。雨天時での使用や高湿度条件での収
納、車のトランクなど高温条件での保管などを考慮した
場合、ＦＲＰ製ゴルフクラブ用シャフトの高温・吸湿条
件下での曲げ強度向上が軽量化のうえで課題となってい
る。Golf clubs, which are manufactured and sold in large numbers for the general public, need to be designed with due consideration of usage conditions and storage conditions. In consideration of use in rainy weather, storage under high humidity conditions, storage under high temperature conditions such as car trunks, the bending strength of FRP golf club shafts under high temperature and moisture absorption conditions is lighter. Has become an issue.

【００３８】一般にＦＲＰ製ゴルフクラブ用シャフト
は、強度や剛性の適正化、さらには製造プロセス上の問
題等を考慮して、補強繊維をシャフト軸に対し±２５°
〜±６５°の角度に配向させたいわゆるバイアス層を内
周側に設け、その外側にストレート繊維を持つストレー
ト層を設けたものとなっている。このような構成のゴル
フクラブ用シャフトにおいては、シャフト最外層のスト
レート層は特に吸湿しやすく、曲げ強度低下を生じやす
い。Generally, in the FRP golf club shaft, the reinforcing fiber is ± 25 ° with respect to the shaft axis in consideration of optimization of strength and rigidity, and problems in the manufacturing process.
A so-called bias layer oriented at an angle of ± 65 ° is provided on the inner peripheral side, and a straight layer having straight fibers is provided on the outer side thereof. In a golf club shaft having such a configuration, the straight outermost layer of the shaft is particularly liable to absorb moisture, and bending strength is likely to decrease.

【００３９】よってゴルフクラブ用シャフトに本発明の
ＦＲＰ製管状体を適用することにより、軽量でかつ曲げ
強度を高くすることができ、安全で高性能なゴルフクラ
ブを提供することができる。Therefore, by applying the FRP tubular body of the present invention to a golf club shaft, it is possible to provide a golf club which is lightweight and has a high bending strength, and which is safe and has high performance.

【００４０】ゴルフクラブ用シャフトの外径に対する肉
厚の比は１／５以上であることが好ましい。外径に対す
る肉厚の比が１／５未満の、いわゆる薄肉シャフトにお
いては、ストレート繊維の圧縮破壊以前に管状体が座屈
破壊する可能性があるからである。なお、座屈荷重は、
弾性率が高いほど向上するので、その意味でも強化繊維
は炭素繊維が好ましい。The ratio of the wall thickness to the outer diameter of the golf club shaft is preferably 1/5 or more. This is because in a so-called thin shaft having a ratio of the wall thickness to the outer diameter of less than 1/5, the tubular body may buckle before the straight fiber is compressed and broken. The buckling load is
Since the higher the elastic modulus is, the better the carbon fiber is, the reinforcing fiber is also preferable.

【００４１】また、軽量かつゴルフクラブ用シャフトと
して高温・吸湿条件下での充分な曲げ／圧縮強度を得る
ために、ストレート繊維が少なくとも全体の３０％程度
含まれていることが好ましい。一方、軽量かつゴルフシ
ャフトとして必要なねじり強さを得るためには、シャフ
ト軸方向に対して±２５°〜±６５°の範囲の角度に配
向した補強繊維が少なくとも全体の３０％程度含まれて
いることが好ましいので、ストレート繊維が全体の７０
％を超えると、ねじり強さが不足し、ゴルフシャフトと
して不適当になる場合がある。従って、ゴルフクラブ用
シャフトとして、軽量でかつ高温・吸湿条件下で充分に
高い曲げ／圧縮強度向上効果を得るためには、ストレー
ト繊維を管状体中に３０〜７０％の範囲内含むことがよ
り望ましい。Further, in order to obtain a sufficient bending / compressive strength under high temperature and moisture absorption conditions as a shaft for golf clubs which is lightweight, it is preferable that the straight fibers are contained in at least about 30% of the whole. On the other hand, in order to obtain a lightweight and torsional strength required for a golf shaft, at least about 30% of the reinforcing fibers oriented at an angle of ± 25 ° to ± 65 ° with respect to the shaft axial direction are contained. Since it is preferable that the straight fiber is 70
If it exceeds%, the torsional strength may be insufficient and the golf shaft may be unsuitable. Therefore, in order to obtain a sufficiently high bending / compressive strength improving effect under a high temperature and moisture absorption condition as a golf club shaft, it is more preferable that the tubular body contains a straight fiber in an amount of 30 to 70%. desirable.

【００４２】ゴルフクラブ用シャフトとして本発明のＦ
ＲＰ製管状体を用いる場合、マトリクス樹脂としては、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ビニルエステル樹脂などの熱硬化性樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂が使用できる
が、耐熱性、耐水性、接着性、成形性にすぐれたエポキ
シ樹脂が最も好ましい。F of the present invention as a shaft for a golf club
When using a tubular body made of RP, as the matrix resin,
Thermosetting resins such as epoxy resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, and thermoplastic resins such as polyamide resin and ABS resin can be used, but they have excellent heat resistance, water resistance, adhesiveness and moldability. Epoxy resins are most preferred.

