JP4249998B2 - ゴルフクラブシャフト - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はゴルフクラブシャフトに関し、詳しくは、複数のプリプレグを積層して構成したゴルフクラブシャフトにおいて、軽量化を図りながらシャフトの曲げ強度と衝撃強度を向上させてシャフトの折れ発生を防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴルフクラブシャフトとして、軽量で強度を有すると共に、振動減衰性が優れているため、炭素繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを成形用マンドレルに複数層巻き付け成形したシャフトが汎用されている。
【０００３】
近年、一般ゴルファーの志向が競技志向からレジャー志向へと変わってきたことに伴い、扱い易いゴルフクラブが求められ、ゴルフシャフトもより軽く且つ軟らかいシャフトが求められるようになってきている
シャフトを軽量化するには、使用する炭素繊維量を減少させる必要があるが、炭素繊維量を減少させると強度が低下する。また、シャフトに適度な剛性を持たせるには、弾性率の高い炭素繊維を用いる必要があるが、高弾性の炭素繊維は繊維の伸度（破断するまでの変形量）が小さいため、弾性率が高くなるにつれて強度、特に、圧縮強度が低下し、かつ、引張強度を高めても圧縮強度は高くならない傾向にある。
このように、シャフトを軽く且つ適度な剛性を持たせる場合、シャフトの強度、特に、圧縮強度が低下して、シャフトが脆くなり、曲げ荷重や衝撃荷重がシャフトに負荷されるとシャフトに折れが発生しやすくなる問題がある。
【０００４】
上記した問題に対して、軽量で剛性が優れたゴルフクラブシャフトとして種々の提案がなされている。
例えば、特開平５−４９７１７号公報（特許文献１）で提案されているゴルフクラブシャフトでは、シャフト軸線に対して傾斜させたアングル層を内層とし、シャフト軸線に対して略平行とした２層構造のストレート層を外層とし、シャフト両端のチップ部とグリップ部に補強層を設けた炭素繊維強化樹脂からなるゴルフクラブシャフトにおいて、上記２層構造のストレート層では、内層ストレート層の炭素繊維は高弾性高強度とする一方、外層ストレート層の炭素繊維は高強度としている。
【０００５】
また、特開平６−１６５８４４号公報（特許文献２）で提案されているゴルフクラブシャフトでは、シャフトの軸線に対して±傾斜させたアングル層を、シャフト軸線に対して時計方向に角度が傾斜した（＋傾斜）圧縮側では圧縮弾性率が高いＰＡＮ系炭素繊維を用いる一方、反時計方向に傾斜した（−傾斜）引張側では引張弾性率が高いピッチ系炭素繊維を用いている。
【０００６】
さらに、特開２００１−６２０１４号公報（特許文献３）のゴルフクラブシャフトでは、プリプレグの一部に有機繊維と引張弾性率が１５００Ｐａ以下の低弾性炭素繊維を組み合わせた複合プリプレグが用いられている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−４９７１７号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平６−１６５８４４号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００１−６２０１４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平５−４９７１７号公報（特許文献１）では、２層構造のストレート層のうち、外層ストレート層は高強度の炭素繊維を用いているが、内層ストレート層では高弾性の炭素繊維を用いているため、シャフトが脆く折損しやすいという問題が有る。
同様に、前記特開平６−１６５８４４号公報（特許文献２）のゴルフクラブシャフトも高弾性炭素繊維を用いているため、シャフトが脆く折損しやすいという問題が有る。
【００１１】
前記特開２００１−６２０１４号公報（特許文献３）では、有機重合繊維と低弾性炭素繊維を組み合わせた特殊な複合プリプレグを用いているためコストが高くなると共に、有機重合繊維および低弾性炭素繊維は、繊維の破断伸び率が比較的大きいが、引張強度自体は低い（有機重合繊維は３０００ＭＰａ程度、低弾性炭素繊維は１１００〜２４００ＭＰａ）ために、衝撃強度の向上には有効でも充分な曲げ強度が得られないといった問題が有る。
【００１２】
このように、従来提案されているゴルフクラブシャフトはそれぞれ問題を有するもので、本発明はこれら問題を解消せんとするものである。
即ち、本発明は、重量や剛性分布を大きく変えることなく、軽く柔らかく、かつ、シャフトの曲げ強度や衝撃強度が高く、シャフト折れ防止に有効な強度を有するプリプレグの積層構造を備えたゴルフクラブシャフトを提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、強化繊維に樹脂を含浸したプリプレグを積層しているゴルフクラブシャフトにおいて、
上記強化繊維をシャフトの軸線に対して傾斜させて配向したプリプレグからなるアングル層と、
上記アングル層の外側に配置され、強化繊維をシャフトの軸線方向に略平行に配向した外層側プリプレグと内層側プリプレグとからなる複数層のストレート層を備え、
上記ストレート層の内層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率は外層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率より大きい中弾性高強度の繊維で強化されている一方、外層側プリプレグの引張破断歪みは内層側プリプレグの引張破断歪みより大きく設定され、
上記ストレート層の内層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率は２８０〜３８０ＧＰａ、引張強度は４４００〜６５００ＭＰａ、引張破断歪みは１．０〜１．６％とされる一方、
上記ストレート層の外層側プリプレグの引張破断歪みは１．８％以上に設定され、かつ、上記ストレート層の外層側プリプレグは、ストレート層全体の１５〜３５ｗｔ％と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している。
【００１４】
本発明者は、軽く柔らかく、且つ曲げ強度及び衝撃強度が高く、折れの発生しにくいシャフトを得るために、繊維に樹脂を含浸させた種々のプリプレグを用い、繊維の種類、積層構造および強化繊維角度を変えて、実験を繰り返し行って検討した結果、ゴルフクラブシャフトを上記構成としたものである。
即ち、ストレート層を複数層の構成とし、内層側プリプレグを中弾性で高強度の繊維で強化したプリプレグ、外層側プリプレグを内層側プリプレグよりも引張破断歪みを高くすることにより、特殊な高コストのプリプレグを用いることなく、軽量で軟らかく、且つ充分な剛性を持ちながら、シャフトの曲げ強度や衝撃強度といったシャフト折れ防止に有効な強度を向上させることを見いだした。
【００１５】
上記ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグとは、プリプレグを２枚巻き付ける場合には、１枚が内層側プリプレグ、他の１枚が外層側プリプレグとなる。プリプレグを４枚巻き付ける場合は、１枚が内層側プリプレグ、他の３枚が外層側プリプレグとなる場合、２枚ずつ内層側プリプレグと外層側プリプレグになる場合、３枚が内層側プリプレグ、１枚が外層側プリプレグとなる場合等を含む。
