JP2005168785A - ゴルフクラブシャフトおよびゴルフクラブ - Google Patents

Abstract

【課題】繊維強化樹脂材を用いて構成されたゴルフクラブシャフトにおいて、ゴルファにとって満足できる打感を呈するとともに、撓みに対して十分な強度を有するゴルフクラブシャフトおよびゴルフクラブを提供する。
【解決手段】ゴルフクラブシャフト１２は、金属箔薄膜板層２６，３０および繊維強化樹脂層２４，２８，３２を有する。内層に形成される金属箔薄膜板層２６は、アルミニウム合金で構成され、外層に形成される金属箔薄膜板層３０は、アルミニウム合金に比べて引っ張り強度の大きいチタン合金で構成される。また、繊維強化樹脂層２４，２８，３２において、ゴルフクラブシャフトの長手方向に対して傾斜角度が±３０度の範囲内で繊維補強された補強層２８，３２のうち、補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度が大きい繊維強化樹脂材ほど外層に設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、繊維強化樹脂層と金属膜層が積層されて構成されたゴルフクラブシャフトおよびこのゴルフクラブシャフトを用いたゴルフクラブに関する。

従来、ゴルフクラブシャフトは、スチール製ゴルフクラブシャフトのように金属単体で構成されたものや炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）材等の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）材で構成されたものがある。

一般に、スチール製ゴルフクラブシャフトのような金属単体で構成されたゴルフクラブシャフトを用いたゴルフクラブは、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）材で構成されたゴルフクラブシャフトを用いたゴルフクラブに比べて、金属単体の物性の影響を受けてゴルフボールの打撃時の打撃振動の減衰が小さく、ゴルファにとって打感は好ましいものではなかった。
一方、ＦＲＰ材で構成されたゴルフクラブシャフトを用いたゴルフクラブは、補強繊維の有する減衰特性の影響を受けて、金属単体で構成されたゴルフクラブシャフトを用いたゴルフクラブに比べて、ゴルフボールの打撃時の打撃振動の減衰が極めて大きく、ゴルファにとって打感は好ましいものではなかった。すなわち、ゴルファが好む打感を呈するゴルフクラブシャフトは市場に提供されていなかった。

これに対して、下記特許文献１は、少なくとも２層の繊維強化複合樹脂層と、金属箔層を積層した複合層とによって構成されたゴルフクラブシャフトを開示している。
また、下記特許特許文献２は、金属パイプの内周面に繊維強化樹脂層を形成したゴルフクラブシャフトを開示している。

しかし、これらのゴルフクラブシャフトを用いたゴルフクラブは、依然としてゴルファにとって満足できる打感を呈し、かつ、ゴルフクラブシャフトの撓みに対する強度を十分に有するものではなかった。

特開平５−４９７１９号公報 特開２００２−１２６１４２号公報

そこで、本発明は、上述の問題を解決すべく、繊維強化樹脂材を用いて構成されたゴルフクラブシャフトにおいて、ゴルファにとって満足できる打感を呈するとともに、ゴルフクラブシャフトの撓みに対する十分な強度を有するゴルフクラブシャフトを提供するとともに、このゴルフクラブシャフトを用いたゴルフクラブを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、繊維強化樹脂層と金属膜層が積層されて構成されたゴルフクラブシャフトであって、前記繊維強化樹脂層としてゴルクラブシャフトの長手方向に対して±３０度の傾斜角度の範囲内で繊維補強された補強層が複数層形成されており、この複数層のうち、少なくとも２層は、補強層中の補強繊維の配向方向に沿った前記補強繊維の引っ張り強度が互いに異なっており、引っ張り強度の高い補強繊維材料で補強される補強層が外層側に積層されていることを特徴とするゴルフクラブシャフトを提供する。
なお、前記補強繊維の引っ張り強度が互いに異なっているとは、前記引っ張り強度のうち値の小さい方を基準として引っ張り強度の大きい方が３％以上大きいことをいう。

ここで、前記補強層は、補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように形成されているのが好ましい。その際、前記補強層は、前記引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように、異なる繊維強化樹脂層を用いて形成されていてもよい。

また、本発明は、繊維強化樹脂層と金属膜層が積層されて構成されたゴルフクラブシャフトであって、前記金属膜層が複数層形成されており、この複数層のうち、少なくとも２層は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度（傾斜角度０度の引っ張り強度）が互いに異なっており、引っ張り強度の高い金属材料で構成される金属膜層が外層側に積層されていることを特徴とするゴルフクラブシャフトを提供する。