【００４３】本発明によるゴルフクラブ用シャフトに
は、金属をはじめとするＦＲＰ以外の材料を組み合わせ
て一体として用いることもできる。The golf club shaft according to the present invention may be made of a combination of materials other than FRP, such as metal, and may be integrally used.

【００４４】トラス部材もまた本発明の効果を顕著に利
用できる部材のひとつである。The truss member is also one of the members that can remarkably utilize the effects of the present invention.

【００４５】トラス部材とは、大型建築物、可動式屋
根、ドーム構造物、天井クレーン、仮設足場などのトラ
ス構造体に用いる管状体のことである。これらトラス部
材には、軽量化が求められると同時に、主として作用す
る軸方向の引張と圧縮荷重の高温下での荷重保持が求め
られるので、本発明は特に効果が大きい。The truss member is a tubular body used for a truss structure such as a large building, a movable roof, a dome structure, an overhead crane and a temporary scaffold. The weight of these truss members is required to be reduced, and at the same time, the axial tension and compression loads acting mainly are required to be held at high temperatures. Therefore, the present invention is particularly effective.

【００４６】従来、大型構造物等に用いるトラス部材
は、ほとんどが炭素鋼や低合金鋼あるいはアルミ合金等
からなる金属製である。しかし、軽量化による建築物の
大型化や組立時の作業性向上等の目的で、トラス部材の
素材として、ＦＲＰの使用が検討されるようになってき
た（特開昭６１−１４２２４１号公報）。Conventionally, most truss members used for large-scale structures and the like are made of metal such as carbon steel, low alloy steel or aluminum alloy. However, the use of FRP as a material for a truss member has come to be considered for the purpose of increasing the size of a building by reducing the weight and improving workability during assembly (Japanese Patent Laid-Open No. 61-142241). .

【００４７】このようなトラス部材は、筒形やＩ形のＦ
ＲＰ製の梁材の両端に、継手等の機械要素と連結され、
軸力等を伝達する金属製の連結部材を取り付けた構造に
なっているが、梁材は、軸線に直行する平面で切断した
断面における異方性がなく、軸力などがいずれの方向に
も均等に伝達されるように、円筒形のものが多用されて
いる。Such truss members are tubular or I-shaped F-shaped members.
Connected to both ends of the RP beam with mechanical elements such as joints,
Although the structure is such that a metal connecting member that transmits axial force is attached, the beam has no anisotropy in the cross section cut along a plane perpendicular to the axis, and the axial force can be applied in any direction. A cylindrical shape is often used so as to be transmitted evenly.

【００４８】ところで、このようなトラス部材は、多様
な条件下で使われるが、作用する外力はおおよそ軸力
（軸方向の引張と圧縮荷重）に限定されることが多い。
この軸力に対する強度は、温度環境により異なるが、高
温下での圧縮強度が軽量化の足かせとなっていることが
多い。すなわち、軽量で、高温下でも圧縮強度の保持が
大きい材料が求められている。By the way, although such a truss member is used under various conditions, the external force acting is often limited to an axial force (tensile and compressive loads in the axial direction).
The strength against this axial force varies depending on the temperature environment, but the compressive strength at high temperatures is often an obstacle to weight reduction. That is, there is a demand for a material that is lightweight and retains a large amount of compressive strength even at high temperatures.

【００４９】従って、トラス部材を構成する本発明のＦ
ＲＰ製管状体の補強繊維としては、強度と弾性率が高く
密度が小さい非円形断面炭素繊維が好ましい。但し、こ
れに限定されるものではないことはいうまでもなく、例
えば、ガラス繊維やアラミド繊維、あるいは２種以上の
非円形断面／円形断面補強繊維を複合させたハイブリッ
ド構成等を使用してもよい。Therefore, the F of the present invention constituting the truss member
As the reinforcing fiber of the RP tubular body, a non-circular cross-section carbon fiber having high strength, high elastic modulus and small density is preferable. However, it goes without saying that the present invention is not limited to this, and for example, even if a glass fiber or aramid fiber, or a hybrid configuration in which two or more kinds of non-circular cross section / circular cross section reinforcing fibers are combined is used, Good.

【００５０】トラス部材においても、ゴルフシャフト用
円筒と同様、円筒径に対する肉厚の比は１／５以上であ
ることが好ましい。また、座屈荷重は円筒径に対するト
ラスの長さが大きくなると低下するので、長さは、円筒
径の１／６以下であることが好ましい。Also in the truss member, as in the case of the golf shaft cylinder, the ratio of the wall thickness to the cylinder diameter is preferably 1/5 or more. Further, the buckling load decreases as the length of the truss with respect to the cylinder diameter increases, so the length is preferably ⅙ or less of the cylinder diameter.

