(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂材によって管状に成形された素材本体の表面に下塗り塗装して下地層を形成する工程と、
前記下地層の表面を粗面化する工程と、
前記粗面化された下地層の表面に対し、その表面における粗度（Ｒｚ）が３．０μｍ以上１０μｍ以下、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が１５／ｃｍ以上７５／ｃｍ以下を満足するように吹き付け塗装によって吹き付け塗装膜を形成する工程と、
前記吹き付け塗装された吹き付け塗装膜の表面に対し、金属被膜を形成する工程と、
前記金属被膜上にクリア塗装膜を形成する工程と、
を有することを特徴とする管状体の表面形成方法。
【請求項２】
前記粗面化する工程は、♯４００〜♯６００のサンドペーパによって表面研磨することを特徴とする請求項１に記載の管状体の表面形成方法。
【請求項３】
前記粗面化する工程は、素材本体に対して一方向に沿って連続的な凸部が生じるように研磨することを特徴とする請求項１又は２に記載の管状体の表面形成方法。
【請求項４】
前記下塗りした部分の粗面化は、管状体の全面に亘って行なうことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の管状体の表面形成方法。
【請求項５】
繊維強化樹脂材によって成形された素材本体上に下塗りされ、表面が粗面化された下地層に金属被膜を有する管状体において、
前記下地層と金属被膜との間に、その表面における粗度（Ｒｚ）が３．０μｍ以上１０μｍ以下、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が１５／ｃｍ以上７５／ｃｍ以下を満足するように塗料が吹き付け塗装された吹き付け塗装膜と、
前記吹き付け塗装膜の表面に物理蒸着によって形成された前記金属被膜と、
前記金属被膜上に形成されたクリア層と、
を有することを特徴とする管状体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ゴルフクラブシャフト、釣竿、スキーストック、ホッケー用のスティック、スポーツ吹矢等に用いられる管状体に関し、詳細には、表面に金属被膜を有する管状体の表面形成方法、及び、管状体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記した管状体は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）によって成形することが知られており、その本体の表面には、例えば、特許文献１に開示されているように、真空蒸着、スパッタリング、又はイオンプレーティング等の物理蒸着（ＰＶＤ）によって金属被膜を形成することが知られている。
【０００３】
前記ＦＲＰによる管状体の本体は、繊維強化樹脂であるプリプレグシートを芯金に巻回し、これを緊締テープで締め付けて加熱、脱芯して成形するため、表面にテープ痕が生じてしまう。このため、上記した金属被膜を形成する前段階として、表面を平滑化する処理（下地層を略鏡面状の平滑面に仕上げる）が行われる。一般的に平面を平滑化するに際しては、素材の表面にテープ痕を埋めるように下塗りを施し、その表面を最初は♯４００程度の目の粗いサンドペーパで凹凸を削り飛ばし、次に目の細かいサンドペーパ（♯８００〜♯１０００程度）で研磨し、そして、その上からサンドペーパによる研磨傷を埋めるようにして中塗り（シゴキ塗装）を施している。この中塗り部分（金属被膜の下地層）は、前記研磨、及びシゴキ塗装によって表面に凹凸がない状態に仕上がっていることから、その上に形成される金属被膜も鏡面状となり、結果として、金属被膜による光輝性の向上が図れる。
【０００４】
一方、特許文献２には、金属被膜を形成するに際して、表面の光輝性を抑制する技術思想が開示されている。具体的には、下地層の表面をサンドペーパのような研磨材で粗い凹凸状にしておき、その上に金属被膜を形成し、これにより、金属被膜を下地層の凹凸に追従するような凹凸状にして、表面で光を乱反射させて光輝性を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−７９６６９号
【特許文献２】特開平１０−２３７６２２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されているように、ＰＶＤ等による金属被膜の形成工程では、下地層をできるだけ平滑化しようとするのが一般的であるため、管状体表面の光輝性が高くなってしまう。すなわち、従来では、ＰＶＤ等による金属被膜を形成するに際しては、光輝性を高めるために、下地層をできるだけ平滑化しようとするのが一般的となっている。これに対し、特許文献２に開示されているように、下地層を単に粗面化して金属被膜を形成すると、鏡面状態にならないことから光輝性は抑えられるものの、その表面で光が乱反射し、くすんだ状態の金属色となってしまう。特に、管状体の一部に、そのような乱反射部分を形成すると、鏡面部分と非鏡面の部分の差がはっきりと現れてしまい、不自然な外観になってしまう。
