JP2003103645A

JP2003103645A - 管状体の製造方法

Info

Publication number: JP2003103645A
Application number: JP2001304331A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hasegawa; 宏長谷川
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ラッピングするためにスパイラル状に巻き付
けるテープ巻付痕がシャフト表面に残らないようにす
る。【解決手段】複数枚のプリプレグをマンドレルに巻き
付けて積層した後、厚さ３ｍｍ以下で且つ上記最外層の
プリプレグの樹脂と接着しない樹脂シートで上記プリプ
レグの外周全体を覆い、該樹脂シートの外周面に樹脂テ
ープをスパイラル状に巻き付けた後、加熱硬化させ、硬
化後に上記樹脂テープを取り除くと共に、上記樹脂シー
トを取り除き、上記プリプレグの最外層面を露出させて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管状体の製造方法
に関し、詳しくは、ゴルフクラブシャフト、釣竿、スキ
ーのストック等の軽量・高強度の管状体を、マンドレル
に複数のプリプレグを層状に巻き付けた後に、テープを
スパイラルに巻き付けて形状保持を行い、この状態で加
熱してプリプレグの樹脂を硬化させた後、上記テープを
取り外して管状体を製造するものにおいて、上記テープ
のスパイラル状の巻付痕が管状体の表面に発生しないよ
うにするものである。

【０００２】

【従来の技術】ゴルフクラブシャフト等の管状体を製造
する場合、強化繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを用
い、所要形状に切断された複数枚のプリプレグをマンド
レル（鉄芯棒）に層状に巻き付け、プリプレグの最外層
に耐熱性の樹脂テープ（ラッピングテープ）をスパイラ
ル状に巻き付けて形状保持した状態で、該樹脂テープの
溶融温度以下で加熱・硬化し、その後、マンドレルより
抜き取ると共に、樹脂テープを除去している。

【０００３】上記製法では、樹脂テープを取り除いたシ
ャフトの表面に、スパイラル状に巻き付けた樹脂テープ
の巻付痕が図６のように残る問題がある。ラッピングシ
ートを用いて長軸方向に巻き付けると周方向の巻付痕は
残らないが、樹脂テープをスパイラル状に巻き付ける
と、プリプレグの形状保持と同時に巻付時に層間のエア
ーを抜く機能もあり、そのため、スパイラル状に巻き付
けてラッピングすることが好ましい。しかしながら、ス
パイラル状に巻き付けると上記のように巻付痕が残る問
題があるため、管状体表面の外観を良くすると共に、塗
装用塗料を斑無く塗ることができるようにするため、最
外層を相当研磨しなければならない。

【０００４】上記した問題に対して、特開平６−２８６
０１０号において、ラッピングテープの離型性を良くす
ることで、成形される管状体表面にテープの巻付痕を残
さないようにするものが提案されている。そのため、図
７に示すプリプレグの熱硬化性樹脂に対して離型性を有
する熱収縮フィルムからなる第１の層と、その第１の層
よりも高いヤング率を有する熱収縮性フィルムからなる
第２の層との層状構成のラッピングテープ１が用いられ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ラ
ッピングテープ１を用いた場合においても、ラッピング
テープをプリプレグ外周面に直接にスパイラル状に巻き
付けると、巻付痕が残る問題は解消されず、研磨が必要
となる。また、ラッピングテープの巻き方次第で完成す
るプリプレグにばらつきも生じると共に、ラッピングテ
ープテープ１が異なる材料の２層からなためテープの製
造に手間がかかり、コストもかかるという問題点があ
る。

【０００６】このように、従来の製造方法では、スパイ
ラル状に巻き付けたテープを外したときに、テープ痕の
凹凸の段差が管状体表面に残ることとなるため、該巻付
痕を完全に除去して平滑表面とするには、最外層のプリ
プレグの研磨が必須となる。最外層のプリプレグを研磨
すると、研磨前の重量、剛性、強度を含む物性値よりも
劣ることとなる。さらに、研磨量が多い場合には最外層
に近いプリプレグの巻き付け方、繊維と樹脂の配置、研
磨量及び研磨分布のばらつきが上記物性値に影響を与
え、製造される管状体の物性のばらつきも大きくなる。
特に、ゴルフクラブシャフトの場合には物性のばらつき
が生じるとゴルフクラブシャフトの特性に大きな影響を
及ぼすこととなる。さらに、最外層に薄いプリプレグを
巻き付けている場合には、最外層が無くなってしまうお
それもある。

