JPH0365328A - 中空材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、曲げやねじりに対する剛性及び強度が要求さ
れる中空材、例えばゴルフシャフト、釣竿あるいは配管
材等に関し、特にロッド本体に、高強度ｔｌｌｖＡを樹
脂で一体化した補強用シート材を巻回する構造を採用し
た場合に、上記樹脂と高強度鋼線とを一体化する際の密
着性、接着性を向上して、該綱線が樹脂内で抜けるのを
確実に防止できるようにした構造に関する。本発明の中
空材はゴルフシャフトに好適なので、以下これを例にと
って説明する。

〔従来の技術〕

一般に、ゴルフクラブ用シャフト・には、打球時におけ
る長手方向の曲げやねじりに対する剛性。

強度が高いこと、及び軽量であることが要求されている
。このような要求に応えるゴルフシャフトとして、従来
、カーボン繊維樹脂製の口・ノド本体の外表面に補強用
繊維シート材を巻き付けたものが提案されている（例え
ば、実開昭６１−９１２６０号公報参照）。この補強用
繊維シート材は、例えばシリコンカーバイト１　アルミ
ナ、ポロン、ガラス等からなる繊維シート材に樹脂を含
侵せしめたものＴある。また、実開昭６１−１４０６５
号公報には１．多数のチタンワイヤーをロッド本体の軸
芯に沿って配置した構成のゴルフクラブ用シャフトが提
案されている。このような補強用シート材あるいはチタ
ンワイヤを上記カーボン繊維樹脂製のロッド本体に巻き
付けることにより、剛性及び強度を向上でき、かつ軽輩
化できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記従来の補強用繊維シート材は、各繊維材
を樹脂で一体化する構造であるから、これに曲げやねじ
りの応力が加わった場合、繊維材と樹脂との密着性、接
着性の如何によってはｍ雑材が樹脂から抜は易いという
問題点がある。これは上記繊維材がピアノ線等の金属線
の場合に特に起こり易い。

また、上記従来のゴルフシャフトにおいて、より剛性１
強度を向上させるために、上記繊維材の埋設量を増やす
ことが考えられるが、この方法は重量が増大することか
ら限度があり、軽量化を図りながら剛性２強度を向上さ
せることが要請されている。

本発明の目的は、高強度鋼線と樹脂との密着性。

接着性を大幅に向上して抜けを確実に防止できるととも
に、剛性及び強度を向上させながら、軽量化を可能にで
きる中空材を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本願第１項の発明は、高強度鋼線同士を互いに平
行にかつ平面状に配置した状態で樹脂により一体化して
なる補強用シート材を、ロッド本体の外表面に、該ロッ
ド本体の長手方向と上記高強度鋼線の長手方向とが略平
行となるよう巻回し、上記ロッド本体と上記補強用シー
ト材とを接着して一体化してなる中空材であって、上記
各高強度鋼線の外表面にＮ１めっき被覆層を形成したこ
とを特徴としている。

また、本願第２項の発明は、上記Ｎｉめっき被覆層に塑
性加工による加工歪を形成したことを特徴としており、
本願の第３項の発明は、上記第１項、第２項の中空材に
おいて、上記高強度鋼線が、繊維状微細金属組織を有す
る引張強度３００　ｋｇｆ７ｍ２以上の低炭素二相組織
鋼フィラメントからなることを特徴としており、さらに
第４項の発明は、上記高強度ｍ線の断面形状を長径、短
径を有する異形にした点を、第５項の発明は高強度鋼線
を複数の極細線を撚り線化し、これを樹脂被覆して構成
した点をそれぞれ特徴としている。

ここで、本発明における異形とは、楕円、長方形等のよ
うに長径と短径を有する形状一般をいう。

以下、本発明において上記構成を採用した理由を詳述す
る。

■。上記高強度鋼線にＮｉをめっきした理由Ｎｉめっき
を施したのは樹脂との密着性、接着性を改善するためで
ある。即ち、本発明者等の実験研究によって、Ｎｉは樹
脂とのなじみが非常に良く、樹脂との密着性を向上でき
ることが判明したからである。従って、Ｎｉを被覆した
高強度鋼線を樹脂でシート・化した場合、該中空材に曲
げや引っ張り等が作用した際の、高強度鋼線の樹脂から
の抜けを確実に防止できる。

