KR101766630B1 - 우드용 골프 샤프트 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의해, 강도를 만족시키고, 또한 경량인 골프 샤프트가 제공된다. 본 발명은, 1 또는 2 이상의 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 골프 샤프트로서, 캔틸레버 굽힘 시험에서의 변위량을 x[mm], 골프 샤프트의 질량을 M[g], 길이를 L[mm]로 했을 때, 하기 식 1을 만족하고,
M×(L/1168)<49.66e^-0.0015x …(식 1)
[1] T-90(세경 단부로부터 90mm의 위치)에서의 3점 굽힘 강도가 800N 이상
[2] T-175(세경 단부로부터 175mm의 위치)에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상
[3] T-525(세경 단부로부터 525mm의 위치)에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상
[4] B-175(태경 단부로부터 175mm의 위치)에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상
또한 상기 [1]∼[4]의 강도 기준값을 만족시키는 것을 특징으로 하는 골프 샤프트에 관한 것이다.

Description

우드용 골프 샤프트{GOLF CLUB SHAFT FOR WOOD CLUB}

본 발명은 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 우드용 골프 샤프트에 관한 것이다.

본원은 2012년 5월 29일에 일본에 출원된 특허출원 2012-122094호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.

골프 헤드에 반발 규제의 룰이 가해지고 나서, 샤프트 성능으로 비거리(飛距離)를 벌기 위한 개량이 진행되고 있다. 헤드의 반발력을 커버하기 위해서 가장 유효한 수단은 장척화(長尺化)이다. 장척화함으로써 헤드 스피드를 증가시킬 수 있다. 그러나, 단순히 장척화한 것만으로는 클럽의 관성 모멘트가 커지고, 스윙했을 때에 「무겁다」고 느껴지는 클럽으로 된다. 이를 해결하는 수단으로는 헤드의 경량화가 있지만, 헤드를 경량화시키면 공과의 충돌 시의 역적(力積)이 작아지기 때문에, 큰 비거리 상승은 바랄 수 없다. 한편, 헤드 중량을 변경하지 않고 샤프트를 경량화시킨 경우, 공과 헤드의 충돌 시의 역적을 작게 하는 일 없이 클럽의 관성 모멘트만을 작게 할 수 있다. 그 때문에, 샤프트의 경량화 기술이 크게 주목받고 있다.

특허문헌 1에서는, 바이어스층에 착안한 경량화 기술이 공개되어 있다. 이에 의하면, 비틀림 강도의 개선을 위해, 바이어스층에 두께 0.06mm 이하의 재료를 사용하여, 그 과제를 해결하고 있다. 이때, 전장(全長)에 후프층을 2층 배치함으로써 굽힘 강도를 확보하고 있다. 이는, 후프층이 굽힘 강도에 크게 기여하기 때문이다.

특허문헌 2에서는, 샤프트의 세경(細徑) 단부와 태경(太徑) 단부로부터 각각 후프층을 전장의 20-50%의 길이로 배치하고 있다. 중간부에 후프층이 존재하지 않는 것에 의해, 샤프트는 그의 분만큼 경량화되고, 또한 그의 샤프트 특성에 필요한 세경측과 태경측의 강도를 확보할 수 있다.

골프 샤프트의 경량화에 있어서의 과제는 경량과 강도(3점 굽힘 강도(일본에서는 SG식 3점 굽힘 강도 기준이라고도 한다; SG식 3점 굽힘 강도 시험은 제품 안전 협회가 정하는 3점 굽힘 시험법에 준거한다), 도 1 참조)의 양립이다. 도 1 중, l은, T-90에서는 150mm이며, T-175, T-525 및 B-175에서는 300mm이다. 일반적으로, 골프 샤프트에 필요한 굽힘 강도는 샤프트(S) 중의 위치에 따라 상이하다. 특히 선단부에서는, 임팩트 시의 충격이 가해지기 때문에 가장 큰 굽힘 강도가 필요하다. 나머지 부분에 관해서는, 강성값과 휘어짐량의 관계로부터 거의 일정한 값이 필요하다는 것이 알려져 있다. 또한, 강도 테스트는 각 클럽 제조사가 독자의 방법 또는 기준을 마련하여 행하고 있지만, 그들의 강도 테스트를 통과하기 위해서는 3점 굽힘 강도 시험에서 표 1의 강도 기준값을 만족시킬 필요가 있다는 것이 알려져 있다. 즉, T-90(SG식 3점 굽힘 강도 기준의 경우, 위치 T라고도 한다)은 임팩트 시에 응력 집중이 일어나기 쉬운 점이고, T-175(SG식 3점 굽힘 강도 기준의 경우, 위치 A라고도 한다)는 굽힘 변형이 커지기 쉬운 점이고, T-525(SG식 3점 굽힘 강도 기준의 경우, 위치 B라고도 한다)는 굽힘과 압궤의 하중 양쪽이 걸리는 점이며, B-175(SG식 3점 굽힘 강도 기준의 경우, 위치 C라고도 한다)는 압궤 하중이 걸리기 쉬운 점이다.

전술한 특허문헌 1에 기재된 종래 기술을 이용하여, 강도 기준을 만족시키는 샤프트를 작성해 강도 측정을 행한 경우, T-90, T-175, B-175에서는 충분한 강도가 얻어지지만, T-525는 가장 낮은 값을 나타낸다. 이는 T-525가 샤프트의 거의 중앙에 있고, 전술한 바와 같이 굽힘 하중과 압궤 하중이 동시에 걸리기 때문에, T-90, T-175, B-175에 비해 강도가 낮아지는 경향이 있기 때문이다. 특허문헌 2를 이용한 경우는 T-525의 강도는 더욱 저하된다. 즉, 종래 기술을 이용하여 샤프트를 작성한 경우, 상기 기준 강도 규격을 만족시키기 위해서, 가장 낮은 T-525의 강도에서조차 400N(40kgf)의 기준값을 초과할 필요가 있다. 그러나, 그 경우에는, T-90, T-175, B-175(특히 동일 스팬(span)으로 측정하는 T-175, B-175)에서는 강도 과다의 상태로 되어, 이들 위치에는 잉여 중량이 배분되게 된다.

특허문헌 3에는, 중간부의 압궤 강성을 확보하기 위해서, 중간부에만 후프층이 1층, 전장 후프층이 2층이라는 구성이 기재되어 있다. 그러나, 이 중간부 후프층의 위치는 태경측으로부터 전장의 45%를 초과하지 않는 범위(전장이 1168mm인 경우, 세경측으로부터 643mm보다도 태경측)라고 규정되어 있다. 이 위치에 중간부 후프층을 배치해도, T-525의 강도는 향상되지 않는다. 이는, 특허문헌 3의 목적이 경량화가 아니라, 휘어짐 리턴 속도의 상승이기 때문이다.