【０００７】本発明は上記した問題を解消せんとするも
ので、成形された管状体表面にスパイラル状の巻付痕を
発生させないことを課題としている。

【０００８】

【発明を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、複数枚のプリプレグをマンドレルに巻き
付けて積層した後、厚さ３ｍｍ以下で且つ上記最外層の
プリプレグの樹脂と接着しない樹脂シートで上記プリプ
レグの外周全体を覆い、該樹脂シートの外周面に樹脂テ
ープをスパイラル状に巻き付けた後、加熱硬化させ、上
記硬化後に上記樹脂テープを取り除くと共に、上記樹脂
シートを取り除き、上記プリプレグの最外層面を露出さ
せていることを特徴とする管状体の製造方法を提供して
いる。

【０００９】上記プリプレグのマトリクス樹脂、樹脂シ
ートおよび樹脂テープの樹脂は熱硬化性樹脂としてい
る。

【００１０】上記のように、スパイラル状に巻き付ける
テープの巻付痕が残る樹脂シートを予め最外層プリプレ
グの外周面全体に巻き付けておくと、上記樹脂シートを
除去するだけでよく、最外層のプリプレグを殆ど研磨す
る必要がなくなる。その結果、プリプレグより構成する
管状体は設計通りの物性値を確保することが出来ると共
に、その外周面は平滑面となり、該平滑面に塗装を施す
ことにより外観の優れた管状体となる。

【００１１】上記除去される樹脂シートとしては、ポリ
プロピレン、ポリエステル等が用いられ、ポリプロピレ
ンがより好ましい。ポリプロピレンは、プリプレグのマ
トリクス樹脂を構成する熱硬化性樹脂に対する離型性が
良く、ポリエステルは強度が強く熱硬化時に自身の熱収
縮力によりプリプレグに高い成形圧力を与えることがで
きるためである。

【００１２】特に、上記樹脂シートの一面にシリコーン
等の離型剤を塗布して、該離型剤塗布面をプリプレグの
最外層に当接させて巻き付けて、硬化後にプリプレグと
樹脂シートとが一体化させないようにしている。さら
に、該樹脂シートの一端縁に沿って粘着材を塗布してお
くと、プリプレグに巻き付けた状態で粘着材で巻き付け
状態を保持できる。

【００１３】上記樹脂シートは、１周以上１０周以下の
範囲でプリプレグの上に巻き付けることができるが、好
ましくは１周以上５周以下、さらには２周以上５周以下
である。この樹脂シートの巻き付け回数は樹脂シートの
１枚の厚みとの関連で設定される。

【００１４】樹脂シートの１枚の厚さは０．００５ｍｍ
から０．１ｍｍの範囲、好ましくは０．０１ｍｍから
０．０５ｍｍの範囲がよい。上記０．１ｍｍを越えると
樹脂シート端での段差が大きくなり樹脂シートの巻付痕
が最外層のプリプレグに残りやすくなり、かつ、シート
が巻きにくくなる。一方、０．００５ｍｍより薄くい
と、巻付回数が少ない場合には外周面にスパイラル状に
巻き付けるテープの巻付痕が最外周のプリプレグにも残
る。そのため、巻付数を増やすと、作業効率が悪くなり
コストも悪くなるという理由からよくない。

【００１５】樹脂シート１枚の巻き回数と厚みで決まる
樹脂シート全体の厚みとしては、２０μｍ以上２００μ
ｍ以下、好ましくは２０μｍ以上１５０μｍ以下、更に
は４０μｍ以上１００μｍ以下がよい。上記２０μｍ以
上２００μｍ以下としているのは、この範囲であると、
最外層のプリプレグにスパイラルに巻き付けるテープ痕
が残らない厚さで、かつ、最適圧がかけられるからであ
る。２００μｍを越えるとプリプレグの層間に空気が入
ったり、プリプレグが層間でずれやすくなり、かつ、作
業量が増えると共にコストがかかる。また、２０μｍ未
満であると最外層のプリプレグにまでテープのスパイラ
ル巻付痕が残り樹脂シートを巻き付ける効果が少なくな
ることに因る。

【００１６】上記管状体を構成するプリプレグとして
は、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維等からなる
強化繊維を平行に引き揃え、エポキシ樹脂、ポリエステ
ル樹脂等の熱硬化性樹脂からなるマトリクスト樹脂に含
浸したものを用いている。

