(57)【要約】【課題】軸長方向強化繊維層を有する管状体において、曲げ剛性が低下することなく、かつ周方向で曲げ剛性差の少ない管状体を得ることを目的とする。【解決手段】本発明の管状体は、管状体の軸長方向に強化繊維を引き揃え、かつ長手方向の一辺を軸長方向の軸長方向辺８ａ，９ａとし、長手方向の他辺を軸長方向に対して傾斜した傾斜辺８ｂ、９ｂとした２枚の繊維強化樹脂シート８，９による１層の軸長方向繊維層を有しており、前記２枚の繊維強化樹脂シート８，９を、一方の繊維強化樹脂シートの傾斜辺８ｂ，９ｂに他方の繊維強化樹脂シートの軸長方向辺９ａ，８ａを突き合わせて、それぞれ半周ずつ巻回して軸長方向繊維層を形成したことを特徴とする。【選択図】　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂シートを巻回して形成した管状体において、管状体の軸長方向に強化繊維を引き揃え、かつ長手方向の一辺を軸長方向の軸長方向辺とし、長手方向の他辺を軸長方向に対して傾斜した傾斜辺とした２枚の繊維強化樹脂シートによる１層の軸長方向繊維層を有しており、
前記２枚の繊維強化樹脂シートを、一方の繊維強化樹脂シートの傾斜辺に他方の繊維強化樹脂シートの軸長方向辺を突き合わせて、それぞれ半周ずつ巻回して前記軸長方向繊維層を形成したことを特徴とする管状体。
【請求項２】
前記軸長方向繊維層は、少なくとも外側から４層目以内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の管状体。
【請求項３】
前記軸長方向繊維層に隣接して周方向繊維層を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の管状体。
【請求項４】
前記周方向繊維層を形成する繊維強化樹脂シートは、その巻回終了辺側が、当該周方向繊維層を形成する繊維強化樹脂シート、又は他の繊維強化樹脂シートと重合されて配されていることを特徴とする請求項３に記載の管状体。
【請求項５】
繊維強化樹脂シートを巻回することで形成され、軸長方向繊維層を有する管状体を製造する方法において、
１層の軸長方向繊維層を形成する軸長方向に引き揃えられた強化繊維を有する繊維強化樹脂シートを複数に分け、これらを隣接する層を形成する繊維強化樹脂シートに添付し、当該隣接する繊維強化樹脂シートと共に巻回したことを特徴とする管状体の製造方法。
【請求項６】
前記隣接する層を形成する繊維強化樹脂シートは、周方向に引き揃えられた強化繊維を有していることを特徴とする請求項５に記載の管状体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、釣竿、ゴルフクラブシャフト、ラケットのフレーム等、各種スポーツ用品に用いられる管状体、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来、上記したような管状体を作成するにあたり、強化繊維に合成樹脂を含浸せしめた、繊維強化樹脂シート（プリプレグシート）を用いることが知られている。通常、このような管状体は、シートローリング法と称される方法によって形成されており、具体的には、芯金に対してプリプレグシートを所定回数巻回した後、加熱することで合成樹脂を硬化させ、脱芯することで作成されている。
【０００３】
ところで、上記した管状体に適用可能なプリプレグシートには、強化繊維を軸長方向に引き揃えたもの（軸長方向シートとも称する）、強化繊維を周方向に引き揃えたもの（周方向シートとも称する）、及び強化繊維を斜行方向に引き揃えたもの（斜行シートとも称する）等があり、形成される管状体の要求特性等に応じて、これらのプリプレグシートを様々に組み合わせて芯金に巻回、積層している。