일본 특허공개 2007-203115호 공보 일본 특허공개 2009-219652호 공보 일본 특허공개 2009-22622호 공보

전술한 바와 같이, 종래 기술에서는 강도 분포가 균일하지 않기 때문에, 가장 강도가 낮은 부분이 강도 기준값을 만족시킬 필요가 있으며, 강도 과다인 부분(강도 과다인 부분에는 잉여 부재가 있기 때문에, 그 잉여 부재에 의한 중량이 여분으로 추가되어 있다; 이 때문에, 이 「강도 과다인 부분」을 「잉여 중량」이라고도 한다)이 설치되어 있었다. 본 발명에서는, 전술한 잉여 중량을 배제함으로써, 극한까지 경량화된 샤프트를 작성하는 것을 과제로 한다.

한편, 일반적으로 단단한 샤프트일수록 무겁게 할 필요가 있다. 이는, 단단한 샤프트일수록 취성이고 깨지기 쉽기 때문에, 동일한 강도 기준을 만족시키기 위해서는 두께를 두껍게 함으로써 중량을 늘릴 필요가 있기 때문이다. 선행 문헌에서는, 이 점에 대하여 기재도 시사도 되어 있지 않아, 한마디로 「최경량 샤프트」라고 말해도, 샤프트의 경도에 따라서 그의 중량은 상이하다. 본 발명에서는, 각각의 경도마다 최경량 등급의 샤프트를 작성하는 것을 목적으로 했다.

본 발명자들은, 상기 과제를 감안하여 예의 검토를 행한 결과, 강도를 균일하게 분포시킴으로써 가일층의 경량 골프 샤프트를 작성 가능하다는 것을 발견했다. 또한, 경도마다 최경량 등급의 샤프트를 작성 가능하다는 것을 알게 되어, 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은 이하와 같다. 본 발명의 일 태양을 이하에 나타낸다.

(1) 1 또는 2 이상의 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 골프 샤프트로서, 캔틸레버(cantilever) 굽힘 시험에서의 변위량을 x[mm], 골프 샤프트의 질량을 M[g], 길이를 L[mm]로 했을 때, 하기 식 1을 만족하고, 또한 [1]∼[4]의 강도 기준값을 만족시키는 것을 특징으로 하는 골프 샤프트.

M×(L/1168)<49.66e^-0.0015x …(식 1)

[1] 세경 단부로부터 90mm의 위치인 T-90에서의 3점 굽힘 강도가 800N 이상

[2] 세경 단부로부터 175mm의 위치인 T-175에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상

[3] 세경 단부로부터 525mm의 위치인 T-525에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상

[4] 태경 단부로부터 175mm의 위치인 B-175에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상

(2) 하기 식 2를 만족시키는 상기 (1)에 기재된 골프 샤프트.

M×(L/1168)<49.20e^-0.0015x …(식 2)

(3) 하기 식 3을 만족시키는 상기 (1)에 기재된 골프 샤프트.

M×(L/1168)<46.73e^-0.0013x …(식 3)

(4) 하기 식 4를 만족시키는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

20≤M×(L/1168) …(식 4)

(5) 하기 식 5를 만족시키는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

35.97e^-0.0012x≤M×(L/1168) …(식 5)

(6) 샤프트의 비틀림 강도가 800N·m·deg 이상인 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(7) 1 또는 2 이상의 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 골프 샤프트로서,

샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 +35°∼+55°와 -35°∼-55°인 섬유 강화 수지층을 중첩시킨 바이어스층과,

샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 -5°∼+5°인 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 스트레이트층과,

샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 +85°∼+95°인 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 후프층을 갖고,

상기 후프층은 제 1 후프층과 제 2 후프층의 2장의 섬유 강화 수지층으로 이루어지며,

상기 2장의 후프층은 일부 중첩되어 있고,

상기 중첩 부분의 일단이 샤프트 세경 단부로부터 125mm∼375mm에 위치하고,

상기 중첩 부분의 타단이 샤프트 세경 단부로부터 675mm∼925mm에 위치하는 것을 특징으로 하는

상기 (1)∼(6) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(8) 제 1 후프층의 일단이 샤프트의 세경 단부에 위치하고, 타단이 샤프트 세경 단부로부터 675mm∼925mm에 위치하며, 제 2 후프층의 일단이 샤프트 세경 단부로부터 125mm∼375mm에 위치하고, 타단이 태경 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 상기 (7)에 기재된 골프 샤프트.

(9) 상기 제 1 후프층의 두께가 상기 제 2 후프층의 두께보다도 얇고, 상기 제 1 후프층과 제 2 후프층 사이에는, 스트레이트층 및 바이어스층 중 적어도 한쪽이 적층되어 있는 상기 (7) 또는 (8)에 기재된 골프 샤프트.

(10) 세경 단부로부터 90mm의 위치에서의 샤프트 두께 Th가 0.7mm 이상 1.3mm 이하인 상기 (7)∼(9) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(11) 세경 단부의 샤프트 외경 Rs가 8.0mm 이상 9.2mm 이하이고, 세경 단부 스트레이트부의 길이 Ls가 40mm 이상 125mm 이하이고, 샤프트의 내경의 테이퍼도(度) Tp가 6/1000 이상 12/1000 이하이며, 세경 단부로부터 90mm의 위치에서의 샤프트 내경 Rm이 5.20mm 이상 8.26mm 이하인 상기 (7)∼(10) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(12) 샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 -5°∼+5°인 섬유 강화 수지층으로 이루어지고, 샤프트의 세경 단부를 감기 시작 위치, 중간부를 감기 종료 위치로 한 선단 스트레이트 보강층과, 샤프트의 중간부를 감기 시작 위치, 태경 단부를 감기 종료 위치로 한 후단 스트레이트 보강층을 가지며, 선단 스트레이트 보강층의 감기 종료 위치와 제 2 후프층의 감기 시작 위치가 일치하거나 또는 선단 스트레이트 보강층 및 제 2 후프층이 일부 중복되고, 후단 스트레이트 보강층의 감기 시작 위치와 제 1 후프층의 감기 종료 위치가 일치하거나 또는 후단 스트레이트 보강층 및 제 1 후프층이 일부 중복되는 것을 특징으로 하는 상기 (7)∼(11) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(13) 1 또는 2 이상의 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 골프 샤프트로서,

샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 +35°∼+55°와 -35°∼-55°인 섬유 강화 수지층을 중첩시킨 바이어스층과,

샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 -5°∼+5°인 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 스트레이트층과,

샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 +85°∼+95°인 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 후프층을 갖고,

상기 후프층은 제 1 후프층과 제 2 후프층의 2장의 섬유 강화 수지층으로 이루어지며,

상기 2장의 후프층은 일부 중첩되어 있고,

상기 중첩 부분의 일단이 샤프트 세경 단부로부터 125mm∼375mm에 위치하고,

상기 중첩 부분의 타단이 샤프트 세경 단부로부터 675mm∼925mm에 위치하는 것을 특징으로 하는

골프 샤프트.

