JPH0542233A

JPH0542233A - ラケツトフレーム

Info

Publication number: JPH0542233A
Application number: JP23082291A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takezawa; 誠竹澤; Kanji Miyao; 巻治宮尾; Hiroshi Inoue; 寛井上
Original assignee: Tonen Corp
Current assignee: Tonen General Sekiyu KK
Priority date: 1991-08-19
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1993-02-23

Abstract

(57)【要約】【目的】特に、捩り破壊強度及び耐衝撃性等の機械的
強度、並びに使用時の感触が大幅に向上した、しかも美
観的にも優れたラケットフレームを提供する。【構成】ラケットフレームは中心材１０１の周囲に外
殻成形材１０２を設けて構成され、しかも、強化繊維と
して、表面にリン酸塩処理又はクロメート処理が施され
た金属繊維を少なくとも有した繊維強化プリプレグ層
１’が、少なくとも前記外殻成形材１０２の最外層に、
又は前記中心材１０１と外殻成形材１０２との間に、１
層或は複数層設けられる。金属繊維は、チタン繊維、ア
モルファス繊維、スチール繊維、ステンレス繊維、タン
グステン繊維、アルミニウム繊維などから選択される１
種又は複数種が選択される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中心材の周囲に外殻成
形材を設けたテニスラケット或はバドミントンラケット
のような種々のラケットのフレームに関するものであ
り、特に、外殻成形材の最外層などとして、強化繊維と
して少なくとも金属繊維を有した繊維強化プリプレグ層
を設けたことを特徴とするラケットフレームに関するも
のである。更に詳しく言えば、本発明にて、繊維強化プ
リプレグ層は、強化繊維としての金属繊維の表面がリン
酸塩処理又はクロメート処理されたことを特徴とする繊
維強化プリプレグにて形成される。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばテニスラケット用のフレ−
ムなどは、図２に図示されるように、中心材１０１と外
殻成形材１０２とから構成されているが、近年、軽量で
且つ機械的強度が高く、且つ振動減衰特性が良好である
という理由から、外殻成形材１０２としては、強化繊維
として炭素繊維或はガラス繊維を用いた繊維強化複合樹
脂材が使用されている。

【０００３】斯る従来のラケットフレ−ムは、例えば硬
質発泡ウレタンなどにて形成された中心材１０１の回り
に、外殻成形材１０２を形成するための繊維強化プリプ
レグを所定枚数だけ巻き付け、硬化することによって作
製される。

【０００４】このとき、弾性率、捩り及び曲げ性能を向
上せしめるために、更には、振動減衰特性を改善するた
めに、複数枚の炭素繊維強化プリプレグにて、或は炭素
繊維強化プリプレグとガラス繊維強化プリプレグとを重
ね合せることによりハイブリッド構造として、外殻成形
材１０２を構成することが頻繁に行われている。

【０００５】このような構成により、ラケットフレーム
の軽量化と共に反発力の向上、折損防止及び振動減衰特
性の増大などが達成されるが、又、一方、最近では、単
に軽量化、機械的特性の増大が要求されるだけではな
く、使用時の感触の向上、更にはファッション性（デザ
イン性）をもが要求されている。

【０００６】本発明者らは、多くの研究実験を行った結
果、例えば複数の炭素繊維強化樹脂層からなるラケット
フレームにおいて、少なくとも、炭素繊維強化樹脂層の
最外層に、又は前記中心材と外殻成形材との間に、強化
繊維としてチタン繊維、ステンレス繊維、タングステン
繊維などの金属繊維を１種或は複数種有した繊維強化プ
リプレグ、又は、強化繊維として１種或は複数種の金属
繊維と、金属繊維以外の炭素繊維などの異種繊維とを有
した繊維強化プリプレグにて形成されるプリプレグ層を
設けることにより、繊維強化複合樹脂製のラケットフレ
ームであるにも拘らず、弾性率が大であり、使用時の感
触も向上したラケットフレームを提供し得ることを見出
した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記繊
維強化プリプレグを使用して作製したラケットフレーム
の更なる捩り破壊強度、耐衝撃性の改善、使用時の打球
感などの感触の改良が望まれている。