【０００４】
上記したプリプレグシートの内、軸長方向シートは、主に管状体の曲げ剛性を大きくするのに用いられるが、強化繊維の引き揃え方向が、管状体の軸長方向から傾いてしまうと、急激に曲げ剛性を低下させてしまうことが指摘されている。これは、例えば、手元側が太くなるようなテーパの付いた管状体を形成する場合（先細テーパの付いた芯金が用いられる）、元側を幅広に裁断したプリプレグシートが用いられるが、芯金に一方の辺を当て付けて順に巻回して行くと、軸長方向に向いていた強化繊維が少しずつ傾斜することに起因している。
【０００５】
具体的には、例えば、特開平３−８２４８６号に開示されているように、１枚の軸長方向シートを３周巻回して軸長方向繊維層を形成すると、巻回開始側で軸長方向に向いていた強化繊維は、巻回されるに連れて、少しずつ傾斜し始め、３周目の巻回終了側では、強化繊維が軸長方向に対し大きく傾いてしまう。これにより、軸長方向に指向していることによって本来得られるべき曲げ剛性が大きく低下すると共に、周方向においても曲げ剛性の差が大きくなってしまい、剛性バランスの悪い管状体になってしまう。
【０００６】
この発明は、上記した問題に着目して成されたものであり、軸長方向強化繊維層を有する管状体において、曲げ剛性が低下することなく、かつ周方向で曲げ剛性差の少ない管状体、及びそのような管状体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の管状体は、繊維強化樹脂シートを巻回して形成された構成において、管状体の軸長方向に強化繊維を引き揃え、かつ長手方向の一辺を軸長方向の軸長方向辺とし、長手方向の他辺を軸長方向に対して傾斜した傾斜辺とした２枚の繊維強化樹脂シートによる１層の軸長方向繊維層を有しており、前記２枚の繊維強化樹脂シートを、一方の繊維強化樹脂シートの傾斜辺に他方の繊維強化樹脂シートの軸長方向辺を突き合わせて、それぞれ半周ずつ巻回して前記軸長方向繊維層を形成したことを特徴とする。
【０００８】
上記した構成によれば、分割した２枚の繊維強化樹脂シート（軸長方向シート）によって形成される軸長方向繊維層は、一方の繊維強化樹脂シートの巻回開始位置では、軸長方向に強化繊維が指向しているため曲げ剛性が最も大きくなる。そして、その一方の繊維強化樹脂シートが巻回されるに連れ、強化繊維の向きが軸長方向から次第に斜行することから曲げ剛性は徐々に低下し、巻回終了端（傾斜辺）では曲げ剛性が最も低下するが、この巻回終了端では、他方の繊維強化樹脂シートの曲げ剛性が最も大きい軸長方向辺が突き合わされるため、１枚の繊維強化樹脂シートを巻回した構成に比べると、曲げ剛性の低下は少なくなる。
【０００９】
また、上記した目的を達成するために、本発明に係る、繊維強化樹脂シートを巻回することで形成され、軸長方向繊維層を有する管状体を製造する方法では、１層の軸長方向繊維層を形成する軸長方向に引き揃えられた強化繊維を有する繊維強化樹脂シートを複数に分け、これらを隣接する層を形成する繊維強化樹脂シートに添付し、当該隣接する繊維強化樹脂シートと共に巻回したことを特徴とする。
【００１０】
このような環状体の製造方法によれば、複数枚の繊維強化樹脂シート（軸長方向シート）によって形成される軸長方向繊維層により、強化繊維の傾斜が抑制されて曲げ剛性の低下が少ない管状体が得られると共に、この軸長方向繊維層を形成する複数枚の繊維強化樹脂シートは、隣接する層を形成する繊維強化樹脂シートに添付されることから、斜行辺側の強化繊維がめくれて剥離することが防止されるようになり、効果的に曲げ剛性の低下の少ない管状体が製造されるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る管状体の実施形態を添付図面に沿って具体的に説明する。なお、以下の実施形態では、管状体として、ゴルフクラブのシャフトを例示して説明する。
