(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化樹脂製の中空のラケットフレームであって、マトリクス樹脂として、成形温度が同一範囲の熱硬化性のエポキシ樹脂と熱可塑性のＲＩＭナイロンを用い、繊維強化された上記熱硬化性樹脂からなる層を内層部とし、繊維強化された上記熱可塑性樹脂からなる層を外層部とし、該外層部のＲＩＭナイロンは反応射出成形していると共に、上記内層部と外層部との間に、熱可塑性のフィルムあるいはチューブを介在させていることを特徴とするラケットフレーム。
【請求項２】
ヘッド部の頂点からグリップ端までの長さ方向の全体において、あるいは、ヘッド部の頂点部分あるいは／およびガット面の中心を中心点として頂点より９０度間隔をあけた部分あるいは／および上記ヘッド部の頂点より１２０度の位置からスロート部にかけたラケットフレームの長さ方向の中央部分において、上記外層部の熱可塑性樹脂量を内層部の熱硬化性樹脂量よりも多くしている請求項１に記載のラケットフレーム。
【請求項３】
上記ヘッド部の頂点からグリップ端までのラケットフレームの全長の中央部分では、その強化繊維の繊維角度を長さ方向の軸線に対して３０゜〜４５゜に設定している請求項１または請求項２に記載のラケットフレーム。
【請求項４】
温度２５℃湿度６０％の平衡状態での面外方向の１次固有振動数の減衰率を０．７〜０．９％としている請求項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】
繊維強化された熱硬化性のエポキシ樹脂からなるプリプレグの積層体あるいは熱硬化性のエポキシ樹脂成形品からなる内層部材の外周に、熱可塑性のフィルムあるいはチューブを介在させた状態で繊維強化材を巻き付けて金型内に配置し、該金型内にＲＩＭナイロンモノマーを注入し、所要温度で加熱して、上記内層部材の熱硬化樹脂を硬化させると共に、上記ナイロンモノマーに重合反応を発生させて硬化してＲＩＭナイロンをマトリクスとする外層部を成形し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、テニス等のラケットフレームに関し、詳しくは、繊維強化樹脂製の中空なラケットフレームで、軽量であるにも拘わらず、強度および打球面の安定性に優れ、かつ、振動減衰性の良い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、軽量性、高剛性、高強度、耐久性が優れている点より繊維強度樹脂製の中空ラケットフレームが主流となっている。この種のラケットフレームは、通常、炭素繊維のような高強度、高弾性率の繊維で強化された熱硬化性樹脂から一体的に成形されている。しかしながら、上記高強度、高弾性率の強化繊維と熱硬化性樹脂をマトリクス樹脂とするラケットフレームでは、剛性、強度の点では優れているが、衝撃を受けた時に振動が発生しやすく、プレーヤーにテニスエルボー等が発生しやすい問題がある。
【０００３】
上記問題に対して、マトリクス樹脂としては熱硬化性樹脂を用いながら、振動減衰性を良くするために、アラミド繊維、超高分子量ポリエステル繊維等の有機繊維を使用する例もあるが、有機繊維は剛性、強度が小さいため、これら有機繊維のみを補強繊維とすることは無理である。よって、炭素繊維等を併用せざるをえず、そのため、振動減衰率は０．６％以下と低くなり、振動減衰率を高めるに至っていない。
【０００４】
よって、振動減衰率を高めるため、近時、強化繊維として連続繊維を使用すると共に、マトリクス樹脂としてポリアミド樹脂等の熱可塑性樹脂を用いたラケットフレームが提供されている。具体的には、第１に短繊維を含むポリアミド樹脂を射出成形したラケットフレーム、第２にマトリクス樹脂となる材料の繊維と強化繊維を繊維形状のままチューブ外周に積層して金型内に配置し、高温下で、チューブ内に圧力をかけて、マトリクス樹脂を溶融して成形したラケットフレーム、第３に金型内に強化繊維を予め配置し、ポリアミド樹脂モノマーを注入して反応射出成形したラケットフレームが提供されている。
【０００５】
上記第１のラケットフレームの振動減衰率は１．９％、第２のラケットフレームでは０．９２％、第３のラケットフレームでは１．１％である。このように、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂を用いたラケットフレームでは、熱可塑性樹脂の持つ靭性の高さを反映して、従来の熱硬化性樹脂製ラケットフレームでは得られなかった耐衝撃性、振動減衰性を備えている。
【０００６】
