(57)【要約】【課題】バットとして実用上十分な耐久強度を有し、且つ、反発性能に優れ、しかも、良好な打球感が発現できる木製バットを提供する。【解決手段】合成樹脂４として、粘度が５０ｃｐｓのエポキシ樹脂を準備し、これに微細炭素繊維５として、平均繊維径が１５０ｎｍ、平均繊維長が１５μｍ、アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）が１００であり、その比表面積が１３ｍ２／ｇ、熱伝導率が１５℃の温度状態下で１５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の特性を示すカーボンナノファイバーを１質量％の割合で混入せしめた合成樹脂素材を得た。これを木製バット本体２の打球部領域に含浸せしめた後、該部を圧縮成形することにより木製バットを形成する。【選択図】図１
2006051063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木製バット本体の少なくとも一部が合成樹脂により強化された木製バットにおいて、前記合成樹脂に、炭素六角網面の結晶が円筒形に巻かれる単層構造或いは、多層構造を成し、その中心部に微細な中空部を有する結晶素材であって、平均繊維径が１０〜３００ｎｍの範囲内に設定される微細炭素繊維が混入されていることを特徴とする木製バット。
【請求項２】
前記合成樹脂の常温における粘度が、１０〜５００ｃｐｓの範囲内に設定されると共に、該合成樹脂に前記微細炭素繊維が０．１質量％以上、１０質量％以下の割合で混入されていることを特徴とする請求項１記載の木製バット。
【請求項３】
前記木製バット本体の打球部が、前記微細炭素繊維を混入した合成樹脂により強化されていることを特徴とする請求項１又は、２記載の木製バット。
【請求項４】
前記木製バットが、前記微細炭素繊維を混入した合成樹脂を木製バット本体に注入硬化せしめた樹脂注入バットであることを特徴とする請求項１、２又は、３記載の木製バット。
【請求項５】
前記木製バットが、前記微細炭素繊維を混入した合成樹脂を木製バット本体に注入含浸後、圧縮硬化せしめた圧縮バットであることを特徴とする請求項１、２又は、３記載の木製バット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野球、ソフトボール等の球技に使用される木製バットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、木製バットとしては、青ダモ材、トネリコ材、ヤチダモ材等が使用されている。一般に、青ダモ材やトネリコ材は、白木のままで使用できるが、最近ではこれらの木材資源が枯渇して入手が困難となっており、需要と供給のアンバランス化が生じている。一方、ヤチダモ材は、資源そのものは豊富であるもののヤチダモ材そのものの性質上、木材の孔圏内の導管径が大きく、又、導管が数層にもなっている為、白木の状態で使用すれば反復打球を行うことにより、前記導管部で割裂や剥離が生じるといった問題を有するものであった。
【０００３】
そのため、従来ではこのような問題を解決するために、木製バットの木質部及び導管部の細胞内にフェノール樹脂やエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の合成樹脂を強制的に注入して硬化する樹脂注入バットや、前記合成樹脂の注入後金型等で圧縮し、加熱硬化させる所謂圧縮バットが提案され実用化されるに至っている。
【０００４】
ところで、このような樹脂注入バット或いは、圧縮バットにおいては、使用する合成樹脂に耐久強度を依存する度合いが高く、より優れた強度及び、耐久性を発現させるために、前記合成樹脂中に各種の強化素材を添加混入せしめる場合がある。このような合成樹脂中に添加混入せしめる強化素材としては、例えば、特許文献１に提案されるように、炭化ケイ素ウイスカや窒化ケイ素ウイスカ等のウイスカ素材が一般的である。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２８１６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる構成のバットによれば、バットの木質部及び、導管部内に注入される合成樹脂が前記ウイスカ素材により補強強化されるため、前記ウイスカ素材を添加混入せずに形成されたバットに比して耐久強度をある程度向上せしめることができた。
【０００７】
