JPH06165844A - ゴルフクラブシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 インパクト時の捩れが小さく、打球の方向安
定性が高い炭素繊維強化複合樹脂材料製のゴルフクラブ
シャフトを目的とする。 【構成】 炭素繊維強化複合樹脂材料製のゴルフクラブ
シャフトにおいて、強化繊維の配列方向がシャフトの軸
線に対し互に反対方向に所定角度だけ傾斜するように設
けられたアングル層１０１′につき、その圧縮層１０１
ｂ′を構成する材料層の強化繊維に圧縮弾性率が高いＰ
ＡＮ系炭素繊維を使用し、引張層１０１ａ′を構成する
材料層の強化繊維に引張弾性率が高いピッチ系炭素繊維
を使用した。 【効果】 圧縮層１０１′ｂに圧縮弾性率の高い繊維を
用いたので、インパクト時に圧縮応力が働いても圧縮層
１０１′ｂが捩れにくくなり、インパクト時に働く引張
応力に対し捩れにくい引張層１０１′ａと相俟って、ア
ングル層１０１′全体が捩れにくくなって、その結果、
シャフト先端の捩れが小さくなる等、目的を達成でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強化繊維に炭素繊維を
用いた複数層の繊維強化複合樹脂材料層からなるゴルフ
クラブシャフトに関し、特に繊維強化複合樹脂材料層の
うちのアングル層を改良したゴルフクラブシャフトに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ゴルフクラブシャフトとして、軽
量で且つ機械的強度が高く、又振動減衰特性が良好であ
るという理由から、強化繊維として炭素繊維を有するプ
リプレグを使用して作成した炭素繊維強化複合樹脂材料
製のシャフトが多く利用されており、良好な結果を納め
ている。

【０００３】このようなゴルフクラブシャフトは、複数
層の炭素繊維強化複合樹脂材料層等から構成されるが、
図７に示すように、所定の形状寸法に裁断した炭素繊維
強化プリプレグ１０１を所定枚数だけマンドレル１００
に巻き付け、プリプレグ１０１のマトリクス樹脂を硬化
してプリプレグ１０１を炭素繊維強化複合樹脂材料とす
ることによって形成される。

【０００４】このとき、捩り及び曲げ性能を向上させる
ために、炭素繊維強化プリプレグとしては、図７に示す
ように、炭素繊維がゴルフクラブシャフトの軸線に対し
て互に反対方向に角度（θ）、即ち時計方向に角度（±
θ）（通常、θ＝３５°〜４５°）だけ傾斜するように
配列されたプリプレグ１０１（アングル層１０１′）
と、図８に図示されるように、炭素繊維がゴルフクラブ
シャフトの軸線に対して平行（θ＝０°）に配列された
プリプレグ１０２（ストレート層１０２′）とが使用さ
れ、通常、図６に示されるように、ゴルフクラブシャフ
トの内側層にプリプレグ１０１（アングル層１０１′）
が、外側層にプリプレグ１０２（ストレート層１０
２′）が使用されることが多い。

【０００５】通常、内側層のプリプレグ１０１（アング
ル層１０１′）は約８〜１０層、外側層のプリプレグ１
０２（ストレート層１０２′）は約１〜３層積層され、
ゴルフクラブシャフトは、基本的に、内側の炭素繊維強
化複合樹脂材料層８〜１０層程度のアングル層１０１′
と、外側の炭素繊維強化複合樹脂材料層１〜３層程度の
ストレート層１０２′とで構成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のような炭素繊維
強化複合樹脂材料製のゴルフクラブシャフトは、軽量で
且つ機械的強度が高く、概ね良好な結果を納めている。

【０００７】ところで、炭素繊維強化複合樹脂材料製の
ゴルフクラブシャフトは、金属製のゴルフクラブシャフ
トに比べて、ボールを打ったインパクト時のシャフト先
端の捩れを少なくすることができるが、打球の方向安定
性を更に高めるために、ゴルフクラブシャフトの捩れを
一層少なくすることが望まれている。

【０００８】そのため、高弾性率を有する炭素繊維のプ
リプレグを使用してゴルフクラブシャフトを作成するこ
とも行なわれているが、必ずしもインパクト時の捩れを
小さくすることに成功していない。

