JP2002282398A

JP2002282398A - 繊維強化複合材料管状体

Info

Publication number: JP2002282398A
Application number: JP2001082657A
Authority: JP
Inventors: Shunsaku Noda; 俊作野田; Hajime Kishi; 肇岸; Kenichi Noguchi; 健一野口
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2002-10-02

Abstract

(57)【要約】ゴルフクラブシャフト等に好適に使用できる、高いねじ
り強さを有する繊維強化複合材料を提供すること。【課題】【解決手段】複数の繊維強化複合材料層を積層してなる
管状体であって、強化繊維方向が管状体主軸に対して２
５〜６５°のバイアス層と、その外周側に積層してな
る、強化繊維方向が管状体主軸に対して０〜２０°のス
トレート層を含んでなり、前記バイアス層の０°圧縮強
度σ（ＭＰａ）及び面内剪断強度ＳＩ（ＭＰａ）と、該
バイアス層における強化繊維の引張弾性率Ｅ（ＧＰａ）
が、特定式を満足する繊維強化複合材料管状体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化複合材料
で構成される管状体に関する。詳しくは、軽量かつねじ
り強さに優れ、ゴルフクラブシャフト、バドミントンラ
ケット等のスポーツ用具、航空宇宙構造体、トラス、マ
スト、船舶、自動車のプロペラシャフトに好適に用いら
れる管状体に関する。

【０００２】

【従来の技術】強化繊維とマトリックス樹脂とからなる
繊維強化複合材料は、軽量で力学特性に優れるために、
スポーツ用途をはじめ、航空宇宙用途、一般産業用途に
広く用いられている。

【０００３】スポーツ用途において、繊維強化複合材料
は管状体に成形され、ゴルフクラブシャフト、釣り竿、
テニスやバトミントンのラケット等に使用されている。

【０００４】ゴルフクラブシャフトや釣り竿等には、軽
量性能、高度の材料剛性、材料強度が要求されるため、
強化繊維には炭素繊維が、マトリックス樹脂にはエポキ
シ樹脂がそれぞれ用いられる。

【０００５】昨今のゴルフクラブシャフトや釣り竿の高
性能化、高品位化に伴い、その材料である管状体に要求
される性能もますます厳しくなりつつある。

【０００６】かかる管状体の軽量性能をさらに向上さ
せ、材料剛性、材料強度を高めるべく、実開昭６２−３
３８７２号公報、特開平９−３２７５３６号公報に、バ
イアス層とストレート層から構成されるシャフトの外周
にバイアス層を設ける方法が開示されている。

【０００７】しかし、これら技術によれば、シャフトの
軽量化に対応が不十分であるか、又は、積層数が増し
て、製造工程が煩雑になる等の問題があった。

【０００８】特開平４−２１８１７９号公報には、ねじ
り強さを高めるため、強化層を配する技術が開示されて
おり、特開平６−１１４１３１号公報には、各層を強化
繊維の方向を基準として対称に積層する技術が開示され
ている。

【０００９】しかし、これら技術によれば、管状体の重
量がかさみ、また、積層数が増して製造工程も煩雑とな
るため、製造コスト的にも不利になるといった問題があ
った。

【００１０】一方、特開２０００−２６３６５３号公報
には、低弾性率炭素繊維を、管状体の主軸に対して＋３
５〜＋５５°及び−３５〜−５５°の配向角で配する方
法が開示されている。

【００１１】しかし、この技術によれば、シャフトの剛
性が損なわれ、管状体にねじり力を加えたときにねじり
角が大きくなり、例えばゴルフクラブシャフトとして用
いた場合、打ったボールの方向安定性が得られない等の
問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した問題点を解決し、ゴルフクラブシャフト等に好適に
使用できる、高いねじり強さを有する繊維強化複合材料
管状体を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の繊維強化複合材
料管状体は、上記目的を達成するため、次の構成を有す
る。即ち、複数の繊維強化複合材料層を積層してなる管
状体であって、強化繊維方向が管状体主軸に対して２５
〜６５°のバイアス層と、その外周側に積層してなる、
強化繊維方向が管状体主軸に対して０〜２０°のストレ
ート層を含んでなり、前記バイアス層の０°圧縮強度σ
（ＭＰａ）及び面内剪断強度ＳＩ（ＭＰａ）と、該バイ
アス層における強化繊維の引張弾性率Ｅ（ＧＰａ）が、
次式（１）〜（３）を満足する繊維強化複合材料管状体
である。