【００１７】上記スパイラル状に巻き付ける耐熱性樹脂
テープは、材料、厚さとも樹脂シートと同様のものが好
適に用いられる。該樹脂テープの幅は５〜３０ｍｍ程度
で巻き付けるスパンは１〜５ｍｍが好適である。また、
巻き付け時のテンションは２００〜４００Ｎとしてい
る。

【００１８】上記のように製造される管状体はゴルフク
ラブシャフトに特に好適に用いられる。即ち、プリプレ
グからなるシャフトの表面研磨量が大きい場合あるいは
研磨量のばらつきが生じるとシャフトに設計通りの物性
値を与えられなくなり、かつ、シャフトの表面性状が美
麗であると商品価値を高めることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。実施形態の管状体はゴルフ
クラブシャフトからなる。該ゴルフクラブシャフトの製
造は、図１に示すように、まず、鉄芯棒からなるマンド
レル１０にエポキシ樹脂をマトリクス樹脂とした炭素繊
維強化プリプレグ２０を所要数巻き付けている。シャフ
トを構成するプリプレグを層状に巻き付けた後、最外層
のプリプレグの全外周をカバーするように樹脂シート３
０を巻き付ける。ついで、該樹脂シート３０の外周面に
耐熱性の樹脂テープ４０を全長にわたりスパイラル状に
巻き付ける。この状態で、加熱して樹脂を硬化させる。
硬化後、マンドレル１０を抜き取って、スパイラル巻き
した樹脂テープ４０を取り除き、最後に樹脂シート３０
を取り除いている。

【００２０】詳しくは、図２はマンドレル１０に巻き付
けるプリプレグ２０の展開状態を示し、まず、強化繊維
Ｆがシャフト軸線（長軸方向）に対して５〜４５゜傾斜
し、バイアス層を形成するプリプレグ２０Ａ、プリプレ
グ２０Ｂをマンドレル１０に巻き付ける。その表面に強
化繊維Ｆがシャフト軸線に対して直交し、フープ層を形
成するプリプレグ２０Ｃを巻き付ける。さらに、その表
面に強化繊維Ｆがシャフト軸線に平行で、ストレート層
を形成するプリプレグ２０Ｄの順に巻き付ける。これら
プリプレグの巻き付けは、ローリングマシンによりマン
ドレル１０に巻き付ける。

【００２１】上記プリプレグ層の最外層に巻き付ける樹
脂シート３０は、図２に示すようにプリプレグ２０より
も長軸方向に長さを大とすると共に、直交する短軸方向
の幅はプリプレグ最外層を１周覆う大きさとしている。
該樹脂シート３０は、プリプレグとは接着されないポリ
プロピレンを用いており、離型性を良くするため、一方
の面にシリコーンを塗布している。また、長さ方向に沿
った一端縁に粘着材を塗布した粘着部３１を設け、本実
施形態では１０ｍｍ幅としている。

【００２２】図３に示すように、樹脂シート３０をプリ
プレグ２０に対して、作業者が手で１周巻き付け、巻き
付け端を上記粘着部３１で粘着保持している。なお、樹
脂シート３０のプリプレグに対する巻き付け回数は１周
に限定されない。また、粘着部３１は１０ｍｍに限定さ
れず、２〜２０ｍｍ程度であれば良い。粘着部３１を全
長に設けても良いし、何カ所かに分散させてもよい。粘
着部３１の粘着材としてエポキシ等の樹脂を塗布しても
よい。また、本実施形態では、樹脂シート３０の巻き数
は多くないので手で巻き付けているが、迅速に巻き付け
ることが可能なローリングマシンを用いてもよい。

【００２３】上記樹脂シート３０の外周面にスパイラル
状に巻き付ける耐熱性の樹脂テープ４０としてポリプロ
ピレンを用いており、図２に示すように樹脂シート３０
の外周面に全長にわたって巻き付けることができる長さ
と幅を持たせている。該樹脂テープ４０は樹脂シート３
０の外周面に３５０Ｎのテンション、３ｍｍのスパンで
スパイラル状に巻き付けている。

