JP2022107810A - ゴルフクラブ - Google Patents
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Abstract
【課題】硬さのバラツキを生じさせることなく、外観を向上させたシャフトを装着したゴルフクラブを提供する。【解決手段】本発明に係るゴルフクラブは、繊維強化樹脂製のシャフト１０を備えており、シャフト１は、径方向内側に配設され高温硬化材料で形成される本体層１０Ａと、その径方向外側に配設され低温硬化材料で形成される外観露出層１０Ｃと、を有することを特徴とする。【選択図】 図２
Description
本発明は、ゴルフクラブに関し、詳細には、シャフトに特徴を備えたゴルフクラブ、及び、前記シャフトの製造方法に関する。
従来、ゴルフクラブのシャフトとして、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと称する）で形成されたものが知られている。ＦＲＰ製のシャフトは、公知のように、芯金に対して、強化繊維に合成樹脂を含浸したプリプレグシートを複数枚巻回すると共に、緊締テープで固定し、これを熱硬化して脱芯することで形成されている（例えば、特許文献１参照）。
このように形成されるシャフトは、材料自体のバラツキ、芯金に対するプリプレグシート等の巻回状態、成型時における樹脂フロー等を精度良く管理することが難しく、成型後の硬さにバラツキが生じているのが現状である。このため、実際の製造現場では、成型時の硬さのバラツキを一定範囲内におさめるために、成型されたシャフトの表面を研磨することが行われている。
このように形成されるシャフトは、材料自体のバラツキ、芯金に対するプリプレグシート等の巻回状態、成型時における樹脂フロー等を精度良く管理することが難しく、成型後の硬さにバラツキが生じているのが現状である。このため、実際の製造現場では、成型時の硬さのバラツキを一定範囲内におさめるために、成型されたシャフトの表面を研磨することが行われている。
ところが、シャフトの硬さのバラツキを修正するために、表面を研磨すると強化繊維が切れるという問題が生じる。ゴルフクラブのシャフトでは、形成素材そのものを外観として視認させたい（最外層の強化繊維の配向状態を視認させたい；外見せとも称する）場合もあるが、強化繊維が切れてしまうと外観が低下するため、最外層の研磨量を少なく（細かい表面研磨程度）設定している。従って、外観の向上を優先する（最外層の研磨量を少なく設定する）と、シャフトの硬さのバラツキを許容せざるを得ず、シャフト性能を犠牲にしなければならない。
これに対し、最外層として、ガラス繊維によるプリプレグシートを巻回することで、半透明のガラス材料の下地層を外見せすることも可能である。
しかしながら、ガラス材料は、振動数に与える影響が小さいため、振動数を一定範囲に収めようとすると、ガラス繊維によるプリプレグシートを多数、巻回する必要が生じる。ガラス材料は、半透明（透明ではない）であるため、下地層（外見せ材料）の視認性が落ちてしまい、また、研磨量の差異によって、外見せ材料の見え方や重量のバラツキが大きくなってしまう。
しかしながら、ガラス材料は、振動数に与える影響が小さいため、振動数を一定範囲に収めようとすると、ガラス繊維によるプリプレグシートを多数、巻回する必要が生じる。ガラス材料は、半透明（透明ではない）であるため、下地層（外見せ材料）の視認性が落ちてしまい、また、研磨量の差異によって、外見せ材料の見え方や重量のバラツキが大きくなってしまう。
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、硬さのバラツキを生じさせることなく、外観を向上させたシャフトを装着したゴルフクラブ、及び、そのようなシャフトの製造方法を提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明は、繊維強化樹脂製のシャフトを備えたゴルフクラブにおいて、前記シャフトは、径方向内側に配設され高温硬化材料で形成される本体層と、その径方向外側に配設され低温硬化材料で形成される外観露出層と、を有することを特徴とする。
上記したゴルフクラブのシャフト構造では、内層側に、高温硬化する樹脂材料による本体層があり、外層側に、低温硬化する樹脂材料（外見せ材料）による外観露出層を配設しているため、内層側の本体層を加熱処理した後に、表面研磨をして硬さのバラツキを事前調整した後、外見せ材料を追加成型することが可能となる。すなわち、シャフトの性能を一定水準に維持しながら、外観の向上を図ることが可能となる。
なお、本発明は、外見せ材料を、通常のスチールシャフトの表面に配設することで外観を向上するような構成であっても良い。このような構成では、管状体として構成されているスチールシャフトの少なくとも一部の領域に、繊維強化樹脂製のプリプレグシートによって形成される外観露出層を巻回する構成であれば良い。この場合、巻回されるプリプレグシートを熱硬化する際、スチールシャフト表面との密着性が向上して剥離が生じない（外観が低下しない）ように、プリプレグシートが巻回される部分の表面を粗面化しておくことが好ましい。