【００１４】σ≧−２.２Ｅ＋２０００・・・（１）ＳＩ≧−０.２Ｅ＋１７０・・・（２）２００≦Ｅ≦６５０・・・（３）

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の管状体では、バイアス層
における０°圧縮強度σ（ＭＰａ）が、次式（１）を満
足することが必要であり、好ましくは式（１１）を満足
するのが良い。

【００１６】σ≧−２.２Ｅ＋２０００・・・（１） σ≧−２.２Ｅ＋２０５０・・・（１１）式（１）を満足しない場合、バイアス層の繊維方向の圧
縮強度がねじり破壊の起点となり、管状体のねじり強さ
が損なわれることがある。

【００１７】また、本発明では、バイアス層における面
内剪断強度ＳＩ（ＭＰａ）が次式（２）を満足すること
が必要であり、好ましくは式（２１）を満足するのが良
い。

【００１８】ＳＩ≧−０．２Ｅ＋１７０・・・（２）ＳＩ≧−０．２Ｅ＋１８０・・・（２１）式（２）を満足しない場合、バイアス層の剪断強度及び
ストレート層とバイアス層の間の剪断強度が不足し、こ
れらが管状体のねじり破壊の起点となり、管状体のねじ
り強さが損なわれることがある。

【００１９】さらに、本発明では、バイアス層に用いる
強化繊維の引張弾性率Ｅ（ＧＰａ）が次式（３）を満足
することが必要であり、好ましくは式（３１）を満足す
るのが良い。

【００２０】２００≦Ｅ≦６５０・・・（３）２００≦Ｅ≦５００・・・（３１）２００ＧＰａ未満であると、管状体に充分な剛性が得ら
れず、例えばゴルフクラブシャフトとして用いた場合、
打ったボールの方向安定性が得られない等の不都合が生
じることがあり、６５０ＧＰａを越えると、強化繊維の
圧縮強度が低くなり、管状体のねじり強さが損なわれる
ことがある。

【００２１】本発明の管状体において、バイアス層は、
管状体の主軸に対する強化繊維方向が２５°〜６５°で
あることが必要であり、好ましくは３５°〜５５°であ
るのが良い。かかる角度範囲から外れると、ねじり強さ
が損なわれることがある。

【００２２】また、管状体主軸に対し強化繊維方向が互
いに軸対称をなす、２層構造のバイアス層を備えていて
も良い。

【００２３】バイアス層の繊維目付は、５０〜２００ｇ
／ｍ²、好ましくは７０〜１５０ｇ／ｍ²であるのが良
い。また、バイアス層の繊維含有率は、６５〜８７重量
％、好ましくは７０〜８５重量％であるのが良い。これ
らの範囲から外れると、軽量化を高める効果や管状体の
成形性が損なわれることがある。

【００２４】また、バイアス層のボイド含有率は、ねじ
り強さを維持する観点から、５体積％未満、好ましくは
３体積％未満、より好ましくは１体積％未満であるのが
良い。

【００２５】本発明の管状体において、ストレート層
は、管状体の主軸に対する強化繊維方向が０〜２０°で
あることが必要であり、好ましくは０〜１０°であるの
が良い。かかる範囲から外れると、曲げ応力に対する強
度が不足することがある。

【００２６】ストレート層の繊維目付は、５０〜２００
ｇ／ｍ²、好ましくは７０〜１５０ｇ／ｍ²であるのが良
い。また、ストレート層の繊維含有率は、６５〜８７重
量％、好ましくは７０〜８０重量％であるのが良い。か
かる範囲から外れると、軽量化を高める効果や管状体の
成形性が損なわれることがある。

