JP4727979B2 - ゴルフクラブシャフト - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化樹脂を含有する層が最外層に配設されて構成されるゴルフクラブシャフトに関する。

近年、ゴルフクラブシャフトとして、複数の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）層が積層されて構成されるものが多く使用されている。このようなゴルフクラブシャフトは、強度に優れ、重量、曲げ剛性、キックポイント等の設計における自由度が高く、プレーヤの要望に広く対応したものを提供することができる。なお、強化繊維としては、主に炭素繊維が使用されている。

この種のゴルフクラブシャフトは、いわゆるシートワインディング法によって作製される。すなわち、先ず、例えば、複数本の炭素繊維を互いの軸線方向が同一方向に揃うように延伸し、換言すれば、炭素繊維を一方向に配向して、この配向繊維束にエポキシ樹脂等を含浸させ、複数個のプリプレグシートを設ける。この際、プリプレグシートと炭素繊維の軸線方向同士が一致するもの、傾斜するもの、互いに直交するものを作製する。

このようにして得られたプリプレグシート同士を積層することにより、ゴルフクラブシャフトが得られる。積層に際しては、前記のプリプレグシートと炭素繊維の軸線方向同士が一致するもの、傾斜するもの、互いに直交するものが適宜に組み合わされ、それぞれ、ストレート層、バイアス層、フープ層と呼称される。このような層が組み合わせてシャフトとすることにより、ゴルフボールを打球した際の衝撃が少なく、打球感が柔らかいゴルフクラブとすることができる。

また、衝撃振動吸収性能や打球感の柔らかさをさらに向上させるべく、ＦＲＰ層を構成する樹脂のみで形成した層を設けることや、振動防止材層を設けることも提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平７−１１２０４３号公報 特開平５−１２３４２８号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたゴルフクラブシャフトには、重量が大きく、このために打球時のヘッドスピードが遅くなる。従って、ゴルフボールの飛距離を長くすることが容易ではない。

また、特許文献２記載のゴルフクラブシャフトにおいても、弾性ゴムや合成樹脂に無機充填剤を添加したものから振動防止材層を設けるようにしているので、重量が大きくなるという不具合がある。これを回避するべくゴムエラストマーのみで振動防止材層を形成した場合、該振動防止材層とＦＲＰ層との接合強度が小さくなり、シャフトの強度が低下してしまう。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ゴルフボールの飛距離を長くすることが可能であり、柔らかい打球感が得られ、しかも、耐久性に優れるゴルフクラブシャフトを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、繊維強化樹脂を含有する層が最外層に配設されたゴルフクラブシャフトにおいて、
最外層以外の層の少なくとも一層が、樹脂とゴムとを含有する複合材料層であることを特徴とする。

すなわち、本発明に係るゴルフクラブシャフトは、樹脂とゴムとを含有する複合材料からなる層を少なくとも１つ具備する。この層においては、ゴムに由来して弾性が発現する。このため、このゴルフクラブシャフトが組み込まれたゴルフクラブでゴルフボールを打球した際、打球に伴う振動が緩和される。従って、柔らかい打球感を得ることができる。

また、ゴムが弾性に優れるため、この複合材料層は、ゴルフボールに対する反発性が高い。このため、打球されたゴルフボールの飛距離が増大する。

しかも、この複合材料層には樹脂が含有されている。複合材料層の内側ないし外側に繊維強化樹脂層を配置する場合、この樹脂を介して複合材料層と繊維強化樹脂層との接合強度が確保される。これにより、十分な耐久性を有するゴルフクラブシャフトが得られる。

複合材料層のゴムの好適な例としては、アクリロニトリルブタジエンゴムが挙げられる。この場合、振動減衰能や反発性が特に良好となる。

アクリロニトリルブタジエンゴムを使用する場合、優れた振動減衰能や反発性を確実に得るべく、その割合を、複合材料全体を１００重量％として、４３重量％以上とすることが好ましい。

アクリロニトリルブタジエンゴムを含む前記ゴムは、樹脂と反応する官能基を有するものであることが好ましい。この場合、ゴムと樹脂との複合化が促進されるので、複合材料層の諸物性が全体にわたって略均等となる。

