JP2004202124A - テーパ付き中空シャフト - Google Patents
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Abstract
【課題】軽量で、かつ強度を維持させながら、ボールの飛球方向安定性と好フィーリングを有するテーパ付き中空シャフトを提供する。
【解決手段】炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させ、シャフト全体に積層したバイアス層と、前記配向方向を長手方向に対して±５°以下とほぼ平行となるように配向させ、シャフト全体に積層したストレート層を有するテーパ付き中空シャフトにおいて、シャフト先端のバイアス補強層に、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを使用することを特徴とする前記シャフト。
【選択図】 なし
【解決手段】炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させ、シャフト全体に積層したバイアス層と、前記配向方向を長手方向に対して±５°以下とほぼ平行となるように配向させ、シャフト全体に積層したストレート層を有するテーパ付き中空シャフトにおいて、シャフト先端のバイアス補強層に、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを使用することを特徴とする前記シャフト。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴルフクラブ用シャフトとして、ボールの飛球方向安定性に優れ、かつ振動減衰性を向上させることにより、優れた打感特性（フィーリング）を有するテーパ付き中空シャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフクラブには飛距離と方向性の両立が求められるために、スチ−ルシャフトに比べて、軽量で、高強度および高弾性率を兼ね備えたカーボンシャフトが注目されてきた。特に、オフセンターでミスショットした際、ヘッドフェース面の向きを安定化させるために、高弾性率炭素繊維を使用した低ねじれ化シャフトが検討されてきた。特に、ピッチ系炭素繊維をシャフトのバイアス先端補強層として、ＰＡＮ系バイアス全層の上に配置させて、シャフトの低ねじれ化を図る検討も進められてきた（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、ピッチ系高弾性率炭素繊維はポリアクリロニトリル系（ＰＡＮ系）炭素繊維と比べて強度が低いために、シャフトに十分なねじり強度を発現させるためには、バイアス層の使用量を多くする必要があった。したがって、ピッチ系高弾性率炭素繊維を使用した低ねじれ化シャフトは質量が増大してしまうために、使用者はプロあるいはハードヒッターに限定されてきた。
【０００４】
一方、ゴルフクラブにはボールショット時の打感特性（フィーリング）の良さも重要な要素と考えられてきた。オフセンターでミスショットした場合、シャフトは大きくねじれる。この時、シャフトのねじれと同時にねじり振動が発生する。このねじり振動がシャフトの手元に伝わると、プレイヤーは手のしびれなどの感触として、ねじり振動を認識し、いわゆる打感特性のフィーリングが悪いと判断する。この課題に対して、ピッチ系炭素繊維を使用した一方向シートをシャフトの先端側に適用することにより、ねじり振動減衰性に優れたシャフトを製造できることが見出されてきた（例えば、特許文献３参照）。よって、軽量で、かつ強度を維持させながら、ボールの方向安定性と好フィーリングを有するシャフトを開発するためには、ピッチ系高弾性率炭素繊維の長所を活かしつつ、かつ強度を改善した材料の開発が必要となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２２４８０９号公報
【特許文献２】
特開２００１−４６５６５号公報
【特許文献３】
特開平１０−１１４００２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記で説明したように、軽量で、かつ強度を維持させながら、ボールの飛球方向安定性と好フィーリングを有するテーパ付き中空シャフトを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ボールの飛球方向安定性と好フィーリング、すなわちシャフトの低ねじれ化と優れたねじり振動減衰性を達成するためには、ピッチ系炭素繊維をバイアス方向に適用する必要がある。しかしながら、幅広いゴルフプレイヤーに適したクラブを開発するためにはシャフトの軽量化を図る必要があり、強度の低いピッチ系高弾性率炭素繊維を使用する際の障害となっていた。一方、ＰＡＮ系炭素繊維は振動減衰性および高剛性という点に関してはピッチ系炭素繊維に劣るが、強度面では優れている。そこで、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせることにより、高剛性および優れた振動減衰性を保持しながら、強度も改善したハイブリッドプリプレグを開発するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させ、シャフト全体に積層したバイアス層と、前記配向方向を長手方向に対して±５°以下とほぼ平行となるように配向させ、シャフト全体に積層したストレート層を有するテーパ付き中空シャフトにおいて、シャフト先端のバイアス補強層に、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを使用することを特徴とする前記シャフトを提供するものである。
【０００９】
前記シャフトにおいて、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを、さらにバイアス層全層にも使用してよい。
【００１０】
このシャフトはシニアおよび女性向けをターゲットにした軽量シャフトを対象としている。比較的、スイングスピードの速くないプレイヤーの場合、適度に低ねじれ化されたシャフトが適している。ゴルフ用テーパ付きシャフトは、手元から先端にかけて、外径が小さくなり、ねじり剛性は先端側が小さくなるのが一般的である。ハイブリッドプリプレグをシャフト先端に適用するのは、先端のねじり剛性を向上させ、先端部のねじれを抑える、言い換えるとオフセンターショット時（ショットがスウィートスポットを外れたとき）のフェース面の向きを安定化させることを目的としたものである。さらに、同時にシャフト先端で発生するねじり振動をハイブリッドプリプレグが効率よく減衰させるので、振動がプレイヤーの手元に伝わりにくく、優れた打感特性も実現できる。
【００１１】
一方、スイングスピードの速いプレイヤーを対象とする場合、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを先端のバイアス補強層とバイアス層全層に併用することが好ましい。この場合、さらにシャフトの低ねじれ化が効率よく図られ、ボールの飛球方向安定性に寄与する。また振動減衰性にも優れ、かつねじれ強度が改善させたシャフトの開発が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを使用することを特徴とするテーパ付き中空シャフト、好ましくはゴルフクラブ用シャフトに関するものである。以下、本発明を詳しく説明する。
【００１３】
（ハイブリッドプリプレグの仕様）
ハイブリッドプリプレグは、ピッチ系炭素繊維として引張弾性率４００ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維を、並びにポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維として引張弾性率２４０ＧＰａ〜６００ＧＰａの炭素繊維を使用するのが良く、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維を一方向に揃えてシートにしたハイブリッドプリプレグが好ましい。ハイブリッドプリプレグの炭素繊維の引張弾性率は、それぞれの繊維の引張弾性率とその比率に対応したものになり、その範囲は３２０ＧＰａ〜７００ＧＰａとなる。また、さらに好ましくは、ハイブリッドプリプレグのピッチ系炭素繊維として引張弾性率５００ＧＰａ〜７００ＧＰａの炭素繊維を、ＰＡＮ系炭素繊維として引張弾性率４００ＧＰａの炭素繊維を使用するのが良い。この結果、ハイブリッドプリプレグの炭素繊維の引張弾性率は、４５０ＧＰａ〜５５０ＧＰａとなる。
【００１４】
より具体的なハイブリッドプリプレグの仕様としては、繊維の引張弾性率が４００〜８００ＧＰａ、引張強度が２０００ＭＰａ以上６０００ＭＰａ以下、直径が４μｍ以上１５μｍ以下で、且つ該繊維の束に樹脂を含浸硬化した一方向強化複合材料の圧縮強度が１００〜８００ＭＰａであるピッチ系炭素繊維の繊維束（Ａ）と、繊維の引張弾性率が２４０〜６００ＧＰａ、直径が前記ピッチ系炭素繊維の直径よりも小さく、且つ該繊維の束に樹脂を含浸硬化した一方向強化複合材料の圧縮強度及び圧縮破壊歪みが前記ピッチ系炭素繊維の繊維束に樹脂を含浸硬化した一方向強化複合材料よりも高いＰＡＮ系炭素繊維の繊維束（Ｂ）が、隣接して配設され、樹脂が含浸されている炭素繊維が一方向に配向したシート状のハイブリッドプリプレグが好ましい（図４参照）。図４は前記シート状のハイブリッドプリプレグの概略図であり、図４中、１３はピッチ系炭素繊維、１４はＰＡＮ系炭素繊維をそれぞれ示す。このようなハイブリッドプリプレグは公知であり、特開平５−２７８０３２号公報にその製造方法が記載されている。
