繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法
【課題】ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法を提供する。
【解決手段】複数の繊維強化樹脂層で構成される繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法である。繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたバイアス層(21)を巻き付ける工程と、繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたストレート層(22〜26)を巻き付ける工程と、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 であり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂層(27)を巻き付ける工程と、巻き付けた後の厚さが５０μｍ〜１００μｍであるガラス繊維強化樹脂層(29)を巻き付ける工程とを含んでいる。
【解決手段】複数の繊維強化樹脂層で構成される繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法である。繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたバイアス層(21)を巻き付ける工程と、繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたストレート層(22〜26)を巻き付ける工程と、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 であり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂層(27)を巻き付ける工程と、巻き付けた後の厚さが５０μｍ〜１００μｍであるガラス繊維強化樹脂層(29)を巻き付ける工程とを含んでいる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフクラブ用シャフトは、ゴルフという競技において、飛距離を増大させること、方向性を安定させることが要求される最も重要な性能であるが、近年意匠性についても重要度が増してきている。背景には、従来のゴルフクラブは、ゴルフクラブヘッド、シャフト、グリップを一体として製造販売されてきたが、それぞれを自分の好みで選択し、ゴルフクラブとして組み立てる「カスタムメイド化」が進んできたため、ゴルフクラブの外観での差別化を要望する傾向が強くなったことが挙げられる。
【０００３】
ゴルフクラブ用シャフトの意匠性向上のために最も広く用いられる手法は、塗装で差別化を持たせることである。従来は、黒等の単色で塗装を施していたが、意匠性を向上させるため、グラデーション等を用いた２色以上の多色塗装、さらに多色印刷などを施すことで他のシャフトとの差別化を図ることが近年のシャフトの主流となっている。
【０００４】
しかしながら、このような塗装による差別化は、色に変化を持たせるため何層も塗装を行う必要があり工程が長くなること、また、塗装によるシャフトの重量の増加、外径が太くなる等、シャフトの性能に少なからず影響を及ぼすことが問題となっている。
【０００５】
これに対し、特許文献１（特開２００２−１９１７３５号公報）では、繊維強化樹脂層からなるゴルフシャフトの表層に、金属線層を配置し、その上に透視し得る低弾性繊維樹脂層を有するゴルフクラブ用シャフトの製造方法を開示している。
【０００６】
特許文献１によれば、立体的な奥行きを持つ意匠的に優れたゴルフシャフトを製造出来るとある。確かに、この方法によれば立体的な奥行きを持つ意匠的に優れたゴルフシャフトを製造出来るため、複雑な塗装をする必要がなく、塗装による重量増加を防ぐことが可能であるが、繊維強化樹脂層に比較して金属線層は比重が大きいため、金属線層付与による重量の増加、また、金属線の種類によっては、金属線自体の剛性が高すぎて巻き付けが困難であるという問題を有している。
【０００７】
上記とは別に、繊維強化樹脂層からなるゴルフシャフトの表層に、織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグを配置し、その上に透視し得る低弾性繊維樹脂からなるプリプレグを配置することで、意匠性に優れたゴルフシャフトを製造することが出来る。
【０００８】
しかしながら、このような織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグは、経糸と緯糸の屈曲が大きいため、プリプレグのドレープ性に劣るという問題がある。そのため、ゴルフシャフトのような外径の小さい管状体に、織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグを巻き付けると、巻き付けたプリプレグの端部が浮き上がったり、巻き付けが困難なため織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグを巻き付ける位置、方向、長さが制限され、ゴルフシャフトの補強としては不十分である等の問題があった。
【０００９】
この問題を解決するため、特許文献２（特開平８−３３６９０３号公報）及び特許文献３（特開平８−３３６９０４号公報）では、糸幅が３〜１６ｍｍ、糸幅／厚み比が２０以上の扁平な強化繊維糸による織布を使用することで、軽量で高強度のスポーツレジャー用品および管状体が得られることを開示している。
【００１０】
しかしながら、これらの織布状強化繊維はドレープ性が高いため、管状体に巻き付けることが容易である反面、織目がずれ易く、また、最外層に用いると研磨で織目が削れてしまうため、意匠用途として使用することが難しいという問題を抱えていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１９１７３５号公報
【特許文献２】特開平８−３３６９０３号公報
【特許文献３】特開平８−３３６９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
１）複数の繊維強化樹脂層で構成される繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法であって、繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたバイアス層を巻きつける工程と、繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたストレート層を巻き付ける工程と、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 であり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程と、巻き付けた後の厚さが５０μｍ〜１００μｍであるガラス繊維強化樹脂層を巻き付ける工程を順に有する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
２）前記織布状繊維強化樹脂層をシャフト軸方向に配向されたストレート層に実質的に半周ずらして貼り付けて一体化させて巻き付ける１）に記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
３）前記織布状繊維強化樹脂層を形成する補強繊維が炭素繊維であり、かつ補強繊維の弾性率が２８０ＧＰａ以上である１）又は２）に記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
４）前記織布状繊維強化樹脂層を形成する織布の形態が、平織りである１）〜３）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
５）前記織布状繊維強化樹脂層を形成する織布の経糸が、実質的にシャフト軸方向に配向された１）〜４）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法によると、織布状繊維強化樹脂層が高い意匠性を有するため、複雑な塗装をしなくても優れた意匠性を有することが出来、ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法を提供出来る。
