JPH04348769A - ゴルフクラブシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複数層の繊維強化複合
樹脂材料層からなるゴルフクラブシャフトに関し、特に
複数層の繊維強化複合樹脂材料層の少なくとも層と層と
の間、最外層又は最内層のいずれかに、１種又は複数種
の強化繊維を有した繊維強化複合樹脂材料層、樹脂フィ
ルム層及び金属箔層を積層した複合層を設けたゴルフク
ラブシャフトに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴルフクラブシャフトとして、軽
量で且つ機械的強度が高く、又振動減衰特性が良好であ
るという理由から、強化繊維として炭素繊維を有するプ
リプレグを使用して作成した炭素繊維強化複合樹脂材料
製のシャフトが多く利用されており、良好な結果を納め
ている。

【０００３】このようなゴルフクラブシャフトは、複数
層の炭素繊維強化複合樹脂材料層等から構成されるが、
図６に示すように、所定の形状寸法に裁断した炭素繊維
強化プリプレグ１０１を所定枚数だけマンドレル１００
に巻き付け、プリプレグ１０１のマトリクス樹脂を硬化
してプリプレグ１０１を炭素繊維強化複合樹脂材料とす
ることによって形成される。このとき、捩り及び曲げ性
能を向上させるために、炭素繊維強化プリプレグとして
は、図７に示すように、炭素繊維がゴルフクラブシャフ
トの軸線に対して互に反対方向に角度（θ）（通常、θ
＝３５°〜４５°）だけ傾斜するように配列されたプリ
プレグ１０１（アングル層１０１′）と、図８に図示さ
れるように、炭素繊維がゴルフクラブシャフトの軸線に
対して平行（θ＝０°）に配列されたプリプレグ１０２
（ストレート層１０２′）とが使用され、基本的には、
図６に示されるように、ゴルフクラブシャフトの内側層
にプリプレグ１０１（アングル層１０１′）が、外側層
にプリプレグ１０２（ストレート層１０２′）が使用さ
れることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、更に折
損防止、飛距離増大等のために、繊維強化複合樹脂材料
製のゴルフクラブシャフトの強度の改善、特に捩り破壊
強度の改善、更には対衝撃性の改善、使用時の感触の改
良が望まれている。

【０００５】本発明の目的は、軽量で且つ捩り破壊強度
等の機械的強度が向上し、更には耐衝撃性をも改善した
繊維強化複合樹脂材料製のゴルフクラブシャフトを提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
複合プリプレグにて達成される。要約すれば本発明は、
複数層の繊維強化複合樹脂材料層からなるゴルフクラブ
シャフトにおいて、１種又は複数種の強化繊維を有した
繊維強化複合樹脂材料層、樹脂フィルム層及び金属箔層
を積層した複合層を、前記複数層の繊維強化複合樹脂材
料層の少なくとも層と層との間、最外層又は最内層のい
ずれかに設けたことを特徴とするゴルフクラブシャフト
である。好ましくは、複合層の樹脂フィルム層の厚みが
５〜１００μｍ、金属箔層の厚みが５〜５０μｍで、全
体の厚みが２０〜３００μｍである。複合層の繊維強化
複合樹脂材料層、樹脂フィルム層及び金属箔層の積層順
は、繊維強化複合樹脂材料層、樹脂フィルム層、金属箔
層の順、又は樹脂フィルム層、繊維強化複合樹脂材料層
、金属箔層の順、又は繊維強化複合樹脂材料層、金属箔
層、樹脂フィルム層の順のいずれでもよい。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係るゴルフクラブシャフトを
図面に則して詳細に説明する。

【０００８】図１は、本発明のゴルフクラブシャフトの
一実施例を示す断面図である。本発明のゴルフクラブシ
ャフトは、炭素繊維がゴルフクラブシャフトの軸線に対
して互に角度（θ）（通常、θ＝３５°〜４５°）だけ
傾斜するように配列された繊維強化複合樹脂層１０１と
、炭素繊維がゴルフクラブシャフトの軸線に対して平行
に配列された繊維強化複合樹脂層１０２と、繊維強化複
合樹脂層１０２の最外層に複合プリプレグ１が配設され
、硬化することによって製造される。