即ち、中弾性高強度の繊維で強化されたプリプレグが内層側に位置し、引張破断歪みの大きいプリプレグが外層側に位置する場合を指す。
なお、本発明のゴルフクラブシャフトは、上記アングル層およびストレート層と共に、チップ側あるいは／およびグリップ側に部分的にプリプレグを積層した補強層を備えたものにも適用されることは言うまでもない。
さらに、強化繊維をシャフト軸線方向に直交方向に配向したフープ層を設けた場合にも、本発明を適用してもよい。
【００１６】
上記のように、ストレート層の内層側プリプレグの繊維に、高弾性率を有するものでなく、中弾性率を有すると共に高強度とすると、繊維の伸びを大きくすることができ、十分な剛性を得れると共に強度も維持できる。かつ、外層側プリプレグを引張破断歪みが大きいものとしているため、十分な補強効果を得ることができる。その結果、シャフトに曲げ荷重、衝撃荷重が負荷されてもシャフトの折れ発生を防止できる。
【００１７】
上記ストレート層の内層側プリプレグの中弾性高強度の繊維は、引張弾性率が２８０〜３８０ＧＰａ、引張強度が４４００〜６５００ＭＰａの範囲に有る繊維を複合して成り、プリプレグの引張破断歪みが１．０〜１．６％の範囲にあるものを指す。
上記繊維としては炭素繊維が最も有効で、東レ(株)社製８２５Ｓ（炭素繊維種：Ｍ３０Ｓ）、東邦テナックス(株)社製Ｑ−Ａ１１Ｈ（炭素繊維種：ＩＭ４００）、三菱レイヨン(株)社製ＭＲ３５０Ｃ（炭素繊維種：ＭＲ４０）等が好適に用いらる。
【００１８】
上記ストレート層の外層側プリプレグは引張破断歪みが１．８％以上のものが用いられる。
外層側プリプレグの繊維も炭素繊維が有効で、該炭素繊維としては、東レ(株)社製３２５Ｇ（炭素繊維種：Ｔ７００ＧＣ）、三菱レイヨン(株)社製ＴＲ３５０Ｃ（炭素繊維種：ＴＲ５０Ｓ）等が好適に用いられる。
【００１９】
ストレート層は、シャフト全長に渡る全範囲に配置されていることが好ましいが、シャフトのチップ側、グリップ側の各端部、特にグリップ側の端部においては、ストレート層が配置されなくても、剛性や強度への影響が少ないため、シャフトの各端部、特にシャフトのグリップ側の端部にはストレート層が配置されない部分を設けても良い。
よって、ストレート層はシャフト全長の９０％以上の範囲に配置するのが良く、さらに好ましくはシャフト全長の９５％以上の範囲に配置するのが良く、特に好ましくはシャフト全長の９８％以上に配置するのが良く、最も好ましくはシャフト全長に渡って配置するのが良い。
【００２０】
アングル層は、シャフト全長に渡る全範囲に配置されていることが好ましいが、シャフトのチップ側、グリップ側の各端部、特にグリップ側の端部においては、アングル層が配置されなくても、剛性や強度への影響が少ないため、シャフトの各端部、特にシャフトのグリップ側の端部にはアングル層が配置されない部分を設けても良い。
よって、アングル層はシャフト全長の９０％以上の範囲に配置するのが良く、さらに好ましくはシャフト全長の９５％以上の範囲に配置するのが良く、特に好ましくはシャフト全長の９８％以上に配置するのが良く、最も好ましくはシャフト全長に渡って配置するのが良い。
【００２１】
上記ストレート層とは、本発明において、強化繊維の配向角度がシャフト軸線に対して±１５°以下のものを指し、上記アングル層とは強化繊維の配向角度がシャフト軸線に対して±２５°以上±６０°以下のものを指す。
強化繊維は、その配向角度は０°で曲げ剛性が最も大きくなるように作用し、±４５°で捻れ剛性が最も大きくなるように作用する。よって、上記ストレート層の強化繊維の配向角度が±１５゜を越えると、曲げ剛性が低下すと共に、上記アングル層の強化繊維の配向角度が±２５°未満あるいは±６０°を越えると、捻れ剛性が低下する問題があるため、上記範囲に設定している。
【００２２】
また、上記ストレート層のプリプレグおよびアングル層のプリプレグの樹脂含浸率は、１５〜３０ｗｔ％、好ましくは２３ｗｔ％〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは２３ｗｔ％〜２６ｗ％としている。
即ち、樹脂含浸率が１５ｗｔ％より少ないと、樹脂量が少ないためにプリプレグが安定せず、シャフトの物性及び強度のバラツキが大きくなると共に、プリプレグ同士の接着が困難となり成型作業性が悪くなる。一方、３０ｗｔ％より多くなると軽量化が困難となる。
【００２３】
チップ端から少なくとも１００ｍｍの範囲では、上記ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間、上記ストレート層の内層側プリプレグの内面側、あるいは上記ストレート層の外層側プリプレグの外面側に、圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグからなる中間層を介在させてもよい。
特に、ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間に上記圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維で強化したプリプレグからなる中間層を介在させることが好ましい。
【００２４】
通常、炭素繊維は引張強度よりも圧縮強度の方が低いために、シャフトの破壊は圧縮側から発生する。ピッチ系低弾性炭素繊維は、他の炭素繊維とは逆に引張強度よりも圧縮強度が高いという特徴を有する。よって、このピッチ系低弾性炭素繊維で補強されたプリプレグを配置すると、圧縮側の強度が補強され、引張強度と圧縮強度のバランスが適正となりシャフトの曲げ及び衝撃強度を向上させることができる。
上記したように、特に、ピッチ系低弾性炭素繊維のプリプレグをストレート層の外層側プリプレグと内層側プリプレグの層間に介在させると、外層側ストレート層の外面に配置した場合よりも引張強度を向上させることができるとともに、内層側ストレート層の内面に配置した場合より圧縮強度の補強効果を向上させることができる。
【００２５】
上記ピッチ系低弾性炭素繊維で強化したプリプレグは、シャフト全長に亙るストレート層に隣接して配置しても良いが、軽量化を重視した場合には、ヘッド取付側のチップ端から少なくとも１００ｍｍの部分に配置することが好ましい。
即ち、チップ側には曲げ荷重、衝撃荷重が負荷されやすいため、引張弾性率が５０ＧＰａ〜１５０ＧＰａのピッチ系低弾性炭素繊維層を、チップ端から１００ｍｍの部分に介在させると、チップ側の曲げ強度、衝撃強度共に向上させることが出来、チップ側で発生しやすいシャフトの折れを効果的に防止できる。
【００２６】
さらに、上記ストレート層の外層側プリプレグは、ストレート層全体の１５〜３５ｗｔ％、好ましくは２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％としている。
これは、１５ｗｔ％未満であると充分な補強効果が得られず、強度が向上しない一方、３５ｗｔ％より多くなると充分な剛性が得られず、強度が低下するためである。
【００２７】
また、本発明のゴルフクラブシャフトは、（シャフト重量）／（シャフトの長さ）が０．０５ｇ／ｍｍ以下としている。
これは０．０５ｇ／ｍｍを越えると、シャフト重量が大となり、シャフトの軽量化が図れず、ゴルファーにとって好ましいものではなくなることに因る。