【００１５】
本発明で用いるハイブリッドプリプレグは平滑で凹凸が少ないものがより好ましく、その繊維の引き揃え方向に対して直角方向のシートの凹凸幅が２５μｍ以下であることがより好ましい。平滑性に優れたハイブリッドプリプレグは炭素繊維の繊維束の開繊性（特にピッチ系炭素繊維）を向上させることにより、実現することが可能になる。
【００１６】
またハイブリッドプリプレグの平滑性向上は、トウの厚みが薄くてかつ、幅のある扁平な炭素繊維トウを使用することによっても実現できる。これはハイブリッドプリプレグに使用するピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維ともに同様に必要なことであり、両者の厚みがほぼ同じであることが更に好ましい。炭素繊維トウの厚みは実際に製造するハイブリッドプリプレグの厚みに近いものがより好ましく、通常は５０〜３００μｍ、好ましくは７０〜１５０μｍとすることができる。このような炭素繊維の扁平率（トウの幅／厚み比）は通常、３０〜１００であってもよい。
【００１７】
このようなハイブリッドプリプレグの表面の凹凸（平滑性）はシャフトの機械物性発現率（特にねじり強度、曲げ強度）に大きく影響し、平滑なほどシャフトの機械物性が優れたものになる。
【００１８】
（シャフトの製造）
本発明に係る中空シャフトは、バイアス補強層と全層バイアス層、さらにこれの外層側のストレート層および先端補強層からなり、金属製のテーパ付きマンドレルに炭素繊維プリプレグを所要数巻き付けて得られた積層体を、ラッピング、加熱硬化させ、マンドレルを抜き取り、所定の長さ（例えば１１００ｍｍ）に切断し、表面研磨して製造することができる。
【００１９】
（各層の定義）
バイアス層とは、炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させて積層した層であり、特にテーパ付き中空シャフトの全体に積層したものをいう。本発明においてはバイアス層に使用する炭素繊維は特に限定されないが、例えば引張弾性率２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維あるいはピッチ系炭素繊維を使用することができる。
【００２０】
ストレート層とは、炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±５°以下（−５°〜５°）とほぼ平行となるように配向させて積層した層であり、特にテーパ付き中空シャフトの全体に積層したものをいう。本発明においてはストレート層に使用する炭素繊維は特に限定されないが、例えば引張弾性率２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維あるいはピッチ系炭素繊維を使用することができる。
【００２１】
バイアス補強層とは、炭素繊維強化樹脂シートを使用し、該シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させかつ該シャフト先端から長手方向で４５％長さまでの範囲に積層し、シャフト先端部を補強した層をいう。本発明においては特に前記ハイブリッドプリプレグを使用することが好ましい。
【００２２】
ストレート補強層とは、炭素繊維強化樹脂シートを使用し、該シートの炭素繊維の配向方向を長手方向に対して±５°以下とほぼ平行となるように配向させて積層した層であり、かつ該シャフト先端から長手方向で４５％長さまでの範囲に積層し、シャフト先端部を補強した層をいう。本発明においてはストレート補強層に使用する炭素繊維は特に限定されないが、例えば引張弾性率５０ＧＰａ〜１７０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維あるいはピッチ系炭素繊維を使用することができる。
【００２３】
（炭素繊維の種類）
バイアス層、ストレート層、ストレート補強層およびバイアス補強層の炭素繊維強化樹脂シートとしては、一方向炭素繊維プリプレグ、炭素繊維クロスプリプレグ等が使用できるが、一方向炭素繊維プリプレグを使用することが好ましい。
【００２４】
バイアス補強層の炭素繊維強化樹脂シートに使用する炭素繊維は、引張弾性率で２９０〜７２０ＧＰａの炭素繊維を含むものであるが、好ましくは当該炭素繊維のみで構成するものがよい。
【００２５】
本発明は３５g〜７０ｇ以下のシャフトに関するものであり、バイアス補強層あるいはバイアス全層にハイブリッドプリプレグを積層することで、軽量で、かつ優れたねじり強度を保持しつつ、ボールの飛球方向の安定性と優れた振動減衰性（いいかえると打感特性）をシャフトに付与させることができる。
【００２６】
本発明に係る開発されたシャフトは、シニア層および女性を含む一般プレイヤーを対象とした軽量シャフトであって、しかも該ユーザーが有するゴルフクラブのヘッドスピードに対応した最適なねじれ特性をシャフトが備え、ユーザーが容易にボール飛球方向の安定性と優れた飛距離、さらには好フィーリングを得ることを実現可能とした軽量テーパ付き中空シャフトを提供することができる。
【００２７】
【実施例】
以下に本発明の実施例および比較例を示すが、本発明は当該実施例に限らないことはいうまでもない。
【００２８】
本発明の実施例および比較例では、表１に示すように、シャフトの基本特性であるシャフト質量、ねじり強度、ねじり剛性、およびシャフトトルクを測定した。またシャフトの打感特性の定量的評価法として、ねじり振動減衰性を評価した。
【００２９】
シャフトの振動減衰性はねじり振動の対数減衰率を測定することによって評価した。この方法は特開平１０−１１４００２号公報に記載の方法に準拠したものである。図１に、シャフトのねじり振動減衰性を評価する装置の概略図を示す。図１中、１は万力、２はシャフト、３はリード線、４はせん断歪みゲージ、５はアルミニウム円盤、６は錘（おもり）用の穴、７はプーリー、８はワイヤー、９は慣性モーメント制御錘（各２２ｇ）、１０はブリッジ、１１は増幅器、１２はコンピュータをそれぞれ示す。図１に示すように、せん断歪みゲージ４を貼り付けたシャフトの手元を固定して、先端側に円盤を取り付ける。この円盤に所定のねじりトルクを加えて、シャフトを振動させる。この時のねじり歪みの振動波形を測定し、対数減衰率を算出する。歪みゲージは先端から９２ｍｍの位置に貼り付けた。測定スパンは８９０ｍｍである。対数減衰率は振動波形のｎ番目の振幅をＡｎ、ｍ番目の振幅をＡｍ（ただし、ｎ＜ｍ）として、次式をもって対数減衰率とした。
【００３０】
【数１】
なお、表１には各シャフトのねじり振動減衰特性として、シャフトのねじれ振幅１０００μεの時の対数減衰率を示した。この対数減衰率が大きいほど、シャフトの振動減衰性（振動吸収特性）が優れていることを示す。
【００３１】
シャフト質量は１１００ｍｍの長さに切断し、表面研磨後に、秤にて測定する。ねじり強度は、シャフト全体(１１００ｍｍ長さ)の両端をジグにより固定し、ねじった時の破断トルク（Ｎ・ｍ）と破断した際のねじれ角度（度）を乗じた値で表す（ＳＧ規格 経済産業大臣承認シャフトの認定基準および基準確認方法に準拠）。シャフトトルクは、シャフト全体(１１００ｍｍ長さ)の両端をジグにより固定し、先端より４０ｍｍの部分に、１ｆｔ・ｌｂのトルクを加えたときのねじれ角である。
【００３２】
ねじり剛性は、シャフトの先端から５ｃｍ間隔ごとに歪ゲージを貼り付け、一定のトルクを付加し、シャフトをねじった時の各位置での歪量を測定して得た値である。図２はシャフトの先端からの位置とねじり剛性との関係を図に表したものである。この図２では、シャフト先端部の位置をＤ１、シャフトのバイアス補強層終端位置をＤ２として、先端部のねじり剛性をＧＩ（Ｄ１）、バイアス補強層終端位置Ｄ２のねじり剛性をＧＩ（Ｄ２）とした。
【００３３】
本発明では、表２および表３に示すように、クラブ試打評価としてインパクト後のボールの飛距離(ヤード)、ボール落下地点での左右方向のぶれの距離(ヤード) を測定した。ボール落下地点での左右方向のぶれの距離(ヤード)は、ショット地点と目標地点を結んだ直線に対して、左にずれた場合を「＋(プラス)」、右にずれた場合を「−（マイナス）」として表した。
【００３４】
ロボットによる試打評価の場合、意図的にオフセンターショットとするためにボールの打点位置はヘッドフェースの幾何学的中心に対して、高さ方向はセンターで一定にし、左右方向に対して、ヘッドトウ側(フェースの幾何学的中心に対して、右側)およびヘッドヒール側(フェースの幾何学的中心に対して、左側)にそれぞれ２５ｍｍずらした。
【００３５】
さらに人間テスター評価では、感性評価(インパクト時の衝撃、違和感、硬い)も５段階で行った。最高のものを５、逆に最低のものを１とした。
【００３６】
実施例１
本発明におけるゴルフシャフト用テーパ付き中空シャフトは、金属製のテーパ付きマンドレルに、下記の炭素繊維プリプレグをそれぞれ所要数巻き付けて得られた積層体に、ラッピングおよび加熱硬化して、マンドレルを抜き取り、所定の長さ（１１００ｍｍ）に切断し、表面研磨して作製した。
【００３７】