【０００７】
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、研磨傷が視認できるような鏡面状態となった金属被膜を有する管状体の表面形成方法、及び、そのような外観を有する管状体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＰＶＤ等によって管状体の表面に金属被膜を形成するにあたり、従来のように下地層部分をできるだけ平滑化して鏡面状に仕上げた外観、或いは、下地層を粗面化することで凹凸状にし、光が乱反射するように仕上げた外観とは異なる外観を得ようとするものである。具体的には、鏡面状態になっているものの、その鏡面状態の中に研磨傷が生じているような表面処理を行ない、これにより光輝性がありつつ研磨傷による凹凸部分が視認できるような表面外観となる管状体を得ることを目的としている。
【０００９】
すなわち、上記した目的を達成するために、本発明に係る管状体の表面形成方法は、
繊維強化樹脂材によって管状に成形された素材本体の表面に下塗り塗装して下地層を形成する工程と、前記下地層の表面を粗面化する工程と、前記粗面化された下地層の表面に対し、その表面における粗度（Ｒｚ）が３．０μｍ以上１０μｍ以下、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が１５／ｃｍ以上７５／ｃｍ以下を満足するように吹き付け塗装によって吹き付け塗装膜を形成する工程と、前記吹き付け塗装された吹き付け塗装膜の表面に対し、金属被膜を形成する工程と、前記金属被膜上にクリア塗装膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【００１０】
上記した管状体の表面形成方法では、まず、素材本体の表面に下塗り塗装が施され、素材本体の表面の緊締テープの跡をならす。次いで、下塗り塗装した表面を粗面化し、その粗面化した表面に対し、吹き付け塗装を行なう。この場合、粗面化処理された表面に対して吹き付け塗装を行なうと、吹き付けされる塗料の粒子が、粗面化された状態の凹凸部における、凸部と凸部との間の凹部（連続する山部と山部の間の谷部）に次第に溜まって行く。すなわち、凹部領域では、吹き付けされる塗料の粒子が次第に肉厚方向に蓄積されて行くとともに、凸部である頂部領域では、その凸部の表面形状に沿って粒子が蓄積されて行く。この場合、吹き付けによって凹部内に蓄積される塗料の粒子は、平坦状に蓄積されて行き、凹部の領域では平坦な蓄積状態が得られる。そして、このような吹き付け塗装は、その表面の粗度（Ｒｚ；十点平均高さ）が３．０μｍ以上を満足し、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が１５／ｃｍ以上を満足するように行われる。
【００１１】
そして、上記したように吹き付け塗装された表面に対して金属被膜を形成すると、凹部の領域は吹き付け時に次第に蓄積される粒子によって平面が平坦状になっているため、その部分では金属被膜の鏡面（略鏡面）状態が得られる。また、隣接する凸部は、凹部が粒子で埋まっているため、その突出高さは低くなるとともに、凹部が平坦状に埋まっていることから、大きな乱反射が生じることはない（ある程度、規則正しい凸部の反射光が得られる）。すなわち、そのように表面形成された管状体では、鏡面状態による反射光が得られるとともに、その中に隣接する凸部からの反射光が混在する状態になることから、研磨傷が光輝いて見えるようになり、従来のように、下地層を平滑化したり粗面化したものとは異なる外観の管状体が得られる。
【００１２】
なお、粗面化した下地層に対して、塗料の吹き付け量を多くし過ぎると、凹凸部における凹部が埋まってしまい（表面の粗度が小さくなり、かつ、１ｃｍあたりの周期数も小さくなる）、全体として平滑な表面に近づいてしまう。すなわち、この状態で金属被膜を形成すると、全体が鏡面状になってしまい、特徴となる研磨傷が視認できなくなってしまう。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、表面に研磨傷が視認できるような鏡面状態となった金属被膜を有する管状体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る管状体の表面の積層構造例を示す図であり、その概略を示す断面図。
【図２】図１に示す積層構造において、金属被膜を形成する前の粗面化した状態の下地層を模式的に示す断面図。
【図３】図２に示す下地層に対して、吹き付け塗装した状態を模式的に示す断面図。