また、上記した目的を達成するために、本発明は、ゴルフクラブのシャフトの製造方法を提供するのであり、高温硬化材料製のプリプレグシートを芯金に巻回し、加熱することで管状の本体層を形成する第１成型工程と、前記第１成型工程によって形成された本体層の表面を研磨する研磨工程と、前記表面が研磨された本体層に、低温硬化材料製のプリプレグシートを巻回し、加熱することで外観露出層を形成する第２成型工程と、を有することを特徴とする。
上記した製造方法では、第１成型工程で、管状の本体層が形成され、その後の研磨工程で表面を研磨処理することで、シャフト（管状に形成された本体層）の硬さのバラツキを一定の範囲に収めることができる。その後、第１成型工程で用いられる本体層の樹脂よりも低温で硬化する低温硬化材料製のプリプレグシートを巻回し、加熱することで、内層側に配設される高温硬化材料に対して加熱による影響を与えることなく、低温硬化材料製のプリプレグシートを外見せ材として使用することができるため、シャフトの性能を一定水準に維持しながら、外観の向上が図れるシャフトを製造することが可能となる。
本発明によれば、硬さのバラツキを生じさせることなく、外観を向上させたシャフトを装着したゴルフクラブ、及び、そのようなシャフトを容易に製造できる製造方法が得られる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係るゴルフクラブの実施形態について説明する。
図１に示すゴルフクラブ１は、ウッド型のゴルフクラブを例示しており、シャフト１０の先端側には、ヘッド３０が装着され、シャフト１０の基端側には、ラバー等によって形成されたグリップ４０が装着されている。
図１に示すゴルフクラブ１は、ウッド型のゴルフクラブを例示しており、シャフト１０の先端側には、ヘッド３０が装着され、シャフト１０の基端側には、ラバー等によって形成されたグリップ４０が装着されている。
前記シャフト１０は、シートワインディング法によって形成されており、強化繊維に合成樹脂を含浸したプリプレグシートを芯金に対して巻回し、これを熱硬化して脱芯することで形成されるＦＲＰ製である。芯金に対して巻回されるプリプレグシートは、シャフト１０の全長に亘って巻回されるプリプレグシート（以下、本体シートとも称し、積層構造として本体層を構成する）と、ヘッド装着領域やグリップ装着領域等、部分的に強度を向上するために巻回されるプリプレグシート（以下、補強シートとも称し、積層構造として補強層を構成する）と、本体層の径方向外方に巻回されて、外観を露出する外見せ材として構成されるプリプレグシート（以下、外観シートとも称し、積層構造として外観露出層を構成する）と、を備えている。
前記本体層を構成する本体シート、及び、補強層を構成する補強シートは、複数枚存在していても良い。また、前記外観露出層を構成する外観シートは、シャフト１０の全長に亘って巻回される構成であっても良いし、軸方向の一定の長さ範囲に巻回される構成であっても良く、全周に亘って巻回されない構成であっても良い。
本発明では、本体シート（補強シート）を構成しているプリプレグシートの基材（マトリクス樹脂）と、外観シートを構成しているプリプレグシートの基材が異なるタイプのものが使用されており、本体シート（補強シート）は、高温で硬化するタイプのもの（以下、高温硬化材料とも称する）が用いられ、外観シートは、それよりも低い温度で硬化するタイプのもの（以下、低温硬化材料とも称する）が用いられている。これは、シャフト１０を作成するにあたり、内層側となる本体層を形成する加熱処理工程の後に、硬さのバラツキを補正する表面研磨を行ない、表面研磨された本体層に対して、外層側となる外観露出層を形成する加熱処理工程を行なう（二重成型を行なう）ためである。すなわち、加工処理された状態にある本体層が、外観露出層を形成する際に、熱の影響（例えば軟化したり、粘度が落ちて密着性が低下する等の影響）を受けないように、外観シートについては、本体シートよりも低い温度で硬化するタイプのものが用いられる。
具体的に例示すると、本体シート（補強シート）を構成するプリプレグシートは、基材として１２０°～１３０°付近で硬化する熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が用いられ、外観シートを構成するプリプレグシートは、基材として、上記した硬化温度よりも低い温度、例えば、１００°以下、好ましくは７０°～８０°付近で硬化する熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が用いられる。また、各プリプレグシートを構成する強化繊維については、特に限定されることはなく、パラ系芳香族ポリアミドや高強度ポリエチレン等の有機系の繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維等の無機系の繊維、更には、金属系の繊維を用いることが可能であり、これらの繊維を２種以上組み合わせて使用しても良い。