本発明の実施例１として開発されたシャフトは、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）のバイアス補強層には、日本グラファイトファイバー社製の炭素繊維プリプレグＥ５５２６Ｄ−１０Ｈ（商品名）（ピッチ系炭素繊維ＹＳＨ７０（商品名）／ＰＡＮ系ＨＲ−４０（商品名）の混層、引張弾性率５５０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（商品名）（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ（商品名）、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。３）のストレート層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ９０５２Ｆ−１０（商品名）（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４０Ｊ（商品名）、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／ｍ２、樹脂含有量３３質量％）と、同じく東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（商品名）（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）とを使用した。４）の先端ストレート補強層には日本グラファイトファイバー製炭素繊維プリプレグＥ０５２ＡＡ−１０Ｎ（商品名）（ピッチ系炭素繊維ＸＮ−０５（商品名）、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３７質量％）を使用した。
【００３８】
１）のバイアス補強層用プリプレグは、炭素繊維の配向方向がシャフトの長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿ったバイアス補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつ先端ストレート補強層上の巻き付け回数が±４５°層でそれぞれシャフト先端側で２．０周、シャフト先端側端部から長手方向に沿って３１０ｍｍの箇所で０周するように裁断されたプリプレグである。
【００３９】
２）全層バイアス層用プリプレグは、炭素繊維Ｔ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元（太径）側において、±４５°層でそれぞれ２周、バイアス層全体として４周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００４０】
３）のストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００４１】
４）の先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
【００４２】
これらプリプレグを用いて得られたシャフトのシャフト質量、ねじり強度、ねじり剛性、シャフトトルクおよび振動減衰性をそれぞれ測定した。結果を表に示す。
【００４３】
実施例２
本発明の実施例２として開発されたシャフトの基本的な積層構成は、実施例１と同様に、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）のバイアス補強層には、日本グラファイトファイバー製の炭素繊維プリプレグＥ５０２６Ｃ−１０Ｈ（商品名）（ピッチ系炭素繊維ＸＮ６０（商品名）／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、引張弾性率５００ＧＰａ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０(ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％)を使用した。３)および４）の各ストレート層には、実施例１と同様のプリプレグを使用した。また、１）〜４）までのプリプレグの裁断寸法は実施例１と同様とし、得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００４４】
実施例３
本発明の実施例３として開発されたシャフトの基本的な積層構成は、実施例１と同様に、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）のバイアス補強層には、ハイブリッドプリプレグＨＢ４５（ピッチ系炭素繊維ＸＮ５０（商品名）／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、引張弾性率４５０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０(ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、引張弾性率３００ＧＰａ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％)を使用した。３)および４）の各ストレート層には、実施例１と同様のプリプレグを使用した。また、１）〜４）までのプリプレグの裁断寸法は実施例１と同様とし、得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００４５】
実施例４
本発明の実施例４として開発されたシャフトの基本的な積層構成は、実施例１と同様に、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）のバイアス補強層には、日本グラファイトファイバー製の炭素繊維プリプレグＥ５５２６Ｄ−１０Ｈ（商品名）（ピッチ系炭素繊維ＹＳＨ７０（商品名）／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、引張弾性率５５０ＧＰａ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、ハイブリッドプリプレグＨＢ４５（ピッチ系炭素繊維ＸＮ５０／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、引張弾性率４５０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。３)および４）の各ストレート層には、実施例１と同様のプリプレグを使用した。
【００４６】
１）のバイアス補強層用プリプレグは、炭素繊維の配向方向がシャフトの長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿ったバイアス補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつ先端ストレート補強層上の巻き付け回数が±４５°層でそれぞれ、シャフト先端側で２．０周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように裁断されたプリプレグである。
【００４７】
２）の全層バイアス層用プリプレグＨＢ４５は、炭素繊維の配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、±４５°層でそれぞれ３周、バイアス層全体として６周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００４８】
３）のストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００４９】
４）の先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００５０】
比較例１
比較例１のシャフトは、内層から１）全層バイアス層、２）ストレート層、３）先端ストレート補強層より構成される。１）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。２）のストレート層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ９０５２Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４０Ｊ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／ｍ２ 、樹脂含有量３３質量％）と、同じく東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）とを使用した。３）の先端ストレート補強層には日本グラファイトファイバー製炭素繊維プリプレグＥ０５２ＡＡ−１０Ｎ（ピッチ系炭素繊維ＸＮ−０５、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３７質量％）を使用した。
【００５１】
１）の全層バイアス層用プリプレグは、炭素繊維Ｔ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、±４５°層でそれぞれ２周、バイアス層全体として４周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００５２】
２）のストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００５３】
３）の先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００５４】
比較例２