【０００９】つまり、本発明によると、アングル層１０
１´、ストレ−ト層１０２´、及び繊維強化複合樹脂材
料層、樹脂フィルム層及び金属箔層を積層した複合層１
′を備えたゴルフクラブシャフトが形成される。図１で
は、アングル層１０１´が内層とされているが、ストレ
−ト層１０２´を内層とすることも可能である。又、ア
ングル層１０１´及びストレ−ト層１０２´は１層であ
る必要はなく、必要に応じて複数層とすることも可能で
ある。

【００１０】アングル層１０１´及びストレ−ト層１０
２´を形成するための繊維強化複合樹脂層１０１及び１
０２には、通常の炭素繊維強化プリプレグを使用するこ
とができる。つまり、炭素繊維強化プリプレグ１０１、
１０２は、強化繊維としては炭素繊維（黒鉛繊維をも含
む）を使用し、マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリ
ルフタレ−ト樹脂、フェノ−ル樹脂などの熱硬化性マト
リクス樹脂が使用可能である。又、更に、硬化温度が５
０〜２００℃となるように硬化剤その他の付与剤、例え
ば可撓性付与剤などが適当に添加される。

【００１１】勿論、アングル層１０１´及びストレ−ト
層１０２´は、強化繊維として、炭素繊維以外のガラス
繊維などの他の繊維を使用した、当業者には周知の種々
のプリプレグを使用して形成することも可能である。

【００１２】次に、本発明の特徴とする複合層１′につ
いて詳しく説明する。図４は、本発明に係る複合層１′
を形成するために使用される複合プリプレグ１である。

【００１３】複合プリプレグ１は、１種又は複数種の強
化繊維２を有した繊維強化複合樹脂層３と、樹脂フィル
ム層４と、金属箔層５とを任意の順で積層してなってお
り、本実施例では、強化繊維２として炭素繊維を有した
繊維強化複合樹脂層３上に樹脂フィルム層４を積層し、
樹脂フィルム層４上に金属箔層５を積層している。

【００１４】繊維強化複合樹脂層３は、一方向に配列さ
れた強化繊維、即ち炭素繊維２の同士の間にマトリクス
樹脂６を含浸してなっている。本発明では、この炭素繊
維２は黒鉛繊維をも意味しており、炭素繊維２として黒
鉛繊維を用いることもできる。

【００１５】マトリクス樹脂６としては、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリ
ルフタレ−ト樹脂、フェノ−ル樹脂などの熱硬化性マト
リクス樹脂が使用可能である。又、更に、硬化温度が５
０〜２００℃となるように硬化剤その他の付与剤、例え
ば可撓性付与剤などが適当に添加される。

【００１６】好ましい一例を挙げれば、マトリクス樹脂
としてはエポキシ樹脂が好ましく、使用可能のエポキシ
樹脂としては、例えば、（１）グリシジルエ−テル系エ
ポキシ樹脂（ビスフェノ−ルＡ、Ｆ、Ｓ系エポキシ樹脂
、ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノ−ルＡ
系エポキシ樹脂）；（２）環式脂肪族エポキシ樹脂；（
３）グリシジルエステル系エポキシ樹脂；（４）グリシ
ジルアミン系エポキシ樹脂；（５）複素環式エポキシ樹
脂；その他種々のエポキシ樹脂から選択される１種又は
複数種が使用され、特に、ビスフェノ−ルＡ、Ｆ、Ｓグ
リシジルアミン系エポキシ樹脂が好適に使用される。 又、硬化剤としてはアミン系硬化剤、例えばジシアンジ
アミド（ＤＩＣＹ）、ジアミノフェニルスルフォン（Ｄ
ＤＳ）、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）；酸無水
物系、例えばヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、
メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（ＭＨＨＰＡ）などが
使用されるが、特にアミン系硬化剤が好適に使用される
。