以下、好適な実施形態をもって、本発明の構成と作用効果について図面を参照しながら具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のゴルフクラブ用シャフトの一実施形態例を示すプリプレグの裁断形状と、巻き付け順序とを示す説明図である。
【図２】マンドレルの概略説明図である。
【図３】実施例１におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【図４】実施例２におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【図５】比較例１におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【図６】比較例２におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【図７】比較例３におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法は、図１に示すような裁断形状を有するプリプレグをマンドレル１０に巻き付け積層した後、加熱硬化して複数の繊維強化樹脂層から構成されるゴルフクラブ用シャフトを製造する。すなわち、同図のパターン１に示すように、繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたプリプレグ２１からなるバイアス層をマンドレル１０に巻き付ける第１工程と、繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたプリプレグ２２〜２６からなるパターン２〜６に示すストレート層を所要層巻き付ける第２工程と、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 であり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂からなるパターン７に示すプリプレグ２７を複数層巻き付ける第３工程と、ガラス繊維強化樹脂層から構成されるパターン９に示すプリプレグ２９を厚さが５０μｍ〜１００μｍとなるよう順に巻き付ける第４工程を含んでいる。
【００１７】
図示例によれば、第２工程で巻き付けるストレート層の層数を５層としているが、この層数は任意であり、要求されるゴルフクラブとしての性能に応じて適宜決められる。また、本実施形態では第３工程と第４工程の間に、シャフトのヘッド側端部にストレート層からなるプリプレグ２８からなる補強片を巻き付けているが、この工程は省略することもでき、或いは第１〜第４工程の間に複数層介入させるようにすることもできる。
【００１８】
本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法において使用されるプリプレグを構成するマトリックス樹脂には、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を使用することができるが、好ましくは熱硬化性樹脂が用いられる。
【００１９】
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、及びこれらの混合樹脂を用いることができる。一方、熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、およびこれらの混合樹脂を使用することができる。中でも、エポキシ系樹脂は硬化収縮率が少なく、高い剛性と靭性値を有するので、最も好ましく使用される。
【００２０】
本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法で使用される繊維強化樹脂層を構成する繊維は、金属繊維、ボロン繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミクス繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、その他の高強力合成繊維などを使用することができる。無機繊維は軽量、かつ高強力であることから好ましく使用される。中でも、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
これらの繊維は、単独または混合して使用できる。また、長繊維、短繊維、及びこれらの混合繊維など、繊維の長さは特に規定するものではない。
【００２１】
通常、繊維強化樹脂層で構成されるゴルフクラブ用シャフトの製造方法は、加熱硬化後に細径端部と太径端部をカットして長さを調整する。図１に示す距離Ｌｂは、このカット後に長さが目的の長さとなるように設定する。例えば、１，１７０ｍｍの全長のゴルフクラブ用シャフトを得ようとする場合、細径端部を１０ｍｍカットし、太径端部を１０ｍｍカットするときは、Ｌｂ＝１，１９０ｍｍに設定する。
【００２２】
マンドレル１０は金属製であれば特に材質を限定するものでないが、テーパー等の加工が容易であること、耐久性に優れる観点から、鉄製であることが好ましい。マンドレル１０に図１に示す各プリプレグ２１〜２９を巻き付けることになるが、加熱硬化後マンドレル１０から繊維強化樹脂層を取り外す際、脱型が容易になるよう予めマンドレル１０に離型剤を塗布しておくことが好ましい。
【００２３】
本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、まずマンドレル１０に繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたプリプレグ２１からなるバイアス層を巻きつける。なお、プリプレグ２１に使用される補強繊維は、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００２４】
ゴルフクラブ用シャフトの部分的な強度補強や剛性向上のため、図１のパターン２に示すような形状の補強層をこれらの工程の最初、あるいは途中、或いは最後に巻き付けることができ、これらは複数枚あっても良い。なお、パターン２に示すプリプレグ２２からなる補強片に使用される補強繊維は、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００２５】
次に繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたプリプレグ２３〜２６からなるストレート層を巻き付ける。なお、プリプレグ２３〜２６に使用される補強繊維は、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００２６】
次に織布状の繊維強化樹脂からなるプリプレグ２７を巻き付ける。なお、このプリプレグ２７に用いる織布状補強繊維の単位面積あたりの重量は、８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 が好ましい。１２０ｇ／ｍ2 より大きいと織布を形成する補強繊維の屈曲が大きくなり、プリプレグのドレープ性が損なわれるため好ましくない。また、８０ｇ／ｍ2 より小さいと織布の空隙が大きくなり、表面の平滑性や意匠性が損なわれるため好ましくない。
【００２７】
また、この織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグ２７をストレート層からなるプリプレグ２６に実質的に半周ずらして貼り付けた後に巻きつけると、プリプレグ２７の織布の目ずれがしにくくなり、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを得ることが出来るのでより好ましい。なお、実質的に半周ずらすとは、シャフトの細径端部の外周が２０ｍｍで、太径端部の外周が４０ｍｍであった場合、プリプレグ２７をプリプレグ２６に対し、シャフトの細径端部側を１０ｍｍ、太径端部側を２０ｍｍずらして貼り付けるということを意味する。
【００２８】
プリプレグ２７に用いる織布状補強繊維の繊維束は、２，０００〜１２，０００フィラメントであることが好ましい。２，０００フィラメントより少ないと織布状の組織が小さくなり過ぎ、また１２，０００フィラメントより多いと、織布状の組織が大きくなり過ぎて意匠性が損なわれるため好ましくない。なお、ゴルフクラブの外観として最も好ましいのは、２，０００〜６，０００フィラメントである。