【００２７】また、ストレート層のボイド含有率は、管
状体に加わる曲げ、衝撃、押し潰し（圧壊）の力に対す
る耐力を高める観点から、５体積％未満、好ましくは３
体積％未満、より好ましくは１体積％未満であるのが良
い。

【００２８】本発明において、ストレート層は、バイア
ス層の外周側に配する必要がある。ストレート層が、バ
イアス層の内周側のみに配されていると、管状体のねじ
り強さが大きく損なわれることがあり、好ましくない。

【００２９】本発明における、このような管状体の積層
構成が、管状体のねじり強さを効率的に高める理由とし
ては、必ずしも明らかではないが、バイアス層の強化繊
維方向の圧縮強度とバイアス層の剪断強度が、管状体の
ねじり強さと良好な正の相関性を示すことより、管状体
にねじりの力が負荷された場合、バイアス層が主として
荷重を負担するが、バイアス層に用いる強化繊維の圧縮
破壊が破壊の端緒となる場合と、バイアス層及びストレ
ート層とバイアス層の間での剪断破壊が破壊の端緒とな
る場合があるためと推定される。

【００３０】本発明による管状体では、上述したバイア
ス層、ストレート層の他、様々な方向の強化繊維を含む
層を配することによって、管状体に多様な性能を具備さ
せることができる。例えば、側方からの押し潰し力（圧
壊力）に抗する耐力を備させるために、管状体の主軸に
対し強化繊維方向が７５°〜９０°となるフープ層を、
例えばバイアス層とストレート層との間に配することが
できる。

【００３１】本発明では、複合材料に用いる強化繊維に
は、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ボロン繊
維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊維等が使用できる。

【００３２】これらの繊維を２種以上混在させることも
できるが、より軽量かつ高耐久性の成形品を得るため
に、炭素繊維を用いるのが良く、中でも引張弾性率が２
００〜６５０ＧＰａ、好ましくは２００〜５００ＧＰａ
の炭素繊維を用いるのが良い。ここに、２００ＧＰａ未
満であると、材料剛性が低下することがあり、６５０Ｇ
Ｐａを越えると、材料強度が低下することがある。

【００３３】一方、マトリックス樹脂としては、エポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂
等に代表される熱硬化性樹脂、又はポリアミド等の熱可
塑性樹脂が使用できるが、力学物性、耐熱性、寸法安定
性、耐薬品性、及び成形性等の面から、エポキシ樹脂が
好ましい。

【００３４】エポキシ樹脂を用いる場合、靭性、耐衝撃
性、接着性向上又はレオロジー制御のため、マトリック
ス樹脂を形成する樹脂組成物中に、熱可塑性樹脂、有機
又は無機の粒子等の他成分を配合することもできる。

【００３５】本発明による管状体は、いわゆるプリプレ
グを介して製造することができる。この場合、強化繊維
の形態及び配列は、例えば、一方向に引き揃えたもの
（長繊維）、織物（クロス）、トウ、マット、ニット等
が用いられる。中でも、積層構成によって容易に強度特
性を設計可能であることから、一方向に引き揃えられた
ものを採用するのが好ましい。

【００３６】本発明による管状体は、プリプレグを介す
る場合、所定の形状に切り出したプリプレグを芯金（マ
ンドレル）に巻き付けた後、さらにラッピングテープを
巻き付け、硬化炉等で加熱して成形した後、脱芯してラ
ッピングテープを除去して管状体を得るシートワインド
法が適用できる。

【００３７】本方法は、強化繊維の配向や強化繊維の含
有率の調整が容易であり、多様な特性の管状体を設計で
きること、材料の表面が平滑であり、高品位の管状体が
得られること、ボイドレス成形が容易であること等、他
の成形法にはない特長がある。

【００３８】ここに、熱及び圧力を付与する方法には、
プレス成形法、オートクレーブ成形法、バッギング成形
法、内圧成形法等を用いることができる。

【００３９】この内圧成形法は、熱可塑性樹脂のチュー
ブ等の内圧付与体にプリプレグを巻きつけたプリフォー
ムを金型中にセットし、次いで内圧付与体に高圧の気体
を導入して圧力をかけると同時に金型を加熱し成形する
方法であり、ゴルフシャフト、バット、テニスやバトミ
ントン等のラケットのような複雑な形状物を成形する際
に好適に用いられる。