【００１７】繊維強化複合樹脂層３の炭素繊維２とマト
リクス樹脂６との配合割合は任意に調製し得るが、一般
に、重量％で炭素繊維：マトリクス樹脂＝３０〜８０：
２０〜７０の範囲が良く、好ましくは４０〜７５：２５
〜６０である。炭素繊維２の割合が３０重量％未満では
、マトリクス樹脂６を硬化して繊維強化複合樹脂層３を
繊維強化複合樹脂材料としたときに、炭素繊維２での強
化による複合樹脂材料の強度が不十分となり、逆に８０
重量％を超えるとマトリクス樹脂６が少なすぎて、複合
樹脂材料のマトリクス樹脂６による強度が十分とならな
い虞がある。

【００１８】本発明において、複合プリプレグ１に樹脂
フィルム層４を設けたのは、ゴルフクラブシャフトに耐
衝撃性を付与するためである。このために樹脂フィルム
層４は比較的柔軟性に富んだ層とされている。このよう
な樹脂フィルム層４には、ポリウレタン樹脂、ナイロン
樹脂、変性ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート
樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポ
リ塩化ビニリデン樹脂、エチルセルロース樹脂、酢酸セ
ルロース樹脂等の熱可塑性樹脂フィルムを使用すること
ができる。

【００１９】この場合、熱可塑性樹脂フィルムは、繊維
強化複合樹脂層３との接着性の向上を目的としてマトリ
クス樹脂６との相溶性の高いものを使用することができ
る。例えば、マトリクス樹脂６にエポキシ系樹脂等を使
用した場合には、ポリウレタン樹脂フィルム、変性ナイ
ロン樹脂フィルム等がその例である。

【００２０】樹脂フィルム層４の厚みは５〜１００μｍ
程度必要であり、厚みが５μｍ未満では薄すぎて、得ら
れるゴルフクラブシャフトに耐衝撃性を付与する効果が
十分に得られず、又１００μｍを超えると厚すぎて、ゴ
ルフクラブシャフトの強度低下が無視し得なくなる。

【００２１】本発明において、複合プリプレグ１に金属
箔層５を設けたのは、得られるゴルフクラブシャフトに
機械的強度を付与するためであり、これにより目的の捩
り破壊強度を向上することができる。このような金属箔
層５には、箔状又は薄板状の金属製シート、或いは金属
網、エキスパンドメタルのような多孔の箔状又は薄板状
の金属製メッシュを用いることができる。金属箔層５の
厚みは５〜５０μｍとされる。金属箔層５の厚みは５μ
ｍ未満では薄すぎて、得られる繊維強化複合樹脂材料成
形品の圧縮強度、捩り破壊強度等の機械的強度を向上す
る効果が十分に得られない。逆に５０μｍを超えると厚
すぎて、成形時の作業性が悪くなると共に、得られるゴ
ルフクラブシャフトの重量増が大きくなりすぎる。

【００２２】金属箔層５に使用し得る金属材料としては
、アルミニウム、チタン、鉄、銅、ニッケル、ニクロム
、錫、鉛、マグネシウム、金、銀、白金、その他種々の
金属及びこれらの合金がある。例えば昭和アルミニウム
株式会社製の厚さ２０〜５０μｍのアルミニウム箔、或
いは竹内金属箔粉工業株式会社製の厚さ５〜３０μｍの
チタン箔、厚さ１５〜５０μｍのステンレス箔、高強度
スチール箔等が好適に使用できる。

【００２３】この金属箔層５の表面には、これが積層さ
れる樹脂フィルム層４との、或いは繊維強化複合樹脂層
３上に金属箔層５が積層され又は繊維強化複合樹脂層３
と樹脂フィルム層４との間に金属箔層５が積層される場
合には、これらの層との接着性の向上を目的として、機
械的、物理的方法による穴開け、筋付け、凹凸の付与等
、表面を粗にする表面加工を施すことができる。或いは
重クロム酸カリ、重クロム酸ソーダ、パーカライジング
、ＡＣＰ法等の化学的方法により、金属箔層５の表面に
繊維強化複合樹脂層３のマトリクス樹脂６と作用する官
能基を付ける表面処理を施すことができる。金属箔層５
がスチール或いはアルミニウムからなるときは、陽極酸
化を行なうことも有効である。