しかし、このように従来より一般的に使用されているウイスカ素材は、熱伝導率が低く放熱性に劣るという特性を有する。例えば、その代表例として、窒化ケイ素ウイスカの熱伝導率は、５〜３０℃（実際にバットが使用に供される温度）の状態下で２０〜３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、炭化ケイ素ウイスカは、１．２〜１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と低く、これらのウイスカ素材を合成樹脂中に添加混入して前記した樹脂注入バット或いは、圧縮バットを形成すると、バット自体の熱伝導率が低下し、ボール打撃時に生起する振動が熱エネルギーとして消費され難くなる。この結果、バットの振動減衰性が劣ってしまい、木本来が持つソフト感が喪失し、良好な打球感が得られ難くなるという問題があった。
【０００８】
又、通常、前記ウイスカ素材は剛直な結晶体であり、これを合成樹脂中に添加して用いると、硬化成形される樹脂の靭性が乏しくなり衝撃強度が劣ってしまうと共に、樹脂の弾力性が乏しくなる為、バットの反発性能が大幅に低下してしまうことが予測される。又、本発明者が行った打撃試験の結果、この種のバットでは反復打撃を行うと、特に打球部領域においてバットが木目に沿って割裂するという欠点が発見された。これは、木製バット本体の導管部内に充填した合成樹脂が前記ウイスカ素材によって剛直化してしまう結果、ボール打撃時に前記剛直化した導管部が所謂楔作用を奏するようになり、バットが木目に沿って割裂し易くなるということが推測される。
【０００９】
そこで本発明は、このような従来の問題点に鑑み、バットとして実用上十分な耐久強度を有し、且つ、反発性能に優れ、しかも、良好な打球感が発現できる木製バットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は以下のような構成とした。
即ち、本発明の請求項１に係る木製バットは、木製バット本体の少なくとも一部が合成樹脂により強化された木製バットにおいて、前記合成樹脂に、炭素六角網面の結晶が円筒形に巻かれる単層構造或いは、多層構造を成し、その中心部に微細な中空部を有する結晶素材であって、平均繊維径が１０〜３００ｎｍの範囲内に設定される微細炭素繊維が混入されていることを特徴とするものである。
【００１１】
又、請求項２は、前記請求項１に係る木製バットであって、前記合成樹脂の常温における粘度が、１０〜５００ｃｐｓの範囲内に設定されると共に、該合成樹脂に前記微細炭素繊維が０．１質量％以上、１０質量％以下の割合で混入されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３は、前記請求項１又は、２に係る木製バットであって、前記木製バット本体の打球部が、前記微細炭素繊維を混入した合成樹脂により強化されていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４は、前記請求項１、２又は、３に係る木製バットであって、前記木製バットが、前記微細炭素繊維を混入した合成樹脂を木製バット本体に注入硬化せしめた樹脂注入バットであることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５は、前記請求項１、２又は、３に係る木製バットであって、前記木製バットが、前記微細炭素繊維を混入した合成樹脂を木製バット本体に注入含浸後、圧縮硬化せしめた圧縮バットであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、本発明では、木製バット本体の少なくとも一部が合成樹脂により強化される木製バットにおいて、前記合成樹脂中に、炭素六角網面の結晶が円筒形に巻かれる単層構造或いは、多層構造を成し、その中心部に微細な中空部を有する結晶素材であって、平均繊維径が１０〜３００ｎｍの範囲内に設定される微細炭素繊維が混入されていることにより、木製バット本体の木質部或いは、導管部内に充填した合成樹脂を効果的に補強できるため、剪断強度を著しく向上でき、この結果、格段に優れた強度及び、耐久性を発現させることができる。
【００１６】
又、前記微細炭素繊維は、熱伝導率が極めて高く、木製バット自体の熱伝導率を高めることができる。この結果、ボール打撃時に木製バットに生起する振動が素早く熱エネルギーとして消費されるようになるため、振動減衰性が高まり、合成樹脂で強化されたバットでありながらも木本来が持つソフトで良好な打球感を得ることができる。
【００１７】
更に、前記微細炭素繊維は、優れた反発特性を有し、硬化成形される合成樹脂に適度な弾力性を与えるため、木製バット自体の反発性能を大幅に向上させることができる。又、このように硬化した合成樹脂が適度な弾力性を有するため、バット本体の導管部が剛直化するようなことがない。従って、ボール打撃時に前記導管部が楔作用を奏するような問題はなく、反復打撃を行っても木目が容易に割裂してしまうことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施例の木製バット１の外観図を示し、図２は、図１のＡ部領域における要部構成説明図を示す。
