(57)【要約】【課題】節状部付近における組織の均質性に優れているゴルフクラブシャフトを提供する。【解決手段】節状部を有したゴルフクラブシャフト１。内圧保持チューブ２１付きマンドレル２０の外周に長繊維配向プリプレグシート３０を巻回し、節状部付近にはさらに短繊維二次元ランダムプリプレグシート３１を巻回し、金型４０内に配置した後、内圧保持チューブ２１を膨張させて加熱加圧成形する。ゴルフクラブシャフト１の節状部付近の外周面部は短繊維二次元ランダム分散領域５１で構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の途中部分に節状部が設けられている繊維強化合成樹脂製のゴルフクラブシャフトにおいて、
少なくとも該節状部及びその近傍の外周面部は短繊維が二次元ランダムに分散した短繊維プリプレグシートを用いて形成されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項２】
請求項１において、前記短繊維は炭素繊維よりなることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項３】
請求項１において、前記短繊維はガラス繊維よりなることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該ゴルフクラブシャフトは、ゴルフクラブシャフト成形用の内圧保持チューブの外周に長繊維プリプレグシートを巻回し、さらに少なくとも節状部形成部位に前記短繊維プリプレグシートを巻回した後、成形型内に配置し、該内圧保持チューブを加圧拡径させて加熱成形することにより成形されたものであることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維強化合成樹脂製のゴルフクラブシャフトに係り、特に長手方向の途中部分に節状部が設けられているゴルフクラブシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維などの繊維強化合成樹脂製のゴルフクラブシャフトとして、長手方向の途中部分に、径方向に膨出するか又は縮退した節状部を設けたものが知られている（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１のゴルフクラブシャフトは、製造用の材料として、９０°の配向角度をもつ炭素繊維の強化繊維布の複合材料を用いている。このゴルフクラブシャフトは、複合材料を鋳造成形用マンドレルの回りに巻き付けて成形される（００１５〜００２６段落）。
【０００４】
特許文献２のゴルフクラブシャフトの一態様では、拡径した節状部をその肉厚を大きくすることにより形成している。このゴルフクラブシャフトは、マンドレル上に長繊維強化樹脂プリプレグシートを巻回し、肉厚部形成位置に長繊維強化樹脂プリプレグシートを巻回し、その後加熱してプリプレグシートの樹脂を硬化させ、マンドレルを引き抜くことにより製造される（００４３〜００４６段落）。特許文献２の別の態様では、内圧成形法により拡径部を有したゴルフクラブシャフトを製造している（００４７〜００４９段落）。
【０００５】
特許文献３には、内圧成形法と真空成形法とを併用したゴルフクラブシャフトの成形方法が記載されているが、特許文献３のゴルフクラブシャフトには節状部は設けられていない。
【０００６】
特許文献４には、「不織布プリプレグ」を最外層に配置して成形されたゴルフクラブシャフトが記載されているが、この「不織布」は特許文献４の００３０〜００３２段落及び図１，２の通り、経糸、緯糸及び斜交糸を積層して接着したものであり、短繊維を二次元ランダムに分散させたものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録３０５００１９
【特許文献２】特開平１１−５７０８８
【特許文献３】特開２００４−２９１５８１
