(57)【要約】【課題】軽量で高強度な管状体の製造方法を提供すること。【解決手段】管状体６の製造方法は、マンドレルに、繊維とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂材料を巻回して中間巻回体を得る工程と、前記中間巻回体の外周面に、張力Ｆ１を付与しつつ織物テープを巻き付ける第１ラッピング工程と、前記織物テープの外側に、張力Ｆ２を付与しつつ樹脂フィルムテープを巻き付ける第２ラッピング工程と、前記織物テープ及び前記樹脂フィルムテープが巻き付けられた前記中間巻回体を加熱して前記マトリクス樹脂を硬化させる硬化工程と、前記硬化工程の後に、前記マンドレルの引き抜きと、前記織物テープ及び樹脂フィルムテープの除去とを行って硬化管状体を得る工程とを含む。この製造方法では、前記硬化工程における前記樹脂フィルムテープの８０℃残留締め付け力が０．４Ｎ／ｍｍ以上である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレルに、繊維とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂材料を巻回して中間巻回体を得る工程と、
前記中間巻回体の外周面に、張力Ｆ１を付与しつつ織物テープを巻き付ける第１ラッピング工程と、
前記織物テープの外側に、張力Ｆ２を付与しつつ樹脂フィルムテープを巻き付ける第２ラッピング工程と、
前記織物テープ及び前記樹脂フィルムテープが巻き付けられた前記中間巻回体を加熱して前記マトリクス樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程の後に、前記マンドレルの引き抜きと、前記織物テープ及び樹脂フィルムテープの除去とを行って硬化管状体を得る工程とを含み、
前記硬化工程における前記樹脂フィルムテープの８０℃残留締め付け力が０．４Ｎ／ｍｍ以上である管状体の製造方法。
【請求項２】
前記硬化工程における前記樹脂フィルムテープの１３０℃残留締め付け力が０．３Ｎ／ｍｍ以上である請求項１に記載の管状体の製造方法。
【請求項３】
前記第２ラッピング工程における前記樹脂フィルムテープの伸び率が４％以上である請求項１又は２に記載の管状体の製造方法。
【請求項４】
前記第１ラッピング工程における前記織物テープの巻き付け厚さが４００μｍ以下である請求項１から３のいずれか１項に記載の管状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、管状体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂製の管状体では、軽量でありながら、高い強度を有しうる。この管状体は、様々な用途で有用である。
【０００３】
軽量化及び高強度化には限界がある。この限界を克服するための製造方法が提案されている。特許第５１６１５３０号、特許第５１１３７２６号、特許４９６０２６８号及び特許５０７４２３６号は、ラッピングテープとして織物テープを用いた管状体の製造方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１６１５３０号公報
【特許文献２】特許第５１１３７２６号公報
【特許文献３】特許第４９６０２６８号公報
【特許文献４】特許第５０７４２３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者は、管状体の性能を更に高めうる製造方法を見いだした。本開示は、軽量で高強度な管状体の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの態様では、管状体の製造方法は、マンドレルに、繊維とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂材料を巻回して中間巻回体を得る工程と、前記中間巻回体の外周面に、張力Ｆ１を付与しつつ織物テープを巻き付ける第１ラッピング工程と、前記織物テープの外側に、張力Ｆ２を付与しつつ樹脂フィルムテープを巻き付ける第２ラッピング工程と、前記織物テープ及び前記樹脂フィルムテープが巻き付けられた前記中間巻回体を加熱して前記マトリクス樹脂を硬化させる硬化工程と、前記硬化工程の後に、前記マンドレルの引き抜きと、前記織物テープ及び樹脂フィルムテープの除去とを行って硬化管状体を得る工程とを含む。前記硬化工程における前記樹脂フィルムテープの８０℃残留締め付け力が０．４Ｎ／ｍｍ以上である。
【発明の効果】
【０００７】
一つの側面として、軽量で高強度な管状体が得られうる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、管状体の一実施形態であるゴルフクラブシャフトを備えたゴルフクラブを示す。
【図２】図２は、図１のゴルフクラブに用いられている管状体（シャフト）を示す。
【図３】図３は、テープラッピング工程の一例を示す工程図である。
【図４】図４は、螺旋状に巻き付けられた織物テープの断面図である。図４は、管状体の軸方向に沿った断面図である。