比較例２のシャフトは、内層より１）全層バイアス層、２）ストレート層、３）先端ストレート補強層より構成される。１）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ６０５２Ｆ−１０（商品名）（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４６Ｊ（商品名）、引張弾性率４６０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／、樹脂含有量３３質量％）を使用した。２）のストレート層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ９０５２Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４０Ｊ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／ｍ２、樹脂含有量３３質量％）と、同じく東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）とを使用した。３）の先端ストレート補強層には日本グラファイトファイバー製炭素繊維プリプレグＥ０５２ＡＡ−１０Ｎ（ピッチ系炭素繊維ＸＮ−０５、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３７質量％）を使用した。
【００５５】
１）の全層バイアス層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４６Ｊの配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、±４５°層でそれぞれ３周、バイアス層全体として６周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００５６】
２）のストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００５７】
３）の先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向に沿って３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００５８】
比較例３
比較例３は、比較例２の全層バイアス層を日本グラファイトファイバー製の炭素繊維プリプレグＥ５５２６Ｄ−１０Ｈ（ピッチ系炭素繊維ＹＳＨ７０／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、引張弾性率５５０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）に変更した以外はすべて比較例２と同様にシャフトを作製した。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００５９】
比較例４
比較例４のシャフトの基本的な積層構成は、実施例１と同様に、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。ただし１）のバイアス補強層には、ハイブリッドプリプレグではなく、日本グラファイトファイバー社製のピッチ系炭素繊維ＸＮ−５０を使用したプリプレグ（引張弾性率５００ＧＰａ、マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０(ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２ 、樹脂含有量３０質量％)を使用した。３)および４）の各ストレート層には、実施例１と同様のプリプレグを使用した。また、１）〜４）までのプリプレグの裁断寸法は実施例１と同様とし、得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００６０】
比較例５
比較例５のシャフトは、内層より１）全層バイアス層、２）バイアス補強層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。２）のバイアス補強層には、日本グラファイトファイバー製のピッチ系炭素繊維ＸＮ−５０を使用したプリプレグ（引張弾性率５００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。３）のストレート層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ９０５２Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４０Ｊ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／ｍ２、樹脂含有量３３質量％）と、同じく東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）とを使用した。４）の先端ストレート補強層には日本グラファイトファイバー社製炭素繊維プリプレグＥ０５２ＡＡ−１０Ｎ（ピッチ系炭素繊維ＸＮ−０５、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３７質量％）を使用した。
【００６１】
１）の全層バイアス層用プリプレグは、炭素繊維Ｔ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、±４５°層でそれぞれ２周、バイアス層全体として４周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００６２】
バイアス補強層用プリプレグは、炭素繊維の配向方向がシャフトの長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿ったバイアス補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつ先端ストレート補強層上の巻き付け回数が±４５°層でそれぞれ、シャフト先端側で２．０周、シャフト先端側端部から長手方向に沿って３１０ｍｍの箇所で０周するように裁断されたプリプレグである。
【００６３】
ストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００６４】
先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
【表３】
【００６８】
（ねじり強度）
表１より、実施例１〜４のシャフトはすべて、比較例１〜５のシャフトより高いねじり強度を示したことが判る。この結果は、ねじり強度に関して、ハイブリッドプリプレグによる先端のねじり補強が効果的であることを示している。さらに、シャフト質量がほぼ同等で、積層構成においてバイアス補強層がハイブリッドプリプレグで構成されているか、またはピッチ単独のプリプレグで構成されているかの相違だけである実施例２のシャフトおよび比較例４のシャフトを比較した場合、ハイブリッドプリプレグが強度向上に関して、ピッチプリプレグより優れていることは明らかである。
【００６９】
（飛距離と方向性）
実施例１〜４のシャフトはすべて先端バイアス補強層が積層されているシャフトであり、この補強層により、先端のねじり剛性ＧＩ（Ｄ１）は補強層終端部のねじり剛性ＧＩ（Ｄ２）と比較して、強化されている。これは全層バイアス層が同一である実施例１〜３のシャフトと比較例１のシャフトとの比較、または実施例４のシャフトと比較例２のシャフトとの比較をすれば明らかである。表２および表３に示すように、先端のねじり剛性が強化された実施例のシャフトを用いた場合、比較例のシャフトを用いた場合と比べて、飛球の横ぶれが小さくなり、飛距離が向上している。
【００７０】
（打感特性・ねじり振動減衰性）
表１および図３で示すように、実施例１のシャフトは比較例１および２のシャフトと比べて、ねじり振動減衰特性が向上した。これに対応して、表３で示すように、実施例１のシャフトのプレイヤーによる感性結果は、比較例１および２のシャフトのそれと比べて良好であった。例外として、全層バイアス層にＨＢ５５プリプレグを使用したシャフトは振動減衰性が優れてはいるが、先端部のねじり補強をしていないために、ねじり強度が低い結果となった。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、シニアおよび女性層を含む一般プレイヤーをターゲットとした軽量シャフト(１１００ｍｍ当たり３５ｇ〜６５g 以下) であって、しかもヘッドスピードに対応した最適なねじれ特性を有し、ボール飛球方向の安定性を兼ね備えたテーパ付中空シャフトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シャフトのねじり振動減衰性を評価する装置の概略図である。
【図２】シャフト先端からの位置とねじり剛性との関係を示すシャフトのねじり剛性分布図である。
【図３】本発明におけるシャフトの歪み量とねじり振動減衰特性の関係（実施例と比較例の比較）を示す図である。
【図４】ハイブリッドプリプレグシートの概略図である。
【符号の説明】１：万力、２：シャフト、３：リード線、４：せん断歪みゲージ、５：アルミニウム円盤、６：錘用の穴、７：プーリー、８：ワイヤー、９：慣性モーメント制御錘、１０：ブリッジ、１１：増幅器、１２：コンピュータ、１３：ピッチ系炭素繊維、１４：ＰＡＮ系炭素繊維。
【発明の属する技術分野】
