專利名稱：彎管及其制造方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維增強(qiáng)塑料(下面，把它稱為FRP)制的彎管及其制造方法和裝置，尤其是涉及適用于FRP制球拍的最佳結(jié)構(gòu)、制造方法和裝置。
背景技術(shù)：
在以前的用FRP制成的彎管，例如用FRP制成的球拍、自行車架及其制造過程中有如下所述的種種問題。
例如，以前的球拍制造方法是把作為增強(qiáng)纖維的碳纖維或玻璃纖維的預(yù)浸樹脂織物或單向預(yù)浸樹脂物或者把單向預(yù)浸樹脂物交叉重疊而成的交叉層疊預(yù)浸樹脂物裁剪成規(guī)定寬度之后，如日本專利公報(bào)特開平5-96030號(hào)所述那樣一層層卷繞層疊在包覆有樹脂或橡膠制成的可擴(kuò)性管子(具有可擴(kuò)性的薄膜狀物的管子)的芯材的周圍；拔掉芯材后將所得到的預(yù)成形坯放到金屬模內(nèi)，一邊加熱金屬模一邊將加壓介質(zhì)(例如壓縮空氣)注入到可擴(kuò)性管子內(nèi)，以進(jìn)行加壓成形(一般，稱為“內(nèi)壓成形法”)。
在這種內(nèi)壓成形法中，為了能容易地把上述的預(yù)成形坯投入到金屬模里，把預(yù)成形坯的外周長(zhǎng)設(shè)定成比金屬模腔的內(nèi)周長(zhǎng)要小。在加熱成形時(shí)，用導(dǎo)入到可擴(kuò)性管子內(nèi)的加壓介質(zhì)的壓力使，預(yù)成形坯壓緊在模腔壁面上。
但是，如圖42、圖43所示，用這種以前的方法，由于是把預(yù)浸樹脂物203一層層地卷繞層疊在包覆有可擴(kuò)性管子201的芯材202上，因而在每層上都會(huì)發(fā)生重疊部分(overlap部分)。最終在金屬模內(nèi)加熱、加壓成形時(shí)，各層都要沿周向移動(dòng)錯(cuò)位，但因?yàn)橹睾喜糠侄?，所以移?dòng)就不能充分進(jìn)行。這樣，有時(shí)外層就不能到達(dá)模腔壁面；即使到達(dá)壁面，也不能對(duì)壁面產(chǎn)生所要求的壓緊力。由于有這樣的原因，在成品外表面就常常會(huì)發(fā)生空隙或樹脂不足等成形不良的缺陷。因而有使成品表面品位或強(qiáng)度差別增大的問題。
另外，在制作預(yù)成形坯時(shí)，由于是把預(yù)浸樹脂物203一層層地卷繞在芯材202上，因而還有工作效率非常低的問題。
用上述的方法、在金屬模內(nèi)進(jìn)行如圖44所示的成形。圖中，204是芯材202被拔掉后的可擴(kuò)性管子、205是預(yù)成形坯、206和207是金屬模、208是金屬模分型面。209是型芯，用于形成球拍的窄槽，在脫模時(shí)退出。
球拍由復(fù)雜的曲面構(gòu)成，而且是在密閉的模腔內(nèi)成形，因而如圖45所示在離金屬模分型面208最遠(yuǎn)且曲率小的部位上容易形成空隙或氣孔210。在這些部位必須涂膩?zhàn)犹幚?，這就使生產(chǎn)性降低。
在以前的方法中是對(duì)只用預(yù)浸樹脂織物、單向預(yù)浸樹脂物、交叉層疊預(yù)浸樹脂物構(gòu)成的表層增強(qiáng)纖維密度高的預(yù)成形坯施加內(nèi)壓并進(jìn)行加熱成形，因而在施加內(nèi)壓時(shí)，貼緊在模腔壁面的高密度增強(qiáng)纖維會(huì)使樹脂的流動(dòng)性變差，由此破壞脫氣性。當(dāng)樹，脂的流動(dòng)性降低并有損于脫氣性時(shí)，就容易產(chǎn)生上述的空隙、氣孔210，而且使表面品位惡化。
以前的內(nèi)壓成形法還由于有下述的原因而只施加較低的壓力(例如加0.8MPa以下的壓縮空氣)。因而就有預(yù)成形坯不能緊密地壓在模腔壁面上、模腔內(nèi)的空氣不能完全被排出、產(chǎn)生空隙或某些部位樹脂不足等問題。
與球拍等彎管預(yù)成形坯的制造有關(guān)的方法有為使它的增強(qiáng)纖維的取向成為所要求方向，將預(yù)浸樹脂物按規(guī)定的層疊次序，并且是一片一片地用手工卷繞在包覆有可擴(kuò)性管子的芯材上；或者將預(yù)浸樹脂物排列在工作臺(tái)上，使包覆有可擴(kuò)性管子的芯材滾動(dòng)而卷繞預(yù)浸樹脂物的滾壓加工臺(tái)方法等。
但這種方法的工作效率差、需花費(fèi)較多時(shí)間，質(zhì)量不穩(wěn)定，難以自動(dòng)化。當(dāng)球拍生產(chǎn)過程中有這樣工序時(shí)，則加工成形的球拍質(zhì)量不穩(wěn)定，從而引起制造成本猛增。
如上所述，在內(nèi)壓成形方法中，通常使用較低的壓力。而當(dāng)從內(nèi)部對(duì)預(yù)成形坯進(jìn)行加壓的加壓介質(zhì)的壓力較低時(shí)，其表面尤其是在象球拍那樣由復(fù)雜曲面構(gòu)成的表面上，容易發(fā)生由于預(yù)成形坯不能很好地與模腔壁面密接而形成的空隙或樹脂不足導(dǎo)致成形品的表面品位下降的問題。其中，加壓介質(zhì)的作用是一直到樹脂熱固化之前這段時(shí)間內(nèi)使預(yù)成形坯壓緊在模腔壁面上。通常，把氣體用作具體的加壓介質(zhì)，例如在日本專利公報(bào)特開昭56-166862號(hào)中記載著用0.6MPa以上的氮?dú)?，而在特開昭53-9643號(hào)中記載著用3MPa壓力的壓縮空氣。
利用氣體加壓介質(zhì)的方法是容易將可擴(kuò)性管子與外部加壓裝置進(jìn)行連接的方法，這種方法具有即使在萬一由于連接不好而有氣體漏出的場(chǎng)合下也很少污染成形品等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)闅怏w是可壓縮性流體，當(dāng)壓力超過1.5MPa時(shí)，在操作上有危險(xiǎn)，而且有使設(shè)備費(fèi)猛漲的缺點(diǎn)。因此通過加高氣體壓力來抑制表面缺陷的發(fā)生是不實(shí)用的。這樣，雖然還在使用較低壓的氣體，但在使用低壓場(chǎng)合下將會(huì)因這低壓而產(chǎn)生表面缺陷，為了用后續(xù)工序來修正這表面缺陷，所耗的費(fèi)用又使成本增高。
因而，考慮過用水或油等不可壓縮流體來代替使用氣體那樣的可壓縮性流體的方法，但上述這種不可壓縮性流體在發(fā)生漏泄時(shí)對(duì)生產(chǎn)影響極大，在日本專利公報(bào)特開昭56-166862號(hào)中又一點(diǎn)也沒公開為采用這種流體所用的具體裝置。
內(nèi)壓成形方法還要求預(yù)成形坯與金屬模腔壁面有良好的密接性，因而最好預(yù)成形坯具有容易與壁面相符合的性質(zhì)(即良好的密接性)。為此由日本專利公報(bào)特公平5-80329號(hào)得知使用在筒狀的多層編織帶上浸滲樹脂的預(yù)浸樹脂物所構(gòu)成的預(yù)成形坯進(jìn)行內(nèi)壓成形的技術(shù)。
在這個(gè)方法中是使用無溶劑類樹脂，但由于那樣的樹脂是高粘度的，因而難以浸滲在編織帶上，尤其是有隨著層數(shù)增多而浸滲變難的問題。而為了使樹脂浸滲容易進(jìn)行就必須選擇低粘度的樹脂，樹脂選擇的自由度就小。若樹脂是高粘度時(shí)，必須使生產(chǎn)速度下降。此外，編織帶與單向預(yù)浸樹脂物相比較表面的凹凸較大，有成形品的表面上容易產(chǎn)生空隙、氣孔等缺陷的問題。編織帶在與編織時(shí)的張力相適應(yīng)地伸長(zhǎng)狀態(tài)下編織成，由于組織松，因而有伸縮性，一旦張力解除，伸長(zhǎng)回復(fù)就又變粗，就有粗細(xì)度、長(zhǎng)度不穩(wěn)定問題。
在上述的特公平5-80329號(hào)公報(bào)里提出，為解決與編織帶伸縮性相關(guān)的問題用三相結(jié)構(gòu)的筒狀編織帶來實(shí)現(xiàn)，但三相結(jié)構(gòu)的編織帶雖能解決軸向伸縮性的問題，卻相反地因使周向伸縮性下降而大大損壞了與模腔壁面的密接性這種使用編織帶的優(yōu)點(diǎn)。
制造FRP制的彎管，例如制造網(wǎng)球球拍的方法，已知的有如美國專利報(bào)告第3755037號(hào)說明書中所記載的，被稱為ResinTransfer Molding的方法。美國專利第3,755,037號(hào)的方法是把耐壓管子包覆在把鋼絲聚集在一起而構(gòu)成的管芯上，在形成增強(qiáng)纖維的螺旋形卷繞層后把上述管芯拔出，由此形成預(yù)成形坯，把這預(yù)成形坯放入具有所要求球拍形狀的模腔的下金屬模腔里，閉合上金屬模，不使模腔內(nèi)減壓地一面對(duì)上述管子內(nèi)加壓一面把樹脂注入模腔里，浸滲在預(yù)成形坯上進(jìn)行成形。
由于這種方法是在不使模腔內(nèi)減壓的情況下注入樹脂，因而模腔內(nèi)的空氣沒能排出，有制成的球拍表面容易出現(xiàn)空隙或氣孔的問題。
另外，日本專利公報(bào)特開平3-176083號(hào)的方法是，在將增強(qiáng)纖維的預(yù)成形坯配置到金屬模腔內(nèi)之后，把含有聚合催化劑和引發(fā)劑的熔融的ω-內(nèi)酰胺類注入模腔，進(jìn)行加熱聚合，形成以聚酰胺樹脂為基體的球拍。
但是，這種方法中，由于在模腔內(nèi)的聚合反應(yīng)伴隨著快速的反應(yīng)，難以設(shè)定引發(fā)劑的用量和溫度，并且難以控制聚合度和反應(yīng)時(shí)間，因而有容易產(chǎn)生空隙等問題。而框架表面一出現(xiàn)空隙或氣孔、表面品位就受損害，而且一出現(xiàn)樹脂含有率誤差，就會(huì)使物，理性能降低或重量平衡出現(xiàn)問題而使商品價(jià)值降低。
發(fā)明的公開本發(fā)明是為解決上述各種問題而作出的，其目的是提供一種能防止成形品表面產(chǎn)生空隙、氣孔與樹脂不足部，而且工作效率高的制造方法和裝置；并且提供具有優(yōu)良品位、特性和穩(wěn)定質(zhì)量的FRP制造的彎管和球拍。
為了達(dá)到上述目的而作出的本發(fā)明FRP制造的彎管的特征在于內(nèi)側(cè)配置增強(qiáng)纖維層，在這增強(qiáng)纖維層的外側(cè)配置單絲直徑為20μm以下、單位面積重量為100克/米2以下的無紡織布層。
而本發(fā)明的FRP制造的球拍是纖維增強(qiáng)塑料制成的球拍，其特征在于它是由內(nèi)側(cè)配置增強(qiáng)纖維層，在這增強(qiáng)纖維層的外側(cè)配置單絲直徑為20μm以下、單位面積重量為100g/m2以下的無紡織布層的結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成的。
這樣的FRP制造的彎管或球拍，在其成形階段、無紡織布層起到使承受內(nèi)壓的基體樹脂容易到達(dá)金屬模分型面的流出通路的作用。這種樹脂從金屬模分型面流出時(shí)，把處于預(yù)成形的基材內(nèi)部和表層里的氣泡帶走，因此能改善脫氣性，能得到空隙或氣孔極少的表面品位好的成形體。又由于與以前的球拍相比，被排出的樹脂量增加，因而成形體的重量能減輕；還因?yàn)檎麄€(gè)外殼層的纖維體積含有率增高，所以能提高強(qiáng)度。這樣，就能得到外觀、表面品位好、而且強(qiáng)度特性優(yōu)越的彎管和球拍。
其中，當(dāng)無紡織布層的纖維單絲直徑超過20μm時(shí)，由于無紡織布層的疏密加大，成品表面平滑性就受影響，還造成樹脂的過份流出。而當(dāng)纖維的單位面積重量超過100g/m2時(shí)，也造成樹脂的過份流出，會(huì)引起空隙或氣孔，使強(qiáng)度降低等。而且當(dāng)單位面積的重量過份大時(shí)，由于會(huì)造成成形品的重量增加，因而從這點(diǎn)看來，還是上述的單位面積重量較輕為好。
上述的增強(qiáng)纖維層的增強(qiáng)纖維可采用碳纖維、玻璃纖維、各種有機(jī)纖維(例如芳族聚酰胺(ポリアラミド)纖維)等高強(qiáng)度、高彈性率纖維；上述的無紡織布層的纖維也可采用碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維等。作為無紡織布層的纖維，從比重低、纖維直徑細(xì)、成形后研磨時(shí)難起毛的角度看，最好是碳纖維。
增強(qiáng)纖維材料是這些增強(qiáng)纖維的織物、預(yù)浸樹脂織物、單向預(yù)浸樹脂物、把單向預(yù)浸樹脂物重疊成使其增強(qiáng)纖維方向交叉的交叉層疊預(yù)浸樹脂物等這樣一些材料。
在本發(fā)明FRP制的彎管和球拍中，增強(qiáng)纖維層有各種形態(tài)。例如，可使用增強(qiáng)纖維層是含有將增強(qiáng)纖維單向取齊的增強(qiáng)纖維單向取齊體的形態(tài)，在增強(qiáng)纖維層內(nèi)增強(qiáng)纖維的排列方向至少是雙向交叉的形態(tài)，增強(qiáng)纖維層是含有增強(qiáng)纖維的織物層和編織層的形態(tài)等。也可以含有這些形態(tài)的任意組合，例如可以采取上述單向取齊體和雙向交叉形態(tài)物的組合。