【００２４】「実施例１」図２に示す４枚のプリプレグ
を用いてマンドレルに巻き付けた。上記プリプレグ２０
は、２０Ａ、２０Ｂを±４５゜とした。プリプレグ２０
Ａ、２０Ｂは２回巻き、プリプレグ２０Ｃは１回巻き、
プリプレグ２０Ｄは３回巻きとした。上記プリプレグ２
０は前記したようにカーボン繊維エポキシ樹脂からな
り、厚み１００μｍで、三菱レーヨン（株）製のＴＲ３
５０Ｃ−１２５を用いた。樹脂シートとしては泉スリッ
ト（株）製の片面のみシリカで離型処理したポリプロピ
レン樹脂（厚み２５μｍ）を使用し、１周巻きした。樹
脂テープは泉スリット（株）製のポリプロピレン樹脂
（厚み２０μｍ）を使用し、幅１０ｍｍとし、巻き付け
スパンを２．５ｍｍとしオーバーラップさせるようにス
パイラル状に巻き付けた。次いで、１３０℃に加熱し
て、プリプレグ、樹脂シートと樹脂テープの樹脂を硬化
させた。硬化後にマンドレルを引き抜き、ついで、樹脂
テープを剥がすと共に樹脂シートを剥がし、最外層のプ
リプレグが露出したシャフトを製造した。

【００２５】「実施例２〜５」実施例２〜実施例５を樹
脂シートの巻付回数のみを実施例１と変えてシャフトを
製造した。実施例２は２５μｍの樹脂シートを３周巻き
付けた。よって、樹脂シート層の厚みは７５μｍであっ
た。実施例３は２５μｍの樹脂シートを４周巻き付け
た。よって、樹脂シート層の厚みは１００μｍであっ
た。実施例４は２５μｍの樹脂シートを５周巻き付け
た。よって、樹脂シート層の厚みは１２５μｍであっ
た。実施例５は２５μｍの樹脂シートを６周巻き付け
た。よって、樹脂シート層の厚みは１５０μｍであっ
た。

【００２６】「比較例」プリプレグの最外層に樹脂シー
トを巻き付けず、プリプレグの最外層に直接樹脂テープ
をスパイラル状に巻き付けた。他の点は実施例１と同一
とした。加熱により硬化した後、樹脂テープを剥がし
た。最外層のプリプレグの表面にはテープ巻付痕が発生
していたため、該テープ巻付痕が無くなるまで最外層の
プリプレグを研磨した。この研磨量は２ｇであった。

【００２７】実施例１〜５及び比較例のシャフトのそれ
ぞれについて、外観、表面研磨量、曲げ剛性、３点曲げ
強度を測定した。その結果を下記の表１に示す。なお、
表面研磨量はテープ痕が無くなるまでの最小研磨量を測
定し、曲げ剛性、３点曲げ強度は以下の方法で測定し
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】「曲げ剛性の測定方法」測定方法は順式と
逆式による測定での曲げ距離の合計を、研磨前と研磨後
とで比較して測定した。順式では、図４（Ａ）に示すよ
うに、全長１１７０ｍｍのシャフトのヘッド取付側のチ
ップ先端から９５３ｍｍおよび１０９３ｍｍの点を固定
し、１２９ｍｍの点に２．７ｋｇの荷重を負荷した。逆
式では、図４（Ｂ）に示すように、チップ先端から１２
ｍｍおよび１５２ｍｍの点を固定し９２８ｍｍの点に
１．３ｋｇの荷重を負荷した。上記の条件で荷重負荷前
のシャフトの長軸線位置からの曲がり距離Ｈを求めた。

【００３０】実施例１では、研磨前の順式＋逆式におけ
る曲がり距離Ｌの合計が２０５ｍｍであったが、研磨後
には２０８ｍｍであった。これに対して、比較例では、
研磨前が２０５ｍｍで研磨後は２１７ｍｍであった。こ
の点より、比較例では実施例１と比較して物性値が変化
していることが確認できた。

【００３１】「３点曲げ強度の測定方法」製品安全協会
の『ゴルフクラブ用シャフトの認定基準及び基準確認方
法（ＣＰＡ００９８』の『４．Ｃ型シャフトの強度
（１）３点曲げ試験』に準じて行った。即ち、図５に
示すように、シャフトＳを支持具１００で所定のスパン
間隔Ｌで支持し、所定位置に荷重（Ｗ）を加えて、シャ
フトＳが破壊した時の荷重値を読みとって、これを強度
として上記表１に示した。使用したシャフトの全長は１
１７０ｍｍであり、荷重点位置はＴ点（先端から９０ｍ
ｍの位置）、Ａ点（先端から１７５ｍｍの位置）、Ｂ点
（先端から５２５ｍｍの位置）、Ｃ点（グリップエンド
から１７５ｍｍの位置）とし、スパン間隔Ｌを２００ｍ
ｍとした。