本発明はゴルフクラブ用シャフトとして、ボールの飛球方向安定性に優れ、かつ振動減衰性を向上させることにより、優れた打感特性（フィーリング）を有するテーパ付き中空シャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフクラブには飛距離と方向性の両立が求められるために、スチ−ルシャフトに比べて、軽量で、高強度および高弾性率を兼ね備えたカーボンシャフトが注目されてきた。特に、オフセンターでミスショットした際、ヘッドフェース面の向きを安定化させるために、高弾性率炭素繊維を使用した低ねじれ化シャフトが検討されてきた。特に、ピッチ系炭素繊維をシャフトのバイアス先端補強層として、ＰＡＮ系バイアス全層の上に配置させて、シャフトの低ねじれ化を図る検討も進められてきた（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、ピッチ系高弾性率炭素繊維はポリアクリロニトリル系（ＰＡＮ系）炭素繊維と比べて強度が低いために、シャフトに十分なねじり強度を発現させるためには、バイアス層の使用量を多くする必要があった。したがって、ピッチ系高弾性率炭素繊維を使用した低ねじれ化シャフトは質量が増大してしまうために、使用者はプロあるいはハードヒッターに限定されてきた。
【０００４】
一方、ゴルフクラブにはボールショット時の打感特性（フィーリング）の良さも重要な要素と考えられてきた。オフセンターでミスショットした場合、シャフトは大きくねじれる。この時、シャフトのねじれと同時にねじり振動が発生する。このねじり振動がシャフトの手元に伝わると、プレイヤーは手のしびれなどの感触として、ねじり振動を認識し、いわゆる打感特性のフィーリングが悪いと判断する。この課題に対して、ピッチ系炭素繊維を使用した一方向シートをシャフトの先端側に適用することにより、ねじり振動減衰性に優れたシャフトを製造できることが見出されてきた（例えば、特許文献３参照）。よって、軽量で、かつ強度を維持させながら、ボールの方向安定性と好フィーリングを有するシャフトを開発するためには、ピッチ系高弾性率炭素繊維の長所を活かしつつ、かつ強度を改善した材料の開発が必要となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２２４８０９号公報
【特許文献２】
特開２００１−４６５６５号公報
【特許文献３】
特開平１０−１１４００２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記で説明したように、軽量で、かつ強度を維持させながら、ボールの飛球方向安定性と好フィーリングを有するテーパ付き中空シャフトを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
ボールの飛球方向安定性と好フィーリング、すなわちシャフトの低ねじれ化と優れたねじり振動減衰性を達成するためには、ピッチ系炭素繊維をバイアス方向に適用する必要がある。しかしながら、幅広いゴルフプレイヤーに適したクラブを開発するためにはシャフトの軽量化を図る必要があり、強度の低いピッチ系高弾性率炭素繊維を使用する際の障害となっていた。一方、ＰＡＮ系炭素繊維は振動減衰性および高剛性という点に関してはピッチ系炭素繊維に劣るが、強度面では優れている。そこで、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせることにより、高剛性および優れた振動減衰性を保持しながら、強度も改善したハイブリッドプリプレグを開発するに至った。
【０００８】
すなわち本発明は、炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させ、シャフト全体に積層したバイアス層と、前記配向方向を長手方向に対して±５°以下とほぼ平行となるように配向させ、シャフト全体に積層したストレート層を有するテーパ付き中空シャフトにおいて、シャフト先端のバイアス補強層に、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを使用することを特徴とする前記シャフトを提供するものである。
【０００９】
前記シャフトにおいて、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを、さらにバイアス層全層にも使用してよい。
【００１０】
このシャフトはシニアおよび女性向けをターゲットにした軽量シャフトを対象としている。比較的、スイングスピードの速くないプレイヤーの場合、適度に低ねじれ化されたシャフトが適している。ゴルフ用テーパ付きシャフトは、手元から先端にかけて、外径が小さくなり、ねじり剛性は先端側が小さくなるのが一般的である。ハイブリッドプリプレグをシャフト先端に適用するのは、先端のねじり剛性を向上させ、先端部のねじれを抑える、言い換えるとオフセンターショット時（ショットがスウィートスポットを外れたとき）のフェース面の向きを安定化させることを目的としたものである。さらに、同時にシャフト先端で発生するねじり振動をハイブリッドプリプレグが効率よく減衰させるので、振動がプレイヤーの手元に伝わりにくく、優れた打感特性も実現できる。
【００１１】
一方、スイングスピードの速いプレイヤーを対象とする場合、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを先端のバイアス補強層とバイアス層全層に併用することが好ましい。この場合、さらにシャフトの低ねじれ化が効率よく図られ、ボールの飛球方向安定性に寄与する。また振動減衰性にも優れ、かつねじれ強度が改善させたシャフトの開発が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明は、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを使用することを特徴とするテーパ付き中空シャフト、好ましくはゴルフクラブ用シャフトに関するものである。以下、本発明を詳しく説明する。
【００１３】
（ハイブリッドプリプレグの仕様）
ハイブリッドプリプレグは、ピッチ系炭素繊維として引張弾性率４００ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維を、並びにポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維として引張弾性率２４０ＧＰａ〜６００ＧＰａの炭素繊維を使用するのが良く、ピッチ系炭素繊維とＰＡＮ系炭素繊維を一方向に揃えてシートにしたハイブリッドプリプレグが好ましい。ハイブリッドプリプレグの炭素繊維の引張弾性率は、それぞれの繊維の引張弾性率とその比率に対応したものになり、その範囲は３２０ＧＰａ〜７００ＧＰａとなる。また、さらに好ましくは、ハイブリッドプリプレグのピッチ系炭素繊維として引張弾性率５００ＧＰａ〜７００ＧＰａの炭素繊維を、ＰＡＮ系炭素繊維として引張弾性率４００ＧＰａの炭素繊維を使用するのが良い。この結果、ハイブリッドプリプレグの炭素繊維の引張弾性率は、４５０ＧＰａ〜５５０ＧＰａとなる。
【００１４】
より具体的なハイブリッドプリプレグの仕様としては、繊維の引張弾性率が４００〜８００ＧＰａ、引張強度が２０００ＭＰａ以上６０００ＭＰａ以下、直径が４μｍ以上１５μｍ以下で、且つ該繊維の束に樹脂を含浸硬化した一方向強化複合材料の圧縮強度が１００〜８００ＭＰａであるピッチ系炭素繊維の繊維束（Ａ）と、繊維の引張弾性率が２４０〜６００ＧＰａ、直径が前記ピッチ系炭素繊維の直径よりも小さく、且つ該繊維の束に樹脂を含浸硬化した一方向強化複合材料の圧縮強度及び圧縮破壊歪みが前記ピッチ系炭素繊維の繊維束に樹脂を含浸硬化した一方向強化複合材料よりも高いＰＡＮ系炭素繊維の繊維束（Ｂ）が、隣接して配設され、樹脂が含浸されている炭素繊維が一方向に配向したシート状のハイブリッドプリプレグが好ましい（図４参照）。図４は前記シート状のハイブリッドプリプレグの概略図であり、図４中、１３はピッチ系炭素繊維、１４はＰＡＮ系炭素繊維をそれぞれ示す。このようなハイブリッドプリプレグは公知であり、特開平５−２７８０３２号公報にその製造方法が記載されている。
【００１５】
本発明で用いるハイブリッドプリプレグは平滑で凹凸が少ないものがより好ましく、その繊維の引き揃え方向に対して直角方向のシートの凹凸幅が２５μｍ以下であることがより好ましい。平滑性に優れたハイブリッドプリプレグは炭素繊維の繊維束の開繊性（特にピッチ系炭素繊維）を向上させることにより、実現することが可能になる。
【００１６】
またハイブリッドプリプレグの平滑性向上は、トウの厚みが薄くてかつ、幅のある扁平な炭素繊維トウを使用することによっても実現できる。これはハイブリッドプリプレグに使用するピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維ともに同様に必要なことであり、両者の厚みがほぼ同じであることが更に好ましい。炭素繊維トウの厚みは実際に製造するハイブリッドプリプレグの厚みに近いものがより好ましく、通常は５０〜３００μｍ、好ましくは７０〜１５０μｍとすることができる。このような炭素繊維の扁平率（トウの幅／厚み比）は通常、３０〜１００であってもよい。
【００１７】
このようなハイブリッドプリプレグの表面の凹凸（平滑性）はシャフトの機械物性発現率（特にねじり強度、曲げ強度）に大きく影響し、平滑なほどシャフトの機械物性が優れたものになる。
【００１８】
（シャフトの製造）