【図５】図５（ａ）は、残留応力の測定に用いられる試験片を示す平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図６】図６は、全ての実施例及び比較例で用いられた硬化管状体の積層構成を示す展開図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面が参照されつつ、実施形態が詳細に説明される。
【００１０】
本開示の管状体の用途は様々である。この用途として、ゴルフクラブシャフト、テニスラケットのフレーム、バドミントンラケットのフレーム、釣り竿、トレッキングポール、ウォーキングポール、杖、等が挙げられる。
【００１１】
図１は、管状体の一例であるゴルフクラブシャフト６が用いられたゴルフクラブ２を示す。クラブ２は、ヘッド４と、シャフト６と、グリップ８とを備えている。ヘッド４は、シャフト６の先端部に取り付けられている。グリップ８は、シャフト６の後端部に取り付けられている。
【００１２】
図２は、シャフト６を示す。シャフト６は、先端Ｔｐと後端Ｂｔとを有する。先端Ｔｐでのシャフト６の外径は、後端Ｂｔでのシャフト６の外径よりも小さい。シャフト６は、先端Ｔｐに近づくにつれて外径が小さくなるテーパー部を有している。シャフト６は、中心線ｚ１を有する。
【００１３】
管状体６の材料は、シート状のプリプレグ、すなわち、プリプレグシートである。本願において、プリプレグシートは単にシートとも称される。典型的なプリプレグシートでは、繊維が一方向に配向している。管状体６は、複数のプリプレグシートを巻回し且つ硬化させてなる。管状体６は、シートワインディング製法で作製されている。管状体６の製法は限定されず、例えば管状体６はフィラメントワインディング製法で作製されてもよい。
【００１４】
以下では、管状体（ゴルフクラブシャフト）６の製造方法の一例が説明される。
【００１５】
［管状体の製造工程の一例］
【００１６】
（１）裁断工程
裁断工程では、プリプレグシートが所望の形状に裁断される。この工程により、複数のシートが切り出される。裁断された複数のシートの例は、後述の図６で示される。
【００１７】
裁断は、裁断機によりなされてもよい。裁断は、手作業でなされてもよい。手作業の場合、例えば、カッターナイフが用いられる。
【００１８】
（２）貼り合わせ工程
必要に応じて、複数のシート同士が貼り合わせられて、合体シートが作製される。
【００１９】
（３）巻回工程
巻回工程では、マンドレルが用意される。典型的なマンドレルは、金属製である。このマンドレルに、離型剤が塗布される。更に、このマンドレルに、粘着性を有する樹脂が塗布される。この樹脂は、タッキングレジンとも称される。このマンドレルに、裁断されたシートが巻回される。このタッキングレジンにより、マンドレルへのシート端部の端付けが容易とされている。
【００２０】
各シートは、所定の端付け位置で、巻回対象物への端付けがなされる。次いで、この巻回対象物が転がされる。この巻回は、手作業によりなされてもよいし、機械によりなされてもよい。この機械はローリングマシンと称される。なお、巻回対象物とは、マンドレル又はマンドレルに１以上のシートが巻回されたものである。全てのシートが巻回されて、中間巻回体が得られる。
【００２１】
（４）テープラッピング工程
テープラッピング工程では、上記中間巻回体の外周面にテープが巻き付けられる。このテープは、ラッピングテープとも称される。このテープは、張力を付与されつつ巻き付けられる。本実施形態では、このテープラッピング工程が、第１ラッピング工程と第２ラッピング工程とを有する。これらの工程の詳細は後述される。
【００２２】
（５）硬化工程
硬化工程では、テープラッピングがなされた後の中間巻回体が加熱される。この加熱により、マトリクス樹脂が硬化する。この硬化の過程で、マトリクス樹脂が一時的に流動化する。このマトリクス樹脂の流動化により、シート間又はシート内のボイドが排出されうる。ラッピングテープの圧力（締め付け圧）により、このボイドの排出が促進されている。
【００２３】
（６）マンドレルの引き抜き工程及びラッピングテープの除去工程
硬化工程の後、マンドレルの引き抜き工程とラッピングテープの除去工程とがなされる。この結果、硬化管状体が得られる。本実施形態では、ラッピングテープは、織物テープ及び樹脂フィルムテープである。ラッピングテープの除去工程の能率を向上させる観点から、マンドレルの引き抜き工程の後にラッピングテープの除去工程がなされるのが好ましい。
【００２４】
（７）両端カット工程
この工程では、硬化積層体の両端部がカットされる。このカットにより、先端Ｔｐの端面及び後端Ｂｔの端面が、平坦とされる。
【００２５】
（８）研磨工程
この工程では、硬化積層体の表面が研磨される。硬化積層体の表面には、螺旋状の凹凸が存在する。この凹凸は、ラッピングテープの跡である。研磨により、この凹凸が消滅し、表面が滑らかとされうる。
【００２６】
（９）塗装工程
研磨工程後の硬化積層体が、塗装される。