【００１２】
図１は、ゴルフクラブの全体構成を示す図であり、ゴルフクラブは、管状体であるシャフト１、シャフト先端に装着されるヘッド２０、及び基端側に装着されるグリップ３０によって構成されている。
【００１３】
シャフト１は、上述したように、カーボン等に代表される強化繊維を特定方向に引き揃えたり、場合によっては織布状にし、これにエポキシ等の熱可塑性合成樹脂を含浸して形成された繊維強化樹脂シート（プリプレグシート）を、複数枚芯金に巻回、積層し、これを焼成する、いわゆるシートローリング法によって形成されている。この場合、シャフトは、先端側（ヘッド側）から基端側（グリップ側）に向かって次第に大径となるように形成されている。
【００１４】
図２〜図５は、上記したシャフトの第１の実施形態を示す図であり、図２は、芯金Ｍに巻回される繊維強化樹脂シートの構成を巻回順に示した図（線の向きは強化繊維方向を示す）、図３は、図２に示した繊維強化樹脂シートの内、軸長方向繊維層と周方向繊維層部分を形成する繊維強化樹脂シートの構成を示す図、図４は、シャフトを略中央部分で切断し、基端側を見た断面図、そして、図５は、図２に示した繊維強化樹脂シートの巻回状態を示す図（周方向シートの先端側を除く）である。
【００１５】
図示した芯金Ｍには、まず、強化繊維を軸長方向に引き揃えた繊維強化樹脂シート３（軸長方向シート）が巻回され、最内層を形成する。この軸長方向シート３は、先端側から基端側に亘って１周巻回されるように裁断されており、具体的には、巻回開始側の辺をシャフト軸長方向に合致させた軸長方向辺３ａと、巻回終了端側の辺をシートの先端側が先細りになる（後端側から先端側になるに従って巻回開始側の辺に近付く）ように傾斜状に裁断した傾斜辺３ｂとを有し、シャフト長さと略同じ長さとなるように裁断されている。
【００１６】
この軸長方向シート３の外側には、それと同様の外形に裁断され、強化繊維を周方向に引き揃えた繊維強化樹脂シート４（周方向シート）が、先端側から基端側に亘って１周巻回される。この場合、前記軸長方向シート３は、予め周方向シート４に重ねた状態で巻回しても良く、また、周方向シート４は、軸長方向シート３を取り巻いた状態で、その巻回終了側の端部４ｂが巻回開始側の端部４ａの上に僅かに重なるようにしても良い。
【００１７】
この周方向シート４の外側には、上記各シート３，４と同じ外形に裁断され、それぞれ対向方向に強化繊維が斜行（それぞれ＋４５度、−４５度）した２枚の繊維強化樹脂シート５，６（斜行シート）が、巻回開始端の位置を１／４周分ずらして強化繊維が＋４５度に斜行する斜行シート５を下側にして重ねられ、先端側から基端側に亘って２周巻回される。また、この２枚重ねた斜行シート５，６の内側には、斜行シートの巻回終了端側に寄せて、前記軸長方向シート３と同じく、強化繊維を軸長方向に引き揃えた軸長方向シート７が添付されて先端側から基端側に亘って１周巻回され、斜行シート６が外層側に現われる。
【００１８】
そして、斜行シート６の外側には、本発明の特徴となる軸長方向繊維層が形成される。この軸長方向繊維層は、複数枚の軸長方向シートによって形成されるものであり、軸長方向に強化繊維を引き揃え、かつ長手方向の一辺を軸長方向の軸長方向辺８ａ，９ａとし、長手方向の他辺を軸長方向に対して傾斜した傾斜辺８ｂ，９ｂとなるように裁断された２枚の軸長方向シート８，９によって１層分形成される。そして、これら２枚の軸長方向シート８，９は、先端側から基端側に亘って０．５周（半周）巻回されるよう裁断されており、一方の軸長方向シートの傾斜辺８ｂ，９ｂに、他方の軸長方向シートの軸長方向辺９ａ，８ａを突き合わせて、それぞれ半周ずつ巻回することで軸長方向繊維層が１層分形成されるようになっている。
