JP7427339B2 - ラケット及びラケットの表面処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、テニスやバドミントン等のスポーツで利用されるラケット及びラケットの表面処理方法に関する。

テニスやバドミントンで使用されるラケットは、グリップと、環状のフレームと、グリップとフレームとを連結するシャフトと、を有するものが一般的である（例えば、特許文献１参照）。ラケットにおいては、フレームの内側に張設されたストリングによって打球面（フェース）が形成され、プレーヤがラケットをスイングすることで打球面にて打球される。

特開平９－１５４９８２号公報

一般のラケットにあっては、スイング時にフレームやシャフトの周りを流れる空気流が剥離して渦が発生し、ラケットに空気抵抗が作用する。かかる空気抵抗が高いと、スイングスピードが上がらず、ボールスピードを上げることが困難となるので、空気抵抗を抑制できる構成の出現が望まれていた。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、スイング時に作用する空気抵抗を低減することができるラケット及びラケットの表面処理方法を提供することを目的とする。

本発明における一態様のラケットは、ストリングが張設されて打球面を形成するフレームと、該フレームと一体化されるシャフトとを有するラケット本体を備えたラケットであって、前記ラケット本体の少なくとも一部の外表面は、複数の凸部を備えた粗面が、吐出圧力が０．００４ＭＰａ以上０．０１ＭＰａ以下の条件でのスプレー塗装によって形成され、前記粗面における全ての前記凸部の面積の総和に対し、６０％以上の面積を占める前記凸部は、隣り合う前記凸部との間隔が５０μｍ以上５００μｍ以下とされ、且つ、突出高さが２０μｍ以上１００μｍ以下とされることを特徴とする。

本発明における一態様の前記ラケットの表面処理方法は、前記ラケット本体の少なくとも一部の表面に対し、吐出圧力が０．００４ＭＰａ以上０．０１ＭＰａ以下の条件にてスプレー塗装して前記粗面を形成することを特徴とする。

本発明によれば、フレームやシャフトに上述のような凸部を有する粗面を形成したので、ラケットをスイングしたときに、フレームやシャフトの周りを流れる空気流が剥離して渦が発生することを抑制でき、ラケットに作用する空気抵抗を低減することができる。

実施の形態に係るラケットの外観図であり、図１Ａは、前記ラケットの正面図、図１Ｂは、前記ラケットの側面図である。 図２Ａから図２Ｃは、前記ラケットの粗面の説明図である。

一般のラケットにおいては、フレームやシャフトの外表面に美的外観（マーク、艶付け、着色など）を付与すべく加飾が施される。かかる加飾として、例えば、特許文献１に開示されるように、ラケットの外表面への塗装が行われている。

かかる塗装にて、塗料にシリカやアクリルビーズ等の粒状物を添加することで、塗装後の外表面に凹凸を形成する構成が考えられる。ところが、かかる構成では、粒状物が塗料に覆われるので、平滑な外表面からの凸部の突出高さが小さすぎ、本発明のような空気抵抗低減作用を得ることができない。

また、ラケットの従来構造として外表面に印刷処理することで凹凸を形成する構成がある。しかしながら、印刷処理では、凹凸における凸部の突出高さを高くするには、凸部同士の間隔を広くしないとインクが滲んでしまう。このため、凸部の間隔が離れて形成されるので、本発明のような空気抵抗低減作用を得ることができなくなる。

言い換えると、本発明は、上述のように粗面を形成した構成を採用することで、従来構成で得られない空気抵抗の低減作用を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下においては、本発明を硬式テニス用のラケットに適用した例について説明するが、適用対象はこれに限定されることなく変更可能である。例えば、ソフトテニス用のラケットや、スカッシュ用のラケット、バドミントン用のラケットなどに適用してもよい。

図１は、本発明の実施の形態に係るラケットの外観図であり、図１Ａは、前記ラケットの正面図、図１Ｂは、前記ラケットの側面図である。なお、以下の各図では、説明の便宜上、一部の構成を省略している。

図１に示すように、ラケット１０は、プレーヤがラケット１０を把持する部位であるグリップ１１と、環状（一般には縦長の略楕円形状）に形成されたフレーム１２と、グリップ１１とフレーム１２とを一体に連結するシャフト１３とを備えている。ここで、フレーム１２及びフレーム１２と一体化されるシャフト１３によってラケット本体１５が構成される。