具体的には、本発明のゴルフクラブシャフトは、長さが８５０ｍｍ〜１２５０ｍｍ、シャフト先端外径はφ８．５ｍｍ〜φ１０．５ｍｍ、後端外径はφ１５．０ｍｍ〜φ１７．０ｍｍにものに適用することが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のゴルフクラブシャフトの実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明のゴルフクラブシャフト１０を示し、炭素繊維を熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）で含浸した複数枚のプリプレグをマンドレルに巻き付けた後、加熱成形した中空状のシャフトからなり、Ｔはヘッド取付側のチップ側であり、Ｇはグリップ取付側であり、チップ側Ｔからグリップ側Ｇにかけて拡径するようにテーパをかけている。
【００２９】
第１実施形態では、図２に示すプリプレグを積層している。
図２中において、図中上方のプリプレグから内層側に配置され、チップに部分的に巻き付けて補強するストレート層のプリプレグ１１、シャフト全長に巻き付けるアングル層のプリプレグ１２，１３、シャフト全長に巻き付けるストレート層のプリプレグ１４，１５，１６、チップ側を補強するストレート層のプリプレグ１７からなる。
上記ストレート層のプリプレグ１１、１４、１５、１６、１７では、炭素繊維はシャフト軸線に対して略平行となり、アングル層のプリプレグ１２と１３では、炭素繊維はシャフト軸線に対して±４５゜となる。
上記各層を構成するプリプレグの平均樹脂含浸率は２６ｗｔ％であり、シャフト全長に配置するストレート層のプリプレグ１４、１５、１６のうち、内層側ストレート層のプリプレグ１４の樹脂含浸率は２５ｗｔ％、外層側ストレート層のプリプレグ１５、１６のプリプレグの樹脂含浸率は２５ｗｔ％である。
【００３０】
上記アングル層のプリプレグ１２、１３は連続３回巻きとしている。アングル層のプリプレグ1３の外周に巻き付けるストレート層のプリプレグ1４は連続２回巻きとし、外層側のストレート層のプリプレグ1５、1６はそれぞれ１回巻きとしている。チップ側の最内周の部分的補強層のストレート層のプリプレグ1１は４回巻き、最外周の部分的補強層のストレート層のプリプレグ1７は６回巻きとしている。
【００３１】
シャフト全長に配置するストレート層のプリプレグ1４、1５、1６のうち、内層側のストレート層のプリプレグ1４、１５の炭素繊維は、引張弾性率が中弾性率の２８０〜３８０ＧＰａで、引張強度が４４００〜６５００ＭＰａで、中弾性高強度の炭素繊維を用い、該内層側のプリプレグ１４、１５の引張破断歪みを１．０〜１．６％としている。
外層側のストレート層のプリプレグ1６は引張破断歪みが１．８％以上に設定している。
【００３２】
また、上記ストレート層のプリプレグ１４、１５、１６の合計重量に対して、外層側プリプレグ１６の重量は１５〜３５ｗｔ％としている。
【００３３】
具体的には、 プリプレグ１１〜１７は後記の表１に示すプリプレグより構成し、各プリプレグにおける炭素繊維の種類、引張弾性率、引張強度、プリプレグの引張破断歪、圧縮圧縮歪、樹脂含有量、製造会社名を表２に示す。
【００３４】
シャフトは長さが８５０ｍｍ〜１２５０ｍｍ、シャフト先端外径はφ８．５ｍｍ〜φ１０．５ｍｍ、後端外径はφ１５．０ｍｍ〜φ１７．０ｍｍとし、かつ、（シャフト重量）／（シャフトの長さ）を０．０５ｇ／ｍｍ以下に設定している。
上記アングル層のプリプレグ１２、１３、ストレート層のプリプレグ１４、１５、１６は上記シャフト全長に配置し、チップ側のプリプレグ１１はチップ端から２００ｍｍ、プリプレグ１７はチップ端から２５０ｍｍ配置している。
【００３５】
図３は第２実施形態のゴルフクラブシャフトを構成するプリプレグ２１〜２７を示す。
第１実施形態との相違点はシャフト全長に配置するストレート層のプリプレグ２４、２５、２７は、内層側となるストレート層のプリプレグ２４、２５と外層側となるストレート層のプリプレグ２７との間に、チップ端より２５０ｍｍの長さのストレート層のプリプレグ２６を中間層として介在させている点である。
【００３６】
上記シャフト全長に配置するストレート層は、内層側のプリプレグ２４、２５は第１実施形態とプリプレグ１４、１５と同一のプリプレグを用いるとともに、外層側のプリプレグ２７も第１実施形態のプリプレグ１６と同一のプリプレグを用いている。
【００３７】
上記ストレート層の内層側のプリプレグ２５と外層側のプリプレグ２７の間に介在させる中間層のプリプレグ２６は、圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維で強化されたプリプレグからなる。該プリプレグ２６は、引張弾性率が５０ＧＰａ〜１５０ＧＰａのピッチ系低弾性炭素繊維を強化繊維として用いている。
【００３８】
図４は第３実施形態のゴルフクラブシャフトを構成するプリプレグ３１〜３７を示す。第２実施形態との相違点は、ピッチ系低弾性炭素繊維で強化されたプリプレグ３４をストレート層の内層側のプリプレグ３５の内面側に配置している点である。
【００３９】
「実験例」
実施例、比較例のシャフトを形成し、フレックス標準測定法で撓みを測定するとともに、曲げ強度、衝撃強度を測定した。
【００４０】
実施例１は上記実施形態１、実施例２は実施形態２、実施例３は実施形態３、実施例４は実施形態４と同一の構成とした。
比較例１は従来例となるももので、実施形態１と同一の積層構造としているが、ストレート層の外層側のプリプレグ１７を内層側のプリプレグ１５、１６と同一のプリプレグとした。
比較例２は実施形態２と同一積層構造としたが、ストレート層の外層側プリプレグ２７は内層側プリプレグ２４、２５と同一のプリプレグとした。即ち、ストレート層の３枚のプリプレグは全て中弾性高強度炭素繊維で補強したプリプレグとし、プリプレグ２５と２７との間に実施形態２と同一のピッチ低弾性炭素繊維で強化されたプリプレグ２６を介在させた。
比較例３は実施形態２と同一構成としたが、比較例２と同様にストレート層のプリプレグ２４、２５、２７は全て中弾性高強度炭素繊維で補強したプリプレグとし、プリプレグ２５と２７との間に介在させる中間層のプリプレグ２６もプリプレグ２４、２５、２７と同一のプリプレグとした。
【００４１】
プリプレグ１１〜１７、２１〜２７、３１〜３７は下記の表１に示すプリプレグを用い、これらプリプレグの物性は下記の表２に示す通りである。
また、実施例１〜４、比較例１〜３のシャフトの長さ、重量、長さ／重さ、シャフト先端径（チップ端径）、シャフト後端径（グリップ端径）、ストレート層における外層ストレート層の割合を下記の表３に示す。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
フレックス測定方法は、実施例および比較例とも、フレックス標準測定法の４５″ポジションで測定した。即ち、
図５（Ａ）に示す順式たわみ測定方法では、チップ端からＢ寸法（１２９ｍｍ）のＰ１位置に２．７ｋｇの重錘を吊り下げるとともに、Ｐ１位置からＡ寸法（８２４ｍｍ）のＰ２位置と、該Ｐ２位置から１４０ｍｍのＰ３位置の２点を支持し、上記重錘を吊り下げチップ側のＰ１位置の撓み量を測定した。
図５（Ｂ）に示す逆式たわみ測定方法では、チップ端から１２ｍｍのＰ４位置と１４０ｍｍのＰ５位置の２点を支持し、Ｐ５位置からＣ寸法（７７６ｍｍ）のグリップ側のＰ６位置に重錘１．３ｋｇを吊り下げて、グリップ側のＰ６位置の撓み量を測定した。