ここで、前記金属層は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように形成されているのが好ましい。その際、前記複数層は、前記引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように、異なる金属材料を用いて形成されてもよい。

また、前記金属膜層は、厚さが０．００５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であり、より好ましくは、０．１ｍｍより厚く０．２ｍｍより薄いのが好ましい。
また、前記金属膜層は、比重が８．５以下の金属材料が用いられる。また、前記金属膜層は、長尺状の金属箔の長手方向をゴルフクラブシャフトの長手方向に沿わせて、この金属箔を５０ｍｍ以上、前記長手方向で切断されることなく巻きつけて形成されたたものであるのが好ましい。また、ゴルフクラブシャフトの質量に対する前記金属薄膜層の合計の質量の比率が０．０８以上であるのが好ましい。

あるいは、前記繊維強化樹脂層が複数層形成されており、この複数層は、前記引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように、異なる補強繊維を用いて形成されるのも同様に好ましい。
さらに、前記ゴルフクラブシャフトは、ゴルフクラブシャフト長さに対するゴルフクラブシャフトの質量の比率が０．１ｇ／ｍｍ以下であるのが好ましい。

さらに、前記金属膜層は、前記繊維強化樹脂層との間に樹脂フィルムが設けられて、前記繊維強化樹脂層に接着されたものであるのが好ましい。その際、前記樹脂フィルムは、厚さが０．０２〜０．２ｍｍであり、ガラス繊維、炭素繊維および合成繊維のいずれか１つの繊維からなる担持体を含むフィルムであってもよい。
また、前記金属膜層は金属箔によって形成され、この金属箔の表面に室温硬化型接着剤を塗布した後、この塗布表面に前記繊維強化樹脂層となる繊維強化樹脂材を設け室温で前記接着剤を硬化し、この後、前記維強化樹脂材の硬化温度で加熱して前記繊維強化樹脂層を形成したものも、同様に好ましい。

また、前記繊維強化樹脂層における補強繊維単体は、繊維の配向方向の引っ張り強度が２５００ＭＰａ以上であり、比重が２．６以下の物性を有し、前記金属膜層における金属は、引っ張り強度が３００ＭＰａ以上であり、比重が１．８以上の物性を有するのが好ましい。

さらに、本発明は、前記ゴルフクラブシャフトの一方の端にグリップ部が、他方の端にゴルフクラブヘッドが設けられたことを特徴とするゴルフクラブを提供する。

本発明のゴルフクラブシャフトは、繊維強化樹脂層としてゴルクラブシャフトの長手方向に対して±３０度の傾斜角度の範囲内で繊維補強された複数の補強層のうち、少なくとも２層は、補強層中の補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度が互いに異なっており、引っ張り強度の高い補強繊維材料で補強される補強層が外層側に積層されているので、あるいは、複数層形成されている金属膜層のうち、少なくとも２層は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度が互いに異なっており、引っ張り強度の高い金属膜層が外層側に積層されているので、ゴルフクラブシャフトの撓み（曲げ変形）に対する強度を効率よく向上させると共に、ゴルファの感じる打感を同時に向上させることができる。特に、ゴルフクラブシャフトの長手方向の引っ張り強度が外層側に行くほど段階的に大きくなるように構成することで、ゴルフクラブシャフトの撓みに対する強度を効果的に向上させることができる。

以下、本発明のゴルフクラブシャフトおよびゴルフクラブを、添付の図面に示される好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明のゴルフクラブシャフトを用いた本発明のゴルフクラブの一例を示す斜視図である。図２は、本発明のゴルフクラブシャフトの一例の構成を示す、図１中のＡ−Ａ’矢視断面図である。

図１に示すゴルフクラブ１０は、ゴルフクラブシャフト１２と、ゴルフクラブシャフト１２の一方の端（チップ端）に設けられたゴルフクラブヘッド１４と、他方の端（バット端）に設けられたグリップ部１６と、を有して構成される。

ゴルフクラブヘッド１４は、ウッド系のゴルフクラブヘッドであるが、本発明においてはアイアン系のゴルフクラブヘッドであってもよい。
グリップ部１６は、ゴルファがゴルフクラブを把持する部分であり、ゴルフクラブシャフト１２のバット端にゴムや合成皮革や樹脂が巻き付けられて設けられている。
本発明のゴルフクラブにおいて、ゴルフクラブヘッド１４およびグリップ部１６は特に制限されない。