【図４】（ａ）は、図２に示すように研磨した下地層の表面を撮影した写真、（ｂ）は、図（ａ）を５０倍に拡大した写真。
【図５】（ａ）は、図４に示す下地層に対して少量の塗料を吹き付け塗装した後に金属被膜を施した状態を撮影した写真、（ｂ）は、図（ａ）を５０倍に拡大した写真、（ｃ）は、図（ａ）に示した状態からカラークリア層を形成した状態を示す写真。
【図６】（ａ）は、図５よりも多く塗料を吹き付け塗装した後に金属被膜を施した状態を撮影した写真、（ｂ）は、図（ａ）を５０倍に拡大した写真、（ｃ）は、図（ａ）に示した状態からカラークリア層を形成した状態を示す写真。
【図７】（ａ）は、図６よりも更に多くの塗料を吹き付け塗装した後に金属被膜を施した状態を撮影した写真、（ｂ）は、図（ａ）を５０倍に拡大した写真、（ｃ）は、図（ａ）に示した状態からカラークリア層を形成した状態を示す写真。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１から図３を参照しながら、本発明に係る管状体の一実施形態について説明する。
図１は、管状体の表面の積層構造例を示す図であり、その概略を示す断面図、図２は、図１に示す積層構造において、金属被膜を形成する前の粗面化した状態の下地層を模式的に示す断面図、そして、図３は、図２に示す下地層に対して、吹き付け塗装した状態を模式的に示す断面図である。
【００１６】
本実施形態に係る管状体は、例えば、ゴルフクラブのシャフトに用いることが可能であり、公知のように、強化繊維に合成樹脂を含浸した繊維強化プリプレグを芯金に巻回し、加熱・焼成・脱芯など常法に従って成形されている。図において、符号１は成形された管状体（以下、素材本体と称する）を示しており、この素材本体１の外周面に、以下のような工程にしたがって表面外観（表面とも称する）が形成される。
【００１７】
素材本体１の外周面に表面外観を形成するにあたり、第１工程として、素材本体１の表面に、エポキシ、ウレタン、アクリル、アクリルウレタン、フッ素、ラッカー等の合成樹脂を下塗り塗装して下地層１０を形成する。この塗装は、管状体の成形時に、素材本体の表面に巻回された緊締テープによる凹凸等、表面に生じている凹凸等を平滑化するために行われ、例えば、シゴキ塗装によって、１０〜３０μｍ程度の膜厚で形成される。
【００１８】
次に、第２工程として、下塗り塗装された下地層１０の表面を粗面化する。この粗面化は、後述するように、金属被膜を形成した際、鏡面状態の中に研磨傷を視認できるようにするためのものであり、通常、金属被膜を形成する前段階として行われている表面研磨状態よりも粗面化させる。具体的には、例えば、目の粗いサンドペーパを用いてベルトサンダーで研磨し、下地層１０の表面に凹凸状態の大きい研磨表面（ある程度表面が荒れている状態）を形成する。
【００１９】
図２は、そのように研磨した下地層１０の表面を模式的に示した図である。
下地層１０の表面を粗研磨することで凸部（山部）１０ａ及び凹部（谷部）１０ｂが連続的に形成されるようになり、上記のように、目の粗いサンドペーパを用いて研磨することで、その凹凸部の高低差は大きくなる。なお、図面では、規則正しく凹凸部１０ａ，１０ｂが表現されているが、実際には、その凹凸の高さや深さは様々な状態となっている。このような凹凸部１０ａ，１０ｂは、後述するように、その上から吹き付け塗装した際、凹部１０ｂの領域に粒子が溜まって行き、その表面は平坦状になる。このため、吹き付け塗装した後に金属被膜を形成すると、後述するように、その部分は略鏡面状態となる。
【００２０】
下地層１０の表面を研磨するにあたり、サンドペーパの目が細か過ぎると、吹き付け塗装した際に、凸部１０ａ部分が直ちに埋もれてしまって金属被膜を形成した状態で研磨傷が発現できず、また、サンドペーパの目が粗すぎると、吹き付け塗装した際に、粒子の蓄積状態にムラが生じ易くなってしまい金属被膜を形成した状態で鏡面状態にムラが生じ易くなってしまう。このため、サンドペーパを用いて研磨する場合、♯４００〜♯６００のものを用いることが好ましい。
【００２１】
また、研磨する方向については、一方向に設定することで、鏡面状態の中に生じる研磨傷の方向を揃えることが可能となる。例えば、研磨傷（凸部によって発現する）を管状体の周方向に沿うように形成したり、軸長方向に沿うように形成することで、鏡面状態の中に視認できる研磨傷の方向性が揃って外観を向上することが可能となる。
【００２２】
図４は、♯４００〜♯６００のサンドペーパを利用して素材本体１の表面を研磨した状態を示した写真であり、（ａ）は、図２に示すように研磨した下地層の表面を撮影したもの、（ｂ）は、図（ａ）を５０倍に拡大したものである。この研磨例では、研磨方向を周方向にして、研磨傷が周方向に沿って形成された例を示しており、その粗度（Ｒｚ）は、６．６μｍ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）は、９５／ｃｍとしている。なお、表面の粗度の測定については、MITUTOYO社製のSURFTEST301を用いて測定を行っている。
