(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、ガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体にヨークを取り付けているラケットフレームにおいて、
上記グリップ部を除く、シャフト部からガット張架部のヘッド頂点までの全長に対して２％以上９０％以下の範囲で、ラケットフレームの中空状断面内に、打球面と略垂直方向のリブが設けられ、該リブの中に、粘弾性材からなる振動減衰材が挿入されているラケットフレーム。
【請求項２】
繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、ガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体にヨークを取り付けているラケットフレームにおいて、
上記グリップ部を除く、シャフト部からガット張架部のヘッド頂点までの全長に対して２％以上９０％以下の範囲で、ラケットフレームの中空状断面内に、打球面と略垂直方向のリブが設けられ、
面内剛性が４０ｋｇｆ／ｃｍ以上１２０ｋｇｆ／ｃｍ以下の範囲で、かつ、打球面の面外剛性が１５０ｋｇｆ／ｃｍ以上３００ｋｇｆ／ｃｍ以下の範囲としているラケットフレーム。
【請求項３】
上記リブは、フレーム本体を構成する繊維強化樹脂と同一の繊維強化樹脂からなり、フレーム本体と一体に成形しており、かつ、フレーム本体の中空部を囲む周壁の少なくとも最大距離をあけた対向面より突出し、これら突出部が連結されて中空部を分割する形状、互いに近接する方向に２ｍｍ以上突出する形状、あるいは、対向面の一面側より他面近傍まで突出する形状としている請求項１または請求項２に記載のラケットフレーム。
【請求項４】
上記リブは、少なくともガット張架部の最大幅の部分に配置されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のラケットフレーム。
【請求項５】
打球面を囲むガット張架部が、トップ側からヨーク側にかけて幅方向に拡縮をする面内振動モードにおける面内２次固有振動数が、１８０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下の範囲としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のラケットフレーム。
【請求項６】
上記中空部を囲む周壁の内面には、内圧チューブが取り付けられていない請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のラケットフレーム。
【請求項７】
繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、ガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体にヨークを取り付け、上記グリップ部を除く、シャフト部からガット張架部のヘッド頂点までの全長に対して２％以上９０％以下の範囲で、ラケットフレームの中空状断面内に、打球面と略垂直方向のリブが設けられているラケットフレームの製造方法であって、
２本のマンドレルを使用しそれぞれ内圧チューブを被せ、上記リブを配置する部分に繊維強化樹脂材を配置した後、２本のマンドレルを上記リブ配置部分を挟んで重ね合わせて１つのマンドレル状とし、その外周面に繊維強化樹脂材を積層してレイアップを作製し、この鉛直状の積層体からなるレイアップをマンドレルより抜き取って金型内に充填し、加熱加圧により成形して、パイプ状ラケットフレームの中空部断面内にリブを備えていることを特徴とするラケットフレームの製造方法。
【請求項８】
上記成形後に内圧チューブを抜き取っている請求項７に記載のラケットフレームの製造方法。
【請求項９】
繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、ガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体にヨークを取り付け、上記グリップ部を除く、シャフト部からガット張架部のヘッド頂点までの全長に対して２％以上９０％以下の範囲で、ラケットフレームの中空状断面内に、打球面と略垂直方向のリブが設けられているラケットフレームの製造方法であって、
金型成形時の加熱で発泡する芯材あるいは弾性部材からなる芯材に内圧チューブを被せ、該芯材に繊維強化樹脂材を巻き付けた後、リブを配置する部分に更に繊維強化樹脂材を配置し、このリブとなる繊維強化樹脂材を挟んで、内圧チューブを被せたマンドレルを配置して一体化し、その外周面に繊維強化樹脂材を積層してレイアップを作製し、この鉛直状の積層体からなるレイアップをマンドレルより抜き取って金型内に充填し、加熱加圧により成形し、パイプ状ラケットフレームの中空部断面内にリブを備えていることを特徴とするラケットフレームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はテニス、バトミントン、スカッシュ等のスポーツ用のラケットフレームに関し、特に、繊維強化樹脂からなり、軽量でありながら高反発性と耐久性を備え、テニスラケットとして好適に用いられるラケットフレームに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ラケットフレームは繊維強化樹脂製のものが、その軽量性、高剛性、高強度、耐久性等の特徴を生かして主流となっている。それは、近年のカーボン繊維の高強度、高弾性率化の発展により、カーボン繊維を主体とした強化繊維が、軽量ラケット実現に大きく貢献しているためである。具体的には、カーボン繊維で強化された熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）から一体的に中空パイプ状に成形されるものである。しかし、軽量化により反発するボールへのエネルギーが低減するため、ボールの反発速度の低下という問題がある。
【０００３】