在這樣形態(tài)的增強(qiáng)纖維層中，如下面對(duì)預(yù)成形坯進(jìn)行詳細(xì)說明的那樣，有不超過4組范圍的增強(qiáng)纖維分層，各個(gè)增強(qiáng)纖維分層具有多張?jiān)鰪?qiáng)纖維材料的層疊結(jié)構(gòu)，而且橫斷面呈“C”狀，同時(shí)，最好上層的增強(qiáng)纖維分層包覆下層增強(qiáng)纖維分層的開口部，采取這樣形態(tài)就能使預(yù)成形坯的成形非常容易。
又如上所述，增強(qiáng)纖維層也可以是含有增強(qiáng)纖維編織帶的結(jié)構(gòu)。最好這增強(qiáng)纖維編織帶是由多層編織帶構(gòu)成。通過采用編織帶結(jié)構(gòu)，在確保編織帶原有的良好密接性的同時(shí)，還能確保由于上述無紡織布層的存在而帶來的樹脂的良好流動(dòng)性、脫氣性，能得到表面品位良好的成形品。
構(gòu)成上述無紡織布層的無紡織布的纖維最好是纖維長(zhǎng)度1～30mm的短纖維，以5～20mm的短纖維為最佳。這短纖維在二維平面內(nèi)沿任意的方向分散，用粘合劑粘接而構(gòu)成無紡織布。當(dāng)纖維長(zhǎng)度超過30mm時(shí)，會(huì)妨礙樹脂的流動(dòng)性，相反當(dāng)樹脂比1mm短時(shí)，有可能與樹脂一起流出。
作為本發(fā)明彎管和球拍的基體樹脂例如有環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。
本發(fā)明還提供一種能防止表面產(chǎn)生空隙或氣孔、樹脂不足部等缺陷，而且有優(yōu)良工作效率的FRP制成的彎管或球拍的制造方法及其裝置。
本發(fā)明的用FRP制成的彎管或球拍的制造方法的特征在于用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆已套有可擴(kuò)性管子的高耐壓性管子，把這樣構(gòu)成的預(yù)成形坯放入到金屬模腔里，在對(duì)金屬模加熱的同時(shí)將上述高耐壓性管子內(nèi)加壓成3MPa以上，使上述的預(yù)成形坯緊壓在上述模腔壁面上。
本發(fā)明的用FRP制的彎管或球拍的制造方法的特征在于將單絲直徑是20μm以下、單位面積的重量是100g/m2以下的無紡織布卷繞在用增強(qiáng)纖維預(yù)浸樹脂物包覆可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的預(yù)成形坯上，以形成成形基材，然后把這成形基材放到金屬模腔里，在加熱金屬模同時(shí)對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓，使上述成，形基材壓緊在上述模腔的壁面上。
本發(fā)明的用FRP制成的彎管或球拍的制造方法的特征在于將單絲直徑20μm以下、單位面積的重量100g/m2以下的無紡織布卷繞在用增強(qiáng)纖維包覆可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的預(yù)成形坯上，以形成成形基材，然后把這成形基材放到金屬模腔里，加熱金屬模，對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)加壓并且一邊使上述模腔內(nèi)減壓、一邊把樹脂注入到這模腔內(nèi)。
在上述的方法中，無紡織布是在制造階段才層疊到預(yù)成形坯的最外層上，由于無紡織布中所用的纖維的剛性它會(huì)擴(kuò)展開，因而往往會(huì)造成金屬模安裝時(shí)的咬入等。因此將樹脂浸漬在無紡織布上，使其具有粘接性時(shí)就能改善作業(yè)性。即，最好使無紡織布層也預(yù)浸樹脂。此外，如上所述，在把無紡織布層預(yù)浸樹脂后提供制造的場(chǎng)合下，浸漬樹脂和那些基體樹脂是同一類，因而從防止層間剝離強(qiáng)度降低的觀點(diǎn)來看是好的。
在本發(fā)明中，把預(yù)成形坯外側(cè)配置無紡織布層的結(jié)構(gòu)稱為“成形基材”；把不配置無紡織布層的或者在設(shè)置無紡織布層之前的結(jié)構(gòu)稱為“預(yù)成形坯”。
本發(fā)明的用FRP制成的彎管或球拍的制造裝置的特征在于它具有金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)；該金屬模具有能將預(yù)成形坯放入的模腔，這預(yù)成形坯是用增強(qiáng)纖維預(yù)浸樹脂物包覆套在高耐壓管子上的可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于供給由不可壓縮性流體構(gòu)成的3MPa以上的加壓介質(zhì)到上述高耐壓性管子內(nèi)。
用這種裝置就能利用高壓流體進(jìn)行成形，使預(yù)成形坯能良好，地壓緊在模腔壁面上，從而能得到表面品位良好的成形品。
本發(fā)明的用FRP制成的彎管或球拍的制造裝置的特征在于它具有上下分割式金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)；該金屬模具有能將預(yù)成形坯放入的模腔，這預(yù)成形坯是用增強(qiáng)纖維預(yù)浸樹脂物包覆可擴(kuò)性管子構(gòu)成；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于把加壓介質(zhì)供給到上述可擴(kuò)性管子內(nèi)；而且下側(cè)的金屬模包含有能自由分割地構(gòu)成的型芯。
本發(fā)明的用FRP制成的彎管或球拍的制造裝置的特征在于它具有上下分割式金屬模、加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)、減壓機(jī)構(gòu)和樹脂注入機(jī)構(gòu)；上述上下分割式金屬模具有能將以增強(qiáng)纖維包覆可擴(kuò)性管子所構(gòu)成的預(yù)成形坯放入的模腔，上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于把加壓介質(zhì)供到上述可擴(kuò)性管子內(nèi)，上述減壓機(jī)構(gòu)用于對(duì)上述模腔內(nèi)進(jìn)行減壓，上述樹脂注入機(jī)構(gòu)是用于把樹脂注入上述模腔內(nèi)；而且下側(cè)的金屬模包含有能自由分割地構(gòu)成的型芯。
在這種裝置中，特別是由于作成上下分割式的金屬模，而且下側(cè)的金屬模包含有能自由分割地構(gòu)成的型芯，因而作業(yè)性良好，同時(shí)能改善脫氣性，能改善樹脂在模腔內(nèi)的流動(dòng)性，能提高成形品的品位。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的彎管的部分立體圖；圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的預(yù)成形坯的剖面圖；圖3是圖2所示的預(yù)成形坯的部分立體圖；圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的球拍用預(yù)成形坯的部分立體圖；圖5是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的預(yù)成形坯的剖面圖；圖6是表示制作預(yù)成形坯用的預(yù)浸樹脂物疊層的立體圖；圖7是表示層疊的預(yù)浸樹脂物的裁斷的立體圖；
圖8是用圖7所示的預(yù)浸樹脂物制作的預(yù)成形坯的部分立體圖；圖9是在圖5所示的預(yù)成形坯上設(shè)有無紡織布層的預(yù)成形坯的剖面圖；圖10是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的預(yù)成形坯的制造方法的概略結(jié)構(gòu)圖；圖11是表示圖10所示制造方法中的一個(gè)工序的概略結(jié)構(gòu)圖；圖12是表示圖10所示制造方法中的另一工序的概略結(jié)構(gòu)圖；圖13是表示圖10所示制造方法中的再一個(gè)工序的概略結(jié)構(gòu)圖；圖14是本發(fā)明另一實(shí)施例的預(yù)成形坯的制造裝置的概略側(cè)視圖；圖15是圖14所示裝置中的筒狀薄膜安裝機(jī)構(gòu)的概略側(cè)視圖；圖16是表示圖14所示裝置中的預(yù)浸樹脂物卷繞方式的放大部分縱剖面圖；圖17是用圖16所示方法成形的預(yù)成形坯和芯材的剖面圖；圖18是表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的預(yù)成形坯的制造方法概略結(jié)構(gòu)圖；圖19是表示埋設(shè)著蜂窩體的球拍框架一個(gè)實(shí)例的剖面圖；圖20是表示埋設(shè)著蜂窩體的球拍框架另一個(gè)實(shí)例的剖面圖；
圖21是表示埋設(shè)著蜂窩體的叉形部一個(gè)實(shí)例的剖視圖；圖22是表示埋設(shè)著蜂窩體的叉形部另一個(gè)實(shí)例的剖視圖；圖23是表示預(yù)成形坯的賦形方法的立體圖；圖24是預(yù)成形坯的自動(dòng)賦形機(jī)的概略俯視圖；圖25是表示圖24所示工序的下道工序的概略俯視圖；圖26是表示圖25所示工序的下道工序的概略俯視圖；圖27是表示圖26所示工序的下道工序的概略俯視圖；圖28是表示圖27所示工序的下道工序的概略俯視圖；圖29是表示圖28所示工序的下道工序的概略俯視圖；圖30是賦形時(shí)叉形部附近的概略俯視圖；圖31是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的成形基材的立體圖；圖32是將圖31所示的可撓性管子局部剖加以表示的側(cè)視圖；圖33是用圖31所示的成形基材成形球拍時(shí)的概略結(jié)構(gòu)圖；圖34是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用FRP制成的球拍的制造裝置的概略縱剖視圖；圖35是圖34所示裝置的下模的俯視圖；圖36是圖34所示裝置的樹脂注入口周圍的放大剖視圖；圖37是圖34所示裝置的樹脂注入口和減壓口的管接頭放大剖視圖；圖38是表示圖37所示管接頭口部的所要求的形狀例的俯視圖；圖39是圖34所示裝置的型芯部的放大剖面圖；圖40是表示以前的成形狀態(tài)的金屬模局部縱剖面圖；
圖41是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的金屬模局部縱剖面圖；圖42是以前的預(yù)成形坯的部分立體圖；圖43是圖42所示的預(yù)成形坯的剖面圖；圖44是表示以前的彎管成形狀態(tài)的金屬模局部剖面圖；圖45是以前的產(chǎn)生表面缺陷的彎管的部分立體圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施例圖1表示了如上所述的設(shè)有無紡織布層的彎管或球拍的結(jié)構(gòu)。圖1表示利用本發(fā)明制成的球拍框架部分的層狀結(jié)構(gòu)，它是在最內(nèi)層有樹脂(例如尼龍)或橡膠制的內(nèi)壓成形用的可擴(kuò)性管子1、在其外側(cè)有增強(qiáng)纖維2構(gòu)成的增強(qiáng)纖維層4、在最外層有無紡織布層5的結(jié)構(gòu)。這些增強(qiáng)纖維層4、無紡織布5是用樹脂3加固形成一體而構(gòu)成FRP。不過，也有可擴(kuò)性管子1在成形后被卸除而不存在的場(chǎng)合。
無紡織布層的厚度沒有特別地限定，但從確保上述的樹脂流動(dòng)性、防止產(chǎn)生空隙并使成形品輕量化的觀點(diǎn)來看，最好是0.05～0.2mm。而無紡織布層中的纖維體積含有率最好是5～30％。與將單位面積重量取成100g/m2以下的理由相同，當(dāng)纖維體積含有率過高時(shí)，有損于樹脂的流動(dòng)性，而且會(huì)使成品的重量增大。當(dāng)纖維體積含有率過低時(shí)會(huì)有損于無紡織布層存在的效果。
無紡織布層可沿整個(gè)彎管或球拍長(zhǎng)度方向的全長(zhǎng)配置，也可沿長(zhǎng)度方向局部地設(shè)置。例如可沿球拍的把手以外部分全長(zhǎng)地配置無紡織布層，也可配置在框架的叉形部附近。特別是框架和叉，形部的接合部周圍是成形時(shí)容易產(chǎn)生空隙或氣孔的部位，因此配置在那里效果更好。
另外，也可沿彎管或球拍的框架周向，全周地配置無紡織布層，或部分地配置，例如沿框架的周向配置在除窄槽部以外的部分上。
無紡織布層可采用多層層疊的結(jié)構(gòu)。最好不把無紡織布層卷成所謂的螺旋卷、而是把規(guī)定寬度的無紡織布沿彎管或球拍框架的周向卷繞地設(shè)置。由此能使工序簡(jiǎn)化，而且能減少無紡織布的重疊部分，能提高表面平滑性。
還可在球拍的框架和/或叉形部的增強(qiáng)纖維層的內(nèi)側(cè)至少部分地配設(shè)由蜂窩體或木材構(gòu)成的芯材。通過這種芯材的配設(shè)能使必要的部位進(jìn)一步部分地增強(qiáng)，能提高強(qiáng)度特性。
上述的用FRP制成的彎管或球拍最好用下述的預(yù)成形坯制造。
