ゴルフクラブシャフト及びその製造方法
【課題】カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた芯側のプリプレグシートをマンドレルに巻き付け、さらにその芯側のプリプレグシートのまわりに、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた最外層のプリプレグシートを巻き付け、芯側と最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化させ、次いでマンドレルを脱芯して成るゴルフクラブシャフトにおいて、コストの上昇を抑えつつ、耐衝撃性を高める。
【解決手段】芯側のプリプレグシート６と、最外層のプリプレグシート７のうち、最外層のプリプレグシート７の熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。
【解決手段】芯側のプリプレグシート６と、最外層のプリプレグシート７のうち、最外層のプリプレグシート７の熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンファイバーで強化された樹脂より成るゴルフクラブシャフトと、そのゴルフクラブシャフトの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーボンシャフトとも称せられている上記形式のゴルフクラブシャフトは従来より周知である（特許文献１参照）。この種のゴルフクラブシャフトは、その外周面に衝撃的な外力が加えられたときも、亀裂や割れが生じ難く、高い耐衝撃性を示す。ところが、特に最近は、ゴルフクラブシャフトに対して、より一層高い耐衝撃性が求められており、単に樹脂をカーボンファイバーで強化しただけのゴルフクラブシャフトでは、この要求に応えることはできない。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１９２４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、コストの上昇を抑えつつ、従来よりも一層耐衝撃性を高めることのできるゴルフクラブシャフトと、そのゴルフクラブシャフトの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた複数のプリプレグシートを巻回し、該熱硬化性樹脂を硬化させて構成したゴルフクラブシャフトにおいて、前記複数のプリプレグシートのうち、最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されていることを特徴とするゴルフクラブシャフトを提案する（請求項１）。
【０００６】
また、上記請求項１に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて得たプリプレグシートを、最外層のプリプレグシートとして巻回する際、該プリプレグシートの製造時にカーボンファイバーに対して熱硬化性樹脂シートを重ね合せたの側の面を外向きにして、当該プリプレグシートを巻回するように構成されていると有利である（請求項２）。
【０００７】
さらに、上記請求項１又は２に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて得たプリプレグシートを、最外層のプリプレグシートとして使用すると共に、前記熱硬化性樹脂シート中に、カップスタック型カーボンナノチューブが１乃至２０重量％分散されていると有利である（請求項３）。
【０００８】
また、本発明は、上記目的を達成するため、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた少なくとも１枚の芯側のプリプレグシートをマンドレルに巻き付け、さらにその芯側のプリプレグシートのまわりに、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた最外層のプリプレグシートを巻き付け、芯側と最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化させ、次いで前記マンドレルを脱芯するゴルフクラブシャフトの製造方法において、前記芯側のプリプレグシートと最外層のプリプレグシートのうち、最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されていることを特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法を提案する（請求項４）。
【０００９】
さらに、上記請求項４に記載のゴルフクラブシャフトの製造方法において、カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて、前記最外層のプリプレグシートを製造し、該最外層のプリプレグシートを、芯側のプリプレグシートのまわりに巻き付けるとき、最外層のプリプレグシートの製造時にカーボンファイバーに対して熱硬化性樹脂シートを重ね合せた側の面を外向きにして、当該プリプレグシートを巻き付けるように構成されていると有利である（請求項５）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゴルフクラブシャフトの耐衝撃性を高めることができると共に、最外層のプリプレグシートにのみカップスタック型カーボンナノチューブが分散されているので、ゴルフクラブシャフトの製造コストの上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１２】