【特許文献４】特許４４０２４７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１，２のように、節状部を内圧成形法によって成形する場合、膨出部付近では部分的にその前後よりも大きく拡径する箇所が生じるが、強化繊維の緯糸や斜交糸がプリプレグシートの拡径を拘束するところから、拡径率の大きい箇所ではプリプレグシートの樹脂成分のみが拡径方向に移動してしまい、拡径部の組織の均一性が損なわれる。すなわち、拡径部の外周面は樹脂分の多い樹脂リッチな組成となり、内周側は樹脂が少ない樹脂リーン組成となる。そのため、強化繊維が不足する外周側では、弾性率が低くなり、樹脂が不足する内周側では強化繊維同士の結合力が低くなるおそれがある。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消し、節状部付近における組織の均質性に優れているゴルフクラブシャフト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】
【００１０】
本発明のゴルフクラブシャフトは、長手方向の途中部分に節状部が設けられている繊維強化合成樹脂製のゴルフクラブシャフトにおいて、少なくとも該節状部及びその近傍の外周面部は短繊維が二次元ランダムに分散した短繊維プリプレグシートを用いて形成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
この短繊維は、炭素繊維であってもよく、炭素繊維以外のガラス繊維等であってもよい。
【００１２】
このゴルフクラブシャフトは、ゴルフクラブシャフト成形用の内圧保持チューブの外周に長繊維プリプレグシートを巻回し、さらに少なくとも節状部形成部位に前記短繊維プリプレグシートを巻回した後、成形型内に配置し、該内圧保持チューブを加圧拡径させて加熱成形することにより成形されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のゴルフクラブシャフトでは、少なくとも節状部付近の外周面部を、短繊維が二次元ランダムに分散した短繊維プリプレグシートを用いて形成している。この二次元ランダム分散短繊維プリプレグシートは、ゴルフクラブシャフト成形時に拡径しても樹脂と繊維とが分離せず、節状部の組織の均質性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態に係るゴルフクラブシャフトの模式的な側面図である。
【図２】図１のII部分の拡大図である。
【図３】図１のIII部分の拡大図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】ゴルフクラブシャフトの製造方法を説明する断面図である。
【図７】ゴルフクラブシャフトの製造方法を説明する断面図である。
【図８】（ａ）図はゴルフクラブシャフトの製造方法を説明する平面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図９】ゴルフクラブシャフトの剛性分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００１６】
図１〜５の通り、ゴルフクラブシャフト１は中空カラム状である。このゴルフクラブシャフト１の先端部２はゴルフクラブヘッド（図示略）のホゼル穴に挿入される部分であり、シャフト長手方向において等径の円筒状となっている。先端部２に引き続く部分は、後方ほど拡径するテーパ部４となっている。先端部２とテーパ部４との境界は円筒面とテーパ面とが交わる凹屈曲部３となっている。
【００１７】
テーパ部４に引き続いて、凸屈曲部５、逆テーパ部６、凹屈曲部７、テーパ部８、凸屈曲部９、逆テーパ部１０、凹屈曲部１１、円筒部１２、凹屈曲部１３、テーパ部１４、凸屈曲部１５、テーパ部１６が設けられている。逆テーパ部６，１０はシャフト後端側ほど縮径する。円筒部１２はシャフト長手方向において等径であるが、若干のテーパが設けられていてもよい。後端部１７は最も径が大きくなっている。この後端部１７付近にグリップ（図示略）が嵌着される。
【００１８】
なお、図１〜８は、ゴルフクラブシャフトを径方向に拡大した模式図となっており、テーパ角は実際のテーパ角よりも大きく図示されている。凸屈曲部５〜凹屈曲部７付近及び凸屈曲部９〜凸屈曲部１５付近が節状部となっている。
【００１９】
