JPH0687903B2 - テニスラケットフレーム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明はテニスラケットフレームに関し、詳しくは、繊
維強化樹脂からなり、小形かつ軽量であるにもかかわら
ず強度および振動吸収性に優れ、特に、子供あるいは非
力なプレーヤー用のテニスラケットフレームとして好適
に用いられるものである。 従来の技術 近時、テニスが盛んになるにともなって、子供の時から
テニスを始めることが多くなり、子供向きの軽量、小形
なテニスラケットが要望されていると共に、特に、振動
吸収特性に優れ、通常、テニスエルボーと言われている
肘が痛くなる弊害が発生しにくいものが要望されてい
る。このことは、子供以外の非力な女性プレーヤー用の
テニスラケットフレームにも要求されることである。 テニスラケットフレームは、従来、一般に、繊維強化樹
脂で形成されており、該繊維強化樹脂の構成としては、
下記の２種類のものが知られている。 （１）連続繊維／樹脂マトリクス系 （２）短繊維又はチョップドファイバー／樹脂マトリク
ス系 上記（１）の樹脂マトリクスとしては、エポキシ、ポリ
エステルあるいはフェノール系の熱硬化性樹脂が用いら
れ、それが連続フィラメントに含浸され、加熱および加
圧によって樹脂が硬化されて所要の形状にモールドされ
ている。 上記（２）は、強化部材が樹脂マトリクス中にランダム
に分散された短い不連続長の繊維強化部材からなり、樹
脂マトリクスとして熱可塑性あるいは熱硬化性のいずれ
でもよく、主として射出成形法によって形成されてい
る。 発明が解決しようとする課題 テニスラケットフレームに要求される特性としては、強
靭性、剛性、反発性、振動吸収性があげられ、特に、子
供用テニスラケットフレームにおいては、小形かつ軽量
でありながら、上記特性を具備することが求められる。 上記（１）の繊維強化樹脂からなるものにおいては、通
常、カーボン繊維のような剛性の高い強化繊維を60〜70
％重量含有させて、必要な靭性および曲げ弾性率を得て
いるが、マトリクス樹脂として用いるエポキシ樹脂やポ
リエステル樹脂は靭性が劣る。 しかしながら、上記のように靭性、剛性を高めるために
強化繊維の重量を多くすると、振動吸収性が劣ると共
に、重量が重くなる欠点がある。特に、子供用のテニス
ラケットフレームのように、小形化する一方、強度、剛
性を低下させたくない場合には、強化繊維量が必然的に
多くなる。よって、重量が重くなり、かつ、振動吸収性
がより低下し、打撃時に振動がラケットを持つ側の肘に
伝わって肘が痛くなる上記したテニスエルボーを誘発
し、子供の場合に特に問題となる。 また、上記（２）の繊維強化樹脂からなるものでは、射
出成形加工時の流動特性を考慮してマトリクス樹脂の分
子量は低く押さえられている。かつ、繊維含有量は30重
量％程度であり、しかも、繊維長はペレット化して射出
成形された後1mm以下となっていることが多い。このよ
うに、分子量の高くないマトリクス樹脂を用いているこ
と、強化繊維の長さも著しく短いため、強度が極めて低
い欠点がある。そのため、テニスラケットフレームが使
用中に破損したり、ガットを張った状態で車のトランク
ルームに収納された時にその内部温度が80℃を超えると
変形したりする欠点がある。このような、強度不足の欠
点を補うためには、必然的にラケットフレームを厚肉と
しなければならず、その場合には、重量が重くなり、特
に、子供用および非力のプレーヤー用のテニスラケット
フレームとしては不適である。 このように、従来のテニスラケットフレームはいずれも
振動吸収性が劣ること、および重量が重くなることなど
より問題がある。特に、子供用テニスラケットフレーム
では、振動吸収性が特に重要な点となる。何故ならば、
発育期の子供にとって肘に衝撃が加わるのは成人以上に
好ましくなく、将来、長年にわたってテニルを続けてい
くためには、出来る限り負担を軽減しておく必要がある
からである。 本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、軽
量、小形で、かつ、高反発性を有し、しかも、振動吸収
性に優れ、子供等の非力のプレーヤーでも肘に障害をき
たさないテニスラケットフレームを提供することを目的
とするものである。 課題を解決するための手段 従って、本発明は、小型化を図りながら強度を高めるた
めに、連続繊維あるいは長繊維を用いると共に、これら
繊維量を増大し、かつ、繊維量の増大に伴う振動減衰性