(14) 제 1 후프층의 일단이 샤프트의 세경 단부에 위치하고, 타단이 샤프트 세경 단부로부터 675mm∼925mm에 위치하며, 제 2 후프층의 일단이 샤프트 세경 단부로부터 125mm∼375mm에 위치하고, 타단이 태경 단부에 위치하는 것을 특징으로 하는 상기 (13)에 기재된 골프 샤프트.

(15) 상기 제 1 후프층의 두께가 상기 제 2 후프층의 두께보다도 얇고, 상기 제 1 후프층과 제 2 후프층 사이에는, 스트레이트층 및 바이어스층 중 적어도 한쪽이 적층되어 있는 상기 (13) 또는 (14)에 기재된 골프 샤프트.

이하의 (16)∼(30)도 본 발명의 태양의 하나이다.

(16) 하기 식 6을 만족시키는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

25≤M×(L/1168) …(식 6)

(17) 하기 식 7을 만족시키는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

42.40e^-0.001x≤M×(L/1168) …(식 7)

(18) 하기 식 8을 만족시키는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

42.89e^-0.0009x≤M×(L/1168) …(식 8)

(19) 샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 -5°∼+5°인 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 선단 스트레이트 보강층과 후단 스트레이트 보강층을 갖고, 제 1 후프층과 제 2 후프층이 겹쳐져 있는 부분과 선단 스트레이트 보강층의 겹침 부분의 길이, 및 제 1 후프층과 제 2 후프층이 겹쳐져 있는 부분과 후단 스트레이트 보강층의 겹침 부분의 길이가 각각 독립적으로 0∼30mm인 것을 특징으로 하는 상기 (8)에 기재된 골프 샤프트.

(20) 제 2 후프층의 두께가 제 1 후프층의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 상기 (8), (10), (11), (19) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(21) 제 2 후프층이 제 1 후프층보다도 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 상기 (8), (9), (10), (11), (19), (20) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(22) 바이어스층이 샤프트의 전장에 걸쳐서 2층 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 (7), (8), (9), (10), (11), (19), (20), (21) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(23) 바이어스층이 샤프트의 전장에 걸쳐서 1.5층 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (7), (8), (9), (10), (11), (19), (20), (21), (22) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(24) 샤프트의 길이 방향에 대하여 강화 섬유의 배향 방향이 -5°∼+5°인 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 선단 스트레이트 보강층과 후단 스트레이트 보강층을 갖고, 제 1 후프층과 제 2 후프층이 겹쳐져 있는 부분과 선단 스트레이트 보강층의 겹침 부분의 길이, 및 제 1 후프층과 제 2 후프층이 겹쳐져 있는 부분과 후단 스트레이트 보강층의 겹침 부분의 길이가 각각 독립적으로 0∼30mm인 것을 특징으로 하는 상기 (14)에 기재된 골프 샤프트.

(25) 제 2 후프층의 두께가 제 1 후프층의 두께보다도 두꺼운 것을 특징으로 하는 상기 (14) 또는 (24)에 기재된 골프 샤프트.

(26) 제 2 후프층이 제 1 후프층보다도 외측에 위치하는 것을 특징으로 하는 상기 (14), (15), (24), (25) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(27) 바이어스층이 샤프트의 전장에 걸쳐서 2층 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 (13), (14), (15), (24), (25), (26) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(28) 바이어스층이 샤프트의 전장에 걸쳐서 1.5층 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (13), (14), (15), (24), (25), (26), (27) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(29) 세경 단부로부터 90mm의 위치에서의 샤프트 두께 Th가 0.7mm 이상 1.3mm 이하인 상기 (13), (14), (15), (24), (25), (26), (27), (28) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

(30) 세경 단부의 샤프트 외경 Rs가 8.0mm 이상 9.2mm 이하이고, 세경 단부 스트레이트부의 길이 Ls가 40mm 이상 125mm 이하이고, 샤프트의 내경의 테이퍼도 Tp가 6/1000 이상 12/1000 이하이며, 세경 단부로부터 90mm의 위치에서의 샤프트 내경이 5.20mm 이상 8.26mm 이하인 상기 (13), (14), (15), (24), (25), (26), (27), (28), (29) 중 어느 하나에 기재된 골프 샤프트.

본 발명의 골프 샤프트에 의하면, 균일한 강도 분포를 얻음으로써 가일층의 경량화를 도모할 수 있다.

도 1은 3점 굽힘 강도의 측정 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 캔틸레버 굽힘 시험에서의 변위량 x 시험 방법을 나타낸 모식도이다.
도 3은 종래 기술을 이용한 경우의 결과 관계성을 작도한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 태양에서 이용하는 경계선의 수식을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 태양에서 목표로 해야 할 경량화의 방향을 나타내는 도면이다.
도 6은 종래 기술을 이용한 경우의 경량화의 방향을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 비교예 1∼3에서 사용하는 맨드릴과 프리프레그를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1∼3에서 사용하는 맨드릴과 프리프레그를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1∼3의 다른 형태에서 사용하는 맨드릴과 프리프레그를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예 7에서 사용하는 맨드릴과 프리프레그를 나타낸 도면이다.
도 11은 실시예 7∼13의 결과 관계성을 작도한 도면이다.
도 12는 토크 측정법을 나타낸 모식도이다.
도 13은 비틀림 강도 측정법을 나타낸 모식도이다.

본 발명의 골프 샤프트의 일 태양은, 섬유를 한 방향으로 당겨 정렬하여 이루어지는 시트상의 강화 섬유에 수지를 함침시킨 섬유 강화 수지층(프리프레그)을 맨드릴에 복수회 둘러 감고, 이를 가열, 성형하는 시트 래핑(wrapping)법에 의해 제조된다.

본 발명에 있어서, 섬유 강화 수지층에 사용되는 섬유로서는, 유리 섬유, 탄소 섬유, 아라미드 섬유, 탄화규소 섬유, 알루미나 섬유, 강철 섬유 등을 사용할 수 있다. 특히, 폴리아크릴로나이트릴계의 탄소 섬유는, 기계적 특성에 있어서 우수한 특성을 갖는 섬유 강화 플라스틱층이 되기 때문에 가장 적합하다. 한편, 강화 섬유는 단일 종류의 것을 사용하거나 또는 2종류 이상의 것을 병용해도 좋다.