そのため、反発性を高めるものとして、従来より下記の提案がなされている。
例えば、特公平５−３３０７１号では、ラケットフレームのメカニカルインピーダンスを、ボールのメカニカルインピーダンスに一致させることにより、高反発化するものが提案されている。しかし、実際には、このラケットフレームのメカニカルインピーダンスを一致させるだけでは、高反発化を実現することは困難である。
【０００４】
また、特開平１１−２９０４８５号において、フレームの中空部の断面内に打球面（ガット張架面）方向と並列、即ち、打球面と平行にリブを架橋した状態に配置したラケットフレームが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記フレームの断面内に設けるリブは打球面と平行に配置されているため、面内剛性（側圧剛性）は大きくなるが、面外剛性、特にガット張架部の打球面剛性を大きくすることはできない。前記特公平５−３３０７１号にも記載されているように、面外方向のメカニカルインピーダンスは反発性能に関与し、よって、反発性能には面外方向の剛性が寄与すると考えられる。また、反発性能が好ましいラケットフレームは、面内剛性（側圧剛性）を通常よりも小さく維持しながら、面外剛性（打球面剛性）を高くすることが良いことが、本発明者の鋭意研究の結果より判明している。
【０００６】
即ち、本発明者が反発性能について鋭意研究したところ、反発性能を高めるためには、面外方向の剛性の中でも、打球面（フレームのガット張架部の面外方向）の剛性を従来よりも増加させることが必要であることを見いだした。この剛性を増加する手法として、フレームの断面形状を変化させる方法もあるが、フレームの周長を増加させると、重量増を招き軽量化の要請に反することとなる。また、フレームの一部の断面形状を変更する方法では、断面形状が変化する部分で実打時に発生する応力が集中し、破損しやすいという問題がある。
【０００７】
また、ラケットフレームを用いてプレーする場合には、ストリング（ガット）を張架した状態で使用するが、このストリングテンションにより反発性能は大きく変動することが確認されている。通常は、約５０ｌｂのストリングテンションにてストリングを張架しているが、このストリングテンションでは反発性能は最大にならない。ストリングを張架していない状態での面内２次固有振動数が２７０〜３２０Ｈｚである一般的なラケットにおいて、３０〜４０ｌｂ程度の通常より緩いストリングテンションにした場合に、反発性能が最高となることが実験結果より判明した。このストリングを張架した状態での面内２次固有振動数は６５０〜７２０Ｈｚの範囲となる。尚、ストリングテンションは面内固有振動数に影響を及ぼすが、面外固有振動数には影響は少ないことも確認できた。
【０００８】
しかし、反発性能を最大とするためにストリングテンションを緩くすると、打球時にストリングが簡単に移動してしまうことがあり、またストリング振動が励起され、不快な振動や音が残るといった問題がある。
【０００９】
従って、通常のストリングテンションである５０ｌｂの場合でも、ストリングを張架した状態でのラケットフレームの面内２次固有振動数が６５０〜７２０Ｈｚの範囲で、ストリング無しの面内固有振動数が１８０〜２５０Ｈｚになるような、低い振動数のフレームが、反発性能に優れることが判明した。この固有振動数に相当する面内方向の剛性値（側圧剛性）は、フレーム重量が１８０〜２８０ｇの時、４０〜１２０ｋｇｆ／ｃｍとなる。
【００１０】
しかしながら、反発性能を高めるために、ラケットフレームの面内方向の剛性値および面外方向の剛性値を所要範囲に制御するには非常に難しく、強化繊維樹脂の繊維角度、配置を工夫することで、ある程度調整が可能であるが、それぞれの目標剛性値を満足するものは得ることは困難である。例えば、ガット張架部の両側部に、繊維角度が０°（ラケットフレームの軸方向と平行）の強化繊維の補強を配置した場合、打球面剛性は増加するものの、同時に側圧剛性も大きくなることが認められている。
【００１１】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたもので、第１に、反発性能を高めることができる目標範囲に面内固有振動数、面内剛性（側圧剛性）、面外剛性（特に打球面剛性）を容易に設定することができるラケットフレームを提供することを課題としている。第２に、反発性能の向上と共に、耐久性、振動減衰性を低下させず、かつ軽量化を実現するラケットフレームを提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明として、繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、ガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体にヨークを取り付けているラケットフレームにおいて、
上記グリップ部を除く、シャフト部からガット張架部のヘッド頂点までの全長に対して２％以上９０％以下の範囲で、ラケットフレームの中空状断面内に、打球面と略垂直方向のリブが設けられ、該リブの中に、粘弾性材からなる振動減衰材が挿入されているラケットフレームを提供している。
【００１３】
上記のように、リブの方向は打球面（ストリング面）と平行でなく、ストリング面と垂直に配置している。これにより、面内剛性（側圧剛性）を増加することなく、打球面剛性を増加させることが容易となる。
【００１４】
本発明では、上記したリブを設けることにより、打球面を囲むガット張架部が、トップ側からヨーク側にかけて幅方向に拡縮をする面内振動モードにおける面内２次固有振動数が、１８０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下の範囲としている。前記したように、本発明者が鋭意研究した結果に基づき、ラケットフレームが上記面内２次振動モードによる挙動を示す際の振動数である面内２次固有振動数を１８０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下とすることで、高反発を得ることができる。