【００４０】本発明による管状体を、ゴルフクラブシャ
フトに適用する場合、シャフトのねじり破壊が、ヘッド
側の先端部より長手方向５００ｍｍまでの領域に生じる
ことが多いことから、この領域に、いわゆる補強層を配
することによって、管状体に様々な性能を発現させるこ
とができる。ここでの補強層は、管状体の主軸に対する
強化繊維の方向が、０〜６５°、好ましくは０〜５０°
であるのが良い。

【００４１】本発明の管状体は、軽量でねじり強さに優
れることから、ゴルフクラブやバドミントンラケットの
シャフトとして、特に好ましく用いられる。

【００４２】本発明による管状体をゴルフシャフトに使
用すると、ゴルフクラブシャフトが、その全体重量が２
０〜６５ｇ、好ましくは２０〜５０ｇの軽量品種であっ
ても、ねじり強さを充分に発現できるようになる。さら
に、本発明による管状体は、ＳＧねじり強さが８００〜
３０００Ｎ・ｍ・度、トルクが２〜７°、フレックスが
４０〜９０ｍｍであると、軽量性能と耐曲げ応力、ねじ
り強さの各物性のバランスがとれたゴルフクラブシャフ
トが得られるようになり、好ましい。全体重量が２０ｇ
未満であると、シャフトに、十分なＳＧねじり強さ、ト
ルク及びフレックスが得られないことがあり、シャフト
折損の可能性が高まることがある。一方、全体重量が６
５ｇを越えると、ＳＧねじり強さ、トルク、フレックス
の各物性値のバランス制御は容易となるが、重量がかさ
み、軽量性能が損なわれることがある。

【００４３】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。各物性値の測定は、次の方法によった。なお、物性
測定は、断りのない限り温度２３℃、相対湿度５０％の
環境で行った。〈強化繊維の引張弾性率〉ＪＩＳＲ７６０１に従い、
含浸樹脂として脂環式エポキシ樹脂（ＥＲＬ４２２１、
ユニオン・カーバイド日本（株）製）／三フッ化ホウ素
・モノエタノールアミン錯体（１００重量部／３重量
部）の有機溶媒溶液を用いてストランドに含浸し、加熱
硬化（１３０℃、３５分）後、ストランド引張試験機を
用いて、試長２００ｍｍ、引張速度６０ｍｍ／分の条件
で測定した。〈複合材料の作製、０°圧縮強度〉一方向プリプレグシ
ートを繊維の方向が同じ方向になるように、また積層板
の厚みがほぼ１ｍｍとなるようにプリプレグシートを積
層し、オートクレーブ中で温度１３５℃、圧力２９０Ｍ
Ｐａで２時間加熱加圧して硬化し、一方向複合材料を作
製した。得られた一方向複合材料をＪＩＳＫ７０７６
に従い測定した。

【００４４】一方向複合材料の厚み、繊維目付、繊維密
度、積層プライ数から繊維体積含有率（Ｖｆ）を算出
し、得られた０°圧縮強度を強化繊維の体積含有率６０
％のときの値に換算した。〈複合材料の作製、面内剪断強度〉一方向プリプレグシ
ートを繊維の方向が±４５°になるよう［＋４５／−４
５］_5Sの積層構成で、２０枚積層し、オートクレーブ中
で温度１３５℃、圧力２９０Ｐａで２時間加熱加圧して
硬化し、一方向複合材料を作製した。次に得られた材料
をＪＩＳＫ７０７９に従い、面内剪断強度を測定し
た。〈複合材料管状体及びシャフトのねじり強さ〉内径１０
ｍｍの管状体から長さ４００ｍｍの試験片を切り出し、
「ゴルフクラブシャフトの認定基準及び基準確認方法」
（製品安全協会編、通商産業大臣承認５産第２０８７
号、１９９３年）記載の方法に従い、ねじり試験を行っ
た。試験片ゲージ長は３００ｍｍとし、試験片両端の５
０ｍｍを固定治具で把持した。