フレーム１２の内側には、ストリング１６が縦方向及び横方向に張設されている。ストリング１６は、フレーム１２の内側にて打球面（フェース）１７を形成している。

シャフト１３は、グリップ１１からフレーム１２に向かって二股に分岐するスロート１８を備え、左右のスロート１８の間には、フレーム１２の下側の一部となるヨーク１２ａが形成されている。なお、シャフト１３は、これに限らず、二股に分岐しないものとしてもよい。

図２Ａから図２Ｃは、前記ラケットの粗面の説明図であり、ラケットの外表面と同様に塗装した平坦なサンプルの表面を表している。ラケット本体１５の少なくとも一部の外表面においては、複数の突部を備えた粗面によって形成されている。かかる粗面について図２を用いて説明すると、粗面３０の全領域には、多数の凸部３１が形成され、図２Ａ～図２Ｃでは、凸部３１が黒塗りの斑点部分で表される。

粗面３０における全ての凸部３１の面積の総和に対し、６０％以上の面積を占める凸部３１は、隣り合う凸部３１との間隔が５０μｍ以上５００μｍ以下の範囲に設定される。また、粗面３０における全ての凸部３１の面積の総和に対し、６０％以上の面積を占める凸部３１の突出高さは、２０μｍ以上１００μｍ以下の範囲に設定される。

上記範囲内に凸部３１の間隔及び突出高さが設定されることで、ラケット１０のスイング時に、シャークスキン効果と称される空気抵抗の低減効果を得ることができる。かかる効果は、ラケット本体１５の外表面における境界層内部にて、凸部３１による凹凸で空気の流れが適切に乱流化され、該境界層のはく離による大きな渦の形成を抑制可能としたことで得られる。これにより、フレーム１２やシャフト１３の周りを流れる空気流によって、スイング時のラケット１０の空気抵抗を低減でき、ラケット１０のスイングスピードを上げ、ひいては、打球されたボールのスピード向上を図ることができる。

ここで、凸部３１の突出高さが１００μｍより高くなると、凸部３１が境界層を突き抜け、空気抵抗が増加する可能性が高くなる。凸部３１の突出高さが２０μｍより小さくなると、境界層をかき乱して乱流化することが難しくなる。なお、凸部３１の突出高さは、粗面３０にて凸部３１が非形成となる面から、それぞれの凸部３１で最も高い頂点位置までの高さを意味する。

粗面３０において、隣り合う凸部３１との間隔が５００μｍより大きくなると、凸部３１一つあたりの境界層を攪乱する範囲が広くなり、境界層の乱流化が難しくなる。隣り合う凸部３１との間隔が５０μｍより小さくなると、境界層をかき乱して乱流化することが難しくなる。なお、隣り合う凸部３１の間隔は、隣り合う凸部３１の外縁同士にて最接近している位置を直線的に結ぶ距離とされる。

凸部３１による境界層での適切な乱流化を図るため、凸部３１の突出方向から平行な方向から見たときに、凸部３１の最大幅が１ｍｍ以上とされるとよい。

上記範囲内にて隣り合う凸部３１との間隔がランダムであり、凸部３１の突出高さもランダムとされることで、境界層をより良く乱流化してスイング時における空気抵抗の低減効果を得ることができる。なお、ランダムとは、該間隔や突出高さが大多数の凸部３１において不均一であり、一部の凸部３１において同一値となることを妨げるものでない。

上記範囲内に設定される凸部３１が、粗面３０における全ての凸部３１の面積の総和に対し、６０％より小さい面積で形成されると、境界層での凸部３１が不足し、境界層の乱流化が難しくなってスイング時における空気抵抗の低減効果を得られなくなる。上記範囲内に設定される凸部３１は、粗面３０の全領域中にて３０％以上６０％以下の面積を占めるとよい。

続いて、本実施の形態のラケット１０の表面処理方法について説明する。

ここで、ラケット本体１５は、主として、熱硬化性の繊維強化樹脂（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）によって形成することが例示できる。繊維強化樹脂は、エポキシやビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂にカーボン繊維からなる強化繊維を配合して半硬化させたものとされる。なお、ラケット本体１５は、繊維強化樹脂に金属を含めたり、金属製としたり、それら以外の材質によって構成することを妨げるものでない。