本発明に係る中空シャフトは、バイアス補強層と全層バイアス層、さらにこれの外層側のストレート層および先端補強層からなり、金属製のテーパ付きマンドレルに炭素繊維プリプレグを所要数巻き付けて得られた積層体を、ラッピング、加熱硬化させ、マンドレルを抜き取り、所定の長さ（例えば１１００ｍｍ）に切断し、表面研磨して製造することができる。
【００１９】
（各層の定義）
バイアス層とは、炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させて積層した層であり、特にテーパ付き中空シャフトの全体に積層したものをいう。本発明においてはバイアス層に使用する炭素繊維は特に限定されないが、例えば引張弾性率２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維あるいはピッチ系炭素繊維を使用することができる。
【００２０】
ストレート層とは、炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±５°以下（−５°〜５°）とほぼ平行となるように配向させて積層した層であり、特にテーパ付き中空シャフトの全体に積層したものをいう。本発明においてはストレート層に使用する炭素繊維は特に限定されないが、例えば引張弾性率２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維あるいはピッチ系炭素繊維を使用することができる。
【００２１】
バイアス補強層とは、炭素繊維強化樹脂シートを使用し、該シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させかつ該シャフト先端から長手方向で４５％長さまでの範囲に積層し、シャフト先端部を補強した層をいう。本発明においては特に前記ハイブリッドプリプレグを使用することが好ましい。
【００２２】
ストレート補強層とは、炭素繊維強化樹脂シートを使用し、該シートの炭素繊維の配向方向を長手方向に対して±５°以下とほぼ平行となるように配向させて積層した層であり、かつ該シャフト先端から長手方向で４５％長さまでの範囲に積層し、シャフト先端部を補強した層をいう。本発明においてはストレート補強層に使用する炭素繊維は特に限定されないが、例えば引張弾性率５０ＧＰａ〜１７０ＧＰａのＰＡＮ系炭素繊維あるいはピッチ系炭素繊維を使用することができる。
【００２３】
（炭素繊維の種類）
バイアス層、ストレート層、ストレート補強層およびバイアス補強層の炭素繊維強化樹脂シートとしては、一方向炭素繊維プリプレグ、炭素繊維クロスプリプレグ等が使用できるが、一方向炭素繊維プリプレグを使用することが好ましい。
【００２４】
バイアス補強層の炭素繊維強化樹脂シートに使用する炭素繊維は、引張弾性率で２９０〜７２０ＧＰａの炭素繊維を含むものであるが、好ましくは当該炭素繊維のみで構成するものがよい。
【００２５】
本発明は３５g〜７０ｇ以下のシャフトに関するものであり、バイアス補強層あるいはバイアス全層にハイブリッドプリプレグを積層することで、軽量で、かつ優れたねじり強度を保持しつつ、ボールの飛球方向の安定性と優れた振動減衰性（いいかえると打感特性）をシャフトに付与させることができる。
【００２６】
本発明に係る開発されたシャフトは、シニア層および女性を含む一般プレイヤーを対象とした軽量シャフトであって、しかも該ユーザーが有するゴルフクラブのヘッドスピードに対応した最適なねじれ特性をシャフトが備え、ユーザーが容易にボール飛球方向の安定性と優れた飛距離、さらには好フィーリングを得ることを実現可能とした軽量テーパ付き中空シャフトを提供することができる。
【００２７】
【実施例】
以下に本発明の実施例および比較例を示すが、本発明は当該実施例に限らないことはいうまでもない。
【００２８】
本発明の実施例および比較例では、表１に示すように、シャフトの基本特性であるシャフト質量、ねじり強度、ねじり剛性、およびシャフトトルクを測定した。またシャフトの打感特性の定量的評価法として、ねじり振動減衰性を評価した。
【００２９】
シャフトの振動減衰性はねじり振動の対数減衰率を測定することによって評価した。この方法は特開平１０−１１４００２号公報に記載の方法に準拠したものである。図１に、シャフトのねじり振動減衰性を評価する装置の概略図を示す。図１中、１は万力、２はシャフト、３はリード線、４はせん断歪みゲージ、５はアルミニウム円盤、６は錘（おもり）用の穴、７はプーリー、８はワイヤー、９は慣性モーメント制御錘（各２２ｇ）、１０はブリッジ、１１は増幅器、１２はコンピュータをそれぞれ示す。図１に示すように、せん断歪みゲージ４を貼り付けたシャフトの手元を固定して、先端側に円盤を取り付ける。この円盤に所定のねじりトルクを加えて、シャフトを振動させる。この時のねじり歪みの振動波形を測定し、対数減衰率を算出する。歪みゲージは先端から９２ｍｍの位置に貼り付けた。測定スパンは８９０ｍｍである。対数減衰率は振動波形のｎ番目の振幅をＡｎ、ｍ番目の振幅をＡｍ（ただし、ｎ＜ｍ）として、次式をもって対数減衰率とした。
【００３０】
【数１】
【００３１】
シャフト質量は１１００ｍｍの長さに切断し、表面研磨後に、秤にて測定する。ねじり強度は、シャフト全体(１１００ｍｍ長さ)の両端をジグにより固定し、ねじった時の破断トルク（Ｎ・ｍ）と破断した際のねじれ角度（度）を乗じた値で表す（ＳＧ規格 経済産業大臣承認シャフトの認定基準および基準確認方法に準拠）。シャフトトルクは、シャフト全体(１１００ｍｍ長さ)の両端をジグにより固定し、先端より４０ｍｍの部分に、１ｆｔ・ｌｂのトルクを加えたときのねじれ角である。
【００３２】
ねじり剛性は、シャフトの先端から５ｃｍ間隔ごとに歪ゲージを貼り付け、一定のトルクを付加し、シャフトをねじった時の各位置での歪量を測定して得た値である。図２はシャフトの先端からの位置とねじり剛性との関係を図に表したものである。この図２では、シャフト先端部の位置をＤ１、シャフトのバイアス補強層終端位置をＤ２として、先端部のねじり剛性をＧＩ（Ｄ１）、バイアス補強層終端位置Ｄ２のねじり剛性をＧＩ（Ｄ２）とした。
【００３３】
本発明では、表２および表３に示すように、クラブ試打評価としてインパクト後のボールの飛距離(ヤード)、ボール落下地点での左右方向のぶれの距離(ヤード) を測定した。ボール落下地点での左右方向のぶれの距離(ヤード)は、ショット地点と目標地点を結んだ直線に対して、左にずれた場合を「＋(プラス)」、右にずれた場合を「−（マイナス）」として表した。
【００３４】
ロボットによる試打評価の場合、意図的にオフセンターショットとするためにボールの打点位置はヘッドフェースの幾何学的中心に対して、高さ方向はセンターで一定にし、左右方向に対して、ヘッドトウ側(フェースの幾何学的中心に対して、右側)およびヘッドヒール側(フェースの幾何学的中心に対して、左側)にそれぞれ２５ｍｍずらした。
【００３５】
さらに人間テスター評価では、感性評価(インパクト時の衝撃、違和感、硬い)も５段階で行った。最高のものを５、逆に最低のものを１とした。
【００３６】
実施例１
本発明におけるゴルフシャフト用テーパ付き中空シャフトは、金属製のテーパ付きマンドレルに、下記の炭素繊維プリプレグをそれぞれ所要数巻き付けて得られた積層体に、ラッピングおよび加熱硬化して、マンドレルを抜き取り、所定の長さ（１１００ｍｍ）に切断し、表面研磨して作製した。
【００３７】
本発明の実施例１として開発されたシャフトは、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）のバイアス補強層には、日本グラファイトファイバー社製の炭素繊維プリプレグＥ５５２６Ｄ−１０Ｈ（商品名）（ピッチ系炭素繊維ＹＳＨ７０（商品名）／ＰＡＮ系ＨＲ−４０（商品名）の混層、引張弾性率５５０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（商品名）（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ（商品名）、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。３）のストレート層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ９０５２Ｆ−１０（商品名）（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４０Ｊ（商品名）、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／ｍ２、樹脂含有量３３質量％）と、同じく東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（商品名）（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）とを使用した。４）の先端ストレート補強層には日本グラファイトファイバー製炭素繊維プリプレグＥ０５２ＡＡ−１０Ｎ（商品名）（ピッチ系炭素繊維ＸＮ−０５（商品名）、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３７質量％）を使用した。
【００３８】
１）のバイアス補強層用プリプレグは、炭素繊維の配向方向がシャフトの長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿ったバイアス補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつ先端ストレート補強層上の巻き付け回数が±４５°層でそれぞれシャフト先端側で２．０周、シャフト先端側端部から長手方向に沿って３１０ｍｍの箇所で０周するように裁断されたプリプレグである。