ゴルフクラブシャフト１２は、繊維強化樹脂層を用いて構成されたゴルフクラブシャフトである。
図２のゴルフクラブシャフトの断面図に示すように、主に５層からなる積層材で筒状に構成されている。
最内層には、アラミド繊維が補強繊維としてマトリクス樹脂に埋設されたアラミド繊維強化樹脂（ＡＦＲＰ）材で構成された繊維強化樹脂層（以降、単にＦＲＰ層という）２４、その外層には、アルミニウム合金で構成された金属箔薄膜板層（以降、金属膜層という）２６、その外層には、炭素繊維を補強繊維としてマトリクス樹脂に埋設された、ＡＦＲＰ材の補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度より補強繊維の配向方向に沿った引っ張り強度が大きい炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）材で構成されたＦＲＰ層２８、その外層には、引っ張り強度がアルミニウム合金より大きいチタン合金で構成された金属膜層３０、その外層には、ＦＲＰ層２８と同様のＣＦＲＰ材で構成されたＦＲＰ層３２、の合計５層によって主に構成されている。ＦＲＰ層２８，３２は、ゴルクラブシャフトの長手方向に対して±３０度の傾斜角度の範囲内で繊維補強された補強層であり、これらの補強層は、補強層中の補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度が互いに異なっており、外層側に行くほど補強層に用いる補強繊維材料の前記引っ張り強度が段階的に大きくなっている。なお、ＦＲＰ層２４は、補強繊維をゴルフクラブシャフトの長手方向に対して傾斜させた斜交層である。また、金属膜層２６，３０の、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った（ゴルフクラブシャフトの長手方向に対して傾斜角度０度）引っ張り強度が外層側に行くほど段階的に大きくなっている。ここで、「段階的」とは、内層、中層および外層の３層の場合、内層、中層および外層の順に引っ張り強度が大きくなっている場合の他、内層および中層の引っ張り強度が等しく、この引っ張り強度に対して外層の引っ張り強度が大きい場合や、中層および外層の引っ張り強度が等しく、この引っ張り強度に対して内層の引っ張り強度が小さい場合等も含まれる。
また、用いられる各材料の伸びについても段階的に大きくなることが好ましい。補強繊維により傾斜角度±３０度の範囲内で補強された繊維強化樹脂層の補強繊維の引張伸び（破断伸び）とゴルフクラブシャフトの長手方向（傾斜角度０度の方向）に沿った金属層の引張伸び（破断伸び）についても段階的に大きくなるのが好ましい。引っ張り強度が大きく、伸びの大きい材料がより外層にあるほど好ましい。

ＦＲＰ層２４，２８，３２は、一定の配向方向を有する補強繊維の間にマトリクス樹脂を含浸してなる層状部材で構成されたものである。例えば、ＦＲＰ層２４は補強繊維をゴルフクラブシャフトの長手方向に対して−４５、＋４５度に傾斜させた２層を貼り合わせて成る斜交層であり、ＦＲＰ層２８，３２は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に平行にした傾斜角度０度の層である。ＦＲＰ層２４，２８，３２の厚さは同じであってもよいし、異なってもよい。
すなわち、ＦＲＰ層２８，３２の２層は、補強繊維によりゴルフクラブシャフトの長手方向に対して傾斜角度±３０度の範囲内で補強された層であり、これらの層において、補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度は外層に行くほど段階的に大きくなるように、互いに異なる繊維強化樹脂層を用いて形成されてもよい。なお、ＦＲＰ層中の樹脂の引っ張り強度は補強繊維に比べて極めて低いため、ＦＲＰ層の状態での引っ張り強度は、補強繊維単体の状態での引っ張り強度で十分に代用できる。補強繊維の特定は、繊維製造業者において繊維太さ、断面形状、フィラメント数あるいは撚り方法等を分析することで明確に判定することができる。

ＦＲＰ層２４，２８，３２におけるマトリクス樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性マトリクス樹脂が例示される。又、更に、硬化温度が５０〜２００度となるように硬化剤その他の付与剤、例えば可撓性付与剤などが適当に添加されてもよい。

この中で、マトリクス樹脂としてはエポキシ樹脂が好ましい。より具体的には、例えば、（１）グリシジルエーテル系エポキシ樹脂（ビスフェノールＡ、Ｆ、Ｓ系エポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂）；（２）環式脂肪族エポキシ樹脂；（３）グリシジルエステル系エポキシ樹脂；（４）グリシジルアミン系エポキシ樹脂、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、トリグリシジル−ｐ−アミノフェノールなど；（５）複素環式エポキシ樹脂；その他種々のエポキシ樹脂から選択される１種又は複数種が好ましく、特に、ビスフェノールＡ、Ｆ、Ｓグリシジルアミン系エポキシ樹脂が好適である。
また、付与される硬化剤としてはアミン系硬化剤、例えばジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、ジアミノジフェニルスルフォン（ＤＤＳ）、ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）；酸無水物系、例えばヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸（ＭＨＨＰＡ）などが使用される。この中でも、特にアミン系硬化剤が好適である。