【００１９】
このように、１層の軸長方向繊維層を繊維強化樹脂シートに分けて形成する場合、軸長方向シート８，９は、図３に示すように、予め軸長方向シート８の傾斜辺８ｂを、軸長方向シート９の軸長方向辺９ａに突き合わせておき、かつ隣接すると共に僅かな重なり代１０ａを有する周方向シート１０の下側に、軸長方向シートの軸長方向辺８ａと周方向シート１０の軸長方向辺１０ｂを揃えて重ね一度に巻回することが好ましい。すなわち、軸長方向シート８，９を、このような周方向シート１０に重ねておくことで、両シートの位置関係が予め決められた状態で同時に巻回されるため、巻回作業中に軸長方向シート８，９のずれを防止することが可能となり、また、周方向シート１０によって形成される周方向繊維層が軸長方向繊維層を取り巻き、両者の強化繊維が直交する方向に交差するため、より両者のずれを防止する。さらに、その巻回終了側の端部（重なり代１０ａ）は、巻回開始側の端部の上に僅かに重なって積層されることから、２枚の軸長方向シート８，９の剥がれが防止されるようになる。
【００２０】
そして、最終的に、シャフトの先端部分のみに、ヘッドの止着部分を強化するように、強化繊維を軸長方向に引き揃えた補強シート１１が巻回される。
【００２１】
上述した繊維強化樹脂シート３〜１１を、図２で見た上側の辺を巻回開始側（例えば、繊維強化シート８では軸長方向辺８ａ側）とし、図２で見た正面が外層側となるように芯金Ｍを基端側から先端側を見たときに反時計回りに巻回することによって形成されるシャフトは９層となり、図４に示すように、繊維強化樹脂シート３〜７によって下地層Ｌ１が、それぞれ半周ずつ巻回される繊維強化樹脂シート８，９によって軸長方向繊維層Ｌ２が、そして繊維強化樹脂シート１０によって周方向繊維層Ｌ３が形成される。この場合、軸長方向繊維層Ｌ２には、略対向する位置に、一方の軸長方向シートの傾斜辺８ｂ，９ｂに、他方の軸長方向シートの軸長方向辺９ａ，８ａが突き合わされており（突き合わせ部Ｐ）、一方の突き合わせ部の外側には周方向シート１０の重なり代１０ａによって重合部Ｃが形成されることとなる。
【００２２】
以上のようにして形成される軸長方向繊維層Ｌ２は、一方の軸長方向シート８の巻回開始位置（軸長方向辺８ａ）では、図５に示すように、軸長方向に強化繊維が指向しているため、曲げ剛性が最も大きくなる。そして、軸長方向シート８が巻回されるに連れ、強化繊維の向きが軸長方向から次第に斜行することから曲げ剛性は徐々に低下するものの、半周で終了するために、斜行の具合が小さく、シャフトの曲げ剛性の低下も小さくなる。しかも、巻回終了端８ｂ（傾斜辺）では曲げ剛性が最も低下するものの、この巻回終了端で、再び、他方の軸長方向シート９の曲げ剛性が最も大きい軸長方向辺９ａが突き合わされて巻回が開始されるため、曲げ剛性の低下が効果的に防止される。そして、他方の軸長方向シート９についても同様に、巻回されるに連れ、強化繊維の向きが軸長方向から次第に斜行することから曲げ剛性は徐々に低下するものの、半周で終了するために、斜行の具合が小さく、シャフトの曲げ剛性の低下も小さくなり、巻回終了端９ｂ（傾斜辺）で、再び、前記軸長方向シート８の曲げ剛性が最も大きい軸長方向辺８ａが突き合わされるため、曲げ剛性の低下が効果的に防止される。
【００２３】