【０００８】本発明者らは、このような強化繊維として
少なくとも金属繊維を有した繊維強化プリプレグを改良
するべく多くの研究実験を行なった結果、強化繊維とし
ての金属繊維の表面をリン酸塩処理又はクロメート処理
することにより、金属繊維自体が強化されると共に、金
属繊維とマトリクス樹脂との接着性が大幅に向上し、こ
れら繊維強化プリプレグを使用して作製したラケットフ
レームの捩り破壊強度、耐衝撃性及び使用時の感触を大
きく改良し得ることを見出した。

【０００９】本発明は斯る新規な知見に基づきなされた
ものである。

【００１０】従って、本発明の目的は、特に、捩り破壊
強度及び耐衝撃性等の機械的強度、並びに使用時の感触
が大幅に向上した、しかも美観的にも優れたラケットフ
レームを提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
ラケットフレームにて達成される。要約すれば本発明
は、中心材の周囲に外殻成形材を設けたラケットフレー
ムにおいて、強化繊維として、表面にリン酸塩処理又は
クロメート処理が施された金属繊維を少なくとも有した
繊維強化プリプレグ層を、少なくとも前記外殻成形材の
最外層に、又は前記中心材と外殻成形材との間に設けた
ことを特徴とするラケットフレームである。好ましく
は、前記金属繊維の表面には、リン酸塩処理では被膜量
０．２〜１０ｇ／ｍ² の金属塩被膜が形成され、又、ク
ロメート処理では被膜量０．０１〜０．１５ｇ／ｍ² の
金属塩被膜が形成される。

【００１２】

【実施例】次に、本発明に係るラケットフレームを図面
に則して更に詳しく説明する。

【００１３】本実施例にて、本発明に係るラケットフレ
ームは、図１に図示されるように、好ましくは、硬質発
泡ウレタンなどにて形成された中心材１０１の回りに、
外殻成形材１０２を形成するための繊維強化プリプレグ
を所定枚数だけ巻き付け、硬化することによって作製さ
れる。

【００１４】更に、本発明によれば、外殻成形材１０２
の最外層として、後で詳しく説明する繊維強化プリプレ
グ層１’が形成される。つまり、本発明によると、中心
材１０１と、中心材１０１の周囲に設けられた外殻成形
材１０２と、最外層に設けられたプリプレグ層１’とを
備えたラケットフレームが形成される。プリプレグ層
１’は、図示されてはいないが、中心材１０１と外殻成
形材１０２との間に設けることもでき、更には、最外層
及び中心材と外殻成形材との間に設けるなど、任意の位
置に設けることができる。又、繊維強化プリプレグ層
１’は１層或は複数層設けることができる。

【００１５】中心材１０１は、好ましくは、硬質発泡ウ
レタンなどにて形成され、外殻成形材１０２は、例え
ば、複数枚の炭素繊維強化プリプレグにて形成するか、
或は炭素繊維強化プリプレグとガラス繊維強化プリプレ
グとを重ね合せることにより、ハイブリッド構造とする
ことができる。

【００１６】外殻成形材１０２として使用される炭素繊
維強化プリプレグ及びガラス繊維強化プリプレグは、通
常のもので良く、それぞれ強化繊維としては炭素繊維
（黒鉛繊維をも含む）及びガラス繊維を使用し、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５０〜２００℃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。

【００１７】次に、本発明の特徴とする繊維強化プリプ
レグ層１’について更に詳しく説明する。図３及び図４
に、本発明の繊維強化プリプレグ層１’を形成するため
に使用される繊維強化プリプレグ１の実施例が示され
る。