図１はゴルフクラブの外観を示す斜視図であり、ここに示したゴルフクラブは、高剛性材料により構成されたクラブヘッド１と、所定の弾性と剛性を有するゴルフクラブシャフト２と、ゴムなどの弾性体より成るグリップ３とを有している。ゴルフクラブシャフト２は、その細径側の先端部４がクラブヘッド１に形成された取付孔に挿入されて固定され、また太径側の後端部５の外周面にグリップ３が装着されて固定されている。
【００１３】
ゴルフクラブシャフト２は、後に詳しく説明するように、樹脂をカーボンファイバーで強化したカーボンシャフトより成る。かかるゴルフクラブシャフトにナノスケール物質が分散されていると、該ゴルフクラブシャフトの耐衝撃性を一層高め、その強度を向上させることができる。ナノスケール物質は、ナノメートルオーダーのサイズ・形状・内部構造をもつ多孔体の物質であり、かかるナノスケール物質として、例えば、フラーレン又はカーボンナノチューブなどの炭素系のナノスケール物質、窒化ホウ素などの窒素系のナノスケール物質、硫化モリブデンなどのモリブデン系のナノスケール物質のほか、ニオブ系のナノスケール物質、或いはタングステン系のナノスケール物質などを挙げることができ、かかるナノスケール物質を樹脂中に混入してゴルフクラブシャフトを構成することによって、そのゴルフクラブシャフトの耐衝撃性を高めることができるのである。
【００１４】
上述のように、従来より各種のナノスケール物質が知られているが、そのうちのカーボンナノチューブ、特にカップスタック型カーボンナノチューブは特別に大きな強度を示し、かかるナノスケール物質を樹脂中に分散させると、その樹脂の耐衝撃性を効果的に高めることができる。従って、カーボンシャフトの樹脂中にカップスタック型カーボンナノチューブを分散することが特に好ましい。ところが、カップスタック型カーボンナノチューブは、他のナノスケール物質と同様に高価であり、かかるナノスケール物資をゴルフクラブシャフト２の全体に分散したとすると、そのコストが大きく上昇する欠点を免れない。
【００１５】
一方、ゴルフクラブシャフト２の外周面に衝撃的な外力が加えられたとき、その外周面に亀裂や割れが生じないようにするには、必ずしも、ゴルフクラブシャフト２の全体の耐衝撃性を高める必要はなく、その外周部の耐衝撃性を高めるだけであってもよい。
【００１６】
上述した知見に基づき、本例のゴルフクラブシャフト２は、その外周面とその近傍との外周部の樹脂にだけ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。これにより、ゴルフクラブシャフト２の外周面に衝撃的な外力が加えられたとき、その外周面に亀裂や割れが生じることを効果的に防止でき、しかも高価なカップスタック型カーボンナノチューブがゴルフクラブシャフト２の全樹脂中に分散されているのでないため、ゴルフクラブシャフト２のコスト上昇を抑えることができる。
【００１７】
また、カップスタック型カーボンナノチューブは、他のカーボンナノチューブであるマルチウォールカーボンナノチューブや、シングルウォールカーボンナノチューブに比べて、エッジ（端部）が多数存在し、そのエッジは、炭素六員環の部分に比べて、結合手が１つ余るので、大気中の酸素と結合してＣ＝ＯやＣＯＯＨ（ＣＯＯ−）などとして存在する。Ｃ＝ＯやＣＯＯ−はＣ−Ｃよりも水や樹脂との親和性が高いので、エッジの多いカップスタック型カーボンナノチューブは、他のカーボンナノチューブよりも樹脂中での分散性（濡れ性）が高くなる。このように、カップスタック型カーボンナノチューブは、樹脂中に均一に分散するので、カップスタック型カーボンナノチューブの混入した樹脂の耐衝撃性が局部的に低下することはなく、その全体に亘って高い耐衝撃性を保つことが可能である。
【００１８】
次に本例のゴルフクラブシャフト２の製造方法の一例を説明しながら、そのゴルフクラブシャフト２の構成をより具体的に明らかにする。
【００１９】
図２に示すように、複数枚のプリプレグシート６，７とマンドレル８を用意する。プリプレグシート６，７は、カーボンファイバーに、例えばエポキシ樹脂よりなる未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートである。その際、一方のプリプレグシート６の熱硬化性樹脂には、ナノスケール物質は混入されておらず、他方のプリプレグシート７の熱硬化性樹脂にカップスタック型カーボンナノチューブが分散混入されている。
【００２０】
図２においては、各プリプレグシート６，７のカーボンファイバーは、平行な細線で示されており、一方のプリプレグシート６のカーボンファイバーは、マンドレル８の軸線方向に対して４５度の角度をなして交差した状態で延びており、他方のプリプレグシート７のカーボンファイバーは、マンドレル８の軸線方向に平行に延びている。
【００２１】
ここで、先ず一方のプリプレグシート６をマンドレル８の周面に巻き付け、次いでその巻き付けたプリプレグシート６の上から他方のプリプレグシート７を巻き付ける。図３はこのときの様子を模式的に示す拡大横断面図であるが、この図には断面を示すハッチングは省略してあり、その代わりに、一方のプリプレグシート６と他方のプリプレグシート７を識別しやすくするため、他方のプリプレグシート７を黒く塗り潰してある。
【００２２】
図３に示した例では、マンドレル８に、一方のプリプレグシート６が渦巻状に複数回巻回され、その巻回されたプリプレグシート６のまわりに、他方のプリプレグシート７が最外層のプリプレグシートとして巻回されている。以下の説明では、必要に応じて、マンドレル８に近い側のプリプレグシート６を芯側のプリプレグシート６と称し、一番外側に巻回されるプリプレグシート７を最外層のプリプレグシート７と称することにする。