即，本發(fā)明的用FRP制成的彎管或球拍成形用的預(yù)成形坯的特征在于有不超過4組范圍的增強(qiáng)纖維分層，各個(gè)增強(qiáng)纖維分層具有由多張?jiān)鰪?qiáng)纖維材料形成的層疊結(jié)構(gòu)，而且橫剖面做成“C”字狀，上層的增強(qiáng)纖維分層包覆著下層的增強(qiáng)纖維分層的開口部。最好這個(gè)增強(qiáng)纖維材料是預(yù)浸過的。
即，以前的預(yù)成形坯如上所述，作業(yè)性差，費(fèi)工而且質(zhì)量不穩(wěn)定。
本發(fā)明的預(yù)成形坯具有如上所述的結(jié)構(gòu)，例如圖2、圖3所示那樣構(gòu)成。圖中，構(gòu)成增強(qiáng)纖維層的增強(qiáng)纖維分層11、12是在包覆有可擴(kuò)性管子14(例如尼龍管)的芯材13上形成，具有由多張?jiān)鰪?qiáng)纖維材料形成的層疊結(jié)構(gòu)，而且橫剖面做成“C”字狀。增強(qiáng)纖維材料是被預(yù)浸樹脂處理過的。此外，上層的增強(qiáng)纖維分層包覆著下層的增強(qiáng)纖維分層的開口部。這樣的預(yù)成形坯15在把芯材13拔掉的狀態(tài)下提供給內(nèi)壓成形。
在把圖3所示的預(yù)成形坯15提供給球拍成形時(shí)，例如圖4所示，最好使小孔16和窄槽17位于重疊部分上。
除了圖3所示的式樣以外，還可以如圖5所示，把預(yù)成形坯25做成使包覆有可擴(kuò)性管子21的芯材22上的增強(qiáng)纖維分層23、24的重疊區(qū)域進(jìn)一步加大。
圖3、圖5所示的式樣是用2個(gè)增強(qiáng)纖維分層，但根據(jù)需要可進(jìn)一步增加分層。不過當(dāng)分層過多時(shí)，由于和以前的一層層地卷繞的場(chǎng)合的差別縮小，因而在這場(chǎng)合下，可增加疊層的增強(qiáng)纖維材料張數(shù)，增強(qiáng)纖維分層的范圍以總計(jì)不超過4組為好。
這種預(yù)成形坯例如可用下述方法形成。
即上述的預(yù)成形坯制造所用的方法是把寬度至少比包覆在芯材上的可擴(kuò)性管子全周長(zhǎng)要短的第1增強(qiáng)纖維分層材料卷繞在這可擴(kuò)性管子上，再把第2增強(qiáng)纖維分層材料卷繞在上述第1增強(qiáng)纖維分層材料上，要使其包覆已卷繞完畢的上述第1增強(qiáng)纖維分層材料的開口部。其中第1增強(qiáng)纖維分層材料和第2增強(qiáng)纖維分層材料通常是分別把增強(qiáng)纖維材料多張層疊而構(gòu)成。而且第1增強(qiáng)纖維分層材料和第2增強(qiáng)纖維分層材料是被預(yù)浸樹脂處理過的。
例如圖6所示，把多張被預(yù)浸樹脂處理過的增強(qiáng)纖維材料26按規(guī)定張數(shù)層疊，如圖7所示地切斷成規(guī)定寬度而制成第1、第2增強(qiáng)纖維分層材料27。
然后如圖8所示地、在包覆有例如尼龍管子28的芯材29上，先卷繞第1增強(qiáng)纖維分層材料30，然后蓋住其開口部31而且在開口部31的兩側(cè)與第1增強(qiáng)纖維分層材料30重疊地卷繞第2增強(qiáng)纖維分層材料32，由此形成圖5所示的預(yù)成形坯25。
上述的所謂2分割結(jié)構(gòu)的預(yù)成形坯與以前的一張張層疊地構(gòu)成的場(chǎng)合相比，在用金屬模成形時(shí)層間只在2個(gè)部位移動(dòng)，因而成形容易。即在加內(nèi)壓負(fù)載時(shí)兩個(gè)增強(qiáng)纖維分層材料容易移動(dòng)，移動(dòng)不良的情況極少，幾乎不會(huì)發(fā)生成形不良。又由于只要在芯材上卷繞2圈就能完成，因而作業(yè)時(shí)間短、效率高。由于卷繞的次數(shù)少，以及被卷繞的增強(qiáng)纖維分層材料已層疊成為多層，因而剛性較高，容易實(shí)現(xiàn)卷繞作業(yè)機(jī)械化即自動(dòng)化。上述實(shí)例說明了由2組增強(qiáng)纖維分層材料構(gòu)成的2分割結(jié)構(gòu)的例子，但從成形性和作業(yè)性的改善以及機(jī)械化等方面考慮，用4組的結(jié)構(gòu)也有充分的效果。
最好在如上所述那樣形成的預(yù)成形坯25的外側(cè)，如圖9所示那樣設(shè)置無紡織布層5。無紡織布層5最好是纖維單絲直徑為20μm以下、單位面積重量是100g/m2以下。
如上所述的所謂2分割結(jié)構(gòu)的預(yù)成形坯可用如下所述的裝置形成。
制造上述的管狀預(yù)成形坯用的裝置由能沿上下方移動(dòng)的上下一對(duì)第1加壓機(jī)構(gòu)和能沿左右方向移動(dòng)的左右一對(duì)第2加壓機(jī)構(gòu)構(gòu)成；第1加壓機(jī)構(gòu)用于保持包覆有可擴(kuò)性管子的芯材和設(shè)置在這芯材上的增強(qiáng)纖維分層材料，并沿著芯材的外形把分層材，料壓在芯材的上下面上；第2加壓機(jī)構(gòu)是用于把分層材料沿芯材的外形折彎，把被折彎的分層材料壓到芯材的側(cè)面上。其中的第2加壓機(jī)構(gòu)被設(shè)置成例如上下二級(jí)。
例如圖5所示式樣的預(yù)成形坯，如圖10～圖13所示，使用具有上下加壓板41、42和設(shè)置在左右成上下二級(jí)的加壓板43、44、45、46的裝置如下所述形成。
先如圖10所示，使下加壓板42上升后，將分層材料48、管子包覆的芯材47依次配置在下加壓板42上。使下加壓板42下降的同時(shí)用左下、右下加壓板45、46將分層材料48折彎。接著，如圖11所示，使左上、右上加壓板43、44前進(jìn)到中心點(diǎn)，把分層材料48折彎成大致呈C形，使下加壓板42上升并加壓，使分層材料定形成C形。
接著，把下一分層材料49配置在芯材47上之后，如圖12所示，使上加壓板41下降并夾住分層材料49和芯材47。然后使左下、右下加壓板45、46后退。
接著，使下加壓板42上升，并用左上、右上加壓板43、44將分層板49折彎。使下加壓板42下降后，如圖13所示，使左下、右下加壓板45、46前進(jìn)到中心點(diǎn)，將分層材料49折彎成大致呈C形，使上加壓板41下降并加壓，使分層材料49定形成C形。使加壓板退后并把成形的預(yù)成形坯取出就構(gòu)成圖5所示的預(yù)成形坯。
如果用上述的裝置形成預(yù)成形坯，通過把分層材料、管子包覆的芯材依次地配置在裝置內(nèi)，使裝置內(nèi)的6個(gè)加壓板依次地移動(dòng)就能半自動(dòng)地把分層材料卷繞在管子包覆的芯材上，而且由于卷繞次數(shù)原則上是2圈即可，因而能有效地用較短時(shí)間形成質(zhì)量穩(wěn)定的較長(zhǎng)的預(yù)成形坯。
在制造本發(fā)明的用FRP制成的彎管或球拍成形用預(yù)成形坯過程中，包括將可擴(kuò)性管子套在芯材上的工序在內(nèi)都能自動(dòng)化。即，把可擴(kuò)性管子裝到芯材上的工序、將分層材料卷繞到芯材上的工序、把已成形的預(yù)成形坯由芯材上拔下的工序都能依次實(shí)施，能自動(dòng)地制造所要求的預(yù)成形坯。
這種為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的預(yù)成形坯制造方法，例如基本上具有把可擴(kuò)性管子套在芯材上的管子安裝工序；把分層材料卷繞在芯材上所包覆著的可擴(kuò)性管子上而作成預(yù)成形坯的卷繞工序；從芯材上拔下預(yù)成形坯的預(yù)成形坯拔取工序；把拔下預(yù)成形坯后的芯材回歸到上述管子安裝工序的工序。而且在上述各道工序之間還適當(dāng)?shù)卦O(shè)置輸送工序。具體地說可采用下述的方法。
即，采用有下列幾道工序的方法，這些工序是將可擴(kuò)性管子套在芯材上的管子安裝工序；把包覆有可擴(kuò)性管子的芯材輸送到卷繞機(jī)構(gòu)的工序；至少將預(yù)先層疊有多張經(jīng)預(yù)浸樹脂處理過的增強(qiáng)纖維材料并且寬度比上述可擴(kuò)性管子的整個(gè)周長(zhǎng)要短的第1增強(qiáng)纖維分層材料和規(guī)定寬度的第2增強(qiáng)纖維分層材料，使它們具有規(guī)定的重疊寬度地配置在卷繞機(jī)構(gòu)上的工序；由卷繞機(jī)構(gòu)把上述第1增強(qiáng)纖維分層材料卷繞在芯材上包覆著的可擴(kuò)性管子上，并繼續(xù)將上述第2增強(qiáng)纖維分層材料卷繞在上述第1增強(qiáng)纖維分層材料上，要使其包覆已卷繞好的上述第1增強(qiáng)纖維分層材料的開口部，以形成預(yù)成形坯的卷繞工序；把預(yù)成形坯和芯材一起輸送到預(yù)成形坯拔取機(jī)構(gòu)的工序；用預(yù)成形坯撥取機(jī)構(gòu)把預(yù)成形坯從芯材上拔下的預(yù)成形坯拔取工序；把預(yù)成形坯已被拔下的芯材回歸到上述管子安裝工序的工序。
另外，作為與上述方法相對(duì)應(yīng)的預(yù)成形坯的制造裝置可例舉出下述的預(yù)成形坯制造裝置，它具有將可擴(kuò)性管子包覆在芯材上的管子安裝機(jī)構(gòu)；將分層材料卷繞在芯材上所包覆的可擴(kuò)性管子上以形成預(yù)成形坯的分層材料卷繞機(jī)構(gòu)；將預(yù)成形坯從芯材拔下的預(yù)成形坯撥取機(jī)構(gòu)；使芯材沿上述3種機(jī)構(gòu)依次移動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；以及將分層材料供給到上述分層材料卷繞機(jī)構(gòu)上的分層材料供給機(jī)構(gòu)。
更具體地說，上述預(yù)成形坯的制造裝置如圖14所示，具有管子安裝機(jī)構(gòu)180，用于將可擴(kuò)性管子套在芯材S1上；分層材料卷繞機(jī)構(gòu)183，該機(jī)構(gòu)具有沿水平方向滑動(dòng)的工作臺(tái)181和位于這工作臺(tái)181的上方并且沿上下方向移動(dòng)的加壓板182，該機(jī)構(gòu)183一面用加壓板182對(duì)配置在工作臺(tái)181上并包覆有可擴(kuò)性管子的芯材進(jìn)行加壓，一面使工作臺(tái)181滑動(dòng)因而使芯材回轉(zhuǎn)，將配置在工作臺(tái)上的分層材料P卷繞在芯材上所包覆著的可擴(kuò)性管子上，以形成預(yù)成形坯；預(yù)成形坯拔取機(jī)構(gòu)184，用于將預(yù)成形坯從芯材上拔下；轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)185，用于使芯材S1依次移動(dòng)到上述管子安裝機(jī)構(gòu)180、分層材料卷繞機(jī)構(gòu)183、預(yù)成形坯拔取機(jī)構(gòu)184等3種機(jī)構(gòu)上；分層材料供給機(jī)構(gòu)186，用于從分層材料的備料處188將必要的分層材料P依次供給到上述分層材料卷繞機(jī)構(gòu)183上。
在上述結(jié)構(gòu)的裝置中，最好把上述的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)做成有3組夾頭187a、187b，使分別把持在3組夾頭上的芯材S1依次在上述的管子安裝機(jī)構(gòu)180、分層材料卷繞機(jī)構(gòu)183、預(yù)成形坯拔取機(jī)構(gòu)184等3種機(jī)構(gòu)間移動(dòng)。
例如可將這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)185做成使把持芯材S1用的夾頭187a、187b以轉(zhuǎn)軸185a為中心而配設(shè)成3組，使把持在各個(gè)夾頭上的3根芯材S1依次在規(guī)定的工序間移動(dòng)。
管子安裝機(jī)構(gòu)180將可擴(kuò)性管子自動(dòng)地安裝到處于位置A的芯材S1上。這個(gè)管子安裝機(jī)構(gòu)180可做成例如圖15所示那樣。
在圖15中，在與芯材S1平行地延伸的導(dǎo)引件189上，能沿圖中的左右方向驅(qū)動(dòng)地設(shè)置著滑塊190。用設(shè)置在滑塊190上部的有真空吸盤191、橡膠座192的平行開關(guān)夾頭193拉出可擴(kuò)性管子194并套在芯材S1上之后，用切斷裝置195將連續(xù)的可擴(kuò)性管子194切斷，從而結(jié)束管子安裝工序。
套有可擴(kuò)性管子194的芯材S1在位置B(圖14所示)處被轉(zhuǎn)移到滑動(dòng)工作臺(tái)181上。然后由工作臺(tái)181的滑動(dòng)動(dòng)作和加壓板82的加壓動(dòng)作，如圖16所示那樣使套有可擴(kuò)性管子194的芯材S1在構(gòu)成分層材料P的分層材料P1、P2上滾動(dòng)，該分層材料P1、P2是以規(guī)定的重疊寬度W配置在工作臺(tái)181上。由此，如圖17所示，在芯材S1上形成預(yù)成形坯196。在該例中，由于芯材S1的橫剖面形狀是圓形，因而能利用上述的滾動(dòng)動(dòng)作。分層材料卷繞后，芯材S1被輸送到位置C(如圖14所示)上，將預(yù)成形坯196從芯材S1上拔下。