ドライバー用シャフトの場合、先端の直径は８．０〜１１．０ｍｍ特に８．５〜１０．０ｍｍ、後端の直径は１４．０〜２０．０ｍｍ特に１６．０〜１８．０ｍｍ程度であり、平均的なテーパ率θ０は６／１０００〜１２／１０００特に８／１０００〜１０／１０００程度が好ましい。
【００２０】
アイアン用シャフトの場合、先端の直径は８．５〜１１．５ｍｍ特に９〜１０．５ｍｍ、後端の直径は１４〜２０ｍｍ特に１６〜１８ｍｍ程度であり、平均的なテーパ率θ０は７／１０００〜１３／１０００特に９／１０００〜１１／１０００程度が好ましい。
【００２１】
図１のように２箇所に節状部を設けた場合、シャフト先端から凸屈曲部５までの距離Ｌ５はシャフト全長Ｌ０の１５〜４５％特に２０〜４０％程度が好ましく、シャフト先端から凸屈曲部９までの距離Ｌ９はシャフト全長Ｌ０の５０〜８０％特に５５〜７５％程度が好ましい。
【００２２】
逆テーパ部６の長さＬ６（図２）は１０〜５０ｍｍ特に２０〜７０ｍｍ程度が好ましい。図３の逆テーパ部１０の長さＬ１０は５０〜９０ｍｍ特に６０〜７０ｍｍ程度が好ましい。円筒部１２の長さＬ１２は１０〜５０ｍｍ特に２０〜３０ｍｍ程度が好ましい。テーパ部１４の長さＬ１４は５０〜９０ｍｍ特に６０〜７０ｍｍ程度が好ましい。
【００２３】
テーパ部４，１６は平均テーパ率θ０のテーパとなっている。逆テーパ部６のテーパ率θ６（図２）は３００／１０００〜６０／１０００特に１５０／１０００〜９０／１０００程度が好ましい。テーパ部８のテーパ率θ８は３００／１０００〜８０／１０００特に１５０／１０００〜９０／１０００程度が好ましい。逆テーパ部１０のテーパ率θ１０は３００／１０００〜６０／１０００特に１５０／１０００〜９０／１０００程度が好ましい。テーパ部１４のテーパ率θ１４は３００／１０００〜６０／１０００特に１５０／１０００〜９０／１０００程度が好ましい。
【００２４】
このゴルフクラブシャフト１を製造するには、図８のように外周に内圧保持チューブ２１を備えたマンドレル２０を用意する。図６，７の通り、このマンドレル２０には縦孔２２と、該縦孔２２をマンドレル２０の外周面に連通させる横孔２３とが設けられている。このマンドレル２０の内圧保持チューブ２１の外周にプリプレグシート３０，３１，３２を巻き付ける。プリプレグシート３０はシャフト全長の長さを有している。プリプレグシート３０は長炭素繊維などの長強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたものである。一般に一方向プリプレグ（ＵＤプリプレグ）長強化繊維の配向方向は、長手方向、周方向、又は斜交方向である。複数枚のプリプレグシート３０において配向方向が異なっている。図８では２枚のプリプレグシート３０が図示されているが、３枚以上であってもよく、通常は５〜１２枚程度とされる。
【００２５】
マンドレル２０に複数枚のプリプレグシート３０を巻回した後、節状部付近に短繊維が二次元ランダムに分散した短繊維プリプレグシート３１を巻回する。短繊維プリプレグシート３１同士の間及び短繊維プリプレグシート３１よりも先端側と後端側にはそれぞれ長繊維プリプレグシート３３を巻回する。
【００２６】
このようにマンドレル２０の内圧保持チューブ２１の外周に複数のプリプレグシートの巻回層よりなるプリプレグシート層３５を設けたものを、図６の通り、金型４０内に配置し、型締めする。この金型４０は上型４１及び下型４２よりなり、上型４１と下型４２とを型合せすることによりゴルフクラブシャフト１の外周面と同一形状のキャビティ４３が形成される。
【００２７】
次に、マンドレル２０の孔２２，２３を介して空気を内圧保持チューブ２１の内周側に供給して内圧保持チューブ２１を拡径させ、プリプレグシート層３５をキャビティ４３の内周面に押し付けると共に、金型４０に設けられたヒータ（図示略）を発熱させ、プリプレグシート層３５を加熱加圧して硬化させる。その後、金型４０を型開きし、ゴルフクラブシャフト１を脱型し、必要に応じバリ取り、塗装等の仕上げ処理を施してゴルフクラブシャフトの製品とする。マンドレル２０に巻かれたプリプレグが内圧保持チューブ内に加圧媒体が送り込まれることで、キャビティ４３の内面に押し付けられる。この過程においてプリプレグの繊維が乱れやすくなるので、短繊維プリプレグを積層することでプリプレグ内の繊維の動きが緩慢となり乱れにくくなる。また、短繊維プリプレグにより、たわみやねじれの影響が少なく補強することができる。