【０００９】このように、従来の炭素繊維強化複合樹脂
材料製ゴルフクラブシャフトは、ボールを打ったときの
捩れが小さく、打球の方向安定性が高いという性能が、
未だ十分に満足されていない点で改良の余地があった。

【００１０】従って本発明の目的は、ボールを打ったと
きの捩れが小さく、高い打球の方向安定性を有する炭素
繊維強化複合樹脂材料製のゴルフクラブシャフトを提供
することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
ゴルフクラブシャフトにて達成される。要約すれば本発
明は、強化繊維の配列方向がシャフトの軸線に対して互
に反対方向に所定の角度だけ傾斜するようにして設けら
れた炭素繊維強化複合樹脂材料層のアングル層を少なく
とも有するゴルフクラブシャフトにおいて、前記アング
ル層の圧縮側の繊維強化複合樹脂材料層の強化繊維にＰ
ＡＮ系炭素繊維を、引張側の繊維強化複合樹脂材料層の
強化繊維にピッチ系炭素繊維を使用したことを特徴とす
るゴルフクラブシャフトである。

【００１２】

【実施例】本発明者等は、インパクト時の捩れが小さ
く、高い打球の方向安定性を有する炭素繊維強化複合樹
脂材料製のゴルフクラブシャフトを製造するべく、鋭意
研究を重ねた。

【００１３】一般に、ゴルフクラブでボールを打ったイ
ンパクト時、そのグリップを手で把持されたゴルフクラ
ブには、打ったボールからヘッドに働く反作用により、
図３に示すように、シャフトの後端（グリップ側）から
先端（ヘッド側）を見て、シャフトの先端で右回り、後
端で左回りの回転モーメントＭが働く。

【００１４】このため、図２に示すように、ゴルフクラ
ブシャフトを構成する炭素繊維強化複合樹脂材料層の主
要部をなすアングル層１０１′（通常、８〜１０層で構
成される）において、その繊維配列方向がシャフトの軸
線に対して時計方向に角度（＋θ）だけ傾斜している炭
素繊維強化複合樹脂材料層１０１ａ′に引張応力が加わ
り（以下、材料層１０１ａ′を引張層１０１ａ′とい
う）、反時計方向に角度（＋θ）（時計方向に角度（−
θ））だけ傾斜している炭素繊維強化複合樹脂材料層１
０１ｂ′に圧縮応力が加わる（以下、材料層１０１ｂ′
を圧縮層１０１ｂ′と云う）。

【００１５】ところが、従来、ゴルフクラブシャフトの
捩れを小さくするために、高弾性率を有する炭素繊維と
して使用していた高性能ピッチ系炭素繊維は、図４に示
すように、引張弾性率は高いものの、圧縮弾性率が概し
て低い。このためアングル層１０１′の圧縮層１０１
ｂ′が回転モーメントＭの方向に大きく捩れ易く、引張
層１０１ｂ′が回転モーメントＭの方向に捩れにくくて
も、アングル層１０１′全体では、これらが平均されて
捩れが依然として大きく、その結果、ゴルフクラブシャ
フトの先端が大きく捩れる。

【００１６】従ってアングル層１０１′の引張層１０１
ａ′は、そのままピッチ系炭素繊維によるプリプレグで
形成し、圧縮層１０１ｂ′には、図４に示すように、圧
縮弾性率が高いＰＡＮ系炭素繊維を用いたプリプレグを
使用して形成すれば、インパクト時、ゴルフクラブシャ
フトの捩れを防いで、高い方向安定性でボールを飛ばす
ことができる。