本実施の形態の表面処理方法は、下塗り工程、色塗り工程、スプラッシュ塗装（飛沫塗装）工程、中塗り工程、マーク貼着工程、上塗り工程の順に実施する。

まず、生地となる成形後のラケット本体１５に対し、下塗り工程を実施する。下塗り工程は、色塗り工程での塗料とラケット本体１５との密着を高めるプライマー的役割の塗装とされ、ラケット本体１５の外表面における巣穴等を充填する。

次いで、色塗り工程を実施する。色塗り工程は、下塗り工程が完了したラケット本体１５全体に対し、スプレー塗装によってグレー、黒、青や赤等を着色する。

次に、スプラッシュ塗装工程を実施する。スプラッシュ塗装工程は、色塗り工程が完了したラケット本体１５に対し、スプレー塗装によって塗料を斑点状に塗装し、該斑点が図２に示す凸部３１となって粗面３０を形成する。スプラッシュ塗装工程は、作業者がスプレーガンを手に持って手作業で行ってもよいが、予めティーチングした位置にスプレーガンを移動させる所定の移動機構を備えたロボットを用いて行うことが好ましい。

スプラッシュ塗装工程の条件は、以下のように設定される。
・スプレーガンの吐出口の形状：丸形または楕円形
・スプレーガンのガン先からラケット本体の外表面までの距離：約１００ｍｍ
・スプレーガンの吐出口の口径：０．７ｍｍ～１．３ｍｍ
・吐出圧力（吐出エアー圧）：０．００４～０．０１ＭＰａ
・塗料の種類（主成分）：アクリルウレタン、ポリウレタン、エポキシ等
・塗料粘度：９～１１秒／６０秒

スプラッシュ塗装工程にて、特に、吐出圧力が０．００４ＭＰａ以上０．０１ＭＰａ以下に設定することで、図２に示す粗面３０を形成することができる。図２Ａは吐出圧力を０．００４ＭＰａ、図２Ｂは吐出圧力を０．００６ＭＰａ、図２Ｃは吐出圧力を０．０１ＭＰａにした場合の粗面３０の一例を示している。

吐出圧力が０．００４ＭＰａより小さくなると、凸部３１の大きさのばらつきが大きくなり、上記範囲内に間隔及び突出高さが設定される凸部３１が、粗面３０における全ての凸部３１の面積の総和に対し、６０％より小さい面積を占めるようになる。吐出圧力が０．０１ＭＰａより大きくなると、凸部３１の突出高さ及び大きさが小さく、隣り合う凸部３１の間隔も小さくなる。よって、吐出圧力が上記範囲外であると、ラケット本体１５の外表面における境界層の乱流化が困難となって空気抵抗の低減効果を得られなくなる。

スプラッシュ塗装工程の実施後に、粗面３０を含むラケット本体１５全体に対し、中塗り工程を実施する。中塗り工程は、透明または半透明の塗料で塗装し、ラケット本体１５での耐久性、色の保護性能（耐候性）、耐薬品性等を向上させる役割をなす。

次に、中塗り工程が完了したラケット本体１５に対し、加飾用のマーク等が施されたシールを貼着するマーク貼着工程を実施する。マーク貼着工程の実施後、中塗り工程と同様の要領にて上塗り工程を実施し、本実施の形態の表面処理が完了する。

上記表面処理方法を実施することで、図２に示すような粗面３０が形成される。粗面３０の形成は、ラケット本体１５全体とする他、ラケット本体１５の一部として環状をなすフレーム１２の内側面及び外側面の少なくとも一方や、シャフト１３だけにする等、種々のバリエーションが採用される。よって、粗面３０を形成する領域を適宜選択することで、空気抵抗の低減効果を効率良く得ることができ、粗面３０を有しない従来構造のラケットに比べてスイングスピードを飛躍的に向上することができる。