【００２９】
プリプレグ２７に用いる織布を形成する繊維束の幅は、２ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい。２ｍｍより小さいと、織布の空隙が大きくなり過ぎ、表面の平滑性や意匠性が損なわれるため好ましくなく、２０ｍｍより大きいと格子状の模様が大きくなり過ぎて意匠性に劣るため好ましくない。なお、ゴルフクラブの外観として最も好ましいのは、２ｍｍ〜６ｍｍである。
【００３０】
プリプレグ２７に使用される織布状補強繊維は、金属繊維、ボロン繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミクス繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、その他の高強力合成繊維などを使用することができる。無機繊維は軽量、かつ高強力であることから好ましく使用される。中でも、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００３１】
プリプレグ２７に用いる織布状補強繊維の弾性率は特に制限はないが、２８０ＧＰａ以上の炭素繊維であることが好ましい。２８０ＧＰａより小さいとゴルフシャフトとして十分な剛性を得ることが出来ず、補強が必要となり、重量が重くなる等の問題が生じるからである。なお、補強繊維の弾性率が４００ＧＰａより大きいと繊維の引張強度が低くなり、また織布自体の剛性が高くなりすぎて、プリプレグのドレープ性が損なわれるため、補強繊維の弾性率は、２８０ＧＰａ〜４００ＧＰａとすることが好ましい。
【００３２】
プリプレグ２７に用いる織布の形態は、平織り、朱子織り、綾織り等いずれの形態であっても良いが、織布の形態を保持しやすいことから、平織りが特に好ましい。
【００３３】
プリプレグ２７に用いる織布の経糸及び緯糸は、実質的にシャフト軸方向に配向されても良いし、シャフト軸方向に対し±４０°〜±５０°に配向されても良いが、シャフト軸方向に経糸が配向されれば、シャフトの曲げ、および潰し剛性を向上させることが出来るのでより好ましい。なお、従来は経糸をシャフト軸方向に配向するのが困難であったが、本発明の製造方法によれば、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 あり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂層を巻き付けるので格別の問題は生じない。
【００３４】
ゴルフシャフトの細径端部の外径を調整するため、図１のパターン８に示すような形状の補強層をこれらの工程の最初、あるいは途中、あるいは最後に巻き付けても良く、これらは複数個あっても良い。なお、プリプレグ２８からなる補強片に使用される補強繊維に制限はないが、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００３５】
最後にガラス繊維強化樹脂からなるプリプレグ２９を巻き付ける。プリプレグ２９に用いられるガラス繊維の形態は、織布、不織布、一方向に引き揃えられた状態のいずれでも良い。マトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を使用することができるが、好ましくは熱硬化性樹脂が用いられ、特に接着強度や耐熱性などの特性が高いことからエポキシ樹脂が好適である。なお、下地にあるプリプレグ２７の織布形態が可視化される必要があるため、透明度の高いエポキシ樹脂であることがさらに好ましい。
【００３６】
プリプレグ２９の厚みについて制限はないが、巻き付けた後のガラス繊維強化樹脂層の厚みが５０μｍ〜１００μｍである必要がある。繊維強化樹脂性ゴルフクラブ用シャフトは、加熱成形後に表面の凹凸除去およびフレックス調整のため、表面を研磨加工する。そのため、巻き付けた後のガラス繊維強化樹脂層の厚みが５０μｍより小さいと、研磨加工時にガラス繊維強化樹脂層と共に織布状強化繊維層も研磨されたり、織布状強化繊維層の凹凸が残って表面平滑性が損なわれる等の問題がある。また、巻き付けた後のガラス繊維強化樹脂層の厚みが１００μｍより大きいと、織布状強化繊維が外観で見えにくくなったり、ガラス繊維の比重が重いため、ゴルフクラブ用シャフトの重量が重くなるなどの問題があるため好ましくない。ガラス繊維強化樹脂層の厚みが５０μｍ〜１００μｍとなるように巻き付けると、これらの問題が解消され、表面平滑性に優れ、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを得ることが出来る。
【００３７】
以上説明した本発明の一実施形態例によるゴルフクラブ用シャフトの製造方法によれば、織布状繊維強化樹脂層が高い意匠性を有するため、複雑な塗装をしなくても優れた意匠性を有することが出来、ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法を提供できる。
【実施例】
【００３８】
次に、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明する。
実施例１、２および比較例１、２で作製したゴルフクラブ用シャフトの材料を以下に示す。ここで、プリプレグに付したローマ字符号は、図１に示すパターン１〜パターン９の形状をもつプリプレグ２１〜２９に対応するプリプレグの材料を示している。
プリプレグＡ：炭素繊維プリプレグ ＨＳＸ３５０Ｃ１００Ｓ（厚さ０．０７６ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＢ：炭素繊維プリプレグ ＴＲ３５０Ｃ１００Ｓ（厚さ０．０８４ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＣ：炭素繊維プリプレグ ＭＲ３５０Ｃ１００Ｓ（厚さ０．０８４ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＤ：炭素繊維プリプレグ ＭＲ３５０Ｃ１２５Ｓ（厚さ０．１０６ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＥ：炭素繊維プリプレグ ＴＲ３５０Ｅ１２５Ｓ（厚さ０．１１３ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＦ：織布状炭素繊維プリプレグ（強化繊維：ＭＲ３０−３Ｌ、繊維目付け：１００ｇ／ｍ2 、繊維束幅：３ｍｍ、樹脂含有量：４０％、厚さ０．１０９ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＧ：ガラス繊維プリプレグ ＧＥ３５２Ｇ０７５Ｓ（厚さ０．０６６ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＨ：炭素繊維プリプレグ ＭＲ３５０Ｃ１５０Ｓ（厚さ０．１２７ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＩ：織布状炭素繊維プリプレグ ＴＲ１１２０ ３５０ＧＭＰ（強化繊維：ＴＲ４０−１Ｌ、繊維目付け：１２０ｇ／ｍ2 、繊維束幅：１ｍｍ、樹脂含有量：４０％、厚さ０．１５０ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＪ：織布状炭素繊維プリプレグ ＴＲ３１１０ ３５７ＧＭＰ（強化繊維：ＴＲ３０Ｓ−３Ｌ、繊維目付け：２００ｇ／ｍ2 、繊維束幅：２ｍｍ、樹脂含有量：４０％、厚さ０．２４０ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＫ：織布状ガラス繊維プリプレグ（強化繊維：ＥＣＤ９００ １／０、繊維目付け：２４．５ｇ／ｍ2 、樹脂含有量：４０％、厚さ０．０３０ｍｍ）
【００３９】
（実施例１）
＜マンドレル＞
図２に示す形状のマンドレル１０（鉄製）を用意した。このマンドレル１０は、全体の長さＬ３にあって、その細径端Ｐ１から長さＬ１の位置（切換点）Ｐ２まで、その外径が直線的に漸増し、切換点Ｐ２から長さＬ２の大径端Ｐ３まで、その外径は一定である、鉄製の円筒体からなる。本実施例による前記マンドレル１０の各部位における具体的な外径、長さ、テーパー度は以下のとおりである。
【００４０】