【００２３】
次に、第３工程として、表面を粗研磨した下地層１０の表面に対して、エポキシ、ウレタン、アクリル、アクリルウレタン、フッ素、ラッカー等の合成樹脂による塗料２０を吹き付け塗装する。
この吹き付け塗装については、塗料吹き付け後の表面における粗度（Ｒｚ；十点平均高さ）が３．０μｍ以上を満足し、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が１５／ｃｍ以上を満足するように行われる。なお、ここでの１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）は、その凸部の高さが、表面の粗度（Ｒｙ；最大高さ）に対して１０％に満たないものについては、金属被膜を形成した状態で外観視認することが困難であるためカウントしない。
【００２４】
上記したように、粗面化処理された下地層１０の表面に対して吹き付け塗装をすると、吹き付けする塗料の粒子が、粗面化された状態の凹凸部の凸部と凸部との間の凹部１０ｂに次第に溜まって行く。すなわち、凹部１０ｂの領域では、吹き付けされる塗料の粒子が次第に蓄積されて行くとともに、凸部１０ａの頂部領域では、凸部の形状に沿うようにして粒子が蓄積されて行く（凹部１０ｂの蓄積肉厚の方が多くなる）。この場合、吹き付けによって凹部１０ｂ内に蓄積されて行く塗料２０の粒子は、図３に模式的に示すように平坦状に蓄積されて凹部の領域において平坦状の面（平坦面２０ｂ）を形成するとともに、凸部１０ａを覆うように、凸状の面（凸面）２０ａが形成される。
【００２５】
吹き付け塗装については、上記したように、表面の粗度（Ｒｚ；十点平均高さ）が３．０μｍ以上を満足し、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が１５／ｃｍ以上を満足するように行われる。この場合、吹き付け量が多くなり過ぎると、粒子は、そのまま厚さ方向に蓄積されて行くことから、次第に凸部１０ａを覆ってしまい、全体として鏡面状に近づく傾向（表面の粗度Ｒｚが小さくなるとともに周期数Ｐｃも小さくなる）となる。また、吹き付け量が少なく、表面粗度が大き過ぎたり、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が大き過ぎると、所望の外観が得られなくなることから、表面の粗度については、１０μｍ以下、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）については、７５／ｃｍ以下になるように吹き付けすることが好ましい。
【００２６】
具体的に、塗料の吹き付け量について、図５から図７を参照して説明する。
図５（ａ）は、図４に示した下地層に対して少量の塗料を吹き付け塗装した後に金属被膜を施した状態を撮影した写真、（ｂ）は、図（ａ）を５０倍に拡大した写真であり、表面における粗度（Ｒｚ；十点平均高さ）が６．９μｍ、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が５０／ｃｍになるまで吹き付けした例を示している。
【００２７】
このように、吹き付け量を少なくすると、凸部と凸部の間で鏡面状態による反射光が得られるとともに、その鏡面状態の中に隣接する凸部からの反射光が混在する状態となり、周方向に沿って軸方向に隣接する多数の研磨傷が光輝いて見えるようになる。すなわち、凹部の領域は吹き付け塗装時に次第に蓄積される粒子によって平面が平滑状となって鏡面状態を得ることが可能となり、更に、隣接する凸部は、凹部が粒子で埋まっているため、その突出高さが低くなって、大きな乱反射が生じることはない（ある程度、規則正しい凸部の反射光が得られる）。このため、吹き付け塗装された表面から、鏡面状態による反射光が得られるとともに、その中に隣接する凸部からの反射光が混在する状態になることから、研磨傷が光輝いて見えるようになり、従来のように、下地層を平滑化したり粗面化したものとは異なる表面外観が得られるようになる。
【００２８】
図６（ａ）は、図５よりも多く塗料を吹き付け塗装した後に金属被膜を施した状態を撮影した写真、（ｂ）は、図（ａ）を５０倍に拡大した写真であり、表面における粗度（Ｒｚ）が４．２μｍ、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が３０／ｃｍになるまで吹き付けした例を示している。
上記したように、塗料の吹き付け量を多くして行くと、凹凸部における凸部（高低がある凸部）の内、低い凸部は次第に埋まって行くことから、表面の粗度、及び、１ｃｍあたりの周期数も低下して行き、研磨傷も視認し難くなって行くことが把握できる。