【００１８】図３は、本発明の特徴をなす繊維強化プリ
プレグの一実施例を示す断面図である。本実施例にて繊
維強化プリプレグ１は、マトリクス樹脂２が含浸された
強化繊維を有して構成される。本発明によれば、強化繊
維としては、チタン繊維、アモルファス繊維、スチール
繊維、ステンレス繊維、タングステン繊維、アルミニウ
ム繊維などから選択される１種又は複数種の金属繊維４
が使用される。金属繊維４は、５〜３０μｍの小径のも
の、或は５０〜１５０μｍの大径のものなど、種々の繊
維径のものを使用し得る。

【００１９】又、本発明の繊維強化プリプレグ１は、図
４に示すように、強化繊維としては、上述のチタン繊
維、アモルファス繊維、スチール繊維、ステンレス繊
維、タングステン繊維、アルミニウム繊維などから選択
される１種又は複数種の金属繊維４の他に、これら金属
繊維４とは異なる異種繊維６を有することも可能であ
る。異種繊維６としては、炭素繊維、ボロン繊維、ガラ
ス繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維な
どの無機繊維、及びアラミド繊維、ポリアリレ−ト繊
維、ポリエチレン繊維などの有機繊維から選択される１
種又は複数種とされる。異種繊維６も又、金属繊維４と
同様に、５〜３０μｍの小径のもの、或は５０〜１５０
μｍの大径のものなど、種々の繊維径のものを使用し得
る。

【００２０】マトリクス樹脂２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
リルフタレート樹脂、フェノー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
５０〜２００℃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。

【００２１】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）グリシジルエーテル系エ
ポキシ樹脂（ビスフェノールＡ、Ｆ、Ｓ系エポキシ樹
脂、ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノール
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、ビスフェノール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）、ジアミノジフェニルスルフォン
（ＤＤＳ）、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（ＨＨＰ
Ａ）、メチルへ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。

【００２２】繊維強化プリプレグ１における強化繊維と
マトリクス樹脂２との配合割合は任意に調製し得るが、
一般に、重量％で強化繊維：マトリクス樹脂＝３０〜８
０：２０〜７０の範囲が良く、好ましくは４０〜７５：
２５〜６０である。又、繊維強化プリプレグ１の厚さＴ
は通常２０〜３００μｍとされる。

【００２３】本発明によれば、繊維強化プリプレグ１に
使用される金属繊維４は予め、化成処理としてリン酸塩
処理又はクロメート処理が施される。

【００２４】本発明者らは、金属繊維４を使用した繊維
強化プリプレグ１を使用してラケットフレームを製造す
るに際し、金属繊維４を使用したことによる繊維強化プ
リプレグ１の機械的強度向上効果を十分に発揮させて、
捩り破壊強度及び耐衝撃性等の機械的強度並びに使用時
の感触が大幅に向上したラケットフレームを得るべく鋭
意研究を重ねた。

【００２５】その結果、従来の斯る繊維強化プリプレグ
１では、金属繊維４とマトリクス樹脂２との接着性が低
く、このため金属繊維４を強化繊維として使用したこと
による繊維強化プリプレグ１の機械的強度向上効果が十
分に発揮されず、この繊維強化プリプレグ１を使用して
得られたラケットフレームは、捩り破壊強度及び耐衝撃
性等の機械的強度向上効果が十分に付与されず、ラケッ
トフレームの捩り破壊強度及び耐衝撃性向上が不十分
で、且つ打球感等の使用時の感触の改善も十分でないも
のに止まっていることが分かった。

【００２６】本発明者らは、金属繊維４のマトリクス樹
脂２との接着性を高めるには金属繊維４を予めリン酸塩
処理又はクロメート処理することが極めて有効であるこ
とを見出した。

【００２７】金属繊維４を予めリン酸塩処理又はクロメ
ート処理することにより、金属繊維表面上に金属塩被膜
が形成され、この金属塩被膜が金属繊維４のマトリクス
樹脂２との接着性を高め、それによって、金属繊維４を
使用した繊維強化プリプレグ１にて作製されたラケット
フレームの捩り破壊強度及び耐衝撃性等の機械的強度の
向上効果を十分に発揮させることができ、又使用時の打
球感等の感触も改善できることが分かった。