섬유 강화 수지층에 사용되는 매트릭스 수지로서는, 특별히 한정되지 않지만, 통상 에폭시 수지가 이용된다. 에폭시 수지로서는, 예컨대 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 페놀 노볼락형 에폭시 수지, 크레졸 노볼락형 에폭시 수지, 글리시딜아민형 에폭시 수지, 아이소사이아네이트 변성 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지 등을 사용할 수 있다. 이들 에폭시 수지는 액상인 것부터 고체상인 것까지 사용할 수 있다. 나아가, 단일 종류의 에폭시 수지 또는 2종류 이상의 에폭시 수지를 블렌딩하여 사용할 수도 있다. 또한, 에폭시 수지에는 경화제를 배합하여 이용하는 것이 바람직하다.

섬유 강화 수지층의 섬유 평량, 수지 함유율 등은 특별히 한정되지 않지만, 각 층의 두께, 감기 직경에 따라 적절히 선택할 수 있다.

<우드용 골프 샤프트>

본 발명의 우드용 골프 샤프트(이하, 샤프트라고 약기한다)의 일 실시형태예에 대하여 도 8을 이용하여 설명한다. 이하의 각 층(보강층, 후프층, 바이어스층, 스트레이트층 등)은 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 층이다. 단부(X1, X2)는 후프층의 단부를 나타낸다.

본 실시형태예의 샤프트는 세경측에 단차부 보강층(2)을 갖고, 이어서 제 1 후프층(3A), 바이어스층(4), 제 2 후프층(5A), 제 1 스트레이트층(6), 제 2 스트레이트층(7), 제 3 스트레이트층(8)이 배치된다. 또한, 제 3 스트레이트층(8)의 세경측 외주에는 선단 보강층(9)이 배치되고, 추가로 그의 외측에는 마무리 연마 후에 소정의 외경을 확보할 수 있도록 하기 위한 외경 조정층(10)이 배치된다.

상기 (7), (13)에 기재된 바와 같이, 제 1 후프층(3A), 제 2 후프층(5A)은 일부 중첩되어 있고, 상기 중첩 부분의 일단이 샤프트 세경 단부로부터 125mm∼375mm에 위치하고, 상기 중첩 부분의 타단이 샤프트 세경 단부로부터 675mm∼925mm에 위치하도록 형성된다. 이는 T-525의 강도를 확보하면서, T-175, B-175에서의 잉여 중량을 배제하기 위해서이다. 후프층이 중첩되어 있는 영역이, 상기 기재보다 중첩되어 있는 영역이 짧아지도록, 상기 범위 밖인 경우(즉, 상기 중첩 부분의 일단이 샤프트 세경 단부로부터 375mm보다도 태경 단부측에 위치하거나, 또는 상기 중첩 부분의 타단이 샤프트 세경 단부로부터 675mm보다도 세경 단부측에 위치하는 경우), T-525의 강도가 얻어지지 않는다. 또한, 후프층이 중첩되어 있는 영역이, 상기 기재보다 중첩되어 있는 영역이 길어지도록, 상기 범위 밖인 경우(즉, 상기 중첩 부분의 일단이 샤프트 세경 단부로부터 125mm보다도 세경 단부측에 위치하거나, 또는 상기 중첩 부분의 타단이 샤프트 세경 단부로부터 925mm보다도 태경 단부측에 위치하는 경우), 충분한 경량화가 이루어지지 않는다.

제 1 후프층(3A), 제 2 후프층(5A)의 형상에 대하여, 특별히 제약은 없지만, 취급성, 감기 용이성 및 감기 정밀도의 관점에서, 상기 (8), (14)에 기재된 바와 같이, 각각 샤프트에서의 세경측 단부 또는 태경측 단부에 접하고 있는 편이 바람직하다. 이와 같이 형성함으로써 강도의 격차가 적어져, 보다 경량으로 할 수 있다. 태경측 단부, 세경측 단부에 접하지 않고 있는 경우, 감기 주름이 발생하기 쉽고, 강도 저하를 초래할 우려가 있다. 또한, 제 1 후프층(3A), 제 2 후프층(5A)의 다른 한쪽의 단부(즉, 제 1 후프층(3A) 또는 제 2 후프층(5A)에서의, 샤프트의 세경측 단부 또는 태경측 단부와 반대에 위치하는 단부)에는 25∼100mm의 연장 부분(방출부라고도 한다)을 설치하는 것이 바람직하다. 연장 부분(방출부)이 없는 경우나 지나치게 적은 경우, 샤프트 외경에 단차가 생겨, 급격한 변화로 되기 때문에 강도 저하를 초래할 우려가 있다. 연장 부분(방출부)이 지나치게 큰 경우는 중량이 증가하기 때문에 바람직하지 않다. 연장 부분(방출부)은 각 층의 단부의 형상을 삼각형상으로 잘라버린 것이며, 응력 집중을 피해서, 응력을 방출하기 위해 설치된 부분이다. 연장 부분(방출부)은 후프층의 중첩 부분 길이에는 포함되지 않는다. 물론, 도 9에 나타낸 바와 같이 제 1 후프층(3B)이 전장, 제 2 후프층(5B)이 중간부에만 형성된 것이어도 마찬가지의 효과를 나타낸다. 이 경우에도, 제 2 후프층(5B)의 양단에 연장 부분(방출부)을 설치하는 것이 바람직하다.

제 1 후프층(3A), 제 2 후프층(5A)의 적층 순서에 제한은 없지만, 상기 (21), (26)에 기재된 바와 같이, 태경측의 후프층이 되도록이면 외측에 배치되는 편이 바람직하다. 통상, 샤프트는 세경측이 유연하고, 태경측이 단단하다. 굽힘 하중이 가해진 경우, 세경측은 굽힘 모드의 변형 비율이 크지만, 태경측은 단단해서 굽혀지기 어렵기 때문에, 압궤 모드의 변형 비율이 커진다. 그 때문에, 압궤에 효과적인 후프층을 외측에 배치함으로써, 보다 높은 강도가 얻어진다. 일반적으로, 외측에 배치한 것은 그의 면적이 커지기 때문에 샤프트 성능에 대한 공헌도가 커진다. 구체적으로는, 바이어스층(4)보다도 외측이 바람직하다.

단, 이 후프층의 외측에는 2층 이상의 스트레이트층을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이 후프층의 외측에 설치되는 스트레이트층은 7층 이하인 것이 바람직하다. 샤프트는, 최종적으로는 연마를 행하며, 그 때문에, 후프층의 외층에 2층 이상의 스트레이트층이 설치되어 있지 않은 경우, 후프층의 일부가 최외층에 표출될 우려가 있다. 최외층에 표출되면, 후프층의 표층도 연마되게 되어, 강도 저하의 원인이 된다.