細径端Ｐ１の外径は４．６０ｍｍ、切換点Ｐ２の外径は１４．３０ｍｍ、この切換点Ｐ２から太径端Ｐ３までは同一外径であり、その外径は１４．３０ｍｍである。細径端Ｐ１から切替点Ｐ２までの長さＬ１は１，２００ｍｍ、切替点Ｐ２から太径端Ｐ３までの長さＬ２は３００ｍｍである。マンドレル１０の全体長さＬ３は１，５００ｍｍとなる。また、細径端Ｐ１から切替点Ｐ２までのテーパー度は８．０８／１０００とされている。
【００４１】
＜プリプレグの裁断及び巻き付け＞
各プリプレグＡ〜Ｇを図３に示す各パターン１〜９に裁断した。パターン１は、シャフトの長手軸方向に対し＋４５°と−４５°に裁断したプリプレグを実質的に半周ずれるようずらして貼り合わせている。なお、サイズについては、表１のように調整をした。
パターン２は、シャフトの長手軸方向に繊維が配向しており、表１のようにサイズを調整した。
パターン３〜６は、シャフトの長手軸方向に繊維が配向しており、全長が１，１９０ｍｍであり、表１のようにサイズを調整した。
パターン７は、平織り形態の織布状炭素繊維プリプレグを裁断したものである。織布の経糸は長手軸方向に配向しており、表１のようにサイズを調整した。
パターン８は、細径端部の外径が８．７０ｍｍ程度になるよう、表１のようにサイズを調整した。
パターン９は、ガラス繊維プリプレグを裁断したものである。ガラス繊維は長手軸方向に配向しており、表１のようにサイズを調整した。
【００４２】
次に、それぞれ裁断したプリプレグＡ〜Ｇを順番にマンドレル１０に巻き付けた。巻き付けは、マンドレルの細径端部から１００ｍｍを巻き付けの端部とした。パターン７の平織り形態の織布状炭素繊維プリプレグＦは、予め実質的に半周分ずらしてパターン６のプリプレグＤに貼り付けた後に巻き付けた。巻き付けも容易であり、シャフトの細径端部のプリプレグが大きく屈曲する部分も緩みなく巻き付けることが出来た。
続いて、厚さ２０μｍ、幅３０ｍｍの熱収縮性を有するポリプロピレンテープ（図示せず。）を巻き付けピッチ２ｍｍで巻き付け固定し、マンドレル１０に形成したシャフト素管を得た。
【００４３】
＜樹脂の硬化、及びシャフト素管表面の研磨＞
シャフト素管を硬化炉に入れ、１４５℃で２時間加熱してプリプレグの樹脂の硬化処理を行った後、ポリプロピレンテープとマンドレル１０とを取り除いた。得られたゴルフクラブ用シャフト素管の両端を１０ｍｍカットして全長を１，１７０ｍｍとした。研磨前のシャフトの片持ちフレックス（細径端から９２０ｍｍの位置を固定して、シャフト細径端から１０ｍｍの位置に３ｋｇの錘を掛けたときのシャフト細径端のたわみ量）は１４８ｍｍであった。また研磨前のゴルフクラブ用シャフト素管の細径端の外径は８．７２ｍｍ、太径端の外径は１６．０２ｍｍであった。
【００４４】
このゴルフクラブ用シャフト素管を、細径端の外径が８．５０ｍｍ、片持ちフレックスが１５５ｍｍとなるよう、円筒研磨機で表面の研磨仕上げを行い、実施例１のゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００４５】
実施例１のゴルフクラブ用シャフトの重量は５８．４ｇ、シャフトのねじれ角（シャフト細径端から１，０３５ｍｍの位置を固定し、シャフト細径端〜シャフト細径端から５０ｍｍの位置に、１３８．５ｋｇｆ・ｍｍのトルクを掛けたとき、シャフトがねじれた角度）は４．１度であった。
【００４６】
実施例１のゴルフクラブ用シャフトは、シャフト全体に平織り状の奥行きのある外観を有しており、意匠性に優れたものであった。これら、ゴルフクラブ用シャフトの評価結果を表２に示す。
【００４７】
（実施例２）
図４に示すように、実施例１におけるパターン１のプリプレグＡの裁断寸法を表１に示すとおり変更し、パターン４のプリプレグの材料Ｃを材料Ｈに、パターン７のプリプレグＦの織布の経糸と緯糸を長手軸方向に対し±４５°に変更した以外は、全て実施例１と同じようにしてゴルフクラブ用シャフトを作製し、実施例１と同様にして各評価を実施し、評価結果を表２に示す。パターン７のシャフト細径端部の巻き付けも良好であり、シャフトの外観も良好であった。
【００４８】
（比較例１）
図５に示すようにパターン７をプリプレグの材料Ｆを材料Ｉに変更した以外は、全て実施例１と同じようにしてゴルフクラブ用シャフトを作製し、実施例と同様にして各評価を実施し、評価結果を表２に示す。パターン７のシャフト細径端部の巻き付けにおいて、プリプレグＩの浮きが発生したが、ポリプロピレンのテープを巻き付けることで、困難ではあったがゴルフクラブ用シャフトを作製することは出来た。得られたゴルフクラブ用シャフトは、実施例１および２と比較すると重量が重くなり、外観については奥行き感が足りない結果となった。
【００４９】
（比較例２）
図６に示すようにパターン７のプリプレグの材料Ｆを材料Ｊに変更した以外は、全て実施例１と同じようにしてシャフトを作製したが、パターン７のシャフト細径端部の巻き付けが困難で、プリプレグＪの浮きが酷く、シャフトを作製することが出来なかった。
【００５０】
（比較例３）
図７に示すようにパターン７のプリプレグの材料Ｆを材料Ｋに変更した以外は、全て実施例１と同じようにしてゴルフクラブ用シャフトを作製し、実施例と同様にして各評価を実施し、評価結果を表２に示す。研磨の量が十分でなく、ポリプロピレンテープ巻き付けることによって出来た凹凸と、織布状炭素繊維プリプレグの凹凸がシャフトの表面に残り、シャフトの外観が良くない結果となった。
【００５１】
表２の通り、実施例１及び実施例２におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程が容易であり、軽量かつ意匠性の高いゴルフクラブ用シャフトを製造することが可能であるのに対し、比較例１におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程が困難であり、軽量かつ意匠性の高いゴルフクラブ用シャフトを製造することが出来なかった。比較例２におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程が困難であり、ゴルフクラブ用シャフトを製造することが不可能であった。また、比較例３におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、研磨をする工程が難しく、意匠性の高いゴルフクラブ用シャフトを製造することが不可能であった。
【００５２】
このように、実施例１及び実施例２におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法が実現される。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【符号の説明】
【００５５】
１０ マンドレル
２１〜２９ 巻き付け順のプリプレグ（層）の裁断形状
Ａ〜Ｋ プリプレグ材料の種類
Ｌａ 成形後のシャフト端部カット長
Ｌｂ 端部カット後のシャフト長
Ｌｃ シャフト先端部のプリプレグ補強片の長辺長
Ｌｄ シャフト先端部のプリプレグ補強片の短辺長
Ｌｅ シャフト先端部の三角形プリプレグ補強片の一辺長
Ｌｘ，Ｌ12〜Ｌ19 細径側端のプリプレグ幅
Ｌｙ，Ｌ22〜Ｌ29 太径側端のプリプレグ幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフクラブ用シャフトは、ゴルフという競技において、飛距離を増大させること、方向性を安定させることが要求される最も重要な性能であるが、近年意匠性についても重要度が増してきている。背景には、従来のゴルフクラブは、ゴルフクラブヘッド、シャフト、グリップを一体として製造販売されてきたが、それぞれを自分の好みで選択し、ゴルフクラブとして組み立てる「カスタムメイド化」が進んできたため、ゴルフクラブの外観での差別化を要望する傾向が強くなったことが挙げられる。
【０００３】
ゴルフクラブ用シャフトの意匠性向上のために最も広く用いられる手法は、塗装で差別化を持たせることである。従来は、黒等の単色で塗装を施していたが、意匠性を向上させるため、グラデーション等を用いた２色以上の多色塗装、さらに多色印刷などを施すことで他のシャフトとの差別化を図ることが近年のシャフトの主流となっている。
【０００４】
しかしながら、このような塗装による差別化は、色に変化を持たせるため何層も塗装を行う必要があり工程が長くなること、また、塗装によるシャフトの重量の増加、外径が太くなる等、シャフトの性能に少なからず影響を及ぼすことが問題となっている。
【０００５】