【００２３】
前述のように、芯側のプリプレグシート６にはカップスタック型カーボンナノチューブは分散されておらず、最外層のプリプレグシート７にカップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。カップスタック型カーボンナノチューブの分散されていない芯側のプリプレグシートとして、複数枚のプリプレグシートを使用し、これらのプリプレグシートをマンドレル８に順次巻き付け、その上からカップスタック型カーボンナノチューブの分散された最外層のプリプレグシート７を巻き付けるようにしてもよい。このように、少なくとも１枚の芯側のプリプレグシートが用いられるのである。
【００２４】
上述のように、複数のプリプレグシート６，７をマンドレル８に巻き付けた後、その表面全体にテーピング（図示せず）を施し、これを焼成して、その熱硬化性樹脂を硬化させる。その後、マンドレル８を脱芯し、テープを剥離してから、表面を研磨し、研磨後の表面に塗装を施せば、樹脂をカーボンファイバーで強化したゴルフクラブシャフト２が完成する。
【００２５】
上述のように、本例のゴルフクラブシャフト２は、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた複数のプリプレグシート６，７を巻回し、該熱硬化性樹脂を硬化させることにより構成されていると共に、複数のプリプレグシート６，７のうち、最外層のプリプレグシート７の熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。より具体的に示すと、ゴルフクラブシャフト２は、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた少なくとも１枚の芯側のプリプレグシート６をマンドレル８に巻き付け、さらにその芯側のプリプレグシート６のまわりに、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた最外層のプリプレグシート７を巻き付け、芯側と最外層のプリプレグシート６，７の熱硬化性樹脂を硬化させ、次いでマンドレル８を脱芯することにより製造され、芯側のプリプレグシート６と最外層のプリプレグシート７のうち、最外層のプリプレグシート７の熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。このように、本例のゴルフクラブシャフト２は、その外周部の樹脂にだけカップスタック型カーボンナノチューブが分散混入されているのである。
【００２６】
次に最外層のプリプレグシート７は、次のようにして製造される。
【００２７】
図４に示すように、カップスタック型カーボンナノチューブの分散された例えばエポキシ樹脂より成る熱硬化性樹脂シート９と、カーボンファイバー１０を用意する。熱硬化性樹脂シート９には、カップスタック型カーボンナノチューブが１乃至２０重量％分散混入されている。また、図４においては、熱硬化性樹脂シート９とカーボンファイバー１０の厚さを拡大して模式的に示してある。
【００２８】
上述の熱硬化性樹脂シート９とカーボンファイバー１０を図４に示すように重ね合せて重ね合せ体１１とし、その重ね合せ体１１を矢印方向に回転する一対のローラ１２の間に挟持して矢印Ａ方向に搬送する。このとき、重ね合せ体１１を４０℃乃至５０℃程に昇温させる。このように重ね合せ体１１を圧着しながら、その熱硬化性樹脂シート９を比較的低い温度に加熱することによって、重ね合せ体１１の熱硬化性樹脂を液状化し、その液状化した熱硬化性樹脂をカーボンファイバー１０に含浸させて、最外層のプリプレグシート７を製造する。
【００２９】
芯側のプリプレグシート６も上述したところと同様にして製造することができるが、芯側のプリプレグシート６を製造するときは、カップスタック型カーボンナノチューブの分散されていない熱硬化性樹脂シートを用いる。
【００３０】
図５は、上述のようにして得た最外層のプリプレグシート７を模式的に示した断面図である。この図において、符号１０Ａは個々のカーボンファイバーを示し、符号９Ａはカーボンファイバー１０Ａのまわりに含浸された熱硬化性樹脂を示しているが、この図では個々のカーボンファイバー１０Ａの直径と、プリプレグシート７の厚さＴを模式的に拡大して示してある。個々のカーボンファイバー１０Ａの直径は、例えば７μｍ、プリプレグシート７の厚さＴは、例えば０．１乃至０．１５ｍｍ程度である。かかるプリプレグシート７の一方の面７Ａは、図４に示したようにプリプレグシート７を製造するとき、シート状のカーボンファイバー１０に対して熱硬化性樹脂シート９を重ね合せた側の面である。
【００３１】
図４に示したように、プリプレグシート７の製造時に液状化した熱硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂シート９が重ね合わされたカーボンファイバー１０の面１３からそのカーボンファイバー１０中に含浸されるので、図５に示したように完成したプリプレグシート７には、その面７Ａに近い側の部分の方が、その反対の面７Ｂに近い側の部分よりも多量にカップスタック型カーボンナノチューブが含まれている。図５の熱硬化性樹脂９Ａの部分に付した点々は、カップスタック型カーボンナノチューブの存在状態を模式的に示したものであり、その点々の密度が高いほど、カップスタック型カーボンナノチューブが多量に存在することを示している。