ＦＲＰ層２４，２８，３２の補強繊維は、炭素繊維であるが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、炭素繊維の他に、ボロン繊維、ガラス繊維、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、窒化珪素繊維などの無機繊維や、アラミド繊維、ポリアリレ−ト繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維などの有機繊維が挙げられる。あるいは、チタン繊維、アモルファス繊維、ステンレス鋼繊維などの金属繊維であってもよい。さらには、複数種の繊維をハイブリッドの形態にて用いてもよい。

なお、ＦＲＰ層２８，３２は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に対する傾斜角度が±３０度の範囲内で繊維補強された繊維強化樹脂層であり、この繊維補強樹脂層には、補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度が外層側に行くほど段階的に大きくなるように補強繊維の種類やマトリクス樹脂が用いられているが、補強繊維の種類やマトリクス樹脂の種類は特に限定されない。しかし、補強繊維単体は、この補強繊維の配向方向の引っ張り強度が２５００ＭＰａ以上であり、比重が２．６以下の物性を有することが、ゴルフクラブシャフトの強度を確保し、かつゴルフクラブシャフトを重くしない点で好ましい。このようなＦＲＰ層の材料として、炭素繊維やアラミド繊維からなるＦＲＰ材が例示される。

金属膜層２６は、図３に示すように、長尺状のアルミニウム合金からなる厚さ０．１３ｍｍの金属箔２６’の長手方向をゴルフクラブシャフト１２の長手方向に沿わせて、この金属箔をゴルフクラブシャフトのシャフト長さ全体に巻き付けたものである。また、金属膜層３０も、金属膜層２６と同様に、長尺状のチタン合金からなる厚さ０．１３ｍｍの金属箔の長手方向をゴルフクラブシャフト１２の長手方向に沿わせて、この金属箔をゴルフクラブシャフトのシャフト長さ全体に巻き付けたものである。このように金属膜層２６，３０に用いられる金属材料は、引っ張り強度が互いに異なり、アルミニウム合金に比べて強度の大きいチタン合金がゴルフクラブシャフトの外側の層に形成されている。
金属膜層２６，３０は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿って全体にわたり金属箔を巻き付けて形成したものであるが、本発明においては、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿って金属箔を５０ｍｍ以上巻きつけて形成したものであればよい。また、金属膜層２６と金属膜層３０は厚さが同じであるが、異なってもよい。
また、金属膜層２６，３０は、金属箔を巻き付けて形成したものに限られず、イオンプレーティング法等の種々の形成方法によって形成されてもよい。少なくとも、金属膜層の厚さが０．００５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下であるとよい。

金属膜層２６，３０は、チタン合金で構成されるが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム、銅、黄銅、ニッケル、ニクロム、錫、鉛、マグネシウム、金、銀、白金、その他種々の金属及び合金などの金属材料で構成されたものが挙げられる。本発明においては、金属箔は、引っ張り強度が３００ＭＰａ以上であり、比重が１．８以上、８．５以下の物性を有する金属材料であれば、いずれであってもよい。チタン合金の他、アルミニウム合金、スチール、マグネシウム合金やマレージング鋼(以降マレージング合金ともいう)等はいずれも上記物性を有する。チタン合金としては、例えば、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎの合金が、マレージング合金としては、例えば、日立金属社製、ＹＡＧ２５０（商品名（組成：Ｆｅ−１８Ｎｉ−８Ｃｏ−５Ｍｏ−０．４Ｔｉ−０．１Ａｌ））が例示される。また、アルミニウム合金としては、日本軽金属社製、ＭＥＳＯ１０（商品名)等の高強度アルミニウム合金が例示される。

また、ゴルフクラブシャフト１２において、ゴルフクラブ全体の質量に対する金属膜層２６，３０の合計の質量の比率が０．０８以上であり、好ましくは、比率は０．４〜０．８以下である。さらに、ゴルフクラブシャフト長さに対するゴルフクラブシャフトの質量の比率が０．１ｇ／ｍｍ以下であるのが好ましい。このように、金属膜層の質量を規定することで、従来のスチール製のゴルフクラブシャフトやＦＲＰ材で構成されたゴルフクラブシャフトに比べて良好な打感を実現する。