これに対し、特許文献１（特開２００２−１９１７３５号公報）では、繊維強化樹脂層からなるゴルフシャフトの表層に、金属線層を配置し、その上に透視し得る低弾性繊維樹脂層を有するゴルフクラブ用シャフトの製造方法を開示している。
【０００６】
特許文献１によれば、立体的な奥行きを持つ意匠的に優れたゴルフシャフトを製造出来るとある。確かに、この方法によれば立体的な奥行きを持つ意匠的に優れたゴルフシャフトを製造出来るため、複雑な塗装をする必要がなく、塗装による重量増加を防ぐことが可能であるが、繊維強化樹脂層に比較して金属線層は比重が大きいため、金属線層付与による重量の増加、また、金属線の種類によっては、金属線自体の剛性が高すぎて巻き付けが困難であるという問題を有している。
【０００７】
上記とは別に、繊維強化樹脂層からなるゴルフシャフトの表層に、織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグを配置し、その上に透視し得る低弾性繊維樹脂からなるプリプレグを配置することで、意匠性に優れたゴルフシャフトを製造することが出来る。
【０００８】
しかしながら、このような織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグは、経糸と緯糸の屈曲が大きいため、プリプレグのドレープ性に劣るという問題がある。そのため、ゴルフシャフトのような外径の小さい管状体に、織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグを巻き付けると、巻き付けたプリプレグの端部が浮き上がったり、巻き付けが困難なため織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグを巻き付ける位置、方向、長さが制限され、ゴルフシャフトの補強としては不十分である等の問題があった。
【０００９】
この問題を解決するため、特許文献２（特開平８−３３６９０３号公報）及び特許文献３（特開平８−３３６９０４号公報）では、糸幅が３〜１６ｍｍ、糸幅／厚み比が２０以上の扁平な強化繊維糸による織布を使用することで、軽量で高強度のスポーツレジャー用品および管状体が得られることを開示している。
【００１０】
しかしながら、これらの織布状強化繊維はドレープ性が高いため、管状体に巻き付けることが容易である反面、織目がずれ易く、また、最外層に用いると研磨で織目が削れてしまうため、意匠用途として使用することが難しいという問題を抱えていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−１９１７３５号公報
【特許文献２】特開平８−３３６９０３号公報
【特許文献３】特開平８−３３６９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
１）複数の繊維強化樹脂層で構成される繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法であって、繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたバイアス層を巻きつける工程と、繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたストレート層を巻き付ける工程と、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 であり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程と、巻き付けた後の厚さが５０μｍ〜１００μｍであるガラス繊維強化樹脂層を巻き付ける工程を順に有する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
２）前記織布状繊維強化樹脂層をシャフト軸方向に配向されたストレート層に実質的に半周ずらして貼り付けて一体化させて巻き付ける１）に記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
３）前記織布状繊維強化樹脂層を形成する補強繊維が炭素繊維であり、かつ補強繊維の弾性率が２８０ＧＰａ以上である１）又は２）に記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
４）前記織布状繊維強化樹脂層を形成する織布の形態が、平織りである１）〜３）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
５）前記織布状繊維強化樹脂層を形成する織布の経糸が、実質的にシャフト軸方向に配向された１）〜４）のいずれかに記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法によると、織布状繊維強化樹脂層が高い意匠性を有するため、複雑な塗装をしなくても優れた意匠性を有することが出来、ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法を提供出来る。
以下、好適な実施形態をもって、本発明の構成と作用効果について図面を参照しながら具体的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のゴルフクラブ用シャフトの一実施形態例を示すプリプレグの裁断形状と、巻き付け順序とを示す説明図である。
【図２】マンドレルの概略説明図である。
【図３】実施例１におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【図４】実施例２におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【図５】比較例１におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【図６】比較例２におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【図７】比較例３におけるゴルフシャフトの製作に用いたプリプレグの裁断形状と、マンドレル１０への巻き付け順序とを示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法は、図１に示すような裁断形状を有するプリプレグをマンドレル１０に巻き付け積層した後、加熱硬化して複数の繊維強化樹脂層から構成されるゴルフクラブ用シャフトを製造する。すなわち、同図のパターン１に示すように、繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたプリプレグ２１からなるバイアス層をマンドレル１０に巻き付ける第１工程と、繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたプリプレグ２２〜２６からなるパターン２〜６に示すストレート層を所要層巻き付ける第２工程と、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 であり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂からなるパターン７に示すプリプレグ２７を複数層巻き付ける第３工程と、ガラス繊維強化樹脂層から構成されるパターン９に示すプリプレグ２９を厚さが５０μｍ〜１００μｍとなるよう順に巻き付ける第４工程を含んでいる。
【００１７】
図示例によれば、第２工程で巻き付けるストレート層の層数を５層としているが、この層数は任意であり、要求されるゴルフクラブとしての性能に応じて適宜決められる。また、本実施形態では第３工程と第４工程の間に、シャフトのヘッド側端部にストレート層からなるプリプレグ２８からなる補強片を巻き付けているが、この工程は省略することもでき、或いは第１〜第４工程の間に複数層介入させるようにすることもできる。
【００１８】
本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法において使用されるプリプレグを構成するマトリックス樹脂には、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を使用することができるが、好ましくは熱硬化性樹脂が用いられる。
【００１９】
熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、及びこれらの混合樹脂を用いることができる。一方、熱硬化性樹脂としては、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、ユリア系樹脂、メラミン系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、およびこれらの混合樹脂を使用することができる。中でも、エポキシ系樹脂は硬化収縮率が少なく、高い剛性と靭性値を有するので、最も好ましく使用される。
【００２０】
本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法で使用される繊維強化樹脂層を構成する繊維は、金属繊維、ボロン繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミクス繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、その他の高強力合成繊維などを使用することができる。無機繊維は軽量、かつ高強力であることから好ましく使用される。中でも、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
これらの繊維は、単独または混合して使用できる。また、長繊維、短繊維、及びこれらの混合繊維など、繊維の長さは特に規定するものではない。
【００２１】
通常、繊維強化樹脂層で構成されるゴルフクラブ用シャフトの製造方法は、加熱硬化後に細径端部と太径端部をカットして長さを調整する。図１に示す距離Ｌｂは、このカット後に長さが目的の長さとなるように設定する。例えば、１，１７０ｍｍの全長のゴルフクラブ用シャフトを得ようとする場合、細径端部を１０ｍｍカットし、太径端部を１０ｍｍカットするときは、Ｌｂ＝１，１９０ｍｍに設定する。
【００２２】
マンドレル１０は金属製であれば特に材質を限定するものでないが、テーパー等の加工が容易であること、耐久性に優れる観点から、鉄製であることが好ましい。マンドレル１０に図１に示す各プリプレグ２１〜２９を巻き付けることになるが、加熱硬化後マンドレル１０から繊維強化樹脂層を取り外す際、脱型が容易になるよう予めマンドレル１０に離型剤を塗布しておくことが好ましい。
【００２３】
本発明のゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、まずマンドレル１０に繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたプリプレグ２１からなるバイアス層を巻きつける。なお、プリプレグ２１に使用される補強繊維は、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００２４】
ゴルフクラブ用シャフトの部分的な強度補強や剛性向上のため、図１のパターン２に示すような形状の補強層をこれらの工程の最初、あるいは途中、或いは最後に巻き付けることができ、これらは複数枚あっても良い。なお、パターン２に示すプリプレグ２２からなる補強片に使用される補強繊維は、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００２５】
次に繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたプリプレグ２３〜２６からなるストレート層を巻き付ける。なお、プリプレグ２３〜２６に使用される補強繊維は、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００２６】
次に織布状の繊維強化樹脂からなるプリプレグ２７を巻き付ける。なお、このプリプレグ２７に用いる織布状補強繊維の単位面積あたりの重量は、８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 が好ましい。１２０ｇ／ｍ2 より大きいと織布を形成する補強繊維の屈曲が大きくなり、プリプレグのドレープ性が損なわれるため好ましくない。また、８０ｇ／ｍ2 より小さいと織布の空隙が大きくなり、表面の平滑性や意匠性が損なわれるため好ましくない。
【００２７】
また、この織布状繊維強化樹脂からなるプリプレグ２７をストレート層からなるプリプレグ２６に実質的に半周ずらして貼り付けた後に巻きつけると、プリプレグ２７の織布の目ずれがしにくくなり、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを得ることが出来るのでより好ましい。なお、実質的に半周ずらすとは、シャフトの細径端部の外周が２０ｍｍで、太径端部の外周が４０ｍｍであった場合、プリプレグ２７をプリプレグ２６に対し、シャフトの細径端部側を１０ｍｍ、太径端部側を２０ｍｍずらして貼り付けるということを意味する。
【００２８】
プリプレグ２７に用いる織布状補強繊維の繊維束は、２，０００〜１２，０００フィラメントであることが好ましい。２，０００フィラメントより少ないと織布状の組織が小さくなり過ぎ、また１２，０００フィラメントより多いと、織布状の組織が大きくなり過ぎて意匠性が損なわれるため好ましくない。なお、ゴルフクラブの外観として最も好ましいのは、２，０００〜６，０００フィラメントである。
【００２９】
プリプレグ２７に用いる織布を形成する繊維束の幅は、２ｍｍ〜２０ｍｍが好ましい。２ｍｍより小さいと、織布の空隙が大きくなり過ぎ、表面の平滑性や意匠性が損なわれるため好ましくなく、２０ｍｍより大きいと格子状の模様が大きくなり過ぎて意匠性に劣るため好ましくない。なお、ゴルフクラブの外観として最も好ましいのは、２ｍｍ〜６ｍｍである。
【００３０】
プリプレグ２７に使用される織布状補強繊維は、金属繊維、ボロン繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミクス繊維などの無機系繊維、アラミド繊維、その他の高強力合成繊維などを使用することができる。無機繊維は軽量、かつ高強力であることから好ましく使用される。中でも、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００３１】
プリプレグ２７に用いる織布状補強繊維の弾性率は特に制限はないが、２８０ＧＰａ以上の炭素繊維であることが好ましい。２８０ＧＰａより小さいとゴルフシャフトとして十分な剛性を得ることが出来ず、補強が必要となり、重量が重くなる等の問題が生じるからである。なお、補強繊維の弾性率が４００ＧＰａより大きいと繊維の引張強度が低くなり、また織布自体の剛性が高くなりすぎて、プリプレグのドレープ性が損なわれるため、補強繊維の弾性率は、２８０ＧＰａ〜４００ＧＰａとすることが好ましい。
【００３２】
プリプレグ２７に用いる織布の形態は、平織り、朱子織り、綾織り等いずれの形態であっても良いが、織布の形態を保持しやすいことから、平織りが特に好ましい。
【００３３】
プリプレグ２７に用いる織布の経糸及び緯糸は、実質的にシャフト軸方向に配向されても良いし、シャフト軸方向に対し±４０°〜±５０°に配向されても良いが、シャフト軸方向に経糸が配向されれば、シャフトの曲げ、および潰し剛性を向上させることが出来るのでより好ましい。なお、従来は経糸をシャフト軸方向に配向するのが困難であったが、本発明の製造方法によれば、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 あり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂層を巻き付けるので格別の問題は生じない。
【００３４】
ゴルフシャフトの細径端部の外径を調整するため、図１のパターン８に示すような形状の補強層をこれらの工程の最初、あるいは途中、あるいは最後に巻き付けても良く、これらは複数個あっても良い。なお、プリプレグ２８からなる補強片に使用される補強繊維に制限はないが、炭素繊維が、比強度、比剛性に優れるので最適である。
【００３５】
最後にガラス繊維強化樹脂からなるプリプレグ２９を巻き付ける。プリプレグ２９に用いられるガラス繊維の形態は、織布、不織布、一方向に引き揃えられた状態のいずれでも良い。マトリックス樹脂は、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂を使用することができるが、好ましくは熱硬化性樹脂が用いられ、特に接着強度や耐熱性などの特性が高いことからエポキシ樹脂が好適である。なお、下地にあるプリプレグ２７の織布形態が可視化される必要があるため、透明度の高いエポキシ樹脂であることがさらに好ましい。