また、上記したプリプレグシートを構成する強化繊維は、編成されたものであっても良いし、一方向（軸長方向、周方向、傾斜方向）に引き揃えられたものであっても良い。この場合、外観シートは、外見せ材となるため、外観が向上するような構成のもの、例えば、平織、組布、金属線が介在されたもの等を用いることが好ましい。また、各プリプレグシートの樹脂含浸量（ＲＣ）については、特に限定されることはないが、外観シートについては、本体シートによって成型される本体層との間で密着強度が確保されるように、本体シートよりもある程度、樹脂含浸量が高いことが好ましい。ただし、樹脂含浸量が高すぎると、べた付いて作業し辛くなるため（４５％の場合、作業がし辛い結果が得られた）、３０～４０％程度のものを用いることが好ましい。例えば、本体シートについては、樹脂含浸量が１５～３５％程度のものを用い、外観シートについては、樹脂含浸量が２０～４５％程度のものを用いることが可能である。
以下、図２を参照して、以上のような特性を有するシャフトの構成例（芯金５０に巻回される本体シート、補強シート、外観シートの構成、及び、その配設例）について説明する。
図２において、本体層１０Ａを構成する本体シートは、シャフトの全体長さＬに亘って巻回され、内層側から、強化繊維を周方向に引き揃えた本体シート１１、強化繊維を軸長方向に対して＋４５°方向に引き揃えた第１の斜向シートと強化繊維を軸長方向に対して－４５°方向に引き揃えた第２の斜向シートとを重ね合わせた本体シート１２、強化繊維を軸長方向に引き揃えた本体シート１３，１４，１５を備えて構成されている。この場合、各本体シートの巻回数については限定されることはなく、その配列順、パターン形状、強化繊維の方向についても限定されることはない。
なお、図において、Ｌ１で示す領域は、ヘッドが挿入される部分であり、Ｌ２で示す領域は、グリップが装着される部分である。
なお、図において、Ｌ１で示す領域は、ヘッドが挿入される部分であり、Ｌ２で示す領域は、グリップが装着される部分である。
前記本体層１０Ａを構成する本体シートには、ヘッドが装着される先端側に補強シート１７が巻回され、補強層１０Ｂを構成する。補強シート１７は、強化繊維を軸長方向に引き揃えて構成されているが、強化繊維の方向については、限定されることはない。また、必要に応じて、グリップが装着される基端側にも補強シートを巻回しても良い。
外観露出層１０Ｃを構成する外観シートは、本体シート及び補強シートが加熱され、管状体としてその本体層１０Ａの表面が研磨された後に巻回される。すなわち、本体シート１１～１５によって本体層１０Ａを成型した際の硬さのバラツキを一定範囲に収めるために、本体層の表面を研磨処理した後に巻回される（研磨部分の表面に巻回される）。図２では、外観シートの構成を解り易くするために、４枚の外観シート２１，２２，２３，２４が例示されているが、これらの全てが巻回されている必要はなく、いずれかの外観シートが巻回されていれば良い（任意の組み合わせでも良い）。
巻回される外観シートの巻回位置、巻回数、強化繊維の配置状態等、特に限定されることはないが、外観シート２１は、シャフトの全体長さＬに亘って巻回され、強化繊維を軸長方向に引き揃えたもの、外観シート２２は、シャフトの先端側に巻回され、強化繊維を軸長方向に引き揃えたもの、外観シート２３は、シャフトの中間領域に巻回され、強化繊維を軸長方向に引き揃えたもの、外観シート２４は、シャフトの後端側でグリップから露出するように巻回され、強化繊維を軸長方向に引き揃えたものを示している。
上記したように、外観シートは、外見せすることを目的として巻回するものであることから、外観を向上させたい部分に巻回する構成であれば良い。また、外見せが主な目的であることから、シャフトの基本性能に影響を与えないように、できるだけ肉厚は薄い方が好ましい。このため、肉厚については、図３（ａ）（ｂ）に示すように、外観露出層１０Ｃの肉厚Ｔは、本体層１０Ａの肉厚Ｔ１よりも薄くなるように巻回することが好ましい。例えば、外観目的で平織や組布等を巻回する場合は、１プライ程度にするなど、少数プライで巻回することが好ましいが、剛性を向上する等の目的がある場合、複数プライ数で巻回するようにしても良い。
次に、図２に示すようなプリプレグシートの配列パターンでシャフトを成型するシャフトの製造工程について、図４を参照しながら説明する。
最初に、第１成型工程が行われる。この第１成形工程は、芯金５０に離型剤を塗布し、順に、高温硬化材料製のプリプレグシート（本体シート１１～１５）及び補強シート１７を、手作業で巻回、又は、シートローリングマシンを用いて機械的に巻回し、その表面に緊締テープ（ラッピングテープ；図示せず）を巻回する。緊締テープは、主に本体層の保形性を確保すると共に、ボイドの発生を抑制するために巻回されるものであり、プリプレグシートが巻回された芯金５０をチャッキングした状態でテープラッピングマシンを用いて一定の圧力で巻回される。
最初に、第１成型工程が行われる。この第１成形工程は、芯金５０に離型剤を塗布し、順に、高温硬化材料製のプリプレグシート（本体シート１１～１５）及び補強シート１７を、手作業で巻回、又は、シートローリングマシンを用いて機械的に巻回し、その表面に緊締テープ（ラッピングテープ；図示せず）を巻回する。緊締テープは、主に本体層の保形性を確保すると共に、ボイドの発生を抑制するために巻回されるものであり、プリプレグシートが巻回された芯金５０をチャッキングした状態でテープラッピングマシンを用いて一定の圧力で巻回される。