【００３２】
前述のようにして得られた最外層のプリプレグシート７は、図２に示したマンドレル８に巻かれた芯側のプリプレグシート６のまわりに巻き付けられるのであるが、このとき最外層のプリプレグシート７の製造時にカーボンファイバー１０に対して熱硬化性樹脂シート９を重ね合せた側の面７Ａを外向きにして、そのプリプレグシート７を芯側のプリプレグシート６に巻き付ける。カップスタック型カーボンナノチューブが多量に含まれたプリプレグシート７の面７Ａを外向きにして、そのプリプレグシート７を巻回するのである。従って、芯側のプリプレグシート６に接する側の最外層のプリプレグシート７の部分には、カップスタック型カーボンナノチューブが少量含まれているか、又は全く含まれていない。
【００３３】
上述のようにして製造されたゴルフクラブシャフト２は、外周面とその近傍の外周部に多量にカップスタック型カーボンナノチューブが存在することになるので、ゴルフクラブシャフト２の外周面の耐衝撃性を効果的に高めることができる。しかもゴルフクラブシャフト２の外周部にだけカップスタック型カーボンナノチューブが含まれているので、そのゴルフクラブシャフト２の製造コストの上昇を抑えることができる。カップスタック型カーボンナノチューブをゴルフクラブシャフト２の耐衝撃性向上のために最も効率よく利用することができるのである。
【００３４】
さらに、最外層のプリプレグシート７を芯側のプリプレグシート６に巻き付けたとき、そのプリプレグシート７の芯側のプリプレグシート６の側の部分には、カップスタック型カーボンナノチューブが存在しないか又はその量が少ないので、最外層のプリプレグシート７と芯側のプリプレグシート６の層間にはカップスタック型カーボンナノチューブが存在しないか、又はその量は極く少量となる。このため、完成したゴルフクラブシャフト２の層間剥離が起き難い。
【００３５】
本発明は図１に示した形式のゴルフクラブに限らず、他の各種形式のゴルフクラブのシャフトにも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ゴルフクラブの斜視図である。
【図２】ゴルフクラブシャフトを構成するプリプレグシートと、マンドレルを示す説明図である。
【図３】マンドレルとそのマンドレルに巻き付けられたプリプレグシートの拡大横断面図である。
【図４】プリプレグシートを製造する方法を示した説明図である。
【図５】完成したプリプレグシートの断面を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
２ ゴルフクラブシャフト
６，７ プリプレグシート
７Ａ 面
８ マンドレル
９ 熱硬化性樹脂シート
１０ カーボンファイバー
１１ 重ね合せ体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンファイバーで強化された樹脂より成るゴルフクラブシャフトと、そのゴルフクラブシャフトの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーボンシャフトとも称せられている上記形式のゴルフクラブシャフトは従来より周知である（特許文献１参照）。この種のゴルフクラブシャフトは、その外周面に衝撃的な外力が加えられたときも、亀裂や割れが生じ難く、高い耐衝撃性を示す。ところが、特に最近は、ゴルフクラブシャフトに対して、より一層高い耐衝撃性が求められており、単に樹脂をカーボンファイバーで強化しただけのゴルフクラブシャフトでは、この要求に応えることはできない。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１９２４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、コストの上昇を抑えつつ、従来よりも一層耐衝撃性を高めることのできるゴルフクラブシャフトと、そのゴルフクラブシャフトの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記目的を達成するため、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた複数のプリプレグシートを巻回し、該熱硬化性樹脂を硬化させて構成したゴルフクラブシャフトにおいて、前記複数のプリプレグシートのうち、最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されていることを特徴とするゴルフクラブシャフトを提案する（請求項１）。
【０００６】
また、上記請求項１に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて得たプリプレグシートを、最外層のプリプレグシートとして巻回する際、該プリプレグシートの製造時にカーボンファイバーに対して熱硬化性樹脂シートを重ね合せたの側の面を外向きにして、当該プリプレグシートを巻回するように構成されていると有利である（請求項２）。
【０００７】
さらに、上記請求項１又は２に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて得たプリプレグシートを、最外層のプリプレグシートとして使用すると共に、前記熱硬化性樹脂シート中に、カップスタック型カーボンナノチューブが１乃至２０重量％分散されていると有利である（請求項３）。
【０００８】