また、金属膜層２６，３０には、より詳細には、樹脂フィルムが設けられ、この樹脂フィルムの熱硬化により、金属膜層２６，３０は、隣接するＦＲＰ層と接着するように形成されている。その際、この樹脂フィルムは、厚さが０．０２〜０．２ｍｍであり、ガラス繊維、炭素繊維および合成繊維のいずれか１つの繊維からなる担持体を含むフィルムであってもよい。樹脂フィルムの樹脂材としては、ポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、変性ナイロン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、エチルセルロース樹脂、酢酸セルロース樹脂などの熱可塑性樹脂フィルムが挙げられる。特に、樹脂フィルムは、ＦＲＰ層におけるマトリクス樹脂と相溶性の高いものを用いることが好ましく、例えば、マトリクス樹脂にエポキシ系樹脂などを用いた場合には、ポリウレタン樹脂、変性ナイロン樹脂フィルムなどが好適に用いられる。

また、金属膜層２６，３０となる金属箔の表面に室温硬化型接着剤を塗布した後、この表面にＦＲＰ層となる繊維強化樹脂材を室温にて接着して室温にて接着剤を硬化して形成し、この後、この維強化樹脂材の硬化温度で加熱してＦＲＰ層２４，２８，３２を形成するものであってもよい。ここで、室温硬化型接着剤とは、室温（１５〜３０℃）において硬化する接着剤をいい、この接着剤を用いることで、従来の加熱処理により接着剤を硬化させる場合に比べて、接着剤の硬化のための加熱処理をする必要がなくなり、熱によって生じる熱歪みによる変形を抑制することができる。室温硬化型接着剤は、例えばゴム変成したエポキシ系等の接着剤が例示される。

なお、本実施形態においては、ＦＲＰ層のうち、ゴルクラブシャフトの長手方向に対して傾斜角度が±３０度の範囲内で繊維補強された補強層は、補強層中の補強繊維の配向方向に沿った前記補強繊維の引っ張り強度が互いに異なる材料を用いて構成され、金属膜層は、ゴルフクラブシャフトの長手方向の引っ張り強度が互いに異なる材料を用いて構成されるが、本発明においてはこれに限定されない。少なくとも前記補強層の補強繊維あるいは前記金属膜層の一方において、引っ張り強度の高い材料で構成される層が外層側に積層されていればよい。このような積層が補強層について行なわれる場合の引っ張り強度は補強層内の補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度であり、金属層の場合の引っ張り強度はゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度である。

また、各層は、補強繊維や金属材料の種類が異なるものを用いてもよい。この場合金属材料の種類が異なるとは、単体金属の場合、種類の異なる金属であるほか、合金の場合、比較する合金との間で、共通する元素の組成比率のうち、小さい方の値を取り出して合計したときの値が３０％未満である場合をいう。例えば、６−４チタン合金（Ｔｉ：Ａｌ：Ｖ＝９０：６：４）と、１５−５−３チタン合金（Ｔｉ：Ｍｏ：Ｚｒ：Ａｌ＝７７：１５：５：３、Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌチタン合金ともいう）とを比較する場合、上記合計値が８０％（＝７７＋３）となるので、６−４チタン合金と１５−５−３チタン合金とは異種金属材料とはいわない。
なお、１５−５−３チタン合金と１５−３−３−３チタン合金（Ｔｉ：Ｖ：Ｃｒ：Ａｌ：Ｓｎ＝７６：１５：３：３：３、Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎチタン合金ともいう）とは、上述の定義によると異なる金属材料とはいえない。しかし、これらの引っ張り強度は１５−５−３チタン合金が１４３０ＭＰａ、１５−３−３−３チタン合金が１３００ＭＰａであり、引っ張り強度の小さい方（１３００ＭＰａ）から見て３％以上異なる。このためゴルフクラブシャフトの金属層として用いた場合、ゴルフクラブシャフトの長手方向（傾斜角度０度の方向）に沿った引っ張り強度は、小さい方を基準として引っ張り強度の大きい方が３％以上大きい。したがって、これらの材料は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度が異なる金属層に用いることができる。そして、後述するようにように本発明の効果を有する。
補強繊維の種類が異なるとは、補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り弾性率（ヤング率）が、比較する補強繊維の引っ張り弾性率のうち小さい方を基準として１０％以上異なることをいう。
また、本実施形態においては、最内層および最外層はＦＲＰ層で構成されているが、最内層および最外層が金属膜層で構成されてもよい。