【００５１】マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂ま
たはフェノール樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、補強
繊維との接着性能や成形性に優れ、フェノール樹脂は燃
え難く、燃焼による有毒ガス発生しにくいことから、難
燃性が要求される場合に好適な材料である。さらに、マ
トリクス樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂やビニルエス
テル樹脂等の熱硬化性樹脂や、熱可塑性樹脂であっても
よい。The matrix resin is preferably epoxy resin or phenol resin. Epoxy resin is excellent in adhesiveness with reinforcing fibers and moldability, and phenol resin is difficult to burn and hardly emits toxic gas due to combustion. Therefore, it is a suitable material when flame retardancy is required. Further, the matrix resin may be a thermosetting resin such as an unsaturated polyester resin or a vinyl ester resin, or a thermoplastic resin.

【００５２】なお、本発明のトラス部材も、部材全体が
ＦＲＰに限られるものではなく、他の材料と一体化され
ていても良い。The truss member of the present invention is not limited to the FRP as a whole member, and may be integrated with another material.

【００５３】[0053]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。The present invention will be described below in detail with reference to examples.

【００５４】ＦＲＰ製管状体のバイアス方向の補強繊維
として、断面積がほぼ３０μｍ² 、弾性率が３００００
kgf/mm ² とほぼ等しく、断面形状の異なる７種類のＰ
ＡＮ系炭素繊維（繊維Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ）を
用意した（表１）。The reinforcing fiber in the bias direction of the FRP tubular body has a cross-sectional area of approximately 30 μm ² and an elastic modulus of 30,000.
7 types of P with different cross-sectional shapes that are almost equal to kgf / mm ²
AN-based carbon fibers (fibers A, B, C, D, E, F, G) were prepared (Table 1).

【００５５】次いで、繊維Ａ〜Ｇを互いに並行かつシー
ト状に引き揃えたものにＢステージのエポキシ樹脂を含
浸してなる７種の一方向性プリプレグ（繊維体積含有率
＝６０％）を用意した。以下、これをプリプレグＡ〜Ｇ
という。Then, seven kinds of unidirectional prepregs (fiber volume content = 60%) were prepared by impregnating fibers A to G aligned in parallel with each other in a sheet shape and impregnated with a B-stage epoxy resin. . Hereafter, this is prepreg A ~ G
Say.

【００５６】また、Ａ〜Ｇと同様にして、東レ（株）製
炭素繊維”トレカ”Ｍ４６Ｊ（平均単糸径：５μｍ、引
張弾性率：４６０００kgf/mm² ）を用いてプリプレグＨ
（繊維体積含有率＝６０％）を作成した。In the same manner as in A to G, a prepreg H was prepared by using carbon fiber "Torayca" M46J (average single yarn diameter: 5 μm, tensile elastic modulus: 46000 kgf / mm ² ) manufactured by Toray Industries, Inc.
(Fiber volume content = 60%) was prepared.

【００５７】なお、図１に以下の実施例、比較例で採用
した曲げ試験の測定法を示す。FIG. 1 shows the measuring method of the bending test used in the following examples and comparative examples.

【００５８】図１において、固定台６に、先端を固定し
たシャフト１を、ワイヤー３で引張ることにより曲げ、
シャフト１が折れたときのワイヤーの引張荷重を荷重計
７により測定し、破断荷重とする。なお、ワイヤー１は
クッション材５を取り付けた支点４を介して曲げられ
る。In FIG. 1, the shaft 1 whose tip is fixed to the fixed base 6 is bent by pulling it with a wire 3,
The tensile load of the wire when the shaft 1 is broken is measured by the load meter 7 and used as the breaking load. The wire 1 is bent through the fulcrum 4 to which the cushion material 5 is attached.

【００５９】実施例１ 先端外径３．８５mm、テーパー７．５／１０００、長さ
１１００mmの、離型処理したステンレス製マンドレル
に、適宜に切り出したプリプレグＨをその繊維方向がマ
ンドレル軸方向に対して−４５°になるように１層巻き
付け、次にプリプレグＨを４５°になるように１層巻き
付け、次にプリプレグＨを−４５°になるように１層巻
き付け、次にプリプレグＨを４５°になるように１層巻
き付け、次にプリプレグＡを繊維方向がマンドレル軸と
同じになるように４層巻き付け、さらに幅１５mmのアラ
ミドラッピングテープを張力３．８kgf 、巻きピッチ２
mmで巻き付け、１３０℃で１２０分間加熱成形した後、
マンドレルを引き抜き、表面を研磨して、ゴルフクラブ
用シャフト２本を得た。研磨後のシャフト重量は３７ｇ
であった。Example 1 An appropriately cut prepreg H was cut on a mold-released stainless steel mandrel having a tip outer diameter of 3.85 mm, a taper of 7.5 / 1000 and a length of 1100 mm, and its fiber direction was relative to the mandrel axial direction. 1 layer so as to be −45 °, then 1 layer so that prepreg H becomes 45 °, then 1 layer so that prepreg H becomes −45 °, and then prepreg H 45 ° 1 layer so that the prepreg A has the same fiber direction as the mandrel axis, and aramid wrapping tape with a width of 15 mm has a tension of 3.8 kgf and a winding pitch of 2
After wrapping in mm and heat molding at 130 ° C for 120 minutes,
The mandrel was pulled out and the surface was polished to obtain two golf club shafts. Shaft weight after polishing is 37g
Met.