【００１５】
また、第２の発明として、繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、ガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体にヨークを取り付けているラケットフレームにおいて、
上記グリップ部を除く、シャフト部からガット張架部のヘッド頂点までの全長に対して２％以上９０％以下の範囲で、ラケットフレームの中空状断面内に、打球面と略垂直方向のリブが設けられ、
面内剛性が４０ｋｇｆ／ｃｍ以上１２０ｋｇｆ／ｃｍ以下の範囲で、かつ、打球面の面外剛性が１５０ｋｇｆ／ｃｍ以上３００ｋｇｆ／ｃｍ以下の範囲としているラケットフレームを提供している。
即ち、面内剛性（側圧剛性）は、従来ラケットよりも小さい４０ｋｇｆ／ｃｍ以上１２０ｋｇｆ／ｃｍ以下の範囲とし、打球面剛性（打球面の面外剛性）は従来ラケットよりも大きい１５０ｋｇｆ／ｃｍ以上３００ｋｇｆ／ｃｍ以下の範囲としている。
これにより、ラケットフレームの反発性能を高めることができる。
【００１６】
上記リブの配置範囲を、グリップを除く部分における全長に対して２％以上９０％以下の範囲としているのは、２％未満ではリブの効果が小さく、本来の目的である打球面剛性の増加効果が得られないためであり、９０％を越える場合、重量増加や剛性設計の自由度が低下するからである。
【００１７】
例えば、打球面剛性を大きく増加し、スロート剛性を低下させる設計も考えられるが、リブを配置した領域が大きくなりすぎると、上記のような設計が困難となる。なお、リブの配置をラケットフレームのグリップを除く部分としているのは、一般的ラケット製法において、グリップ部分は２本の筒状積層体が重なる部分であり、その部分には必然的にリブが配置されるためである。本発明のリブはは、グリップ以外の断面内に配置するものであり、このリブは通常の製法では成形できないものである。
【００１８】
上記リブは、フレーム本体を構成する繊維強化樹脂と同一の繊維強化樹脂からなり、フレーム本体と一体に成形しており、かつ、フレーム本体の中空部を囲む周壁の少なくとも最大距離をあけた対向面より突出し、これら突出部が連結されて中空部を分割する形状、互いに近接する方向に２ｍｍ以上突出する形状、あるいは、対向面の一面側より他面近傍まで突出する形状としている。
即ち、リブによりフレーム内を完全に分割する必要はなく、高さが２ｍｍ以上とすると、打球面剛性向上に寄与することができる。また、同一断面内に設けるリブの本数は限定されないが、成形加工性や内圧チューブを抜き取る場合を考慮すると、リブの本数は１本等、少ないほうが好ましい。
【００１９】
打球面剛性を増加するために、上記リブは少なくともガット張架部の最大幅部分の２時〜３時付近（ガット張架面、即ち、フェイス面を時計面とみなしトップの位置を１２時とする）に配置することが好ましい。しかしながら、他の部分に配置しても良く、また、数カ所に分割して配置しても良い。具体的には、振動モードの剪断変形が大きい部分、即ち、ガット張架部のトップおよび３〜４時、スロート部分のうち少なくとも１カ所にリブを設けることが好ましい。
【００２０】
また、上記したように、第１の発明では上記リブの中に、粘弾性材からなる振動減衰材を挿入している。
このように振動減衰材を挿入すると、反発性能の向上ばかりでなく、軽量ラケットにおいて問題となる振動減衰性を改善することができる。特に、プレーヤーがラケット使用時に不快に感じるラケットフレームの挙動である面外１次振動モード（２節曲げモード）、即ち、ラケットフレームが、そのトップ部とグリップ端部の２点を節とし、円弧状に撓みを繰り返す振動モードの減衰性が高まり、使用時に発生する不快な振動を抑制することができる。
【００２１】
なお、従来、フレームの中空部分に発泡ウレタン等の振動減衰材を充填して減衰性を向上させる提案がなされているが、増加する重量（８〜２５ｇ）に対して得られる減衰性は低い。これに対して、本発明のように、繊維強化樹脂からなるリブ中に振動減衰材を配置すると、打球時に発生する面外方向の荷重に対し振動減衰材の部分でせん断変形が大きくなり、振動減衰性が高めることができる。よって、少量の減衰材でも振動減衰効果を発生させることができる。
【００２２】
さらに、リブの中に粘弾性材を挿入すると、振動減衰性を向上するばかりでなく、ボール打球時の衝撃力（衝撃加速度）を低減させることもできる。即ち、ボールの衝撃力でリブの部分が上記のように剪断変形して衝撃力を低減させる。
【００２３】
上記振動減衰材となる粘弾性材は、周波数が１０Ｈｚであって温度が１５℃の条件で測定された動的粘弾性損失係数ｔａｎδが、０．０８以上、２．３以下であるものが好適に用いられる。
即ち、ラケットフレームの重要となる振動モードは、面外１次の固有振動数が、１００〜２００Ｈｚ程度であり、１０Ｈｚの動的粘弾性を測定した場合、温度換算則から室温（２５℃）の約１０℃低減した１５℃の挙動に着目すべきであり、よって、１５℃で測定された動的粘弾性損失係数で規定している。
【００２４】
また、周波数が１０Ｈｚであって温度が１５℃の条件で測定された、動的粘弾性の複素弾性率Ｅ*が、２．０×１０７ｄｙｎ／ｃｍ２以上１．０×１０１０ｄｙｎ／ｃｍ２以下である粘弾性材であることが好ましい。これは、複素弾性率Ｅ*が、小さすぎると、リブによる剛性増加の目的を達成できなくなるためであり、複素弾性率Ｅ*が、大きすぎると、上記のｔａｎδを得る材料とならないためである。
【００２５】
なお、上記粘弾性は粘弾性測定装置（島津製作所社の粘弾性スペクトロメーター「ＤＶＡ２００改良型」）によって測定している。測定条件は下記の通りであり、温度分散法である。
試料：幅４ｍｍ×長さ３０ｍｍ×厚み２ｍｍ
試料における変形部位の長さ：２０ｍｍ
（長さ３０ｍｍのうち両端５ｍｍを挟持）
初期歪：１０％（２ｍｍ）
振幅：０．２５％（０．０５ｍｍ）
周波数：１０Ｈｚ
昇温速度：２℃／ｍｉｎ
温度範囲：−１００℃〜１００℃
【００２６】
上記粘弾性材として適する材料として、下記の(a)〜(l)が挙げられる。
