JP3169360B2 - 繊維強化プラスチックス製ゴルフシャフト - Google Patents

繊維強化プラスチックス製ゴルフシャフト

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ックス製ゴルフシャフト(以下、FRP製ゴルフシャフ
トと略称する。)に関するものであり、さらに詳しく
は、網紐機によって組物形成されるFRP製ゴルフシャ
フトに関するものである。
【0002】
【従来の技術】FRP製ゴルフシャフトは、金属製に比
べ重量が軽いためにスイングの際ヘッドスピードが増加
し、その結果、ボールの飛距離が大きくなるメリットが
ある。また、FRP製ゴルフシャフトの製法としては、
シートワインディング法とフィラメントワインディング
法とが一般的である。フィラメントワインディング法
は、一般的に樹脂を含浸させた補強繊維をマンドレルに
ヘリカル状に巻回被覆し、テーピングをした後、加熱硬
化させて成形されるものであるが、シャフト軸に対し0
°の配向角度、すなわちシャフト軸方向である0°方向
に繊維を配向させることが出来難いため、曲げ強度の発
現性が悪い。
【0003】そこで最近では、前記問題点を解決する目
的で、シャフト軸線に対して左右対称の配向角度を有す
る組糸と、シャフト軸線に対して0°の配向角度をもつ
中央糸とを網紐機により編み組みして組物層を形成し、
該組物層を複数層積層して形成した、いわゆる3軸ゴル
フシャフトが見られるようになった。これら3軸の配向
角度を有する組物層を積層して形成したゴルフシャフト
は、シャフト軸線方向である中央糸を有しており、且
つ、シャフト軸線に対して左右に角度を有する組糸がシ
ャフト全長にわたって繊維が連続しているため、曲げ強
度、ねじり強度共に発現性は良好であることが期待され
た。しかし、前記3軸の組物層を積層して形成したゴル
フシャフトの構成は、積層する層の全てに中央糸を有す
る3軸の構成としているため、3方向の軸が重なる部分
と重ならない部分との間に生じる段差により、層間のせ
ん断強度が低下してしまうため、曲げ強度およびねじり
強度を有効に発現することが出来なかった。
【0004】そこで本出願人らは、シャフトの積層構成
を中央糸を含まず組角度が大きい2軸を編み組みした構
成の内層と、中央糸を含み組角度が小さい2軸を編み組
みした3軸からなる構成の外層とからなる構成とし、内
層と外層との間に生じる段差を無くすことにより、ゴル
フシャフトとしての曲げ強度、曲げ剛性、ねじり強度、
ねじれ剛性とも目的とする特性を満足し、外観に優れた
シャフトを発明し、提供することができるようになっ
た。
【0005】更に、中央糸を含まず組角度が大きい構成
の2軸の内層と、中央糸を含み、組角度を前記内層より
小さくした3軸の構成の外層とからなる積層構成を有す
るゴルフシャフトであって、内層の炭素繊維の繊度が6
00g/km以下であり、最大外径が14mm以上であ
るシャフトにおいては、外層の炭素繊維の繊度の総量が
10000g/km以上の構成とすることにより、従来
の3軸の組物層のみを積層してなる構成のシャフトに比
べればゴルフシャフト表面に形成される凹凸が比較的少
なくすることができ、シャフト表面を平滑にするための
研磨量が少なくて済むといった技術も開示されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記シャフト
を硬化成形後、表面の仕上げ研磨する場合には周方向に
研磨量が均一になるように研磨することは難しく、した
がって、外層にシャフト軸線に対して0°の配向角度を
もつ中央糸が配されている場合、中央糸を不完全に削っ
て研磨量が不均一になり、シャフトの方向性が非常に悪
くなるなどの問題点があった。そこで本発明は、前記問
題点に鑑み、FRP製ゴルフシャフトとしての曲げ強
度、曲げ剛性、ねじり強度、ねじれ剛性、外観とも目的
とする特性を満足した上で、さらに方向性に優れたFR
P製ゴルフシャフトを提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、強化繊維を編み組みしてなる組
物層を少なくとも2層以上積層することにより形成され
る繊維強化プラスチックス製ゴルフシャフトにおいて、
該シャフトは最外層から内側に向かい、シャフト軸に対
して左右対称の配向角度を有する組糸からなる2軸組物
層、シャフト軸に対して左右対称の配向角度を有する組
糸及びシャフト軸に対し概ね0°の配向角度を有する中
央糸からなる3軸組物層の順で積層された構成を有する