第１表は、金属細線に各種の金属（Ｎｉ、Ｃｕ。

Ｚｎ、　Ｃｕ−Ｚｎ、　ＡＣＡｕ、　Ａｇ、　Ｃｒ）を
表面被覆した場合の各特性（ダイス寿命改善、防錆、酸
化性、接着性１表面処理性、耐蝕性、自己潤滑性、装飾
性、及び導電性）を比較した結果を示す、同表からも明
らかなように、Ｎｉは、自己潤滑性が高いことからダイ
ス寿命を改善でき、防錆、酸化防止等耐蝕性が高く、ま
た、マトリックス樹脂との接着性に優れ、さらに表面処
理性も高い。このように総合的にも、また上記各特性か
ら見てもＮｉが一番優れていることがわかる。

なお、上記Ｎｉの被覆方法は、電気めっき、溶融めっき
１等の湿式めっき法、　ＰＣＤ、ＣＶＤ、スパッタリン
グ等の乾式めっき法等の一般に用いられている手段が採
用できる。勿論、ここで言うＮｉめっきには、純粋なＮ
ｉだけではなく、上述の必要特性を阻害しない範囲内で
の第１表に例示した金属。

あるいは他の金属と合金化したＮｉめっきも含まれる。

また上記ａ線に対するＮｉの被覆量については、鋼線１
ｋｉｒあたり１ｇ未満では防錆効果等の被覆効果を発揮
させるのが難しく、また１００ｇを越えても被覆効果の
向上は望めず、逆に皮膜が厚すぎて加工時のパウダリン
グ等の副次的なデメリットが生じるため好ましくない、
従って、鋼線１ｋｇあたり１〜１００ｇの範囲内が適当
である。

ＩＩ、Ｎｉめっき被覆層に塑性加工による加工歪を付与
した理由 本件発明者らが上記Ｎｉめっき被覆層についてさらに検
討したところ、このＮｉを単にめっきしただけの状態で
は十分満足できる密着性、接着性が得られない場合があ
ることが判明した。この理由は明確ではないが以下の点
が考えられる。即ち、めっき処理しただけのＮｉめっき
被覆層は、無数のピンホールを有するポーラス状になっ
ており、そのためめっき処理工程時に発生する水素が上
記Ｎｉ層内に吸蔵され、あるいは上記ポーラス内に空気
が残留することとなる。そしてこの吸蔵された水素、残
留空気が樹脂コーティングする際の熱で放出され、ある
いは膨張して樹脂層とＮｉ層との境界に溜まり、その結
果両者の密着性、接着性に悪影響を与えているものと考
えられる。

一方、上記Ｎｉめっき被覆層に加工歪を付与すると、該
被覆層内のピンホールが潰されてなくなる点、及び例え
ば伸線時の加工熱によって上記水素及び残留空気が放出
され、これにより水素、残留空気をほとんど含まないＮ
ｉめっき被覆層が得られることになる。その結果、上記
高強度ｆＩＡ線と樹脂とを一体化した場合の、該樹脂と
上記鋼線との密着性、接着性をさらに向上できる。なお
、上記加工歪を形成するには、例えば上記高強度鋼線の
製造過程において、冷間伸線加工する前の素線に予めＮ
ｉめっき処理を施し、これを伸線加工することにより実
現できる。