(a)   熱可塑性エラストマーであるポリエーテルブロックアミド （ＡＴＯＣＨＥＭ社のＰＥＢＡＸ、好ましいグレード：４０３３、５５５３等）
(b)  可塑剤を充填したナイロン１１、ナイロン１２（ＡＴＯＣＨＥＭ社のリルサン  ＢＭＮ  ０  Ｐ０４、ＡＭＮ  ０  Ｐ０４）
(c)  ポリエステルエラストマー
(d) 熱可塑性ポリウレタン（ＩＣＩ  Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅｓ社「Ａｖａｌｏｎ  ９０ＡＢ」）
(e)  スチレン系エラストマー
(f)  アイオノマー（三井デュポン「ハイミラン１６０５」「ハイミラン１７０２」）
(g)  水添イソプレン−スチレン樹脂（クラレ「ＳＥＰＴＯＮ２０５３」）
(h)  ポリブチレンテレフタレート−ポリエーテルグリコール（デュポン社「ハイトレル」）
(i)  天然ゴム、ブチルゴム、アクリロニトリルブタジエン等をベースとした配合ゴム:  具体的には、１００部のゴム材に対し、ポリスチレンとビニルポリイソプレンが結合したブロック共重合体を５〜８０部の範囲で添加する。このポリスチレンとビニルポリイソプレンが結合したブロック共重合体には、クラレ社の「ハイブラー」がある。このポリスチレンとビニルポリイソプレンが結合したブロック共重合体に限らず、その他にも各種の熱可塑性樹脂があり、例えばスミライトレジンのＰＲ−１２６８６がある。また、添加物としては他に、エチレンとシクロペンタジエンからノルボーネンを合成し、このノルボーネンを開環重合して得られる主鎖に五員環と二重結合を持ったポリマー構造に、多量の伸展油を加えたゴム状油展ポリマーを加えることもできる。
(j)  ポリスチレンブロックとビニルポリイソプレンブロックとを有するトリブロック共重合体（クラレ社の「ハイブラー」）単体あるいはその混合物
(k) カシュー変性フェノール樹脂（住友ヂュレズ社「スミライトレジン  ＰＲ−１２６８７」）
(l)  エステル系ポリマー、ハロゲン系ポリマーをはじめとする複数のポリマーからなる色々の機能を有したポリマーアロイ型の材料（東ソー「エラステージ」）
【００２７】
より好適には、熱可塑性樹脂やゴムを改質した配合が好ましい。例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢ビ共重合体、ポリメタクリル酸メチル、ポリフッ化ビニリデン、ポリイソプレン、ポリスチレン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ブタジエンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム等の高分子材料、これらをブレンドしたものを、主成分としてこれらに、マイカ、ガラス片、クラスファイバー、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、バーライト、沈降硫酸バリウム等の物質や腐食防止剤、染料、酸化防止剤、安定剤、湿潤剤などを必要に応じて、適時加えたもの。
【００２８】
特に、上記主成分の母材を構成する成分に、双極子モーメント量を増加させる活性成分を配合したものが好ましい。活性成分とは、活性成分そのものが双極子モーメント量が大きいもの、あるいは活性成分そのものの双極子モーメントは小さいが活性成分を配合することで母材における双極子モーメントを飛躍的に増加させることができる成分である。活性成分として具体的には、シクロヘキサン、ベンゾチアゾール、ジシクロヘキシルアミン、シクロヘキシルアニリン、高級脂肪酸などを混合して使用する。具体的には、塩素化ポリエチレンの変性材料（シーシーアイ社「ユレナイン」「ダイポルギーフィルム」）が挙げられる。前記ダイポルギーフィルムの物性値は、１０Ｈｚ、１５℃の粘弾性特性  ｔａｎδ：０．７１、Ｅ*：４．５７×１０，０００，０００である。
【００２９】
また、本発明のラケットフレームでは、上記中空部を囲む周壁の内面には、内圧チューブが取り付けられていない。言い換えれば、成形時に必要な内圧チューブが成形後に抜き取られていることが好ましい。
内圧チューブの抜き取りは、内圧チューブの表面に離型剤処理を行うなどの方法により容易に行うことができる。中空部にリブを配置すると断面内の中空部分の面積が小さくなる。このため、チューブの余剰部分やチューブ同士が接触しやすくなり、打球時に不快な振動が発生する恐れがある。よって、内圧チューブを除去すると、不快な振動の発生を無くすことができる。なお、リブが無い部分においても、内圧チューブを除去しておくと、チューブ同志の接触による不快な振動を防止できるために好ましい。
【００３０】
第３の発明として、繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、ガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体にヨークを取り付け、上記グリップ部を除く、シャフト部からガット張架部のヘッド頂点までの全長に対して２％以上９０％以下の範囲で、ラケットフレームの中空状断面内に、打球面と略垂直方向のリブが設けられているラケットフレームの製造方法であって、
２本のマンドレルを使用しそれぞれ内圧チューブを被せ、上記リブを配置する部分に繊維強化樹脂材を配置した後、２本のマンドレルを上記リブ配置部分を挟んで重ね合わせて１つのマンドレル状とし、その外周面に繊維強化樹脂材を積層してレイアップを作製し、この鉛直状の積層体からなるレイアップをマンドレルより抜き取って金型内に充填し、加熱加圧により成形して、パイプ状ラケットフレームの中空部断面内にリブを備えていることを特徴とするラケットフレームの製造方法を提供している。
【００３１】