【００２７】
本実施形態の製造方法では、繊維強化樹脂材料として、プリプレグが用いられる。この製造方法では、シート状のプリプレグ（プリプレグシート）がマンドレルに巻回される。なお、繊維強化樹脂材料として、プリプレグシートの他、トウプリプレグ、スリットプリプレグ等が挙げられる。この繊維強化樹脂材料は、液状の樹脂に含浸させた繊維束であってもよい。
【００２８】
プリプレグシートは、繊維とマトリクス樹脂とを含む。本実施形態では、この繊維が炭素繊維である。この炭素繊維は、一方向に配向している。この繊維は、炭素繊維以外でもよい。高強度で且つ軽量な管状体とする観点から、炭素繊維が好ましい。
【００２９】
［第１ラッピング工程及び第２ラッピング工程］
本実施形態では、テープラッピング工程が、第１ラッピング工程と第２ラッピング工程とを含む。図３は、第１ラッピング工程Ｓｔ１及び第２ラッピング工程Ｓｔ２を示す工程図である。第１ラッピング工程Ｓｔ１の後に、第２ラッピング工程Ｓｔ２がなされる。
【００３０】
第１ラッピング工程Ｓｔ１では、巻回工程で得られた中間巻回体１００の外周面に、織物テープＴＰ１が巻き付けられる。張力Ｆ１を付与しながら、織物テープＴＰ１が巻き付けられる。織物テープＴＰ１は螺旋状に巻き付けられる。図３において両矢印Ｐｔ１で示されるのは、織物テープＴＰ１における螺旋のピッチＰｔ１である。隙間ができないように螺旋のピッチＰｔ１が設定される。ピッチＰｔ１は、織物テープＴＰ１の幅Ｗ１と巻き付け角度θ１とにより設定されうる。巻き付け角度θ１は、テープの長手方向と管状体６の中心線ｚ１との間の角度である。
【００３１】
第２ラッピング工程Ｓｔ２では、織物テープＴＰ１の外側に、樹脂フィルムテープＴＰ２が巻き付けられる。張力Ｆ２を付与しながら、樹脂フィルムテープＴＰ２が巻き付けられる。樹脂フィルムテープＴＰ２は螺旋状に巻き付けられる。
【００３２】
張力Ｆ２により、樹脂フィルムテープＴＰ２の幅は変化しうる。張力が付加されていない状態での樹脂フィルムテープＴＰ２の幅が、Ｗ２とされる。巻き付けられた状態における樹脂フィルムテープＴＰ２の幅が、Ｗ３とされる。幅Ｗ３は、幅Ｗ２よりも小さいか、又は、幅Ｗ２と同じである。
【００３３】
図３において両矢印Ｐｔ２で示されるのは、樹脂フィルムテープＴＰ２における螺旋のピッチＰｔ２である。隙間ができないように、螺旋のピッチＰｔ２が設定される。ピッチＰｔ２は、樹脂フィルムテープＴＰ２の幅Ｗ３と巻き付け角度θ２とにより設定されうる。
【００３４】
第１ラッピング工程Ｓｔ１及び第２ラッピング工程Ｓｔ２が完了すると、中間巻回体１００には織物テープＴＰ１の層が形成され、この織物テープＴＰ１の層の外側に樹脂フィルムテープＴＰ２の層が形成される。樹脂フィルムテープＴＰ２の層は、織物テープＴＰ１の層に隣接している。樹脂フィルムテープＴＰ２の層は、織物テープＴＰ１の層に接触している。
【００３５】
［硬化工程における加熱条件］
上述の通り、硬化工程では、加熱がなされる。マトリクス樹脂の硬化を促進する観点から、この硬化工程は、６０℃以上２００℃以下の温度に加熱されるのが好ましく、７０℃以上２００℃以下の温度に加熱されるのがより好ましく、８０℃以上２００℃以下の温度に加熱されるのがより好ましい。
【００３６】
好ましくは、硬化工程は、第１加熱ステップと、第２加熱ステップとを含む。硬化工程は、第１加熱ステップ及び第２加熱ステップのみで構成されていてもよい。第１加熱ステップの後に、第２加熱ステップがなされる。第１加熱ステップの温度は、第２加熱ステップの温度よりも低い。
【００３７】
第１加熱ステップでは、マトリクス樹脂が流動化する。この流動化により、織物テープへのマトリクス樹脂の移動が促進されうる。加えて、この流動化は、ボイドの排出を促進する。これらの観点から、第１加熱ステップの温度は、６０℃以上が好ましく、７０℃以上が好ましく、８０℃以上がより好ましい。過度な硬化の進行を抑制し、マトリクス樹脂の移動を促進する観点から、第１加熱ステップの温度は、１１５℃以下が好ましく、１００℃以下が好ましく、９０℃以下がより好ましい。第１加熱ステップの温度は、８０°±１０°であってもよく、８０°±５°であってもよい。
【００３８】
マトリクス樹脂が流動化している時間を長くする観点から、第１加熱ステップの時間は、１０分以上が好ましく、１５分以上がより好ましく、２０分以上がより好ましく、３０分以上がより好ましい。管状体の生産性の観点から、第１加熱ステップの時間は、５０分以下が好ましく、４０分以下がより好ましく、３０分以下がより好ましい。
【００３９】
樹脂の硬化を進行させる観点から、第２加熱ステップの温度は、１２０℃以上が好ましく、１２５℃以上がより好ましく、１３０℃以上がより好ましい。エネルギーのコストを削減する観点から、第２加熱ステップの温度は、２００℃以下が好ましく、１５０℃以下がより好ましい。第２加熱ステップの温度は、１３０°±１０°であってもよく、１３０°±５°であってもよい。
【００４０】