【００１７】本発明は上記知見によりなされたものであ
る。以下、本発明に係るゴルフクラブシャフトを図面に
則して詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明のゴルフクラブシャフトの
一実施例を示す断面図、図２は、同じくゴルフクラブシ
ャフトを切欠いて示す側面図である。本発明のゴルフク
ラブシャフトは、炭素繊維がシャフトの軸線に対して角
度（θ）（通常、θ＝３５°〜４５°）だけ傾斜するよ
うに配列された炭素繊維強化プリプレグ１０１（アング
ル層１０１′）と、炭素繊維がシャフトの軸線に対して
平行に配列された炭素繊維強化プリプレグ１０２（スト
レート層１０２′）とが配設され、プリプレグ１０１及
びプリプレグ１０２を硬化して炭素繊維強化複合樹脂材
料とすることによって製造され、基本的に、炭素繊維強
化複合樹脂材料層からなるアングル層１０１′とストレ
ート層１０２′とから構成される。

【００１９】本発明によれば、上記のアングル層１０
１′の繊維配列方向がシャフトの軸線に対して時計方向
に角度（＋θ）だけ傾斜している炭素繊維強化複合樹脂
材料層（引張層）１０１ａ′は、強化繊維として引張弾
性率が高いピッチ系炭素繊維を使用したプリプレグ１０
１ａを用いて形成し、繊維配列方向がシャフトの軸線に
対して反時計方向に角度（＋θ）（時計方向に角度（−
θ））だけ傾斜している炭素繊維強化複合樹脂材料層
（圧縮層）１０１ｂ′は、強化繊維として圧縮弾性率が
高いＰＡＮ系炭素繊維を使用したプリプレグ１０１ｂを
用いて形成している。

【００２０】通常、アングル層１０１′は全体で８〜１
０層程度、ストレ−ト層１０２′は１〜３層程度とされ
るが、必要に応じてその層数を適宜増減することができ
る。又図１では、アングル層１０１′が内層とされてい
るが、ストレ−ト層１０２′を内層とすることも可能で
ある。又アングル層１０１′は、引張層１０１ａ′が外
側層とされているが、圧縮層１０１ｂ′を外側層とする
ことも可能であり、場合によっては、引張層１０１
ａ′、圧縮層１０１ｂ′を１層ずつ交互に繰り返しても
よい。更にゴルフクラブシャフトの例えば先後端の強度
不足を補うために、その箇所に図示しない補強層を加え
ることができる。

【００２１】本発明によれば、上記アングル層１０１′
の引張層１０１ａ′に使用するピッチ系炭素繊維は、ゴ
ルフクラブシャフトでボールを打ったインパクト時に、
前述したように、繊維に引張応力が働くので、ピッチ系
炭素繊維の中でも引張弾性率が特に高い高性能ピッチ系
炭素繊維を用いる必要があり、その引張弾性率は６０ト
ン／ｍｍ² 以上であることが好ましい。引張弾性率が６
０トン／ｍｍ² 未満では、インパクト時に圧縮応力が働
くアングル層１０１′の圧縮層１０１ｂ′に圧縮応力の
高いＰＡＮ系炭素繊維を使用しても、アングル層１０
１′全体の捩れ性を余り小さくすることができず、ゴル
フクラブシャフトが大きく捩れることを防げない。より
好ましくは、引張層１０１ｂ′に使用するピッチ系炭素
繊維の引張弾性率は、７０トン／ｍｍ² 以上であること
が望ましい。

【００２２】一方、アングル層１０１′の圧縮層１０１
ｂ′に使用するＰＡＮ系炭素繊維は、インパクト時、繊
維に圧縮応力が働くので、圧縮弾性率が高い種類のＰＡ
Ｎ系炭素繊維を用いる必要があり、好ましくは圧縮弾性
率は５０トン／ｍｍ² 以上である。ＰＡＮ系炭素繊維の
圧縮弾性率が５０トン／ｍｍ² 未満では、圧縮層１０１
ｂ′が捩れ易く、アングル層１０１′全体の捩れ性を小
さくすることができない。

【００２３】本発明では、上記のように、引張弾性率の
高いピッチ系炭素繊維を使用した引張層１０１ａ′と、
圧縮弾性率の高いＰＡＮ系炭素繊維を使用した圧縮層１
０１ｂ′とでアングル層１０１′を構成するので、イン
パクト時、ゴルフクラブシャフトの捩れを大幅に抑える
ことができ、従って打球の高い方向安定性を得ることが
できる。