引き続いて、上記した本体シート、補強シート及び緊締テープが巻回された芯金は、加熱炉に搬送されて加熱処理が施され、マトリクス樹脂が上記した高温の硬化温度で硬化され、その後、脱芯、緊締テープが剥離されて、管状となった本体層１０Ａが形成される。
引き続いて、管状となった本体層１０Ａの表面を研磨する。この研磨は、硬さのバラツキを調整するために行われるものであり、湿式のベルトサンダー研磨や、サンドペーパによる手研磨等で行なうことが可能である。なお、外観露出層との間で密着性が向上するように、外観シートが巻回される部分の表面を粗面化処理しておいても良い。
引き続いて、第２成型工程が行われる。この第２成形工程は、表面が研磨された本体層上に、外観露出層１０Ｃを形成するための処理であり、最初に、本体層１０Ａを上記第１成型工程と同じ芯金５０に外嵌し、上記した第１成型工程と同様、低温硬化材料製のプリプレグシート（外観シート２１～２４のいずれか、又は、その複数）を巻回し、その表面に緊締テープ（ラッピングテープ）を巻回する。この場合、作業性を考慮すると、外観シートを巻回する前に、本体層１０Ａを同じ芯金に外嵌することが好ましいが、表面が研磨された本体層に剛性があって、外観シートのローリング作業の押し圧に耐えられる場合、緊締テープの巻回作業時から芯金に外嵌するようにしても良い。
そして、外観シート及び緊締テープが巻回された芯金は、上記した低温の硬化温度で硬化処理が行われる。この第２成型工程における加熱温度は、外観露出層１０Ｃである低温効果材料を硬化させる程度であるため、本体層１０Ａを構成している高温硬化材料が軟化するようなことはなく、安定したシャフト性能を発揮することができる。
その後、脱芯、緊締テープが剥離されて、シャフト１０が形成される。緊締テープが剥離されると、その表面には、螺旋状の凹凸が存在するため、細研磨が行われ、表面が平滑化される。平滑化された表面には、クリア層を形成したり、必要に応じて、文字や図形などの装飾層を形成しても良い。
上記した構成のシャフトによれば、シャフト硬さのバラツキを事前に調整した後に、外見せ用の材料を追加成型することで、シャフトの性能を出しながら外見せ外観の向上を図ることが可能となる。すなわち、外観露出層１０Ｃは、繊維切れ等が生じていないため、表面の外観を向上することが可能となる。
また、外観露出層１０Ｃは、従来のように、硬さのバラツキ調整のために研磨処理しない（シャフトとして効果の発現性が高い最外層を削らない）か、或いは、塗装のために表面を荒らす程度の細かい研磨をする。この場合、表面を荒らす程度の細かい研磨を実施するにあたって、例えば、強度発現性の高い高強度強化繊維（例えば、東レ社製のＴ１１００ＧやＭ４０Ｘ、三菱ケミカル社製のＭＲ７０（共に繊維名称）、ボロン等の金属線を融合させたプリプレグなど）や、比重の重いタングステンパウダーと、低温硬化型の樹脂とを組み合わせた特殊なプリプレグシートを用いても、その性能を確保することが可能となる。さらに、上記したような二重成型方法であれば、潰し強度を改善するために、通常では、研磨によって削られてしまう程度の薄番手の材料を最外層に配設することが可能となる。
上記した構成の外観露出層は、一般的なスチールシャフトの表面に形成することが可能である。外観露出層については、スチールシャフト表面との密着性、及び、剥離のし難さを考慮すると、上記したような低温硬化型の樹脂材料（１００°以下、好ましくは、７０°～８０°付近で硬化する樹脂材料）で構成されていることが好ましい。また、このような構成においても、外観露出層を構成するプリプレグシートを巻回する前に、その表面を粗面化処理しておくことが好ましい。
この場合、スチールシャフトの表面の粗面化状態と、外見せ材となる上記した低温硬化型の樹脂材料との密着性について、表面の粗面化状態を変えて剥離が生じるか否かを検証した。外見せ材は、１プライ以上巻回すると、剥離は見出せなかったため、スチールシャフトの表面に部分巻きした際の剥離状況について、表面の粗面状態が異なる複数のサンプルで検証を行なったところ、表面粗さ（Ｒａ値）が０．２３９８のときにごく一部において僅かな剥離が見出された。したがって、部分巻する場合（１プライ以上でも良い）は、スチールシャフトの該当する部分の表面のＲａ値を、０．２５以上に粗面化した状態で外観露出層を形成することが望ましい。すなわち、このような構成では、プライマー等を用いることなく、密着性の良い外観露出層を形成することが可能である。
なお、本体層が、上記した高温硬化型の樹脂材料であれば、粗面化しなくても、剥離現象は生じなかった。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々、変形することが可能である。本発明は、ゴルフクラブのシャフトに特徴があり、ウッド型のゴルフクラブ以外にも、アイアン型のゴルフクラブや、パターのシャフトについても適用することが可能である。
また、上記した構成については、ゴルフクラブのシャフト以外に、釣竿や竿受け、玉網等の管状体についても適用することも可能である。
また、上記した構成については、ゴルフクラブのシャフト以外に、釣竿や竿受け、玉網等の管状体についても適用することも可能である。
１ ゴルフクラブ
１０ シャフト