【００６０】このうち１本のシャフトについて、室温条
件下で図１に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷
重は７．９kgf であった。One of the shafts was subjected to a bending test at room temperature by the method shown in FIG. 1, and as a result, the breaking load was 7.9 kgf.

【００６１】もう１本のシャフトを８０℃の温水中に１
４日間浸積し、しかる後に８０℃の高温条件下で、図１
に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷重は７．７
kgfであった。Put another shaft in warm water at 80 ° C.
After soaking for 4 days, and then under high temperature conditions of 80 ° C,
As a result of performing a bending test by the method shown in, the breaking load is 7.7.
It was kgf.

【００６２】実施例２ プリプレグＡをすべてプリプレグＢに替えた以外は実施
例１と同様にして、ゴルフクラブ用シャフト２本を得
た。研磨後のシャフト重量は３６ｇであった。Example 2 Two golf club shafts were obtained in the same manner as in Example 1 except that all the prepregs A were replaced with the prepregs B. The shaft weight after polishing was 36 g.

【００６３】このうち１本のシャフトについて、室温条
件下で図１に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷
重は７．５kgf であった。One of the shafts was subjected to a bending test at room temperature by the method shown in FIG. 1, and as a result, the breaking load was 7.5 kgf.

【００６４】もう１本のシャフトを８０℃の温水中に１
４日間浸積し、しかる後に８０℃の高温条件下で、図１
に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷重は７．１
kgfであった。Put another shaft in hot water at 80 ° C.
After soaking for 4 days, and then under high temperature conditions of 80 ° C,
As a result of performing a bending test by the method shown in, the breaking load is 7.1.
It was kgf.

【００６５】比較例１ プリプレグＡをすべてプリプレグＣに替えた以外は実施
例１と同様にして、ゴルフクラブ用シャフト２本を得
た。研磨後のシャフト重量は３６ｇであった。Comparative Example 1 Two golf club shafts were obtained in the same manner as in Example 1 except that all prepregs A were replaced with prepregs C. The shaft weight after polishing was 36 g.

【００６６】このうち１本のシャフトについて、室温条
件下で図１に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷
重は６．３kgf であった。One of the shafts was subjected to a bending test at room temperature by the method shown in FIG. 1, and as a result, the breaking load was 6.3 kgf.

【００６７】もう１本のシャフトを８０℃の温水中に１
４日間浸積し、しかる後に８０℃の高温条件下で、図１
に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷重は４．７
kgfであった。Put another shaft in hot water at 80 ° C.
After soaking for 4 days, and then under high temperature conditions of 80 ° C,
As a result of performing a bending test by the method shown in, the breaking load is 4.7.
It was kgf.

【００６８】比較例２ プリプレグＡをすべてプリプレグＤに替えた以外は実施
例１と同様にして、ゴルフクラブ用シャフト２本を得
た。研磨後のシャフト重量は３８ｇであった。Comparative Example 2 Two golf club shafts were obtained in the same manner as in Example 1 except that all the prepregs A were replaced with prepregs D. The shaft weight after polishing was 38 g.

【００６９】このうち１本のシャフトについて、室温条
件下で図１に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷
重は６．５kgf であった。One of the shafts was subjected to a bending test at room temperature by the method shown in FIG. 1, and as a result, the breaking load was 6.5 kgf.

【００７０】もう１本のシャフトを８０℃の温水中に１
４日間浸積し、しかる後に８０℃の高温条件下で、図１
に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷重は４．７
kgfであった。Put another shaft in hot water at 80 ° C.
After soaking for 4 days, and then under high temperature conditions of 80 ° C,
As a result of performing a bending test by the method shown in, the breaking load is 4.7.
It was kgf.

【００７１】実施例３ プリプレグＡをすべてプリプレグＥに替えた以外は実施
例１と同様にして、ゴルフクラブ用シャフト２本を得
た。研磨後のシャフト重量は３７ｇであった。Example 3 Two golf club shafts were obtained in the same manner as in Example 1 except that all the prepregs A were replaced with prepregs E. The shaft weight after polishing was 37 g.

【００７２】このうち１本のシャフトについて、室温条
件下で図１に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷
重は７．０kgf であった。One of the shafts was subjected to a bending test at room temperature by the method shown in FIG. 1, and as a result, the breaking load was 7.0 kgf.