本發(fā)明中的預(yù)成形坯除了如上所述的2分割結(jié)構(gòu)的預(yù)成形坯以外，還可做成使用筒狀編織帶的結(jié)構(gòu)。
即，本發(fā)明的用RFP制的彎管或球拍成形用的預(yù)成形坯的特征在于具有由增強(qiáng)纖維構(gòu)成的筒狀編織帶和配置在這編織帶外側(cè)的無紡織布。至少編織帶是經(jīng)過預(yù)浸樹脂處理的。此外，編織帶也可采用多層的筒狀編織帶。
下面，參照著圖18所示的制造裝置來說明上述編織帶預(yù)成形坯的制造方法。
將編織機(jī)51、52、53多臺(tái)相連(本例中用3臺(tái))地使用，把增強(qiáng)纖維束55多層編織在可擴(kuò)性管子54上。將編織帶56浸漬在樹脂液57內(nèi)以浸滲樹脂，使其通過加熱干燥裝置58、水冷轉(zhuǎn)向輪59、60、加熱干燥裝置61，使溶劑干燥，通過水冷轉(zhuǎn)向輪62后，把無紡織布63貼壓在其上下，用軋光裝置64加壓后，卷取這多層狀預(yù)浸樹脂編織帶。
在上述的方法、裝置中，最好編織角度(將軸線方向取為0°)在10°～60°范圍內(nèi)各層以相同角度或不同角度編織，纖維體積含有率取為40～70％(樹脂體積含有率為30～60％)。
可擴(kuò)性管子54可使用尼龍、聚酯、聚丙烯、聚硅氧烷、橡膠等聚合物材料。也可以如圖所示，與可擴(kuò)性管子54一起，使纖維束或帶狀布帛66(布、無紡織布、合成薄膜等)同時(shí)通過，在其上進(jìn)行多層編織。
可把環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、乙烯酯、酚醛樹脂等熱固性樹脂用作浸滲的樹脂。增強(qiáng)纖維可采用碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維或其他增強(qiáng)纖維。也可以是不同纖維的混合結(jié)構(gòu)。例如碳纖維和玻璃纖維或者與芳族聚酰胺纖維的混合結(jié)構(gòu)。
在這種方法中，為了能容易進(jìn)行樹脂浸滲，最好通過溶劑稀釋來調(diào)整浸漬樹脂的粘度。通過粘度調(diào)整，即使是多層結(jié)構(gòu)也能容易地完全浸滲。此外，由于是溶劑系列的，因而不受樹脂配合組成的限制，可自由地選擇使用溶劑可溶的原材料。
另外，通過把無紡織布配置在編織帶表面，幾乎能把成形時(shí)的空隙、氣孔等表面缺陷完全消除。無紡織布可用碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺(ポリアラミド)纖維、或其他增強(qiáng)纖維構(gòu)成。
為了解決以前存在的編織帶尺寸穩(wěn)定性問題，可以抑制編織帶的延伸。解決這問題的措施是使抑制延伸的纖維束或者帶狀布帛66與可擴(kuò)性管子一起通過，由此確保編織帶的尺寸穩(wěn)定性，同時(shí)對(duì)于模腔壁面的密接性無損，這種對(duì)于模腔壁面密接性的損壞是三相編織帶的缺點(diǎn)，上述措施能起軸向增強(qiáng)材料的作用。
另外，在形成規(guī)定形狀的彎管或球拍時(shí)，可在管狀預(yù)成形坯內(nèi)至少配置局部的由蜂窩體或木材構(gòu)成的芯材。例如對(duì)球拍而言，如圖19或圖20所示，可在框架71、72的內(nèi)部配置蜂窩體73、74，形成夾層結(jié)構(gòu)。由此，可防止由窄槽張力造成的框架壁破損(窄槽(ガツト)拉拔強(qiáng)度的增加)，能減輕重量，能提高剛性。在目的是提高窄槽拉撥強(qiáng)度的場(chǎng)合下，配置蜂窩體73、74的位置取在外側(cè)(如圖19)；在目的是提高剛度的場(chǎng)合下，則取在橫剖面的上下(如圖20)。
另外，對(duì)球拍的叉形部而言也可同樣地構(gòu)成。即，以前的叉形部主要是在聚氨酯發(fā)泡體的兩面配置EVA(乙烯一乙酸乙烯共聚物)薄片等發(fā)泡材料，并將預(yù)浸樹脂物卷繞在其上，在框架成形時(shí)通過加熱(EVA發(fā)泡)·固化使其成形。但是，用這種方法內(nèi)壓不能加得充分，又由于構(gòu)成芯子的聚氨酯發(fā)泡體幾乎沒有增強(qiáng)效果，因而必需將FRP層加厚，從而帶來重量的增加。
如圖21、圖22所示，在叉形部75、76的內(nèi)部配置蜂窩體77、78來防止由窄槽79、80的張力引起的破壞。蜂窩體77、78的配置位置基本上是使蜂窩體與外側(cè)殼體相接，可同時(shí)使用發(fā)泡材料進(jìn)行成形。若使用發(fā)泡材料，也可做成與內(nèi)側(cè)(打球面?zhèn)?的殼體相接的夾層結(jié)構(gòu)。
接著，對(duì)預(yù)成形坯或成形基材(將無紡織布層配置在預(yù)成形坯上)的賦形進(jìn)行說明。下面的說明是對(duì)預(yù)成形坯作出的。
如上所述地形成的長(zhǎng)條形預(yù)成形坯是按照彎管、例如按照球拍形狀在FRP成形前預(yù)先賦形的。
例如是這樣一種方法在將球拍成形用的預(yù)成形坯裝到球拍成形用的金屬模腔內(nèi)之前，使用實(shí)質(zhì)上具有模腔形狀的模，例如具有與模腔形狀相符合的形狀的凸部的模(例如木模)，一邊對(duì)預(yù)成形坯加張力，一邊用一對(duì)壓緊輥將預(yù)成形坯壓到上述凸部的外周上，使預(yù)成形坯獲得與上述凸部形狀相符合的形狀。
更具體地說，如圖23所示，這種方法是對(duì)在可擴(kuò)性管子81上形成規(guī)定的增強(qiáng)纖維層82的長(zhǎng)條預(yù)成形坯83，再按照需要如上所述地包覆無紡織布(圖中沒表示)后的成形基材，一面向長(zhǎng)度方向兩外側(cè)施加(保持)張力，一面使其順著模86的凸部85進(jìn)行賦形；這模86具有預(yù)先裝著叉形部用的預(yù)成形坯84的凸部85。
這種賦形可用例如圖24所示的自動(dòng)賦形機(jī)90進(jìn)行。圖中，91是設(shè)置在兩側(cè)的預(yù)成形坯導(dǎo)引件，由一對(duì)張力保持機(jī)構(gòu)92在預(yù)成形坯83賦形時(shí)對(duì)其施加(保持)張力。93是表示一對(duì)壓緊輥，由氣缸或油壓缸94把預(yù)成形坯83左右對(duì)稱地壓在木模86的凸部85的外周上。
首先如圖24所示，把筆直扁平的預(yù)成形坯83配置在預(yù)成形坯安裝位置上。然后把“H”形的叉形部預(yù)成形坯84放到模子86的叉形部安裝位置上。這時(shí)，模子86和壓緊輥93處在初始位置。張力保持輥92夾住預(yù)成形坯83，以保持張力。
接著，如圖25所示，使模子86前進(jìn)，碰上預(yù)成形坯83，由壓緊輥93將預(yù)成形坯83壓在模子86的凸部85上，使預(yù)成形坯83按照凸部85形狀折彎。
使模子86進(jìn)一步前進(jìn)，如圖26所示，壓緊輥93把預(yù)成形坯83壓緊到配置在叉形部安裝位置上的叉形部預(yù)成形坯84上，并使其粘接上。
接著，如圖27所示，在安裝把手部的根部，預(yù)成形坯83重疊，用壓緊輥93壓緊并且使安裝把手部的根部較強(qiáng)地粘接后，由壓力轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(圖中沒表示)使壓緊輥93的壓緊力減弱。
通過使模子86進(jìn)一步前進(jìn)，如圖28所示，預(yù)成形坯83一面由壓緊輥93夾著一面移動(dòng)，使把手部95粘接上。
使模子86移動(dòng)到行進(jìn)終端部后停止前進(jìn)(圖29)。從模子86上把預(yù)成形坯83取出后，使模子86沿箭頭方向回歸到初始位置。被賦形了的預(yù)成形坯由操作人員將預(yù)浸樹脂物纏繞在粘接部上加以增強(qiáng)之后被投放到金屬模里，進(jìn)行加壓加熱成形。
上述的壓緊輥93的壓緊力由轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)(例如氣缸的驅(qū)動(dòng)壓力的轉(zhuǎn)換)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是由于直到把手部粘接過程之前，為了防止預(yù)成形坯83發(fā)生皺紋，使叉形部84較強(qiáng)地粘接，使壓緊輥的壓緊力較強(qiáng)；在把手部粘接過程中，為了防止安裝把手部的根部因張力而剝離，使壓緊輥的壓力減弱。
為了防止頂部附近的皺紋和提高叉形部和把手部的粘接力，而壓緊輥93的氣缸94的安裝角度最好相對(duì)于機(jī)軸96在45°～90°范圍內(nèi)。把這角度取為45°、75°、90°地進(jìn)行比較，在45°時(shí)，在叉形部，把手部附近，在壓緊輥93把預(yù)成形坯83壓緊到金屬模上的方向上，力不能充分起作用。而在90°時(shí)，由于壓緊輥93開始?jí)壕o預(yù)成形坯83的位置后退，不能起到防止在頂部的預(yù)成形坯內(nèi)周側(cè)發(fā)生皺紋的效果。因此，為了防止頂部皺紋的發(fā)生和提高叉形部和把手部的粘接力，最好取70～80°。
一對(duì)張力保持機(jī)構(gòu)92相對(duì)于機(jī)軸96對(duì)稱地配置在預(yù)成形坯安裝位置上。
模子86的結(jié)構(gòu)是在長(zhǎng)方形的板上突出地設(shè)置做成球拍的框架形狀的凸部85(呈窄槽面形狀的橢圓部和叉形部以下到安裝把手部的根部之前的三角形部)。如圖23所示，在橢圓部和三角部之間能放置“H”形的叉形部預(yù)成形坯84。
這模子86處在裝置的機(jī)軸上，能使其從預(yù)成形坯安裝位置的這邊到賦形結(jié)束的行進(jìn)終端地在機(jī)軸上移動(dòng)?？赏ㄟ^滾珠螺旋將馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但也可用其他的驅(qū)動(dòng)方法。模子86和預(yù)成形坯83相接觸的表面最好經(jīng)過難粘接處理(聚四氟乙烯涂層等)。當(dāng)沒經(jīng)這種處理時(shí)，賦形后就難從模子86中取出預(yù)成形坯83，有形狀被損壞的可能。
另外，叉形部附近的形狀在實(shí)際的球拍框架上是凹陷的，而按這形狀原樣構(gòu)成模子時(shí)，由于作用在預(yù)成形坯83上的張力，一度被粘接的預(yù)成形坯83和叉形部預(yù)成形坯84會(huì)有揭開的可能。為此，最好使模子的形狀稍微受點(diǎn)影響地將叉形部附近取成直線狀(如圖30)或向外側(cè)鼓出的形狀。如果各個(gè)粘接部的位置都是正確的話，彎曲的曲率和實(shí)際稍許有點(diǎn)差異也沒問題。
壓緊輥93的壓緊力例如可以用電磁閥(圖中沒表示)變換氣缸94的驅(qū)動(dòng)壓力來加以轉(zhuǎn)換。
通過如上所述的自動(dòng)賦形裝置、方法，用張力保持機(jī)構(gòu)能以較強(qiáng)的力一面對(duì)常溫(25～35度)下也有一定程度剛性的預(yù)成形坯兩端進(jìn)行拉拔一面按照模子加以彎曲，能防止預(yù)成形坯內(nèi)周側(cè)發(fā)生皺紋。
借助壓緊輥一面把預(yù)成形坯壓緊在模子上一面使其賦形，由此既能防止預(yù)成形坯內(nèi)周側(cè)發(fā)生皺紋，又能在最佳的狀態(tài)下使叉形部、把手部進(jìn)行粘接。
此外，還能使質(zhì)量穩(wěn)定，能提高收獲率，縮短成形時(shí)間，能省人力，提高工作效率等。
下邊，說明本發(fā)明的用FRP制的彎管和球拍的制造方法。本發(fā)明的用FRP制的彎管和球拍的制造方法的特征在于用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆已包覆有上述可擴(kuò)性管子的高耐壓性管子，將如此構(gòu)成的預(yù)成形坯放入金屬模腔里，對(duì)金屬模進(jìn)行加熱，并把上述高耐壓性管子內(nèi)加壓到3MPa以上，使上述預(yù)成形坯壓緊在模腔的壁面上。
最好在這預(yù)浸樹脂物上卷繞上單絲直徑20μm以下、單位面積重量100g/m2以下的無紡織布。
這種方法是所謂的內(nèi)壓成形法中的一種，由于其負(fù)載壓力高達(dá)3MPa以上，因而在本說明書中將其特別地稱為“高壓成形法”。
即，如現(xiàn)有技術(shù)一段中所述，以前主要是用可壓縮性流體(例如用空氣)而且是在比較低的壓力下進(jìn)行內(nèi)壓成形的。而上述本發(fā)明的高壓成形法是使用例如一端被閉塞、另一端上連接有從外部加壓裝置導(dǎo)入的由不可壓縮性流體構(gòu)成的加壓介質(zhì)用的接頭的高耐壓性管子，在不泄漏的狀態(tài)下，使高耐壓性管子膨脹，使預(yù)成形坯緊壓在模腔壁面上而進(jìn)行成形的。
這種方法是周下述的裝置加以實(shí)現(xiàn)的。即本發(fā)明用FRP制的彎管或球拍的制造裝置的特征在于它具有金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)；上述金屬模具有能將預(yù)成形坯放入的模腔，該預(yù)成形坯是用增強(qiáng)纖維預(yù)浸樹脂物包覆套在高耐壓性管子上的可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)是用于將不可壓縮性流體構(gòu)成的30MPa以上的加壓介質(zhì)供給到上述高耐壓性管子內(nèi)。