しかしながら、一般に、熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂と比較して、弾性率の環境依存性が高く、ラケットフレームの使用環境により剛性等の特性が変化しやすいという問題がある。特に、競技者向けには、打球面の安定性が要求されるため、所謂、面内剛性が重要な性能となり、該面内剛性が低い、あるいは、変化することは好ましくない。さらに、振動減衰率は大きすぎると、打球感の応答が鈍くなり、スイートエリアから外れた場合の応答が遅く、競技性に劣る問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、振動減衰性および剛性は大きすぎても、また、小さ過ぎても問題である。本発明者が実験した結果、具体的には、振動減衰性は、温度２５℃湿度６０％の平衡状態において面外方向の１次固有振動数の減衰率が０．６％〜０．９％の範囲、 面内方向の剛性が１００〜１５０kgf/cm2の範囲が、テニスエルボー等を発生させず、かつ、打球感の応答性が鈍くならなず、しかも、打球面の安定性が良い範囲であることが判明した。しかしながら、現在、市販されているテニスラケットフレームにおいて、上記範囲の振動減衰率と面内方向の剛性を有するものは提供されていない。
【０００８】
さらに、近時、プレー時にスピンをかけたり、ライジング打法を用いたりする場合が多く、このプレースタイルに対応するために、ラケットの操作性が重要視され、その点から軽量化も強く要望されている。
【０００９】
なお、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを併用したラケットフレームが、特開平１−１２１０７４号および特開平７−４７１５２号で提案されているが、いずれも、下記の問題点を有していた。
【００１０】
まず、前記従来例の特開平１−１２１０７４号には、繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂とを混在させたことを特徴とするラケットフレームが提案されている。具体的には、芯材の外周に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグと、繊維強化熱可塑性樹脂シートとを、いずれか一方を内層とし、他方を外層として被覆して成形している。この従来例では、使用する熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂の成形温度が全く記載されておらず不明である。一般的に、熱硬化性樹脂の硬化温度は室温〜１８０℃で、熱可塑性樹脂の溶融温度は２２０℃〜２６０℃と高い。この従来例では、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との界面接着性について、熱硬化性樹脂が硬化する時、熱可塑性樹脂が溶融ないし軟化するため密着性が高くなると記載されているが、溶融、軟化しない場合もあり密着性の点で問題がある。また、逆に、熱可塑性樹脂の融点ないし軟化点が熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低い場合、耐熱性に劣るラケットフレームとなる。このように、当該従来例では、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の種類および成形温度が特定されていないため、単にこれらシートを被覆積層して加熱したたけでは、種々の問題点を含むラケットフレームとなり、実現性のないものである。
【００１１】
また、後記従来例の特開平７−４７１５２号には、繊維強化熱硬化性樹脂と繊維強化熱可塑性樹脂との間に、これら熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とを混在させた領域を備えたラケットフレームが提案されている。具体的には、ラケットフレームのフレーム部を繊維強化熱可塑性樹脂で成形し、グリップ部を繊維強化熱硬化性樹脂で成形した後、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂とを混在させた接着剤で接合する方法が開示されている。しかしながら、フレーム部とグリップ部とを夫々別個に成形して接着剤で接合する場合、該接合部に応力集中が発生し、強度上問題となり、実用に適さないものである。さらに、前記従来例と同様に芯材の外周に繊維強化熱可塑性樹脂シートを被覆し、その外面に多孔性熱可塑性樹脂シートを被覆したのち、繊維強化熱硬化性樹脂シートを被覆し、この状態で、金型内にセットして加圧加熱して成形する場合が開示されているが、前記従来例と同様に、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂との成形温度が問題となり、界面の接着性に問題があり、これも実用に適さないものである。