【００７３】もう１本のシャフトを８０℃の温水中に１
４日間浸積し、しかる後に８０℃の高温条件下で、図１
に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷重は５．５
kgfであった。Put another shaft in warm water at 80 ° C.
After soaking for 4 days, and then under high temperature conditions of 80 ° C,
As a result of performing a bending test by the method shown in, the breaking load is 5.5.
It was kgf.

【００７４】実施例４ プリプレグＡをすべてプリプレグＦに替えた以外は実施
例１と同様にして、ゴルフクラブ用シャフト２本を得
た。研磨後のシャフト重量は３７ｇであった。Example 4 Two golf club shafts were obtained in the same manner as in Example 1 except that all the prepregs A were replaced with prepregs F. The shaft weight after polishing was 37 g.

【００７５】このうち１本のシャフトについて、室温条
件下で図１に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷
重は７．２kgf であった。One of the shafts was subjected to a bending test under room temperature conditions by the method shown in FIG. 1, and as a result, the breaking load was 7.2 kgf.

【００７６】もう１本のシャフトを８０℃の温水中に１
４日間浸積し、しかる後に８０℃の高温条件下で、図１
に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷重は５．８
kgfであった。Put another shaft in hot water at 80 ° C.
After soaking for 4 days, and then under high temperature conditions of 80 ° C,
As a result of performing a bending test by the method shown in, the breaking load is 5.8.
It was kgf.

【００７７】比較例３ プリプレグＡをすべてプリプレグＧに替えた以外は実施
例１と同様にして、ゴルフクラブ用シャフト２本を得
た。研磨後のシャフト重量は３６ｇであった。Comparative Example 3 Two golf club shafts were obtained in the same manner as in Example 1 except that all the prepregs A were replaced with prepregs G. The shaft weight after polishing was 36 g.

【００７８】このうち１本のシャフトについて、室温条
件下で図１に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷
重は６．８kgf であった。One of the shafts was subjected to a bending test under room temperature conditions by the method shown in FIG. 1, and as a result, the breaking load was 6.8 kgf.

【００７９】もう１本のシャフトを８０℃の温水中に１
４日間浸積し、しかる後に８０℃の高温条件下で、図１
に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷重は４．５
kgfであった。Put another shaft in hot water at 80 ° C.
After soaking for 4 days, and then under high temperature conditions of 80 ° C,
As a result of performing a bending test by the method shown in, the breaking load is 4.5.
It was kgf.

【００８０】実施例５ 実施例１と同様のマンドレルに、適宜に切り出したプリ
プレグＨをその繊維方向がマンドレル軸方向に対して−
４５°になるように１層巻き付け、次にプリプレグＨを
４５°になるように１層巻き付け、次にプリプレグＨを
−４５°になるように１層巻き付け、次にプリプレグＨ
を４５°になるように１層巻き付け、次にプリプレグＡ
を繊維方向がマンドレル軸と同じになるように２層巻き
付け、次にプリプレグＣを繊維方向がマンドレル軸と同
じになるように２層巻き付け、さらに幅１５mmのアラミ
ドラッピングテープを張力３．８kgf 、巻きピッチ２mm
で巻き付け、１３０℃で１２０分間加熱成形した後、マ
ンドレルを引き抜き、表面を研磨して、ゴルフクラブ用
シャフト２本を得た。研磨後のシャフト重量は３８ｇで
あった。Example 5 A prepreg H appropriately cut into a mandrel similar to that of Example 1 has its fiber direction with respect to the mandrel axial direction.
One layer is wound at 45 °, then one layer of prepreg H is wound at 45 °, then one layer of prepreg H is wound at −45 °, then prepreg H
1 layer is wound at 45 °, then prepreg A
Is wound in two layers so that the fiber direction is the same as the mandrel axis, and then two layers of prepreg C are wound so that the fiber direction is the same as the mandrel axis. Pitch 2 mm
Was wound and heated at 130 ° C. for 120 minutes, the mandrel was pulled out, and the surface was polished to obtain two golf club shafts. The shaft weight after polishing was 38 g.

【００８１】このうち１本のシャフトについて、室温条
件下で図１に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷
重は６．８kgf であった。One of the shafts was subjected to a bending test under room temperature conditions by the method shown in FIG. 1, and as a result, the breaking load was 6.8 kgf.

【００８２】もう１本のシャフトを８０℃の温水中に１
４日間浸積し、しかる後に８０℃の高温条件下で、図１
に示す方法で曲げ試験を行った結果、破壊荷重は５．４
kgfであった。Another shaft is placed in warm water at 80 ° C.
After soaking for 4 days, and then under high temperature conditions of 80 ° C,
As a result of performing the bending test by the method shown in, the breaking load is 5.4.
It was kgf.

【００８３】以上の結果を表２にまとめて示す。The above results are summarized in Table 2.