上述高耐壓性管子的材質(zhì)，最好具有這樣的耐熱性即使加熱到該熱固性樹脂的熱固化溫度，在成形時(shí)的力作用下仍有不產(chǎn)生斷裂程度的強(qiáng)度。具體地說，可采用JISA中的硬度是80以下的硅橡膠、氟橡膠；為了得到充分的延伸，最好用JISA中的硬度是40左右的硅橡膠管。另外，高耐壓性管子的剖面形狀是采用與成品剖面形狀盡可能近似的形狀時(shí)，在成形后便于將高耐壓性管子拔去。而且，外形尺寸最好是成形后能容易從成形品中撥出高耐壓性管子的尺寸，具體地說，考慮到高耐壓性管子的極限延伸率，最好是金屬模內(nèi)壁剖面積的50～80％左右。
使高耐壓性管子的一側(cè)端部封閉的方法，除了在制造時(shí)將一個(gè)端部閉塞地成形這個(gè)方法外，還可例舉出一些方法，例如粘接的方法；用鋼絲等金屬絲把兩端開放的高耐壓性管子的一端部擰住的方法；把高耐壓管子的一端在折彎狀態(tài)下放入金屬模里，用分型面的壓力將這端部封閉的方法等。另一方面，對(duì)高耐壓性管子的另一端部，最好將鉚接部分的高耐壓管子做成雙層結(jié)構(gòu)，借此來提高這部分的剛性，同時(shí)使高耐壓性管子的壁厚成為加工前的40～70％，最好是50～60％。用來構(gòu)成這種雙層結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)構(gòu)件最好是硅橡膠、氟橡膠、硬質(zhì)橡膠、金屬編織物等。
充填到高耐壓性管子內(nèi)的不可壓縮性流體最好是在熱固性樹脂的固化溫度下不會(huì)氣化，而且長(zhǎng)期使用時(shí)物理性能不會(huì)惡化的。具體來說，例如可用透平油、硅油等油類，其中以價(jià)格便宜、容易得到的透平油為好。用這些不可壓縮性流體將高耐壓性管子內(nèi)至少加壓到3MPa以上的壓力，最好加壓到7～10MPa的壓力。之所以要加壓到這樣的壓力值，特別是至少得加壓到3MPa以上的理由是根據(jù)發(fā)明人進(jìn)行的將表面凹部涂裝后的目測(cè)試驗(yàn)結(jié)果。即，在鋁板表面上壓一個(gè)直徑從0.1mm到1.0mm的針狀物，就會(huì)設(shè)置上0.1mm刻痕的凹部。對(duì)涂裝后用肉眼能觀察到的該鋁板上的凹部大小進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)直徑在0.3mm以下的幾乎不會(huì)影響到表面品位，而0.4mm是個(gè)界限，到0.5mm時(shí)就能觀察到缺陷。據(jù)此，為了把直徑是0.5mm的缺陷壓縮成直徑為0.3mm，所必需的壓力P則是p/p0＝(0.5/0.3)3其中，p0取為由現(xiàn)有技術(shù)確定的約為0.7MPa的成形壓力時(shí)，p至少需要約為3MPa以上的壓力。另一方面，作為其上限壓力，沒特別的限制，從防止表面缺陷的觀點(diǎn)來看，越高越好，但從實(shí)用性出發(fā)，是15MPa。
下面，參照附圖來說明上述方法和裝置的一個(gè)實(shí)施例。
圖31是本發(fā)明方法中所用的高耐壓性管子101的整體立體圖，表示高耐壓性管子101被插入在可擴(kuò)性管子102內(nèi)，在可擴(kuò)性管子102上卷繞著增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物103的狀態(tài)。在這種可擴(kuò)性管子102上卷繞上預(yù)浸樹脂物103后，構(gòu)成預(yù)成形坯104。
在實(shí)施本發(fā)明方法時(shí)，作為預(yù)先的準(zhǔn)備，必需構(gòu)成圖31的狀態(tài)，其具體的工序如下。
先將圖中沒表示的例如由木材、竹子、塑料等制作的芯材插入到用聚酰胺等材料構(gòu)成的可擴(kuò)性管子102中。接著，把預(yù)浸過環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等為了成形而符合用途要求的熱固性樹脂的預(yù)浸樹脂物103按規(guī)定圈數(shù)卷繞在可擴(kuò)性管子102上，然后撥去芯材，將上述高耐壓性管子101插入。
如圖32所示的整體圖那樣，高耐壓性管子101是將硅橡膠管切斷，通過粘接將其右端封閉上，左端部為了能與圖中沒表示的外部加壓裝置相連接，連接著市售的單觸聯(lián)接器接頭的陽側(cè)接頭106。
下面，根據(jù)圖33說明用如上所說的高耐壓性管子101制造中空的彎管，具體地說，制造球拍的順序。
圖33中，附圖標(biāo)記115是通過上述高耐壓性管子101的陽側(cè)接頭106和耐壓軟管112而連接的外部加壓裝置，是使固定在一根活塞桿119兩端部上的活塞120、121在兩個(gè)油壓缸117、118內(nèi)進(jìn)退地移動(dòng)的所謂雙重式的油缸/活塞裝置。當(dāng)通過油壓泵122輸出的壓力油經(jīng)管路123和轉(zhuǎn)換閥109充填到油缸117內(nèi)時(shí)，使共用活塞桿119向右移動(dòng)，油缸118內(nèi)的油105由活塞121作用，經(jīng)閥110、耐壓軟管112、接頭106而充填到高耐壓性管子101內(nèi)，就使高耐壓性管子101膨脹。而在把高耐壓性管子101從可擴(kuò)性管子102拉出時(shí)，事先使共用活塞桿119向左方移動(dòng)，使其收縮后拉出。111是確認(rèn)充填壓力用的壓力計(jì)。
如圖所示，金屬模107是使用將模腔做成球拍形狀的下模107a和固定在這下模的上部的上模107b構(gòu)成的金屬模。如圖33所示，先把圖31所示狀態(tài)的預(yù)成形坯104與高耐壓性管子101一起一面順著下模107a的模腔進(jìn)行彎曲一面進(jìn)行安裝之后，裝上叉形部108。使高耐壓性管子101的一側(cè)端部從模腔突出，如圖所示地放在下模的分型面上。這時(shí)，當(dāng)把金屬模溫度預(yù)先保持在40～60℃時(shí)，因使預(yù)浸樹脂物103軟化，所以安裝就非常容易。接著，用圖中沒表示的熱壓機(jī)將上下金屬模107a、107b合模，由此使金屬模107a、107b成一體，而且由兩個(gè)模的分型面將高耐壓管前端116壓塞住。然后從外部加壓裝置115輸送出油105并進(jìn)行加壓，使預(yù)成形坯104與可擴(kuò)性管102一起在金屬模腔內(nèi)膨脹，緊緊地壓在模腔的壁面上。
接著，加熱金屬模107，使樹脂固化后，將油排出到外部，壓力解除后將成形品從金屬模107中取出。最后將高耐壓性管子101從成形品中撥出，由此得到最終所需要的用FRP制成的球拍。
由于用這種制造方法是使用具有以前沒有的高內(nèi)壓力的不可壓縮性流體，能在不發(fā)生從高耐壓性管子泄漏的狀態(tài)下成形，因而能制造出沒有因預(yù)成形坯向模腔壁面上的壓緊不良而形成表面缺陷的、質(zhì)量?jī)?yōu)良的用FRP制成的彎管或球拍。
上述的方法是對(duì)所謂的高壓成形法進(jìn)行說明的，但本發(fā)明的有無紡織布層的FRP制的彎管或球拍也能用通常的內(nèi)壓成形法，即用比較低的內(nèi)壓的方法加以制造。
即，本發(fā)明的用FRP制的彎管或球拍的制造方法，其特征在于用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆可擴(kuò)性管子，再在這預(yù)浸樹脂物上卷繞單絲直徑為20μm以下以及單位面積重量是100g/m2以下的無紡織布，由此構(gòu)成成形基材；把成形基材放入金屬模的模腔里，加熱金屬模的同時(shí)對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓，使上述成形基材緊壓在模腔壁面上。
在上述的方法中，最好把無紡織布也預(yù)先進(jìn)行預(yù)浸樹脂處理。
即使是這種通常的內(nèi)壓成形法，通過在預(yù)成形坯的外層上設(shè)置上述的特定的無紡織布層，如上所述在成形時(shí)可確保樹脂的良好流動(dòng)性和脫氣性、能獲得不發(fā)生空隙或氣孔部位或樹脂不足部位的表面品位良好的成形品。
在上述的高壓成形法或通常的內(nèi)壓成形法中，為了提高成形的容易性、脫模的容易性，最好用上下分割式的金屬模和能自由分割地構(gòu)成的包含有型芯的金屬模。即，本發(fā)明的用增強(qiáng)纖維塑料制的彎管或球拍的制造裝置的特征在于設(shè)有上下分割式的金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)；上述金屬模具有能將用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆可擴(kuò)性管子構(gòu)成的預(yù)成形坯放入的模腔，上述加壓，介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)是用于將加壓介質(zhì)供給到上述可擴(kuò)性管子內(nèi)；而且下側(cè)金屬模包含著自由分割地構(gòu)成的型芯。這種裝置也適用于下述的RTM法。
本發(fā)明的用FRP制的彎管或球拍還可用所謂的ResinTransfer Molding法(下面、簡(jiǎn)稱為RTM法)來制造，即，將增強(qiáng)纖維材料卷繞在可擴(kuò)性管子的外周上，將其裝在模內(nèi)后注入樹脂。
即，本發(fā)明的用FRP制的彎管或球拍的制造方法的特征是用增強(qiáng)纖維材料包覆可擴(kuò)性管子，再在這增強(qiáng)纖維材料的包覆層上卷繞上單絲直徑為20μm以下而且單位面積重量為100g/m2以下的無紡織布，由此構(gòu)成成形基材；把這樣構(gòu)成的成形基材放在金屬模腔里，加熱金屬模；在對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓，而且對(duì)上述模腔內(nèi)一面進(jìn)行減壓一面將樹脂注入到這模腔里。
更具體地說這個(gè)方法是，例如把形成筒狀的增強(qiáng)纖維材料和配置可擴(kuò)性管子在其內(nèi)層的預(yù)成形坯放置到將溫度升高到成形溫度的金屬模內(nèi)，在對(duì)可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓的同時(shí)，一面對(duì)模腔進(jìn)行減壓一面以1～7g/秒的注入速度和0.2～1.5MPa的注入壓力將樹脂注入到模腔內(nèi)，在20分鐘以內(nèi)使其固化。
在這個(gè)方法中，預(yù)成形坯最好由長(zhǎng)絲卷繞構(gòu)成或由編織帶(編組)構(gòu)成，可使用將可擴(kuò)性管子配置在內(nèi)層的預(yù)成形坯。把上述的預(yù)成形坯一邊彎曲一邊放入具有所要求的彎管形狀，例如球拍形狀的模腔的下金屬模里。這時(shí)，由于要進(jìn)行后面的對(duì)可擴(kuò)性管子內(nèi)的加壓，因而將可擴(kuò)性管子的一端部進(jìn)行綁緊等加以閉塞，同時(shí)把壓力空氣等加壓介質(zhì)導(dǎo)入用的聯(lián)接器安裝在另一端部，上。接著，將上金屬模閉合上，一面將壓力空氣導(dǎo)入可擴(kuò)性管子內(nèi)，一面注入樹脂。
借助預(yù)先將放置了預(yù)成形坯的金屬模的溫度升高到成形溫度附近，能縮短成形周期，有降低成形成本的效果，而且有降低注入的樹脂粘度提高浸滲性的效果。又將預(yù)成形坯放置在下模里，對(duì)閉合了上金屬模的模腔內(nèi)進(jìn)行減壓，借此能提高注入的樹脂對(duì)預(yù)成形坯的浸滲性和改善成形物的表面性。減壓的方法可采用一面以真空泵對(duì)模腔進(jìn)行抽吸，一面注入樹脂的方法；也可采用以真空泵對(duì)模腔進(jìn)行抽吸，接著關(guān)閉金屬模的減壓口，在模腔內(nèi)處在減壓狀態(tài)下將樹脂注入的方法。
所使用的樹脂可以是環(huán)氧樹脂或不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。這些樹脂的粘度，最好在注入時(shí)的溫度狀態(tài)下是0.05Pa·S以上1Pa·S以下。當(dāng)超過1Pa·S時(shí)，在注入時(shí)由成形基材形成的流動(dòng)阻力較大，使浸滲性或可操作性降低。另一方面，當(dāng)不滿0.05Pa·s時(shí)，會(huì)引起樹脂從金屬模漏泄的不良狀況。
上述的樹脂注入所需要的時(shí)間最好是5分鐘以下。在5分鐘以上時(shí)，由于注入的樹脂進(jìn)行固化反應(yīng)，因而有粘度增高的不好作用。注入方法可以是連續(xù)地注入，也可以是斷續(xù)地注入。在斷續(xù)的場(chǎng)合下，把從注入開始到結(jié)束注入的時(shí)間作為注入時(shí)間。最好這時(shí)的樹脂注入壓力是0.2～1.5MPa。而且，在成形時(shí)把可擴(kuò)性管子內(nèi)的壓力提高到0.5～1.5MPa時(shí)，能將過剩的樹脂排出，從而能提高增強(qiáng)纖維的含有率，能提高壁厚的均勻性，能得到物理特性更加優(yōu)良的彎管。