【００１２】
本発明は、上記した従来例の問題点に鑑みてなされたもので、実用性のある態様で、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂を併用するもので、かつ、上記実験結果から求めた範囲の振動減衰率および面内剛性を与え、適度な振動減衰率を有すると共に、打球面が安定する面内剛性を備え、かつ、軽量で操作性のよいラケットフレームを提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、請求項１で、繊維強化樹脂製の中空のラケットフレームであって、マトリクス樹脂として、成形温度が同一範囲の熱硬化性のエポキシ樹脂と熱可塑性のＲＩＭナイロンを用い、繊維強化された上記熱硬化性樹脂からなる層を内層部とし、繊維強化された上記熱可塑性樹脂からなる層を外層部とし、該外層部のＲＩＭナイロンは反応射出成形していると共に、上記内層部と外層部との間に、熱可塑性のフィルムあるいはチューブを介在させていることを特徴とするラケットフレームを提供している。
【００１４】
上記ラケットフレームは請求項５に記載のように、繊維強化された熱硬化性のエポキシ樹脂製のプリプレグの積層体あるいは熱硬化性の繊維強化エポキシ樹脂成形品からなる内層部材の外周に、熱可塑性のフィルムあるいはチューブを介在させた状態で繊維強化材を巻き付けて金型内に配置し、該金型内にＲＩＭナイロンモノマーを注入し、所要温度で加熱して、上記内層部材の熱硬化樹脂を硬化させると共に、上記ＲＩＭナイロンモノマーに重合反応を発生させて硬化してＲＩＭナイロンをマトリクスとする外層部を成形して製造している。
【００１５】
上記熱硬化性のエポキシ樹脂の硬化温度（成形温度）は１２０℃〜１５０℃であり、一方、ＲＩＭナイロンの成形温度は１３０〜１５０℃で、略同一温度である。よって、エポキシ樹脂と強化繊維とのプリプレグあるいは繊維強化エポキシ樹脂成型品を内層部材とし、その外周に強化繊維を積層して金型内に配置し、ＲＩＭナイロンモノマーを、例えば１５０℃に加熱すると、内層部材のマトリクス樹脂である熱硬化性のエポキシ樹脂と外層部材のマトリクス樹脂であるＲＩＭナイロンの成形を同時に行うことができる。このように、成形温度が略同一範囲の熱硬化性のエポキシ樹脂と熱可塑性のＲＩＭナイロンとを用いることにより、１つの金型内で、同一温度により内層部と外層部とを一体成形することができ、内層部と外層部との界面接着性も確保することできる。さらに、熱可塑性樹脂の成形時に、熱硬化性樹脂が熱劣化したり、変形することが防止できる。
【００１６】
上記のように、上記内層部と外層部との間に、熱可塑性樹脂からなるフィルムあるいはチューブを介在させている。このような熱可塑性樹脂からなるフィルムあるいはチューブを使用する場合には、該フィルムあるいはチューブとなる熱可塑性樹脂の溶融点は、外層部の熱可塑性樹脂の溶融点より高いものを使用している。
【００１７】
即ち、金型内において、繊維強化熱硬化性のエポキシ樹脂に接触してＲＩＭナイロンモノマーが流れる時、理論的にはエポキシ樹脂が硬化すると、エポキシ基は残らないが、現実にはエポキシ基が残存しており、ＲＩＭナイロンモノマーの重合触媒がエポキシ基と反応し、ＲＩＭナイロン自身の重合阻害を引き起こす恐れがある。このため、上記したように、熱可塑性樹脂からなるフィルムあるいはチューブで熱硬化性のエポキシ樹脂を被覆しておくことが好ましい。この熱可塑性樹脂のフィルムあるいはチューブと熱硬化性樹脂との接着は、熱硬化性樹脂が接着性が良いため強固な接着が得られる。また、上記フィルムあるいはチューブの界面は、フィルムのような平滑面がＲＩＭナイロンモノマーの流れを促進し、さらに、ＲＩＭナイロンが成形されると、同質材料であるため、非常に接着性が良くなる。
【００１８】
上記熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との間に熱可塑性樹脂からなるフィルムあるいはチューブを介在させる代わりに、下記の手法によっても、ＲＩＭナイロンモノマーの重合阻害を引き起こさず、かつ、それら界面の接着性を高めることができる。即ち、予め繊維強化熱硬化性のエポキシ樹脂を加熱成形した後、再度、アフターキュア（再加熱）し、該アフターキュアにより架橋を進めてエポキシ基を減少させておく。あるいは、成形品の表面をブラスト加工あるいは研磨紙で研磨して、成形品の表面のエポキシ樹脂リッチ部を除去して、エポキシ樹脂量を低減しておく。このように、適度にエポキシ樹脂を除去しておくことで、ＲＩＭナイロンモノマーの触媒がエポキシ基と接着する機会を減少しておくことで、上記エポキシ樹脂成形品に熱可塑性樹脂のフィルムあるいはチューブを被覆せずに、ＲＩＭナイロンモノマーを注入しても、ＲＩＭナイロンモノマーが重合阻害を引き起こさないようにすることができ、かつ、界面接着性を高めることができる。
