JP3913805B2 - ゴルフクラブシャフトの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、繊維強化樹脂から成形されるゴルフクラブシャフトの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゴルフクラブシャフトの素材は、木からスチールへ、スチールから繊維強化樹脂へと変化している。繊維強化樹脂製シャフトの代表例は、所謂カーボンシャフトと呼ばれる炭素繊維を樹脂で成形し固めたもの（ＣＦＲＰ）である。このようなカーボンシャフトを成形するには、直径４〜１０μｍ程度の炭素繊維を１，０００本束ねて１つの単位として、通常６〜１２束を一緒に束ねたものを互いに平行に並べてシート状にし、その上に熱硬化性樹脂の薄いシートを重ねて熱ローラ間を通過させることにより繊維シート上並びに繊維相互間に樹脂を含浸させ、この樹脂含浸シート、すなわちプリプレグを最初に準備する。このようなプリプレグにおいて樹脂が占める比率、すなわちレジンコンテント（ＲＣという）は、通常重量比率で３３〜３７Ｗ％である。次いで、長手方向に傾斜（１，０００分の５〜８）した円錐状のマンドレル又は心金の周囲にプリプレグを、マンドレルの軸線に対し所定の繊維角度で巻き付け、通常はほぼ４〜１０層の積層体を形成する。この場合、マンドレルが円錐状体であるため、１枚のプリプレグを例えば１０回巻き付けて積層体を形成しようとする場合、積層が進むにつれて繊維の配列角度が変化してしまうので、台形状に裁断した狭幅の裁断片をむらなく均等に巻き付け、重ね合わせるようにする。このようにして形成された積層体は、その周囲全体にラッピングテープを巻き付け固定し、１４０℃前後の焼成炉内で２〜３時間焼成される。焼成後にラッピングテープとマンドレルを外すとカーボンシャフトが完成する。また、炭素繊維の他にボロンやグラスファイバー、ケブラー等の繊維をプラスしたものも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
シャフトの軽量化は、スイング時ヘッドスピードを高めるために重要であり、カーボンシャフトは、スチールシャフトに比べて軽いとは言え、シニアおよび女性ゴルファーにとってはさらに軽量化を図ることが望まれていた。カーボンシャフトの重量を減じるには繊維層の枚数を減らせば、その分軽くなるが、必要なシャフトの剛性，強度も共に低下するため採用することができない。剛性を低下させずに重量を低減させるには、プリプレグのＲＣを小さくするのも１つの方法と考えられる。しかし上記比率３３〜３７Ｗ％以下にＲＣを下げると、繊維層の表面に形成される樹脂のコーティング層が薄くなり過ぎ、マンドレルの周囲で行う成形時にプリプレグ裁断片の接着がうまくいかず、即ち巻き付けた小片同士がすぐ剥がれてしまい成形困難となってしまうという不都合があった。
【０００４】
そこで、この発明は、より一層の軽量化を図った繊維強化樹脂製のゴルフクラブシャフトの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、この発明は、マンドレルの周囲に所定方向に並べられた繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを巻き付けて第１の層を成形し、この第１の層上に樹脂無含浸の繊維を巻き付けて第２の層を成形する工程を含み、成形された成形体を焼成炉内で焼成して成形体全体において熱硬化性樹脂の含浸をほぼ均一化させ、成形体全体の樹脂含浸比率を２２〜２８Ｗ％の範囲内としたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の好適な実施例を図面を参照にして説明する。
【０００７】
図１に示すゴルフクラブシャフト１は、第１の層２と第２の層３を示し、第１の層２は所定方向に並べられた繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを使用しており、第２の層３は樹脂無含浸の繊維を使用したものである。第１の層２を形成するプリプレグは複数回巻き付けた積層体であってもよいし、単層であってもよい。通常、剛性及び強度を考慮し、第２の層３の上にさらに第１の層２と同様のプリプレグを巻き付け、さらにその上に第２の層３と同様のプリプレグを巻き付けることを繰り返す。このゴルフクラブシャフト１は、少なくとも上述したような第１の層２と第２の層３との積層成形体から成る。プリプレグに含まれる繊維は、従来と同様に炭素繊維をシート状にしたものであり、このようなシート状の炭素繊維にその他の繊維を加えても差し支えない。第１の層２の厚めのプリプレグに対する樹脂が占める比率、すなわちＲＣは従来と同様に３３〜３７Ｗ％が望ましい。第２の層３として繊維層を配置する場合、樹脂無含浸のため接着しないので、第１の層２の周囲に１本または複数本の繊維（束）をマンドレルの軸方向に対し所定の角度をもって巻回して繊維層を形成する。そしてその上に通常第１の層２と同様のプリプレグを巻き付ける。この繊維層は最終工程における焼成により、内側の第１の層２の樹脂に埋設されることとなる。第２の層３として繊維層を用いた場合には、この上にプリプレグを積層し、最外層に繊維層のみの層が存在しないことが望ましい。完成されたシャフト１のＲＣは３３Ｗ％未満となるようにする。