また、本発明は、上記目的を達成するため、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた少なくとも１枚の芯側のプリプレグシートをマンドレルに巻き付け、さらにその芯側のプリプレグシートのまわりに、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた最外層のプリプレグシートを巻き付け、芯側と最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化させ、次いで前記マンドレルを脱芯するゴルフクラブシャフトの製造方法において、前記芯側のプリプレグシートと最外層のプリプレグシートのうち、最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されていることを特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法を提案する（請求項４）。
【０００９】
さらに、上記請求項４に記載のゴルフクラブシャフトの製造方法において、カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて、前記最外層のプリプレグシートを製造し、該最外層のプリプレグシートを、芯側のプリプレグシートのまわりに巻き付けるとき、最外層のプリプレグシートの製造時にカーボンファイバーに対して熱硬化性樹脂シートを重ね合せた側の面を外向きにして、当該プリプレグシートを巻き付けるように構成されていると有利である（請求項５）。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゴルフクラブシャフトの耐衝撃性を高めることができると共に、最外層のプリプレグシートにのみカップスタック型カーボンナノチューブが分散されているので、ゴルフクラブシャフトの製造コストの上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
【００１２】
図１はゴルフクラブの外観を示す斜視図であり、ここに示したゴルフクラブは、高剛性材料により構成されたクラブヘッド１と、所定の弾性と剛性を有するゴルフクラブシャフト２と、ゴムなどの弾性体より成るグリップ３とを有している。ゴルフクラブシャフト２は、その細径側の先端部４がクラブヘッド１に形成された取付孔に挿入されて固定され、また太径側の後端部５の外周面にグリップ３が装着されて固定されている。
【００１３】
ゴルフクラブシャフト２は、後に詳しく説明するように、樹脂をカーボンファイバーで強化したカーボンシャフトより成る。かかるゴルフクラブシャフトにナノスケール物質が分散されていると、該ゴルフクラブシャフトの耐衝撃性を一層高め、その強度を向上させることができる。ナノスケール物質は、ナノメートルオーダーのサイズ・形状・内部構造をもつ多孔体の物質であり、かかるナノスケール物質として、例えば、フラーレン又はカーボンナノチューブなどの炭素系のナノスケール物質、窒化ホウ素などの窒素系のナノスケール物質、硫化モリブデンなどのモリブデン系のナノスケール物質のほか、ニオブ系のナノスケール物質、或いはタングステン系のナノスケール物質などを挙げることができ、かかるナノスケール物質を樹脂中に混入してゴルフクラブシャフトを構成することによって、そのゴルフクラブシャフトの耐衝撃性を高めることができるのである。
【００１４】
上述のように、従来より各種のナノスケール物質が知られているが、そのうちのカーボンナノチューブ、特にカップスタック型カーボンナノチューブは特別に大きな強度を示し、かかるナノスケール物質を樹脂中に分散させると、その樹脂の耐衝撃性を効果的に高めることができる。従って、カーボンシャフトの樹脂中にカップスタック型カーボンナノチューブを分散することが特に好ましい。ところが、カップスタック型カーボンナノチューブは、他のナノスケール物質と同様に高価であり、かかるナノスケール物資をゴルフクラブシャフト２の全体に分散したとすると、そのコストが大きく上昇する欠点を免れない。
【００１５】
一方、ゴルフクラブシャフト２の外周面に衝撃的な外力が加えられたとき、その外周面に亀裂や割れが生じないようにするには、必ずしも、ゴルフクラブシャフト２の全体の耐衝撃性を高める必要はなく、その外周部の耐衝撃性を高めるだけであってもよい。
【００１６】
上述した知見に基づき、本例のゴルフクラブシャフト２は、その外周面とその近傍との外周部の樹脂にだけ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。これにより、ゴルフクラブシャフト２の外周面に衝撃的な外力が加えられたとき、その外周面に亀裂や割れが生じることを効果的に防止でき、しかも高価なカップスタック型カーボンナノチューブがゴルフクラブシャフト２の全樹脂中に分散されているのでないため、ゴルフクラブシャフト２のコスト上昇を抑えることができる。
【００１７】
また、カップスタック型カーボンナノチューブは、他のカーボンナノチューブであるマルチウォールカーボンナノチューブや、シングルウォールカーボンナノチューブに比べて、エッジ（端部）が多数存在し、そのエッジは、炭素六員環の部分に比べて、結合手が１つ余るので、大気中の酸素と結合してＣ＝ＯやＣＯＯＨ（ＣＯＯ−）などとして存在する。Ｃ＝ＯやＣＯＯ−はＣ−Ｃよりも水や樹脂との親和性が高いので、エッジの多いカップスタック型カーボンナノチューブは、他のカーボンナノチューブよりも樹脂中での分散性（濡れ性）が高くなる。このように、カップスタック型カーボンナノチューブは、樹脂中に均一に分散するので、カップスタック型カーボンナノチューブの混入した樹脂の耐衝撃性が局部的に低下することはなく、その全体に亘って高い耐衝撃性を保つことが可能である。