■、高強度鋼線として低炭素二相組ｉｌ鋼フィラメント
を採用した理由 上記、低炭素組ｍ鋼フィラメントは本件発明者らが、重
量を増大させることなく剛性２強度をより向上するため
に上記高強度鋼線の線径を細くしても強度を大幅に向上
できる金属組織について鋭意研究を続け、以下の点を見
出して完成したものである。即ち、Ｆ　５−Ｃ−３ｉ　
−Ｍｎ系鉄基合金で、かつ針状マルテンサイト、ベイナ
イト又はこれらの混合ｍ織からなる低温変態生成相がフ
ェライト相中に均一に分散されてなる複合金属＆ＩＩｍ
を有する鋼線材が強加工性に優れており、このような金
属組織を有する線材を用いれば冷間伸線により線径１０
０μｍ以下の極細線を容易確実に得ることができる。そ
してこのような鋼線材を冷間伸線により加工歪み４以上
に強加工すれば、上記フェライト相と低温変態生成相と
が複合してなる複合組織（二相＆Ｉ１ｍ）が一方向に延
びる均一な繊維状微細金属Ｍ織が形成され、このような
金属＆Ｉ織を有する極細線は引張強度が３００　ｋｇｆ
／ｖａ”以上と飛躍的に向上し、かつ靭性は従来のピア
ノ線、ステンレス線程度であることを見出した。

このような繊維状微細金属線は、従来知られていない全
く新規な組織である０本件発明者は、上記金属＆ＩＩｍ
が引張強度を向上させる主因になっているとの観点から
、その強化メカニズムについてさらに研究を重ねた結果
、上述の如き超高強度を有する金属Ｍ織では、上記繊維
の間隔が５０−１０００人であり、かつ該繊維状をなす
上記複合組織が５〜１００人の超微細セルから構成され
ていることを見出した。

次に上記低炭素二相組織鋼線の製造方法について説明す
る。

まず、重量％　テＣ：　０．０１〜０．５　％、Ｓｉ：
３．Ｑ％以下、Ｍｎ：５．０％以下、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物よりなる線径３．５ｆｌ以下の線材を７００
〜１１００℃の範囲の温度に加熱した後、冷却して（こ
の加熱、冷却は複数回にわたって行ってもよい）一部残
留オ・−ステナイトを含有し”Ｃもよいマルテンザイト
、ベイナイト又はこれらの混合組織からなる低温変態生
成相がフ、ｙ、ライｌ〜相中に体積率で１５−・“７５
％の範囲にて均一に分散されてなる複合組織を有する線
材を製造する６なお、上記かかる製造方法は、特開昭６
２−２０８２４号公報に記載されている。

次に、このようｃｂ’で得られた複合組織線材を冷間伸
線加工により、加工歪み種以上、好ましくは５以上に強
加圧し、上記フ、５−ライ１相と低温変態生成相とを複
合化Ｌ２、全屈組織として一方向に連続して延びる微細
な繊維状組織を形成させる。

このように加工度を高めることにより、上記繊維状組織
はさらに微細化Ｌ２、繊維間隔は狭くなり、ついには上
述の己おり加工にて生じたセルの大きさ、繊維間部がそ
れぞれ５−ｉｏｏ人、５０〜１ｏｏｏ人である繊維状微
細金属組織占なる。なお、加工歪みが４以上よりも小ざ
い伸線加工によって得られた細線では、繊維状組織の発
達の途中にあってその約織が不完全であり、従って強度
も低い。

ｎｌ　、本発明の高強度鋼線の断面を長掻、短径を有す
る楕円状異形とした理由 これは高強度鋼線の断面形状を例えば楕円形状と１７、
該楕円の長経側の面をロッド本体に接触させることによ
って、該鋼線が安定１７、銅線同士を平行状態に配ｙＬ
易くなり、それだけピッチが一定になるゆなお、この異
形は、伸線加工の最終工程でダイスの形状を変えること
により容易に実現できる。