【００４６】
曲げ強度は、製品安全協会の定める「ゴルフクラブ用シャフトの認定基準及び基準確認方法」（通商産業大臣承認５産第２０８７号）の３点曲げ試験に準ずる方法にて測定した。
【００４７】
衝撃強度は、（株）米倉製作所製の落錘型衝撃試験機（ＩＩＴＭ−１８）により、図６に示すように、片持ち曲げ衝撃試験を行った。
該衝撃試験は、シャフトＳのチップ端から５０ｍｍを固定し、固定端から１００ｍｍの位置に８００ｇの重錘Ｗを１５００ｍｍの上方から衝突させて衝撃荷重を加えた。重錘に加速度計を取り付け、該加速度計をＡＤ変換器を介してＦＦＴに接続し、図７に示すように、シャフトに加わる衝撃曲げ荷重とシャフトの変位量を測定し、破壊が始まるまでの衝撃吸収エネルギーを計算した。
【００４８】
実施例１〜４、比較例１〜３のフレックス、３点曲げ強度、衝撃強度を前記表３に示す。
表３に示すように、本発明の実施例１は、ストレート層の外層側プリプレグ１６を内層側プリプレグ１４、１５よりも引張破断歪の大きいプリプレグで構成としるため、比較例１の外層側プリプレグを内層側プリプレグと同一材料のプリプレグで構成した場合と比較して、３点曲げ強度および衝撃強度が向上していることが確認できた。
実施例２はストレート層の内層側プリプレグ２５と外層側プリプレグ２７との間にピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグ２６を介在させたため、３点曲げ強度および衝撃強度が最も高くなっていた。
実施例３はピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグ１７をストレート層の外層側プリプレグの外面に配置し、実施例４はピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグ３３をストレート層の内層側プリプレグの内面に配置しており、比較例１、比較例３のピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグを配置していない場合より３点曲げ強度および衝撃強度とも高くなっていた。しかしながら、実施例２のストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間にピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグを配置した場合よりは３点曲げ強度および衝撃強度は低くなっていた。よって、実施例２の構成が最も好ましい構成であることが確認できた。
【００４９】
比較例２はストレート層のプリプレグ２４、２５、２７は同一のプリプレグからなり、中弾性高強度炭素繊維で強化したものからなり、ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの材質を相違させていないため、該ストレート層の層間にピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグを介在させても、衝撃強度は上がるものの十分な曲げ強度が得られないことが確認できた。
比較例３は実施形態２と同様な構成で、シャフト全長に亙るストレート層の内層側プリプレグ２５と外層側プリプレグ２７との間にチップ側補強層としてストレート層のプリプレグ２６を介在させているが、これらストレート層のプリプレグ２５〜２７は全て同一の中弾性高強度炭素繊維で強化されたプリプレグとしている。即ち、ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグとの材料を変えず、かつ、中間層として介在させるプリプレグも同一材のプリプレグとし、ピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグとしていないため、３点曲げ強度および衝撃強度が最も劣っていた。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のゴルフクラブシャフトでは、ストレート層を複数層の構成とし、内層側プリプレグを中弾性で高強度の炭素繊維で強化したプリプレグとし、高弾性の炭素繊維を用いていないため、十分な剛性を得ることができると一方、外層側プリプレグを内層側プリプレグよりも引張破断歪みを高くしているため、弾性を有する炭素繊維を内層側に用いていても圧縮強度を高めて、十分な補強効果を得ることができる。
よって、特殊な高コストのプリプレグを用いることなく、軽量で軟らかく、且つ充分な剛性を持ちながら、シャフトの曲げ強度や衝撃強度を高めることができ、シャフトの折れ防止を防止することができる。
【００５１】
さらに、積層するプリプレグは、樹脂含有量を１５ｗｔ％〜３０ｗｔ％とし、かつ、（シャフト重量）／（シャフトの長さ）が０．０５ｇ／ｍｍ以下に設定しているため、軽量化も達成することができる。
【００５２】
また、チップ端から少なくとも１００ｍｍの範囲では、ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間に、圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグからなる中間層を介在させると、ピッチ系低弾性炭素繊維は、他の炭素繊維とは逆に引張強度よりも圧縮強度が高いため、圧縮側の強度が補強され、引張強度と圧縮強度のバランスが適正となりシャフトの曲げ及び衝撃強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ゴルフクラブシャフトの正面図である。
【図２】 第１実施形態のゴルフクラブシャフトのプリプレグを示す図面である。
【図３】 第２実施形態のゴルフクラブシャフトのプリプレグを示す図面である。
【図４】 第３実施形態のゴルフクラブシャフトのプリプレグを示す図面である。
【図５】 （Ａ）（Ｂ）はフレックス測定法を示す図面である。
【図６】 衝撃強度測定方法を示す図面である。
【図７】 シャフトに負荷された衝撃曲げ荷重とシャフトの変位との相関関係を示す図面である。
【符号の説明】
１０ ゴルフクラブシャフト
１２、１３、２２、２３、３２、３３ アングル層のプリプレグ
１４、１５、２４、２５、３５、３６ ストレート層の内層側プリプレグ
１６、２７、３７ ストレート層の外層側プリプレグ
１７、２６、３４ ピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグ
【発明が属する技術分野】
本発明はゴルフクラブシャフトに関し、詳しくは、複数のプリプレグを積層して構成したゴルフクラブシャフトにおいて、軽量化を図りながらシャフトの曲げ強度と衝撃強度を向上させてシャフトの折れ発生を防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ゴルフクラブシャフトとして、軽量で強度を有すると共に、振動減衰性が優れているため、炭素繊維に樹脂を含浸させたプリプレグを成形用マンドレルに複数層巻き付け成形したシャフトが汎用されている。
【０００３】
近年、一般ゴルファーの志向が競技志向からレジャー志向へと変わってきたことに伴い、扱い易いゴルフクラブが求められ、ゴルフシャフトもより軽く且つ軟らかいシャフトが求められるようになってきている