の低下を振動減衰性が優れたポリアミド樹脂をマトリク
ス樹脂として用いることにより解消し、さらに、不織布
を配置して連続繊維あるいは長い繊維が入りこまないよ
うにした樹脂リッチ層言い換えると、繊維希少樹脂層を
設けて振動減衰性を向上させ、かつ、上記連続繊維ある
いは長繊維、不織布の間に樹脂を均一に充填できるよう
にモノマーキャスティング方を用いて製造するものであ
る。 即ち、本発明は、フレーム全重量が230g〜300g、フレー
ム全長が52cm〜67cmで、振動減衰比が0.5〜4.0％で、連
続繊維および／または長繊維強化材で強化されたポリア
ミド樹脂からなり、その繊維含有率が10〜80％の繊維強
化樹脂層と、 不織布のみを含むポリアミド樹脂からなり、その繊維含
有率が５％以下の繊維希少樹脂層とを備え、 上記繊維強化樹脂層の内側、外側、中間部の少なくとも
一部に、上記繊維希少樹脂層を、層状に積層して構成し
ていることを特徴とするテニスラケットフレームを提供
するものである。 上記したように、上記繊維強化樹脂層は、重量比で10〜
80％の上記繊維強化材を含み、該ポリアミド樹脂の固有
粘度が1.87以上で、しかも、繊維強化材がアルコール可
溶性、水可溶性またはアルコールおよび水の両方に対し
可溶性のナイロン表面処理材で表面処理されたものであ
ることが好ましい。 上記繊維強化材としては、用途に応じて、炭素繊維、ガ
ラス繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊
維、有機繊維、スチールワイヤ、アモルファス金属繊維
及び／又はそれらの混合物が、クロス、スリーブ、ロー
ビングの状態で用いられる。 上記繊維強化材の外側、内側の表面および／あるいはそ
の中間部に配置する繊維希少樹脂層の不織布としては、
ガラス繊維ペーパー、カーボン繊維ペーパー、ポリエス
テル不織布、ナイロン不織布などが用いられる。 上記不織布を含むポリアミド樹脂層において、不織布が
成形時における樹脂の流れが適度となるように、繊維密
度が１〜35Vol％、好ましくは２〜20Vol％であるのが用
いられる。 上記繊維強化樹脂は、連続繊維及び／または長繊維の強
化材、該強化材の外側面、内側面あるいは／および強化
材層の間に不織布を、予め所定の形状となるように中芯
（内圧保持体）の回りに配置してモールド内に型入れし
た後、重合触媒と開始剤を含む溶融したω−ラクタム類
を型内に注入し、これを加熱によりポリアミド樹脂とす
るモノマーキャスティング法を用いて形成されることが
好ましい。 上記中芯（内圧保持体）は、空気などの注入により金型
に沿う可撓性を有するものであればよく、ナイロン、セ
ロファン、ゴム、ポリエステル、ポリエーテルケトン等
のチューブ状または袋状のものが用いられる。 また、上記モノマーであるω−ラクタム類としては、α
−ピロリドン、α−ピペリドン、ε−カプロラクタム、
ω−エナントラクタム、ω−カプリロラクタム、ω−ペ
ラルゴノラクタム、ω−デカノラクタム、ω−ウンデカ
ノラクタム、ω−ラウロラクタム、あるいはこれらのｃ
−アルキル置換−ラクタム、並びにこれらの二種以上の
ω−ラクタムの混合物等が挙げられる。また、ω−ラク
タム類は必要に応じて改良成分（ソフト成分）を含むこ
とが出来る。 上記ソフト成分は分子中に使用する開始剤と反応する官
能基を有し、しかもTgの低い化合物で通常官能基を有す
るポリエーテルや液状ポリブタジュンなどが使用され
る。 上記ω−ラクタム類として使用される市販の原料として
は、宇部興産（株）会社のUBEナイロン（UX−21）等が
ある。これはアルカリ触媒とカプロラクタムからなるＡ
成分と、ソフト成分を含むプレポリマーとカプロラクタ
ムからなるＢ成分とから構成されている。 上記本発明に用いるアニオン重合触媒としては水酸化ナ
トリウムNaHが好ましいが、その他のナトリウム、カリ
ウム、水酸化リチウム等の公知のω−ラクタムの重合触
媒を使用することが出来る。その添加量はω−ラクタム
に対して0.1〜0.5モル％の範囲が好ましい。 また、重合開始剤としては、Ｎ−アセチル−ε−カプロ
ラクタムが用いられるが、その他のトリアリルイソシア
ヌレート、Ｎ−置換エチレンイミン誘導体、1.1′−カ
ルボニルビスアジリジン、オキサゾリン誘導体、２−
（Ｎ−フェニルベンズイミドイル）アセトアニリド、２
−Ｎ−モリホリノ−シクロヘキセン−1.3−ジカルボキ
サニリド等や既に公知のイソシアナート、カルボジイミ
ド等の化合物をも用いることが出来る。これら重合開始
剤の添加量としては、ω−ラクタムの量に対して0.05〜