１０Ａ 本体層
１０Ｂ 補強層
１０Ｃ 外観露出層
１１～１５ 本体シート
１７ 補強シート
２１～２４ 外観シート
３０ ヘッド
４０ グリップ
５０ 芯金
１０ シャフト
１０Ａ 本体層
１０Ｂ 補強層
１０Ｃ 外観露出層
１１～１５ 本体シート
１７ 補強シート
２１～２４ 外観シート
３０ ヘッド
４０ グリップ
５０ 芯金
本発明は、ゴルフクラブに関し、詳細には、シャフトに特徴を備えたゴルフクラブに関する。
従来、ゴルフクラブのシャフトとして、繊維強化樹脂（以下、ＦＲＰと称する）で形成されたものが知られている。ＦＲＰ製のシャフトは、公知のように、芯金に対して、強化繊維に合成樹脂を含浸したプリプレグシートを複数枚巻回すると共に、緊締テープで固定し、これを熱硬化して脱芯することで形成されている（例えば、特許文献１参照）。
このように形成されるシャフトは、材料自体のバラツキ、芯金に対するプリプレグシート等の巻回状態、成型時における樹脂フロー等を精度良く管理することが難しく、成型後の硬さにバラツキが生じているのが現状である。このため、実際の製造現場では、成型時の硬さのバラツキを一定範囲内におさめるために、成型されたシャフトの表面を研磨することが行われている。
このように形成されるシャフトは、材料自体のバラツキ、芯金に対するプリプレグシート等の巻回状態、成型時における樹脂フロー等を精度良く管理することが難しく、成型後の硬さにバラツキが生じているのが現状である。このため、実際の製造現場では、成型時の硬さのバラツキを一定範囲内におさめるために、成型されたシャフトの表面を研磨することが行われている。
ところが、シャフトの硬さのバラツキを修正するために、表面を研磨すると強化繊維が切れるという問題が生じる。ゴルフクラブのシャフトでは、形成素材そのものを外観として視認させたい（最外層の強化繊維の配向状態を視認させたい；外見せとも称する）場合もあるが、強化繊維が切れてしまうと外観が低下するため、最外層の研磨量を少なく（細かい表面研磨程度）設定している。従って、外観の向上を優先する（最外層の研磨量を少なく設定する）と、シャフトの硬さのバラツキを許容せざるを得ず、シャフト性能を犠牲にしなければならない。
これに対し、最外層として、ガラス繊維によるプリプレグシートを巻回することで、半透明のガラス材料の下地層を外見せすることも可能である。
しかしながら、ガラス材料は、振動数に与える影響が小さいため、振動数を一定範囲に収めようとすると、ガラス繊維によるプリプレグシートを多数、巻回する必要が生じる。ガラス材料は、半透明（透明ではない）であるため、下地層（外見せ材料）の視認性が落ちてしまい、また、研磨量の差異によって、外見せ材料の見え方や重量のバラツキが大きくなってしまう。
しかしながら、ガラス材料は、振動数に与える影響が小さいため、振動数を一定範囲に収めようとすると、ガラス繊維によるプリプレグシートを多数、巻回する必要が生じる。ガラス材料は、半透明（透明ではない）であるため、下地層（外見せ材料）の視認性が落ちてしまい、また、研磨量の差異によって、外見せ材料の見え方や重量のバラツキが大きくなってしまう。
本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、硬さのバラツキを生じさせることなく、外観を向上させたシャフトを装着したゴルフクラブを提供することを目的とする。
上記した目的を達成するために、本発明は、外見せ材料を、通常のスチールシャフトの表面に配設することで外観を向上するような構成とされる。このような構成では、管状体として構成されているスチールシャフトの少なくとも一部の領域に、繊維強化樹脂製のプリプレグシートによって形成される外観露出層を巻回する構成であれば良い。この場合、巻回されるプリプレグシートを熱硬化する際、スチールシャフト表面との密着性が向上して剥離が生じない（外観が低下しない）ように、プリプレグシートが巻回される部分の表面を粗面化しておくことが好ましい。
本発明によれば、硬さのバラツキを生じさせることなく、外観を向上させたシャフトを装着したゴルフクラブが得られる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係るゴルフクラブの実施形態について説明する。
図１に示すゴルフクラブ１は、ウッド型のゴルフクラブを例示しており、シャフト１０の先端側には、ヘッド３０が装着され、シャフト１０の基端側には、ラバー等によって形成されたグリップ４０が装着されている。
図１に示すゴルフクラブ１は、ウッド型のゴルフクラブを例示しており、シャフト１０の先端側には、ヘッド３０が装着され、シャフト１０の基端側には、ラバー等によって形成されたグリップ４０が装着されている。
前記シャフト１０は、シートワインディング法によって形成されており、強化繊維に合成樹脂を含浸したプリプレグシートを芯金に対して巻回し、これを熱硬化して脱芯することで形成されるＦＲＰ製である。芯金に対して巻回されるプリプレグシートは、シャフト１０の全長に亘って巻回されるプリプレグシート（以下、本体シートとも称し、積層構造として本体層を構成する）と、ヘッド装着領域やグリップ装着領域等、部分的に強度を向上するために巻回されるプリプレグシート（以下、補強シートとも称し、積層構造として補強層を構成する）と、本体層の径方向外方に巻回されて、外観を露出する外見せ材として構成されるプリプレグシート（以下、外観シートとも称し、積層構造として外観露出層を構成する）と、を備えている。