ことを特徴とする繊維強化プラスチックス製ゴルフシャ
フトである。
【0008】請求項2の発明は、請求項1のFRP製ゴ
ルフシャフトにおいて前記、2軸組物層の組糸の配向角
度と前記3軸組物層の組糸の配向角度をほぼ同一に形成
した繊維強化プラスチックス製ゴルフシャフトである。
【0009】請求項3の発明は、請求項1または2記載
のFRP製ゴルフシャフトであって、前記組糸はシャフ
ト軸に対し+10°以上+20°以下と−20°以上−
10°以下の配向角度を有する繊維強化プラスチックス
製ゴルフシャフトである。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に示す実
施例に基づき説明する。図1は本発明の一実施例を示す
FRP製ゴルフシャフトの積層構成を説明する立体説明
図である。図2は、図1の要部拡大説明図である。
【0011】本発明に係るFRP製ゴルフシャフト1
は、図1に示すように、通常先端に向かうに従い径が細
くなるテーパー形状となっている。前記FRP製ゴルフ
シャフト1を構成する補強繊維としては、一般的に炭素
繊維が用いられ、またガラス繊維、アラミド繊維、強化
ポリエチレン繊維、ボロン繊維、セラミック繊維、金属
繊維といったものも使用できる。また、前記FRP製ゴ
ルフシャフト1を構成するマトリックス樹脂としては、
従来と同様のものが使用出来、例えば、エポキシ樹脂、
ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂
や、ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン
樹脂、ABS樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート
樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することが出来るが、好ま
しくはエポキシ樹脂を用いるのがよい。
【0012】そして、前記FRP製ゴルフシャフト1の
構成は、最外層に2方向の組糸2a、2bを編み込む構
成の組物層である2軸組物層2と、その内側に2方向の
組糸3a、3bと、中央糸3cとを編み込む構成の組物
層である3軸組物層3とを含む積層構成となっている。
前記2軸組物層2は、図2に示すように、シャフト軸5
に対して+θの配向角度を有する組糸2aと、−θの配
向角度を有する組糸2bとを編み組みした組物層が積層
した構成となっている。又、その内側に形成される3軸
組物層3は、前記シャフト軸5に対して+θの配向角度
を有する組糸3aと、−θの配向角度を有する組糸3b
と、概ね0°の配向角度を有する中央糸3cとを編み組
みした組物層が積層された構成となっている。
【0013】前記したように、本発明に係るFRP製ゴ
ルフシャフト1は、2軸組物層2を最外層としたから、
3軸組物層に比較して組糸同士の重なりが少ないので、
硬化形成後の表面の編み組みによる凹凸が比較的少な
く、従って、仕上げのための表面研磨量が少なくて済
む。又、仕上げのために研磨するのは、比較的曲げ剛性
に影響の少ない2軸組物層2の組糸2a、2bのみであ
るため、3軸組物層の中央糸3cを削ってしまうことが
なくシャフトの方向性に悪影響を及ぼすことがない。
【0014】又、前記組糸の配向角度があまりに異なる
場合には、組糸3a、3bの交点、組糸2a、2bの交
点のほかに組糸2aと組糸3a及び、組糸2bと組糸3
bの交点も多く形成されることになるので、2軸組物層
2の組糸と、3軸組物層3の組糸はあまり緊密に配置さ
れず、組糸と組糸の間の隙間が多く、研磨前のシャフト
表面の凹凸も多く、また樹脂の含浸不良を起こしやすい
ため、研磨量が多く研磨後の素地表面にピンホールが発
生し良好な表面状態が得難いので好ましくないといった
問題が生じるおそれもある。そこで、本発明に係るFR
P製ゴルフシャフト1は、最外層の2軸組物層2の組糸
2a、2bの配向角度と、その内側の3軸組物層3の組
糸3a、3bの配向角度をほぼ近似させることにより、
組糸2aと組糸3a及び、組糸2bと組糸3bがあまり
交差せず、各組糸がより緊密に配置され、組糸と組糸の
間の隙間が少なくなり、樹脂の含浸不良を起こしにく
い。更に、組糸2aと組糸3a及び、組糸2bと組糸3
bがあまり交差しないため、研磨前のシャフト表面の凹
凸も少なく、研磨量が少なくて済み研磨後の素地の状態
も良好となるため好ましい。
【0015】さらに、前記組糸の角度はシャフト軸5に
対し+10°以上+20°以下と−20°以上−10°
以下の配向角度に配向させるのが好ましい。前記組糸が