【００３６】
プリプレグ２９の厚みについて制限はないが、巻き付けた後のガラス繊維強化樹脂層の厚みが５０μｍ〜１００μｍである必要がある。繊維強化樹脂性ゴルフクラブ用シャフトは、加熱成形後に表面の凹凸除去およびフレックス調整のため、表面を研磨加工する。そのため、巻き付けた後のガラス繊維強化樹脂層の厚みが５０μｍより小さいと、研磨加工時にガラス繊維強化樹脂層と共に織布状強化繊維層も研磨されたり、織布状強化繊維層の凹凸が残って表面平滑性が損なわれる等の問題がある。また、巻き付けた後のガラス繊維強化樹脂層の厚みが１００μｍより大きいと、織布状強化繊維が外観で見えにくくなったり、ガラス繊維の比重が重いため、ゴルフクラブ用シャフトの重量が重くなるなどの問題があるため好ましくない。ガラス繊維強化樹脂層の厚みが５０μｍ〜１００μｍとなるように巻き付けると、これらの問題が解消され、表面平滑性に優れ、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを得ることが出来る。
【００３７】
以上説明した本発明の一実施形態例によるゴルフクラブ用シャフトの製造方法によれば、織布状繊維強化樹脂層が高い意匠性を有するため、複雑な塗装をしなくても優れた意匠性を有することが出来、ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法を提供できる。
【実施例】
【００３８】
次に、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明する。
実施例１、２および比較例１、２で作製したゴルフクラブ用シャフトの材料を以下に示す。ここで、プリプレグに付したローマ字符号は、図１に示すパターン１〜パターン９の形状をもつプリプレグ２１〜２９に対応するプリプレグの材料を示している。
プリプレグＡ：炭素繊維プリプレグ ＨＳＸ３５０Ｃ１００Ｓ（厚さ０．０７６ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＢ：炭素繊維プリプレグ ＴＲ３５０Ｃ１００Ｓ（厚さ０．０８４ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＣ：炭素繊維プリプレグ ＭＲ３５０Ｃ１００Ｓ（厚さ０．０８４ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＤ：炭素繊維プリプレグ ＭＲ３５０Ｃ１２５Ｓ（厚さ０．１０６ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＥ：炭素繊維プリプレグ ＴＲ３５０Ｅ１２５Ｓ（厚さ０．１１３ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＦ：織布状炭素繊維プリプレグ（強化繊維：ＭＲ３０−３Ｌ、繊維目付け：１００ｇ／ｍ2 、繊維束幅：３ｍｍ、樹脂含有量：４０％、厚さ０．１０９ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＧ：ガラス繊維プリプレグ ＧＥ３５２Ｇ０７５Ｓ（厚さ０．０６６ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＨ：炭素繊維プリプレグ ＭＲ３５０Ｃ１５０Ｓ（厚さ０．１２７ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＩ：織布状炭素繊維プリプレグ ＴＲ１１２０ ３５０ＧＭＰ（強化繊維：ＴＲ４０−１Ｌ、繊維目付け：１２０ｇ／ｍ2 、繊維束幅：１ｍｍ、樹脂含有量：４０％、厚さ０．１５０ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＪ：織布状炭素繊維プリプレグ ＴＲ３１１０ ３５７ＧＭＰ（強化繊維：ＴＲ３０Ｓ−３Ｌ、繊維目付け：２００ｇ／ｍ2 、繊維束幅：２ｍｍ、樹脂含有量：４０％、厚さ０．２４０ｍｍ、三菱レイヨン株式会社製）
プリプレグＫ：織布状ガラス繊維プリプレグ（強化繊維：ＥＣＤ９００ １／０、繊維目付け：２４．５ｇ／ｍ2 、樹脂含有量：４０％、厚さ０．０３０ｍｍ）
【００３９】
（実施例１）
＜マンドレル＞
図２に示す形状のマンドレル１０（鉄製）を用意した。このマンドレル１０は、全体の長さＬ３にあって、その細径端Ｐ１から長さＬ１の位置（切換点）Ｐ２まで、その外径が直線的に漸増し、切換点Ｐ２から長さＬ２の大径端Ｐ３まで、その外径は一定である、鉄製の円筒体からなる。本実施例による前記マンドレル１０の各部位における具体的な外径、長さ、テーパー度は以下のとおりである。
【００４０】
細径端Ｐ１の外径は４．６０ｍｍ、切換点Ｐ２の外径は１４．３０ｍｍ、この切換点Ｐ２から太径端Ｐ３までは同一外径であり、その外径は１４．３０ｍｍである。細径端Ｐ１から切替点Ｐ２までの長さＬ１は１，２００ｍｍ、切替点Ｐ２から太径端Ｐ３までの長さＬ２は３００ｍｍである。マンドレル１０の全体長さＬ３は１，５００ｍｍとなる。また、細径端Ｐ１から切替点Ｐ２までのテーパー度は８．０８／１０００とされている。
【００４１】
＜プリプレグの裁断及び巻き付け＞
各プリプレグＡ〜Ｇを図３に示す各パターン１〜９に裁断した。パターン１は、シャフトの長手軸方向に対し＋４５°と−４５°に裁断したプリプレグを実質的に半周ずれるようずらして貼り合わせている。なお、サイズについては、表１のように調整をした。
パターン２は、シャフトの長手軸方向に繊維が配向しており、表１のようにサイズを調整した。
パターン３〜６は、シャフトの長手軸方向に繊維が配向しており、全長が１，１９０ｍｍであり、表１のようにサイズを調整した。
パターン７は、平織り形態の織布状炭素繊維プリプレグを裁断したものである。織布の経糸は長手軸方向に配向しており、表１のようにサイズを調整した。
パターン８は、細径端部の外径が８．７０ｍｍ程度になるよう、表１のようにサイズを調整した。
パターン９は、ガラス繊維プリプレグを裁断したものである。ガラス繊維は長手軸方向に配向しており、表１のようにサイズを調整した。
【００４２】
次に、それぞれ裁断したプリプレグＡ〜Ｇを順番にマンドレル１０に巻き付けた。巻き付けは、マンドレルの細径端部から１００ｍｍを巻き付けの端部とした。パターン７の平織り形態の織布状炭素繊維プリプレグＦは、予め実質的に半周分ずらしてパターン６のプリプレグＤに貼り付けた後に巻き付けた。巻き付けも容易であり、シャフトの細径端部のプリプレグが大きく屈曲する部分も緩みなく巻き付けることが出来た。
続いて、厚さ２０μｍ、幅３０ｍｍの熱収縮性を有するポリプロピレンテープ（図示せず。）を巻き付けピッチ２ｍｍで巻き付け固定し、マンドレル１０に形成したシャフト素管を得た。
【００４３】
＜樹脂の硬化、及びシャフト素管表面の研磨＞
シャフト素管を硬化炉に入れ、１４５℃で２時間加熱してプリプレグの樹脂の硬化処理を行った後、ポリプロピレンテープとマンドレル１０とを取り除いた。得られたゴルフクラブ用シャフト素管の両端を１０ｍｍカットして全長を１，１７０ｍｍとした。研磨前のシャフトの片持ちフレックス（細径端から９２０ｍｍの位置を固定して、シャフト細径端から１０ｍｍの位置に３ｋｇの錘を掛けたときのシャフト細径端のたわみ量）は１４８ｍｍであった。また研磨前のゴルフクラブ用シャフト素管の細径端の外径は８．７２ｍｍ、太径端の外径は１６．０２ｍｍであった。
【００４４】
このゴルフクラブ用シャフト素管を、細径端の外径が８．５０ｍｍ、片持ちフレックスが１５５ｍｍとなるよう、円筒研磨機で表面の研磨仕上げを行い、実施例１のゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００４５】
実施例１のゴルフクラブ用シャフトの重量は５８．４ｇ、シャフトのねじれ角（シャフト細径端から１，０３５ｍｍの位置を固定し、シャフト細径端〜シャフト細径端から５０ｍｍの位置に、１３８．５ｋｇｆ・ｍｍのトルクを掛けたとき、シャフトがねじれた角度）は４．１度であった。
【００４６】
実施例１のゴルフクラブ用シャフトは、シャフト全体に平織り状の奥行きのある外観を有しており、意匠性に優れたものであった。これら、ゴルフクラブ用シャフトの評価結果を表２に示す。
【００４７】
（実施例２）