■、高強度鋼線を、複数の極細線を撚り線化し、該撚り
線に合成樹脂を被覆して構成したのは、中空材自体の剛
性２強運をより向上するためである。

即ち、撚り線化し、さらに樹脂皮膜することに止り、該
高強度鋼線とシート用樹脂との密着性がさらに向上し、
中空材自体の剛性１強度向上に寄与できる。

〔作用〕

本願第１項の発明の中空材によれば、高強度鋼線のり）
表面にＮｉめっき被覆層を形成したので、該高強度鋼線
た樹脂との密着性、接着性を向上でき、例えばゴルフシ
ャフトに採用した場合は打球時の応力による抜１・Ｊを
確実に防止で春、寿命を延長できる。また、本願第２項
の発明では、上記Ｎｉめっき被覆層に加工歪を形成した
ので、該被覆層と樹脂層との間に水素あゐいは空気が溜
まることがなく、密着性、接着性をさらＵ−向りできる
。

また、本願第３項の発明によれば、高強度網線に採用し
た低炭素二相組織鋼ノイラメントは、冷間加工性に擾れ
ており、線祠の線径及び加圧度を適宜選択することによ
り、ｌＯ０μ鍜以ｆのものを容易に得らことができる６
しかもこの銅線は冷間伸線の強加」により生した５−・
１００　人の加工セルが一方向に繊維状に配列され、か
つ該繊維間隔が５０〜１ｏｏｏ人の繊維状微細金属組織
を形成しており、上述の強化メカニズムで説明１．たよ
うに、３００〜６００　ｋｘｆ／ｖｈ”　０）超高’Ａ
Ｋｋ’；−Ｔ　ｉ−ル、　Ｋ　つ’７：、中空材におい
て、これを採用し六゛場合ｉ；ｉ：ピアノ線、ステン１
／ス線等に比べ引張強度を大幅に向上でき、曲げやねじ
るに対する剛性及び強度をさらＣ，″向上できる。例え
ば、上記ゴルフシャフトに適用した場合は、剛性２強度
を向上、しなから軽鎖化を７′きる。

また、第４項の発明に４、れば、高強度鋼線が、楕円等
の異形であるので、ロッド本体への配設が容易であり、
第５項の発明では、高強度鋼線を、撚り線を樹脂被覆し
たもので構成したので、シ・−ト化した際の鋼線と樹脂
との密着性がさらに向上し、中空材自体の剛性２強度を
さらに向にできる、〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図について説明づ゛る７第１図
ないし第４図は本発明の一実施例に、ｌ：る中空材を説
明するための図である。なお、本実施例では、ゴルフシ
ャフトに適用した場合を例にどって説明する。

第４図において、１は本実施例のゴルフシャフトであり
、これはシャフト本体２の下端２ａにヘソＦ３を固着す
ると２−もに、上端部２ｂにグリノブ４を嵌装固着して
構成されている。」二記シャフ【・本体２は、カーボン
繊維製のロッド本体５の外表面に補強用シート材６苓巻
回して構成されている、なお、この補強用シート材６は
上記ロッド本体２の下端部２ａ及び上端部２ｂ部分に複
数枚巻回されている。

上記補強用シート材６は、第１図ないし第３図に示すよ
うに、多数の高強度鋼ｖＡ７を互いに平行となるよう所
定間隔をあけて、かつ平面をなすように配置し、これを
樹脂８により一体化してなるものであり、上記各高強度
鋼線７は樹脂８内に埋設されている。また、上記高強度
鋼線７の断面は楕円状に形成されており、これは該鋼線
７同士を配置する際の安定性を向上させるためのもので
ある。さらに、上記補強用シート材６は、これの高強度
鋼線７の長手方向が上記ロッド本体５の長手方向と略平
行となるように巻かれており、両者は接着剤により固着
されている。

上記各高強度鋼ｗＡ７は低炭素二相組織鋼フィラメント
からなり、これは重量％でＣ：　０．０１〜０．５０％
、３ｉ：３．０％以下、Ｍｒｚ５．０％以下、残部Ｆｅ
及び不可避的不純物からなる線径３．０〜６．ＯＵの線
材を一次熱処理及び−次冷間伸線、二次熱処理及び二次
冷間伸線により線径１５〜１００μｍに強加工して製造
されたものである。この各高強度ｍ線７は上記強加工に
より生じた加工セルが一方向に繊維状に配列された繊維
状微細金属組織を形成しており、かつ上記加工セルの大
きさ、繊維間隔がそれぞれ５〜１００人、５０〜１００
０人であり、さらに引張強度が３００〜６００　ｋｇｆ
／ｍ”である。

