(57)【要約】本発明は、樹脂をカーボン繊維で強化したゴルフクラブシャフトの強度を高め、かつ軽量化を達成するゴルフクラブシャフトで、先端部４にクラブヘッド１が固定され、後端部５にグリップ３が固定されるゴルフクラブシャフト２を構成する樹脂中に、ナノスケール物質が混入されており、これにより、ゴルフクラブシャフト２の強度を高めることができ、しかもその肉厚を薄くでき、その軽量化を達成できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂をカーボン繊維で強化したゴルフクラブシャフトにおいて、少なくとも一部の樹脂中に、ナノスケール物質が混入し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】
ナノスケール物質が樹脂中に０．１〜１０重量％混入していることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項３】
前記ナノスケール物質が、フラーレンとカーボンナノチューブのいずれか１種であることを特徴とする請求項１又は２に記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項４】
前記フラーレンが、フラーレンＣ６０とフラーレンＣ７０のいずれか１種であることを特徴とする請求項３に記載のゴルフクラブシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、樹脂をカーボン繊維で強化したゴルフクラブシャフトに関するものである。
【背景技術】  カーボンシャフトとも称せられている上記形式のゴルフクラブシャフトは従来より周知であり（特開平１０−１９２４６３号公報参照）、このゴルフクラブシャフトは、高い強度を有しているので、肉厚を薄くすることができ、その軽量化を達成することができる。ところが、特に最近は、ゴルフクラブシャフトのより一層の軽量化が求められており、単に樹脂をカーボン繊維で強化しただけのゴルフクラブシャフトでは、この要求に応えることはできなくなっている。
【発明の開示】
本発明は、上記要求に応え得る強度をより一層高め、しかもより一層の軽量化を可能としたゴルフクラブシャフトを提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、その要旨は次のとおりである。
（１）樹脂をカーボン繊維で強化したゴルフクラブシャフトにおいて、少なくとも一部の樹脂中に、ナノスケール物質が混入していることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
（２）上記（１）に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、ナノスケール物質が樹脂中に０．１〜１０重量％混入していることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
（３）上記（１）又は（２）に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、前記ナノスケール物質が、フラーレンとカーボンナノチューブのいずれか１種であることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
（４）上記（３）に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、前記フラーレンが、フラーレンＣ６０とフラーレンＣ７０のいずれか１種であることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【図面の簡単な説明】  図１は、ゴルフクラブの斜視図である。
図２は、ゴルフクラブシャフトを構成するプリプレグシートと、そのゴルフクラブシャフトの製造方法を示す説明図である。
図３は、ゴルフクラブシャフトの曲げ強度測定装置の概略を示す図である。
図４は、ゴルフクラブシャフトの片持ち曲げ強度の測定方法の概略を示す図である。
図５は、ゴルフクラブシャフトの潰れ強度測定装置の概略を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態例を図面に従って詳細に説明する。
図１はゴルフクラブの外観を示す斜視図であり、ここに示したゴルフクラブは、剛体より成るクラブヘッド１と、所定の弾性と剛性を有するゴルフクラブシャフト２と、ゴムなどの弾性体より成るグリップ３とを有している。ゴルフクラブシャフト２は、その細径側の先端部４がクラブヘッド１に形成された取付孔に挿入されて固定され、また太径側の後端部５の外周面にグリップ３が装着されて固定されている。
ゴルフクラブシャフト２は、後に詳しく説明するように、樹脂をカーボン繊維で強化したカーボンシャフトより成る。かかるゴルフクラブシャフト２の少なくとも一部の樹脂中には、ナノスケール物質が混入している。このようにナノスケール物質の混入した樹脂は、大きな強度を示し、従ってそのゴルフクラブシャフト２の肉厚や外径を小さく設定して該シャフト２を軽量化しても、ボールインパクト時の衝撃に充分耐えることができる。ゴルフクラブシャフト２を軽量化することによって、ゴルフクラブのスイング時に、そのスピードを高め、ボールの飛距離を伸ばすことが可能となり、しかもゴルフクラブシャフトの設計自由度を高めることも可能である。特に、ゴルフクラブシャフト２の樹脂中に、ナノスケール物質が０．１〜１０重量％、好ましくは０．５〜３重量％混入していると有利である。