【００３９】
２）全層バイアス層用プリプレグは、炭素繊維Ｔ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元（太径）側において、±４５°層でそれぞれ２周、バイアス層全体として４周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００４０】
３）のストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００４１】
４）の先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
【００４２】
これらプリプレグを用いて得られたシャフトのシャフト質量、ねじり強度、ねじり剛性、シャフトトルクおよび振動減衰性をそれぞれ測定した。結果を表に示す。
【００４３】
実施例２
本発明の実施例２として開発されたシャフトの基本的な積層構成は、実施例１と同様に、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）のバイアス補強層には、日本グラファイトファイバー製の炭素繊維プリプレグＥ５０２６Ｃ−１０Ｈ（商品名）（ピッチ系炭素繊維ＸＮ６０（商品名）／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、引張弾性率５００ＧＰａ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０(ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％)を使用した。３)および４）の各ストレート層には、実施例１と同様のプリプレグを使用した。また、１）〜４）までのプリプレグの裁断寸法は実施例１と同様とし、得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００４４】
実施例３
本発明の実施例３として開発されたシャフトの基本的な積層構成は、実施例１と同様に、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）のバイアス補強層には、ハイブリッドプリプレグＨＢ４５（ピッチ系炭素繊維ＸＮ５０（商品名）／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、引張弾性率４５０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０(ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、引張弾性率３００ＧＰａ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％)を使用した。３)および４）の各ストレート層には、実施例１と同様のプリプレグを使用した。また、１）〜４）までのプリプレグの裁断寸法は実施例１と同様とし、得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００４５】
実施例４
本発明の実施例４として開発されたシャフトの基本的な積層構成は、実施例１と同様に、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）のバイアス補強層には、日本グラファイトファイバー製の炭素繊維プリプレグＥ５５２６Ｄ−１０Ｈ（商品名）（ピッチ系炭素繊維ＹＳＨ７０（商品名）／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、引張弾性率５５０ＧＰａ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、ハイブリッドプリプレグＨＢ４５（ピッチ系炭素繊維ＸＮ５０／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、引張弾性率４５０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。３)および４）の各ストレート層には、実施例１と同様のプリプレグを使用した。
【００４６】
１）のバイアス補強層用プリプレグは、炭素繊維の配向方向がシャフトの長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿ったバイアス補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつ先端ストレート補強層上の巻き付け回数が±４５°層でそれぞれ、シャフト先端側で２．０周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように裁断されたプリプレグである。
【００４７】
２）の全層バイアス層用プリプレグＨＢ４５は、炭素繊維の配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、±４５°層でそれぞれ３周、バイアス層全体として６周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００４８】
３）のストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００４９】
４）の先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００５０】
比較例１
比較例１のシャフトは、内層から１）全層バイアス層、２）ストレート層、３）先端ストレート補強層より構成される。１）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。２）のストレート層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ９０５２Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４０Ｊ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／ｍ２ 、樹脂含有量３３質量％）と、同じく東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）とを使用した。３）の先端ストレート補強層には日本グラファイトファイバー製炭素繊維プリプレグＥ０５２ＡＡ−１０Ｎ（ピッチ系炭素繊維ＸＮ−０５、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３７質量％）を使用した。
【００５１】
１）の全層バイアス層用プリプレグは、炭素繊維Ｔ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、±４５°層でそれぞれ２周、バイアス層全体として４周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００５２】
２）のストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００５３】
３）の先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００５４】
比較例２
比較例２のシャフトは、内層より１）全層バイアス層、２）ストレート層、３）先端ストレート補強層より構成される。１）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ６０５２Ｆ−１０（商品名）（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４６Ｊ（商品名）、引張弾性率４６０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／、樹脂含有量３３質量％）を使用した。２）のストレート層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ９０５２Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４０Ｊ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／ｍ２、樹脂含有量３３質量％）と、同じく東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）とを使用した。３）の先端ストレート補強層には日本グラファイトファイバー製炭素繊維プリプレグＥ０５２ＡＡ−１０Ｎ（ピッチ系炭素繊維ＸＮ−０５、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３７質量％）を使用した。
【００５５】
１）の全層バイアス層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４６Ｊの配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、±４５°層でそれぞれ３周、バイアス層全体として６周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００５６】
２）のストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００５７】