【００２８】
図４，５の通り、節状部付近の外周面側は、短繊維が二次元ランダム分散プリプレグシート３１により形成された短繊維二次元ランダム分散領域５１となっており、その他は長繊維配向領域５２となっている。
【００２９】
図６から図７のようにプリプレグシート層３５が拡径する場合、凸屈曲部５，９，１５付近は、凹屈曲部７，１１，１３及び円筒部１２付近に比べて大きく拡径し、特に外周面側は大きく拡径する。周方向や斜交方向に延在する長繊維はこの拡径を拘束しようとする。本発明では、この大きく拡径する凸屈曲部付近の外周面側に短繊維二次元ランダムプリプレグシート３１を配材している。この二次元ランダム短繊維はプリプレグシートの拡径を拘束する作用が長繊維に比べて弱く、短繊維二次元ランダムプリプレグシート３１は、その樹脂と短繊維とが一体となって拡径し、材料分離を生じさせない。このため、均質に分布した短繊維によって強化された短繊維二次元ランダム分散領域５１を外周面部に形成されたゴルフクラブシャフト１が製造される。
【００３０】
図４，５において、凸曲部５，９から短繊維二次元ランダム分散領域５１の先端までの距離Ｓ５，Ｓ９は１０〜２０ｍｍ又はそれ以上であることが好ましい。凹曲部７から短繊維二次元ランダム分散領域５１の後端までの距離Ｓ７は１０〜２０ｍｍ又はそれ以上であることが好ましい。凸曲部１５から短繊維二次元ランダム分散領域５１の後端までの距離は１０〜２０ｍｍ又はそれ以上であることが好ましい。短繊維二次元ランダム分散領域５１の厚さｔ１はシャフト管肉厚さｔ０の５〜３０％特に１０〜２０％程度が好ましい。
【００３１】
短繊維プリプレグシート３１を構成する短繊維としては、平均繊維径が０．５〜１５μｍ特に１〜１０μｍで長さ１〜５０ｍｍの炭素繊維が好適であるが、短ガラス繊維（チョップドストランド）であってもよく、双方の混合であってもよい。
【００３２】
長繊維としては炭素繊維が好適であるが、アルミナ繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などがさらに配合されてもよい。
【００３３】
合成樹脂としてはエポキシ樹脂などシャフト製造に用いられる各種樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂の代わりにナイロンなどの熱可塑性樹脂を用いてもよい。
【００３４】
図１のゴルフクラブシャフトでは２個の節状部を設けており、図９のように２箇所の節状部付近でその前後に比べて剛性が低下した曲げ剛性分布を有したゴルフクラブシャフトが得られる。なお、図９の縦軸の単位は×１０６ｋｇｆ・ｍｍ２である。ただし、節状部の数は１又は３以上、例えば１〜５程度であってもよい。節状部は、前後よりも拡径した拡径部のみにて構成されてもよい。
【００３５】
本発明では、ゴルフクラブシャフト１の外周面部の全体又はほぼ全体を短繊維二次元ランダムプリプレグシートを用いて形成してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１  ゴルフクラブシャフト
４，８，１４，１６  テーパ部
６，１０  逆テーパ部
３，７，１１，１３  凹屈曲部
５，９，１５  凸屈曲部
２０  マンドレル
２１  内圧保持チューブ
２２  縦孔
２３  横孔
３０，３１，３２  プリプレグシート
４０  金型
５１  短繊維二次元ランダム領域
５２  長繊維配向領域
【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】
2013106782.tif 000007
【図６】
2013106782.tif 000008
【図７】
2013106782.tif 000009
【図８】
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【図９】
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