ナノスケール物質は、ナノメートルオーダーのサイズ・形状・内部構造をもつ多孔体の物質であり、かかるナノスケール物質として、例えば、フラーレン又はカーボンナノチューブなどの炭素系のナノスケール物質、窒化ホウ素などの窒素系のナノスケール物質、硫化モリブデンなどのモリブデン系のナノスケール物質のほか、ニオブ系のナノスケール物質、或いはタングステン系のナノスケール物質などを用い、かかるナノスケール物質を樹脂中に混入してゴルフクラブシャフト２を構成することができる。また、これらのナノスケール物質の少なくとも２つを樹脂に混入してゴルフクラブシャフト２を構成することもできる。
上述のナノスケール物質のうち、フラーレン又はカーボンナノチューブを混入した樹脂は、その強度が著しく高められるので、ナノスケール物質がフラーレンとカーボンナノチューブのうちの少なくとも一方であることが特に好ましい。フラーレンのみ、又はカーボンナノチューブのみを樹脂中に混入してゴルフクラブシャフト２を製造することもできるが、その両者の混合物を樹脂中に混入した材料によってゴルフクラブシャフト２を構成することもできる。
フラーレンとしては、Ｃ２０、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ８０のほかに、ハイヤーフラーレンと称せられているＣ２４０、Ｃ５４０や、フラーレンポリマー、金属内包フラーレンなどを使用することができる。かかるフラーレンのうち、フラーレンＣ６０とフラーレンＣ７０は、現在市販されていて入手しやすく、かかるフラーレンを用いるとゴルフクラブシャフト２を低コストで製造することができる。このように、樹脂中に混入されるフラーレンが、フラーレンＣ６０とフラーレンＣ７０のうちの少なくとも一方であると特に有利である。フラーレンＣ６０とフラーレンＣ７０を共に用いるときは、これらの混合物を樹脂中に混入すればよい。
次に、ゴルフクラブシャフト２の製造方法の一例を説明しながら、そのゴルフクラブシャフトの構成をより具体的に明示する。
先ず、図２に示すように、複数枚のプリプレグシート６，７，８，９，１０を用意する。これらのプリプレグシート６〜１０は、カーボン繊維に、例えばエポキシ樹脂などの未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたシートである。かかるプリプレグシート６〜１０をマンドレル１３に巻き付け、次いでその表面全体にテーピング（図示せず）を施し、これを焼成してその熱硬化性樹脂を硬化させる。その後、マンドレル１３を脱芯し、テープを剥離し、表面を研磨し、研磨後の表面に塗装を施せば、樹脂をカーボン繊維で強化したゴルフクラブシャフト２が完成する。
図２において、各プリプレグシート６乃至１０のカーボン繊維は、平行な細線で示されている。かかるカーボン繊維がマンドレル１３の軸線方向に対して平行に延びているプリプレグシート６は、０°層と称せられ、またカーボン繊維がマンドレル１３の軸線方向に対して斜めに延びているプリプレグシート７，８は、バイアス層と称せられている。さらに、プリプレグシート９は、ゴルフクラブシャフト２の後端部５（図１）の側に位置するシートであって、かかるプリプレグシート９は、一般に後端部補強層と称せられている。さらにプリプレグシート１０は、ゴルフクラブシャフト２の先端部４（図１）の側に位置するシートであって、このプリプレグシート１０は、一般に先端部補強層と称せられている。従って、以下の説明では、これらのプリプレグシートを識別する必要のあるときは、プリプレグシート６を０°層、プリプレグシート７，８をバイアス層、プリプレグシート９を後端部補強層と称し、さらにプリプレグシート１０を先端部補強層と称することにする。
ここで、上述の複数のプリプレグシート６〜１０のうちの少なくとも１つのプリプレグシートを構成する樹脂中に前述のナノスケール物質を混入し、かかるプリプレグシートをマンドレル１３に巻回してゴルフクラブシャフト２を製造することにより、少なくとも一部の樹脂中にナノスケール物質が混入しているゴルフクラブシャフト２を構成することができる。
その際、図２に示した０°層６は、ゴルフクラブシャフト２の曲げ強度に寄与するシートであるため、樹脂中にナノスケール物質が混入した層０°層６を用いてゴルフクラブシャフト２を製造すれば、ゴルフクラブシャフト２の曲げ強度を効果的に高めることができる。
また、ゴルフクラブシャフト２の先端部４は、特に高い強度が必要とされるため、先端部補強層１０が設けられるのが普通であるが、従来は、先端部４の強度を確実に高めるべく、厚さの厚い先端部補強層を用いていた。ところが、このようにすると、ゴルフクラブシャフトの先端部の強度が高まるだけでなく、その剛性が必要以上高くなるおそれがあった。これに対し、樹脂中にナノスケール物質が混入した先端部補強層１０を用いてゴルフクラブシャフト２を製造すれば、先端部補強層１０の厚みを薄くしても、先端部４の強度を高めることができ、ゴルフクラブシャフト２の先端部４の剛性が過度に高くなる不具合を阻止できる。
一方、後端部補強層９は、ゴルフクラブシャフト２の潰れ強度に寄与するシートであり、従って、樹脂中にナノスケール物質が混入した後端部補強層９を用いてゴルフクラブシャフト２を製造すれば、ゴルフクラブシャフト２の潰れ強度を効果的に高めることができる。