한편, 상기 (21), (26)에 기재된 바와 같이, 세경측에 배치되는 후프층은 내측쪽이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 세경측은 굽힘 모드의 비율이 높기 때문에, 굽힘에 기여하는 스트레이트층이 외측에 배치되는 것이 바람직하다. 물론, 세경측에도 압궤의 비율도 포함되기 때문에, 적어도 1층의 후프층을 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 바이어스층(4)보다도 내측에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, (9), (15), (20), (25)에 기재된 바와 같이, 세경측에 배치되는 후프층(제 1 후프층)보다도 태경측에 배치되는 후프층(제 2 후프층)이 두꺼운 편이 바람직하다. 이는, 두꺼운 후프층쪽이 압궤에 대한 기여율이 높아지기 때문이며, 전술한 바와 같이 태경측에 두꺼운 후프층을 배치함으로써 보다 균일한 강도 분포를 실현할 수 있기 때문이다.

후프층(3A, 5A)은 탄소 섬유 강화 수지제의 층이며, 샤프트의 길이축 방향에 대하여 대략 직각의 배향 각도로 배향된 탄소 섬유로 이루어진다. 구체적으로는, 상기 (7), (13)에 기재된 바와 같이, 대략 직각의 범위는 +85°∼+95°이며, 성형 오차를 포함하고 있다. 탄소 섬유가 대략 직각으로 배향되어 있음으로써, 압궤 강성이 높아져, 강도에 공헌한다.

바이어스층(4)은 탄소 섬유 강화 수지제의 층이며, 샤프트의 길이축 방향에 대하여 +35°∼+55°의 배향 각도로 배향된 탄소 섬유와, 샤프트의 길이축 방향에 대하여 -35°∼-55°의 배향 각도로 배향된 탄소 섬유를 함유한다. 통상, 양의 배향 각도 및 음의 배향 각도의 절대값은 동일하다.

배향 각도가 지나치게 작으면, 샤프트의 굽힘 강성이 높아지지만, 비틀림 강성이 지나치게 작아진다. 또한, 배향 각도가 지나치게 크면, 샤프트의 압궤 강성이 높아지지만, 비틀림 강성이 지나치게 작아져 버린다.

바이어스층(4)을 구성하는 양의 배향 각도층과 음의 배향 각도층은, 실질적으로 반 둘레 어긋나게 해서 접합하는 것이 바람직하다. 양의 배향 각도층과 음의 배향 각도층을 어긋나게 하지 않은 채 접합하면, 감기 단부의 요철이 커져, 외관 불량이나 강도가 저하되는 등의 문제가 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 바이어스층(4)을 구성하는 양의 배향 각도층과 음의 배향 각도층의 두께는 0.02mm 이상 0.08mm 이하가 바람직하다. 바이어스층이 지나치게 얇으면, 감기 횟수가 지나치게 많아지거나, 둘러 감을 때에 주름이 지거나 하는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 지나치게 두꺼우면, 경량화를 위해 감기 횟수를 줄일 필요가 있다. 그 때문에, 감기 횟수 부족으로 되어, 비틀림 강도 부족으로 될 가능성이 있다.

(22), (23), (27), (28)에 기재된 바와 같이, 샤프트에는, 바이어스층은 2층 이상 설치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 설치되는 바이어스층은 7층 이하인 것이 바람직하다. 비틀림 강도의 안정성의 관점에서이다. 전술한 바와 같이 음양 각각의 층을 반 둘레 어긋나게 해서 둘러 감는 경우는, 바이어스층이 1.5층 이상 설치되어 있는 것이 바람직하다. 바이어스층이 적을수록 샤프트의 중량을 가볍게 할 수 있다.

스트레이트층(6, 7, 8)은 샤프트의 길이 방향의 전체에 걸쳐서 형성되어 있다. 스트레이트층은 탄소 섬유 강화 수지의 층이며, 샤프트의 길이축 방향에 대하여 대략 평행하게 배향된 탄소 섬유를 함유한다. 상기 (7), (12), (13), (19), (24)에 기재된 바와 같이, 대략 평행한 범위는 -5°∼+5°이며, 성형 오차를 포함하고 있다. 탄소 섬유가 샤프트의 길이축 방향에 대략 평행하게 배향되어 있음으로써, 굽힘 강성을 높게 할 수 있다.

또한, 스트레이트층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트의 두께는 0.05∼0.15mm인 것이 바람직하고, 0.06∼0.13mm인 것이 보다 바람직하다. 스트레이트층의 두께가 지나치게 얇으면 굽힘 강성을 향상시킬 수 없고, 지나치게 두꺼우면 샤프트가 무거워져 버려 충분한 경량화가 이루어지지 않는다.

스트레이트층의 장수는 이것에 한정되지 않지만, 3층 이상 6층 이하인 것이 바람직하다. 스트레이트층의 장수가 지나치게 적으면, 강도의 격차가 커져, 기준 강도를 하회하는 샤프트가 일정수 작성되어 버린다. 이 때문에, 경량화와 강도의 양립이 곤란해진다. 지나치게 많은 경우, 1층의 두께를 얇게 할 필요가 있다; 그러나, 얇은 프리프레그를 안정적으로 생산하기 위해서는, 섬유 체적 함유율을 낮출 필요가 있다; 그 경우, 수지에 기인하는 중량이 늘어나기 때문에, 경량화가 곤란해진다. 구체적인 섬유 체적 함유율은 60% 이상이 바람직하고, 65% 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 바이어스층(4)에 있어서의 섬유 체적 함유율은, 매트릭스 수지와 보강 섬유의 밀착을 충분하게 하기 위해서는 어느 정도의 수지량이 필요하기 때문에, 75% 이하인 것이 바람직하고, 70% 이하인 것이 보다 바람직하다.

바이어스층(4) 및 스트레이트층(6, 7, 8)을 구성하는 수지 성분으로서는, 예컨대 에폭시 수지, 불포화 폴리에스터 수지, 아크릴 수지, 바이닐 에스터 수지, 페놀 수지, 벤즈옥사진 수지 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 경화 후의 강도를 높게 할 수 있기 때문에, 에폭시 수지가 바람직하다.

또한, 도 10에 나타내는 바와 같이 선단 스트레이트 보강층(11)과 후단 스트레이트 보강층(12)을 구비하고 있어도 좋다. 그때, 선단 스트레이트 보강층(11)과 후프층(5A)은 겹침을 가지는 것이 바람직하고, 마찬가지로 후단 스트레이트 보강층(12)과 후프층(3A)도 겹침을 가지는 것이 바람직하다. 겹침의 길이 강도와 경량화의 양립의 관점에서 0∼30mm가 바람직하다. 도 10에 있어서, 단부(Y1)는 제 1 후프층(3A)의 감기 시작 위치이다. 단부(Y2)는 선단 스트레이트 보강층(11)의 감기 시작 위치이다. 단부(Y3)는 후단 스트레이트 보강층(12)의 감기 시작 위치이다. 단부(Y4)는 제 2 후프층(5A)의 감기 시작 위치이다. 또한, 단부(Z1)는 제 1 후프층(3A)의 감기 종료 위치이다. 단부(Z2)는 선단 스트레이트 보강층(11)의 감기 종료 위치이다. 단부(Z3)는 후단 스트레이트 보강층(12)의 감기 종료 위치이다. 단부(Z4)는 제 2 후프층(5A)의 감기 종료 위치이다.