前記本体層を構成する本体シート、及び、補強層を構成する補強シートは、複数枚存在していても良い。また、前記外観露出層を構成する外観シートは、シャフト１０の全長に亘って巻回される構成であっても良いし、軸方向の一定の長さ範囲に巻回される構成であっても良く、全周に亘って巻回されない構成であっても良い。
本発明では、本体シート（補強シート）を構成しているプリプレグシートの基材（マトリクス樹脂）と、外観シートを構成しているプリプレグシートの基材が異なるタイプのものが使用されており、本体シート（補強シート）は、高温で硬化するタイプのもの（以下、高温硬化材料とも称する）が用いられ、外観シートは、それよりも低い温度で硬化するタイプのもの（以下、低温硬化材料とも称する）が用いられている。これは、シャフト１０を作成するにあたり、内層側となる本体層を形成する加熱処理工程の後に、硬さのバラツキを補正する表面研磨を行ない、表面研磨された本体層に対して、外層側となる外観露出層を形成する加熱処理工程を行なう（二重成型を行なう）ためである。すなわち、加工処理された状態にある本体層が、外観露出層を形成する際に、熱の影響（例えば軟化したり、粘度が落ちて密着性が低下する等の影響）を受けないように、外観シートについては、本体シートよりも低い温度で硬化するタイプのものが用いられる。
具体的に例示すると、本体シート（補強シート）を構成するプリプレグシートは、基材として１２０℃～１３０℃付近で硬化する熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が用いられ、外観シートを構成するプリプレグシートは、基材として、上記した硬化温度よりも低い温度、例えば、１００℃以下、好ましくは７０℃～８０℃付近で硬化する熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が用いられる。また、各プリプレグシートを構成する強化繊維については、特に限定されることはなく、パラ系芳香族ポリアミドや高強度ポリエチレン等の有機系の繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維等の無機系の繊維、更には、金属系の繊維を用いることが可能であり、これらの繊維を２種以上組み合わせて使用しても良い。
また、上記したプリプレグシートを構成する強化繊維は、編成されたものであっても良いし、一方向（軸長方向、周方向、傾斜方向）に引き揃えられたものであっても良い。この場合、外観シートは、外見せ材となるため、外観が向上するような構成のもの、例えば、平織、組布、金属線が介在されたもの等を用いることが好ましい。また、各プリプレグシートの樹脂含浸量（ＲＣ）については、特に限定されることはないが、外観シートについては、本体シートによって成型される本体層との間で密着強度が確保されるように、本体シートよりもある程度、樹脂含浸量が高いことが好ましい。ただし、樹脂含浸量が高すぎると、べた付いて作業し辛くなるため（４５％の場合、作業がし辛い結果が得られた）、３０～４０％程度のものを用いることが好ましい。例えば、本体シートについては、樹脂含浸量が１５～３５％程度のものを用い、外観シートについては、樹脂含浸量が２０～４５％程度のものを用いることが可能である。
以下、図２を参照して、以上のような特性を有するシャフトの構成例（芯金５０に巻回される本体シート、補強シート、外観シートの構成、及び、その配設例）について説明する。
図２において、本体層１０Ａを構成する本体シートは、シャフトの全体長さＬに亘って巻回され、内層側から、強化繊維を周方向に引き揃えた本体シート１１、強化繊維を軸長方向に対して＋４５°方向に引き揃えた第１の斜向シートと強化繊維を軸長方向に対して－４５°方向に引き揃えた第２の斜向シートとを重ね合わせた本体シート１２、強化繊維を軸長方向に引き揃えた本体シート１３，１４，１５を備えて構成されている。この場合、各本体シートの巻回数については限定されることはなく、その配列順、パターン形状、強化繊維の方向についても限定されることはない。
なお、図において、Ｌ１で示す領域は、ヘッドが挿入される部分であり、Ｌ２で示す領域は、グリップが装着される部分である。
なお、図において、Ｌ１で示す領域は、ヘッドが挿入される部分であり、Ｌ２で示す領域は、グリップが装着される部分である。
前記本体層１０Ａを構成する本体シートには、ヘッドが装着される先端側に補強シート１７が巻回され、補強層１０Ｂを構成する。補強シート１７は、強化繊維を軸長方向に引き揃えて構成されているが、強化繊維の方向については、限定されることはない。また、必要に応じて、グリップが装着される基端側にも補強シートを巻回しても良い。