樹脂の硬化を進行させる観点から、第２加熱ステップの時間は、１０分以上が好ましく、１５分以上がより好ましい。管状体の生産性の観点から、第２加熱ステップの時間は、２４０分以下が好ましく、１２０分以下がより好ましく、６０分以下がより好ましい。
【００４１】
硬化工程の温度は、加熱炉（オーブン）内の空気の温度を意味しうる。硬化工程の温度は、硬化工程におけるラッピングテープの表面温度を意味しうる。
【００４２】
［巻き付け厚さ］
本願では、織物テープＴＰ１の巻き付け厚さが定義される。図４は、螺旋状に巻かれた織物テープＴＰ１の断面図である。この図４は、管状体６の中心線ｚ１に沿った断面図である。中心線ｚ１に沿った方向は、軸方向とも称される。なお図４では、見やすい図面とするために、織物テープＴＰ１の厚さｔ１が誇張されて大きく描かれている。
【００４３】
図４が示すように、鎖線上に巻かれた織物テープＴＰ１は層１０８を構成する。織物テープＴＰ１の層１０８は、オーバーラップ部１１０と、非オーバーラップ部１１２とを有する。軸方向において、オーバーラップ部１１０と非オーバーラップ部１１２とが交互に配置される。オーバーラップ部１１０では、第１周回部ＴＰ１１と、第２周回部ＴＰ１２とが重なっている。このため、オーバーラップ部１１０の厚さは、織物テープＴＰ１の厚さｔ１の２倍である。一方、非オーバーラップ部１１２の厚さは、織物テープＴＰ１の厚さｔ１に等しい。
【００４４】
図４において両矢印Ｗａで示されるのは、織物テープＴＰ１の軸方向幅である。この軸方向幅Ｗａは、織物テープＴＰ１の幅Ｗ１と巻き付け角度θ１とにより定まる。軸方向幅Ｗａは、Ｗ１／ｓｉｎθ１で算出されうる。図４において両矢印Ｗｂで示されるのは、オーバーラップ部１１０の軸方向幅である。図４において両矢印Ｗｃで示されるのは、非オーバーラップ部１１２の軸方向幅である。図４の実施形態では、以下の式が成立する。
・Ｗａ  ＝Ｗｂ＋Ｗｂ＋Ｗｃ
・Ｐｔ１＝Ｗｂ＋Ｗｃ
【００４５】
このように形成された織物テープＴＰ１において、巻き付け厚さＭ１は次式（１）により算出される。
Ｍ１  ＝  ｔ１×［（４×Ｗｂ＋Ｗｃ）／Ｗａ］      （１）
【００４６】
この巻き付け厚さＭ１は、織物テープＴＰ１の層の平均厚さである。よって、織物テープＴＰ１の重なり方が図４とは相違する場合、その重なりの構成に対応して当該平均厚さが計算されうる。
【００４７】
ピッチＰｔ１を変えることで、幅Ｗｂ及び幅Ｗｃが調整されうる。よって、ピッチＰｔ１を変えることで、巻き付け厚さＭ１が調整されうる。
【００４８】
図４は、巻回数が１の場合における、織物テープＴＰ１の層１０８を示す。例えば、巻回数を２とすると、層１０８が重なり、巻き付け厚さＭ１は２倍になる。例えば、巻回数を３とすると、巻き付け厚さＭ１は３倍となる。このように、巻回数によっても、巻き付け厚さＭ１は調整されうる。
【００４９】
［織物テープＴＰ１の幅Ｗ１］
図３が示すように、織物テープＴＰ１は幅Ｗ１を有する。幅Ｗ１は、外力が付与されていない自然状態で測定される。ただし、本実施形態では、張力Ｆ１が付与されても、幅Ｗ１は変化しない。
【００５０】
［樹脂フィルムテープＴＰ２の幅Ｗ２］
樹脂フィルムテープＴＰ２は幅Ｗ２を有する。幅Ｗ２は、外力が付与されていない自然状態で測定される。
【００５１】
［巻き付け後の樹脂フィルムテープＴＰ２の幅Ｗ３］
張力Ｆ２により、樹脂フィルムテープＴＰ２の幅は変化しうる。図３が示すように、巻き付け後の樹脂フィルムテープＴＰ２は、幅Ｗ３を有する。幅Ｗ３は、巻き付けられた後に測定される。幅Ｗ３は、巻き付け時における樹脂フィルムテープＴＰ２の幅でもある。張力Ｆ２に起因して、幅Ｗ３は、幅Ｗ２よりも小さくなりうる。樹脂フィルムテープＴＰ２の種類及び張力Ｆ２によっては、幅Ｗ３は幅Ｗ２と同じとなりうる。幅Ｗ３は、幅Ｗ２よりも小さいか、又は、幅Ｗ２と同じである。
【００５２】
［張力Ｆ２］
上述の通り、樹脂フィルムテープＴＰ２の巻き付けでは、張力Ｆ２が付与される。この張力Ｆ２は、樹脂フィルムテープＴＰ２による締め付け圧を高める。
【００５３】
［締め付け力］
本願では、「締め付け力」が定義される。樹脂フィルムテープＴＰ２の締め付け力は、張力Ｆ２（Ｎ）を、前記幅Ｗ３（ｍｍ）で割ることによって得られる。締め付け力の単位は、Ｎ／ｍｍである。
【００５４】
［効果］
本実施形態の製造方法は、以下の効果を奏する。
【００５５】
［樹脂抜き取り効果］
樹脂フィルムテープＴＰ２により、中間巻回体は締め付けられている。硬化工程で加熱されると、マトリクス樹脂が流動化し、プリプレグからマトリクス樹脂が排出される。マトリクス樹脂は外部に排出され織物テープＴＰ１に吸収される。織物テープＴＰ１は繊維間の隙間を有しており、この隙間にマトリクス樹脂が入り込む。結果として、マトリクス樹脂がプリプレグから抜き取られる。
【００５６】
この樹脂抜き取り効果により樹脂含有率が低下し、軽量化が達成されうる。
【００５７】
この樹脂抜き取り効果に起因して、管状体の樹脂含有率を、巻回工程における樹脂含有率よりも下げることができる。巻回工程ではプリプレグの樹脂含有率を比較的高くすることができるので、巻回作業が容易となり、且つ、巻回作業の精度及び効率が高まる。