シャフトを軽量化するには、使用する炭素繊維量を減少させる必要があるが、炭素繊維量を減少させると強度が低下する。また、シャフトに適度な剛性を持たせるには、弾性率の高い炭素繊維を用いる必要があるが、高弾性の炭素繊維は繊維の伸度（破断するまでの変形量）が小さいため、弾性率が高くなるにつれて強度、特に、圧縮強度が低下し、かつ、引張強度を高めても圧縮強度は高くならない傾向にある。
このように、シャフトを軽く且つ適度な剛性を持たせる場合、シャフトの強度、特に、圧縮強度が低下して、シャフトが脆くなり、曲げ荷重や衝撃荷重がシャフトに負荷されるとシャフトに折れが発生しやすくなる問題がある。
【０００４】
上記した問題に対して、軽量で剛性が優れたゴルフクラブシャフトとして種々の提案がなされている。
例えば、特開平５−４９７１７号公報（特許文献１）で提案されているゴルフクラブシャフトでは、シャフト軸線に対して傾斜させたアングル層を内層とし、シャフト軸線に対して略平行とした２層構造のストレート層を外層とし、シャフト両端のチップ部とグリップ部に補強層を設けた炭素繊維強化樹脂からなるゴルフクラブシャフトにおいて、上記２層構造のストレート層では、内層ストレート層の炭素繊維は高弾性高強度とする一方、外層ストレート層の炭素繊維は高強度としている。
【０００５】
また、特開平６−１６５８４４号公報（特許文献２）で提案されているゴルフクラブシャフトでは、シャフトの軸線に対して±傾斜させたアングル層を、シャフト軸線に対して時計方向に角度が傾斜した（＋傾斜）圧縮側では圧縮弾性率が高いＰＡＮ系炭素繊維を用いる一方、反時計方向に傾斜した（−傾斜）引張側では引張弾性率が高いピッチ系炭素繊維を用いている。
【０００６】
さらに、特開２００１−６２０１４号公報（特許文献３）のゴルフクラブシャフトでは、プリプレグの一部に有機繊維と引張弾性率が１５００Ｐａ以下の低弾性炭素繊維を組み合わせた複合プリプレグが用いられている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−４９７１７号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平６−１６５８４４号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開２００１−６２０１４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平５−４９７１７号公報（特許文献１）では、２層構造のストレート層のうち、外層ストレート層は高強度の炭素繊維を用いているが、内層ストレート層では高弾性の炭素繊維を用いているため、シャフトが脆く折損しやすいという問題が有る。
同様に、前記特開平６−１６５８４４号公報（特許文献２）のゴルフクラブシャフトも高弾性炭素繊維を用いているため、シャフトが脆く折損しやすいという問題が有る。
【００１１】
前記特開２００１−６２０１４号公報（特許文献３）では、有機重合繊維と低弾性炭素繊維を組み合わせた特殊な複合プリプレグを用いているためコストが高くなると共に、有機重合繊維および低弾性炭素繊維は、繊維の破断伸び率が比較的大きいが、引張強度自体は低い（有機重合繊維は３０００ＭＰａ程度、低弾性炭素繊維は１１００〜２４００ＭＰａ）ために、衝撃強度の向上には有効でも充分な曲げ強度が得られないといった問題が有る。
【００１２】
このように、従来提案されているゴルフクラブシャフトはそれぞれ問題を有するもので、本発明はこれら問題を解消せんとするものである。
即ち、本発明は、重量や剛性分布を大きく変えることなく、軽く柔らかく、かつ、シャフトの曲げ強度や衝撃強度が高く、シャフト折れ防止に有効な強度を有するプリプレグの積層構造を備えたゴルフクラブシャフトを提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、強化繊維に樹脂を含浸したプリプレグを積層しているゴルフクラブシャフトにおいて、
上記強化繊維をシャフトの軸線に対して傾斜させて配向したプリプレグからなるアングル層と、
上記アングル層の外側に配置され、強化繊維をシャフトの軸線方向に略平行に配向した外層側プリプレグと内層側プリプレグとからなる複数層のストレート層を備え、
上記ストレート層の内層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率は外層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率より大きい中弾性高強度の繊維で強化されている一方、外層側プリプレグの引張破断歪みは内層側プリプレグの引張破断歪みより大きく設定され、
上記ストレート層の内層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率は２８０〜３８０ＧＰａ、引張強度は４４００〜６５００ＭＰａ、引張破断歪みは１．０〜１．６％とされる一方、
上記ストレート層の外層側プリプレグの引張破断歪みは１．８％以上に設定され、かつ、上記ストレート層の外層側プリプレグは、ストレート層全体の１５〜３５ｗｔ％と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している。
【００１４】
本発明者は、軽く柔らかく、且つ曲げ強度及び衝撃強度が高く、折れの発生しにくいシャフトを得るために、繊維に樹脂を含浸させた種々のプリプレグを用い、繊維の種類、積層構造および強化繊維角度を変えて、実験を繰り返し行って検討した結果、ゴルフクラブシャフトを上記構成としたものである。
即ち、ストレート層を複数層の構成とし、内層側プリプレグを中弾性で高強度の繊維で強化したプリプレグ、外層側プリプレグを内層側プリプレグよりも引張破断歪みを高くすることにより、特殊な高コストのプリプレグを用いることなく、軽量で軟らかく、且つ充分な剛性を持ちながら、シャフトの曲げ強度や衝撃強度といったシャフト折れ防止に有効な強度を向上させることを見いだした。
【００１５】
上記ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグとは、プリプレグを２枚巻き付ける場合には、１枚が内層側プリプレグ、他の１枚が外層側プリプレグとなる。プリプレグを４枚巻き付ける場合は、１枚が内層側プリプレグ、他の３枚が外層側プリプレグとなる場合、２枚ずつ内層側プリプレグと外層側プリプレグになる場合、３枚が内層側プリプレグ、１枚が外層側プリプレグとなる場合等を含む。
即ち、中弾性高強度の繊維で強化されたプリプレグが内層側に位置し、引張破断歪みの大きいプリプレグが外層側に位置する場合を指す。
なお、本発明のゴルフクラブシャフトは、上記アングル層およびストレート層と共に、チップ側あるいは／およびグリップ側に部分的にプリプレグを積層した補強層を備えたものにも適用されることは言うまでもない。
さらに、強化繊維をシャフト軸線方向に直交方向に配向したフープ層を設けた場合にも、本発明を適用してもよい。
【００１６】
上記のように、ストレート層の内層側プリプレグの繊維に、高弾性率を有するものでなく、中弾性率を有すると共に高強度とすると、繊維の伸びを大きくすることができ、十分な剛性を得れると共に強度も維持できる。かつ、外層側プリプレグを引張破断歪みが大きいものとしているため、十分な補強効果を得ることができる。その結果、シャフトに曲げ荷重、衝撃荷重が負荷されてもシャフトの折れ発生を防止できる。
【００１７】