具体的には、予めラケット断面周長を考慮した平板形状のマンドレルを用意する。この平板マンドレルを２本用意し、２本のマンドレルと外側に巻き付ける繊維強化樹脂材料（プリプレグ）を重ね合わせた周長が、フレーム断面周長と一致するように調整する。２本のマンドレルには、内圧チューブをそれぞれ被覆する。これら２本のマンドレルの間で、リブの配置が必要な箇所に、プリプレグ（好ましくは、一方向プリプレグ）を積層する。その後、２本のマンドレルを重ね合わせて１つのマンドレル状とし、その外周面にプリプレグまで積層し、鉛直状の積層体からなるレイアップを作成する。２本のマンドレルを抜き取り、金型内に配置する。このとき、ヨークも金型内に配置する。金型を型締して、１５０℃、２０分間の加熱を行うと同時に２本のナイロンチューブ内に６〜９ｋｇｆ／ｃｍ２の空気圧あるいは窒素圧力を付加する。成形後には内圧チューブを引き抜くことが好ましい。その場合、ナイロンチューブからなる内圧チューブには、離型剤のフレコートＨＳＣ−４（ＤＥＸＴＥＲ  Ｃｏ．社製）を、ウエスにより薄く塗布した後に、５０℃１０分間にて硬化・乾燥しておく。このナイロンチューブを使用すると、成形後に容易に抜き取ることができる。
【００３２】
また、第４の発明として、繊維強化樹脂から成形した中空部を有するパイプ状で、ガット張架部、スロート部、シャフト部およびグリップ部を順次備えるフレーム本体にヨークを取り付け、上記グリップ部を除く、シャフト部からガット張架部のヘッド頂点までの全長に対して２％以上９０％以下の範囲で、ラケットフレームの中空状断面内に、打球面と略垂直方向のリブが設けられているラケットフレームの製造方法であって、
金型成形時の加熱で発泡する芯材あるいは弾性部材からなる芯材に内圧チューブを被せ、該芯材に繊維強化樹脂材を巻き付けた後、リブを配置する部分に更に繊維強化樹脂材を配置し、このリブとなる繊維強化樹脂材を挟んで、内圧チューブを被せたマンドレルを配置して一体化し、その外周面に繊維強化樹脂材を積層してレイアップを作製し、この鉛直状の積層体からなるレイアップをマンドレルより抜き取って金型内に充填し、加熱加圧により成形し、パイプ状ラケットフレームの中空部断面内にリブを備えていることを特徴とするラケットフレームの製造方法を提供している。
該方法は、リブを配置する部分に、成形温度で発泡するあるいは膨張する材料を配置し、１本のマンドレルと組み合わせることでリブを成形している。この発泡材には、ポリスチレンなどの発泡材やトルエンとＩＰＡを混合した溶媒などがある。これらの発泡材は、チューブ等により被覆され、また密封となるようにシールされる。上記チューブによりシールした発泡材をカーボン繊維プリプレグで被覆し、巻き付けることで、密封がより強固となる。その後、リブの配置が必要な箇所に、上記プリプレグで被覆した発泡材と、ナイロンチューブを被せた１本のマンドレルとを並列させ、その間にカーボン繊維が一方向のカーボン繊維プリプレグを積層して挿入する。その外周面にプリプレグを積層し、鉛直状の積層体からなるレイアップを作成する。その後、マンドレルを抜き取り、金型内に配置する。このとき、ヨークも金型内に配置する。金型を型締して、１５０℃、２０分間の加熱を行うと同時にナイロンチューブ内に６〜９ｋｇｆ／ｃｍ２の空気圧あるいは窒素圧力を付加する。成形後には内圧チューブを引き抜くことが好ましい。その場合、ナイロンチューブからなる内圧チューブには、離型剤「フレコートＨＳＣ−４  ＤＥＸＴＥＲ  Ｃｏ．社製」を、ウエスにより薄く塗布した後に、５０℃１０分間にて硬化・乾燥しておく。このナイロンチューブを使用すると、成形後に容易に抜き取ることができる。
【００３３】
なお、当然、上記溶剤は、成形後に取り出し、再使用が可能である。ラケットフレームの場合、成形後に穴あけ加工があり、溶剤を取り出すことが用意である（穴加工と、垂直に配置するリブのため、容易に取り出しが可能となる）。また、ポリウレタンなどの発泡材を使用して、すでに発泡したものを芯材に用いても良い。しかし、発泡材がフレーム形状に追従してかつ、１５０℃の成形温度のチューブ内の高圧に負けない程度に圧力を保持するためには、ナイロンやウレタン発泡材に限定されてしまう。従って、成形時に発泡する発泡体や溶剤を使用することが好ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１（Ａ）（Ｂ）は第一実施形態のテニス用のラケットフレーム１０を示し、該ラケットフレーム１０のフレーム本体１８は繊維強化樹脂製の中空パイプ状で、打球面Ｆを囲むガット張架部１２、スロート部１３、シャフト部１４、グリップ部１５を連続して構成している。上記ガット張架部１２は、別部材からなるヨーク１１をスロート側でフレーム本体１８と連続して打球面Ｆを囲む環状としている。
【００３５】
上記ガット張架部１２の２時から４時部分及び８時から１０時部分には、図１（Ｂ）に示すように、フレーム本体１８の中空断面内を２分割するようにリブ２０を設けている。なお、本実施形態及び下記の実施形態において、リブを配置している部分を図中クロス斜線で示している。
リブ２０はフレーム本体１８の周壁１８ａの対向面１８ｂと１８ｃの間に架橋しており、対向面１８ｂと１８ｃはフレーム厚さ方向の両端で最大距離をあけて対向する面であり、よって、リブ２０はストリングが張架される打球面Ｆに対して垂直方向となっている。本実施形態でのリブ２０の配置長は左右合計で３６０ｍｍとしている。
【００３６】
上記ラケットフレーム１０は全長は２８インチであり、フェイス面積は１１５平方インチとしている。該ラケットフレーム１０のフレーム本体１８はカーボン繊維を強化繊維とし、エポキシ樹脂をマトリクス樹脂とするカーボンプリプレグを積層して成形した繊維強化樹脂からなり、上記リブ２０も同一のカーボンプリプレグからなる。
【００３７】
上記ラケットフレーム１０は、その面内方向の固有振動数が１８０Ｈｚ以上２５０Ｈｚ以下の範囲としている。また、面内剛性が４０ｋｇｆ／ｃｍ以上１２０ｋｇｆ／ｃｍ以下の範囲で、かつ、打球面の面外剛性が１５０ｋｇｆ／ｃｍ以上３００ｋｇｆ／ｃｍ以下の範囲としている。
【００３８】
上記ラケットフレーム１０は、図２に示す工程（第１の製造方法）で作成している。
まず、２本の略平板状のマンドレル２１、２２を用意し、それぞれ６６ナイロン（厚さ約８０μｍ）からなる内圧チューブ２３、２４を被せる。上記リブ２０を配置する部分（本実施形態では、ガット張架部１２の２時から４時部分及び８時から１０時部分）では、２本のマンドレル２１、２２を並列し、その間にカーボン繊維が一方向のカーボン繊維プリプレグ２５を積層して挿入し、２本のマンドレル２１、２２の間に挟みこんで重ね合わせ、１つのマンドレル状としている。所要のカーボン繊維プリプレグ２６を積層後、マンドレル２１、２２を抜き出して、鉛直状の積層体からなるレイアップ２８を作成する。