なお、複合材料層は、例えば、繊維強化樹脂からなり且つ繊維配向方向がシャフト軸線と一致するストレート層の外側に形成することができる。この場合、該複合材料層の外側に、繊維配向方向がシャフト軸線に対して直交するフープ層を設けることが好ましい。

本発明によれば、樹脂とゴムとを含有する複合材料層を設けてゴルフクラブシャフトを構成するようにしている。この複合材料層においては、ゴムに由来する弾性のため、ゴルフボールを打球した際の振動が緩和される。従って、柔らかい打球感を得ることができる。また、ゴルフボールに対する反発性が高くなるため、ゴルフボールの飛距離が増大する。

しかも、複合材料層には樹脂が含有されているので、該複合材料層の内側ないし外側に配置される繊維強化樹脂層との接合強度も確保される。このため、耐久性に優れるゴルフクラブシャフトが得られる。

以下、本発明に係るゴルフクラブシャフトにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態に係るゴルフクラブシャフト１０を使用したアイアンゴルフクラブ１２の概略全体正面図である。ゴルフクラブシャフト１０は、グリップ１４側からヘッド１６側にかけて徐々に縮径されて構成される。

図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である図２に示すように、このゴルフクラブシャフト１０は、中空状円筒体形状をなし、バイアス層２０、ストレート層２２、弾性層２４、フープ層２６を内側からこの順序で有する。この中、バイアス層２０、ストレート層２２及びフープ層２６は、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）からなる層であり、弾性層２４は、樹脂及びゴムを含有する複合材料からなる層である。

このような構造のゴルフクラブシャフト１０は、図３に示すプリプレグシート３０、３２、３４、複合材料シート３６、及びプリプレグシート３８、４０、４２が、テーパ状に縮径する図示しないマンドレルに対してこの順序で巻回され、加熱硬化された後、マンドレルを抜き取って仕上げ処理を施す、いわゆるシートワインディング法によって製造される。なお、プリプレグシート３０、３２、３４、３８、４０、４２は、炭素繊維、ガラス繊維等の強化繊維にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が含浸されて作製される。

プリプレグシート３０は、ゴルフクラブシャフト１０の軸線に対して強化繊維２０ａの配向方向が＋４５゜に傾斜しており、マンドレル１８の外周部に２周巻回された場合、２プライのバイアス層を形成する。また、プリプレグシート３２は、ゴルフクラブシャフト１０の軸線に対して強化繊維３２ａの配向方向が−４５゜に傾斜しており、マンドレルの側周壁に巻回されたプリプレグシート３０の上に２回巻回された場合、２プライのバイアス層を形成する。すなわち、プリプレグシート３０、３２の双方によって、４プライのバイアス層２０（図２参照）が設けられる。

プリプレグシート３４においては、強化繊維３４ａがゴルフクラブシャフト１０の軸線方向に沿って配向されている（図３参照）。すなわち、プリプレグシート３４と強化繊維３４ａの軸線方向は、互いに一致している。バイアス層２０上に巻回されたこのプリプレグシート３４は、ストレート層２２（図２参照）を形成する。

プリプレグシート３４上に巻回される複合材料シート３６（図３参照）は、樹脂とゴムとを含有する複合材料からなる。樹脂の好適な例としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられる。

一方のゴムの好適な例としては、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブタジエンゴム、アクリルゴム、スチレンブタジエンゴム等が挙げられ、この中、アクリロニトリルブタジエンゴムは、振動減衰能に優れ、反発性も良好であることから特に好適である。ゴムは、アミノ基、カルボキシル基等のエポキシ樹脂と反応する官能基を有するものであってもよい。

複合材料シート３６の原材料である複合材料には、さらに、ジシアンジアミド、イミダゾール化合物、アミン化合物等の硬化剤を添加するようにしてもよい。

エポキシ樹脂、アクリロニトリルブタジエンゴム、硬化剤から複合材料を得る場合、アクリロニトリルブタジエンゴムの含有量を４３重量％以上とすることが好ましい。４３％未満であると、振動減衰能や反発性が低下する傾向がある。また、アクリロニトリルブタジエンゴムが過度に多量であると、複合材料シート３６の内側となるプリプレグシート３４や、外側となるプリプレグシート３８との接合強度が十分でなくなることから、アクリロニトリルブタジエンゴムの含有量は、６０重量％以下とすることが好ましい。