上記ストレート層の内層側プリプレグの中弾性高強度の繊維は、引張弾性率が２８０〜３８０ＧＰａ、引張強度が４４００〜６５００ＭＰａの範囲に有る繊維を複合して成り、プリプレグの引張破断歪みが１．０〜１．６％の範囲にあるものを指す。
上記繊維としては炭素繊維が最も有効で、東レ(株)社製８２５Ｓ（炭素繊維種：Ｍ３０Ｓ）、東邦テナックス(株)社製Ｑ−Ａ１１Ｈ（炭素繊維種：ＩＭ４００）、三菱レイヨン(株)社製ＭＲ３５０Ｃ（炭素繊維種：ＭＲ４０）等が好適に用いらる。
【００１８】
上記ストレート層の外層側プリプレグは引張破断歪みが１．８％以上のものが用いられる。
外層側プリプレグの繊維も炭素繊維が有効で、該炭素繊維としては、東レ(株)社製３２５Ｇ（炭素繊維種：Ｔ７００ＧＣ）、三菱レイヨン(株)社製ＴＲ３５０Ｃ（炭素繊維種：ＴＲ５０Ｓ）等が好適に用いられる。
【００１９】
ストレート層は、シャフト全長に渡る全範囲に配置されていることが好ましいが、シャフトのチップ側、グリップ側の各端部、特にグリップ側の端部においては、ストレート層が配置されなくても、剛性や強度への影響が少ないため、シャフトの各端部、特にシャフトのグリップ側の端部にはストレート層が配置されない部分を設けても良い。
よって、ストレート層はシャフト全長の９０％以上の範囲に配置するのが良く、さらに好ましくはシャフト全長の９５％以上の範囲に配置するのが良く、特に好ましくはシャフト全長の９８％以上に配置するのが良く、最も好ましくはシャフト全長に渡って配置するのが良い。
【００２０】
アングル層は、シャフト全長に渡る全範囲に配置されていることが好ましいが、シャフトのチップ側、グリップ側の各端部、特にグリップ側の端部においては、アングル層が配置されなくても、剛性や強度への影響が少ないため、シャフトの各端部、特にシャフトのグリップ側の端部にはアングル層が配置されない部分を設けても良い。
よって、アングル層はシャフト全長の９０％以上の範囲に配置するのが良く、さらに好ましくはシャフト全長の９５％以上の範囲に配置するのが良く、特に好ましくはシャフト全長の９８％以上に配置するのが良く、最も好ましくはシャフト全長に渡って配置するのが良い。
【００２１】
上記ストレート層とは、本発明において、強化繊維の配向角度がシャフト軸線に対して±１５°以下のものを指し、上記アングル層とは強化繊維の配向角度がシャフト軸線に対して±２５°以上±６０°以下のものを指す。
強化繊維は、その配向角度は０°で曲げ剛性が最も大きくなるように作用し、±４５°で捻れ剛性が最も大きくなるように作用する。よって、上記ストレート層の強化繊維の配向角度が±１５゜を越えると、曲げ剛性が低下すと共に、上記アングル層の強化繊維の配向角度が±２５°未満あるいは±６０°を越えると、捻れ剛性が低下する問題があるため、上記範囲に設定している。
【００２２】
また、上記ストレート層のプリプレグおよびアングル層のプリプレグの樹脂含浸率は、１５〜３０ｗｔ％、好ましくは２３ｗｔ％〜３０ｗｔ％、さらに好ましくは２３ｗｔ％〜２６ｗ％としている。
即ち、樹脂含浸率が１５ｗｔ％より少ないと、樹脂量が少ないためにプリプレグが安定せず、シャフトの物性及び強度のバラツキが大きくなると共に、プリプレグ同士の接着が困難となり成型作業性が悪くなる。一方、３０ｗｔ％より多くなると軽量化が困難となる。
【００２３】
チップ端から少なくとも１００ｍｍの範囲では、上記ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間、上記ストレート層の内層側プリプレグの内面側、あるいは上記ストレート層の外層側プリプレグの外面側に、圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグからなる中間層を介在させてもよい。
特に、ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間に上記圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維で強化したプリプレグからなる中間層を介在させることが好ましい。
【００２４】
通常、炭素繊維は引張強度よりも圧縮強度の方が低いために、シャフトの破壊は圧縮側から発生する。ピッチ系低弾性炭素繊維は、他の炭素繊維とは逆に引張強度よりも圧縮強度が高いという特徴を有する。よって、このピッチ系低弾性炭素繊維で補強されたプリプレグを配置すると、圧縮側の強度が補強され、引張強度と圧縮強度のバランスが適正となりシャフトの曲げ及び衝撃強度を向上させることができる。
上記したように、特に、ピッチ系低弾性炭素繊維のプリプレグをストレート層の外層側プリプレグと内層側プリプレグの層間に介在させると、外層側ストレート層の外面に配置した場合よりも引張強度を向上させることができるとともに、内層側ストレート層の内面に配置した場合より圧縮強度の補強効果を向上させることができる。
【００２５】
上記ピッチ系低弾性炭素繊維で強化したプリプレグは、シャフト全長に亙るストレート層に隣接して配置しても良いが、軽量化を重視した場合には、ヘッド取付側のチップ端から少なくとも１００ｍｍの部分に配置することが好ましい。
即ち、チップ側には曲げ荷重、衝撃荷重が負荷されやすいため、引張弾性率が５０ＧＰａ〜１５０ＧＰａのピッチ系低弾性炭素繊維層を、チップ端から１００ｍｍの部分に介在させると、チップ側の曲げ強度、衝撃強度共に向上させることが出来、チップ側で発生しやすいシャフトの折れを効果的に防止できる。
【００２６】
さらに、上記ストレート層の外層側プリプレグは、ストレート層全体の１５〜３５ｗｔ％、好ましくは２０ｗｔ％〜３０ｗｔ％としている。
これは、１５ｗｔ％未満であると充分な補強効果が得られず、強度が向上しない一方、３５ｗｔ％より多くなると充分な剛性が得られず、強度が低下するためである。
【００２７】
また、本発明のゴルフクラブシャフトは、（シャフト重量）／（シャフトの長さ）が０．０５ｇ／ｍｍ以下としている。
これは０．０５ｇ／ｍｍを越えると、シャフト重量が大となり、シャフトの軽量化が図れず、ゴルファーにとって好ましいものではなくなることに因る。
具体的には、本発明のゴルフクラブシャフトは、長さが８５０ｍｍ〜１２５０ｍｍ、シャフト先端外径はφ８．５ｍｍ〜φ１０．５ｍｍ、後端外径はφ１５．０ｍｍ〜φ１７．０ｍｍにものに適用することが好ましい。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のゴルフクラブシャフトの実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明のゴルフクラブシャフト１０を示し、炭素繊維を熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）で含浸した複数枚のプリプレグをマンドレルに巻き付けた後、加熱成形した中空状のシャフトからなり、Ｔはヘッド取付側のチップ側であり、Ｇはグリップ取付側であり、チップ側Ｔからグリップ側Ｇにかけて拡径するようにテーパをかけている。
【００２９】
第１実施形態では、図２に示すプリプレグを積層している。
図２中において、図中上方のプリプレグから内層側に配置され、チップに部分的に巻き付けて補強するストレート層のプリプレグ１１、シャフト全長に巻き付けるアングル層のプリプレグ１２，１３、シャフト全長に巻き付けるストレート層のプリプレグ１４，１５，１６、チップ側を補強するストレート層のプリプレグ１７からなる。