【００２４】複合プリプレグ１の全体の厚みは２０〜３
００μｍにすることが適当である。複合プリプレグの厚
みが２０μｍ未満では薄すぎて、複合プリプレグの製造
が困難であるばかりか、ゴルフクラブシャフトを作成す
るのに使用するには実用的でない。又厚みが３００μｍ
を超えると厚すぎて、成形性良くゴルフクラブシャフト
を作成することが難しくなる。

【００２５】本実施例の複合プリプレグ１は、任意の方
法にて製造し得るが、繊維強化複合樹脂層３として一方
向に配列した炭素繊維２同士の間にマトリクス樹脂６を
含浸したプリプレグを使用し、そのプリプレグをホット
ロール法で製造する際に、離型紙を貼り付けられた面と
反対側の面に、カバーフィルムの代わりに上記の樹脂フ
ィルムを貼り付けて樹脂フィルム層４を形成し、その樹
脂フィルム層４上に上記の金属製シート又はメッシュを
例えばローラ等で押付けて貼り付けることにより金属箔
層５を形成して、好適に製造することができる。しかし
、これに限定されるものではない。

【００２６】このような複合プリプレグ１を最外層に１
〜２層巻き付けて製造されたゴルフクラブシャフトによ
れば、軽量であるばかりでなく、単層〜複数層に積層さ
れた複合プリプレグ１による複合層１′の繊維強化複合
樹脂材料の層と層との間に金属箔層５を備えているので
、捩り破壊強度が向上し又耐衝撃性も改善され、更に樹
脂フィルム層４をも備えているので耐衝撃性が一層向上
し、更には使用時の感触（打球感）もよい。

【００２７】図２は、本発明のゴルフクラブシャフトの
他の実施例を示す断面図である。本実施例のゴルフクラ
ブシャフトは、アングル層１０１´の最内層に複合層１
′を形成したことが特徴である。その他の点は図１の実
施例と同様である。複合層１′は、繊維強化複合樹脂層
１０１の最内層に配設した複合プリプレグ１が硬化して
得られる。

【００２８】図３は、本発明のゴルフクラブシャフトの
更に他の実施例を示す断面図である。本実施例のゴルフ
クラブシャフトは、アングル層１０１´とストレート層
１０２′との間に複合層１′を形成したことが特徴であ
る。その他の点は図１の実施例と同様である。複合層１
′は、繊維強化複合樹脂層１０１と、繊維強化複合樹脂
層１０２との間に配設した複合プリプレグ１が硬化して
得られる。

【００２９】以上の実施例では、いずれも、複合プリプ
レグ１は、繊維強化複合樹脂層３上に樹脂フィルム層４
を積層し、その上に金属箔層５を積層したものを用いた
が、樹脂フィルム層４上に繊維強化複合樹脂層３を積層
し、その上に金属箔層５を積層したものでも、繊維強化
複合樹脂層３上に金属箔層５を積層し、その上に樹脂フ
ィルム層４を積層したものでも良い。

【００３０】又強化繊維２として炭素繊維を用いたが、
ボロン繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維
、窒化珪素繊維等の無機繊維；アラミド繊維、ポリアリ
レート繊維、ポリエチレン繊維等の有機繊維；或いはチ
タン繊維、アモルファス繊維、ステンレススチール繊維
等の金属繊維などを任意に使用することができる。又強
化繊維２を一方向配列としたが、強化繊維２は２方向以
上の配列にしてもよく、クロスになっていても構わない
。

【００３１】更に図５に示すように、繊維強化複合樹脂
層３に強化繊維として炭素繊維２の他にこれと異種の繊
維７を用い、強化繊維をハイブリッド化した複合プリプ
レグ１を用いることもできる。