複合材料シート３６は、ストレート層２２上の弾性層２４（図２参照）を形成する。複合材料シート３６、ひいては弾性層２４の厚みは、過度に大きくするとアイアンゴルフクラブ１２の重量増加を招くことから、０．１ｍｍ以下とすることが好ましい。複合材料シート３６の巻回回数は、１回であっても十分である。

プリプレグシート３８（図３参照）は、プリプレグシート３０、３２、３４と同様にＦＲＰからなり、強化繊維３８ａがゴルフクラブシャフト１０の軸線方向に直交する方向に配向されている。すなわち、強化繊維３８ａの繊維配向方向は、プリプレグシート３８の軸線方向と互いに直交する。このプリプレグシート３８により、フープ層２６（図２参照）が形成される。すなわち、本実施の形態において、フープ層２６は、弾性層２４上に設けられる。

プリプレグシート４０、４２（図３参照）のそれぞれにおいては、プリプレグシート３４と同様に、ゴルフクラブシャフト１０の軸線方向と強化繊維４０ａ、４２ａの各繊維配向方向とが一致する。プリプレグシート４０は、フープ層２６（図３参照）上に１回巻回されることで、図１に示すゴルフクラブシャフト１０のヘッド１６側の範囲５０に１プライの補強層を形成する。また、プリプレグシート４２は、フープ層２６上に４回巻回されることで、ヘッド１６側の範囲５２に４プライの補強層を形成する。

このように、ゴルフクラブシャフト１０を構成する積層構造の中に、樹脂とゴムを含有する複合材料からなる弾性層２４を設ける場合、該弾性層２４は、ゴムに由来して優れた弾性が発現する。すなわち、先ず、弾性層２４によってゴルフボールを打球した際の振動が緩和され、このために柔らかい打球感を得ることができる。

しかも、弾性層２４では、ゴムに由来して反発性が高いので、アイアンゴルフクラブ１２で打球したゴルフボールの飛距離が増大するという利点が得られる。

また、この場合、弾性層２４が樹脂を含有するため、この樹脂を介して、弾性層２４とストレート層２２及びフープ層２６とが良好に接合される。すなわち、弾性層２４とストレート層２２及びフープ層２６との接合強度が確保され、このため、ゴルフクラブシャフト１０に十分な耐久性が発現する。

なお、上記した実施の形態では、弾性層２４をストレート層２２とフープ層２６との間に介在させるようにしているが、弾性層２４の位置は特にこれに限定されるものではなく、バイアス層２０とストレート層２２との間に介在させるようにしてもよい。ストレート層２２を複数プライとする場合、ストレート層２２の中間に弾性層２４を設けることもできる。

また、弾性層２４は、ゴルフクラブシャフト１０の軸線方向全体にわたって設けるようにしてもよいし、軸線方向の一部にのみ設けるようにしてもよい。

さらに、弾性層２４を複数層設けるようにしてもよい。

図４に示す炭素繊維強化樹脂からなるプリプレグシートと、複合材料シートとを使用して、バイアス層２０、ストレート層２２、弾性層２４、フープ層２６、及び補強層を具備するゴルフクラブシャフト１０を設け、このゴルフクラブシャフト１０を使用してアイアンゴルフクラブ１２を作製した。なお、図４中のＲ１〜Ｒ５は、それぞれ、炭素繊維の弾性率が４０トン／ｍｍ²である炭素繊維強化樹脂（東レ社製）、炭素繊維の弾性率が３３トン／ｍｍ²である炭素繊維強化樹脂（東レ社製）、アクリロニトリルブタジエンゴムで変性されたエポキシ樹脂接着シート（日東シンコー社製、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：５０〜５４重量％、アクリロニトリルブタジエンゴム：４３〜４７重量％、ジシアンアミド：２〜４重量％、イミダゾール化合物：０．１〜０．５重量％）、炭素繊維の弾性率が３０トン／ｍｍ²である炭素繊維強化樹脂（東レ社製）、炭素繊維の弾性率が１０トン／ｍｍ²である炭素繊維強化樹脂（日本グラフトファイバー社製）であり、商品名をＰ９２５５Ｓ−８、Ｐ１６２５５Ｇ−７、Ｂ−ＥＬ１０、Ｂ８０５−Ｓ−２、Ｅ１０２６Ｃ−１０Ｎとする市販品である。これを実施例とする。