上記ストレート層のプリプレグ１１、１４、１５、１６、１７では、炭素繊維はシャフト軸線に対して略平行となり、アングル層のプリプレグ１２と１３では、炭素繊維はシャフト軸線に対して±４５゜となる。
上記各層を構成するプリプレグの平均樹脂含浸率は２６ｗｔ％であり、シャフト全長に配置するストレート層のプリプレグ１４、１５、１６のうち、内層側ストレート層のプリプレグ１４の樹脂含浸率は２５ｗｔ％、外層側ストレート層のプリプレグ１５、１６のプリプレグの樹脂含浸率は２５ｗｔ％である。
【００３０】
上記アングル層のプリプレグ１２、１３は連続３回巻きとしている。アングル層のプリプレグ1３の外周に巻き付けるストレート層のプリプレグ1４は連続２回巻きとし、外層側のストレート層のプリプレグ1５、1６はそれぞれ１回巻きとしている。チップ側の最内周の部分的補強層のストレート層のプリプレグ1１は４回巻き、最外周の部分的補強層のストレート層のプリプレグ1７は６回巻きとしている。
【００３１】
シャフト全長に配置するストレート層のプリプレグ1４、1５、1６のうち、内層側のストレート層のプリプレグ1４、１５の炭素繊維は、引張弾性率が中弾性率の２８０〜３８０ＧＰａで、引張強度が４４００〜６５００ＭＰａで、中弾性高強度の炭素繊維を用い、該内層側のプリプレグ１４、１５の引張破断歪みを１．０〜１．６％としている。
外層側のストレート層のプリプレグ1６は引張破断歪みが１．８％以上に設定している。
【００３２】
また、上記ストレート層のプリプレグ１４、１５、１６の合計重量に対して、外層側プリプレグ１６の重量は１５〜３５ｗｔ％としている。
【００３３】
具体的には、 プリプレグ１１〜１７は後記の表１に示すプリプレグより構成し、各プリプレグにおける炭素繊維の種類、引張弾性率、引張強度、プリプレグの引張破断歪、圧縮圧縮歪、樹脂含有量、製造会社名を表２に示す。
【００３４】
シャフトは長さが８５０ｍｍ〜１２５０ｍｍ、シャフト先端外径はφ８．５ｍｍ〜φ１０．５ｍｍ、後端外径はφ１５．０ｍｍ〜φ１７．０ｍｍとし、かつ、（シャフト重量）／（シャフトの長さ）を０．０５ｇ／ｍｍ以下に設定している。
上記アングル層のプリプレグ１２、１３、ストレート層のプリプレグ１４、１５、１６は上記シャフト全長に配置し、チップ側のプリプレグ１１はチップ端から２００ｍｍ、プリプレグ１７はチップ端から２５０ｍｍ配置している。
【００３５】
図３は第２実施形態のゴルフクラブシャフトを構成するプリプレグ２１〜２７を示す。
第１実施形態との相違点はシャフト全長に配置するストレート層のプリプレグ２４、２５、２７は、内層側となるストレート層のプリプレグ２４、２５と外層側となるストレート層のプリプレグ２７との間に、チップ端より２５０ｍｍの長さのストレート層のプリプレグ２６を中間層として介在させている点である。
【００３６】
上記シャフト全長に配置するストレート層は、内層側のプリプレグ２４、２５は第１実施形態とプリプレグ１４、１５と同一のプリプレグを用いるとともに、外層側のプリプレグ２７も第１実施形態のプリプレグ１６と同一のプリプレグを用いている。
【００３７】
上記ストレート層の内層側のプリプレグ２５と外層側のプリプレグ２７の間に介在させる中間層のプリプレグ２６は、圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維で強化されたプリプレグからなる。該プリプレグ２６は、引張弾性率が５０ＧＰａ〜１５０ＧＰａのピッチ系低弾性炭素繊維を強化繊維として用いている。
【００３８】
図４は第３実施形態のゴルフクラブシャフトを構成するプリプレグ３１〜３７を示す。第２実施形態との相違点は、ピッチ系低弾性炭素繊維で強化されたプリプレグ３４をストレート層の内層側のプリプレグ３５の内面側に配置している点である。
【００３９】
「実験例」
実施例、比較例のシャフトを形成し、フレックス標準測定法で撓みを測定するとともに、曲げ強度、衝撃強度を測定した。
【００４０】
実施例１は上記実施形態１、実施例２は実施形態２、実施例３は実施形態３、実施例４は実施形態４と同一の構成とした。
比較例１は従来例となるももので、実施形態１と同一の積層構造としているが、ストレート層の外層側のプリプレグ１７を内層側のプリプレグ１５、１６と同一のプリプレグとした。
比較例２は実施形態２と同一積層構造としたが、ストレート層の外層側プリプレグ２７は内層側プリプレグ２４、２５と同一のプリプレグとした。即ち、ストレート層の３枚のプリプレグは全て中弾性高強度炭素繊維で補強したプリプレグとし、プリプレグ２５と２７との間に実施形態２と同一のピッチ低弾性炭素繊維で強化されたプリプレグ２６を介在させた。
比較例３は実施形態２と同一構成としたが、比較例２と同様にストレート層のプリプレグ２４、２５、２７は全て中弾性高強度炭素繊維で補強したプリプレグとし、プリプレグ２５と２７との間に介在させる中間層のプリプレグ２６もプリプレグ２４、２５、２７と同一のプリプレグとした。
【００４１】
プリプレグ１１〜１７、２１〜２７、３１〜３７は下記の表１に示すプリプレグを用い、これらプリプレグの物性は下記の表２に示す通りである。
また、実施例１〜４、比較例１〜３のシャフトの長さ、重量、長さ／重さ、シャフト先端径（チップ端径）、シャフト後端径（グリップ端径）、ストレート層における外層ストレート層の割合を下記の表３に示す。
【００４２】
【表１】
【表２】
【表３】
フレックス測定方法は、実施例および比較例とも、フレックス標準測定法の４５″ポジションで測定した。即ち、
図５（Ａ）に示す順式たわみ測定方法では、チップ端からＢ寸法（１２９ｍｍ）のＰ１位置に２．７ｋｇの重錘を吊り下げるとともに、Ｐ１位置からＡ寸法（８２４ｍｍ）のＰ２位置と、該Ｐ２位置から１４０ｍｍのＰ３位置の２点を支持し、上記重錘を吊り下げチップ側のＰ１位置の撓み量を測定した。
図５（Ｂ）に示す逆式たわみ測定方法では、チップ端から１２ｍｍのＰ４位置と１４０ｍｍのＰ５位置の２点を支持し、Ｐ５位置からＣ寸法（７７６ｍｍ）のグリップ側のＰ６位置に重錘１．３ｋｇを吊り下げて、グリップ側のＰ６位置の撓み量を測定した。
【００４６】
曲げ強度は、製品安全協会の定める「ゴルフクラブ用シャフトの認定基準及び基準確認方法」（通商産業大臣承認５産第２０８７号）の３点曲げ試験に準ずる方法にて測定した。
【００４７】
衝撃強度は、（株）米倉製作所製の落錘型衝撃試験機（ＩＩＴＭ−１８）により、図６に示すように、片持ち曲げ衝撃試験を行った。
該衝撃試験は、シャフトＳのチップ端から５０ｍｍを固定し、固定端から１００ｍｍの位置に８００ｇの重錘Ｗを１５００ｍｍの上方から衝突させて衝撃荷重を加えた。重錘に加速度計を取り付け、該加速度計をＡＤ変換器を介してＦＦＴに接続し、図７に示すように、シャフトに加わる衝撃曲げ荷重とシャフトの変位量を測定し、破壊が始まるまでの衝撃吸収エネルギーを計算した。
【００４８】
実施例１〜４、比較例１〜３のフレックス、３点曲げ強度、衝撃強度を前記表３に示す。
表３に示すように、本発明の実施例１は、ストレート層の外層側プリプレグ１６を内層側プリプレグ１４、１５よりも引張破断歪の大きいプリプレグで構成としるため、比較例１の外層側プリプレグを内層側プリプレグと同一材料のプリプレグで構成した場合と比較して、３点曲げ強度および衝撃強度が向上していることが確認できた。
実施例２はストレート層の内層側プリプレグ２５と外層側プリプレグ２７との間にピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグ２６を介在させたため、３点曲げ強度および衝撃強度が最も高くなっていた。