そして、本実施例の高強度鋼線７の外表面にはＮｉめっ
き被覆層９が形成されている。このＮｉめっき被覆層９
は、上記線材にめっき処理を行い、しかる後冷間伸線加
工する際に同時に塑性加工されたもので、これにより加
工歪を有している。即ち、上記Ｎｉめっき被覆層９は、
伸線加工の前工程において線材にめっき処理を施して４
μｍ程度の被覆層を形成し、これを−次、二次冷間伸線
することにより、１μ綱程度の厚さに引き延ばしてなる
ものである。これにより、めっき処理時に生じていたピ
ンホールが上記伸線時に潰されて、欠陥のない良好な被
覆層となっている。

このように本実施例のゴルフシャフト１によれば、高強
度鋼線７にＮｉめっき被覆層９を形成するとともに、こ
れに加工歪を生じさせたので、樹脂８との密着性、接着
性を大幅に向上できる。即ち、上記ＮＩめっき被覆層９
は、加工歪によってピンホール等のない構造となってお
り、はとんど水素、空気を含有してないので、水素等に
よる樹脂と鋼線との密着性への悪影響がなく、上述の通
り密着性を改善でき、打球時の曲げ、ねじり等の応力が
作用しても抜けることはなく、寿命を延長できる。

また、本実施例の高強度鋼線７は、線径１００μ−以下
、引張強度３００〜６００１ｇｆ／ｉｎ”の低炭素二相
＆ＩＩｒａｔ！４フィラメントを採用したので、少量の
高強度鋼線７で剛性１強度を向上でき、シャフトの軽量
化に貢献できる。

ここで、本実施例の高強度ｍ線７にＮｌめっき被覆層９
を形成したことによる樹脂との接着力向上効果を確認す
るための実験について説明する。

この実験は、第５図に示すように、本実施例の高強度鋼
線ａの一部分を、エポキシ系樹脂をベースとしてこれに
炭素繊維、ガラス繊維を混合してなる複合試料片すに埋
め込み、この複合試料片すを固定した状態で上記鋼ｖＡ
ａの上部をこれが抜けるか、又は断線するまで引張って
、両者の密着性。

接着性を調べた。なお、上記複合試料片すの埋め込み長
さＬは、鋼線ａの線径ｄ　（ｍ）Ｘ５０となるようにし
た。

そして、第２表に示すように、ます線径５０μｍの高強
度ｔｉＡ線を４本採用し、この各鋼線にＮｉめっきを形
成しない場合（１’ｈｌ）、ＮＩめっき被覆層を形成し
た後伸線加工により加工歪を付与した場合（ｍ２）、さ
らにこれの表面に樹脂コーティングした場合（Ｎａ３）
、Ｎｉめっきを被覆しただけの場合（ぬ４）について引
抜試験を行った。また、線径１００　μ−のｖ４線も採
用し、これもＮｉめっきを被覆しただけの場合０ｋ５）
、さらにこれに伸線加工により加工歪を付与した場合（
Ｉｌｈ６）についても同様の引抜試験を行った。表中、
×印は高強度鋼線ａが複合試料片すから抜けた場合を示
し、○印は該綱線ａが断線した場合を示す。

表からも明らかなように、線径５０μ信でＮｉめっきを
被覆しない場合（Ｎａｌ　）は抜けており、両者の接着
力は上記鋼線ａＯ）破断力未満であった。

これに対して、Ｎｆめっきを被覆しくｍ４）、さらにこ
れに加工歪を付与しく１ｌｈ２）、さらにまたこれに樹
脂コーティングした（鳩３）場合は、いずれも抜ける前
に断線しており、両者の接着力は高強度鋼線の破断力以
上であることがわかる。