【００４５】またゴルフクラブシャフトでは、長さ１１
６３ｍｍのシャフトの両端を各々１０ｍｍ切り落とし、
１１４３ｍｍ（４５インチ）のシャフトとした後、管状
体の測定と同様な方法にて試験した。試験片ゲージ長は
１０６３ｍｍとし、試験片両端の５０ｍｍを固定治具で
把持した。

【００４６】この後、ＳＧねじり強さを次式により計算
した。

【００４７】ＳＧねじり強さ（N・m・度）＝破壊トルク
（N・m）×破壊時のねじれ角（度）〈シャフトのトルク〉長さ１１６３ｍｍのゴルフクラブ
シャフトの両端を各々１０ｍｍ切り落とし、１１４３ｍ
ｍ（４５インチ）のシャフトとした後、シャフトのねじ
り強さ測定と同様な方法でシャフト両端を５０ｍｍの治
具で固定し、ゲージ長１０６３ｍｍの試験片を作製し
た。シャフト両端の治具部分を把持し、１.３５Ｎ・ｍ
（１ｆｔｆ・ｌｂ）のトルクを加えた時のねじり角をト
ルクとした。〈シャフトのフレックス〉長さ１１６３ｍｍのゴルフク
ラブシャフトの両端を各々１０ｍｍ切り落とし、１１４
３ｍｍ（４５インチ）のシャフトとした後、シャフトの
細径先端から９２５ｍｍ及び１０６５ｍｍの２点を支点
とした状態で、シャフトの細径先端から１７５ｍｍの部
分に２.７ｋｇのおもりを吊り下げた時のシャフトの細
径先端から２００ｍｍ部分のたわみ量を測定しフレック
スとした。（実施例１）次の操作により、管状体の主軸に対して
［０３／±４５３］の積層構成を有し、内径が１０ｍｍ
の管状体を作製した。芯金（マンドレル）には直径１０
ｍｍ、長さ１０００ｍｍのステンレス製丸棒を使用し
た。

【００４８】バイアス層として炭素繊維（ＣＦ）とエポ
キシ樹脂からなる一方向プリプレグシートＡ（繊維目
付：１２５ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、繊維引
張弾性率：２９５ＧＰａ）をＣＦの方向がマンドレル主
軸方向に対して４５°になるように、縦８００ｍｍ×横
１０３ｍｍの長方形に２枚切り出した。この２枚を繊維
方向が互いに交差するように、かつ横方向に１６ｍｍ
（マンドレル半周分に対応）ずらして貼り合わせた。

【００４９】次に、貼り合わせたプリプレグを、外径１
０ｍｍ、長さ１０００ｍｍの、離型処理したステンレス
製マンドレルに、２枚のプリプレグシートを貼り合わせ
たプリプレグの縦方向とマンドレル主軸が一致するよう
に巻き付けた。

【００５０】更にその上に、ストレート層として炭素繊
維（ＣＦ）とエポキシ樹脂からなる一方向プリプレグシ
ートＡ（繊維目付：１２５ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６
重量％、ＣＦ引張弾性率：２９５ＧＰａ）をプリプレグ
の繊維方向が縦方向になるように、縦８００ｍｍ×横１
１２ｍｍの長方形に切り出した一方向プリプレグシート
をプリプレグの縦方向とマンドレル軸方向が一致するよ
うに巻き付けた。