【００５８】
［ボイド排出効果］
巻回工程において、空気がシート間（層間）に入り込む。この空気はボイドとなる。更に、プリプレグシート内にもボイドが存在する。ボイドは管状体の強度を低下させる。マトリクス樹脂が流動化すると、樹脂フィルムテープＴＰ２により締め付けられている中間巻回体からボイドが排出される。ボイドの減少により、管状体の強度が高まる。
【００５９】
［織物充填効果］
樹脂フィルムテープＴＰ２と中間巻回体との間には織物テープＴＰ１が介在している。織物テープＴＰ１はマトリクス樹脂を吸収するが、その反面、樹脂フィルムテープＴＰ２による締め付け圧を緩和する。織物テープＴＰ１にはクッション性があり、このクッション性は、樹脂フィルムテープＴＰ２の締め付け圧を緩和する。この緩和は、ボイド排出効果を減少させうる。しかし、織物テープＴＰ１に樹脂が染み込むことで、織物テープＴＰ１のクッション性が低下する。織物テープＴＰ１の樹脂充填率が高まるほど、クッション性が低下する。クッション性の低下により、締め付け圧が緩和されにくくなり、ボイド排出効果が高まる。この効果が、織物充填効果とも称される。
【００６０】
［残留応力］
高温時における樹脂フィルムテープＴＰ２の残留締め付け力を高めることで、管状体の強度が高まることが判明した。巻き付け時の張力Ｆ２が高くされても、硬化工程での加熱時に残留締め付け力が低下すると、ボイド排出効果が低下することが分かった。８０℃残留締め付け力及び１３０℃残留締め付け力を高めることで、ボイド排出効果が高まり、管状体の強度が向上する。
【００６１】
これらの残留締め付け力を算出するために、８０℃残留応力及び１３０℃残留応力が測定される。これらの残留応力は、次の方法で測定される。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、残留応力の測定に用いられる試験片１２０を示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ線に沿った断面図である。試験片１２０として、１８０ｍｍの長さにカットされた樹脂フィルムテープＴＰ２が用いられる。つかみ部として、試験片の両端部のぞれぞれの、長さ４０ｍｍの部分に、アルミタブ１２２を貼り付ける。アルミタブは、厚さ２ｍｍ、幅Ｗ４、長さ４０ｍｍのアルミ板であり、２枚のアルミタブ１２２を試験片１２０の第１端部の両面に貼り付け、当該第１端部をアルミタブ１２２で挟み込む。同様に、２枚のアルミタブ１２２を試験片１２０の第２端部に貼り付け、当該第２端部をアルミタブ１２２で挟み込む。引っ張られる部分の長さは１００ｍｍである。試験片の幅Ｗ４は、樹脂フィルムテープＴＰ２の製品の幅であり、上述の幅Ｗ２と同じである。
【００６２】
測定には、引張試験機（島津製作所社製の「ＡＧ−ＩＳ  ５００Ｎ（恒温試験装置付き）」）が用いられる。試験片１２０の両端部のアルミタブを治具でつかみ、５０ｍｍ／ｍｉｎの変位速度で試験片１２０を引き延ばす。張力がその実施例における張力Ｆ２（Ｎ）になった時点で変位を停止し、そのまま３分間放置したのち、当該実施例の硬化工程における加熱条件を再現する。この加熱条件での加熱中において、８０℃の保持時間の終了時刻における荷重が、８０℃残留応力である。また、１３０℃の保持時間の終了時刻における荷重が、１３０℃残留応力である。実際の加熱条件で測定することで、硬化工程における実際の残留応力に対応する値が測定されうる。
【００６３】
例えば、後述される実施例の加熱条件は、次の通りである。３０分かけて室温から８０℃まで昇温させた後、８０℃を３０分保持し、続いて３０分かけて１３０℃まで昇温させ、１３０℃で２時間保持し、その後室温まで降温させる。したがって、この実施例における残留応力の測定でも、この加熱条件が採用される。すなわち、張力が実施例における張力Ｆ２（Ｎ）になった時点で上記変位を停止し、そのまま３分間放置したのち、加熱を開始して、３０分で８０℃まで昇温させる。次に、８０℃を３０分保持した後、３０分で１３０℃まで昇温させる。次に、１３０℃を１２０分保持した後、加熱を停止して室温まで降温させる。８０℃の保持時間の終了時刻における荷重が、８０℃残留応力である。この場合、８０℃とされてから３０分経過した時点における荷重が、８０℃残留応力である。１３０℃の保持時間の終了時刻における荷重が、１３０℃残留応力である。この場合、１３０℃とされてから１２０分が経過した時点における荷重が、１３０℃残留応力である。なお、室温は、２０℃とされうる。
【００６４】
このように、硬化工程の温度条件が８０℃での保持時間を含む場合、その保持時間が丁度終了した時刻での残留応力が、８０℃残留応力とされる。加熱条件が８０℃での保持時間を含まず、８０℃を通過するだけの場合、最初に８０℃となった時刻での残留応力が、８０℃残留応力とされる。加熱条件が１３０℃での保持時間を含む場合、その保持時間が丁度終了した時刻での残留応力が、１３０℃残留応力とされる。加熱条件が１３０℃での保持時間を含まず、１３０℃を通過するだけの場合、最初に１３０℃となった時刻での残留応力が、１３０℃残留応力とされる。