比較のため、Ｒ３からなる弾性層２４が存在しないことを除いては実施例と同様にしてゴルフクラブシャフトを設け、このゴルフクラブシャフトを使用してゴルフクラブを作製した。これを比較例とする。なお、図４には、各層のプライ数も併せて示した。

以上の実施例、比較例の各ゴルフクラブにつき、重量、振動減衰性、ＳＧ曲げ強度の合否（ＳＧ合否）を調べた。結果を図５に示す。

なお、振動減衰能は、比較例のゴルフクラブシャフトの減衰振動能を１００とする指数で示した。この値が大きいほど、振動を減衰する能力に優れたものであることを表す。この場合、グリップ側を固定して片持ち梁状態に保持したゴルフクラブシャフトに振動を与え、センサによって測定された振動を解析することで評価した。

そして、ＳＧ合否は、製品安全協会のＳＧ規格で規定されている３点曲げ試験を行い、合格品を「○」とした。

図５から、実施例のゴルフクラブが振動減衰能に優れるものであることが分かる。このことは、実施例のゴルフクラブでゴルフボールを打球した場合、比較例のゴルフクラブに比して柔らかい打球感が得られることを意味する。

さらに、３名のゴルファーによる実打試験の結果を図６に示す。この図６から、実施例のゴルフクラブでゴルフボールを打球した場合、該ゴルフボールの初速度が大きく、キャリー（飛距離）も大きいことが明らかである。

本実施の形態に係るゴルフクラブシャフトを使用したアイアンゴルフクラブである。 図１のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。 図１のゴルフクラブシャフトを構成するプリプレグシート及び複合材料シートの平面説明図である。 実施例及び比較例のゴルフクラブの各層を構成するシートの材質とプライ数を示す図表である。 実施例及び比較例の各ゴルフクラブの重量、振動減衰能、ＳＧ合否を示す図表である。 実施例及び比較例の各ゴルフクラブで打球されたゴルフボールの初速度及び飛距離を示す図表である。

符号の説明

１０…ゴルフクラブシャフト １２…アイアンゴルフクラブ
２０…バイアス層 ２２…ストレート層
２４…弾性層 ２６…フープ層
３０、３２、３４、３８、４０、４２…プリプレグシート
３６…複合材料シート

Claims (5)

1. 強化繊維とエポキシ樹脂からなる繊維強化樹脂の層が最外層に配設されたゴルフクラブシャフトにおいて、
   最外層以外の層の少なくとも一層が、エポキシ樹脂とゴムとを含有し、且つ強化繊維を含有しない複合材料シートからなる弾性層であることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
2. 請求項１記載のゴルフクラブシャフトにおいて、前記弾性層のゴムがアクリロニトリルブタジエンゴムであることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
3. 請求項２記載のゴルフクラブシャフトにおいて、前記複合材料シートの組成物１００重量％中に前記アクリロニトリルブタジエンゴムを４３重量％〜６０重量％含有することを特徴とするゴルフクラブシャフト。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、前記ゴムが、樹脂と反応する官能基を有することを特徴とするゴルフクラブシャフト。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のゴルフクラブシャフトにおいて、前記弾性層が、繊維強化樹脂からなり且つ繊維配向方向がシャフト軸線と一致するストレート層の外側に形成されるとともに、前記弾性層の外側に、繊維強化樹脂からなり且つ繊維配向方向がシャフト軸線に対して直交するフープ層が形成されていることを特徴とするゴルフクラブシャフト。

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