1.0モル％の範囲内にあることが好ましい。また、その
添加する方法としては、 （ａ）アニオン重合触媒を含むω−ラクタム液に直接添
加混合する方法 （ｂ）アニオン重合触媒を含むω−ラクタム液と、重合
開始剤を含むω−ラクタム液を混合する方法 （ｃ）予め固体状または液状のω−ラクタムにアニオン
重合触媒と共に同時に低下しておく方法 などがあるが、そのいずれの方法を用いても差し支えな
い。 また、重合温度は、一般的には120〜200℃が望ましい。 作用 上記したように、本発明に係わるテニスラケットフレー
ムは、全重量を230g〜300gと軽量な範囲を含み、また、
全長を52〜67cmと子供用に適した短い範囲を含んでい
る。しかも、振動減衰比が0.5％以上と大きいため、非
力なプレーヤーにとって肘の負担を少なくすることが出
来る。 かつ、構成材料の繊維強化樹脂において、ポリアミド樹
脂をマトリクス樹脂として用いており、該ポリアミド樹
脂は、従来用いられているエポキシ、ポリエステルある
いはフェノール樹脂と比較して強靭性を有すると共に、
振動減衰特性を有するものである。そのため、従来と比
較して強化繊維の量を少なくし、振動減衰特性をさらに
向上させることが出来ると共に、軽量化を図ることがで
き、子供用および非力のプレーヤー用としての優れたテ
ニスラケットフレームを得ることが出来る。 さらに、上記連続繊維または／および長繊維の繊維強化
樹脂層の外側面、内側面、中間部の少なくとも一部に不
織布を含む樹脂層を配置し、該層ではマトリクス樹脂の
含有率が95％、不織布の含有率が５％以下と、繊維量が
極めて少なく、ほぼ樹脂のみからなる繊維希少樹脂層を
設けているため、振動減衰特性を大きくすることが出来
ると共に、製品の外観を良好とし、かつ、小形・軽量を
図ることが出来る。 実施例 以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明す
る。 第１図は本発明に係わるテニスラケットフレーム１を示
し、その全長Ｌを52〜67cm（本実施例では最短の52cm）
とし、その全重量を230g〜300g（本実施例では最軽量の
230g）としている。また、該テニスラケットフレームの
振動減衰比は2.5％とし、従来のテニスラケットフレー
ムと比較して大幅に向上させている。 上記テニスラケットフレーム１は第２図に示すように、
ナイロンチューブ２を中芯とし、その外周にカーボン繊
維からなる連続繊維を含有したポリアミド樹脂からなる
繊維強化樹脂層３を備え、かつ、該繊維強化樹脂層の外
側に、ガラス不織布を容量％で５％となるような量で配
置した不織布含有樹脂層４を層状に積層した状態で備え
ている。 上記したラケットフレーム１は、以下に記載するモノマ
ーキャスティング法により製造している。 中芯チューブ２を肉厚100μｍのナイロンチューブで形
成し、該チューブ２を中芯として、アルコール可溶性ナ
イロンA70（東レ（株）会社）メタノール溶液で表面処
理したカーボン繊維編組を、フレーム長手方向に対して
繊維角度が24゜をなすように（6K24品番;BC−7664−24
（20）東邦レーヨン（株）会社）、かつ、重量％で60％
となるような量で配置した。 ついで、上記カーボン繊維編組の表面上に、ガラス不織
布を容量％で５％となるような量で配置した。 上記金型内へのセット後、金型を150℃で加熱し、次
に、真空ポンプを用いて金型内を減圧した。 ついで、90℃に溶融した重合触媒と開始剤を含むω−ラ
クタム類を型内に圧入した。本実施例では、宇部興産
（株）会社から市販のUBEナイロン（UX−21）を用いて
おり、アルカリ触媒とカプロラクタムからなるＡ成分
と、ソフト成分を含むプレポリマーとカプロラクタムか
らなるＢ成分とを1:1の割合で加熱溶融し素早く混合し
たものを、金型内に注入し、かつ、チューブ２内に内圧
をかけて、第２図に示す如き中空構造のテニスラケット
フレームが得られた。 第３図は本発明に係わる第２実施例のラケットフレーム
１′を示し、該ラケットフレーム１′はナイロンチュー
ブ２の中芯の外周に連続繊維を含有したポリアミド樹脂
からなる繊維強化樹脂層３、該層３の外周にガラス不織
布を含むポリアミド樹からなる外側不織布含有層４を備
えている。 該第２実施例のラケットフレーム１′は、その形状およ
び重量は第１実施例と同様としており、その振動減衰比
を3.5％としている。該第２実施例のラケットフレーム
の製造方法は第１実施例と略同様であり、ナイロンチュ
ーブ２の中芯の外周にガラス不織布を配置し、その外周