従って、この軸長方向繊維層Ｌ２における最大の曲げ剛性部分と、最小の曲げ剛性部分の差は、軸長方向繊維の斜行の具合が小さい分、１枚の軸長方向シートで１層を形成した場合と比較して小さくなることから、方向性の良い打球が可能なシャフトが得られるようになる。更に、強化繊維の切断端が現れる傾斜辺８ｂ，９ｂは、それぞれ、強化繊維が軸長方向に整列され、切断端を有しない軸長方向辺９ａ，８ａに突き合わされるため、斜行辺側の強化繊維がめくれて剥離することが防止される。
【００２４】
また、本実施形態のように、このように形成される軸長方向繊維層Ｌ２を、その外側に隣接する周方向シート１０に重ねて巻回することにより、両者の強化繊維の方向が交差するため、半周しか巻回しない軸長方向シート８，９の巻回時のずれが防止できる。しかも、最外層となる周方向シート１０は、その巻回開始端部と巻回終了端部が重なり代をもって取付けられていることから、周方向シート１０自身の剥離が防止され、充分に軸長方向シート８，９が保護される。
【００２５】
さらに、上記したように構成される軸長方向繊維層Ｌ２は、シャフトの最外層近くに設けることが好ましく、本実施形態のように、外側から２層目に配設したことで、上記した周方向シート１０による効果に加え、より効率良く曲げ剛性を低下させること無く、大きくすることができる。
【００２６】
なお、上記した軸長方向繊維層Ｌ２は、曲げ剛性の向上が図れるよう、最外層から４層目以内に設けておくことが好ましい。また、このような軸長方向繊維層Ｌ２は、連続して複数層、或いは離間して（異なる層を介在させて）複数層設けても良い。さらに、軸長方向シート８，９の突き合わせ部Ｐは、その製造誤差から間隙や重なりができることが考えられるが、間隙、重なりともに２ｍｍ以下とする。また、軸長方向繊維層Ｌ２を２枚の軸長方向シート８，９で形成したが、１層を分割して形成した場合のシートの数は、少ない方が製造誤差も小さくできる。
【００２７】
図６〜図１０は、上記したシャフトの第２の実施形態を示す図であり、図６は、芯金Ｍに巻回される繊維強化樹脂シートの構成を巻回順に示した図（線の向きは強化繊維方向を示す）、図７は、図６に示した繊維強化樹脂シートの内、軸長方向繊維層と周方向繊維層部分を形成する繊維強化樹脂シートの構成を示す図、図８は、シャフトを略中央部分で切断し、基端側を見た断面図、図９は、図６に示した繊維強化樹脂シートの巻回状態を示す図、そして、図１０は、図９における突き合わせ部分を示す図である。なお、この実施形態において、上記した実施形態と同一の構成については、同一の参照符号を付してある。
【００２８】
上記した実施形態では、軸長方向シート８，９の外側に周方向シート１０を重ねて巻回したが、周方向シート１０の外側に、軸長方向シート８，９を重ねて巻回することも可能であり、より外側に軸長方向シート８，９を配することで、よりシャフトの曲げ剛性を大きくできる。この場合、軸長方向シート８，９は、前記実施形態と同様に、軸長方向シート８の斜行辺８ｂに、相手方の軸長方向シート９の軸長方向辺９ａが突き合わされて周方向シート１０の巻回開始辺側に揃えて添設され、周方向シート１０の巻回終了辺側に重なり代１０ａが残される。
【００２９】
このように重ねたシートを、繊維強化樹脂シート３〜７によって形成される下地層Ｌ１に巻回すると、下地層の周りに周方向シート１０が配され、その外周において、半巻回した位置で軸長方向シート８の斜行辺８ｂが、軸長方向シート９の軸長方向辺９ａに突き合った状態になっている。そして、これらのシートを更に巻回して１周すると、内層側の周方向シート１０の重なり代１０ａが、軸長方向シート８，９の突き合わせ部分８ａ，９ｂから外周側に突出して、軸長方向シート８の巻回開始端部の上部を覆い、重合部Ｃが形成される。
【００３０】