본 발명의 골프 샤프트의 일 태양은, 1 또는 2 이상의 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 골프 샤프트로서, 캔틸레버 굽힘 시험에서의 변위량을 x[mm], 골프 샤프트의 질량을 M[g], 길이를 L[mm]로 했을 때, 하기 식 1을 만족하고, 또한 [1]∼[4]의 강도 기준값을 만족시키는 것을 특징으로 하는 골프 샤프트이다.

M×(L/1168)<49.66e^-0.0015x …(식 1)

[1] T-90(세경 단부로부터 90mm의 위치)에서의 강도가 800N 이상

[2] T-175(세경 단부로부터 175mm의 위치)에서의 강도가 400N 이상

[3] T-525(세경 단부로부터 525mm의 위치)에서의 강도가 400N 이상

[4] B-175(태경 단부로부터 175mm의 위치)에서의 강도가 400N 이상

또한, T-90에서의 강도는 1200N 이하인 것이 바람직하다. T-175에서의 강도는 1200N 이하인 것이 바람직하다. T-525에서의 강도는 1200N 이하인 것이 바람직하다. B-175에서의 강도는 1200N 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일 태양의 골프 샤프트의 길이는 1092mm 이상인 것이 바람직하고, 또한 1194mm 이하인 것이 바람직하다.

<캔틸레버 굽힘 시험의 방법>

도 2에 나타내는 바와 같이, 샤프트의 세경측 단부로부터 920mm의 위치를 하측으로부터 지지하고, 거기에서부터 추가로 150mm 태경측 방향의 위치(세경측 단부로부터 1070mm)를 상측으로부터 지지하고, 세경측으로부터 10mm의 위치에 3.0kgf의 하중을 가한다. 이때의 세경측 단부의 변위량이 본 발명에 있어서의 「캔틸레버 굽힘 시험에서의 변위량 x」이며, 단위는 mm이다.

본 발명의 일 태양에 있어서, M×(L/1168)은 샤프트를 1168mm로 했을 때의 환산 질량을 나타낸다. 통상의 우드용 골프 샤프트는 제조사나 모델에 따라 길이가 상이하기 때문에, 단순히 중량과 강도의 관계로 나타낼 수 없다. 따라서, 환산 질량을 이용했다. 이하, 도면 중도 포함하여, 환산 질량은 M×(L/1168) = y로 해서, y를 사용하여 설명을 행하는 경우가 있다.

도 3에, 종래 기술로 현재 상태에서 가장 경량화에 적합하다고 생각되고 있는 재료(탄성률 295GPa의 탄소 섬유 강화 수지층)를 이용하여 다양한 중량 및 경도를 갖는 샤프트를 작성해, 3점 굽힘 강도 시험을 행한 결과를 나타낸다. 하얀 동그라미가 강도 기준을 만족시킨 것이고, 가위표(엑스 마크)가 강도 기준을 만족시키지 않은 것이다. 이와 같이 y = 49.66e^-0.0015x의 라인은 종래 기술로 기준 강도 규격을 달성하는 최경량 라인을 나타낸다. y = 49.66e^-0.0015x의 라인은 이하와 같이 하여 구했다.

(i) 캔틸레버 굽힘 시험에서의 변위량 x가 215mm, 160mm, 125mm인 샤프트를, 종래 기술로 기준 강도 규격을 만족시키고, 또한 최경량인 샤프트를 각각 6개 작성했다. 구체적으로는, 캔틸레버 굽힘 시험에서의 변위량 x가 215mm, 160mm, 125mm인 샤프트를, 각각 후술하는 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3과 같이 작성했다.

(ii) 각 샤프트의 중량을 측정하여, 각 변이량의 샤프트마다의 중량의 평균값을 구했다.

(iii) y = M×(L/1168)의 M에, 상기 (ii)에서 구한 샤프트의 중량의 평균값을 적용시켜, 변이량 x = 215mm, 160mm, 125mm에서의 y의 값을 구했다.

(iv) 상기 (iii)에서 구한 y3점을, 최소 제곱법에 의해서 지수 함수에서의 근사식을 구했다.

근사식은 반드시 지수 함수일 필요는 없지만, 현상을 가장 잘 나타내고 있는 것은 지수 함수이다. 또한, (iii)에서 나타낸 바와 같이 샤프트 전장이 변경되었다고 해도 1092-1194mm의 범위이면 T-90, T-175, T-525, B-175의 값을 이용해도 전혀 지장이 없다.

또한, 3점 굽힘 시험은 대략 ±3σ의 범위로 불규칙하게 분포할 가능성이 있다. 그렇다면, 종래 기술에서도 격차에 의해서 y = 49.66e^-0.0015x를 하회해 버릴 가능성이 있다. 이를 배제하기 위해서 하기 식 2의 범위인 편이 바람직하다.

M×(L/1168)<49.20e^-0.0015x …(식 2)

고강성 샤프트(단단한 샤프트)일수록 큰 강도가 필요해진다. 일반적으로, 헤드 스피드가 높은 사람일수록 단단한 샤프트를 사용하는 경향이 있기 때문이다. 따라서, 하기 식 3의 범위인 편이 보다 바람직하다.

M×(L/1168)<46.73e^-0.0013x…(식 3)

또한, 환산 질량이 20g 미만인 경우는 스윙했을 때에 위화감을 느끼기 쉬운 샤프트로서 만족스럽게 기능하지 않는다. 그 때문에, 하기 식 4의 범위인 것이 바람직하다.

20≤M×(L/1168) …(식 4)

나아가, 환산 질량은 25g 이상인 편이 보다 스윙하기 쉬워지기 때문에, 하기 식 6의 범위인 것이 보다 바람직하다.

25≤M×(L/1168) …(식 6)

또한, 본 발명의 일 태양을 이용하여 최경량 샤프트를 작성한 경우, 환산 질량인 M×(L/1168)은, 캔틸레버 굽힘 시험에서의 변위량 x가 215mm인 샤프트에서 28.1g, 160mm인 샤프트에서 30.5g, 125mm인 샤프트에서 31.5g을 기록했다. 이 3점을 최소 제곱법에 의해 지수 함수 근사한 것을 환산 질량의 하한치로 해도 좋다. 즉, 하기 식 5를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.