【００２９】
そして、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、塗料の吹き付け量を更に多くして金属被膜を施すと（表面における粗度（Ｒｚ）が２．４μｍ、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が１０／ｃｍになるまで吹き付けした例を示す）、凹凸部における凸部全体が完全に埋まってしまい、研磨傷は視認できないようになる。この場合、多数の実験結果によれば、吹き付け塗装した際の表面における粗度（Ｒｚ）が３．０μｍ以上、かつ、１ｃｍあたりの周期数（Ｐｃ）が１５／ｃｍ以上になっていれば、図５及び図６に示すように、表面の鏡面状態が得られるとともに、その中に粗研磨した表面状態を視認することが可能となる。
なお、このような表面状態については、下地層１０の表面の粗さの度合い（使用するサンドペーパの種類）、塗布する塗料の種類、噴霧するスプレーの仕様等に応じて、適切な状態にすることができる。
【００３０】
次に、第４工程として、図３に示すように塗料２０を吹き付け塗装した後、公知の手法にしたがって、金属（アルミニウム、金、銀、ステンレス、チタンなど）の蒸着物質を真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の物理蒸着（ＰＶＤ）によって形成する（金属被膜３０を形成する）。
この場合、物理蒸着によって形成される金属被膜３０は、その厚さが０．０２〜０．１５μｍ程度であり、下地層（吹き付け塗装された塗料）に対して十分薄いことから、下地層の表面形状をそのまま再現するように被着される。すなわち、金属被膜３０を形成しても、図５及び図６に示すように、金属被膜３０による鏡面状態となった表面から反射する光輝性のある反射光の中に、吹き付け塗装された下地層の研磨傷を視認することが可能となる。
【００３１】
次に、第５工程として、形成された金属被膜３０の表面に、エポキシ、ウレタン、アクリル、アクリルウレタン、フッ素、ラッカー等の合成樹脂によってクリア層４０を形成する（刷毛塗、吹き付け、シゴキ等によるクリア塗装を施す）。
このクリア層４０は、透明系の材料であっても良いし、有色系の材料であっても良く、その肉厚については、５〜３０μｍ程度にし、図３に示す凸面２０ａを覆って表面が平坦状になるように形成する。この場合、クリア層４０の肉厚を厚くすることで、光の吸収量を多くして色彩に深みを持たせることが可能となる。
【００３２】
なお、図５（ｃ）、図６（ｃ）、図７（ｃ）は、それぞれの表面研磨状態において、金属被膜３０を形成した後、赤色系の色を含んだクリア層を形成した写真である。この場合、図５（ｃ）、及び図６（ｃ）の構成では、金属被膜を形成した後も、下地層１０の凹凸部が視認可能であることが把握できる。
【００３３】
以上のように表面が形成された管状体では、粗研磨された下地層１０の凸部１０ａ間に形成される略鏡面状態部分（平坦面２０ｂ）による反射光が得られるとともに、その中に隣接する凸部表面（凸面２０ａ）からの反射光が混在する状態になることから、凸部による研磨傷が光輝いて見えるようになり、従来のように、下地層を平滑化したり粗面化したものとは異なる外観の管状体が得られるようになる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。  
例えば、上記したような下地層１０の粗面化については、管状体の全面に亘って行なってもよいし、管状体の外周面の内、ある一部の領域のみを粗面化してもよい。すなわち、下地層の粗面化する領域を適宜選択し、それ以外の部分は粗研磨することなく細かい研磨を施すことで、研磨傷を部分的に発現させる等、外観を適宜変形することが可能である。
【００３５】
また、上記したように、素材本体１の表面に形成する下地層１０については、表面が粗研磨された状態になっていれば、複数回に亘って形成しても良い。この場合、下地層１０及び粗研磨した表面に塗布される塗料２０については、その色については限定されることはないが、黒色系のものを用いることで、異物や毛埃等を発見し易くすることが可能となる。
【００３６】
また、上記した実施形態では、物理蒸着（ＰＶＤ）によって金属被膜３０を形成したが、金属被膜を形成することなく、銀を含んだ塗料を吹き付け塗装した後、クリア層を形成した構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  素材本体
１０  下地層
２０  塗料（吹き付け塗装される塗料）
３０  金属被膜
４０  保護層
【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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