このような構成を用いることにより、ゴルフボール打撃時のゴルフクラブシャフト１２の撓み（曲げ変形）に対する力学的な強度、主に曲げ強度（破壊強度）を向上させることができる。すなわち、ゴルフクラブシャフト１２の撓み（曲げ変形）では、ゴルフクラブシャフト１２の中心軸が概略中立軸として機能する。このため、この撓みにより発生する引っ張り歪みや圧縮歪みは、ゴルフクラブシャフトの最外層において最大となる。したがって、この引っ張り歪みや圧縮歪み、特に引っ張り歪みによる破断を効果的に抑制するために、引っ張り強度が外層ほど大きくなるように各層を構成することで、ゴルフクラブシャフトの撓み（曲げ変形）に対する強度を効率よく向上させることができる。その際、金属膜層を多層形成することで、打感を同時に良好なものとすることができる。好ましくは金属膜層の厚さを０．００５ｍｍ以上厚く０．２ｍｍ以下とすることにより打感を向上させることができ、より好ましくは、０．１ｍｍより厚く０．２ｍｍより薄くすることにより効果的に打感を向上させることができる。すなわち、本発明のゴルフクラブシャフトでは、撓みに対する強度が効率よく向上するとともに、ゴルファに好適な打感を呈することができる。

このような積層構造のゴルフクラブシャフトを種々作製して、ゴルフクラブを組み立てて、ゴルフボール打撃時の打感およびゴルフクラブシャフトの撓みに対する強度を調べた。
作製したゴルフクラブシャフトは、下記表１に示すように、サンプル＃１〜サンプル＃１５の１５種類の積層構造の異なるゴルフクラブシャフトを作製し、ゴルフクラブを組み立てた。

サンプル＃１〜４、＃１４，１５は本発明品に該当し、サンプル＃５〜１３は、本発明品に該当しない。
表１に示すように、第１層（最内層）〜最外層の各層を形成してシャフト長さ９７５ｍｍのゴルフクラブシャフトを作製した。表１中のＷは、各層における厚さ（ｍｍ）であり、各層において略均一な厚さを有するが、チップ端から５００ｍｍの位置における厚さを代表値として表している。

サンプル＃１はアルミニウム合金およびチタン合金からなる２層の金属膜層（第２層、第４層）と、アラミド繊維を用いたＡＦＲＰ材および炭素繊維を用いたＣＦＲＰ材からなるＦＲＰ層（第１層、第３層、最外層）とから構成されており、サンプル＃２はチタン合金およびマレージング合金からなる２層の金属膜層（第２層、第４層）と、ＣＦＲＰ材からなるＦＲＰ層（第１、第３、最外層）とから構成されている。サンプル＃３、＃４は、アルミニウム合金、チタン合金およびマレージング合金からなる３層の金属膜層（第１層、第３層、第５層）と、ＣＦＲＰ材からなる３層のＦＲＰ層とから構成されている。サンプル＃３および＃４は、金属膜層の厚さが異なっている。
サンプル＃５は、クロムモリブデン鋼からなるスチール製ゴルフクラブシャフトであり、サンプル＃６は、ＣＦＲＰ材で構成されたゴルフクラブシャフトである。サンプル＃７は、同一種類のチタン合金からなる金属膜層と、同一種類のＣＦＲＰ材からなるＦＲＰ層とで構成されている。サンプル＃８〜＃１３は、クロムモリブデン鋼あるいはチタン合金からなる単一種類の金属材料からなる金属膜層および単一種類のＣＦＲＰ材からなるＦＲＰ層で構成されている。サンプル＃１４は、アルミニウム合金からなる金属膜層が内層に、アルミニウム合金よりも引っ張り強度の大きい金属膜層が外層に形成されている。サンプル＃１５は、１５−３−３−３チタン合金（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎチタン合金）からなる金属膜層が内層に、１５−３−３−３チタン合金よりも引っ張り強度の大きい１５−５−３チタン合金（Ｔｉ−１５Ｍｏ−５Ｚｒ−３Ａｌチタン合金）からなる金属層が外層に形成されている。
ちなみに、サンプル＃１５の第４層を除く金属膜層におけるチタン合金はいずれも、１５−３−３−３チタン合金（Ｔｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎチタン合金）を、アルミニウム合金は高強度アルミニウム合金（商品名：ＭＥＳＯ１０)を、マレージング合金は、日立金属社製、ＹＡＧ２５０（商品名（組成：Ｆｅ−１８Ｎｉ−８Ｃｏ−５Ｍｏ−０．４Ｔｉ−０．１Ａｌ））を用いた。それぞれの引っ張り強度は、順に１３００ＭＰａ、７８０ＭＰａおよび１８００ＭＰａである。すなわち、引っ張り強度の大きさは、マレージング合金が最も大きく、チタン合金、アルミニウム合金の順番になっている。
また、ＣＦＲＰ材を用いたＦＲＰ層およびＡＦＲＰ材を用いたＦＲＰ層では、補強繊維方向に沿った補強繊維の引っ張り強度は、ＣＦＲＰ材を用いたＦＲＰ層の方がＡＦＲＰ材を用いたＦＲＰ層より大きくなっている。