【００８４】実施例６ 東レ（株）製炭素繊維”トレカ”Ｔ７００ＳＣ−１２Ｋ
（平均単糸径：６．９μｍ、引張弾性率：２３５００kg
f/mm² 、フィラメント数：１２０００）を１２本引き揃
え、エポキシ樹脂に含浸しながら外径８０ｍｍ、長さ１
５００ｍｍのマンドレルに、その軸方向に対して±６０
の角度で３層巻き付けた後、前記の繊維Ａ（フィラメン
ト数：１２０００）を０度の角度に配向させて５層巻き
付け、さらに、±６０の角度で前記Ｔ７００ＳＣ−１２
Ｋを３層巻き付けた。Example 6 Carbon fiber "Torayca" T700SC-12K manufactured by Toray Industries, Inc.
(Average single yarn diameter: 6.9 μm, tensile elastic modulus: 23500 kg
f / mm ² , number of filaments: 12000), 12 pieces are aligned, and while being impregnated with epoxy resin, outer diameter 80 mm, length 1
± 60 with respect to the axial direction on a 500 mm mandrel
After winding 3 layers at an angle of, the fiber A (filament number: 12000) is oriented at an angle of 0 degree and wound at 5 layers, and further the T700SC-12 at an angle of ± 60.
Three layers of K were wrapped.

【００８５】しかる後、マンドレルを回転させながら９
０℃で２時間、１２０℃で１２０分間加熱してエポキシ
樹脂を硬化させ、マンドレルを引き抜き、両端部を切断
して長さ２００ｍｍ、外径９２ｍｍ、内径８０ｍｍのＦ
ＲＰ製トラス部材を得た。Then, while rotating the mandrel, 9
The epoxy resin is hardened by heating at 0 ° C for 2 hours and 120 ° C for 120 minutes, the mandrel is pulled out, both ends are cut, and the length is 200 mm, the outer diameter is 92 mm, and the inner diameter is 80 mm.
An RP truss member was obtained.

【００８６】次に、上記ＦＲＰ製円筒梁の両端に、外径
８０ｍｍ、内径６０ｍｍ、長さ４０ｍｍのスチール製円
管をＦＲＰ円筒内に２０ｍｍ挿入してエポキシ系接着剤
で接合するとともに、ＦＲＰ円筒端から１０ｍｍのとこ
ろの側面に直径３ｍｍの円孔を４ヶ所（隣合う円孔を結
ぶと正方形となるように）設けて、ピンでも連結した。Next, a steel circular tube having an outer diameter of 80 mm, an inner diameter of 60 mm, and a length of 40 mm was inserted into the FRP cylinder for 20 mm at both ends of the FRP cylindrical beam, and the FRP cylinder was bonded with an epoxy adhesive. Four circular holes with a diameter of 3 mm were provided on the side surface 10 mm from the end (so that adjacent circular holes were connected to form a square), and they were also connected by pins.

【００８７】しかる後、スチール製円管の両端をインス
トロン万能試験機により、室温（２５℃）及び８０℃温
度環境下で、平面板で圧縮して、圧縮破壊試験を行っ
た。負荷の速度は２ｍｍ／ｍｉｎとした。Thereafter, both ends of the steel circular tube were compressed by a flat plate at room temperature (25 ° C.) and 80 ° C. temperature environment with an Instron universal tester to perform a compression fracture test. The load speed was 2 mm / min.

【００８８】その結果、圧縮破壊荷重は室温では１５０
０kgf 、８０℃では１４００kgf であった。As a result, the compressive breaking load was 150 at room temperature.
It was 0 kgf and 1400 kgf at 80 ° C.

【００８９】実施例７ 繊維Ａをすべて繊維Ｂに替えた以外は実施例１と同様に
してトラス部材を得て圧縮試験を行った。Example 7 A truss member was obtained and a compression test was conducted in the same manner as in Example 1 except that all the fibers A were replaced with the fibers B.

【００９０】その結果、圧縮破壊荷重は室温では１４６
０kgf 、８０℃では１３４０kgf であった。As a result, the compressive breaking load was 146 at room temperature.
It was 0 kgf and 1340 kgf at 80 ° C.

【００９１】比較例４ 繊維Ａをすべて繊維Ｃに替えた以外は実施例１と同様に
してトラス部材を得て圧縮試験を行った。Comparative Example 4 A truss member was obtained and a compression test was conducted in the same manner as in Example 1 except that all the fibers A were replaced with the fibers C.

【００９２】その結果、圧縮破壊荷重は室温では１４０
０kgf 、８０℃では１１００kgf であった。As a result, the compressive breaking load was 140 at room temperature.
It was 0 kgf and 1100 kgf at 80 ° C.

【００９３】比較例５ 繊維Ａをすべて繊維Ｄに替えた以外は実施例１と同様に
してトラス部材を得て圧縮試験を行った。Comparative Example 5 A truss member was obtained in the same manner as in Example 1 except that all the fibers A were replaced with the fibers D, and a compression test was conducted.