【００２４】又本発明のゴルフクラブシャフトによれ
ば、理由は明確でないが、次のような方向安定性に寄与
する作用もあるようである。

【００２５】今、ゴルフクラブシャフトに図３の回転モ
ーメントＭと反対方向の回転モーメントＭ′が働いた場
合、アングル層１０１′の引張層１０１ａ′は圧縮層と
して、圧縮層１０１ｂ′は引張層として働き、シャフト
はモーメントＭ′の方向に捩れるが、従来のゴルフクラ
ブシャフトでは、引張層１０１ａ′及び圧縮層１０１
ｂ′は共にピッチ系炭素繊維を使用しているので、図５
に示すように、その反対方向の捩れ角φ₂ ′は回転モー
メントＭ方向の捩れ角φ₂ と同じ大きさでφ₂ ′＝φ₂
となる。

【００２６】これに対し、本発明のゴルフクラブシャフ
トでは、引張層１０１ａ′は引張弾性率が高いピッチ系
炭素繊維（ＰＡＮ系に比べて圧縮弾性率が相対的に低
い）を使用し、圧縮層１０１ｂ′は圧縮弾性率が高いＰ
ＡＮ系炭素繊維（ピッチ系に比べて引張弾性率が相対的
に低い）を使用しているので、引張層１０１ａ′が圧縮
層として働き、圧縮層１０１ｂ′が引張層として働く
と、その反対方向の回転モーメントＭ′による反対方向
の捩れ角φ₁ ′は、回転モーメントＭによる捩れ角φ₁
よりも大、更に従来のゴルフクラブシャフトのφ₂ ′よ
りも大となり、φ₁＜φ₂ ′＜φ₁ ′となる。

【００２７】即ち本発明のゴルフクラブシャフトでは、
インパクト時の捩れ方向と反対方向には、従来よりも捩
れ易い。このためインパクト時、クラブヘッドがボール
に当たってシャフトが一端捩れて次に逆方向に戻る際
に、クラブヘッドにスナップ効果が働いて、打ったボー
ルの方向を安定する作用が生じるようである。このため
本発明のゴルフクラブシャフトでは、インパクト時の捩
れが小さいことによる打球の方向安定性に加えて、更に
打球の方向安定性が向上する。

【００２８】本発明において、アングル層１０１′の引
張層１０１ａ′を形成するための炭素繊維強化プリプレ
グ１０１ａにピッチ系炭素繊維を使用し、圧縮層１０１
ｂ′を形成するための炭素繊維強化プリプレグ１０１ｂ
にＰＡＮ系炭素繊維を使用する点を除けば、これらプリ
プレグ１０１ａ及び１０１ｂには、ストレート層１０
２′を形成するための炭素繊維強化プリプレグ１０２と
同様、通常の炭素繊維強化プリプレグを使用することが
できる。

【００２９】つまり、炭素繊維強化プリプレグ１０１
（１０１ａ、１０１ｂ）、１０２は、強化繊維としては
炭素繊維（黒鉛繊維をも含む）を使用し、マトリクス樹
脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、
ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレ−ト樹脂、フェノ−
ル樹脂などの熱硬化性マトリクス樹脂が使用可能であ
る。又、更に、硬化温度が５０〜２００℃となるように
硬化剤その他の付与剤、例えば可撓性付与剤などが適当
に添加される。

【００３０】マトリクス樹脂の好ましい一例を挙げれ
ば、マトリクス樹脂としてはエポキシ樹脂が好ましく、
使用可能のエポキシ樹脂としては、例えば、（１）グリ
シジルエ−テル系エポキシ樹脂（ビスフェノ−ルＡ、
Ｆ、Ｓ系エポキシ樹脂、ノボラック系エポキシ樹脂、臭
素化ビスフェノ−ルＡ系エポキシ樹脂）；（２）環式脂
肪族エポキシ樹脂；（３）グリシジルエステル系エポキ
シ樹脂；（４）グリシジルアミン系エポキシ樹脂；
（５）複素環式エポキシ樹脂；その他種々のエポキシ樹
脂から選択される１種又は複数種が使用され、特に、ビ
スフェノ−ルＡ、Ｆ、Ｓグリシジルアミン系エポキシ樹
脂が好適に使用される。又、硬化剤としてはアミン系硬
化剤、例えばジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、ジアミノ
フェニルスルフォン（ＤＤＳ）、ジアミノジフェニルメ
タン（ＤＤＭ）；酸無水物系、例えばヘキサヒドロ無水
フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルへキサヒドロ無水フタル
酸（ＭＨＨＰＡ）などが使用されるが、特にアミン系硬
化剤が好適に使用される。