一方、線径１００μ顛でＮｉめっき被覆層を形成しただ
けの場合（Ｎａ５）は、断線する前に抜けている。これ
は線径が大きい分別張力も高いことから、接着力がこの
高い引張力には及ばなか、７たものと考えられる。しか
しこれに加工歪を付４した場合（ｌｌｈ６）は断線して
おり、これにより加工歪により接着力が向上することが
理解できるとともに、比較的太い線径の場合は高強度鋼
線自体の引張力が大きくなフているから、加工歪を付与
することによりこの大きな引張力に対応できる接着力が
得られ、その効果はより大きいことがわかる。

なお、上記実施例では、高強度鋼！５Ｉ７に低炭素二相
＆ｌＩ　織洞フィラメントを採用した場合を例にとって
説明したが、本発明はピアノ線、ステンレス線等の他の
金属網線も採用でき、この場合もＮｉめっき？ｉｌ！Ｉ
Ｉ１層を形成するここにより樹脂との密着性を同上でき
、上記実施例と略同様の効果が得られる。

また、上記実施例ではＮｉめっき被覆層に加工歪を形成
したが、本発明はこの加工歪を形成しない場合でも、従
来に比べて樹脂この密着性を向上できる。

さらに、上記実施例では、ゴルフシャフトに適用した場
合を例にとって説明したが、本発明の中空材は勿論これ
に限られるものではなく、例えば釣竿、あるいは工業用
配管等に適用でき、要は曲げやねじりに対する剛性及び
強度が要求されるものであればいずれにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る中空材によれば、高強度鋼線
にＮｉめっき被覆層を形成したので、樹脂との密着性を
大幅に向上でき、曲げ、ねじりの外力による抜けを防止
でき、剛性１強度を長期間保持できる効果があり、また
第２項の発明では、上記Ｎｌめっき被覆層に加工歪を形
成したので、さらに密着性を向上できる効果がある。さ
らに、第３項の発明によれば、高強度Ｒ線として低炭素
二相組織ｔｉｌ線を採用したので、引張強度を従来のｍ
線よりはるかに高くでき、軽量化に貢献できる効果があ
り、第４項の発明によれば、高強度鋼線を異形断面にし
たので、配設が容易であり、第５項の発明によれば、高
強度鋼線を撚り線化し、がつ樹脂被覆したもので構成し
たので、剛性１強度をさらに向上できる。

第２表

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例によるゴルフシ
ャフトを説明するための図であり、第１図はそのロッド
本体に補強用シート材を巻回する状態を示す分解斜視図
、第２図はその補強用シート材を示す斜視図、第３図は
その高強度鋼線の断面斜視図、第４図はゴルフシャフト
を示す斜視図、第５図は上記実施例の実験方法を示す図
である。 図において、２はシャフト本体（中空材）、５はロッド
本体、６は補強用シート材、７は高強度ｍ縞、８は樹脂
、９はＮ１めっき被覆層である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）高強度鋼線同士を互いに平行にかつ平面状に配置
   した状態で樹脂により一体化してなる補強用シート材を
   、ロッド本体の外表面に、該ロッド本体の長手方向と上
   記高強度鋼線の長手方向とが略平行となるよう巻回し、
   上記ロッド本体と上記補強用シート材とを一体化してな
   る中空材であって、上記各高強度鋼線の外表面にＮｉめ
   っき被覆層を形成したことを特徴とする中空材。
2. （２）上記Ｎｉめっき被覆層が、塑性加工による加工歪
   を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の中空材。
3. （３）上記高強度鋼線が、引張強度３００ｋｇ／ｍｍ＾
   ２以上の低炭素二相組織鋼フィラメントからなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の中空
   材。
4. （４）上記高強度鋼線の断面が長径及び短径を有する楕
   円状異形であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第３項のいずれかに記載の中空材。
5. （５）上記高強度鋼線が、複数の極細線を撚り線化し、
   該撚り線に合成樹脂を被覆して構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれか
   に記載の中空材。