【００９４】その結果、圧縮破壊荷重は室温では１４５
０kgf 、８０℃では１１００kgf であった。As a result, the compressive breaking load was 145 at room temperature.
It was 0 kgf and 1100 kgf at 80 ° C.

【００９５】実施例８ 繊維Ａをすべて繊維Ｅに替えた以外は実施例１と同様に
してトラス部材を得て圧縮試験を行った。Example 8 A truss member was obtained and a compression test was conducted in the same manner as in Example 1 except that all the fibers A were replaced with the fibers E.

【００９６】その結果、圧縮破壊荷重は室温では１４５
０kgf 、８０℃では１２９０kgf であった。As a result, the compressive breaking load was 145 at room temperature.
It was 0 kgf and 1290 kgf at 80 ° C.

【００９７】実施例９ 繊維Ａをすべて繊維Ｆに替えた以外は実施例１と同様に
してトラス部材を得て圧縮試験を行った。Example 9 A truss member was obtained and a compression test was conducted in the same manner as in Example 1 except that all the fibers A were replaced with the fibers F.

【００９８】その結果、圧縮破壊荷重は室温では１４７
０kgf 、８０℃では１３００kgf であった。As a result, the compressive breaking load was 147 at room temperature.
It was 0 kgf and 1300 kgf at 80 ° C.

【００９９】比較例６ 繊維Ａをすべて繊維Ｇに替えた以外は実施例１と同様に
してトラス部材を得て圧縮試験を行った。Comparative Example 6 A truss member was obtained and a compression test was conducted in the same manner as in Example 1 except that all the fibers A were replaced with the fibers G.

【０１００】その結果、圧縮破壊荷重は室温では１４２
０kgf 、８０℃では９００kgf であった。As a result, the compressive breaking load was 142 at room temperature.
It was 0 kgf and 900 kgf at 80 ° C.

【０１０１】以上の結果を表３にまとめて示す。The above results are summarized in Table 3.

【０１０２】[0102]

【表１】 [Table 1]

【表２】 [Table 2]

【表３】 [Table 3]

【０１０３】[0103]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、これまで、引張強度よりも低く、高温・吸湿条
件下において低下が懸念されていた曲げ／圧縮強度を重
量増加を著しく向上させることが可能となり、このこと
を利用して、強度の向上したゴルフシャフトや、トラス
部材等を提供する。重量増加を伴わずに強度を向上させ
られたことは、ＦＲＰ製管状体の信頼性を向上させたこ
とであり、ＦＲＰ用途を拡大する。また、軽量シャフ
ト、軽量トラス部材は、ゴルフプレーヤーおよび建築従
事者の負担を軽減する。特に、軽量トラス部材は、これ
までにない超大型構造物を可能とする。As is apparent from the above description, according to the present invention, the bending / compressive strength, which has been lower than the tensile strength until now and was feared to be lowered under high temperature and hygroscopic conditions, is remarkably increased in weight. It is possible to improve, and by utilizing this, a golf shaft, truss member, etc. having improved strength are provided. The fact that the strength is improved without increasing the weight means that the reliability of the FRP tubular body is improved, and the FRP application is expanded. Further, the lightweight shaft and the lightweight truss member reduce the burden on the golf player and the construction worker. In particular, lightweight truss members allow for unprecedented super-large structures.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 図１は本発明に係るＦＲＰ製管状体の曲げ試
験方法を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing a bending test method for an FRP tubular body according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１：シャフト（変形前） ２：シャフト（変形後） ３：引張用ワイヤー ４：支点 ５：クッション材 ６：固定台 ７：荷重計 1: Shaft (before deformation) 2: Shaft (after deformation) 3: Tension wire 4: Support point 5: Cushion material 6: Fixing stand 7: Load cell

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｅ０４Ｃ 3/28 Ｅ０４Ｃ 3/28 Ｆ１６Ｓ 3/00 Ｆ１６Ｓ 3/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. ⁶ Identification code Internal reference number FI Technical display area E04C 3/28 E04C 3/28 F16S 3/00 F16S 3/00