【００１８】
次に本例のゴルフクラブシャフト２の製造方法の一例を説明しながら、そのゴルフクラブシャフト２の構成をより具体的に明らかにする。
【００１９】
図２に示すように、複数枚のプリプレグシート６，７とマンドレル８を用意する。プリプレグシート６，７は、カーボンファイバーに、例えばエポキシ樹脂よりなる未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートである。その際、一方のプリプレグシート６の熱硬化性樹脂には、ナノスケール物質は混入されておらず、他方のプリプレグシート７の熱硬化性樹脂にカップスタック型カーボンナノチューブが分散混入されている。
【００２０】
図２においては、各プリプレグシート６，７のカーボンファイバーは、平行な細線で示されており、一方のプリプレグシート６のカーボンファイバーは、マンドレル８の軸線方向に対して４５度の角度をなして交差した状態で延びており、他方のプリプレグシート７のカーボンファイバーは、マンドレル８の軸線方向に平行に延びている。
【００２１】
ここで、先ず一方のプリプレグシート６をマンドレル８の周面に巻き付け、次いでその巻き付けたプリプレグシート６の上から他方のプリプレグシート７を巻き付ける。図３はこのときの様子を模式的に示す拡大横断面図であるが、この図には断面を示すハッチングは省略してあり、その代わりに、一方のプリプレグシート６と他方のプリプレグシート７を識別しやすくするため、他方のプリプレグシート７を黒く塗り潰してある。
【００２２】
図３に示した例では、マンドレル８に、一方のプリプレグシート６が渦巻状に複数回巻回され、その巻回されたプリプレグシート６のまわりに、他方のプリプレグシート７が最外層のプリプレグシートとして巻回されている。以下の説明では、必要に応じて、マンドレル８に近い側のプリプレグシート６を芯側のプリプレグシート６と称し、一番外側に巻回されるプリプレグシート７を最外層のプリプレグシート７と称することにする。
【００２３】
前述のように、芯側のプリプレグシート６にはカップスタック型カーボンナノチューブは分散されておらず、最外層のプリプレグシート７にカップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。カップスタック型カーボンナノチューブの分散されていない芯側のプリプレグシートとして、複数枚のプリプレグシートを使用し、これらのプリプレグシートをマンドレル８に順次巻き付け、その上からカップスタック型カーボンナノチューブの分散された最外層のプリプレグシート７を巻き付けるようにしてもよい。このように、少なくとも１枚の芯側のプリプレグシートが用いられるのである。
【００２４】
上述のように、複数のプリプレグシート６，７をマンドレル８に巻き付けた後、その表面全体にテーピング（図示せず）を施し、これを焼成して、その熱硬化性樹脂を硬化させる。その後、マンドレル８を脱芯し、テープを剥離してから、表面を研磨し、研磨後の表面に塗装を施せば、樹脂をカーボンファイバーで強化したゴルフクラブシャフト２が完成する。
【００２５】
上述のように、本例のゴルフクラブシャフト２は、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた複数のプリプレグシート６，７を巻回し、該熱硬化性樹脂を硬化させることにより構成されていると共に、複数のプリプレグシート６，７のうち、最外層のプリプレグシート７の熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。より具体的に示すと、ゴルフクラブシャフト２は、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた少なくとも１枚の芯側のプリプレグシート６をマンドレル８に巻き付け、さらにその芯側のプリプレグシート６のまわりに、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた最外層のプリプレグシート７を巻き付け、芯側と最外層のプリプレグシート６，７の熱硬化性樹脂を硬化させ、次いでマンドレル８を脱芯することにより製造され、芯側のプリプレグシート６と最外層のプリプレグシート７のうち、最外層のプリプレグシート７の熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されている。このように、本例のゴルフクラブシャフト２は、その外周部の樹脂にだけカップスタック型カーボンナノチューブが分散混入されているのである。
【００２６】
次に最外層のプリプレグシート７は、次のようにして製造される。
【００２７】
図４に示すように、カップスタック型カーボンナノチューブの分散された例えばエポキシ樹脂より成る熱硬化性樹脂シート９と、カーボンファイバー１０を用意する。熱硬化性樹脂シート９には、カップスタック型カーボンナノチューブが１乃至２０重量％分散混入されている。また、図４においては、熱硬化性樹脂シート９とカーボンファイバー１０の厚さを拡大して模式的に示してある。
【００２８】
上述の熱硬化性樹脂シート９とカーボンファイバー１０を図４に示すように重ね合せて重ね合せ体１１とし、その重ね合せ体１１を矢印方向に回転する一対のローラ１２の間に挟持して矢印Ａ方向に搬送する。このとき、重ね合せ体１１を４０℃乃至５０℃程に昇温させる。このように重ね合せ体１１を圧着しながら、その熱硬化性樹脂シート９を比較的低い温度に加熱することによって、重ね合せ体１１の熱硬化性樹脂を液状化し、その液状化した熱硬化性樹脂をカーボンファイバー１０に含浸させて、最外層のプリプレグシート７を製造する。