【００３９】
上記レイアップ２８を成形用金型３０のキャビテイ３０ａに充填する。該キャビテイ３０ａの断面厚みは２８ｍｍである。ヨーク１１もキャビテイ３０ａに配置する。金型を型締して、１５０℃、２０分間の加熱を行うと同時に２本の内圧チューブ２３、２４内に６〜９ｋｇｆ／ｃｍ２の空気圧あるいは窒素圧力を付加する。成形後には内圧チューブ２３、２４を引き抜いている。成形されたラケットフレーム１０は、グリップ部分を除いて、その長さを１２４０ｍｍとしている。
【００４０】
図３（Ａ）乃至（Ｄ）はリブ２０の配置位置を変えた第一実施形態の変形例１〜４をそれぞれ示す。図３（Ａ）の変形例１ではリブ２０をガット張架部１２のトップから４時及び８時まで連続的に配置し、その配置長を９２０ｍｍとしている。図３（Ｂ）の変形例２では、リブ２０をガット張架部１２の３時及び９時部分に配置しその配置長を左右合計で７０ｍｍとしている。図３（Ｃ）の変形例３では、リブ２０をガット張架部１２のトップ部分に配置し、その配置長を２０ｍｍとしている。図３（Ｄ）の変形例４では、リブ２０をガット張架部１２のトップからスロート部分まで連続的に配置し、その配置長を１０９０ｍｍとしている。
【００４１】
図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は第二実施形態を示す。ガット張架部１２の２時から４時部分及び８時から１０時部分には、図４（Ｂ）に示すように、フレーム本体１８の中空断面内に、断面内壁を完全に分割するのではなく、高さ７ｍｍの突起となるリブ２０’、２０’を対向させて突設している。このリブ２０’の配置長は３６０ｍｍとしている。なお、リブ２０’は、図４（Ｃ）に示すように、一方を長くし、他方を短くしても良いが、短い方のリブ２０’は２ｍｍ以上としている。また、リブ２０’は、図４（Ｄ）に示すように、対向面の一面側より他面近傍まで突出した形状としてもよい。
【００４２】
図５（Ａ）（Ｂ）は第三実施形態を示す。フレーム本体１８のガット張架部１２の２時から４時部分及び８時から１０時には、図５（Ｂ）に示すように、中空を２分割する架橋状のリブ２０”を設けると共に、リブ２０”となる積層体の間に、振動減衰材２３として、０．２ｍｍ厚の粘弾性材（本実施形態では、ダイボルギーフィルム（シーシーアイ社製））を挿入している。また、リブの配置長は３６０ｍｍとしている。
【００４３】
図６は、上記ラケットフレーム１０の第２の製造方法を示す。
まず、成形温度で発泡あるいは膨張する材料としてポリスチレンからなる発泡材３１を用意し、６６ナイロン（厚さ約８０μｍ）からなるチューブ３２により被覆し、また密封となるようにシールする。チューブ３２によりシールした発泡材３１を、さらにカーボン繊維プリプレグ３３で被覆し、巻き付け、密封をより強固にする。次に、カーボン繊維が一方向のカーボン繊維プリプレグ３４を積層し、発泡材３１を被覆したカーボン繊維プリプレグ３３と重ね合わせる。両者を重ね合わせた後、リブを配置する部分（本実施形態では、ガット張架部１２の２時から４時部分及び８時から１０時部分）で、６６ナイロン（厚さ約８０μｍ）からなる内圧チューブ３５を被せた１本の略平板状のマンドレル３６と接触させる。この時、発泡材３１を被覆したカーボン繊維プリプレグ３３と内圧チューブ３５を被せたマンドレル３６との間に、カーボン繊維が一方向のカーボン繊維プリプレグ３４が挟み込まれるようにする。
【００４４】
その後、外層として所要のカーボン繊維プリプレグ３７を積層後、マンドレル３６を抜き取り、鉛直状の積層体からなるレイアップ３８を作成する。上記レイアップ３８を成形用金型３０のキャビティ３０ａに充填し、第１の製造方法と同様の方法で加熱し、ラケットフレーム１０を作成する。
【００４５】
このようにリブを配置する部分に、発泡材３１を被覆したカーボン繊維プリプレグ３３とカーボン繊維が一方向のカーボン繊維プリプレグ３４を重ね合わせ配置し、上記のように、ラケットフレーム１０を成形することで任意の位置にリブを配置することができる。なお、マンドレルを全く使用せず、プリプレグで被覆した発泡材を２つ用いてラケットフレームを成形してもよい。
【００４６】
上記第一、第二、第三の実施形態のラケットフレームの物性等を評価するため、下記の実施例を作成し、かつ比較例のラケットフレームも作成した。
【００４７】
（実施例１）
実施例１は第一実施形態に該当し、下記の手順で成形している。
まず、マンドレル厚み３ｍｍの平板状のものを２本使用した。それぞれのマンドレルに６６ナイロンチューブを被覆した。リブを配置する場所はラケットフレームの２時から４時部分及び８時から１０時（フェイスサイド）に配置し、それぞれに１８０ｍｍの長さ（配置長合計３６０ｍｍ）とした。リブとなる部分には上記カーボン繊維プリプレグをマンドレル間に配置するように積層した。このリブは中空部を完全に分割する架橋状とし、ストリング面と垂直となるように配置した。２つのマンドレルを合わせて、その外周にカーボン繊維プリプレグを積層配置した。使用するカーボン繊維プリプレグとしては、東レ（株）製のＴ７００、Ｍ３０、Ｍ４０Ｊ、Ｍ４６Ｊ、Ｍ５０Ｊを組み合わせて使用し、プリプレグの繊維角度は、０、２２、３０、９０゜としている。該カーボン繊維プリプレグの樹脂重量割合は４３ｗｔ％である。該カーボン繊維プリプレグを巻き付けた後、マンドレルから引き抜いてレイアップを作成し、これを金型内に配置した。金型を１５０℃に昇温し、内層ナイロンチューブ内は９ｋｇｆ／ｃｍ２の空気により加圧保持した。その時間は２０分間とした。成形後のローフレームは、バリとりを行い、ガット穴加工を施した。このガット穴加工時には、リブのある部分では、リブを貫通させて上記ガット穴を設けた。さらに、パテ塗り・ペイント塗装を行い、バンパー・グロメット・エンドキャップ・グリップレザー等の一般的部品を取り付け、ラケットフレームを完成させた。