【０００８】
最初にマンドレル２０の周囲に所定方向に並べられた繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを巻き付けて第１の層２を形成した状態を図２に示す。マンドレル２０は、その軸線と平行な線に対し１，０００分の５〜８の傾斜面を有する円錐状体であり、第１の層２を形成するプリプレグは、このような円錐状体のマンドレル２０に繊維が所定方向を向くように巻き付けるため、台形状に裁断した裁断片を用いる。この場合、繊維は台形裁断片の高さ方向（マンドレルの軸方向）または同方向に対し所定の角度で傾けて配列させる。マンドレル２０の周囲にこのような台形裁断片を巻き付けて第１の層２を形成する。
【０００９】
次いで図３に示すように、第１の層２の周囲に第２の層３を形成する。第１の層２のプリプレグ全体におけるＲＣは２２〜２３Ｗ％の範囲内である。第１の層２と第２の層３を夫々一層で形成した場合、その後第２の層３の上に第１の層２と同様のプリプレグを巻き付け、さらに第２の層３と同様の繊維を巻き付け、このような手順を必要に応じて繰り返し、積層体から成る成形体を成形する。成形体の周囲にラッピングテープ（ポリプロピレンテープ）を巻き付け、これを焼成炉内に入れ、１４０℃前後の温度で２〜３時間程度焼成する。その後焼成されたものを取り出してラッピングテープ及びマンドレルを外してゴルフクラブシャフト素管を完成させる。炉内で焼成初期段階において、成形体の温度が上昇すると、プリプレグ層内の繊維層上の樹脂がゲル化して流動し、この流動樹脂を繊維層が吸収し、成形体全体において樹脂の含浸がほぼ均一化されることとなる。その結果として平均ＲＣは３３Ｗ％未満、好ましい範囲として２２〜２８Ｗ％の範囲内となる。樹脂含浸比率が２２Ｗ％より小さいときはシャフト構造体として、マトリックス内の繊維が離れ易くなったり層間剥離が生じることがあり、強度にも影響するので望ましくない。
【００１０】
なお、第２の層３として単に繊維層を被覆したものであっても、炉内で焼成することにより、繊維層は内側及び外側のプリプレグのゲル化して流動した樹脂を吸収し、結果として熱硬化性樹脂中に埋設されることとなる。しかしながら、最外層が繊維層となることは好ましくなく、繊維層の上にさらにプリプレグを巻き付けることが好ましい。熱硬化性樹脂の含浸が少ないプリプレグは、例えば溶剤で濃度を希釈化した熱硬化性樹脂をシート状繊維に含浸させたものが好適に使用できる。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、繊維補強構造体として必要なＲＣに留めることができ、全体として樹脂量を減らすことができ、軽量化を図ることができる。また、軽量化を図っても、シャフトの剛性を実質上維持することができる。さらに、成形時におけるプリプレグ裁断片を粘着させることは可能であり、剛性を劣化させずに軽量化を図ったシャフトを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明のゴルフクラブシャフトの断面図。
【図２】 マンドレルに第１の層を形成するプリプレグを巻き付けた状態の断面図。
【図３】 第１の層に第２の層を巻き付けた状態の断面図。
【符号の説明】
１ シャフト
２ 第１の層
３ 第２の層
２０ マンドレル

Claims (1)

1. マンドレルの周囲に所定方向に並べられた繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを巻き付けて第１の層を成形し、
   この第１の層上に樹脂無含浸の繊維を巻き付けて第２の層を成形する工程を含み、
   成形された成形体を焼成炉内で焼成して成形体全体において熱硬化性樹脂の含浸をほぼ均一化させ、
   成形体全体の樹脂含浸比率を２２〜２８Ｗ％の範囲内としたことを特徴とするゴルフクラブシャフトの製造方法。

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