35.97e^-0.0012x≤M×(L/1168) …(식 5)

보다 안정적으로 최경량 샤프트를 작성한 경우, 환산 질량의 하한치는 하기 식 7을 만족시키는 것이 바람직하다.

42.40e^-0.001x≤M×(L/1168) …(식 7)

더욱이, 격차를 고려하는 경우, 환산 질량의 하한치는 하기 식 8을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

42.89e^-0.0009x≤M×(L/1168) …(식 8)

이상을 그래프화한 것을 도 4에 기재했다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 기술을 이용하면, 종래 기술에서는 달성할 수 없었던 중량과 강성과 강도를 보다 정밀도 좋게 달성할 수 있다.

도 4로부터 확인할 수 있듯이, 종래 기술과의 차가 큰 것은 유연한 샤프트보다도 단단한 샤프트이다. 즉, 본 발명을 적용하는 의의는 유연한 샤프트보다도 단단한 샤프트쪽이 크기 때문에, 바람직하게는 강성이 160mm 이하, 보다 바람직하게는 125mm 이하인 샤프트에 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 강성이 100mm 이상인 샤프트에 적용하는 것이 바람직하다.

상기의 조건을 만족시키는 골프 샤프트의 제조 방법의 일례를 설명하지만, 본 발명은 이하의 제조 방법에 한정되지 않는다.

우선, 골프 샤프트의 기본적 성질, 각 층의 설명, 강도에 영향을 주는 요소에 관한 기본 사항을 설명한다.

<골프 샤프트의 기본적 성질>

·무거울수록 강도가 높다 : 가벼울수록 강도가 낮다(동일한 경도인 경우)

·유연할수록 가볍다 : 단단할수록 무겁다(동일한 강도인 경우)

·유연할수록 강도가 높다 : 단단할수록 강도가 낮다(동일한 무게인 경우)

<골프 샤프트의 각 층의 설명>

앵글층은 비틀어지기 어렵다는 점에 영향을 준다. 탄성률이 높은 재료를 사용할수록 비틀어지기 어려워지지만, 탄성률이 높으면 취성이고, 깨지기 쉬워진다. 탄성률이 낮은 재료여도, 층을 두껍게 다층으로 할수록 비틀어지기 어려워진다. 단, 층을 두껍게 다층으로 하면 골프 샤프트가 무거워진다.

스트레이트층은 굽히기 어렵다는 점에 영향을 준다. 탄성률이 높은 재료를 사용할수록 굽히기 어려워지지만(단단해지지만), 탄성률이 높으면 취성이고, 깨지기 쉬워진다. 탄성률이 낮은 재료여도, 층을 두껍게 다층으로 할수록 단단해진다. 단, 층을 두껍게 다층으로 하면 골프 샤프트가 무거워진다.

후프층은 강도에 영향을 준다. 탄성률이 높은 재료를 사용할수록 강도가 높아지지만, 탄성률이 높으면 취성이고, 깨지기 쉬워진다. 탄성률이 낮은 재료여도, 층을 두껍게 다층으로 할수록 강도가 높아진다. 단, 층을 두껍게 다층으로 하면 골프 샤프트가 무거워진다.

<골프 샤프트의 강도에 영향을 주는 요소>

후프층뿐만 아니라, 앵글층, 스트레이트층도 골프 샤프트의 강도에 영향을 준다. 골프 샤프트의 강도를 높이기 위한 조건은 이하와 같다.

·앵글층의 탄성률이 낮다.

·앵글층이 두껍다.

·스트레이트층의 탄성률이 낮다.

·스트레이트층이 두껍다.

·후프층의 탄성률이 높다.

·후프층이 두껍다.

기본적인 사고 방식은 「무거울수록 강도가 높고, 가벼울수록 강도가 낮다」이다. 그러나, 강도에 대한 기여율은 각 층에서 각각 상이하기 때문에, 중량이나 경도의 목표하는 바에 따라 적절히 조정하여 설계한다. 구체적으로는 이하와 같이 대처한다.

<<골프 샤프트의 중량이 지나치게 무거울 때의 조치>>

예컨대, 중량: 40g, 캔틸레버 굽힘 시험의 변위량: 180mm의 샤프트를 고안한다(도 5 중의 검게 칠한 사각). 이 샤프트를 본 발명의 골프 샤프트로까지 경량화시키고자 당업자가 생각한 경우(본 발명의 일 태양에 있어서의 상기 식 2의 조건을 만족시키도록 하기 위해서는), 다음과 같은 방법이 생각되지만, 기존의 사고 방식에서는 경량화시킬 수 없는 취지를 하기에서 설명한다.

종래 방법 A: 강성을 고정하고, 중량만 가볍게 한다(도 5 중 아래 방향의 화살표 방향으로 설계한다)

종래 방법 B: 중량을 고정하고, 강성만 단단하게 한다(도 5 중 오른쪽 방향의 화살표 방향으로 설계한다)

종래 방법 C: 종래 방법 A와 종래 방법 B의 절충안

캔틸레버 굽힘 시험의 방법은 전술한 바와 같으며, 본 발명에 있어서는, 캔틸레버 굽힘 시험의 변위량 x를 「강성」이라고 부르는 경우가 있다.

<종래 방법 A>

예컨대, 종래 방법 A를 채용하는 경우, 다음과 같은 설계로 대응한다.

(i) 앵글층을 얇게 한다.

(ii) 스트레이트층을 얇게 함과 동시에, 단단한 재료로 구성한다(스트레이트층을 얇게 하는 것만으로는, 예컨대 도 6의 「왼쪽 대각선 아래 방향의 화살표 방향」과 같이 설계되기 때문에, 샤프트는 경량화되지 않는다).

이때, (i), (ii) 중 어느 것을 채용해도 강도는 낮아진다.

<종래 방법 B>

예컨대, 종래 방법 B를 채용하는 경우, 다음과 같은 설계로 대응한다.

(iii) 스트레이트층을 단단한 재료로 구성한다.

(iv) 맨드릴을 굵게 함으로써 샤프트 전체를 굵게 한다.

이때, (iii), (iv) 중 어느 것을 채용해도 강도는 낮아진다.

<종래 방법 C>

예컨대, 종래 방법 C를 채용하는 경우, 다음과 같은 설계로 대응한다.

(v) 방법 A에서의 (i)과 방법 B에서의 (iii) 또는 (iv)를 동시에 행한다. 이때 (i), (iii), (iv)의 정도는 적절히 변경한다.

(vi) 방법 A에서의 (ii)와 방법 B에서의 (iii) 또는 (iv)를 동시에 행한다. 이때 (ii), (iii), (iv)의 정도는 적절히 변경한다.