【００４８】
（実施例２）
上記第一実施形態の図３（Ａ）に示す変形例１に該当し、リブをガット張架部の４時部分及び８時からトップまで連続的に配置し、配置長を９２０ｍｍとした。作成方法は実施例１と同様とした。
【００４９】
（実施例３）
上記第一実施形態の図３（Ｂ）に示す変形例２に該当し、リブをガット張架部の３時と９時に配置し、配置長をそれぞれ３５ｍｍ、合計で７０ｍｍとした。作成方法は実施例１と同様とした。
【００５０】
（実施例４）
上記第二実施形態に該当し、リブをガット張架部の２時から４時部分及び８時から１０時に配置し、その配置長を合計３６０ｍｍとした。また、リブの形状は、中空部を完全に分割するのではなく、図４（Ｂ）に示すように高さ７ｍｍの突起となるリブを対向するように設けている。作成方法は実施例１と同様とした。
【００５１】
（実施例５）
上記第三実施形態に該当し、リブをガット張架部の２時から４時部分及び８時から１０時に配置し、その配置長を合計３６０ｍｍとした。また、リブとなる積層体の間に、粘弾性材からなる振動減衰材として、０．２ｍｍ厚のダイポルギーフィルム（シーシーアイ社製）を挿入した。作成方法は実施例１と同様とした。ダイポルギーフィルムの物性値（１０Ｈｚ、１５℃の粘弾性特性  ｔａｎδ：０．７１、Ｅ*：４．５７×１０，０００，０００）であった。
【００５２】
（実施例６）
上記第一実施形態の図３（Ｃ）に示す変形例３に該当し、リブをガット張架部のトップに配置し、その配置長を２０ｍｍとした。作成方法は実施例１と同様とした。
【００５３】
（実施例７）
上記第一実施形態の図３（Ｄ）に示す変形例４に該当し、リブをラケットフレームのガット張架部のトップからスロート部分まで連続的に配置し、その配置長を１０９０ｍｍとした。作成方法は実施例１と同様とした。
【００５４】
（比較例１）
従来の一般的なラケット構造とし、リブを配置させていない。リブを配置していないこと以外は、実施例１と同様の形態であり、実施例１と同様の方法で作成した。
【００５５】
（比較例２）
図７に示す構造で、比較例１に対しフレーム本体１８のガット張架部１２の３時、９時の付近のフレーム周壁内面の上下に、繊維角度が０°（フレームの長さ方向と平行な方向）の補強層１００を設けた。他の構成は比較例１と同様とした。
【００５６】
（比較例３）
比較例１の周壁を構成するプリプレブの積層体のうち、繊維角度４５°の１層のプリプレグを取り除いたものである。他の構成は比較例１と同様とした。
【００５７】
上記実施例１乃至実施例７及び、比較例１乃至比較例３からなるラケットフレームに対して、それぞれ、重量、バランス（グリップエンドから重心位置までの距離）、フレーム断面厚み、反発性能、面内２次固有振動数、打球面剛性、側圧剛性、ラケットフレームの減衰率を測定し、かつラケットフレームの耐久性評価を行い、その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
0004444442.tif 000002
【００５９】
（反発性能の測定）
反発性能は、図８に示すように、実施例及び比較例のラケットフレーム１０にガット（ストリング）を縦糸５５ｌｂ、横糸５０ｌｂの張力で張架した。各ラケットを垂直状態でフリーとなるようにし、その打球面Ｆのフェイスセンターに、ボール打出機から一定速度Ｖｘ（３０ｍ／ｓ）でボールＢを衝突させ、跳ね返ったボールＢの速度Ｖｅを速度検出用光電管４０により測定した。なお、速度検出用光電管４０の長さは１００ｍｍ、ラケットと速度検出用光電管４０との距離は３００ｍｍとした。反発性能ＩＮＤＥＸは発射速度Ｖｘ、反発速度Ｖｅの比（Ｖｅ／Ｖｘ）であり、反発性能ＩＮＤＥＸが大きい程、ボールの飛びが良いことを示している。
【００６０】
（面内２次固有振動数の測定）
面内２次固有振動数の測定は、図９に示すように、ガットを張架したラケットフレーム１０を、グリップ部１５を上にして紐５０で吊ってラケットを下向きで自由な状態とし、フェイス部の５時の外側位置をインパクトハンマー５１で加振し、このインパクトハンマーに取り付けたフォースピックアップ５２で計測した入力振動を計測すると共に、インパクトハンマー５１で打撃する面と反対側の３時内側位置に固定した加速度ピックアップ５３で計測した応答振動を測定し、その測定値をアンプを介して接続した周波数解析装置５４により解析した。この解析で周波数領域での伝達関数を求めて、面内２次固有振動数を得た。
【００６１】
（打球面剛性の測定）
打球面剛性（面外方向の剛性）測定は、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、ラケットフレーム１０を水平に配置し、そのガット張架部１２のトップ１２ａを受け治具６１で支持すると共に、トップ１２ａから３４０ｍｍ離れた位置で、スロート部１３の両側からヨーク１１にかけた位置を受け治具６２で支持した。この状態で、受け治具６２より受け治具６１の方向へ１７０ｍｍ離れた位置に対して、加圧具６３により上方より８０ｋｇｆの力を加えて測定した。
【００６２】
（側圧剛性の測定）
側圧剛性の測定は、図１１に示すように、支持台７０にラケットフレーム１０を横向きで打球面Ｆを垂直方向として、サイド垂直押さえ板７１の間に挿入してラケットフレーム１０を保持し、かつ、ガット張架部１２のトップ１２ａを位置決めスペーサ７２に当接させると共に、グリップ１５を位置決めスペーサ７３上に搭載している。この状態で上方のガット張架部１２のサイドに対して、加圧具７４により、８０ｋｇｆの荷重を加えて剛性を測定した。
【００６３】
（面外１次振動減衰率の測定）
各実施例及び比較例のラケットフレームについて、図１２（Ａ）に示すようにガット張架部１２の上端を紐８１で吊り下げ、ガット張架部１２とスロート部１３との一方の連続点に加速度ピックアップ計８３をフレーム面に垂直に固定した。この状態で、図１２（Ｂ）に示すように、ガット張架部１２とスロート部１３の他方の連続点をインパクトハンマー８５で加振した。インパクトハンマー８５に取り付けられたフォースピックアップ計で計測した応答振動（Ｆ）と加速度ピックアップ計８３で計測した応答振動（α）をアンプ８６Ａ、８６Ｂを介して周波数解析装置８７（ヒューレットパッカード社製、ダイナミックシングルアナライザーＨＰ３５６２Ａ）に入力して解析した。解析で得た周波数領域での伝達関数を求め、ラケットフレームの振動数を得た。振動減衰比（ζ）は下式より求め、面外１次振動減衰率とした。各実施例及び比較例の１０個のラケットフレームについて、それぞれ測定を５回行い、その平均値を表１に示す。