【００１９】
さらに、上記繊維強化熱硬化性のエポキシ樹脂成形品を金型内に配置する場合、該成型品の中空部を形状保持するため、ＲＩＭナイロンの成形時に中空部に内圧を加えることが好ましい。これは上記成形品の硬化が済んでいても、加熱により軟化し、ＲＩＭナイロンモノマーの注入圧で変形して、ＲＩＭナイロン部分の厚さを制御しにくくなるためである。上記のように、成型品に内圧をかけておくと、成形品の変形を抑制して、その外層のＲＩＭナイロン層の厚さを設計通りに制御することができる。
【００２０】
上記ラケットフレームでは、そのヘッド部の頂点からグリップ端までの全体において、あるいは、ヘッド部の頂点部分あるいは／およびガット面の中心を中心点として頂点より９０度間隔をあけた部分あるいは／およびヘッド部の上記頂点より１２０度からスロート部にかけたラケットフレームの長さ方向の中央部分において、上記外層部の熱可塑性樹脂量を内層部の熱硬化性樹脂量よりも多くすることが好ましい（請求項２）。
【００２１】
上記のように、繊維強化熱硬化性のエポキシ樹脂の外周に熱可塑性のＲＩＭナイロンからなる外層部を成形するため、該ＲＩＭナイロンの量をラケットフレームの各部において任意に設定することが可能となる。具体的には、繊維強化熱硬化性のエポキシ樹脂の外周の任意の位置に繊維強化材を任意の枚数で積層することで、その厚み応じて繊維強化熱可塑性樹脂層（繊維強化ＲＩＭナイロン層）を形成できる。これは、繊維強化熱硬化性樹脂の最内層にあるチューブに圧力をかけて成形すると、強化繊維の積層量に比例した成形肉厚となるためである。
【００２２】
前述したように、熱可塑性樹脂は熱硬化性樹脂と比較して振動減衰性に優れているため、ラケットフレームの全体にわたって熱可塑性樹脂量を多くしても良いが、特に、振動が発生しやすい部位において局部的に熱可塑性樹脂量を多くすることが好ましい。
【００２３】
即ち、ラケットフレームにおいては、面外方向の１次振動モードと２次振動モードは図１（Ａ）（Ｂ）に示す如く発生し、面内方向の１次振動モードと２次振動モードは図２（Ａ）（Ｂ）に示す如く発生する。よって、これら振動モードの振動幅が大きな腹の部分に該当するヘッド部の頂点部分Ｐ１、ガット面の中心を中心点として頂点より９０度間隔をあけた部分Ｐ２（ガット面を時計面と見て頂点を１２時とすると３時の位置）、上記ヘッド部の頂点より１２０度（ガット面を時計面と見て頂点を１２時とすると４時位置）からスロート部にかけたラケットフレームの長さ方向の中央部分Ｐ３では、熱可塑性樹脂量を多くしている。このように、振動モードを考慮して、有効な部分に局所的に熱可塑性樹脂量を多くすると、余計な重量増加を招くことなく、効率的に振動減衰性を改善することができる。
【００２４】
また、ヘッド部の頂点からグリップ端までのラケットフレームの全長の中央部分では、その強化繊維の繊維角度を長さ方向の軸線に対して３０゜〜４５゜に設定していることが好ましい（請求項３）。
【００２５】
プレー時における実際のラケットフレームの挙動は、面外方向、面内方向に分割されたものでなく、複合された変形挙動を示し、ラケットフレームの長さ方向の中心付近では、ねじれの変形挙動が発生する。曲げ挙動に対しては繊維角度を０゜とすると曲げ剛性が大となり、座屈挙動に対しては繊維角度を９０゜とすると座屈剛性が大となり、したがって、ねじれ挙動に対しては３０〜４５゜とするとねじれ剛性が大となる。よって、ねじれの変形挙動が発生するラケットフレームの長手方向の中央部の繊維角度を３０〜４５゜として、ねじれ剛性を高めておくと、より効果的に振動を抑制することができる。
【００２６】
上記構成とすることにより、温度２５℃湿度６０％の平衡状態での面外方向の１次固有振動数の減衰率を０．７〜０．９％の範囲としている（請求項４）。振動減衰率を上記範囲とすると、前述した実験結果より明らかなように、テニスエルボーを発生しない程度に振動減衰率を高めると共に、打球感の応答性が鈍くならず、適度な振動減衰率とすることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
第１実施形態のテニスラケットフレームは、以下の工程で製造した。
まず、第１工程で、図３（Ａ）に示すように、φ１４のマンドレル芯材１に６６ナイロンチューブ２を被せ、この６６ナイロンチューブ２に、熱硬化性樹脂のエポシキ樹脂からなる繊維とカーボン繊維からなるプリプレグ（東レ（株）製  Ｔ８００，Ｐ２０５３−１２，レジンコンテント３０％）３を積層し、鉛直状の積層体４を成形した。上記プリプレグは、その繊維角度は０゜、２２゜、３０゜、９０゜とした状態で積層した。この内層部材Ａとなるプリプレグ積層体４の重量は１８０ｇであった。