【００１９】
即ち、本実施例の木製バット１は、図１乃至図２に示すように、青ダモ材、トネリコ材、ヤチダモ材等の木材をバット形状に切削することによって形成された木製バット本体２の打球部３領域が合成樹脂４により強化された構成となっている。かかる木製バット１では、木製バット本体２の打球部３領域に合成樹脂４を注入含浸後、圧縮成形することによって、該部を構成する木質部及び、導管部内に前記合成樹脂４が含浸硬化した樹脂含浸部を構成している。
【００２０】
そして、本実施例の木製バット１では、前記した樹脂含浸部を形成する合成樹脂４に、以下に説明する微細炭素繊維５を強化素材として混入している。
【００２１】
前記微細炭素繊維５は、例えば、気相成長法、アーク放電法、レーザーアブレーション法、プラズマ合成法等の方法によって生成され、炭素六角網面の結晶が円筒形に巻かれる単層構造或いは、多層構造を成し、その中心部に微細な中空部を有する結晶素材であって、ナノメートルオーダーの繊維径を有する非常に微細な炭素繊維素材から成る。かかる微細炭素繊維５としては、カーボンナノチューブ或いは、カーボンナノファイバー等が使用される。
【００２２】
この種の微細炭素繊維５は、軽量で比強度に優れる微細な繊維であり、これを前記合成樹脂中４に混入させた場合、前記微細炭素繊維５が前記合成樹脂４を補強するフィラーとしての役目を果たす。特に、木製バット本体２の木質部或いは、導管部内に充填した合成樹脂４を効果的に補強できるため、剪断強度を著しく向上でき、この結果、格段に優れた強度及び、耐久性を発現させることができる。
【００２３】
又、前記微細炭素繊維５は、熱伝導率が他の公知素材と比較して極めて高く、木製バット１自体の熱伝導率を高めることができる。この結果、ボール打撃時に木製バット１に生起する振動が素早く熱エネルギーとして消費されるようになるため、振動減衰性が高まり、合成樹脂４で強化された木製バット１でありながらも木本来が持つソフトで良好な打球感を得ることが可能となる。
【００２４】
更に、前記微細炭素繊維５は、優れた反発特性を有し、硬化成形される合成樹脂４に適度な弾力性を与えるため、木製バット１自体の反発性能を大幅に向上させることができる。これは、前記微細炭素繊維５が、その中心部に微細な中空部を備えた結晶構造を有するためと推測される。又、このように硬化した合成樹脂４が適度な弾力性を有するため、木製バット本体２の導管部が剛直化するようなことがない。この結果、ボール打撃時に前記導管部が楔作用を奏することがなく、反復打撃を行っても木目が容易に割裂してしまうことがない。
【００２５】
前記微細炭素繊維５は、その繊維径が小さいもの程、優れた補強効果を発現し、且つ熱伝導率が高くなる傾向にある。又、前記中空部の孔径が大きい程、優れた反発性能を発揮し、且つ衝撃強度を高めることができる。本実施例では、木製バット本体２を強化するのに適したものとして、その平均繊維径は、１０〜３００ｎｍの範囲内、とりわけ２０〜２００ｎｍの範囲内に設定し、平均繊維長が２〜３０μｍ、とりわけ５〜２０μｍの範囲内にあるものが使用される。又、熱伝導率は、５〜３０℃（実際にバットが使用に供される温度）の状態下で１０００〜３０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内、とりわけ１５００〜２０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲内にあるものが使用される。更に、前記中空部の孔径は、前記平均繊維径の１０〜６０％の範囲内、とりわけ３０〜５０％の範囲内にあるものが好適に使用される。
【００２６】
上記において、前記微細炭素繊維５の平均繊維径の上限値を３００ｎｍに設定したのは、前記繊維径がこれよりも大きくなると、木製バット本体２の木質部或いは、導管部の内部に前記微細炭素繊維５を効率よく進入させ難くなり、木製バット本体２に含浸させた合成樹脂４の補強効果を十分に発現できず、木製バット１として満足のできる強度及び、耐久性能を得ることができなくなると共に、熱伝導率が低くなり良好な振動減衰性を発現できなくなるからである。又、下限値を１０ｎｍに設定したのは、前記繊維径がこれよりも小さくなると、取り扱い性が難しくなり、合成樹脂４中に斑なく均等に含有させることができず、木製バット１の品質にバラツキが生じる恐れがあるからである。
【００２７】
又、前記平均繊維長の上限値を３０μｍに設定したのは、前記平均繊維長がこれよりも大きくなると、木製バット本体２の木質部或いは、導管部の内部に前記微細炭素繊維５を効率よく進入させ難くなるからであり、又、下限値を２μｍに設定したのは、前記平均繊維長がこれよりも小さくなると、取り扱いが難しくなるからである。
【００２８】