【００６５】
［残留締め付け力］
残留応力（Ｎ）を上記幅Ｗ３（ｍｍ）で割った値が、残留締め付け力と定義される。残留締め付け力の単位は、Ｎ／ｍｍである。８０℃残留締め付け力は、８０℃残留応力を幅Ｗ３で割った値である。１３０℃残留締め付け力は、１３０℃残留応力を幅Ｗ３で割った値である。
【００６６】
［伸び率］
樹脂フィルムテープＴＰ２の伸び率を大きくすることで、皺等の巻き付け不良が抑制されることが分かった。螺旋状に巻かれるとき、伸び率が小さいと、弛みや皺などが生じやすい。管状体がテーパーを有する場合は、なおさらである。伸び率を高めることで、この樹脂フィルムテープＴＰ２の皺等が抑制されうる。皺等が抑制されることで、管状体の外観不良が抑制され、管状体の強度が高まる。
【００６７】
伸び率は、残留応力の測定と同じ試験片及び装置を用いて測定される。残留応力の測定と同じく、前記試験片１２０を用いて測定がなされる（図５（ａ）及び図５（ｂ）参照）。試験片１２０の両端部のアルミタブを治具でつかみ、５０ｍｍ／ｍｉｎの変位速度で試験片１２０を引き延ばす。張力がＦ２（Ｎ）になった時点で変位を停止する。ここまでは、残留応力の測定と同じである。この変位量に基づき、伸び率が算出される。変位量がＸｍｍとすると、伸び率（％）は、［（１００＋Ｘ）／１００］×１００で算出される。このように、張力Ｆ２で伸び率を測定することで、実際の伸び率が制度よく反映される。
【００６８】
管状体の強度及び軽量化の観点から、樹脂フィルムテープの８０℃残留締め付け力は、０．４（Ｎ／ｍｍ）以上が好ましく、０．５（Ｎ／ｍｍ）以上がより好ましく、０．６（Ｎ／ｍｍ）以上がより好ましく、０．７（Ｎ／ｍｍ）以上がより好ましい。樹脂フィルムテープの強度を考慮すると、樹脂フィルムテープの８０℃残留締め付け力は、１０（Ｎ／ｍｍ）以下が好ましく、８（Ｎ／ｍｍ）以下がより好ましく、６（Ｎ／ｍｍ）以下がより好ましく、４（Ｎ／ｍｍ）以下がより好ましい。
【００６９】
管状体の強度及び軽量化の観点から、樹脂フィルムテープの１３０℃残留締め付け力は、０．３（Ｎ／ｍｍ）以上が好ましく、０．４（Ｎ／ｍｍ）以上がより好ましく、０．５（Ｎ／ｍｍ）以上がより好ましい。樹脂フィルムテープの強度を考慮すると、樹脂フィルムテープの１３０℃残留締め付け力は、８（Ｎ／ｍｍ）以下が好ましく、６（Ｎ／ｍｍ）以下がより好ましく、４（Ｎ／ｍｍ）以下がより好ましい。
【００７０】
伸び率が小さいと、螺旋巻きされたときに皺等の巻き付け不良が生じやすい。この巻き付け不良は、管状体の表面に皺又は凹みを生じさせる。皺及び凹みは、外観を悪化させる。更に、皺及び凹みは、強度を低下させうる。また、巻き付け不良は、中間巻回体に付与される締め付け力を不均等としうる。これらの観点から、張力Ｆ２による樹脂フィルムテープの伸び率は、４％以上が好ましく、５％以上がより好ましく、６％以上がより好ましい。伸び率が過大である場合、幅Ｗ３が過小となることがある。この観点から、張力Ｆ２による樹脂フィルムテープの伸び率は、５０％以下が好ましく、４５％以下がより好ましく、４０％以下がより好ましい。
【００７１】
樹脂の吸収量を増大させ、樹脂抜き取り効果を高める観点から、織物テープの巻き付け厚さＭ１は、５０μｍ以上が好ましく、６０μｍ以上がより好ましく、７０μｍ以上がより好ましく、８０μｍ以上がより好ましい。巻き付け厚さが過大であると、上述の織物充填効果が低下し、樹脂フィルムテープによる中間巻回体への締め付け圧が低下しうる。締め付け圧が低下すると、ボイド排出効果が低下し、強度が低下する。織物充填効果を高める観点から、巻き付け厚さＭ１は、４００μｍ以下が好ましく、３００μｍ以下がより好ましく、２００μｍ以下がより好ましい。なお、管状体の軽量化の観点からは、樹脂の吸収量を最大化するのがよい。この場合、巻き付け厚さＭ１は、１５０μ以上４００μ以下であってもよく、更には２００μｍ以上４００μｍ以下であってもよい。
【実施例】
【００７２】
以下の織物テープ及び樹脂フィルムテープを用いて、実施例及び比較例の試験を行った。
［織物テープ］
・キンキテープ社製の商品名「エステルサテン」
・キンキテープ社製の商品名「エステルタフタ」
［樹脂フィルムテープ］
・信越フィルム社製の商品名「ＰＥＴ  ３８Ｋ」
・信越フィルム社製の開発品「ＰＴ−３０ＳＤ２」
・信越フィルム社製の商品名「ＰＴ−３０Ｈ」
・信越フィルム社製の商品名「ＰＥＴ  ７５Ｋ」
・信越フィルム社製の商品名「ＰＥＴ  ２５Ｋ」
・藤森工業社製の商品名「ＰＥＴ２５」
・藤森工業社製の商品名「Ｗ１６−１５」
【００７３】
「エステルタフタ」は、平織りの織物テープであり、「エステルサテン」は、朱子織の織物テープである。
【００７４】
［実施例１］