【００３２】表１に示すように、樹脂シート３０を巻き
付けて製造した実施例２〜５のシャフトは、外観におい
て樹脂テープのテープ巻付痕が生じていなかった。その
結果、テープ巻付痕を無くすための研磨をする必要はな
かった。実施例１は樹脂シートを１周として厚みが薄い
ため、樹脂テープの巻付痕がシャフの表面に僅かに残存
していたため、僅かな量だけ研磨した。この研磨量は
０．３ｇであった。

【００３３】実施例１〜５を比較すると、実施例２の２
周巻きしたシャフトは実施例３の４周巻き、実施例４の
５周巻きのシャフトと同じ物性であり、実施例２では樹
脂シート量が最も少なくコスト面で有利となる。実施例
１の１周巻きの場合としたシャフトでは段差を取り除く
研磨をするため、実施例２〜４と比較すると若干強度が
低くなる。実施例５の６周巻きでは研磨は必要となって
いるが、研磨量は比較例の１／４程度となり減少するこ
とができる。

【００３４】樹脂シートの厚さが２５μｍと薄いため
樹脂シート３０の巻付回数についても２周〜４周が最適
であった。実施例１の１周の場合は、薄いので、上記の
ように、少し段差ができ、５プライ以上になると、巻き
数が多いのでコストが高くなる問題がある。また、実施
例５の６周になると空気が入り。層間のズレが生じやす
くなった。作業手数、コストを含めた総合評価では、４
段階評価（◎、○、△、×）で表１に示す通りとなっ
た。

【００３５】上記した結果より、樹脂シートをプリプレ
グの外周面に２〜４周巻き付けることにより、樹脂テー
プ、樹脂シートを取り除いた状態で、プリプレグの最外
層にテープ巻付痕が発生せず、それを除去するための研
磨をする必要がないことが確認できた。

【００３６】比較例では樹脂シートを介在させていない
ため、樹脂テープの巻付痕がシャフトの表面に残り、５
〜５０μｍの段差が生じた。この巻付痕を除去するため
２ｇ研磨した。

【００３７】実施例１〜５は、曲げ剛性、３点曲げ強度
の測定結果からも、樹脂シート３０を巻き付けて製造し
た実施例の物性値は、樹脂シート３０を巻き付けていな
い比較例よりも優れていた。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明の製造方法によれば、プリプレグの最外周面とスパイ
ラル状に巻き付ける樹脂テープとの間に樹脂シートを介
在させ、樹脂テープの巻付痕が樹脂テープに付けられて
も、プリプレグより成形される管状体の最外周面には付
けられないようにしているため、成形後に樹脂テープと
共に樹脂シートを除去するだけで、テープ巻付痕がない
外観が優れた管状体が得られる。

【００３９】また、テープ巻付痕を除去する研磨が不要
となるため、研磨による管状体の物性の低下、物性の変
化を発生させない利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）シャフト製造時の断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（Ｃ）は斜視図でである。

【図２】プリプレグ、樹脂シート、樹脂テープの展開
図である。

【図３】プリプレグに樹脂シートを巻き付ける正面図
を示す。

【図４】（Ａ）（Ｂ）は曲げ測定方法を示す図面であ
る。

【図５】３点曲げ強度試験を示す模式図である。

【図６】従来例で残るテープ痕の斜視図である。

【図７】他の従来例の図である。

【符号の説明】

１０マンドレル２０プリプレグ３０樹脂シート４０樹脂テープ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｌ 31:52 Ｂ２９Ｃ 67/14 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚のプリプレグをマンドレルに巻き
付けて積層した後、厚さ３ｍｍ以下で且つ上記最外層の
プリプレグの樹脂と接着しない樹脂シートで上記プリプ
レグの外周全体を覆い、該樹脂シートの外周面に樹脂テ
ープをスパイラル状に巻き付けた後、加熱硬化させ、上記硬化後に上記樹脂テープを取り除くと共に、上記樹
脂シートを取り除き、上記プリプレグの最外層面を露出
させていることを特徴とする管状体の製造方法。
【請求項２】上記プリプレグのマトリクス樹脂、樹脂
シートおよび樹脂テープの樹脂は熱硬化性樹脂とし、か
つ、上記樹脂シートの一面に離型剤を塗布して、該離型剤塗
布面をプリプレグの最外層に当接させて巻き付けて、硬
化後にプリプレグと樹脂シートとが一体化させないよう
にしている請求項１に記載の管状体の製造方法。
【請求項３】上記管状体はゴルフクラブシャフトから
なる請求項１または請求項２に記載の管状体の製造方
法。