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 繊維強化プラスチックからなる管状体に
おいて、該繊維強化プラスチックが管状体の軸方向に対
して±２５°より小さい角度に配向した補強繊維を有
し、かつ該補強繊維が、下記（１）式で定義される最小
断面２次異形度Ｐmin が０．０８５以上である非円形断
面繊維を含むことを特徴とする繊維強化プラスチック製
管状体。 Ｐmin ＝Ｉmin ／Ａ² …（１） 但し、Ｉmin ：単繊維断面の重心を通る軸に関する断面
２次モーメントのうち最小の値 Ａ：単繊維の断面積1. A tubular body made of fiber reinforced plastic, wherein the fiber reinforced plastic has reinforcing fibers oriented at an angle of less than ± 25 ° with respect to the axial direction of the tubular body, and the reinforcing fiber has the following ( A fiber-reinforced plastic tubular body containing a non-circular cross-section fiber having a secondary cross-section irregularity degree Pmin defined by the formula (1) of 0.085 or more. Pmin = Imin / A ² (1) where Imin: minimum value of the second moment of area about the axis passing through the center of gravity of the single fiber cross section A: cross sectional area of the single fiber 【請求項２】 繊維強化プラスチックからなる管状体に
おいて、該繊維強化プラスチックが管状体の軸方向に対
して±２５°より小さい角度に配向した補強繊維を有
し、該補強繊維が、最小断面２次異形度Ｐmin が０．０
１９以上であり、かつ下記（２）式で定義される最大断
面２次異形度Ｐmax が０．１３以上である非円形断面繊
維を含むことを特徴とする繊維強化プラスチック製管状
体。 Ｐmax ＝Ｉmax ／Ａ² …（２） 但し、Ｉmax ：単繊維断面の重心を通る軸に関する断面
２次モーメントのうち最大の値 Ａ：単繊維の断面積2. A tubular body made of fiber reinforced plastic, wherein the fiber reinforced plastic has reinforcing fibers oriented at an angle smaller than ± 25 ° with respect to the axial direction of the tubular body, and the reinforcing fibers have a minimum cross section 2 Deformation degree Pmin is 0.0
A fiber-reinforced plastic tubular body containing fibers having a non-circular cross section of 19 or more and a maximum cross-section secondary irregularity degree Pmax defined by the following formula (2) of 0.13 or more. Pmax = Imax / A ² (2) where Imax: maximum value of the second moment of area about the axis passing through the center of gravity of the single fiber cross section A: cross sectional area of the single fiber 【請求項３】 ±２５゜より小さい角度に配向した補強
繊維中に、非円形断面繊維を５０％以上存在せしめるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化プラ
スチック製管状体。3. The fiber-reinforced plastic tubular body according to claim 1, wherein 50% or more of non-circular cross-section fibers are present in the reinforcing fibers oriented at an angle smaller than ± 25 °. 【請求項４】 非円形断面繊維の単繊維の断面形状が３
〜５葉の多葉形で、かつ異形度が１．２〜３．０である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の繊維強化プ
ラスチック製管状体。4. A non-circular cross-section fiber monofilament has a cross-sectional shape of 3
3. The fiber-reinforced plastic tubular body according to claim 1 or 2, which has a multi-leaf shape of 5 to 5 leaves and a degree of irregularity of 1.2 to 3.0. 【請求項５】 請求項２中に記載の非円形断面繊維の単
繊維の断面形状が実質的に長円であることを特徴とする
請求項２記載の繊維強化プラスチック製管状体。5. The fiber-reinforced plastic tubular body according to claim 2, wherein the single fiber of the non-circular cross-section fiber according to claim 2 has a substantially oval cross-sectional shape. 【請求項６】 非円形断面繊維がポリアクリロニトリル
系炭素繊維であることを特徴とする請求項１〜５のいず
れかに記載の繊維強化プラスチック製管状体。6. The fiber-reinforced plastic tubular body according to claim 1, wherein the non-circular cross-section fiber is a polyacrylonitrile-based carbon fiber. 【請求項７】 ポリアクリロニトリル系炭素繊維の引張
弾性率が２００００kgf/mm² 以上、７００００kgf/mm²
以下であることを特徴とする請求項６に記載の繊維強化
プラスチック製管状体。7. A polyacrylonitrile-based carbon fiber having a tensile elastic modulus of 20,000 kgf / mm ² or more and 70,000 kgf / mm ²
The fiber-reinforced plastic tubular body according to claim 6, wherein: 【請求項８】 管状体がゴルフクラブ用シャフトである
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の繊維
強化プラスチック製管状体。8. The fiber-reinforced plastic tubular body according to claim 1, wherein the tubular body is a golf club shaft. 【請求項９】 ±２５゜より小さい角度に配向した補強
繊維を管状体中に３０〜７０％の範囲含むことを特徴と
する請求項８に記載の繊維強化プラスチック製管状体。9. The fiber-reinforced plastic tubular body according to claim 8, wherein the tubular body contains reinforcing fibers oriented at an angle smaller than ± 25 ° in the range of 30 to 70%. 【請求項１０】 管状体がトラス材であることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の繊維強化プラスチ
ック製管状体。10. The fiber-reinforced plastic tubular body according to claim 1 or 2, wherein the tubular body is a truss material. 【請求項１１】 非円形断面補強繊維が管状体の軸方向
に対して±１５°以内の角度に配向した請求項１〜１０
のいずれかに記載の強化プラスチック製管状体。11. The reinforcing fiber having a non-circular cross section is oriented at an angle within ± 15 ° with respect to the axial direction of the tubular body.
The tubular body made of the reinforced plastic according to any one of 1.