外観露出層１０Ｃを構成する外観シートは、本体シート及び補強シートが加熱され、管状体としてその本体層１０Ａの表面が研磨された後に巻回される。すなわち、本体シート１１～１５によって本体層１０Ａを成型した際の硬さのバラツキを一定範囲に収めるために、本体層の表面を研磨処理した後に巻回される（研磨部分の表面に巻回される）。図２では、外観シートの構成を解り易くするために、４枚の外観シート２１，２２，２３，２４が例示されているが、これらの全てが巻回されている必要はなく、いずれかの外観シートが巻回されていれば良い（任意の組み合わせでも良い）。
巻回される外観シートの巻回位置、巻回数、強化繊維の配置状態等、特に限定されることはないが、外観シート２１は、シャフトの全体長さＬに亘って巻回され、強化繊維を軸長方向に引き揃えたもの、外観シート２２は、シャフトの先端側に巻回され、強化繊維を軸長方向に引き揃えたもの、外観シート２３は、シャフトの中間領域に巻回され、強化繊維を軸長方向に引き揃えたもの、外観シート２４は、シャフトの後端側でグリップから露出するように巻回され、強化繊維を軸長方向に引き揃えたものを示している。
上記したように、外観シートは、外見せすることを目的として巻回するものであることから、外観を向上させたい部分に巻回する構成であれば良い。また、外見せが主な目的であることから、シャフトの基本性能に影響を与えないように、できるだけ肉厚は薄い方が好ましい。このため、肉厚については、図３（ａ）（ｂ）に示すように、外観露出層１０Ｃの肉厚Ｔは、本体層１０Ａの肉厚Ｔ１よりも薄くなるように巻回することが好ましい。例えば、外観目的で平織や組布等を巻回する場合は、１プライ程度にするなど、少数プライで巻回することが好ましいが、剛性を向上する等の目的がある場合、複数プライ数で巻回するようにしても良い。
次に、図２に示すようなプリプレグシートの配列パターンでシャフトを成型するシャフトの製造工程について、図４を参照しながら説明する。
最初に、第１成型工程が行われる。この第１成形工程は、芯金５０に離型剤を塗布し、順に、高温硬化材料製のプリプレグシート（本体シート１１～１５）及び補強シート１７を、手作業で巻回、又は、シートローリングマシンを用いて機械的に巻回し、その表面に緊締テープ（ラッピングテープ；図示せず）を巻回する。緊締テープは、主に本体層の保形性を確保すると共に、ボイドの発生を抑制するために巻回されるものであり、プリプレグシートが巻回された芯金５０をチャッキングした状態でテープラッピングマシンを用いて一定の圧力で巻回される。
最初に、第１成型工程が行われる。この第１成形工程は、芯金５０に離型剤を塗布し、順に、高温硬化材料製のプリプレグシート（本体シート１１～１５）及び補強シート１７を、手作業で巻回、又は、シートローリングマシンを用いて機械的に巻回し、その表面に緊締テープ（ラッピングテープ；図示せず）を巻回する。緊締テープは、主に本体層の保形性を確保すると共に、ボイドの発生を抑制するために巻回されるものであり、プリプレグシートが巻回された芯金５０をチャッキングした状態でテープラッピングマシンを用いて一定の圧力で巻回される。
引き続いて、上記した本体シート、補強シート及び緊締テープが巻回された芯金は、加熱炉に搬送されて加熱処理が施され、マトリクス樹脂が上記した高温の硬化温度で硬化され、その後、脱芯、緊締テープが剥離されて、管状となった本体層１０Ａが形成される。
引き続いて、管状となった本体層１０Ａの表面を研磨する。この研磨は、硬さのバラツキを調整するために行われるものであり、湿式のベルトサンダー研磨や、サンドペーパによる手研磨等で行なうことが可能である。なお、外観露出層との間で密着性が向上するように、外観シートが巻回される部分の表面を粗面化処理しておいても良い。
引き続いて、第２成型工程が行われる。この第２成形工程は、表面が研磨された本体層上に、外観露出層１０Ｃを形成するための処理であり、最初に、本体層１０Ａを上記第１成型工程と同じ芯金５０に外嵌し、上記した第１成型工程と同様、低温硬化材料製のプリプレグシート（外観シート２１～２４のいずれか、又は、その複数）を巻回し、その表面に緊締テープ（ラッピングテープ）を巻回する。この場合、作業性を考慮すると、外観シートを巻回する前に、本体層１０Ａを同じ芯金に外嵌することが好ましいが、表面が研磨された本体層に剛性があって、外観シートのローリング作業の押し圧に耐えられる場合、緊締テープの巻回作業時から芯金に外嵌するようにしても良い。
そして、外観シート及び緊締テープが巻回された芯金は、上記した低温の硬化温度で硬化処理が行われる。この第２成型工程における加熱温度は、外観露出層１０Ｃである低温効果材料を硬化させる程度であるため、本体層１０Ａを構成している高温硬化材料が軟化するようなことはなく、安定したシャフト性能を発揮することができる。
その後、脱芯、緊締テープが剥離されて、シャフト１０が形成される。緊締テープが剥離されると、その表面には、螺旋状の凹凸が存在するため、細研磨が行われ、表面が平滑化される。平滑化された表面には、クリア層を形成したり、必要に応じて、文字や図形などの装飾層を形成しても良い。
上記した構成のシャフトによれば、シャフト硬さのバラツキを事前に調整した後に、外見せ用の材料を追加成型することで、シャフトの性能を出しながら外見せ外観の向上を図ることが可能となる。すなわち、外観露出層１０Ｃは、繊維切れ等が生じていないため、表面の外観を向上することが可能となる。