【００２９】
第２工程で、上記積層体４からなる内層部材Ａの外周面の全体に、図３（Ｂ）に示すように、熱可塑性樹脂製の６６ナイロンフイルム５を、重なり代を約８ｍｍとして巻き付けた。
【００３０】
第３工程で、上記フィルム５の外周面の全体に、ガラス繊維不織布（日本バイリーン（株）製  ＥＰＭー４−２５）６を幅３０ｍｍにカットして、図３（Ｃ）に示すように、連続してスパイラルに巻き付けた。このスパイラルの層数は２〜３層とした。上記ガラス繊維不織布６の重量は６ｇであった。
【００３１】
第４工程で、図３（Ｄ）に示すように、カーボン繊維をスリーブ状に織ったブレイド（東邦レーヨン（株）製  カーボンブレイド  ＢＣ７３６４−２４（２０）、ＢＣ７３９６−９（２０）、ＢＣ７３６４−４５（２０））７を、ラケットフレームのヘッド部の頂点部分（トップ部）Ｐ１、ヘッド部の３時部分Ｐ２、ヘッド部の４時からスロート部分となる部分Ｐ３の外周面に夫々２層積層した。
【００３２】
第５工程で、図３（Ｅ）に示すように、上記した積層体からマンドレル芯材１を引き抜き、金型８のラケットフレーム形状としたキャビティ８ａ内に湾曲させて配置した。ヨーク部分９は、芯材として硬質発泡ウレタンを使用し、該芯材に６６ナイロンチューブを被覆し、さらに、その外周面に上記カーボンブレイド７と同一のカーボンブレイドを被覆し、金型８内のキャビテイ８ａ内に配置した。
【００３３】
第６工程で、上記金型８を１５０℃に昇温すると共に、最内周層を構成する６６ナイロンチューブ２内に６kgf/cm2の圧力空気を供給して加圧保持した。上記１５０℃で３０分間保持して、内層部材Ａのプリプレグ３のエポキシ樹脂を硬化させた。
【００３４】
第７工程で、上記第６工程開始時から３０分経過後、キャビテイ８ａ内にナイロンモノマー（宇部興産（株）製  ＵＸ−７５）を注入した。該ナイロンモノマーの溶融温度は９０℃で、触媒を含むＡ液と、開始剤を含むＢ液とを１：１で混合して注入した。注入圧は５kgf/cm2に制御した。 ３分間の保持後、離型した。
【００３５】
上記した工程で製造されたテニスラケットフレーム１１は、図４（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、全体において、カーボン繊維で強化されたエポキシ樹脂層からなる内層部Ａと、ガラス繊維不織布で強化されたＲＩＭナイロン層からなる外層部Ｂとを、６６ナイロンフィルム５を介在させて積層した一体構造となっている。また、ヘッド部１２の頂点部Ｐ１、３時の部分Ｐ２、ヘッド部の４時からスロート部１３にかけた部分Ｐ３では、図４（Ｃ）に示すように、外層部Ｂには、ガラス繊維不織布６の外周部にカーボンブレイド７が積層されて、外層部Ｂの肉厚が大となっている。即ち、外層部の熱可塑性樹脂からなるＲＩＭナイロンの量が内層部の熱硬化性樹脂からなるエポキシ樹脂の量よりも多くなっている。このテニスラケットのローフレームの重量は２１３ｇであった。また、該ラケットフレームの断面形状は外形の厚さ２２ｍｍ、幅１２ｍｍとし、ガット面積は９５ｉｎ2としている。なお、カーボンブレイドで積層して肉厚を大とした部分は外形は同じで他の部分より肉厚が大となっている。
【００３６】
第２参考実施形態のテニスラケットフレームは、第１実施形態と同一構成とした内層部材Ａを、予め１５０℃で３０分加熱して硬化させて成形し、この成型品を再度、１６０℃で１時間アフターキュアした。さらに、この再加熱した内層部材Ａの成形品の外周面を耐水研磨紙で研磨した。この成型品とした内層部材Ａのラケットフレームでヘッド部の頂点部分と３時の部分に、ナイロン不織布をスパイラルに３〜４層巻き付けた。さらに、ラケットフレームで５時の部分からスロート部にかけてカーボン繊維平織クロスを２〜３層積層した。該繊維クロスは、その繊維角度が軸線方向に対して４５゜となるように設定した。その後、第１実施形態と同様で、金型のキャビテイ内に配置して、ナイロンモノマーを注入して製造した。なお、其の際、内層部材Ａの中空部には可撓性のシリコンチューブを挿入し、２kgf/cm2の加圧をおこなった。この方法で製造された第２参考実施形態のテニスラケットのローフレームは第１実施形態と同一形状で、その重量は２０８ｇであった。
【００３７】
第３実施形態のテニスラケットフレームは、第１実施形態と同一構成とした内層部材の外周面に、ガラス繊維不織布を全長に沿ってスパイラル状に３〜４層巻き付けた。なお、ラケットフレームでヘッド部の３時の部分、５時の部分からスロート部にかけて補強繊維は配置していない。それ以外は第１実施形態と同一として第３実施形態のテニスラケットフレームを製造した。この第３実施形態のテニスラケットのローフレームは第１実施形態と同一形状で、その重量は２１６ｇであった。