【００２８】リン酸塩処理としては、リン酸亜鉛系、リ
ン酸マンガン系のいずれのリン酸塩処理を使用すること
ができる。特に、金属繊維４がスチール繊維、ステンレ
ス繊維の場合は、上記のリン酸亜鉛系、リン酸マンガン
系の処理に加えて、更にリン酸鉄系のリン酸塩処理を使
用することができる。

【００２９】これらリン酸塩処理の液組成、ＰＨ、処理
温度、処理時間等の処理条件は、通常の条件で行なうこ
とができるが、金属繊維４のマトリクス樹脂２との接着
性の向上という観点から、使用する金属繊維４の種類等
に応じて適宜決定すれば良い。

【００３０】具体的には、リン酸塩処理は、金属繊維４
表面上に被膜量０．２〜１０ｇ／ｍ² の金属塩被膜が形
成されるように、行なうことが好ましい。金属塩被膜の
量が０．２ｇ／ｍ² 未満では、金属繊維４の表面に金属
塩被膜が形成されたことによる接着性向上に寄与する改
質効果が十分でなく、金属繊維４のマトリクス樹脂２と
の接着強度が高くならない。逆に、金属塩被膜の量が１
０ｇ／ｍ² を超えると金属塩被膜が厚くなり過ぎて、こ
れが原因で金属繊維４のマトリクス樹脂２との接着強度
が低下する。従ってリン酸塩処理により形成される金属
塩被膜の量は、０．２〜１０ｇ／ｍ² 、好ましくは０．
５〜３．０ｇ／ｍ² の範囲がよい。

【００３１】リン酸亜鉛系処理の一例を挙げれば、日本
パーカーライジング（株）製のパルポンドＬ−３０８０
のリン酸亜鉛処理システムの利用がある。金属繊維４が
ステンレス繊維の場合を示せば、リン酸亜鉛処理の条件
は次の通りである。

【００３２】全酸度２３ポイント遊離酸度０．９ポイント促進剤濃度３ポイント温度４５℃ 浸漬時間２分

【００３３】クロメート処理としては、鋼板等の表面処
理に用いるクロメート処理を、金属繊維４の種類によら
ずにほぼ全てに対して使用することができる。同様に、
クロメート処理の液組成、ＰＨ、処理温度、処理時間等
の処理条件は、通常の条件で行なうことができるが、金
属繊維４のマトリクス樹脂２との接着性の向上の目的か
ら、使用する金属繊維４の種類等を勘案して適宜決定す
れば良い。

【００３４】具体的には、クロメート処理は、金属繊維
４の表面上に、リン酸塩処理のときと同様、被膜量０．
０１〜０．１５ｇ／ｍ² の金属塩被膜（クロメート被
膜）が形成されるように、行なうことが好ましい。

【００３５】クロメート処理の一例を挙げれば、日本パ
ーカーライジング（株）製のジンクロムＲ−１４１５Ａ
を用いたクロメート処理がある。金属繊維４がステンレ
ス繊維の場合を示せば、クロメート処理は次の通りであ
る。

【００３６】即ち、ジンクロムＲ−１４１５Ａの濃度１
１ポイントの処理液を調製し、脱脂、乾燥したステンレ
ス繊維に常温にてロールコーターにより塗布量が５ｇ／
ｍ²となるように塗布し、更に塗布したステンレス繊維
を８０℃の乾燥機で乾燥し、水分を除去する。

【００３７】上記のリン酸塩処理等は、金属繊維４を処
理液に浸漬することで実施し得るが、リン酸塩処理等に
先だって金属繊維４の表面を脱脂、水洗すること、及び
リン酸塩処理等の後直ちに金属繊維４を水洗、乾燥する
ことを要するのは、通常の鋼板等に対するリン酸塩処理
等の場合と同様である。