また、樹脂中にナノスケール物質の混入したバイアス層７，８を用いてゴルフクラブシャフト２を製造することによっても、その強度を高めることができる。
【実施例】  次に本発明者の行った実験を基に実施例について説明する。
図３は、全長Ｌが１２００ｍｍのゴルフクラブシャフト２を、３００ｍｍの間隔Ｄをあけて配置された２つの支持片１４，１５で支持し、その両支持片１４，１５の中間点に荷重Ｆを加え、ゴルフクラブシャフト２を破断したときの荷重Ｆの値を測定する曲げ強度測定装置の概略図である。図３中の符号１６はゴルフクラブシャフト２の後端部５の末端であるバット端を示し、符号１７はゴルフクラブシャフト２の先端部４の末端であるチップ端を示している。このチップ端１７と荷重Ｆの加圧点との間の距離をＳとする。
一方、フラーレンＣ６０とＣ７０の混合物を混入した０°層６とナノスケール物質の混入していないプリプレグシート７，８，９，１０を用いて製造したゴルフクラブシャフト２と、全くナノスケール物質の混入していないプリプレグシートを用いて製造したゴルフクラブシャフト２を用意した。前者のゴルフクラブシャフトをフラーレン有りシャフトと称し、後者のゴルフクラブシャフトをフラーレン無しシャフトと称することにする。これらのゴルフクラブシャフトを用いて、距離Ｓを１７５ｍｍ、３５０ｍｍ、５２５ｍｍ、７００ｍｍ及び８７５ｍｍにそれぞれ設定して、その各加圧点に荷重Ｆを加えたときに、その各ゴルフクラブシャフトが破断したときの荷重Ｆを測定した。その結果と、フラーレン有りシャフトとフラーレン無しシャフトの破断強度の比を表１に示す。この表１の「有り」は、フラーレン有りシャフトを示し、「無し」はフラーレン無しシャフトを示しており、荷重の単位はｋｇｆである（表２及び表３においても同じ）。フラーレン有りシャフトの曲げ強度が、フラーレン無しシャフトの曲げ強度よりも大幅に向上していることは表１から明らかである。
【表１】
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次に、図４は、ゴルフクラブシャフト２のチップ端１７から４０ｍｍまでの範囲Ａを剛体パイプ１８の孔１９に接着して固定し、その剛体パイプ１８を強固に支持したまま、剛体パイプ１８からの距離Ｌ１が２００ｍｍの加圧点に荷重Ｆを加え、ゴルフクラブシャフト２のＴ点が破断するときの荷重を測定する片持ち曲げ強度の測定方法の概略を示す図である。
一方、フラーレンＣ６０とＣ７０の混合物を混入した先端部補強層１０と、ナノスケール物質の混入していないプリプレグシート６，７，８，９を用いて製造したゴルフクラブシャフト２と、全くナノスケール物質の混入していないプリプレグシートを用いて製造したゴルフクラブシャフト２を用意した。この場合も、前者のゴルフクラブシャフトをフラーレン有りシャフトと称し、後者のゴルフクラブシャフトをフラーレン無しシャフトと称することにし、その各シャフトが破断したときの荷重Ｆと、フラーレン有りシャフトとフラーレン無しシャフトの強度比を示したのが表２である。フラーレン有りシャフトの片持ち曲げ強度の方が、フラーレン無しシャフトの片持ち曲げ強度よりも大きく向上していることは表２から明らかである。なお、この実験で用いた先端部補強層１０のゴルフクラブシャフト軸線方向の長さは４００ｍｍである。
【表２】
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さらに、図５はゴルフクラブシャフト２の潰れ強度を測定する装置の概略を示している。図５の（ａ）に示すように、ゴルフクラブシャフト２のバッド端１６から距離Ｌ２の点を中心に幅Ｗが２０ｍｍの部分を切り取る。次いでその切り取ったシャフト片２０を図５の（ｂ）に示すように台２１上に置き、その上に加圧板２２を当て、その加圧板２２に荷重Ｆを加え、シャフト片２０が潰れたときの荷重Ｆの大きさを測定する。
一方、フラーレンＣ６０とＣ７０の混合物を混入した後端部補強層９とナノスケール物質の混入していないプリプレグシート６，７，８，１０を用いて製造したフラーレン有りシャフトと、全くナノスケール物質の混入していないフラーレン無しシャフトを用いて、距離Ｌ２を５０ｍｍ、２００ｍｍ及び３５０ｍｍに設定して多数のシャフト片２０を得、これらに荷重Ｆを加えてそのシャフト片２０が潰れたときの荷重Ｆと、フラーレン有りシャフトとフラーレン無しシャフトの破断強度の比を表３に示す。フラーレン有りシャフトの潰れ強度が、フラーレン無しシャフトの潰れ強度よりも大きいことは表３から明らかである。なお、この実験で用いた後端部補強層９のゴルフクラブシャフト軸線方向の長さは４００ｍｍである。
【表３】
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【産業上の利用可能性】  本発明によれば、ゴルフクラブシャフトを構成する少なくとも一部の樹脂中にナノスケール物質が混入しているので、ゴルフクラブシャフトの強度を効果的に高め、しかもゴルフクラブシャフトの軽量化を達成できる。
【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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【国際調査報告】
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