また、外観露出層１０Ｃは、従来のように、硬さのバラツキ調整のために研磨処理しない（シャフトとして効果の発現性が高い最外層を削らない）か、或いは、塗装のために表面を荒らす程度の細かい研磨をする。この場合、表面を荒らす程度の細かい研磨を実施するにあたって、例えば、強度発現性の高い高強度強化繊維（例えば、東レ社製のＴ１１００ＧやＭ４０Ｘ、三菱ケミカル社製のＭＲ７０（共に繊維名称）、ボロン等の金属線を融合させたプリプレグなど）や、比重の重いタングステンパウダーと、低温硬化型の樹脂とを組み合わせた特殊なプリプレグシートを用いても、その性能を確保することが可能となる。さらに、上記したような二重成型方法であれば、潰し強度を改善するために、通常では、研磨によって削られてしまう程度の薄番手の材料を最外層に配設することが可能となる。
上記した構成の外観露出層は、一般的なスチールシャフトの表面に形成することが可能である。外観露出層については、スチールシャフト表面との密着性、及び、剥離のし難さを考慮すると、上記したような低温硬化型の樹脂材料（１００℃以下、好ましくは、７０℃～８０℃付近で硬化する樹脂材料）で構成されていることが好ましい。また、このような構成においても、外観露出層を構成するプリプレグシートを巻回する前に、その表面を粗面化処理しておくことが好ましい。
この場合、スチールシャフトの表面の粗面化状態と、外見せ材となる上記した低温硬化型の樹脂材料との密着性について、表面の粗面化状態を変えて剥離が生じるか否かを検証した。外見せ材は、１プライ以上巻回すると、剥離は見出せなかったため、スチールシャフトの表面に部分巻きした際の剥離状況について、表面の粗面状態が異なる複数のサンプルで検証を行なったところ、表面粗さ（Ｒａ値）が０．２３９８のときにごく一部において僅かな剥離が見出された。したがって、部分巻する場合（１プライ以上でも良い）は、スチールシャフトの該当する部分の表面のＲａ値を、０．２５以上に粗面化した状態で外観露出層を形成することが望ましい。すなわち、このような構成では、プライマー等を用いることなく、密着性の良い外観露出層を形成することが可能である。
なお、本体層が、上記した高温硬化型の樹脂材料であれば、粗面化しなくても、剥離現象は生じなかった。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々、変形することが可能である。本発明は、ゴルフクラブのシャフトに特徴があり、ウッド型のゴルフクラブ以外にも、アイアン型のゴルフクラブや、パターのシャフトについても適用することが可能である。
また、上記した構成については、ゴルフクラブのシャフト以外に、釣竿や竿受け、玉網等の管状体についても適用することも可能である。
また、上記した構成については、ゴルフクラブのシャフト以外に、釣竿や竿受け、玉網等の管状体についても適用することも可能である。
１ ゴルフクラブ
１０ シャフト
１０Ａ 本体層
１０Ｂ 補強層
１０Ｃ 外観露出層
１１～１５ 本体シート
１７ 補強シート
２１～２４ 外観シート
３０ ヘッド
４０ グリップ
５０ 芯金
１０ シャフト
１０Ａ 本体層
１０Ｂ 補強層
１０Ｃ 外観露出層
１１～１５ 本体シート
１７ 補強シート
２１～２４ 外観シート
３０ ヘッド
４０ グリップ
５０ 芯金
Claims (8)
- 繊維強化樹脂製のシャフトを備えたゴルフクラブにおいて、
前記シャフトは、径方向内側に配設され高温硬化材料で形成される本体層と、その径方向外側に配設され低温硬化材料で形成される外観露出層と、を有することを特徴とするゴルフクラブ。 - 前記本体層は、表面が研磨されており、その研磨部分に前記外観露出層が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブ。
- 前記外観露出層は、前記本体層よりも肉厚が薄いことを特徴とする請求項１又は２に記載のゴルフクラブ。
- 前記外観露出層は、前記シャフトの全長に亘って配設されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のゴルフクラブ。
- スチール製の管状体の少なくとも一部の領域に巻回され、繊維強化樹脂製のプリプレグシートによって形成される外観露出層を備えたシャフトを有するゴルフクラブであり、
前記スチール製の管状体は、前記プリプレグシートが巻回される部分の表面が粗面化されていることを特徴とするゴルフクラブ。 - 前記スチール製の管状体の粗面化部分は、Ｒａ値が０．２５以上に粗面化されていることを特徴とする請求項５に記載のゴルフクラブ。
- 高温硬化材料製のプリプレグシートを芯金に巻回し、加熱することで管状の本体層を形成する第１成型工程と、
前記第１成型工程によって形成された本体層の表面を研磨する研磨工程と、
前記表面が研磨された本体層に、低温硬化材料製のプリプレグシートを巻回し、加熱することで外観露出層を形成する第２成型工程と、
を有することを特徴とするゴルフクラブのシャフトの製造方法。 - 前記研磨工程の後、前記管状の本体層を芯金に外嵌して、前記低温硬化材料製のプリプレグシートを巻回することを特徴とする請求項７に記載のゴルフクラブのシャフトの製造方法。
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