【００３１】炭素繊維強化プリプレグ１０１、１０２の
炭素繊維とマトリクス樹脂との配合割合は任意に調製し
得るが、一般に、重量％で炭素繊維：マトリクス樹脂＝
３０〜８０：２０〜７０の範囲が良く、好ましくは４０
〜７５：２５〜６０である。炭素繊維の割合が３０重量
％未満では、マトリクス樹脂を硬化して繊維強化複合樹
脂層３を繊維強化複合樹脂材料としたときに、炭素繊維
での強化による複合樹脂材料の強度が不十分となり、逆
に８０重量％を超えるとマトリクス樹脂が少なすぎて、
複合樹脂材料のマトリクス樹脂による強度が十分となら
ない虞がある。本発明によれば、炭素繊維強化複合樹脂
材料製のゴルフクラブシャフト以上のように構成され、
ボールを打ったときの捩れが小さく、打球の高い方向安
定性を有する優れた効果を奏する。

【００３２】本発明を具体的な実施例に基づき更に説明
する。

【００３３】実施例１ 本発明に従い炭素繊維強化複合材料製のゴルフクラブシ
ャフトを製造した。

【００３４】ゴルフクラブシャフトの型のマンドレル
に、アングル層の引張層用として厚さ１２０μｍ、樹脂
量３２％のピッチ系炭素繊維プリプレグ（使用ピッチ系
炭素繊維：引張弾性率７０トン／ｍｍ² 、東燃株式会社
製、商品名ＦＴ７００）を使用）を＋４５°で合計４層
巻き付け、圧縮層用として厚さ１２０μｍ、樹脂量３２
％のＰＡＮ系炭素繊維プリプレグ（使用ＰＡＮ系炭素繊
維：圧縮弾性率５０トン／ｍｍ² 、東レ株式会社製、商
品名Ｍ−５０）を−４５°で合計４層巻き付け、その上
にストレート層として厚さ１２０μｍ、樹脂量３２％の
ＰＡＮ系炭素繊維プリプレグ（東レ株式会社製、商品名
Ｔ−３００）を３層巻き付けた。次いで表面研摩用に厚
さ７０μｍのガラス繊維一方向プリプレグを１層巻き、
最後に補強層としてＥ−ガラスのプリプレグを巻いて先
端チップ部を補強した後、ポリプロピレンの延伸テープ
でテーピングをして加熱硬化し、その後研摩等の所定の
仕上げを行なって、ゴルフクラブシャフトを作成した。

【００３５】ゴルフクラブシャフトは、長さが１０７５
ｍｍで先端（ヘッド側）の外径が８．５ｍｍ、後端（グ
リップ側）の外径が１５．３ｍｍであった。

【００３６】得られたゴルフクラブシャフトは、０．１
４ｋｇｍの回転モーメントを作用させて先端の捩れ角
（φ）を測定し、又ゴルフクラブに組み立て、打球の方
向安定性及び使用感を調べた。その結果を表１に示す。

【００３７】実施例２ アングル層の引張層用のピッチ系炭素繊維プリプレグを
＋３０°、圧縮層用のＰＡＮ系炭素繊維プリプレグを−
３０°で巻き付けた以外実施例１と同様にして、ゴルフ
クラブシャフトを作成した。