【００３２】上記の異種繊維７は、繊維強化複合樹脂層
３のマトリクス樹脂６中に炭素繊維２と同一方向に所定
の間隔で配列される。本実施例では、繊維径が２〜３０
μｍの炭素繊維２に対し異種繊維７は繊維径が５０μｍ
以上と太径とされいるが、異種繊維７は太径でなくとも
よい。異種繊維７を繊維径の小さいものを収束したスト
ランドの形態として使用する場合は、異種繊維７のスト
ランド径を換算径Ｄ０＝ｎ１／２　×ｄ（ｎ：集束本数
、ｄ：繊維径）で与えて、ストランド径が換算径Ｄ０　
で最大５００μｍまでのものを使用することができる。 又異種繊維７は、図５に示されるように、複合プリプレ
グの中部に位置するのが好ましいが、中央部より上下に
僅かに偏ることは構わない。

【００３３】このような繊維強化複合樹脂層３は種々の
方法で製造し得るが、炭素繊維２を一方向に配列したプ
リプレグを２枚使用し、その間に異種繊維７を炭素繊維
２と同一方向に所定の間隔で配列し、押圧及び／又は加
熱することにより一体とすることにより極めて好適に製
造することができる。

【００３４】本複合プリプレグにおいても、通常通り、
１種類の強化繊維では足らない物性又は他の物性を補う
ことを主たる目的として強化繊維をハイブリッド化する
ことを行なっており、従って異種繊維７は一般的に炭素
繊維以外とされるが、場合によっては一方の炭素繊維２
と繊維径や物性が異なれば、異種繊維７として炭素繊維
を使用することもできる。異種繊維７としては、物性の
異なる炭素繊維以外に、ボロン繊維、ガラス繊維、アル
ミナ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維等の無機繊維；
アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリエチレン繊維
等の有機繊維；或いはチタン繊維、アモルファス繊維、
ステンレススチール繊維等の金属繊維などを任意に使用
することができる。

【００３５】繊維強化複合樹脂層３の炭素繊維２と異種
繊維７とマトリクス樹脂６との配合割合は任意とし得る
が、一般には重量％で炭素繊維：異種繊維：マトリクス
樹脂＝４０〜８０：２〜２０：２０〜６０の範囲が良い
。

【００３６】本発明を具体的な実施例に基づく更に説明
する。

【００３７】本発明に従い複合プリプレグ１を作成し、
それを通常のプリプレグと組み合わせて使用しゴルフク
ラブシャフトを製造した。製造法は次の通りである。

【００３８】ゴルフクラブシャフトの型のマンドレルに
、アングル層として厚さ１２０μｍ、樹脂量３２％のＰ
ＡＮ系炭素繊維プリプレグ（東レ株式会社製、商品名Ｍ
−４０）を＋４５°、−４５°で合計８層巻き付け、そ
の上にストレート層として厚さ１２０μｍ、樹脂量３２
％のＰＡＮ系炭素繊維プリプレグ（東レ株式会社製、商
品名Ｔ−３００）を１層巻き付け、更に第２のストレー
ト層として本発明の複合プリプレグ１を２層巻き付けた
。次いで表面研摩用に厚さ７０μｍのガラス繊維一方向
プリプレグを１層巻き、最後に補強層としてＥ−ガラス
のプリプレグを巻いて先端チップ部を補強した後、ポリ
プロピレンの延伸テープでテーピングをして加熱硬化し
、その後研摩等の所定の仕上げを行なって、ゴルフクラ
ブシャフトを作成した。

【００３９】得られたゴルフクラブシャフトは、機械的
特性の捩り破壊強度、耐衝撃強度を測定後、ゴルフクラ
ブに組み立て、打球感の検査を実施した。比較のために
本発明の条件を外れる複合プリプレグを作成し、上記と
同様に、ゴルフクラブシャフトの製造に使用し試験した
。得られた結果を表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１において、プリプレグは繊維強化複合
樹脂層３を示し、箔／プリプレグ／フィルムは、樹脂フ
ィルム層４上に繊維強化複合樹脂層３を積層し、繊維強
化複合樹脂層３上に金属箔層５を積層したことを示す。 他の層構成についてもこれに準ずる。強化繊維、異種繊
維後の数値は繊維強化複合樹脂層３中の配合割合（重量
％）を示し、残りがマトリクス樹脂の量である。又記号
の◎は非常に良好、○は良好、△はやや劣る、×は劣る
を示す。