預(yù)成形坯例如可使用由長(zhǎng)絲卷繞的或使用編織帶。由長(zhǎng)絲卷繞的預(yù)成形坯可根據(jù)需要將例如橡膠管子或尼龍管子一類可擴(kuò)性管子套在管芯上后，用長(zhǎng)絲卷繞法將例如碳纖維、玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維的增強(qiáng)纖維束構(gòu)成纖維束；最好使其與管芯的軸向成±7～75°范圍地卷成螺旋形，形成任意厚度的螺旋卷層。增強(qiáng)纖維束可以是股的形態(tài)，也可以是條帶形態(tài)。當(dāng)卷繞角度小于7°時(shí)，會(huì)降低增強(qiáng)纖維束排列的穩(wěn)定性；而當(dāng)卷繞角度超過75°時(shí)捆緊力增強(qiáng)后的管芯就難拉拔出。可對(duì)增強(qiáng)纖維束一邊加50～200g的力一邊進(jìn)行卷繞。而編織帶是將上述增強(qiáng)纖維束編織成筒狀，將編織帶包覆在可擴(kuò)性管子上成為預(yù)定厚度，以形成預(yù)成形坯。這時(shí)將編織帶的編織角度設(shè)定成，在把壓力加到可擴(kuò)性管子里使其膨脹狀態(tài)下，增強(qiáng)纖維束在模腔內(nèi)排列成±5～45°的角度。
在把上述預(yù)成形坯放到下金屬模的模腔里時(shí)，還可附加上使用增強(qiáng)纖維制成的織物加以部分地增強(qiáng)以使剛性提高，特別是對(duì)網(wǎng)球拍那樣張拉著窄槽的球拍，孔周邊等的增強(qiáng)能較好地防止小孔(ガツト孔)的損壞。而在球拍的框架和叉形部的接合部或者從框架到把手部的兩根預(yù)成形坯合攏部分，由于預(yù)成形坯較混亂，因而成形品表面就容易出問題。最好在這部分上附加地卷繞上由增強(qiáng)纖維構(gòu)成的織物等。
作為成形物的耐熱性的Tg(?；瘻囟?最好是120℃以上，這是為了防止高溫下的變形。
在上述的RTM法中，通常為了使注入的樹脂充分地浸滲到預(yù)成形坯內(nèi)，一般使用低粘度的樹脂進(jìn)行注入。但是當(dāng)粘度低時(shí)，有容易形成從金屬模的分型面漏泄樹脂的問題。注入時(shí)的樹脂泄，漏不僅會(huì)影響成形品的品位，而且會(huì)引起周圍作業(yè)環(huán)境的惡化。另外，在樹脂注入時(shí)通過降低模腔內(nèi)壓力，有提高樹脂浸滲性或使注入壓下降的效果，但這時(shí)會(huì)有金屬模的分型面和注入口的密封性下降以及外界空氣漏到模腔內(nèi)引起氣孔的問題。
因此，最好使用沒有樹脂泄漏，而且減壓時(shí)密封性優(yōu)良，有優(yōu)良的成形性和容易脫模的金屬模。為了滿足上述的要求，本發(fā)明的用FRP制彎管或球拍的制造裝置的特征在于設(shè)有上下分割式的金屬模、加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)和減壓機(jī)構(gòu)及樹脂注入機(jī)構(gòu)；上述的金屬模有能將用增強(qiáng)纖維包覆可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的預(yù)成形坯放入的模腔，上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于把加壓介質(zhì)供給到上述可擴(kuò)性管子內(nèi)，減壓機(jī)構(gòu)是用于使上述模腔內(nèi)減壓；樹脂注入機(jī)構(gòu)用于把樹脂注入上述模腔內(nèi)；此外，下側(cè)的金屬模含有能自由分割地構(gòu)成的型芯。此外，最好在上述模腔的周圍配置密封材料。最好在模腔的一側(cè)或兩側(cè)設(shè)有樹脂積存部。
即，用上下分割式和含有能自由分割地構(gòu)成的型芯的結(jié)構(gòu)能提高成形性和脫模的容易性；通過密封材料的設(shè)置能防止樹脂的泄漏，提高減壓時(shí)的密封性。另外，通過設(shè)置樹脂積存部能使模腔內(nèi)的空氣與樹脂一起向樹脂積存部移動(dòng)，使供成形用的樹脂中的氣泡減少，以防止發(fā)生空隙等。
例如，金屬模是分上模和下模的分割式，樹脂注入口和減壓口加在一起設(shè)置在2個(gè)部位以上；在彎管的一端設(shè)置一個(gè)將例如加壓空氣那樣的加壓氣體吹入到配置在模腔里的可擴(kuò)性管子里的吹入口。最好在金屬模腔的外周上配置連續(xù)的密封材料。密封材料最好由耐150℃高溫的硅酮橡膠或氟橡膠制成。
樹脂注入口和減壓口加在一起可設(shè)置2個(gè)部位以上。最好其中任意一個(gè)口都成狹縫狀設(shè)置在模腔上，使它在成形品表面上痕跡不明顯。而且根據(jù)不同條件注入口和減壓口可相互變更，如果是3個(gè)部位以上的口部時(shí)，組合地使用能使成形條件最佳化。
最好在樹脂注入口和減壓口通往模腔之間設(shè)置樹脂積存部。設(shè)置從樹脂積存部向模腔的狹縫口，從這狹縫口將樹脂注入到模腔里，或者進(jìn)行減壓。由于減壓口也是注入的樹脂排出的口部，因而最好設(shè)置與注入口同樣的樹脂積存部，通過設(shè)置這種樹脂積存部，就容易在通到模腔里的口部設(shè)置狹縫口，在固化成形后的成形品表面上，能使狹縫口痕跡不明顯。為了在開模的同時(shí)使樹脂能從金屬模退出最好在樹脂積存部上設(shè)置3～15°的拔模斜度。安裝在注入口和減壓口的管接頭的剖面形狀最好是，在樹脂固化后通過轉(zhuǎn)動(dòng)管接頭將剪切力傳遞給固化樹脂而能將樹脂切螺紋。
在本發(fā)明的彎管端部上，如果是球拍，則在與把手部相當(dāng)?shù)牟糠稚希詈糜凶鳛閮?nèi)壓負(fù)載用的壓縮空氣吹入口。若有這種結(jié)構(gòu)，則在模腔內(nèi)的減壓狀態(tài)是不用真空泵抽吸，而且樹脂也不注入的狀態(tài)下，作為性能而言，能容易具有保持表壓力在-61,000Pa以下，時(shí)間為3分鐘以上的密封性。若是3分鐘以內(nèi)時(shí)，注入樹脂時(shí)就容易卷入氣泡、降低表面性和樹脂浸滲性。
下面，參照看附圖進(jìn)行更具體的說明，圖34、圖35表示由上模131、下模132構(gòu)成的金屬模130；設(shè)置著樹脂注入口133、給氣口134、減壓口135。為了對(duì)金屬模130進(jìn)行密封，在模腔136的外周上配設(shè)著密封用的O形密封圈137。為了使其具有高密封性，需要用無接縫密封材料137將模腔136周邊圍上。
樹脂注入口133和減壓口135及給氣口134共計(jì)配置3個(gè)以上的口，注入口和減壓口能任意互換。減壓口135也是樹脂的排出口。
樹脂注入口133或者減壓口135，例如作成圖36所示那樣，通過狹縫口138與模腔136連通。139是靜置型芯、140是滑動(dòng)型芯?；瑒?dòng)型芯140被設(shè)置在模腔136的外周，是為了下挖部分(網(wǎng)球拍的窄槽部分)的脫模以及不咬入地收容體積大的基材而設(shè)置。
作為排氣用的樹脂積存部，在模腔136一側(cè)或兩側(cè)設(shè)置溢流樹脂的樹脂積存部141，由此在注入樹脂后，能把溢出的樹脂存積在那里，由于樹脂和汽泡一起溢出，因而能減少成形品的空隙。
如圖36所示，將狹縫口用樹脂積存部142設(shè)置在注入口及減壓口到狹縫口之間，也有這效果。通過設(shè)置樹脂積存部142就能把注入用接頭容易地安裝在狹縫口方式的注入口133上。此外，即使從外邊供給的樹脂的注入壓發(fā)生變動(dòng)也能被緩沖而難以傳到模腔136中。如圖所示，通過在樹脂積存部142形成拔模斜度，就能簡(jiǎn)單地除去其中的固化樹脂。
在樹脂注入口133和減壓口135上使用圖37所示的管接頭143。用剪切力能把管接頭143內(nèi)的固化樹脂和樹脂積存部的固化樹脂切螺紋。通過使管接頭143繞其中心軸144回轉(zhuǎn)，由平面145處產(chǎn)生的剪切力可將固化樹脂切螺紋(ねじ切られゐ)。為了使這剪切力容易產(chǎn)生，管接頭的從圖37的A向看到的形狀如圖38所示那樣。這種形狀146可以只在管接頭的口部形成，也可以沿管接頭全長(zhǎng)形成。
上述的滑動(dòng)型芯140和靜置型芯139的關(guān)系處在如圖39所示的關(guān)系，是為了不咬入地收容裝在模腔136里的預(yù)成形坯156，同時(shí)能使下挖部分(球拍的窄槽部分)容易脫模。
本發(fā)明的用FRP制的彎管或球拍還可通過使成形時(shí)剩余的樹脂和模腔內(nèi)的空氣自然地排出方法來成形。
例如，這種方法是將預(yù)成形坯卷繞在可擴(kuò)性管子的外周上，將單絲直徑是20μm以下而且單位面積重量為100g/m2以下的無紡織布卷繞在這預(yù)成形坯外周上而構(gòu)成成形基材，將該成形基材裝在金屬模的模腔內(nèi)，將金屬模加熱，同時(shí)對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓，使上述成形基材膨脹，緊壓在模腔壁面上，使成形基材的剩余樹脂和模腔內(nèi)的空氣流出到模腔外。在這種方法中，上述的無紡織布層最好也經(jīng)過預(yù)浸樹脂處理。
而且，上述的方法可用如下的裝置加以實(shí)現(xiàn)。
例如是下述的裝置，它具有金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)；該金屬模設(shè)有模腔，該模腔用于安裝將預(yù)浸樹脂物卷繞在可擴(kuò)性管子外周的預(yù)成形坯，或在其上卷繞無紡織布而構(gòu)成的成形基材；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)是用于將加壓介質(zhì)供到上述預(yù)成形坯或成形基材內(nèi)；而且在上述金屬模上設(shè)置與金屬模外連通的狹縫狀排出通路，該排出通路能把上述預(yù)成形坯或成形基材的剩余樹脂和上述模腔里的空氣排出到模腔外。
這種方法和裝置能解決下述以前的問題。即，以前例如圖40所示，把預(yù)成形坯164裝到由上模161、下模162構(gòu)成的模腔163里，將滑動(dòng)型芯165等配置后，在進(jìn)行內(nèi)壓成形時(shí)(166是分型面)，由于施加較低的壓力(例如壓縮空氣0.8MPa)，往往發(fā)生預(yù)成形坯164與模腔壁面密接不足，不能把模腔內(nèi)的空氣完全排出(密接不良部分167)。這種密接不良會(huì)引起表面不良(發(fā)生凹部)或空隙的發(fā)生。而且這不良發(fā)生的部位會(huì)根據(jù)中空管的形狀和金屬模的不同而特征性地發(fā)生(容易在特定的部位發(fā)生)。
而如圖41所示，通過在因不能排出空氣而導(dǎo)致發(fā)生不良的部位設(shè)置狹縫168，就能把滯留在這部分內(nèi)的空氣與樹脂流一起排送到對(duì)制品質(zhì)量沒影響的部位(例如金屬模外)，以此提高密接性。
狹縫168的寬度最好取0.3～0.7mm。不足0.3mm時(shí)，加工困難，樹脂難流動(dòng)；超過0.7mm時(shí)，成形后的毛邊厚，后續(xù)的精加工就困難，而且增強(qiáng)纖維有從狹縫168溢出的可能。另外，狹縫也可以不穿透，但以穿透的為好。這是因?yàn)閺膾叱M縫部?jī)?nèi)的固化樹脂來考慮，做成分割結(jié)構(gòu)時(shí)作業(yè)性較好。
在上述各種FRP制的球拍制造方法中也可預(yù)先把各部分分別形成，然后與框架成形基材進(jìn)行接合。
例如，也可以預(yù)先分別地成形或加工球拍的叉形部和把手，然后與上述預(yù)成形坯一起裝到金屬模的模腔里，在框架成形時(shí)形成一個(gè)整體。
下面，從把手部的預(yù)先成形效果來看。以前的把手部成形方法是，在框架成形時(shí)把把手做成比所要求的尺寸小，在加工后的工序，將球拍放到規(guī)定尺寸的把手金屬模里，流入聚氨酯，對(duì)其進(jìn)行加熱、使其發(fā)泡而得到把手的形狀。這時(shí)，為了得到所需要的硬度的把手，需要聚氨酯的量約是20～25g，這在制造超輕量(即頭重)的球拍時(shí)妨害較大。
在以前的方法中也還有叫作一體成形法的方法。即，在制造超輕量球拍時(shí)應(yīng)用的方法，把框架成形所用的金屬模的把手部預(yù)先加工成所需要的把手形狀，與框架成形同時(shí)得到所要的把手形狀。能比聚氨酯發(fā)泡的輕量，但打球時(shí)的沖擊有直接傳給運(yùn)動(dòng)員的缺點(diǎn)。另外，由于構(gòu)成中空結(jié)構(gòu)，在追求更輕量時(shí)，彎曲剛性、強(qiáng)度等成為問題。此外還需準(zhǔn)備每種把手尺寸的金屬模。
如上所述，將把手預(yù)先成形或加工成所要的形狀，與上述預(yù)成形坯一起裝到金屬模的模腔內(nèi)，使其與框架形成一體。把手的材料可用任何一種，而其中木材(壓縮強(qiáng)度大、加工容易、便宜、沖擊吸收性好)，尤其是用輕木材料時(shí)還可輕量化。