このような構成においても、軸長方向シート８，９は、巻回半ばで、その軸長方向辺８ａ，９ａが、相手方のシートの斜行辺９ｂ，８ｂに突き合わされ、それぞれのシートが半周の巻回で終了するため、軸長方向に指向している強化繊維の斜行の程度が小さくなり、シャフトの曲げ剛性の低下も小さくすることが可能となる。更に、強化繊維の切断端が現れる傾斜辺８ｂ，９ｂは、それぞれ、強化繊維が軸長方向に整列され、切断端を有しない軸長方向辺９ａ，８ａに突き合わされるため、斜行辺側の強化繊維がめくれて剥離することが防止される。
【００３１】
また、軸長方向シート８，９が１周したところの突き合わせ部分から、周方向シート１０の重なり代１０ａが外周側に突出し、軸長方向の強化繊維を有する軸長方向シート８の巻回開始端側の上部を覆って重合部Ｃが形成されるようになっており、この位置では、既に軸長方向シート８，９は１周した状態のため、軸長方向繊維層Ｌ２の周方向の剛性差は小さくなる。また、周方向シート１０の重合部Ｃが、巻回開始辺側と巻回終了辺側で軸長方向シート８の一端側（巻回開始辺側）を挟んで軸長方向シート８及び周方向シート１０自身の剥離を防止するため、充分に軸長方向シート８，９の軸長方向繊維層Ｌ３は保護される。また、その他、製造上においても、前記実施形態と同様な作用効果が得られる。
【００３２】
なお、上記した実施形態において、軸長方向繊維層Ｌ２を形成する軸長方向シートは、３枚以上で構成することも可能であるが、作業性が低下すると共に、品質のバラツキ等が生じるため、上記した実施形態のように２枚のシートで構成することが好ましい。また、２枚の軸長方向シートの突き合わせ部分は、周方向において、任意の位置にすることも可能であるが、剛性バランス等を考慮すると、上記した実施形態のように、略１８０度間隔にすることが好ましい。
【００３３】
また、上記した実施形態では、ゴルフクラブシャフトを例示して説明したが、本発明は、釣竿、テニスラケット等、各種スポーツ用品の管状体に適用することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、軸長方向強化繊維層を有する管状体において、曲げ剛性が低下することなく、かつ周方向で曲げ剛性差の少ない管状体が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る管状体を備えたゴルフクラブの全体構成を示す図。
【図２】図１に示すゴルフクラブに装着されるシャフトの第１の実施形態を示す図であり、芯金Ｍに巻回される繊維強化樹脂シートの構成を巻回順に示した図（線の向きは強化繊維方向を示す）。
【図３】図２に示した繊維強化樹脂シートの内、軸長方向繊維層と周方向繊維層部分を形成する繊維強化樹脂シートの構成を示す図。
【図４】シャフトを略中央部分で切断し、基端側を見た断面図。
【図５】図２に示した繊維強化樹脂シートの巻回状態を示す図（周方向シートの先端側を除く）。
【図６】図１に示すゴルフクラブに装着されるシャフトの第２の実施形態を示す図であり、芯金Ｍに巻回される繊維強化樹脂シートの構成を巻回順に示した図（線の向きは強化繊維方向を示す）。
【図７】図６に示した繊維強化樹脂シートの内、軸長方向繊維層と周方向繊維層部分を形成する繊維強化樹脂シートの構成を示す図。
【図８】シャフトを略中央部分で切断し、基端側を見た断面図。
【図９】図６に示した繊維強化樹脂シートの巻回状態を示す図。
【図１０】図９における突き合わせ部分を示す図。
【符号の説明】
１　シャフト
８，９　軸長方向シート
８ａ，９ａ　軸長方向辺
８ｂ，９ｂ　傾斜辺
１０　周方向シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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