前記熱伝導率の上限値を３０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）に設定したのは、現在知り得る微細炭素繊維５において、前記平均繊維径の設定範囲の中で得ることのできる上限値がこの値であるからであり、又、下限値を１０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）に設定したのは、熱伝導率がこれより小さくなると、木製バット１の振動減衰性が劣ってしまい、良好な打球感が発現できなくなるからである。
【００２９】
又、前記中空部の孔径の上限値を、上記のように前記平均繊維径の６０％に設定したのは、現在知り得る微細炭素繊維５の中で良好な品質を確保して生成し得ることのできる上限値がこの値であるからであり、又、下限値を１０％に設定したのは、これよりも小さいと良好な反発性能及び、衝撃強度を発現し難くなるからである。
【００３０】
更に、前記微細炭素繊維５は、常温での粘度が１０〜５００ｃｐｓの範囲内に設定された合成樹脂４中に０．１質量％以上、１０質量％以下、とりわけ３質量％以上、７質量％以下の割合で混入されることが好ましい。
前記微細炭素繊維５の使用量が０．１質量％よりも少ないと、合成樹脂４の補強効果が十分に発現できず、木製バット１として満足のできる強度及び、耐久性能を得ることができなくなると共に、振動減衰性及び、反発性能を十分に高めることができない。又、１０質量％よりも多いと、合成樹脂４中に均等に混入させ難くなるという問題が生じると共に、前記１０質量％を境として、これよりも多く微細炭素繊維５を使用しても木製バット１の耐久性、振動減衰性、反発特性等において良好な評価は得られなかった。
【００３１】
又、前記微細炭素繊維５を合成樹脂４中に混入すると、前記木製バット本体２に含浸せしめた合成樹脂４が外に流れ出す量を抑制することができる。即ち、樹脂のフロー制御が行えるため、木製バット本体２の木質部及び、導管部への浸透性に優れた１０〜５００ｃｐｓといった比較的低粘度の合成樹脂４を用いてバットを成形することができる。これにより、木製バット本体２への樹脂の含浸性を高め、しかも、成形時に樹脂の流出が抑えられることから、成形後のバット表面にボイドやピンホール等が生じ難く、後工程で手直しを要しない成形品質に優れた木製バット１を得ることができる。種々実験を行った結果、前記合成樹脂４の粘度が、５００ｃｐｓより高いと、木製バット本体２の木質部及び、導管部の内部へ合成樹脂４が含浸し難くなり、十分な設計強度が得られ難くなるという問題があり、又、１０ｃｐｓより低いと、フロー制御を十分に行うことが難しくなり、合成樹脂４が多く流出し、成形後の後工程で手直しが必要となる。前記合成樹脂４の粘度は、とりわけ３０〜７０ｃｐｓが好ましい。又、使用可能な合成樹脂４の種類としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ナイロン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられるが、強度、耐久性、成形性の点でエポキシ樹脂が好適である。
【００３２】
又更に、前記微細炭素繊維５は、その生成温度により繊維の表面状態が種々異なる。本実施例では、前記合成樹脂４とのぬれ性を考慮して、その比表面積が１１〜１５ｍ２／ｇの範囲内にあるものが好適に使用される。
前記比表面積が１５ｍ２／ｇよりも大きいと、合成樹脂４中に均等に混入させ難くなるという問題が生じ、又、前記比表面積が１１ｍ２／ｇよりも小さいと、合成樹脂４とのぬれ性が悪くなり、補強効果が乏しくなる問題が生じる。
【００３３】
このような本実施例の木製バット１を製造するには、例えば、図３に示すように、木製バット本体２を樹脂含浸装置６内に配置し、真空又は、加圧等の方法により、木製バット本体２の打球部３領域に合成樹脂４を含浸させる。その後、前記木製バット本体２を樹脂含浸装置６から取り出し、図４に示すように、断面半円形状の一対の金型７で樹脂を含浸せしめた打球部３領域を加熱加圧して樹脂を硬化せしめるといった圧縮バットの通常の製造法において、前記木製バット本体２に含浸せしめる合成樹脂４中に前記した微細炭素繊維５を混入させて成形する手段が講じられる。
【００３４】
尚、上記実施例では、木製バット本体２の打球部３領域を前記した微細炭素繊維５を混入した合成樹脂４で強化する例を示したが、本発明はこれに限定されず、木製バット本体２全体を前記微細炭素繊維５を混入せしめた合成樹脂４で強化する構成とすることもできる。
【００３５】
又、本発明の木製バット１は、上記実施例で説明したような圧縮バットである他、加圧圧縮手段を伴わない樹脂注入バットであっても良い。
【実施例】
【００３６】
（実施例１）