【００５１】次に、シートワインド成形用のラッピング
テープ（熱収縮フィルムテープ）を所定の方法で巻き付
けた後、硬化炉中で温度１３０℃、２時間加熱成形し
た。

【００５２】その後、マンドレルを脱芯（抜き取り）
し、ラッピングテープを除去して管状体を得た。（比較例１）バイアス層及びストレート層として用いる
プリプレグシートを、一方向プリプレグシートＢ（繊維
目付：１２５ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ
引張弾性率：２９５ＧＰａ）に変更した以外は、実施例
１と同様にして管状体を得た。（実施例２）バイアス層として用いるプリプレグシート
を、一方向プリプレグシートＣ（繊維目付：１１６ｇ／
ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：３７
５ＧＰａ）に、ストレート層として用いるプリプレグシ
ートを、一方向プリプレグシートＤ（繊維目付：１２５
ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：
２９５ＧＰａ）に変更した以外は、実施例１と同様にし
て管状体を得た。（比較例２）バイアス層として用いるプリプレグシート
を、一方向プリプレグシートＥ（繊維目付：１１６ｇ／
ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：３７
５ＧＰａ）に、ストレート層として用いるプリプレグシ
ートを、一方向プリプレグシートＤ（繊維目付：１２５
ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：
２９５ＧＰａ）に変更した以外は、実施例１と同様にし
て管状体を得た。（実施例３）バイアス層として用いるプリプレグシート
を、一方向プリプレグシートＦ（繊維目付：１１６ｇ／
ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：４３
５ＧＰａ）に、ストレート層として用いるプリプレグシ
ートを、一方向プリプレグシートＤ（繊維目付：１２５
ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：
２９５ＧＰａ）に変更した以外は、実施例１と同様にし
て管状体を得た。（比較例３）バイアス層として用いるプリプレグシート
を、一方向プリプレグシートＧ（繊維目付：１１６ｇ／
ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：４３
５ＧＰａ）に、ストレート層として用いるプリプレグシ
ートを、一方向プリプレグシートＤ（繊維目付：１２５
ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：
２９５ＧＰａ）に変更した以外は、実施例１と同様にし
て管状体を得た。（実施例４）バイアス層として用いるプリプレグシート
を、一方向プリプレグシートＨ（繊維目付：１２５ｇ／
ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：４７
５ＧＰａ）に、ストレート層として用いるプリプレグシ
ートを、一方向プリプレグシートＤ（繊維目付：１２５
ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：
２９５ＧＰａ）に変更した以外は、実施例１と同様にし
て管状体を得た。（比較例４）バイアス層として用いるプリプレグシート
を、一方向プリプレグシートＩ（繊維目付：１２５ｇ／
ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：４７
５ＧＰａ）に、ストレート層として用いるプリプレグシ
ートを、一方向プリプレグシートＤ（繊維目付：１２５
ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：
２９５ＧＰａ）に変更する以外は、実施例１と同様にし
て管状体を得た。（比較例５）バイアス層として用いるプリプレグシート
を、一方向プリプレグシートＪ（繊維目付：１２５ｇ／
ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：４７
５ＧＰａ）に、ストレート層として用いるプリプレグシ
ートを、一方向プリプレグシートＤ（繊維目付：１２５
ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：
２９５ＧＰａ）に変更する以外は、実施例１と同様にし
て管状体を得た。（実施例５）バイアス層として炭素繊維（ＣＦ）とエポ
キシ樹脂からなる一方向プリプレグシートＣ（繊維目
付：１１６ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引
張弾性率：３７５ＧＰａ）をＣＦの方向が縦方向に対し
て４０°になるように縦１１６３ｍｍ×横（長辺１５１
ｍｍ、短辺６３ｍｍ）の台形に２枚切り出し、この２枚
をＣＦ方向が互いに交差するように、かつ横方向にマン
ドレル全長に半周分ずらして貼り合わせ、これを細径先
端外径４.４ｍｍ、テーパー率８／１０００、長さ１５
００ｍｍの、離型処理したステンレス製マンドレルに、
プリプレグの縦方向とマンドレル主軸が一致するよう
に、プリプレグの横短辺がマンドレルの先端方向になる
ように巻き付けた。

【００５３】その上に、ストレート層として炭素繊維
（ＣＦ）とエポキシ樹脂からなる一方向プリプレグシー
トＤ（繊維目付：１２５ｇ／ｍ²、繊維含有率：７６重
量％、ＣＦ引張弾性率：２９５ＧＰａ）がＣＦ方向が縦
方向になるように縦１１６３ｍｍ×横（長辺１６０ｍ
ｍ、短辺７２ｍｍ）の台形に切り出したものをプリプレ
グの縦方向とマンドレル主軸が一致するようにプリプレ
グの横短辺がマンドレルの先端方向になるように巻き付
けた。