また、表１中のＣＦＲＰ材を用いたＦＲＰ層およびＡＦＲＰ材を用いたＦＲＰ層は、補強繊維間にエポキシ樹脂をマトリクス樹脂として含浸させたものである。一方、サンプル＃１５の第４層を除く金属膜層のチタン合金は、組成がＴｉ−１５Ｖ−３Ｃｒ−３Ａｌ−３Ｓｎのチタン合金である。
アルミニウム合金は、組成がＡｌ−９．５Ｚｎ−３Ｍｇ−１．５Ｃｕ−０．０４Ａｇの合金を用いたものである。また、ＣＦＲＰ材、ＡＦＲＰ材を用いた各層は、２〜３層の積層材で構成されたものを用い、それぞれの繊維の配向角を０°、９０°、４５°、６０°等とした。
また、サンプル＃１〜４、サンプル＃７〜８およびサンプル＃１１〜１５は、ＦＲＰ層と金属膜層との接着にポリウレタン樹脂からなる樹脂フィルムを用いた。

また、下記表２には、サンプル＃１〜１５の特性について示している。

サンプル＃１〜４、＃１４，１５は、いずれも、ゴルフクラブシャフトの質量／ゴルフクラブシャフトの長さの比率が０．１ｇ／ｍｍ以下である。また、ゴルフクラブシャフトの質量に対する金属膜層の合計質量の比率が０．０８以上であり、さらには、この比率は０．４〜０．８以下である。

下記表３には、上記サンプル＃１〜＃１５のゴルフクラブシャフトに、チタン合金からなるゴルフクラブヘッドとクリップ部を取り付けて組み立てたゴルフクラブの評価結果を示している。

評価は、ゴルフボールを打撃して試打し、打感を１０人のゴルファに官能評価してもらった。官能評価は、スチール（クロムモリブデン鋼）製ゴルフクラブシャフトであるサンプル＃５を基準として、打感について、変わらない(0)、やや良い印象（＋１）、良い印象（＋２）、やや劣る印象（−１）、劣る印象（−１）の５段階評価で行い、サンプル＃５を１００として指数化した。指数が高くなるほど、打感について良い印象を持つことを表す。
サンプル＃１〜４、＃１４，１５は、基準であるサンプル＃５に対して打感の官能評価が良好であり、さらに、サンプル＃５〜１３に比べて打感の官能評価が良好である。これより、ゴルファにとって満足のできる打感であることが言える。

一方、ゴルフクラブシャフトの撓みに対する強度については、ゴルフクラブシャフトの認定基準及び基準確認法（通商産業大臣承認 ５産 第２０８７号、平成５年１０月４日）による、製品安全協会で定められる４．Ｃ型シャフトの強度Ａ点の測定に準拠して調べた。具体的には、３００ｍｍ離間してゴルフクラブシャフトを支持し、中点に荷重を負荷して３点曲げ試験を行い、ゴルフクラブシャフトが曲げ変形によって破壊するときの最大荷重を強度として測定した。
ゴルフクラブシャフトの撓み（曲げ変形）による破断時の強度を、サンプル＃５を基準として指数化した。指数の値が高いほど強度が高いことを表す。サンプル＃１〜４、＃１４，１５は、基準であるサンプル＃５に対して強度が指数で１０以上高く、さらに、サンプル＃６〜１３に比べて強度が高い。また、サンプル＃１〜＃４は、各金属膜層を同一の引っ張り強度を有するチタン合金で構成し、各ＦＲＰ層を、補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度が同一のＣＦＲＰ材で構成したサンプル＃１２に比べて、強度が指数で１０以上向上している。
以上の結果より、本発明のゴルフクラブシャフトは、撓みに対する強度を効果的に向上させて、さらにゴルファにとって満足のできる打感を呈することがわかる。