【００２９】
芯側のプリプレグシート６も上述したところと同様にして製造することができるが、芯側のプリプレグシート６を製造するときは、カップスタック型カーボンナノチューブの分散されていない熱硬化性樹脂シートを用いる。
【００３０】
図５は、上述のようにして得た最外層のプリプレグシート７を模式的に示した断面図である。この図において、符号１０Ａは個々のカーボンファイバーを示し、符号９Ａはカーボンファイバー１０Ａのまわりに含浸された熱硬化性樹脂を示しているが、この図では個々のカーボンファイバー１０Ａの直径と、プリプレグシート７の厚さＴを模式的に拡大して示してある。個々のカーボンファイバー１０Ａの直径は、例えば７μｍ、プリプレグシート７の厚さＴは、例えば０．１乃至０．１５ｍｍ程度である。かかるプリプレグシート７の一方の面７Ａは、図４に示したようにプリプレグシート７を製造するとき、シート状のカーボンファイバー１０に対して熱硬化性樹脂シート９を重ね合せた側の面である。
【００３１】
図４に示したように、プリプレグシート７の製造時に液状化した熱硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂シート９が重ね合わされたカーボンファイバー１０の面１３からそのカーボンファイバー１０中に含浸されるので、図５に示したように完成したプリプレグシート７には、その面７Ａに近い側の部分の方が、その反対の面７Ｂに近い側の部分よりも多量にカップスタック型カーボンナノチューブが含まれている。図５の熱硬化性樹脂９Ａの部分に付した点々は、カップスタック型カーボンナノチューブの存在状態を模式的に示したものであり、その点々の密度が高いほど、カップスタック型カーボンナノチューブが多量に存在することを示している。
【００３２】
前述のようにして得られた最外層のプリプレグシート７は、図２に示したマンドレル８に巻かれた芯側のプリプレグシート６のまわりに巻き付けられるのであるが、このとき最外層のプリプレグシート７の製造時にカーボンファイバー１０に対して熱硬化性樹脂シート９を重ね合せた側の面７Ａを外向きにして、そのプリプレグシート７を芯側のプリプレグシート６に巻き付ける。カップスタック型カーボンナノチューブが多量に含まれたプリプレグシート７の面７Ａを外向きにして、そのプリプレグシート７を巻回するのである。従って、芯側のプリプレグシート６に接する側の最外層のプリプレグシート７の部分には、カップスタック型カーボンナノチューブが少量含まれているか、又は全く含まれていない。
【００３３】
上述のようにして製造されたゴルフクラブシャフト２は、外周面とその近傍の外周部に多量にカップスタック型カーボンナノチューブが存在することになるので、ゴルフクラブシャフト２の外周面の耐衝撃性を効果的に高めることができる。しかもゴルフクラブシャフト２の外周部にだけカップスタック型カーボンナノチューブが含まれているので、そのゴルフクラブシャフト２の製造コストの上昇を抑えることができる。カップスタック型カーボンナノチューブをゴルフクラブシャフト２の耐衝撃性向上のために最も効率よく利用することができるのである。
【００３４】
さらに、最外層のプリプレグシート７を芯側のプリプレグシート６に巻き付けたとき、そのプリプレグシート７の芯側のプリプレグシート６の側の部分には、カップスタック型カーボンナノチューブが存在しないか又はその量が少ないので、最外層のプリプレグシート７と芯側のプリプレグシート６の層間にはカップスタック型カーボンナノチューブが存在しないか、又はその量は極く少量となる。このため、完成したゴルフクラブシャフト２の層間剥離が起き難い。
【００３５】
本発明は図１に示した形式のゴルフクラブに限らず、他の各種形式のゴルフクラブのシャフトにも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ゴルフクラブの斜視図である。
【図２】ゴルフクラブシャフトを構成するプリプレグシートと、マンドレルを示す説明図である。
【図３】マンドレルとそのマンドレルに巻き付けられたプリプレグシートの拡大横断面図である。
【図４】プリプレグシートを製造する方法を示した説明図である。
【図５】完成したプリプレグシートの断面を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
２ ゴルフクラブシャフト
６，７ プリプレグシート
７Ａ 面
８ マンドレル
９ 熱硬化性樹脂シート
１０ カーボンファイバー
１１ 重ね合せ体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた複数のプリプレグシートを巻回し、該熱硬化性樹脂を硬化させて構成したゴルフクラブシャフトにおいて、前記複数のプリプレグシートのうち、最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項２】
カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて得たプリプレグシートを、最外層のプリプレグシートとして巻回する際、該プリプレグシートの製造時にカーボンファイバーに対して熱硬化性樹脂シートを重ね合せたの側の面を外向きにして、当該プリプレグシートを巻回する請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項３】
カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて得たプリプレグシートを、最外層のプリプレグシートとして使用すると共に、前記熱硬化性樹脂シート中に、カップスタック型カーボンナノチューブが１乃至２０重量％分散されている請求項１又は２に記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項４】
カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた少なくとも１枚の芯側のプリプレグシートをマンドレルに巻き付け、さらにその芯側のプリプレグシートのまわりに、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた最外層のプリプレグシートを巻き付け、芯側と最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化させ、次いで前記マンドレルを脱芯するゴルフクラブシャフトの製造方法において、前記芯側のプリプレグシートと最外層のプリプレグシートのうち、最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されていることを特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法。
【請求項５】
カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて、前記最外層のプリプレグシートを製造し、該最外層のプリプレグシートを、芯側のプリプレグシートのまわりに巻き付けるとき、最外層のプリプレグシートの製造時にカーボンファイバーに対して熱硬化性樹脂シートを重ね合せた側の面を外向きにして、当該プリプレグシートを巻き付ける請求項３に記載のゴルフクラブシャフトの製造方法。
【請求項１】
カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた複数のプリプレグシートを巻回し、該熱硬化性樹脂を硬化させて構成したゴルフクラブシャフトにおいて、前記複数のプリプレグシートのうち、最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項２】
カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて得たプリプレグシートを、最外層のプリプレグシートとして巻回する際、該プリプレグシートの製造時にカーボンファイバーに対して熱硬化性樹脂シートを重ね合せたの側の面を外向きにして、当該プリプレグシートを巻回する請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項３】
カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて得たプリプレグシートを、最外層のプリプレグシートとして使用すると共に、前記熱硬化性樹脂シート中に、カップスタック型カーボンナノチューブが１乃至２０重量％分散されている請求項１又は２に記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項４】
カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた少なくとも１枚の芯側のプリプレグシートをマンドレルに巻き付け、さらにその芯側のプリプレグシートのまわりに、カーボンファイバーに熱硬化性樹脂を含浸させた最外層のプリプレグシートを巻き付け、芯側と最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂を硬化させ、次いで前記マンドレルを脱芯するゴルフクラブシャフトの製造方法において、前記芯側のプリプレグシートと最外層のプリプレグシートのうち、最外層のプリプレグシートの熱硬化性樹脂にのみ、カップスタック型カーボンナノチューブが分散されていることを特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法。
【請求項５】
カップスタック型カーボンナノチューブの分散された熱硬化性樹脂シートとカーボンファイバーとを重ね合せ、その重ね合せ体の熱硬化性樹脂を液状化することにより、当該熱硬化性樹脂をカーボンファイバーに含浸させて、前記最外層のプリプレグシートを製造し、該最外層のプリプレグシートを、芯側のプリプレグシートのまわりに巻き付けるとき、最外層のプリプレグシートの製造時にカーボンファイバーに対して熱硬化性樹脂シートを重ね合せた側の面を外向きにして、当該プリプレグシートを巻き付ける請求項３に記載のゴルフクラブシャフトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３２５８２３（Ｐ２００７−３２５８２３Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６０７４０（Ｐ２００６−１６０７４０）
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（５０１２０５６４７）マルマン株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月９日（２００６．６．９）
【出願人】（５０１２０５６４７）マルマン株式会社 (20)
【Ｆターム（参考）】
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