【００３８】
上記本発明の実施形態と、振動減衰率、頂圧剛性（面内剛性）、耐久性、重量を比較するため、上記実施形態のラケットフレームと同一形状（厚さ２２ｍｍ、幅１２ｍｍ，ガット面積９５ｉｎ2）の下記の第１乃至第３比較例のテニスラケットフレームを製造した。
【００３９】
第１比較例のテニスラケットフレームは、マトリクス樹脂としてＲＩＭナイロンからなる熱可塑性樹脂のみを用いた場合である。即ち、６６ナイロンチューブにカーボン繊維ブレイド（東邦レーヨン（株）製  ＢＣ７３６４−２４（２０）、ＢＣ７３６４−４５（２０））を積層して、１１０ｇとした。また、ヨーク材は、芯材として５．０ｇの硬質発泡ウレタンを使用し、ナイロンチューブで被覆し、その外面に上記カーボン繊維ブレイドで被覆した。これら材料を金型内に配置し、第１実施形態と同様に、金型を１５０℃に昇温し、そのキャビテイ内に溶融したナイロンモノマー（宇部興産（株）製ＵＸ−７５）を注入した。注入圧は３kgf/cm2とし、かつ、上記６６ナイロンチューブ内に３kgf/cm2の内圧をかけた。３分間保持した後、離型した。該方法で製造した第１比較例のローフレームの重量は２２６ｇであった。
【００４０】
第２比較例のテニスラケットフレームは、マトリクス樹脂としてエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂のみを用いた場合である。６６ナイロンチューブにエポキシ樹脂を含浸させたカーボン繊維プリプレグを積層した。これらを金型内に配置し、空気圧を６kgf/cm2かけたまま、室温から１５０℃まで昇温し、この１５０℃で３０分間保持した。ヨーク部分は芯材としてポリスチレン樹脂を用い、この芯材にエポキシ樹脂を含浸させたカーボン繊維プリプレグを巻き付けて金型内に配置して、同時に成形した。この第２比較例のローフレームの重量は２２０ｇであった。
【００４１】
第３比較例のテニスラケットフレームは、上記第１実施形態と、内層部材のプリプレグと、その外周に巻き付けるガラス繊維不織布との間に、６６ナイロンフィルウを除去した点以外は、第１実施形態と同一である。即ち、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂を用いた内層部と、マトリクス樹脂として熱可塑性のＲＩＭナイロンを用いた外層部との間に熱可塑性フィルムを介在させなかった場合であり、該第３比較例のローフレームの重量は２１１ｇであった。
【００４２】
上記第１乃至第３実施形態および第１乃至第３比較例のローフレーム重量は前述した通りで、かつ、下記の表１にまとめて示している通りである。これら重量は、表１中において※で示しているように、成形後、温度２３℃湿度５５％の状態の下で９０時間保持したものである。これに対して、温度３２．５℃、湿度９０％の状態下で２００時間保持した場合（調質時）のローフレーム重量を測定した。其の結果は、表１に示す通りである。なお、表１においては、第１乃至第３実施形態および第１乃至第３比較例はいずれも、ラケットフレームを３本用意して、その平均値を出している。
【００４３】
【表１】
0003831039.tif 000002
【００４４】
第１実施形態では２１３ｇが調湿時には２１４ｇとなっており、１ｇのみ増加した。第２参考実施形態でも１ｇ、第３実施形態では２ｇの増加となった。これに対して、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂のみを用いた第１比較例では２２６ｇが２３１ｇとなり７ｇ増加していた。このように、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂からなるＲＩＭナイロンのみを用いた場合、環境変化により重量が変化し、環境依存性が高くなるが、本発明のように、内層部のマトリクス樹脂を熱硬化性樹脂とすると、マトリクス樹脂として熱硬化性樹脂のみを用いた第２比較例と同様に、調質時の重量増加を１ｇ〜２ｇに低減でき、環境依存性を低減できることが確認できた。
【００４５】
さらに、第１乃至第３実施形態と第１乃至第３比較例のラケットフレームについて、※で示す成形後、温度２３℃湿度５５％の状態の下で９０時間保持した場合と、上記調質時とにわけて夫々振動減衰率を測定した。
【００４６】
上記振動減衰率の測定方法は、図５に示すように、ラケット１１のグリップ部の上部にアルミ板２０を介在させて加速度計２１を取り付け、グリップを両手でしっかりと握り、３５ｍ／ｓｅｃの速度でガット面にの中央にボールを当て、このボールを当てた時の振動減衰波形を加速度計２１で受信し、振動減衰波形から振動減衰率を計算して求めた。