すなわち、サンプル＃１〜４，＃１４，１５は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に対して傾斜角度が±３０度の範囲内で繊維補強された複数の補強層のうち少なくとも２層において、補強層中の補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度が互いに異なっており、引っ張り強度の高い補強繊維材料で補強される補強層が外層側に積層されている。あるいは、複数層形成されている金属膜層のうち、少なくとも２層は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度が互いに異なっており、引っ張り強度の高い金属材料で構成される金属膜層が外層側に積層されている。このため、金属製ゴルフクラブシャフトの振動減衰の低さに起因する打感の悪さを解決し、かつ、ＦＲＰ製ゴルフクラブシャフトのように、振動減衰の高さに起因する打感の悪さを解決し、適度な振動減衰をもった打撃時の打感を実現するとともに、ゴルフクラブシャフトの撓みに対する強度を効果的に向上させることができる。

以上、本発明のゴルフクラブシャフトおよびゴルフクラブについて詳細に説明したが、本発明は上記実施例や実施形態に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

本発明のゴルフクラブシャフトを用いた本発明のゴルフクラブの一例を示す斜視図である。 本発明のゴルフクラブシャフトの構成を示す、図１中のＡ−Ａ’矢視断面図である。 本発明のゴルフクラブシャフトにおける金属箔薄膜板層の形成方法を説明する図である。

符号の説明

１０ ゴルフクラブ
１２ ゴルフクラブシャフト
１４ ゴルフクラブヘッド
１６ グリップ部
２４，２８，３２ 繊維強化樹脂層
２６，３０ 金属箔薄膜板層
２６’ 金属箔

Claims (16)

1. 繊維強化樹脂層と金属膜層が積層されて構成されたゴルフクラブシャフトであって、
   前記繊維強化樹脂層としてゴルフクラブシャフトの長手方向に対して±３０度の傾斜角度の範囲内で繊維補強された補強層が複数層形成されており、この複数層のうち、少なくとも２層は、補強層中の補強繊維の配向方向に沿った前記補強繊維の引っ張り強度が互いに異なっており、引っ張り強度の高い補強繊維材料で補強される補強層が外層側に積層されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
2. 前記補強層は、補強繊維の配向方向に沿った補強繊維の引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように形成されている請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。
3. 前記補強層は、前記引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように、異なる繊維強化樹脂層を用いて形成されている請求項２に記載のゴルフクラブシャフト。
4. 繊維強化樹脂層と金属膜層が積層されて構成されたゴルフクラブシャフトであって、
   前記金属膜層が複数層形成されており、この複数層のうち、少なくとも２層は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度が互いに異なっており、引っ張り強度の高い金属材料で構成される金属膜層が外層側に積層されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
5. 前記金属層は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように形成されている請求項４に記載のゴルフクラブシャフト。
6. 前記複数層は、前記引っ張り強度が外層に行くほど段階的に大きくなるように、異なる金属材料を用いて形成されている請求項５に記載のゴルフクラブシャフト。
7. 前記金属膜層は、厚さが０．００５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
8. 前記金属膜層は、比重が８．５以下の金属材料が用いられる請求項１〜７のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
9. 前記金属膜層は、長尺状の金属箔の長手方向をゴルフクラブシャフトの長手方向に沿わせて、この金属箔を５０ｍｍ以上巻きつけて形成されたものである請求項１〜８のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
10. ゴルフクラブシャフトの質量に対する前記金属薄膜層の合計の質量の比率が０．０８以上である請求項１〜９のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
11. ゴルフクラブシャフト長さに対するゴルフクラブシャフトの質量の比率が０．１ｇ／ｍｍ以下である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
12. 前記金属膜層は、前記繊維強化樹脂層との間に樹脂フィルムが設けられて、前記繊維強化樹脂層に接着されたものである請求項１〜１１のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
13. 前記樹脂フィルムは、厚さが０．０２〜０．２ｍｍであり、ガラス繊維、炭素繊維および合成繊維のいずれか１つの繊維からなる担持体を含むフィルムである請求項１２に記載のゴルフクラブシャフト。
14. 前記金属膜層は金属箔によって形成され、この金属箔の表面に室温硬化型接着剤を塗布した後、この塗布表面に前記繊維強化樹脂層となる繊維強化樹脂材を設け室温で前記接着剤を硬化し、この後、前記繊維強化樹脂材の硬化温度で加熱して前記繊維強化樹脂層を形成した請求項１〜１３のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
15. 前記繊維強化樹脂層における補強繊維は、補強繊維の配向方向に沿った引っ張り強度が２５００ＭＰａ以上であり、比重が２．６以下の物性を有し、前記金属膜層における金属材料は、ゴルフクラブシャフトの長手方向に沿った引っ張り強度が３００ＭＰａ以上であり、比重が１．８以上の物性を有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフトの一方の端にグリップ部が、他方の端にゴルフクラブヘッドが設けられたことを特徴とするゴルフクラブ。

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