【００３８】本発明の繊維強化プリプレグ１にて、強化
繊維は、金属繊維４、又は金属繊維４と異種繊維６とを
一方向に配列して構成することもできるが、これら繊維
をクロス（織物）の状態で使用することも可能である。

【００３９】表１に、強化繊維として少なくとも金属繊
維４を有し、強化繊維を一方向に配列して作製された種
々の繊維強化プリプレグと、この繊維強化プリプレグを
使用してラケットフレームを作製した時のラケットフレ
ームの評価を示す。

【００４０】金属繊維４は、繊維径２０μｍのステンレ
ス繊維、繊維径２０μｍのチタン繊維及び繊維径２０μ
ｍのアルミニウム繊維を用い、予め化成処理したものを
使用した。リン酸塩処理は日本パーカーライジング
（株）製のパルポンドＬ−３０８０を使用し、クロメー
ト処理は日本パーカーライジング（株）製のジンクロム
Ｒ−１４１５Ａを使用して行なった。

【００４１】異種繊維６としての、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Ｔ３００）を使用し、ガラス繊維は繊維径が１３μｍ
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。

【００４２】各繊維強化プリプレグにて、マトリクス樹
脂２としてはエポキシ樹脂を用いた。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１に示されるように、本発明の繊維強化
プリプレグを使用した場合（実施例１〜８）では、金属
繊維４はリン酸亜鉛処理又はクロメート処理が施されて
いるためにマトリクス樹脂２との接着性が良く、金属繊
維４を使用したことによる繊維強化プリプレグの性能が
十分に発揮され、その結果、得られたラケットフレーム
は捩り破壊強度及び耐衝撃性が向上して共に良好以上に
改善され、又ラケットフレームの使用感も良好以上を示
した。これに対し比較例１〜３では、金属繊維４がリン
酸塩処理もクロメート処理も施されていないか、リン酸
塩処理を施してもその被膜量が少なく有効に行なわれて
いないので、金属繊維４のマトリクス樹脂２との接着性
が低く、そのために得られたラケットフレームは、捩り
破壊強度若しくは耐衝撃性の少なくともいずれかが劣る
結果となった。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のラケット
フレームの繊維強化プリプレグ層を形成する繊維強化プ
リプレグは、強化繊維として少なくとも１種又は複数種
の金属繊維を有し、しかも金属繊維の表面はリン酸塩処
理又はクロメート処理が施されているために、金属繊維
のマトリクス樹脂との接着性が高く、強化繊維として金
属繊維を使用したことによる機械的強度の向上効果を十
分に発揮させることができ、特に、捩り破壊強度及び耐
衝撃性等の機械的強度が大幅に向上し、又使用時の打球
感等の感触が著しく改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラケットフレームの横断面図であ
る。

【図２】従来のラケットフレームの横断面図である。

【図３】本発明に従った繊維強化プリプレグの一実施例
の断面構成図である。

【図４】本発明に従った繊維強化プリプレグの他の実施
例の断面構成図である。

【符号の説明】

１繊維強化プリプレグ２マトリクス樹脂４金属繊維６異種繊維１’ 繊維強化プリプレグ層１０１中心材１０２外殻成形材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中心材の周囲に外殻成形材を設けたラケ
ットフレームにおいて、強化繊維として、表面にリン酸
塩処理又はクロメート処理が施された金属繊維を少なく
とも有した繊維強化プリプレグ層を、少なくとも前記外
殻成形材の最外層に、又は前記中心材と外殻成形材との
間に設けたことを特徴とするラケットフレーム。
【請求項２】前記金属繊維の表面には、リン酸塩処理
により被膜量０．２〜１０ｇ／ｍ² の金属塩被膜が形成
される請求項１のラケットフレーム。
【請求項３】前記金属繊維の表面には、クロメート処
理により被膜量０．０１〜０．１５ｇ／ｍ² の金属塩被
膜が形成される請求項１のラケットフレーム。