このようにスプレー塗装によって粗面３０を形成するので、フレーム１２とシャフト１３との境界部分における入り組んだ部分や複雑な形状となる部分にも、１回のスプレー塗装で粗面３０の形成を簡単且つ短時間で行うことができる。また、塗料に粒状物を添加する従来構成に比べ、凸部３１の突出高さを大きく確保できる上、粒状物の硬さによってラケット本体１５の表面が硬くなってラケット１０自体の剛性やしなり等に影響が及ぶことを回避できる。更に、外表面に印刷処理することで凹凸を形成する従来構成に対し、インクが滲む等の制約がなくなるので、粗面３０を良好に形成して空気抵抗の低減効果を得ることができる。

また、スプレー塗装による多数の凸部３１は、ランダムな形状及び間隔の斑点模様として優れた装飾効果を得ることができ、且つ、塗料の変更によって模様の色についての多様なニーズに容易に対応することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状、方向などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、粗面３０がスプレー塗装によって形成される構成としたが、上記実施の形態の凸部３１と同様に形成されて空気抵抗の低減効果が得られれば、他の方法によって粗面３０を形成してもよい。但し、スプレー塗装とした方が、凸部３１が形成されたシールを貼付する場合に比べ、ラケット１０表面の凹凸が入り組んだ箇所にも簡単に粗面３０を形成できる点で有利となる。また、金型による細かい凸部３１の形成は非常に難しく、凸部３１の形成面に巣穴が空く可能性が高くなるが、これに比べ、スプレー塗装は凸部３１を有する粗面３０を容易に形成できる点で有利となる。ここで、ラケット１０表面の凹凸が入り組んだ箇所としては、フレーム１２の内面及び外面におけるストリング１６を挿通する孔の形成部分を溝状とした箇所や、フレーム１２とシャフト１３との接合部分を具体例とすることができる。また、他の具体例としては、二股に分岐したスロート１８下側の接合部分や、フレーム１２やシャフト１３表面の空気抵抗軽減を目的として形成した凹凸部分を挙げることができる。

また、上記実施の形態の表面処理方法において、スプレー塗装工程は、色塗り工程後であって中塗り工程前に実施する場合を説明したが、上塗り工程の後に変更してもよい。かかる変更によれば、塗装最表面（最外層）にスプレー塗装で凸部３１を形成できるので、空気抵抗低減効果を更に高めることができる。

本発明は、スイング時に作用する空気抵抗を低減することができるラケット及びその表面処理方法に関する。

１０ ラケット
１２ フレーム
１３ シャフト
１５ ラケット本体
１６ ストリング
１７ 打球面
３０ 粗面
３１ 凸部

Claims (5)

1. ストリングが張設されて打球面を形成するフレームと、該フレームと一体化されるシャフトとを有するラケット本体を備えたラケットであって、
   前記ラケット本体の少なくとも一部の外表面は、複数の凸部を備えた粗面が、吐出圧力が０．００４ＭＰａ以上０．０１ＭＰａ以下の条件でのスプレー塗装によって形成され、
   前記粗面における全ての前記凸部の面積の総和に対し、６０％以上の面積を占める前記凸部は、隣り合う前記凸部との間隔が５０μｍ以上５００μｍ以下とされ、且つ、突出高さが２０μｍ以上１００μｍ以下とされることを特徴とするラケット。
2. 前記粗面における全ての前記凸部の面積の総和に対し、６０％以上の面積を占める前記凸部は、突出方向から平行な方向から見たときに、その最大幅が１ｍｍ以上とされることを特徴とする請求項１に記載のラケット。
3. 前記粗面における全ての前記凸部の面積の総和に対し、６０％以上の面積を占める前記凸部は、隣り合う前記凸部との間隔及び突出高さがランダムとされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のラケット。
4. 隣り合う前記凸部との間隔が５０μｍ以上５００μｍ以下とされ、且つ、突出高さが２０μｍ以上１００μｍ以下とされる前記凸部は、前記粗面の全領域中にて３０％以上６０％以下の面積を占めることを特徴とする請求項１に記載のラケット。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のラケットの表面処理方法であって、
   前記ラケット本体の少なくとも一部の表面に対し、吐出圧力が０．００４ＭＰａ以上０．０１ＭＰａ以下の条件にてスプレー塗装して前記粗面を形成することを特徴とするラケットの表面処理方法。

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