【００４７】
表１に示すように、※の２３℃５５％の状態下に保持した場合、第１実施形態乃至第３実施形態のラケットフレームは、振動減衰率が０．８１〜０．７１で、本発明が目標とする０．７〜０．９％の範囲にあり、振動減衰率が小さすぎず、テニスエルボー等の発生を押さえることができ、かつ、大き過ぎず、打球感の応答性が鈍くならない。これに対して、マトリクス樹脂を熱硬化性樹脂のみとした第２比較例では振動減衰率は０．４３と小さすぎて、テニスエルボー等を発生させやすくなっており、また、マトリクス樹脂を熱可塑性樹脂のＲＩＭナイロンのみとした第１比較例では、振動減衰率が０．９２％とやや大きくなり過ぎている。
【００４８】
また、調質時の振動減衰率をみると、第１乃至第３実施形態では、それぞれ振動減衰率が高くなっているが、０．８６％〜０．７７％で、本発明が目標とする範囲に入っている。一方、第１比較例では０．９２→１．２５と大幅に上昇し、振動減衰率が高くなりすぎ、打球感の応答性が非常に鈍いものとなっている。また、第２比較例では、振動減衰率が０．４３→０．４５と僅かに高くなっているものの、適性な振動減衰率に比較すると遥かに低い。
【００４９】
さらに、第１乃至第３実施形態と第１乃至第３比較例のラケットフレームについて、※で示す成形後、温度２３℃湿度５５％の状態の下で９０時間保持した場合と、上記調質時とわけて夫々頂圧剛性を測定した。
【００５０】
上記頂圧剛性は面内方向の剛性に相当するもので、該頂圧剛性の測定方法は、図６に示すように、ラケット１１のガット面が水平となるように配置し、その状態でヘッド部のトップとグリップエンドとの間の中央点Ｐに上方から加圧具２５で８０kgf/cm2の荷重を加え、撓み量からバネ定数を求めた。
【００５１】
表１に示すように、※の２３℃５５％の状態下に保持した場合、第１実施形態の頂圧剛性は１４０kgf/cm2、第２参考実施形態では１４７kgf/cm2と大きくなっており、ヘッド部の頂点、３時、５時〜スロート部にかけて補強繊維を付加的に配置しなかった第３実施形態では、１２２kgf/cm2と若干小さくなっているが、本発明が目標とする１００〜１５０gf/cm2の範囲内となっている。これに対して、第１比較例のマトリクス樹脂を熱可塑性樹脂のＲＩＭナイロンのみとしている場合は１０２kgf/cm2と若干小さくなっている。また、第３比較例は１２４kgf/cm2で、マトリクス樹脂を熱硬化性樹脂とする内層部とマトリクス樹脂を熱可塑性樹脂とする外層部の間に熱可塑性フィルムを介在させない点だけを相違させた第１実施形態に対して、１６kgf/cm2も頂圧剛性が低くなっており、内外層の界面強度が弱いことが剛性低下に影響したと認められた。
【００５２】
一方、調質時には、実施形態および比較例のいずれも頂圧剛性が低下しているが、実施形態では低下幅が４〜７kgf/cm2と比較的小さいが、第１比較例では
１５kgf/cm2も低下して８７kgf/cm2となり、本発明が目標とする１００kgf/cm2よりも小さくなり、打球面の安定性が悪くなっている。また、第３比較例も１１kgf/cm2も低下し、第１実施形態より２６kgf/cm2も小さくなり、一段と差が開いていた。
【００５３】
さらにまた、第１乃至第３実施形態と第１乃至第３比較例のラケットフレームについて、インパクト耐久テストを行った。該インパクト耐久テストはラケットのグリップ部分を緩衝材で挟み込んでチャックした状態で、ガットを張った面のヨークの上部に４０ｍ／ｓｅｃのボールを衝突させた。該ボールの衝突によるラケットが破壊状態を測定した。
【００５４】
上記インパクト耐久テストの結果は表１に示す通りであり、第１実施形態、第２参考実施形態、第３実施形態ともボールを２００回衝突させても破壊されなかった。一方、マトリクス樹脂として熱可塑性樹脂のみを用いた第３比較例ではボールを１２回衝突させただけで破壊された。
【００５５】
また、繊維強化熱可塑性樹脂と繊維強化熱硬化性樹脂との界面の接着強度に関して、下記の第４参考実施形態と第４比較例とを作成して、接着強度を比較測定した。
【００５６】
第４参考実施形態は、エポキシ樹脂製繊維とカーボン繊維とのプリプレグを１０層、繊維角度０゜と９０゜とで交互に積層した。この積層体を、１５０℃の加熱下で、７kgf/cm2の圧力を４０分かけてプレス成形し、厚み１ｍｍの矩形状の板材を作成した。さらに、該板材を１８０℃で２時間焼鈍処理した。その後、上記試料の片面を研磨し、該研磨面にカーボン繊維クロスを積層した状態で金型のキャビテイ内に配置し、ＲＩＭナイロンモノマーを注入した。金型温度は１５０℃、注入圧を５kgf/cm2とし、５分間成形してサンプルを製造した。該サンプルの形状は図６に示す如くで、３０がエポキシ樹脂をマトリクス樹脂とする繊維強化熱硬化性樹脂からなる部分、３１がＲＩＭナイロンからなる熱可塑性樹脂部分、３２が接着面で、その長さは１０ｍｍとしている。このサンプルを１０ｍｍ幅の短冊状にカットしてテストピースを作成した。