実施例３はピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグ１７をストレート層の外層側プリプレグの外面に配置し、実施例４はピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグ３３をストレート層の内層側プリプレグの内面に配置しており、比較例１、比較例３のピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグを配置していない場合より３点曲げ強度および衝撃強度とも高くなっていた。しかしながら、実施例２のストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間にピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグを配置した場合よりは３点曲げ強度および衝撃強度は低くなっていた。よって、実施例２の構成が最も好ましい構成であることが確認できた。
【００４９】
比較例２はストレート層のプリプレグ２４、２５、２７は同一のプリプレグからなり、中弾性高強度炭素繊維で強化したものからなり、ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの材質を相違させていないため、該ストレート層の層間にピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグを介在させても、衝撃強度は上がるものの十分な曲げ強度が得られないことが確認できた。
比較例３は実施形態２と同様な構成で、シャフト全長に亙るストレート層の内層側プリプレグ２５と外層側プリプレグ２７との間にチップ側補強層としてストレート層のプリプレグ２６を介在させているが、これらストレート層のプリプレグ２５〜２７は全て同一の中弾性高強度炭素繊維で強化されたプリプレグとしている。即ち、ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグとの材料を変えず、かつ、中間層として介在させるプリプレグも同一材のプリプレグとし、ピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグとしていないため、３点曲げ強度および衝撃強度が最も劣っていた。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明のゴルフクラブシャフトでは、ストレート層を複数層の構成とし、内層側プリプレグを中弾性で高強度の炭素繊維で強化したプリプレグとし、高弾性の炭素繊維を用いていないため、十分な剛性を得ることができると一方、外層側プリプレグを内層側プリプレグよりも引張破断歪みを高くしているため、弾性を有する炭素繊維を内層側に用いていても圧縮強度を高めて、十分な補強効果を得ることができる。
よって、特殊な高コストのプリプレグを用いることなく、軽量で軟らかく、且つ充分な剛性を持ちながら、シャフトの曲げ強度や衝撃強度を高めることができ、シャフトの折れ防止を防止することができる。
【００５１】
さらに、積層するプリプレグは、樹脂含有量を１５ｗｔ％〜３０ｗｔ％とし、かつ、（シャフト重量）／（シャフトの長さ）が０．０５ｇ／ｍｍ以下に設定しているため、軽量化も達成することができる。
【００５２】
また、チップ端から少なくとも１００ｍｍの範囲では、ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間に、圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグからなる中間層を介在させると、ピッチ系低弾性炭素繊維は、他の炭素繊維とは逆に引張強度よりも圧縮強度が高いため、圧縮側の強度が補強され、引張強度と圧縮強度のバランスが適正となりシャフトの曲げ及び衝撃強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ゴルフクラブシャフトの正面図である。
【図２】 第１実施形態のゴルフクラブシャフトのプリプレグを示す図面である。
【図３】 第２実施形態のゴルフクラブシャフトのプリプレグを示す図面である。
【図４】 第３実施形態のゴルフクラブシャフトのプリプレグを示す図面である。
【図５】 （Ａ）（Ｂ）はフレックス測定法を示す図面である。
【図６】 衝撃強度測定方法を示す図面である。
【図７】 シャフトに負荷された衝撃曲げ荷重とシャフトの変位との相関関係を示す図面である。
【符号の説明】
１０ ゴルフクラブシャフト
１２、１３、２２、２３、３２、３３ アングル層のプリプレグ
１４、１５、２４、２５、３５、３６ ストレート層の内層側プリプレグ
１６、２７、３７ ストレート層の外層側プリプレグ
１７、２６、３４ ピッチ系低弾性炭素繊維強化のプリプレグ
Claims (4)
- 強化繊維に樹脂を含浸したプリプレグを積層しているゴルフクラブシャフトにおいて、
上記強化繊維をシャフトの軸線に対して傾斜させて配向したプリプレグからなるアングル層と、
上記アングル層の外側に配置され、強化繊維をシャフトの軸線方向に略平行に配向した外層側プリプレグと内層側プリプレグとからなる複数層のストレート層を備え、
上記ストレート層の内層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率は外層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率より大きい中弾性高強度の繊維で強化されている一方、外層側プリプレグの引張破断歪みは内層側プリプレグの引張破断歪みより大きく設定され、
上記ストレート層の内層側プリプレグの強化繊維の引張弾性率は２８０〜３８０ＧＰａ、引張強度は４４００〜６５００ＭＰａ、引張破断歪みは１．０〜１．６％とされる一方、
上記ストレート層の外層側プリプレグの引張破断歪みは１．８％以上に設定され、かつ、上記ストレート層の外層側プリプレグは、ストレート層全体の１５〜３５ｗｔ％とされていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。 - 上記ストレート層はシャフト全長の９０％以上の範囲に配置され、
チップ端から少なくとも１００ｍｍの範囲では、上記ストレート層の内層側プリプレグと外層側プリプレグの間に、引張弾性率が５０ＧＰａ〜１５０ＧＰａで且つ圧縮破断歪みが高いピッチ系低弾性炭素繊維強化プリプレグからなる中間層を介在させている請求項１に記載のゴルフクラブシャフト。 - 上記アングル層は、シャフト全長の９０％以上の範囲に配置され、
上記ストレート層はシャフト軸線に対して±１５°以下であり、上記アングル層はシャフト軸線に対して±２５°以上±６０°以下で傾斜させており、
上記ストレート層のプリプレグおよび上記アングル層のプリプレグの樹脂含浸率は１５ｗｔ％〜３０ｗｔ％とされている請求項１または請求項２に記載のゴルフクラブシャフト。 - （シャフト重量）／（シャフトの長さ）が０．０５ｇ／ｍｍ以下とされている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフト。
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