シャフト軸5に対し0°より大きく10°未満と−10
°より大きく0°未満の配向角度を有するように編み組
みして形成される場合、曲げ剛性への寄与が大きいため
研磨による曲げ剛性の周方向の不均一が発生し易いので
好ましくない。20°以上あるいは−20°以下である
と、ねじれ剛性への影響が大きいので同様に研磨による
ねじれ剛性の不均一が発生し易いので好ましくないし、
さらに、中央糸3cとの交点がより立体的になり、その
ため凹凸が増えるので樹脂の含浸不良を起こし易く研磨
後の素地表面にピンホールを発生しやすくなるので好ま
しくない。また、凹凸が大きいことにより表面を平滑に
するために研磨量も増えるので好ましくない。
【0016】
【実施例】本発明に係る繊維強化プラスチック製ゴルフ
シャフトの一実施例を示す。本発明に係る補強繊維とし
て炭素繊維を引き揃え、樹脂を含浸させたトウプリプレ
グを使用しているが、炭素繊維としては、一般的に引張
り弾性率50〜850GPa、引張り強度800MPa
以上のものが使用される。本実施例において補強繊維
は、最外層の2軸組物層2に引張り弾性率240GP
a、引張り強度4810MPa、密度1.80g/cm
3、繊度800g/kmの炭素繊維を使用し、その内側
の3軸組物層3に引張り弾性率240GPa、引張り強
度4810MPa、密度1.80g/cm3、繊度80
0g/kmの炭素繊維を使用した。さらに本実施例で
は、前記3軸組物層3の内側に引張り弾性率450GP
a、引張り強度4410MPa、密度1.85g/cm
3、繊度430g/kmの炭素繊維を使用した2軸組物
層4を形成してなる。前記FRP製ゴルフシャフト1を
製造するには、まず、長さ1250mm、細径部側先端
3mmφ、太径部側先端11.5mmφであるマンドレ
ル6を用意する。本実施例においては、前記炭素繊維で
引張り弾性率450GPa、引張り強度4410MP
a、密度1.85g/cm3、繊度430g/kmの炭
素繊維にエポキシ樹脂を含浸させてトウプリプレグとし
て組糸4a、4bとし、編紐機により前記組糸4a、4
bの配向角度が各々+20°〜+55°、−20°〜−
55°となる様に編み組みして形成した組物層を9層積
層して内側の2軸組物層4とした。前記2軸組物層4を
形成することにより、前記2軸組物層4は糸を密に編み
組みでき、糸と糸の間に余分な隙間が出来にくく内側表
面が平滑に形成出来るので、層間せん断強度が向上し、
ねじり剛性、ねじり強度が設計通りに発現されたシャフ
トを得ることができる。
【0017】次に、3軸組物層3は、引張り弾性率24
0GPa、引張り強度4810MPa、密度1.80g
/cm3、繊度800g/kmの炭素繊維にエポキシ樹
脂を含浸させてトウプリプレグとして組糸3a、3b及
び、中央糸3cとし、編紐機により前記組糸3a、3b
の配向角度が各々+10°〜+20°、−10°〜−2
0°となるように編み組みして3軸組物層3を1層形成
した。
【0018】最外層の2軸組物層2は、引張り弾性率2
40GPa、引張り強度4810MPa、密度1.80
g/cm3、繊度800g/kmの炭素繊維にエポキシ
樹脂を含浸させてトウプリプレグとして組糸2a、2b
とし、編紐機により前記組糸2a、2bの配向角度が各
々+10°〜+20°、−10°〜−20°となるよう
に編み組みして形成した2軸組物層2を2層積層した。
このように順次組物層を積層した後、ポリエステル製ラ
ッピングテープにて巻き締め、硬化炉内で加熱硬化せし
めた後マンドレル6を引き抜き、ラッピングテープを取
り去った後、研磨により表面の凹凸を除去することによ
りFRP製ゴルフシャフト1を得た。
【0019】比較例として、実施例と同様長さ1250
mm、細径部側先端3mmφ、太径部側先端11.5m
mφであるマンドレル6を用意し、引張り弾性率450
GPa、引張り強度4410MPa、密度1.85g/
cm3、繊度430g/kmの炭素繊維にエポキシ樹脂
を含浸させてトウプリプレグとして組糸4a、4bと
し、編紐機により前記組糸4a、4bの配向角度が各々
+20°〜+55°、−20°〜−55°となるように
編み組みして形成した組物層を9層積層して内側の2軸
組物層4を形成した。
【0020】その前記内側の2軸組物層4の外周に引張
り弾性率240GPa、引張り強度4810MPa、密
度1.80g/cm3、繊度800g/kmの炭素繊維
にエポキシ樹脂を含浸させてトウプリプレグとして組糸
3a、3b及び、中央糸3cとし、編紐機により前記組
糸3a、3bの配向角度が各々+10°〜+20°、−