【００４２】表１の強化繊維の炭素繊維は、繊維径が７
．０μｍのＰＡＮ系炭素繊維（東レ株式会社製、商品名
Ｔ−３００）を使用した。異種繊維のガラス繊維は繊維
径が７．０μｍのガラス繊維（旭ファイバーグラス株式
会社製、規格名Ｅ−ガラス）を、アラミド繊維は繊維径
が１２μｍのアラミド繊維（帝人株式会社製、商品名テ
クノーラ）を、ポリアリレート繊維は繊維径が２３μｍ
のポリアリレート繊維（クラレ株式会社製、商品名ベク
トラン）を用いた。マトリクス樹脂はエポキシ樹脂を用
いた。金属箔のステンレス箔は竹内金属箔粉工業株式会
社製の厚さ２０μｍのものを用いた。チタン箔は竹内金
属箔粉工業株式会社製の厚さ２０μｍのものを用いた。 変性ナイロンフィルムは共に厚み２０μｍであった。

【００４３】表１に示されるように、実施例１〜７では
、通常の炭素繊維プリプレグに金属箔層及び樹脂フィル
ム層を有する複合プリプレグを組み合わせて使用したの
で、得られたゴルフクラブシャフトは捩り破壊強度及び
耐衝撃性が共に良好以上に改善され、又ゴルフクラブの
使用感も良好以上を維持した。これに対し比較例１〜２
では組み合わせた複合プリプレグにフィルム層を設けて
いないので、耐衝撃性がやや劣り、比較例３では複合プ
リプレグに金属箔層を設けていないので、捩り破壊強度
が劣ると共にゴルフクラブの使用感も劣る結果になった
。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、複数層
の繊維強化複合樹脂材料層からなるゴルフクラブシャフ
トにおいて、１種又は複数種の強化繊維を有した繊維強
化複合樹脂材料層、樹脂フィルム層及び金属箔層を積層
した複合層を、前記複数層の繊維強化複合樹脂材料層の
少なくとも層と層との間、最外層又は最内層のいずれか
に設けたので、軽量で且つ捩り破壊強度が向上し、更に
は耐衝撃性も改善され、使用時の感触も良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴルフクラブシャフトの一実施例を示
す断面図である。

【図２】本発明のゴルフクラブシャフトの他の実施例を
示す断面図である。

【図３】本発明のゴルフクラブシャフトの更に他の実施
例を示す断面図である。

【図４】本発明で使用する複合プリプレグを示す断面図
である。

【図５】本発明で使用する複合プリプレグの他の例を示
す断面図である。

【図６】従来のゴルフクラブシャフトを示す断面図であ
る。

【図７】ゴルフクラブシャフトの製造方法を説明する図
である。

【図８】ゴルフクラブシャフトを製造するためのプリプ
レグを示す平面図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　複合プリプレグ １′　　　　　　複合層 ３　　　　　　　　繊維強化複合樹脂層４　　　　　　
　　樹脂フィルム層 ５　　　　　　　　金属箔層 １０１′　　アングル層 １０２′　　ストレート層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　複数層の繊維強化複合樹脂材料層から
   なるゴルフクラブシャフトにおいて、１種又は複数種の
   強化繊維を有した繊維強化複合樹脂材料層、樹脂フィル
   ム層及び金属箔層を積層した複合層を、前記複数層の繊
   維強化複合樹脂材料層の少なくとも層と層との間、最外
   層又は最内層のいずれかに設けたことを特徴とするゴル
   フクラブシャフト。
2. 【請求項２】　　複合層の樹脂フィルム層の厚みが５〜
   １００μｍ、金属箔層の厚みが５〜５０μｍで、全体の
   厚みが２０〜３００μｍである請求項１のゴルフクラブ
   シャフト。