【００５７】
第４比較例は、カーボン繊維平織りクロスを１０層積層し、該積層体を金型内に配置してＲＩＭナイロンモノマーを注入して、繊維強化熱可塑性樹脂からなる厚さ１ｍｍの板材を成形した。図６と同様に、該板材の一面の一端側を長さ１０ｍｍの接着面とし、該接着面を研磨した。この接着面に、エポキシ樹脂製繊維からなるプリプレグを積層し、７gf/cm2の圧力でプレス成形した。このテストピースを第４参考実施形態と同様に幅１０ｍｍの短冊状にカットしてテストピースを作成した。
【００５８】
上記第４参考実施形態および第４比較例のテストピースに対して、熱可塑性樹脂部分３０と熱硬化性樹脂部分３１の両端をチャックし、テストスピード１ｍｍ／分で反対方向に引っ張ることで接着試験を行った。
【００５９】
その結果は下記の表２に示す通りで、第４参考実施形態の接着強度は４１３kgf/cm2であるのに対して、第４比較例の接着強度は４９kgf/cm2で、第４参考実施形態の接着強度は、比較例よりも遥かに大きいことが確認できた。
【００６０】
【表２】
0003831039.tif 000003
【００６１】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、強度および剛性の点で優れた熱硬化性樹脂と、振動減衰性および耐衝撃性の点で優れた熱可塑性樹脂の両方をマトリクス樹脂として用いているため、余分に熱可塑性樹脂を用いて重量を増加させることなく、成形したラケットフレームに、テニスエルボーを発生させない程度で且つ打球感の応答が鈍くならない程度の適度の振動減衰率を与えることができ、さらに、適度の面内方向の剛性を与えて打球面を安定させることができる。即ち、本発明が目的とする軽量で、打球面の安定性および耐久性が高く、なおかつ、適度な振動減衰性を有するラケットフレームを提供することができる。
【００６２】
特に、本発明では、使用する熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との成形温度を略同一範囲としているため、熱可塑性樹脂の成形温度で、熱硬化性樹脂に熱劣化や変形を発生させず、同一金型内で同時に成形でき、かつ、界面の接着力が高い一体化したラケットフレームを成形することができる。
【００６３】
さらに、熱硬化性樹脂を内層とし、熱可塑性樹脂を外層としているため、熱可塑性樹脂量の調節が容易にできる。其の結果、振動幅が大きくなる部分に局所的に熱可塑性樹脂量を多くして、効率よく振動減衰性能を高めることが出来る。よって、上記したように、余分に熱可塑性樹脂を用いることなく振動減衰性を向上させることができ、ラケットフレームの軽量化を図ることができる。さらに、ラケットフレームの長さ方向の中央部の強化繊維の繊維角度をねじれ剛性が大きい軸線方向に対して４５゜としておくと、より効果的に振動を抑制することができ、この点からも熱可塑性樹脂量を低減して、軽量化を更に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）（Ｂ）はラケットフレームにおける面外方向の振動モードを示す概略図である。
【図２】  （Ａ）（Ｂ）はラケットフレームにおける面内方向の振動モードを示す概略図である。
【図３】  （Ａ）乃至（Ｅ）は本発明の第１実施形態のラケットフレームの概略製造工程図である。
【図４】  第１実施形態のラケットフレームを示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】  振動減衰率の測定方法を示す概略図である。
【図６】  頂圧剛性の測定方法を示す概略図である。
【図７】  接着強度の測定方法を示す概略図である。
【符号の説明】
Ａ  内層部材
Ｂ  外層部材
１１  ラケットフレーム
１２  ヘッド部
１３  スロート部
Ｐ１  ヘッド部の頂点部分
Ｐ２  ヘッド部の３時部分
Ｐ３  ヘッド部の４時部分からスロート部にかけたラケットフレームの長さ方向中央部分
【図１】
0003831039.tif 000004
【図２】
0003831039.tif 000005
【図３】
0003831039.tif 000006
【図４】
0003831039.tif 000007
【図５】
0003831039.tif 000008
【図６】
0003831039.tif 000009
【図７】
0003831039.tif 000010