図４に示すように、実施例１におけるパターン１のプリプレグＡの裁断寸法を表１に示すとおり変更し、パターン４のプリプレグの材料Ｃを材料Ｈに、パターン７のプリプレグＦの織布の経糸と緯糸を長手軸方向に対し±４５°に変更した以外は、全て実施例１と同じようにしてゴルフクラブ用シャフトを作製し、実施例１と同様にして各評価を実施し、評価結果を表２に示す。パターン７のシャフト細径端部の巻き付けも良好であり、シャフトの外観も良好であった。
【００４８】
（比較例１）
図５に示すようにパターン７をプリプレグの材料Ｆを材料Ｉに変更した以外は、全て実施例１と同じようにしてゴルフクラブ用シャフトを作製し、実施例と同様にして各評価を実施し、評価結果を表２に示す。パターン７のシャフト細径端部の巻き付けにおいて、プリプレグＩの浮きが発生したが、ポリプロピレンのテープを巻き付けることで、困難ではあったがゴルフクラブ用シャフトを作製することは出来た。得られたゴルフクラブ用シャフトは、実施例１および２と比較すると重量が重くなり、外観については奥行き感が足りない結果となった。
【００４９】
（比較例２）
図６に示すようにパターン７のプリプレグの材料Ｆを材料Ｊに変更した以外は、全て実施例１と同じようにしてシャフトを作製したが、パターン７のシャフト細径端部の巻き付けが困難で、プリプレグＪの浮きが酷く、シャフトを作製することが出来なかった。
【００５０】
（比較例３）
図７に示すようにパターン７のプリプレグの材料Ｆを材料Ｋに変更した以外は、全て実施例１と同じようにしてゴルフクラブ用シャフトを作製し、実施例と同様にして各評価を実施し、評価結果を表２に示す。研磨の量が十分でなく、ポリプロピレンテープ巻き付けることによって出来た凹凸と、織布状炭素繊維プリプレグの凹凸がシャフトの表面に残り、シャフトの外観が良くない結果となった。
【００５１】
表２の通り、実施例１及び実施例２におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程が容易であり、軽量かつ意匠性の高いゴルフクラブ用シャフトを製造することが可能であるのに対し、比較例１におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程が困難であり、軽量かつ意匠性の高いゴルフクラブ用シャフトを製造することが出来なかった。比較例２におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程が困難であり、ゴルフクラブ用シャフトを製造することが不可能であった。また、比較例３におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、研磨をする工程が難しく、意匠性の高いゴルフクラブ用シャフトを製造することが不可能であった。
【００５２】
このように、実施例１及び実施例２におけるゴルフクラブ用シャフトの製造方法では、ゴルフクラブ用シャフトの基本的な性能を損なうことなく、意匠性に優れたゴルフクラブ用シャフトを製造する繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法が実現される。
【００５３】
【表１】
【００５４】
【表２】
【符号の説明】
【００５５】
１０ マンドレル
２１〜２９ 巻き付け順のプリプレグ（層）の裁断形状
Ａ〜Ｋ プリプレグ材料の種類
Ｌａ 成形後のシャフト端部カット長
Ｌｂ 端部カット後のシャフト長
Ｌｃ シャフト先端部のプリプレグ補強片の長辺長
Ｌｄ シャフト先端部のプリプレグ補強片の短辺長
Ｌｅ シャフト先端部の三角形プリプレグ補強片の一辺長
Ｌｘ，Ｌ12〜Ｌ19 細径側端のプリプレグ幅
Ｌｙ，Ｌ22〜Ｌ29 太径側端のプリプレグ幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維強化樹脂層で構成される繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法であって、
繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたバイアス層を巻きつける工程と、繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたストレート層を巻き付ける工程と、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 であり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程と、巻き付けた後の厚さが５０μｍ〜１００μｍであるガラス繊維強化樹脂層を巻き付ける工程を順に含んでなる繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項２】
前記織布状繊維強化樹脂層をシャフト軸方向に配向されたストレート層に実質的に半周ずらして貼り付けて一体化させて巻き付ける請求項１に記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項３】
前記織布状繊維強化樹脂層を形成する補強繊維が炭素繊維であり、かつ補強繊維の弾性率が２８０ＧＰａ以上である請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項４】
前記織布状繊維強化樹脂層を形成する織布の形態が、平織りである請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項５】
前記織布状繊維強化樹脂層を形成する織布の経糸が、実質的にシャフト軸方向に配向された請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項１】
複数の繊維強化樹脂層で構成される繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法であって、
繊維強化樹脂層の補強繊維が、シャフト軸方向に対し±３０°〜±６０°の方向に配向されたバイアス層を巻きつける工程と、繊維強化樹脂層の補強繊維が、実質的にシャフト軸方向に配向されたストレート層を巻き付ける工程と、補強繊維の単位面積あたりの重量が８０ｇ／ｍ2 〜１２０ｇ／ｍ2 であり、かつ補強繊維の繊維束が２，０００〜１２，０００フィラメントであり、かつ補強繊維の繊維束の幅が２ｍｍ〜２０ｍｍである織布状繊維強化樹脂層を巻き付ける工程と、巻き付けた後の厚さが５０μｍ〜１００μｍであるガラス繊維強化樹脂層を巻き付ける工程を順に含んでなる繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項２】
前記織布状繊維強化樹脂層をシャフト軸方向に配向されたストレート層に実質的に半周ずらして貼り付けて一体化させて巻き付ける請求項１に記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項３】
前記織布状繊維強化樹脂層を形成する補強繊維が炭素繊維であり、かつ補強繊維の弾性率が２８０ＧＰａ以上である請求項１又は２に記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項４】
前記織布状繊維強化樹脂層を形成する織布の形態が、平織りである請求項１〜３のいずれかに記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【請求項５】
前記織布状繊維強化樹脂層を形成する織布の経糸が、実質的にシャフト軸方向に配向された請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化樹脂製ゴルフクラブ用シャフトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２０７３６７（Ｐ２０１０−２０７３６７Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５６００５（Ｐ２００９−５６００５）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（５０６２６６７４６）エムアールシーコンポジットプロダクツ株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（５０６２６６７４６）エムアールシーコンポジットプロダクツ株式会社 (35)
【Ｆターム（参考）】
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