３）の先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向に沿って３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００５８】
比較例３
比較例３は、比較例２の全層バイアス層を日本グラファイトファイバー製の炭素繊維プリプレグＥ５５２６Ｄ−１０Ｈ（ピッチ系炭素繊維ＹＳＨ７０／ＰＡＮ系ＨＲ−４０の混層、引張弾性率５５０ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）に変更した以外はすべて比較例２と同様にシャフトを作製した。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００５９】
比較例４
比較例４のシャフトの基本的な積層構成は、実施例１と同様に、内層から１）バイアス補強層、２）全層バイアス層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。ただし１）のバイアス補強層には、ハイブリッドプリプレグではなく、日本グラファイトファイバー社製のピッチ系炭素繊維ＸＮ−５０を使用したプリプレグ（引張弾性率５００ＧＰａ、マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。２）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０(ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２ 、樹脂含有量３０質量％)を使用した。３)および４）の各ストレート層には、実施例１と同様のプリプレグを使用した。また、１）〜４）までのプリプレグの裁断寸法は実施例１と同様とし、得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００６０】
比較例５
比較例５のシャフトは、内層より１）全層バイアス層、２）バイアス補強層、３）ストレート層、４）先端ストレート補強層より構成される。１）の全層バイアス層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、引張弾性率３００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）を使用した。２）のバイアス補強層には、日本グラファイトファイバー製のピッチ系炭素繊維ＸＮ−５０を使用したプリプレグ（引張弾性率５００ＧＰａ、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３２質量％）を使用した。３）のストレート層には、東レ製炭素繊維プリプレグＰ９０５２Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｍ４０Ｊ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付９２ｇ／ｍ２、樹脂含有量３３質量％）と、同じく東レ製炭素繊維プリプレグＰ２０５３Ｆ−１０（ＰＡＮ系炭素繊維Ｔ８００Ｈ、エポキシ系マトリックス樹脂＃２５００、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３０質量％）とを使用した。４）の先端ストレート補強層には日本グラファイトファイバー社製炭素繊維プリプレグＥ０５２ＡＡ−１０Ｎ（ピッチ系炭素繊維ＸＮ−０５、エポキシ系マトリックス樹脂２５Ｐ、炭素繊維目付１００ｇ／ｍ２、樹脂含有量３７質量％）を使用した。
【００６１】
１）の全層バイアス層用プリプレグは、炭素繊維Ｔ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト長手方向に沿った全層バイアス層の長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、±４５°層でそれぞれ２周、バイアス層全体として４周するように、台形に裁断されたプリプレグである。
【００６２】
バイアス補強層用プリプレグは、炭素繊維の配向方向がシャフトの長手方向に対して＋４５゜および−４５゜となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿ったバイアス補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつ先端ストレート補強層上の巻き付け回数が±４５°層でそれぞれ、シャフト先端側で２．０周、シャフト先端側端部から長手方向に沿って３１０ｍｍの箇所で０周するように裁断されたプリプレグである。
【００６３】
ストレート層用プリプレグは、炭素繊維Ｍ４０ＪおよびＴ８００Ｈの配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト長手方向に沿ったストレート層長さが１２００ｍｍとなるように、かつシャフト先端側から手元側において、バイアス層上をＭ４０Ｊ層が１周、Ｔ８００Ｈ層が２周するように、それぞれ台形に裁断されたプリプレグである。
【００６４】
先端ストレート補強層用プリプレグは、炭素繊維ＸＮ−０５の配向方向がシャフト長手方向とほぼ平行となるように、かつシャフト先端側端部から長手方向に沿った先端ストレート補強層長さが３１０ｍｍとなるように、かつストレート層上の巻き付け回数がシャフト先端側で５周、シャフト先端側端部から長手方向へ３１０ｍｍの箇所で０周するように、三角形に裁断されたプリプレグである。
得られたシャフトについて実施例１と同様の特性を測定した。結果を表に示す。
【００６５】
【表１】
【表２】
【表３】
（ねじり強度）
表１より、実施例１〜４のシャフトはすべて、比較例１〜５のシャフトより高いねじり強度を示したことが判る。この結果は、ねじり強度に関して、ハイブリッドプリプレグによる先端のねじり補強が効果的であることを示している。さらに、シャフト質量がほぼ同等で、積層構成においてバイアス補強層がハイブリッドプリプレグで構成されているか、またはピッチ単独のプリプレグで構成されているかの相違だけである実施例２のシャフトおよび比較例４のシャフトを比較した場合、ハイブリッドプリプレグが強度向上に関して、ピッチプリプレグより優れていることは明らかである。
【００６９】
（飛距離と方向性）
実施例１〜４のシャフトはすべて先端バイアス補強層が積層されているシャフトであり、この補強層により、先端のねじり剛性ＧＩ（Ｄ１）は補強層終端部のねじり剛性ＧＩ（Ｄ２）と比較して、強化されている。これは全層バイアス層が同一である実施例１〜３のシャフトと比較例１のシャフトとの比較、または実施例４のシャフトと比較例２のシャフトとの比較をすれば明らかである。表２および表３に示すように、先端のねじり剛性が強化された実施例のシャフトを用いた場合、比較例のシャフトを用いた場合と比べて、飛球の横ぶれが小さくなり、飛距離が向上している。
【００７０】
（打感特性・ねじり振動減衰性）
表１および図３で示すように、実施例１のシャフトは比較例１および２のシャフトと比べて、ねじり振動減衰特性が向上した。これに対応して、表３で示すように、実施例１のシャフトのプレイヤーによる感性結果は、比較例１および２のシャフトのそれと比べて良好であった。例外として、全層バイアス層にＨＢ５５プリプレグを使用したシャフトは振動減衰性が優れてはいるが、先端部のねじり補強をしていないために、ねじり強度が低い結果となった。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、シニアおよび女性層を含む一般プレイヤーをターゲットとした軽量シャフト(１１００ｍｍ当たり３５ｇ〜６５g 以下) であって、しかもヘッドスピードに対応した最適なねじれ特性を有し、ボール飛球方向の安定性を兼ね備えたテーパ付中空シャフトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シャフトのねじり振動減衰性を評価する装置の概略図である。
【図２】シャフト先端からの位置とねじり剛性との関係を示すシャフトのねじり剛性分布図である。
【図３】本発明におけるシャフトの歪み量とねじり振動減衰特性の関係（実施例と比較例の比較）を示す図である。
【図４】ハイブリッドプリプレグシートの概略図である。
【符号の説明】１：万力、２：シャフト、３：リード線、４：せん断歪みゲージ、５：アルミニウム円盤、６：錘用の穴、７：プーリー、８：ワイヤー、９：慣性モーメント制御錘、１０：ブリッジ、１１：増幅器、１２：コンピュータ、１３：ピッチ系炭素繊維、１４：ＰＡＮ系炭素繊維。
Claims (2)
- 炭素繊維強化樹脂シートの炭素繊維の配向方向をシャフト長手方向に対して±３０〜６０°に傾斜させ、シャフト全体に積層したバイアス層と、前記配向方向を長手方向に対して±５°以下とほぼ平行となるように配向させ、シャフト全体に積層したストレート層を有するテーパ付き中空シャフトにおいて、シャフト先端のバイアス補強層に、ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを使用することを特徴とする前記シャフト。
- ＰＡＮ系炭素繊維とピッチ系炭素繊維を組み合わせたハイブリッドプリプレグを、さらにバイアス層全層にも使用することを特徴とする請求項１に記載のテーパ付き中空シャフト。
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