例如，可以將預(yù)先成形或加工成所要尺寸的把手內(nèi)部挖空，把形成框架的上述預(yù)成形坯穿插在其中，然后在它們裝在金屬模里，加熱、加壓(內(nèi)壓)時(shí)，與框架的成形同時(shí)進(jìn)行框架和把手的粘接。這里把手可以是一體的，也可以是分割成多件的。
如上所述，本發(fā)明的彎管和球拍，由于在增強(qiáng)纖維層的外側(cè)配置特定的無紡織布層，因而成形時(shí)的樹脂流動(dòng)較好而且能提高脫氣性，減少空隙或氣泡等表面缺陷、有優(yōu)良的表面品位和特性。
若采用本發(fā)明的方法和裝置能高效地制造表面特性優(yōu)良同時(shí)強(qiáng)度特性好、質(zhì)量穩(wěn)定的用FRP制的彎管和球拍。
實(shí)施例下面，說明上述本發(fā)明的各種具體實(shí)施例。
實(shí)施例1、比較例1首先成形圖1所示結(jié)構(gòu)的球拍。把碳纖維用作增強(qiáng)纖維；構(gòu)成碳纖維無紡織布層的碳纖維是使用纖維直徑是7μm、纖維長(zhǎng)，度是12mm的短的碳纖維，即加工無紡織布的那種短的碳纖維。將環(huán)氧樹脂浸滲在這種碳纖維無紡織布上，使其纖維重量含有率是30％，從而獲得預(yù)浸樹脂無紡織布。這種預(yù)浸樹脂無紡織布的單位面積重量是100g/m2。將尼龍管子套在塑料制的芯材上，把以環(huán)氧樹脂作為基體樹脂的12片碳纖維單向預(yù)浸樹脂物、使其碳纖維成60°角交叉地卷繞后得到預(yù)成形坯，然后在其上卷繞上一片上述的預(yù)浸樹脂無紡織布，將芯材拉出后放到具有球拍形狀的模腔的金屬模里，一邊把0.8MPa的壓縮空氣注入可擴(kuò)性管子內(nèi)，一邊在150℃溫度下加熱成形。
其結(jié)果能得到優(yōu)異的表面品位，達(dá)到可省略在以前的球拍制造中所必需的涂膩?zhàn)庸ば虻某潭?。另外，在不設(shè)置碳纖維無紡織布層的場(chǎng)合(比較例1)的球拍重量和纖維體積含有率分別是100時(shí)，而本發(fā)明的球拍重量是89，纖維體積含有率是113，能形成輕量、高纖維體積含有率，即能實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度化。由于成形后的涂膩?zhàn)庸ば蚰苁÷?，因而可使成本降低，又由于使纖維體積含有率增大，因而能有效地提供輕量、強(qiáng)度高的球拍。
實(shí)施例2把浸滲過環(huán)氧樹脂的預(yù)浸樹脂物裁剪成寬38mm×長(zhǎng)1750mm的條帶，層疊成5層并且經(jīng)過加壓得到增強(qiáng)纖維分層材料，把這種增強(qiáng)纖維分層材料，卷繞在包覆有尼龍管子的芯材(剖面是20mm×3mm的長(zhǎng)方體)的周圍，得到圖2、圖3所示的預(yù)成形坯。上述5層層疊內(nèi)，分層材料11、12的層疊內(nèi)容全都如下表所示。
表1

將上述結(jié)構(gòu)的預(yù)成形坯脫芯之后，放入做成網(wǎng)球拍的框形狀的金屬模腔內(nèi)，一邊加熱到約150℃、一邊把約為0.8MPa的壓縮空氣注入到尼龍管子14(圖2、圖3)里地進(jìn)行加壓成形，形成20個(gè)網(wǎng)球拍。如表2所示，能得到幾乎沒有空隙和樹脂不足部分也少的表面品位好的球拍。比較例2所用的預(yù)成形坯是，將上述表1所示的預(yù)浸樹脂物，按圖43所示的以前的單層單位，依次卷繞10圈(1～5層各卷繞2次)；用與實(shí)施例2同樣的方法，借助金屬模進(jìn)行成形，得到20個(gè)球拍。
對(duì)按上述實(shí)施例1、2和比較例2所成形的球拍一一地進(jìn)行表面品位和強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。強(qiáng)度是檢測(cè)用作通常網(wǎng)球拍強(qiáng)度評(píng)價(jià)尺度的頭部裂縫強(qiáng)度(ヘツドクランチ)(從球拍頭部加載荷，產(chǎn)生裂縫時(shí)的載荷值)。表2列出檢測(cè)的結(jié)果。
實(shí)施例3接著，把浸滲過環(huán)氧樹脂的預(yù)浸樹脂物裁剪成寬38mm×長(zhǎng)1750mm的條帶層疊成5層并且經(jīng)過加壓得到增強(qiáng)纖維分層材料，把該增強(qiáng)纖維分層材料卷繞在包覆有尼龍管子的芯材(剖面是20mm×3mm的長(zhǎng)方形)的周圍，得到圖5所示的預(yù)成形坯。在上述5層層疊內(nèi)，分層材料的層疊內(nèi)容全部如表1所示，所用的增強(qiáng)纖維是碳纖維。
用圖9所示的由增強(qiáng)纖維分層材料構(gòu)成的預(yù)成形坯，而構(gòu)成碳纖維無紡織布層的碳纖維是使用與實(shí)施例1同樣的纖維直徑為7μm、纖維長(zhǎng)度為12mm的短的碳纖維，即加工無紡織布所用的碳纖維。使這種碳纖維無紡織布浸滲環(huán)氧樹脂，得到纖維重量含有率是30％的預(yù)浸樹脂物。這種預(yù)浸樹脂無紡織布的單位面積重量是100g/m2。將一張這樣的預(yù)浸樹脂無紡織布卷繞在上述預(yù)成形坯的最外層上，放入金屬模內(nèi)，并把約為0.8MPa的壓縮空氣注入管子內(nèi)，在150℃下進(jìn)行加熱成形。
用上述方法形成20個(gè)球拍，表2列出對(duì)它們的表面品位和強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果。在這實(shí)施例3中得到表面品位和強(qiáng)度幾乎全部沒問題，是合格品。
表2(單位根)

(△、○為合格)
從表2可清楚地看出，相對(duì)于用以前的方法的比較例2來說，本發(fā)明的實(shí)施例1～3的球拍的表面品位、強(qiáng)度的差別較小，沒有產(chǎn)生不合格品。
實(shí)施例4將表1所示結(jié)構(gòu)的預(yù)浸樹脂物(寬760mm×長(zhǎng)1800mm)按表1的構(gòu)成順序從1層層疊到5層，進(jìn)行加壓。然后用剪斷機(jī)20等分成寬38mm，得到增強(qiáng)纖維分層材料。用此分層材料，根據(jù)上述實(shí)施例2做成10個(gè)球拍用預(yù)成形坯，用同樣的方法，進(jìn)行金屬模成形，做成10個(gè)球拍。與實(shí)施例2同樣地，對(duì)制成的球拍表面品位和強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果得到與表2實(shí)施例大致同樣的結(jié)果。其中，從預(yù)浸樹脂物層疊到裁剪以及做成球拍用的預(yù)成形坯為止所要的時(shí)間，在用2名作業(yè)人員制作10個(gè)時(shí)約需12分鐘。比較例3把上述表1所示結(jié)構(gòu)的預(yù)浸樹脂物(寬760mm×長(zhǎng)1800mm)按表1的構(gòu)成順序從1層層疊到5層。但在各層間配置雙面分型紙，以使各層不粘接。此后，按實(shí)施例4的次序20等分成寬38mm，剝?nèi)シ中图?，用與比較例2完全相同的方法制成10個(gè)球拍用的預(yù)成形坯。
這期間，用與實(shí)施例4同一的作業(yè)人員2名進(jìn)行，所要的時(shí)間約需45分鐘。
即，相對(duì)于以前的作業(yè)方法來說，用本發(fā)明的作業(yè)方法，作成預(yù)成形坯所需時(shí)間能縮短成約1/4。
實(shí)施例5在實(shí)施例2和實(shí)施例3中，當(dāng)使增強(qiáng)纖維分層材料的重疊部分與小孔的位置一致地成形時(shí)，即使以40kg的高張力試驗(yàn)值這樣的窄槽張力來張拉窄槽，20個(gè)球拍中，所有小孔周圍都不產(chǎn)生裂縫，但相反地把小孔的位置設(shè)置在分層材料重疊部分以外的部位時(shí)，用40kg的高張力試驗(yàn)值張拉窄槽時(shí)，20個(gè)球拍中有6個(gè)在小孔周圍產(chǎn)生裂縫。由于可見，使重疊部分位于窄槽張?jiān)O(shè)部位，這是極其有效的。
如上所說，通過做成所謂的2分割結(jié)構(gòu)的預(yù)成形坯，由于在加壓成形時(shí)預(yù)成形坯能順利地容易移動(dòng)到模腔壁面，因而成形品表面品位和強(qiáng)度都較良好，而且能減小它們之間的差別。此外，能把由預(yù)浸樹脂物的層疊所形成的預(yù)成形坯的成形時(shí)間比以前的方法大幅度地縮短。這是由于預(yù)成形坯層疊工序簡(jiǎn)化所致，另外，由此能容易地實(shí)行預(yù)成形坯制造工序的機(jī)械化(自動(dòng)化)。
實(shí)施例6將48#圓形帶編織機(jī)三臺(tái)連接地使用，圍繞尼龍制成的厚度為50μm、折疊幅度為27mm的可擴(kuò)性管子和2根碳纖維束，將碳纖維束以30°編織角度編織3層，然后在環(huán)氧樹脂液中浸漬，按預(yù)浸樹脂編織帶的重量比浸滲40％的樹脂，干燥后，將碳纖維無紡織布帶(單絲直徑7μm、單位面積重量是30g/m2、單面涂敷樹脂，帶寬是25mm)，在樹脂涂敷面上，通過軋光機(jī)加壓貼合在上述預(yù)浸樹脂編織帶的上下兩面上，進(jìn)行卷繞。使用這預(yù)浸樹脂編織帶，將其放到網(wǎng)球拍的金屬模中之后，把0.8MPa空氣壓加到管內(nèi)，在金屬模溫度為150℃下保持20分鐘進(jìn)行成形。由于預(yù)浸樹脂編織帶內(nèi)放入有尼龍制管子和2根碳纖維束，作為芯材，因而編織帶組織不會(huì)延伸，能穩(wěn)定地保持編織帶寬度25mm。又由于貼合著只是單面涂敷樹脂的無紡織布，因而完全沒粘接性，有極好的作業(yè)性，而且成形品可獲得外觀無缺陷的高質(zhì)量。
實(shí)施例7用實(shí)施例1的預(yù)成形坯，用圖33所示的成形法將高耐壓性管子內(nèi)的壓力從1.5MPa開始，依次提高，制造多個(gè)球拍；對(duì)所制得的球拍表面，在作為球拍中最容易發(fā)生表面缺陷的部位之一的叉形部附近的部位，用肉眼加以觀察。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在加壓力約為3MPa時(shí)，表面上用肉眼能觀察到的大的凹凸消除，在10MPa下，有改善微小空隙的效果，都能得到?jīng)]缺陷的質(zhì)量?jī)?yōu)良的成形品。而且在制造過程中不會(huì)從高耐壓性管子漏油。
實(shí)施例8用與實(shí)施例3完全同樣的預(yù)成形坯，按實(shí)施例7的要領(lǐng)在加壓壓力約是5MPa時(shí)成形20個(gè)球拍。結(jié)果，20個(gè)球拍的表面品位都是最好，20個(gè)球拍的強(qiáng)度全是18～20N，全是優(yōu)良品。實(shí)施例9用RTM法如下所述地制作FRP制的球拍。把8根粗細(xì)為5mm、長(zhǎng)度是2,000mm的CFRP(碳纖維增強(qiáng)塑料)線材集束、構(gòu)成管芯，將尼龍管套在這管芯上，用長(zhǎng)絲卷繞法圍繞這尼龍管形成碳纖維的螺旋卷層(內(nèi)層±15°層×3層、外層60°×1層)，然后把管芯拔出，得到預(yù)成形坯。
接著，把這預(yù)成形坯放入到預(yù)先加熱升溫到成形溫度附近的有做成球拍形狀的模腔的分割式金屬模里，閉合上金屬模，將0.1MPa的壓縮空氣導(dǎo)入到尼龍管內(nèi)，對(duì)這尼龍管內(nèi)進(jìn)行加壓，而且一面從設(shè)置在上金屬模上的吸引口進(jìn)行抽吸，減壓到表壓力-95,000Pa，一面接著用2液混合活塞式樹脂注入機(jī)使預(yù)熱過的環(huán)氧樹脂和固化劑混合，并變更注入速度地從樹脂注入口注入(見表3)。在樹脂抵達(dá)吸引口的時(shí)刻停止抽吸和注入，將尼龍管內(nèi)的加壓提高到0.6MPa，為把剩余的樹脂從模腔排出，打開注入口和吸引口。再原封不動(dòng)地放置15分鐘，使樹脂固化后脫模，再在130℃下進(jìn)行2小時(shí)的二次固化處理后得到球拍。其結(jié)果，通過將樹脂注入時(shí)的注入速度和注入壓力調(diào)整成適當(dāng)程度，就能得到表面性良好的球拍。
用B型粘度計(jì)和DSC在氮?dú)庵幸?0℃/分的升溫速度分別測(cè)定粘度和Tg。
表3

實(shí)施例10在固定的直徑16mm、長(zhǎng)度是2,000mm的管芯上套上尼龍管，圍繞著這尼龍管，將用長(zhǎng)絲數(shù)為6000根的碳纖維束48#編織的編織帶重疊2層。再在其上重疊1層用長(zhǎng)絲數(shù)為3,000根的碳纖維束48#編織的編織帶；接著把管芯拔掉，做成預(yù)成形坯。
接著用環(huán)氧樹脂和固化劑(混合后的粘度在50℃下是0.4Pa·S)，除了將注入速度取成50℃下、2g/秒以外，都用與實(shí)施例9相同的條件進(jìn)行成形。制得的球拍的表面性良好。Tg是132℃。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性由于本發(fā)明的彎管成形時(shí)樹脂流動(dòng)性好、脫氣性優(yōu)良、表面缺陷少，而且有優(yōu)良的強(qiáng)度特性，因而能廣泛地適用于所有的FRP制的彎管，尤其是能很好地適用于FRP制的球拍。又由于本發(fā)明的彎管制造方法能穩(wěn)定、便宜地制造具有上述優(yōu)良質(zhì)量、特性的FRP制彎管，因而能廣泛地適用于FRP制的彎管制造，尤其是能很好地適用于FRP制的球拍制造。