【００６４】
ζ＝（１／２）×（Δω／ωｎ）
Ｔｏ＝Ｔｎ／√２
【００６５】
なお、上記振動減衰率の測定時には、ストリングを縦糸５５ｌｂ×横糸４８ｌｂのテンションで張り上げた後に測定した。ストリングは、Ｂａｂｏｌａｔ社製のＶＦインターナショナルツアーを使用した。ストリングを張架した状態で測定する理由は、ストリングを張架していない状態ではバンパー・グロメット等の部品がラケットに密着せず、異常な共振が発生しやすいためであり、これら異常な共振の発生を防いで本来の解析を妨げることがないようにするためである。
【００６６】
（振動モード）
また、ここで、今回測定を行った、面内２次振動と面外１次振動の振動モードを、それぞれ図１３（Ａ）（Ｂ）に示す。面内２次振動モードでは、図１３（Ａ）に示すように、ラケットフレーム１０の打球面Ｆを含む平面において、ラケットフレーム１０がその長さ方向及び幅方向に対して、交互に伸縮を繰り返す挙動を示す。また、面外１次振動モードは、図１３（Ｂ）に示すように、ラケットフレーム１０の打球面Ｆと垂直で、かつ、ラケットフレーム１０のグリップ部１５とトップ部１２ａを通る直線を含む平面方向に生ずる振動である。ラケットフレーム１０のグリップ部の最下端１５ａとトップ部１２ａが、それぞれ振動の節（振動振幅が０）となり、両者の中間点が振動の腹（振動振幅が最大）となる。これら振動の節と腹の関係を保ちながら、上記した平面の上下方向に円弧状の振動を繰り返す挙動を示すものである。
【００６７】
（耐久テスト方法）
グリップ部分を、ゴムホースを介在し、固定し、ボール速度を７５ｍ／ｓｅｃのスピードで、トップから１０ｃｍの箇所に衝突させ、破損した回数を測定した。実際のテニスを行う時のボール速度よりも非常に高速としているが、少ない回数で、破断するまでの耐久評価を行うための条件である。ガット張りテンションは縦糸６５ｌｂ×横糸６０ｌｂとした。２６００回をクリアできないものはＮＧとした。
【００６８】
上記表１に示すように、実施例１〜７は反発性能が０．４２７〜０．４４６であるのに対して、比較例１〜３は反発性能が０．４１０〜０．４２１であり本実施例の方が反発性能に優れることが確認できた。また、比較例２は反発性能が０．４２１であり、比較的反発性能に優れるが、重量が２７１ｇであり、軽量化の点で性能が劣る。また、実施例５はリブ中に振動減衰材として粘弾性材を挿入したため、振動減衰率が飛躍的に向上していた。また、耐久性テストにおいて、比較例３のラケットは破損が見られたが、実施例１〜７のラケットはいずれも破損は見られなかった。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明に係わるラケットフレームによれば、ラケットフレームのグリップを除く部分において、その全長に対して２％以上９０％以下の範囲の少なくとも一部に、ラケットフレーム断面内に打球面と垂直な方向のリブを配置することにより、面内方向の剛性を通常よりも小さく維持しながら面外剛性（特に、打球面剛性）を高めることが可能となり、反発性能の向上と共に、耐久性、振動減衰性を低下させず、かつ軽量化を実現するラケットフレームを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一実施形態のラケットフレームを示し（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。
【図２】  第一実施形態のラケットフレームの第１の製造方法による作成工程を示す概略図である。
【図３】  （Ａ）乃至（Ｄ）は第一実施形態の変形例１〜４を示す概略平面図である。
【図４】  本発明の第二実施形態のラケットフレームを示し（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）は要部拡大断面図である。
【図５】  本発明の第三実施形態のラケットフレームを示し（Ａ）は概略平面図、（Ｂ）は要部拡大断面図である。
【図６】  （Ａ）（Ｂ）は第一実施形態のラケットフレームの第２の製造方法による作成工程を示す概略図である。
【図７】  比較例２のラケットフレームの要部拡大断面図である。
【図８】  反発係数の測定方法を示す概略図である。
【図９】  面内２次固有振動数の測定方法を示す概略図である。
【図１０】  打球面剛性の測定方法を示す概略図である。
【図１１】  側圧剛性の測定方法を示す概略図である。
【図１２】  （Ａ）（Ｂ）は面外１次振動減衰率の測定方法を示す概略図である。
【図１３】  （Ａ）（Ｂ）はラケットフレームにおける面内２次、面外１次の各振動モードを示す概略図である。
【符号の説明】
１０  ラケットフレーム
１１  ヨーク
１２  ガット張架部
１３  スロート部
１４  シャフト部
１５  グリップ部
１８  フレーム本体
２０  リブ
【図１】
0004444442.tif 000003
【図２】
0004444442.tif 000004
【図３】
0004444442.tif 000005
【図４】
0004444442.tif 000006
【図５】
0004444442.tif 000007
【図６】
0004444442.tif 000008
【図７】
0004444442.tif 000009
【図８】
0004444442.tif 000010
【図９】
0004444442.tif 000011
【図１０】
0004444442.tif 000012
【図１１】
0004444442.tif 000013
【図１２】
0004444442.tif 000014
【図１３】
0004444442.tif 000015