図６は、実施例１で用いられるマンドレル１２６及びプリプレグシートｓ１かｓ６を示す。上述した管状体の製造工程に従って、実施例１に係る管状体を作成した。マンドレル１２６に離型剤を塗布した後、このマンドレル１２６に６枚のプリプレグｓ１〜ｓ６を巻き付け、中間巻回体１００を得た。これら６枚のプリプレグの構成は、図６で示された通りとされた。シートｓ１からｓ６のプリプレグ種類及びプリプレグ構成が、下記の表１で示されている。シートｓ１からｓ６は、いずれも東レ社製のプリプレグである。表１における「先端ｐｌｙ数」とは、先端Ｔｐにおけるプリプレグの周回数を示している。表１における「繊維角度」は、シャフト軸線方向に対する炭素繊維の配向角度である。各プリプレグにおいてマトリクス樹脂はエポキシ樹脂である。各プリプレグの品番及び炭素繊維の種類（品番）は表１で示す通りである。
【００７５】
次に、横手鉄工所製のラッピング機を用いて、第１ラッピング工程及び第２ラッピング工程が行われた。第１ラッピング工程は、前記中間巻回体１００の外周面に織物テープＴＰ１を巻き付ける工程である。第１ラッピング工程は、張力Ｆ１を付与しつつなされた。第２ラッピング工程は、第１ラッピング工程で得られた、巻回済みの織物テープＴＰ１の外側に、樹脂フィルムテープＴＰ２を巻き付ける工程である。第２ラッピング工程は、張力Ｆ２を付与しつつなされた。張力Ｆ１及び張力Ｆ２は、日本電産シンポ社製のロードセルにより測定された。
【００７６】
第１ラッピング工程では、織物テープとして上記「エステルサテン」が用いられた。この織物テープの幅Ｗ１は１０ｍｍであり、厚さは８０μｍであった。第１ラッピング工程における張力Ｆ１は４０Ｎとされた。巻き付け厚さＭ１が８０μｍとなるように、巻き付け角度θ１及びピッチＰｔ１が調整された。
【００７７】
第１ラッピング工程の後、第２ラッピング工程がなされた。第２ラッピング工程では、樹脂フィルムテープが巻き付けられた。この樹脂フィルムテープとして、上記「ＰＥＴ  ３８Ｋ」が用いられた。この樹脂フィルムテープの幅Ｗ２は２０ｍｍであり、厚さは３８μｍであった。巻き付け角度θ２はピッチｐｔ２が２ｍｍとなる角度とされ、ピッチＰｔ２は２ｍｍであった。張力Ｆ２は９０Ｎとされた。この張力Ｆ２に起因して、巻き付け後の幅Ｗ３は巻き付け前の幅Ｗ２よりも小さくなり、１２ｍｍとなった。
【００７８】
第２ラッピング工程の後に、硬化工程がなされた。この硬化工程では、３０分かけて室温から８０℃まで昇温させた後、８０℃を３０分保持し、続いて３０分かけて１３０℃まで昇温させ、１３０℃で２時間保持し、その後室温まで降温させた。
【００７９】
次に、マンドレル１２６が引き抜かれた。次に、樹脂フィルムテープ及び織物テープが除去され、実施例１に係る硬化管状体を得た。
【００８０】
実施例１の仕様及び評価結果が、下記の表２に示される。
【００８１】
［実施例２から２３及び比較例１から３］
下記の表２から６に示される仕様の他は実施例１と同じにして、実施例２から２３及び比較例１から３に係る管状体を得た。これらの仕様及び評価結果が、下記の表２から６に示される。
【００８２】
【表１】
2020147011.tif 000003
【００８３】
【表２】
2020147011.tif 000004
【００８４】
【表３】
2020147011.tif 000005
【００８５】
【表４】
2020147011.tif 000006
【００８６】
【表５】
2020147011.tif 000007
【００８７】
【表６】
2020147011.tif 000008
【００８８】
［残留応力の測定、残留締め付け力の算出］
８０℃残留応力及び１３０℃残留応力は、前述の方法により測定された。これらを巻き付け後の幅Ｗ３で割ることにより、８０℃残留締め付け力及び１３０℃残留締め付け力を算出した。これらの値が上記表２から６に示されている。
【００８９】
［伸び率の測定］
伸び率は、前述の方法により測定された。この伸び率が上記表２から６に示されている。
【００９０】
［強度の測定］
ＳＧ式３点曲げ強度試験に準拠して、管状体の３点曲げ強度が測定された。これは、日本の製品安全協会が定める試験である。この３点曲げ強度試験に定められたＢ点の強度が測定された。Ｂ点は、先端Ｔｐから５２５ｍｍの地点である。比較例１の強度を１００としたときの指数が、上記表２から６に示されている。
【００９１】
［外観評価］
目視により、管状体の全体を確認した、上記表２から６では、表面に凹み又は皺が確認された場合が「×」と表記とされ、表面に凹み及び皺が確認されなかった場合が「○」と表記されている。
【００９２】
［重量］
比較例１の重量を１００としたときの指数が、上記表２から６に示されている。
【００９３】
表２は、実施例１から６の仕様及び評価結果を示す。８０℃残留締め付け力及び１３０℃残留締め付け力が大きい実施例は、強度が比較的高い傾向にある。伸び率が小さい実施例６は、外観評価が低い。伸び率が小さい実施例５は、強度が小さい。
【００９４】
表３は、実施例７から１０の仕様及び評価結果を示す。表３では、巻き付け厚さＭ１が変更されている。巻き付け厚さＭ１が５００μｍの実施例１０では、織物充填効果が小さく、強度が低下している。
【００９５】