合成樹脂４として、粘度が５０ｃｐｓのエポキシ樹脂を準備し、これに微細炭素繊維５として、平均繊維径が１５０ｎｍ、平均繊維長が１５μｍ、アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）が１００であり、その比表面積が１３ｍ２／ｇ、熱伝導率が１５℃の温度状態下で１５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の特性を示すカーボンナノファイバー（昭和電工株式会社製：ＶＧＣＦ−焼成タイプ）を１質量％の割合で混入せしめた合成樹脂素材８を得た。これを図３に示すように、樹脂含浸装置６内に収めた。
又、木製バット本体２としては、ヤチダモ材をバット形状に切削したものを用意した。
【００３７】
本実施例では、先ず、図３に示すように、前記木製バット本体２を樹脂含浸装置６内に配置し、打球部３領域を前記合成樹脂素材８に浸漬せしめる。この浸漬工程は、加圧状態（８ｋｇｆ／ｃｍ２）下で概ね２分間行われる。
次に、前記木製バット本体２を樹脂含浸装置６から取り出して常温で暫く静置し、前記木製バット本体２の木質部及び、導管部内に前記合成樹脂素材８をしっかりと馴染ませる。
その後、図４に示すように、前記木製バット本体２の打球部３領域を金型７内に配置し、１００℃の温度で約２０分間加熱圧縮成形することによって、本実施例の木製バット１を得た。
【００３８】
上記のように硬化成形された木製バット１は、表面にボイドやピンホール等が生じることがなく、成形品質に優れ、後工程での手直しを要することがなかった。
【００３９】
（実施例２）
上記実施例１で使用した微細炭素繊維５に替え、平均繊維径が３０ｎｍ、平均繊維長が３０μｍ、アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）が１０００であり、熱伝導率が１５℃の温度状態下で１７００Ｗ／（ｍ・Ｋ）の特性を示すカーボンナノチューブ（ＣＮＲＩ社製）を合成樹脂に１質量％の割合で混入せしめた合成樹脂素材８を用いて木製バットを形成した。
【００４０】
上記のように硬化成形された木製バットは、実施例１と同様、表面にボイドやピンホール等が生じることがなく、成形品質に優れ、後工程での手直しを要することがなかった。
【００４１】
（比較例１）
前記微細炭素繊維５を混入していない合成樹脂素材を準備し、これを使用して実施例１、２と同様な方法で木製バットを形成した。
【００４２】
尚、このバットの成形時、合成樹脂素材が金型の外へ多く流出し、硬化成形された木製バットの表面には、ボイドやピンホールが多く発生し、後工程で多くの手直しを要した。
【００４３】
（比較例２）
実施例１で使用した微細炭素繊維５に替え、平均繊維径が１．０μｍ、平均繊維長が５０μｍ、アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）が５０であり、熱伝導率が１５℃の温度状態下で５．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）の特性を示すチタン酸カリウムウイスカ（大塚化学株式会社製：ティスモＤ）を混入させた合成樹脂素材を用いて木製バットを形成した。
【００４４】
これらの実施例１、２と、比較例１、２の木製バットに関して、ボール打撃時の振動減衰性と反発特性及び、耐久性能を確認するために実打試験を行った。この実打試験では、一般のアマチュアプレーヤーを対象にして、実際に実施例１、２と、比較例１、２の木製バットでボールを打撃し、その際、プレーヤーが体感した打撃時のフィーリング（手に伝播される振動）や、反発性（飛び）等の官能評価を行うと共に、木製バットが破損するまでの打撃数から耐久強度を求めた。この時の結果を以下の表１に示す。
【００４５】
【表１】
2006051063.tif 000003
【００４６】
このような試験結果より、本実施例１、２の木製バットでは、比較例１、２の木製バットに比し、十分な耐久性能が得られると共に、ボール打撃時の振動減衰性が高く、しかも、反発特性に優れたバットであることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例の木製バットの外観説明図。
【図２】図１のＡ部領域における構成説明図。
【図３】本実施例の木製バットの製造方法を表す説明図。
【図４】本実施例の木製バットの製造方法を表す説明図。
【符号の説明】
【００４８】
１    木製バット
２    木製バット本体
３    打球部
４    合成樹脂
５    微細炭素繊維
６    樹脂含浸装置
７    金型
８    合成樹脂素材
【図１】
2006051063.tif 000004
【図２】
2006051063.tif 000005
【図３】
2006051063.tif 000006
【図４】
2006051063.tif 000007