に連続繊維層を配置し、さらに、その外周にガラス不織
布を配置して、金型内にセットしている点のみが相違す
る。 尚、不織布含有層は繊維強化樹脂層に挟まれた中間層に
配置しても良いが、製品の外感を良くするために、外表
面に配置することが好ましい。

【実施例１】 上記した構成よりなる本発明に係わるテニスラケットフ
レームの振動減衰特性を、従来提供されている従来例と
比較試験した結果について以下に記載する。 A:本発明の上記第１実施例および第２実施例からなるテ
ニスラケットフレーム （全重量230g、全長52cm） B:エポキシプリプレグ材料により形成した上記Ａと同一
形状の従来例からなるテニスラケットフレーム 「試験装置による振動減衰特性の実験」 第４図に示すごとく、テニスボール10をヒモで吊すと共
に、同じくテニスラケットフレーム１のヘッド部1aを上
にしてヒモで吊し、該テニスラケットのガットを張った
ラケットの打球面の中心に図示のように上記ボール10を
自然落下させて当てた時の振動の減衰を、テニスラケッ
トのグリップ部1bにアルミ板11を介在させて取り付けた
加速度計12で受信し、それをブラウン管上で振動減衰波
形として観察した。この振動減衰波形は第５図に示す如
き波形である。 上記試験より得られた振動減衰波形に基づいて次式で減
衰比ζを計算した。 減衰比ζを計算したところ本発明の実施例Ａは 第１実施例 ζ＝2.5％ 第２実施例 ζ＝3.5％ 従来例Ｂの振動減衰比ζは、0.2〜0.3％（10本平均）で
あった。 「実打によるフィーリングテスト結果」 プレーヤー23人が上記実施例Ａと従来例Ｂを打ちくらべ
て、その結果についてアンケートに答えた。 実施例Ａの方が振動吸収性が良いと感じた人 ・・・・23人 どちらが良いか判らないと答えた人 ・・・・・２人

【強度の比較試験】

第６図に示す如く、テニスラケットフレーム１の左右両
側を支持治具15で支持して起立させた状態で、上方より
加圧具16でラケットフレーム１の上端（トップ部分）に
静荷重を加え、トップ部分での破壊強度を、上記第１実
施例と比較例Ｂについて比較した。 実施例２（４本平均） 162kg 従来例Ｂ（４本平均） 160kg 上記比較試験より強度の点については、本発明の実施例
と従来例とはほぼ同等であった。 発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明に係わるテニス
ラケットフレームにおいては、構成材料として連続繊維
又は長繊維で強化されたポリアミド樹脂を用いており、
ポリアミド樹脂が強靭であるため、ラケットフレームの
全重量および全長を減少させても、強度および剛性を保
持することが出来る。しかも、ポリアミド樹脂自体が従
来用いられている熱硬化性樹脂と比較して大きな振動減
衰特性を有しているため、軽量、小形で強度、剛性を具
備しながら、優れた振動減衰特性を具備している。ま
た、マトリクス樹脂が95％で、不織布が５％程度の繊維
が希少な樹脂層を設けてあるため、さらに、振動減衰特
性を向上させることが可能となる。このように、本発明
のテニスラケットフレームは特に、振動減衰特性に優
れ、打撃時に振動が伝わりにくく、肘痛（テニスエルボ
ー）が発生しにくく、子供用に好適に用いられる利点を
有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる子供用のテニスラケットフレー
ムを示す平面図、第２図は第１実施例を示す第１図のII
-II線断面図、第３図は本発明の第２実施例を示す断面
図、第４図は振動減衰特性を調べる試験方法を示す概略
図、第５図は振動減衰特性試験で得られる振動減衰波形
を示す線図、第６図は強度試験方法を示す概略図であ
る。 １、１′……テニスラケットフレーム、 ３……繊維強化樹脂層、 ４、５……不織布含有層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム全重量が230g〜300g、フレーム全
   長が52cm〜67cmで、振動減衰比が0.5〜4.0％で、 連続繊維および／または長繊維強化材で強化されたポリ
   アミド樹脂からなり、その繊維含有率が10〜80％の繊維
   強化樹脂層と、 不織布のみを含むポリアミド樹脂からなり、その繊維含
   有率が５％以下の繊維希少樹脂層とを備え、 上記繊維強化樹脂層の内側、外側、中間部の少なくとも
   一部に、上記繊維希少樹脂層を、層状に積層して構成し
   ていることを特徴とするテニスラケットフレーム。