【００３８】そして実施例１のときと同様、先端の捩れ
角の測定等を行なった。その結果を同様に表１に示す。

【００３９】実施例３ アングル層の引張層用のピッチ系炭素繊維として、厚さ
１２０μｍ、樹脂量３２％のピッチ系炭素繊維プリプレ
グ（使用ピッチ系炭素繊維：東燃株式会社製、商品名Ｆ
Ｔ７００、引張弾性率７０トン／ｍｍ² ）を使用し、圧
縮層用のＰＡＮ系炭素繊維として、厚さ１２０μｍ、樹
脂量３２％のＰＡＮ系炭素繊維プリプレグ（使用ＰＡＮ
系炭素繊維：圧縮弾性率４６トン／ｍｍ² 、東レ株式会
社製、商品名Ｍ−４６）を使用した以外は実施例１と同
様にして、ゴルフクラブシャフトを作成した。同様に、
捩れ角の測定結果等を表１に示す。

【００４０】比較例１ アングル層の引張層用のピッチ系炭素繊維プリプレグ
を、圧縮層用にも使用した以外は実施例１と同様にし
て、ゴルフクラブシャフトを作成した。

【００４１】同様に、捩れ角の測定結果等を表１に示
す。

【００４２】

【表１】

【００４３】表１において、記号の◎は非常に良好、○
は良好、△は劣るを示す。

【００４４】表１に示されるように、本発明に従った実
施例１〜３のゴルフクラブシャフトでは、引張弾性率の
高いピッチ系炭素繊維を使用したプリプレグによりアン
グル層の引張層を形成し、圧縮弾性率の高いＰＡＮ系炭
素繊維を使用したプリプレグによりアングル層の圧縮層
を形成したので、いずれも、回転モーメントの作用下に
おけるシャフト先端の捩れ角（φ）が小さく、従ってボ
ールを打ったインパクト時に捩れが小さくなるので、そ
の結果、打球の方向安定性及び使用感が良好以上の好成
績を収めた。

【００４５】これに対し、比較例１のゴルフクラブシャ
フトでは、アングル層の引張層及び圧縮層の両方を、ピ
ッチ系炭素繊維を使用したプリプレグで形成したので、
回転モーメントによるシャフト先端の捩れ角φが大き
く、ボールを打ったインパクト時に捩れを小さくできな
いので、打球の方向安定性及び使用感が共に劣った結果
になった。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の繊維強化
複合樹脂材料製のゴルフクラブシャフトによれば、その
シャフトのアングル層の引張層を、引張弾性率の高いピ
ッチ系炭素繊維を用いた繊維強化複合樹脂材料層で構成
し、アングル層の圧縮層を、圧縮弾性率の高いＰＡＮ系
炭素繊維を用いた繊維強化複合樹脂材料層で構成したの
で、ボールを打ったインパクト時に、シャフトの捩れを
抑えて、打球の高い方向安定性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴルフクラブシャフトの一実施例を示
す断面図である。

【図２】図１のゴルフクラブシャフトを切欠いて示す側
面図である。

【図３】インパクト時にゴルフクラブシャフトに回転モ
ーメントが働くことを示す説明図である。

【図４】本発明で使用する炭素繊維プリプレグに用いら
れるピッチ系及びＰＡＮ系炭素繊維の応力−歪み曲線を
模式的に示すグラフである。

【図５】本発明のゴルフクラブシャフトで打球の方向安
定性が得られる理由の１つを示す説明図である。

【図６】従来のゴルフクラブシャフトを示す断面図であ
る。

【図７】ゴルフクラブシャフトの製造方法を説明する図
である。

【図８】ゴルフクラブシャフトを製造するためのプリプ
レグを示す平面図である。

【符号の説明】

１０１′ アングル層 １０１ａ′ 引張層 １０１ｂ′ 圧縮層 １０２′ ストレート層 １０１ａ ピッチ系炭素繊維プリプレグ １０１ｂ ＰＡＮ系炭素繊維プリプレグ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強化繊維の配列方向がシャフトの軸線に
   対して互に反対方向に所定の角度だけ傾斜するようにし
   て設けられた炭素繊維強化複合樹脂材料層のアングル層
   を少なくとも有するゴルフクラブシャフトにおいて、前
   記アングル層の圧縮側の繊維強化複合樹脂材料層の強化
   繊維にＰＡＮ系炭素繊維を、引張側の繊維強化複合樹脂
   材料層の強化繊維にピッチ系炭素繊維を使用したことを
   特徴とするゴルフクラブシャフト。