權(quán)利要求
1．纖維增強(qiáng)塑料制的彎管，其特征在于它是在內(nèi)側(cè)配置增強(qiáng)纖維層，在這增強(qiáng)纖維層的外側(cè)配置單絲直徑是20μm以下、單位面積重量是100g/m2以下的無紡織布層而構(gòu)成的。
2．如權(quán)利要求1所述的彎管，其特征在于上述增強(qiáng)纖維層包括增強(qiáng)纖維單向取齊體、織物和/或編織帶。
3．如權(quán)利要求1所述的彎管，其特征在于有不超過4組范圍的增強(qiáng)纖維分層，各個(gè)增強(qiáng)纖維分層具有多張?jiān)鰪?qiáng)纖維材料的層疊結(jié)構(gòu)，同時(shí)橫剖面做成“C”字狀，而且上層的增強(qiáng)纖維分層包覆著下層的增強(qiáng)纖維分層的開口部。
4．如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的彎管，其特征在于構(gòu)成上述的無紡織布層的無紡織布的纖維是纖維長(zhǎng)度為1～30mm的短纖維。
5．如權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的彎管，其特征在于上述無紡織布層沿彎管長(zhǎng)度方向的全長(zhǎng)配置。
6．如權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的彎管，其特征在于上述無紡織布層是沿彎管的周向全周地配置。
7．纖維增強(qiáng)塑料制的彎管制造方法，其特征在于用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆套有可擴(kuò)性管子的高耐壓性管子，將由此構(gòu)成的預(yù)成形坯放入金屬模的模腔里；加熱金屬模并將上述高耐壓性管子內(nèi)加壓到3MPa以上，使上述的預(yù)成形坯壓緊在上述模腔，的壁面上。
8.如權(quán)利要求7所述的纖維增強(qiáng)塑料制的彎管制造方法，其特征在于將單絲直徑是20μm以下、單位面積重量是100g/m2以下的無紡織布卷繞在預(yù)成形坯上。
9.纖維增強(qiáng)塑料制的彎管制造方法，其特征在于在用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆可擴(kuò)性管子構(gòu)成的預(yù)成形坯上卷繞單絲直徑是20μm以下而且單位面積重量是100g/m2以下的無紡織布，將由此構(gòu)成的成形基材放入到金屬模的模腔里，加熱金屬模，并對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓，使上述成形基材壓緊在上述的模腔壁面上。
10.纖維增強(qiáng)塑料制的彎管制造方法，其特征在于在用增強(qiáng)纖維包覆可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的預(yù)成形坯上卷繞單絲直徑是20μm以下而且單位面積重量是100g/m2以下的無紡織布，把由此構(gòu)成的成形基材放入到金屬模的模腔里，加熱金屬模，對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓，而且一邊將上述模腔內(nèi)減壓一邊將樹脂注入這模腔內(nèi)。
11.纖維增強(qiáng)塑料制的彎管制造裝置，其特征在于它設(shè)有金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)；上述金屬模具有能將預(yù)成形坯放入的模腔，上述預(yù)成形坯是用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆套在高耐壓管子上的可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于把不可壓縮性流體構(gòu)成的3MPa以上的加壓介質(zhì)供到上述高耐壓性管子內(nèi)。
12.纖維增強(qiáng)塑料制的彎管制造裝置，其特征在于它設(shè)有上下分割式金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)；上述金屬模具有能將預(yù)成形坯放入的模腔，上述預(yù)成形坯是用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆可擴(kuò)性管而構(gòu)成的；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)是用于把加壓介質(zhì)供給到上述可擴(kuò)性管子內(nèi)；而且下側(cè)的金屬模包含有能自由分割地構(gòu)成的型芯。
13.纖維增強(qiáng)塑料制的彎管制造裝置，其特征在于它設(shè)有上下分割式金屬模、加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)、減壓機(jī)構(gòu)和樹脂注入機(jī)構(gòu)；上述上下分割式金屬模具有能將用增強(qiáng)纖維包覆可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的預(yù)成形坯放入的模腔，上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于把加壓介質(zhì)供到上述可擴(kuò)性管子內(nèi)，上述減壓機(jī)構(gòu)用于使上述模腔內(nèi)減壓，上述樹脂注入機(jī)構(gòu)用于將樹脂注入到上述模腔內(nèi)；而且下側(cè)的金屬模包含有能自由分割地構(gòu)成的型芯。
14.一種球拍，它是纖維增強(qiáng)塑料制的，其特征在于該管子是在內(nèi)側(cè)配置增強(qiáng)纖維層，在這增強(qiáng)纖維層的外側(cè)配置單絲直徑是20μm以下而且單位面積重量是100g/m2以下的無紡織布層而構(gòu)成。
15.如權(quán)利要求14所述的球拍，其特征在于構(gòu)成上述增強(qiáng)纖維層的增強(qiáng)纖維是從碳纖維、玻璃纖維和芳族聚酰胺纖維中選用的。
16.如權(quán)利要求14或15所述的球拍，其特征在于上述增強(qiáng)纖維層包括有增強(qiáng)纖維單向取齊體、織物和/或編織物。
17.如權(quán)利要求14～16中任一項(xiàng)所述的球拍，其特征在于它具有不超過4組范圍的增強(qiáng)纖維分層，各個(gè)增強(qiáng)纖維分層具有多張?jiān)鰪?qiáng)纖維材料的層疊結(jié)構(gòu)，并且橫剖面做成“C”字狀；而且上層的增強(qiáng)纖維分層包覆著下層的增強(qiáng)纖維分層的開口部。
18.如權(quán)利要求14～17中任一項(xiàng)所述的球拍，其特征在于構(gòu)成上述無紡織布層的無紡織布的纖維是從碳纖維、玻璃纖維和芳族聚酰胺纖維中選用的。
19.如權(quán)利要求14～18中任一項(xiàng)所述的球拍，其特征在于構(gòu)成上述無紡織布層的無紡織布的纖維是纖維長(zhǎng)度為1～30mm的短纖維。
20.如權(quán)利要求14～19中任一項(xiàng)所述的球拍，其特征在于上述無紡織布層是配置在球拍的把手以外的部分上的。
21.如權(quán)利要求14～20中任一項(xiàng)所述的球拍，其特征在于上述的無紡織布層是配置在框架的窄槽(ガツト)部以外的部分上。
22.如權(quán)利要求14～21中任一項(xiàng)所述的球拍，其特征在于在框架和/或叉形部的上述增強(qiáng)纖維層的內(nèi)側(cè)至少部分地配置木材或蜂窩狀物體。
23.如權(quán)利要求14～22中任一項(xiàng)所述的球拍，其特征在于它是用木材包覆把手上的增強(qiáng)纖維層的。
24.纖維增強(qiáng)塑料制的球拍制造方法，其特征在于用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆套有可擴(kuò)性管子的高耐壓性管子，把由此構(gòu)成的預(yù)成形坯放入到金屬模的模腔里，加熱金屬模，并且將上述高耐壓性管子內(nèi)加壓成3MPa以上，使上述預(yù)成形坯壓緊在上述模腔的壁面上。
25.如權(quán)利要求24所述的纖維增強(qiáng)塑料制的球拍制造方法，其特征在于把單絲直徑是20μm以下、單位面積重量為100g/m2以下的無紡織布卷繞在預(yù)成形坯上。
26.纖維增強(qiáng)塑料制球拍的制造方法，其特征在于用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆可擴(kuò)性管子，在由此構(gòu)成的預(yù)成形坯上卷繞單絲直徑是20μm以下而且單位面積重量是100g/m2以下的無紡織布，將由此構(gòu)成的成形基材放入金屬模的模腔里，加熱金屬模，同時(shí)對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓，使上述成形基材壓緊在上述模腔的壁面上。
27.纖維增強(qiáng)塑料制的球拍制造方法，其特征在于把單絲直徑20μm以下而且單位面積重量是100g/m2以下的無紡織布卷繞在用增強(qiáng)纖維包覆可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的預(yù)成形坯上，把由此構(gòu)成的成形基材放入金屬模的模腔里，加熱金屬模，對(duì)上述可擴(kuò)性管子內(nèi)進(jìn)行加壓，并且，一邊使上述模腔內(nèi)減壓，一邊把樹脂注入到這模腔內(nèi)。
28.如權(quán)利要求24～27中的任一項(xiàng)所述的纖維增強(qiáng)塑料制的球拍制造方法，其特征在于在把上述預(yù)成形坯或成形基材放入到金屬模的模腔里之前，將其在具有上述模腔形狀的模上進(jìn)行擠壓賦形。
29.如權(quán)利要求24～28中的任一項(xiàng)所述的纖維增強(qiáng)塑料制的球拍制造方法，其特征在于與上述預(yù)成形坯或成形基材一起，把預(yù)成形坯的叉形部和/或把手放入到金屬模的模腔里。
30.纖維增強(qiáng)塑料制的球拍制造裝置，其特征在于它設(shè)有金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)，上述金屬模具有能將預(yù)成形坯放入的模腔，上述的預(yù)成形坯是用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆套有可擴(kuò)性管子的高耐壓性管子而構(gòu)成；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于把由不可壓縮性流體構(gòu)成的3MPa以上的加壓介質(zhì)供給到上述高耐壓性管子內(nèi)。
31.纖維增強(qiáng)塑料制的球拍制造裝置，其特征在于它設(shè)有上下分割式金屬模和加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)，上述金屬模具有能將預(yù)成形坯放入的模腔，上述的預(yù)成形坯是用增強(qiáng)纖維的預(yù)浸樹脂物包覆可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于把加壓介質(zhì)供到上述可擴(kuò)性管子里；而且下側(cè)金屬模包含有能自由分割地構(gòu)成的型芯。
32.纖維增強(qiáng)塑料制的球拍制造裝置，其特征在于它設(shè)有上下分割式金屬模、加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)、減壓機(jī)構(gòu)和樹脂注入機(jī)構(gòu)，上述上下分割式金屬模具有能將預(yù)成形坯放入的模腔，上述預(yù)成形坯是用增強(qiáng)纖維包覆可擴(kuò)性管子而構(gòu)成的；上述加壓介質(zhì)供給機(jī)構(gòu)用于把加壓介質(zhì)供到上述可擴(kuò)性管子內(nèi)；上述減壓機(jī)構(gòu)是用于使上述模腔內(nèi)減壓；上述樹脂注入機(jī)構(gòu)用于把樹脂注入到上述模腔內(nèi)；而且下側(cè)金屬模包含有能自由分割地構(gòu)成的型芯。
全文摘要
本發(fā)明是一種在內(nèi)側(cè)配置增強(qiáng)纖維層，在這增強(qiáng)纖維層的外側(cè)配置單絲直徑是20μm以下、單位面積重量為100g/m
文檔編號(hào)A63B49/02GK1126966SQ94192738
公開日1996年7月17日 申請(qǐng)日期1994年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月24日
發(fā)明者關(guān)戶俊英, 松浦良一, 京野哲幸, 西村一彥, 吉村康輔, 井伸也, 尾原春夫, 金森浩充 申請(qǐng)人:東麗株式會(huì)社