表４は、実施例１１から１７の仕様及び評価結果を示す。表４では、巻き付け厚さＭ１が変更されており、且つ、樹脂フィルムテープの巻き付け量が変更されている。実施例１１では、樹脂フィルムテープの巻き付けを２回行った。すなわち、実施例１１では、樹脂フィルムテープを先端Ｔｐから後端Ｂｔまで螺旋状に巻き付けた後、更にもう一度、樹脂フィルムテープを先端Ｔｐから後端Ｂｔまで巻き付けた。このため実施例１１には、「巻き量２倍」と記載されている。樹脂フィルムテープの巻き付けを重ねることで、締め付け圧が高まる。実施例１２は「巻き量３倍」とされ、実施例１３，１５，１７は「巻き量４倍」とされた。
【００９６】
実施例１１を実施例７と比較すると、実施例１１では、樹脂フィルムテープの巻き付けを２重とすることで、強度が向上している。換言すれば、巻回数を２とすることで、強度が向上している。樹脂フィルムテープ巻き付けを３重とした実施例１２では、更に強度が向上している。巻き付け厚さＭ１が２００μｍとされた実施例１４では、軽量化が達成されているものの、強度が低下している。これは、巻き付け厚さＭ１が厚いことに起因して、樹脂抜き取り効果は高められたものの、織物充填効果が低下したためと考えられる。この実施例１４に比較して、実施例１５では、樹脂フィルムテープを４重巻きとすることで、強度が高められている。これは、重ねて巻き付けられた樹脂フィルムテープが、締め付け圧を高め、織物充填効果の低下を補ったためである。実施例１６では、巻き付け厚さＭ１が４００μｍで、強度が大きく低下している。この実施例１６に比較して、実施例１７では、樹脂フィルムテープを４重巻きとすることで、強度が高められている。ここでも、重ねて巻き付けられた樹脂フィルムテープが、織物充填効果の低下を補っている。
【００９７】
このように、巻き付け厚さＭ１を大きくすることで、樹脂抜き取り効果が高まり、軽量化が達成されうる。また、巻き付け厚さＭ１を大きくすると、織物充填効果が低下して強度が下がりうるが、樹脂フィルムテープの締め付け圧を高めることで、この強度低下が抑制されうる。軽量化を重視しつつ、強度も維持する観点から、樹脂フィルムテープＴＰ２は複数回巻かれてもよい。生産効率を考慮すると、樹脂フィルムテープＴＰ２は１重巻きが好ましい。軽量化と生産性とのバランスを考慮すると、樹脂フィルムテープＴＰ２は、２重から４重巻きが好ましく、２重巻き又は３重巻きがより好ましく、２重巻きがより好ましい。
【００９８】
表５は、実施例１８から２３の仕様及び評価結果を示す。表５では、ＰＥＴ２５を用いて、伸び率が変更されており、８０℃残留締め付け力及び１３０℃残留締め付け力も変更されている。これらの実施例でも、伸び率が低いと強度が低下する傾向が示されている。また、２つの残留締め付け力が低いと強度が低下する傾向が示されている。
【００９９】
表６は、比較例１から３の仕様及び評価結果を示す。比較例１では織物テープが用いられておらず、重量が大きい。比較例２は、８０℃残留締め付け力及び１３０℃残留締め付け力が小さく、強度が低い。比較例３は、伸び率が小さく、且つ、２つの残留締め付け力も小さい。この比較例３は、強度が低く、外観評価も悪い。
【０１００】
上述した実施形態に関して、以下の付記を開示する。
［付記１］
マンドレルに、繊維とマトリクス樹脂とを含む繊維強化樹脂材料を巻回して中間巻回体を得る工程と、
前記中間巻回体の外周面に、張力Ｆ１を付与しつつ織物テープを巻き付ける第１ラッピング工程と、
前記織物テープの外側に、張力Ｆ２を付与しつつ樹脂フィルムテープを巻き付ける第２ラッピング工程と、
前記織物テープ及び前記樹脂フィルムテープが巻き付けられた前記中間巻回体を加熱して前記マトリクス樹脂を硬化させる硬化工程と、
前記硬化工程の後に、前記マンドレルの引き抜きと、前記織物テープ及び樹脂フィルムテープの除去とを行って硬化管状体を得る工程とを含み、
前記硬化工程における前記樹脂フィルムテープの８０℃残留締め付け力が０．４Ｎ／ｍｍ以上である管状体の製造方法。
［付記２］
前記硬化工程における前記樹脂フィルムテープの１３０℃残留締め付け力が０．３Ｎ／ｍｍ以上である付記１に記載の管状体の製造方法。
［付記３］
前記第２ラッピング工程における前記樹脂フィルムテープの伸び率が４％以上である付記１又は２に記載の管状体の製造方法。
［付記４］
前記第１ラッピング工程における前記織物テープの巻き付け厚さが４００μｍ以下である付記１から３のいずれか１項に記載の管状体の製造方法。
【符号の説明】
【０１０１】
２・・・ゴルフクラブ
４・・・ヘッド
６・・・ゴルフクラブシャフト（管状体）
８・・・グリップ
１００・・・中間巻回体
１０８・・・織物テープの層
１１０・・・オーバーラップ部
１１２・・・非オーバーラップ部
ＴＰ１・・・織物テープ
ＴＰ２・・・樹脂フィルムテープ
【図１】
2020147011.tif 000009
【図２】
2020147011.tif 000010
【図３】
2020147011.tif 000011
【図４】
2020147011.tif 000012
【図５】
2020147011.tif 000013
【図６】
2020147011.tif 000014