【００５４】さらにその上に、補強層用としてプリプレ
グシートＤを縦２３０ｍｍ×横１２８ｍｍの直角３角形
に切り出したものをプリプレグの縦方向とマンドレル主
軸が一致するようにプリプレグの横辺がマンドレルの先
端方向になるように巻き付けた。

【００５５】次にシートワインド成形用のラッピングテ
ープを所定の方法で巻き付けた後、硬化炉中で温度１３
０℃、２時間加熱成形した。

【００５６】成形後、マンドレルを脱芯し、ラッピング
テープを除去して全重量が６２ｇのゴルフクラブシャフ
トを得た。（比較例６）バイアス層として用いるプリプレグシート
を一方向プリプレグシートＥ（ＣＦ目付：１１６ｇ／ｍ
²、繊維含有率：７６重量％、ＣＦ引張弾性率：３７５
ＧＰａ）に変更する以外は、実施例５と同様にして全重
量が６２ｇのゴルフクラブシャフトを得た。

【００５７】実施例１〜４、比較例１〜５で得られた管
状体のねじり強さ及びバイアス層に用いるプリプレグを
積層して硬化した板の０°圧縮強度σ、面内剪断強度Ｓ
Ｉの結果を表１に示す。

【００５８】また、実施例５、比較例６で得られたシャ
フトのねじり強さ及びバイアス層に用いるプリプレグを
積層して硬化した板の０°圧縮強度σ、面内剪断強度Ｓ
Ｉの結果を表２に示す。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、ゴルフクラブシャフト
等に好適に使用できる、高いねじり強さを有する繊維強
化複合材料管状体が提供できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の繊維強化複合材料層を積層してなる
管状体であって、強化繊維方向が管状体主軸に対して２
５〜６５°のバイアス層と、その外周側に積層してな
る、強化繊維方向が管状体主軸に対して０〜２０°のス
トレート層を含んでなり、前記バイアス層の０°圧縮強
度σ（ＭＰａ）及び面内剪断強度ＳＩ（ＭＰａ）と、該
バイアス層における強化繊維の引張弾性率Ｅ（ＧＰａ）
が、次式（１）〜（３）を満足する繊維強化複合材料管
状体。 σ≧−２.２Ｅ＋２０００・・・（１）ＳＩ≧−０.２Ｅ＋１７０・・・（２）２００≦Ｅ≦６５０・・・（３）
【請求項２】前記強化繊維が、２００〜６５０ＧＰａの
引張弾性率を有する炭素繊維である請求項１記載の管状
体。
【請求項３】前記繊維強化複合材料層が一方向プリプレ
グシートにより形成されてなるものである請求項１又は
２記載の管状体。
【請求項４】前記バイアス層及びストレート層におい
て、各層の繊維目付が、それぞれ５０〜２００ｇ／
ｍ²、かつ、各層の繊維含有率が、それぞれ６５〜８７
重量％である請求項１〜３のいずれかに記載の管状体。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の繊維強化
複合材料管状体が使用されてなるゴルフクラブシャフ
ト。
【請求項６】ヘッド側の先端部より長手方向５００ｍｍ
までの領域に、管状体の主軸に対する強化繊維の方向が
０〜６５°の補強層が配されてなる請求項５記載のゴル
フクラブシャフト。
【請求項７】ＳＧねじり強さが８００〜３０００Ｎ・ｍ
・度である請求項５又は６記載のゴルフクラブシャフ
ト。
【請求項８】全重量が２０〜６５ｇである請求項５〜７
のいずれかに記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項９】トルクが２〜７°以下である請求項５〜８
のいずれかに記載のゴルフクラブシャフト。
【請求項１０】フレックスが４０〜９０ｍｍである請求
項５〜９のいずれかに記載のゴルフクラブシャフト。