10°〜−20°となるように編み組みして形成した3
軸組物層3を2層積層したほかは実施例と同様に形成し
て比較例のFRP製ゴルフシャフトとした。
【0021】実施例のFRP製ゴルフシャフト1と比較
例のFRP製ゴルフシャフトのシャフト振動数を測定し
て、シャフトの曲げ剛性の周方向の均一性の比較をし
た。比較の方法は、まずシャフトの振動数をシャフトの
周方向に45°間隔で4方向を測定し、前記4方向の振
動数の測定値の最大値と最小値の差を求め、それら差の
大きさを比較をした。前記振動数の差が小さいほど曲げ
剛性の周方向の均一性に優れていることを表している。
測定には、ゴルフクラブ曲げ振動計(藤倉ゴム工業
(株)製)を用い、実施例のFRP製ゴルフシャフト1
と比較例のFRP製ゴルフシャフト各々10本を測定
し、その平均値を求めた。測定の結果、本実施例のシャ
フトの振動数の最大値と最小値の差は1cpmであり、
比較例のシャフトの同じく振動数の差は3.5cpmで
あった。従って、本実施例のシャフトが曲げ剛性の周方
向の均一性が良いことがわかる。
【0022】
【発明の効果】本発明は、前記したように、少なくとも
2層以上積層することにより形成される繊維強化プラス
チックス製ゴルフシャフトであって、最外層から内側に
向かい、2軸組物層、3軸組物層の順で積層された積層
構造を有するFRP製ゴルフシャフトであるから、表面
が平滑になるまで研磨しても3軸の組物層の中央糸が削
られることがなく、方向性の良好なシャフトを得る事が
できる。また、最外層の2軸の組物層の組糸の配向角度
と、3軸の組物層の組糸の配向角度をほぼ同一としたか
ら、組糸の交点による凹凸を最小限にすることが出来、
隙間および含浸不良が生じにくく、研磨後においてもピ
ンホール等のない良好な表面状態のシャフトを得ること
ができる。最外層の2軸の組物層の組糸の配向角度は、
シャフト軸に対し+10°以上+20°以下と−20°
以上−10°以下としたから、曲げ剛性への寄与はさほ
ど大きくなく、研磨により多少の肉厚の不均一を生じて
も方向性の良いシャフトを得ることができる。
【0023】従って、本発明のFRP製ゴルフシャフト
は、FRP製ゴルフシャフトとしての曲げ強度、曲げ剛
性、ねじり強度、ねじれ剛性とも目的とする特性を有効
に発現し、研磨後の外観に優れ、且つ方向性に優れたF
RP製ゴルフシャフトとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のFRP製ゴルフシャフトの積層構成を
説明する立体説明図。
【図2】実施例のFRP製ゴルフシャフトの要部拡大説
明図。
【符号の説明】
1 FRP製ゴルフシャフト 2 2軸組物層 2a 組糸 2b 組糸 3 3軸組物層 3a 組糸 3b 組糸 3c 中央糸 4 2軸組物層 4a 組糸 4b 組糸 5 シャフト軸 6 マンドレル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−342233(JP,A) 特開 平9−253255(JP,A) 特開 平6−278216(JP,A) 米国特許3457962(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A63B 53/10

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強化繊維を編み組みしてなる組物層を少
    なくとも2層以上積層することにより形成される繊維強
    化プラスチックス製ゴルフシャフトにおいて、該シャフ
    トは最外層から内側に向かい、シャフト軸に対して左右
    対称の配向角度を有する組糸からなる2軸組物層、シャ
    フト軸に対して左右対称の配向角度を有する組糸及びシ
    ャフト軸に対し概ね0°の配向角度を有する中央糸から
    なる3軸組物層の順で積層された構成を有することを特
    徴とする繊維強化プラスチックス製ゴルフシャフト。
  2. 【請求項2】 前記2軸組物層の組糸の配向角度と前記
    3軸組物層の組糸の配向角度がほぼ同一であることを特
    徴とする請求項1記載の繊維強化プラスチックス製ゴル
    フシャフト。
  3. 【請求項3】 前記組糸はシャフト軸に対し+10°以
    上+20°以下と−20°以上−10°以下の配向角度
    を有することを特徴とする請求項1または2記載の繊維
    強化プラスチックス製ゴルフシャフト。
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