예컨대, 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 종래의 방법으로 강도를 확보하여 경량화시키고자 하면, T-90, T-175, B-175에서는 강도를 만족하지만, T-525의 강도가 부족하다(즉, y = 49.66e^-0.0015x의 라인의 종래 기술로 T-525 강도를 달성하는 최경량 라인이 된다).

또한, 종래 기술을 이용하여, 중량: 40g, 캔틸레버 굽힘 시험의 변위량: 180mm를 경량화시키면, 다음과 같아진다(도 6).

<1> 중량을 가볍게 하는(도 6 중 아래 방향의 화살표 방향으로 설계하는) 경우, 탄성률이 높은 재료를 이용하거나, 사용하는 재료를 줄일 필요가 있다. 탄성률이 높은 재료를 이용하면 취성으로 되기 때문에 반드시 강도 부족으로 된다. 그 때문에, 사용하는 재료를 줄일 것이 필요해진다.

<2> 탄성률을 변경하지 않고 사용하는 재료를 줄이는 경우, 샤프트는 유연해진다.

<3> 결과로서 중량과 경도의 관계는 좌측 아래의 방향으로 진행되고(도 6 중, 왼쪽 대각선 아래 방향의 화살표 방향의 설계), 49.66e^-0.0015x의 라인을 초과할 수는 없다.

<1>∼<3>에 있는 바와 같이, 종래의 설계에서는 경도와 강도를 유지한 채 중량만을 가볍게 할 수는 없다.

본 발명에 있어서는, 과잉이 되기 쉬운 T-90, T-175, B-175의 강도를 감소시키고, 부족한 기색의 T-525 강도를 보충함으로써, 지금까지 달성할 수 없었던 경량화와 강도의 양립을 도모한다. 구체적으로는, 앵글층, 스트레이트층, 후프층의 배치, 재료, 적층 구성을 본 발명의 배치, 재료, 적층 구성으로 하는 것에 의해, 중량과 강도를 상기 식 1의 상한보다 아래의 범위에 위치시킬 수 있다.

이상의 기재에 기초하여, 경량과 강도를 양립시키는 것이 본 발명의 목적이다.

이하, 더욱 구체적인 설계에 관하여 기재한다.

<맨드릴의 설계>

골프 샤프트는, 맨드릴이라고 불리는 심금(芯金)에 섬유 강화 수지층을 둘러 감고, 가열 경화 후에 맨드릴을 인발함으로써 얻어진다. 그 때문에, 맨드릴과 샤프트 직경과 두께의 관계는 하기와 같아진다.

·골프 샤프트의 내경 = 맨드릴의 외경

·샤프트의 두께 = (샤프트의 외경-맨드릴의 외경)×1/2

강성, 중량 및 강도는 적층 구성뿐만 아니라 맨드릴의 영향도 크게 받기 때문에(샤프트의 두께가 영향을 주기 때문에), 이하에 맨드릴의 설계에 관하여 상술한다.

「T-90에 관하여」

T-90의 강도는, 대략 그의 두께에 의존한다는 것이 지금까지의 연구로부터 분명해져 있다. T-90은 세경 단부로부터 90mm의 위치이기 때문에, 샤프트의 세경 단부 직경이 결정되면 대략 결정된다. 즉, 하기와 같다.

Rm = Rs-Ls×Tp-Th

Rm: T-90에서의 맨드릴 외경 = T-90에서의 샤프트 내경

Rs: 세경 단부 샤프트 외경

Ls: 스트레이트 부분의 길이(클럽 헤드로의 삽입을 고려하여, 세경 단부의 직경은 통상 어떤 범위만 동일 직경의 스트레이트 부분이 형성되어 있다)

Tp: 맨드릴의 테이퍼도(Tp에 따라서도 T-90에서의 두께가 상이하다)

Th: T-90에서의 두께

이를 이용하여, T-90의 샤프트의 두께가 0.7mm 이상, 1.3mm 이하로 되도록 맨드릴을 설계한다. 샤프트의 두께가 지나치게 얇으면 강도가 부족하고, 지나치게 두꺼우면 샤프트가 무거워져 버리기 때문이다.

전술한 바와 같이, 강도와 중량의 관점에서,

0.7mm≤Th≤1.3mm

우드용 샤프트의 통상 규격의 범위로부터,

8.0mm≤Rs≤9.2mm

통상 이용되는 맨드릴의 테이퍼의 범위로부터,

6/1000≤Tp≤12/1000

클럽 헤드 삽입을 위해 필요한 세경 단부의 스트레이트 부분의 관점에서,

40mm≤Ls≤125mm

로 된다.

이상으로부터, Rm의 범위는 대략 하기와 같아진다.

5.2mm≤Rm≤8.26mm

또한, 나아가 강도와 중량의 밸런스를 고려하면, 이하의 범위가 보다 바람직하다.

0.9mm≤Th≤1.1mm

8.3mm≤Rs≤8.9mm

8/1000≤Tp≤10/1000

60mm≤Ls≤100mm

6.2mm≤Rm≤7.2mm

「T-175, T-525에 관하여」

강성, 중량 및 강도의 밸런스를 생각하는 점에서는, 어떠한 직경이어도 좋다. 직경이 굵을 경우는 강성이 높아지지만, 그만큼 강도가 낮아지기 때문에, 중량을 높임(두께를 늘림)으로써 소정의 강도를 유지할 필요가 있다. 직경이 얇은 경우는 강성이 낮아지지만, 그 경우 가일층의 경량화를 도모함으로써, 종래 기술과의 차를 마련할 필요가 있다.

상기를 고려하면, T-175, T-525는 어떠한 맨드릴 직경이어도 동등해진다.

「B-175에 관하여」

B-175에 관해서도, T-175, T-525와 마찬가지로 어떠한 직경이어도 가능하지만, 13.0∼15.0mm로 하는 것이 바람직하고, 13.5∼14.5mm가 더 바람직하다. B-175는, T-175, T-525와 마찬가지로 굵을수록 강성이 높아지지만, 그의 기여율은 T-175, T-525보다도 높다. 그 때문에, 지나치게 가늘면 충분한 강성이 얻어지기 어렵고, 지나치게 굵으면 충분한 강도가 얻어지기 어렵다.

<앵글층의 선택>

앵글층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트의 두께는 0.060mm 이하가 바람직하고, 0.050mm 이하가 보다 바람직하다. 또한, 앵글층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트의 두께는 0.005mm 이상이 바람직하다. 앵글층이 지나치게 두꺼우면, 1.5층 이상(양의 배향 각도와 음의 배향 각도는 쌍으로 되어 있기 때문에 실질 3층) 감을 수 없다. 앵글층이 1.5층에 미치지 않는 경우, 예컨대 굽힘 강도 기준을 만족시키고 있었다고 해도, 비틀림 파괴에 의해서 절손될 가능성이 높다. 앵글층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트가 지나치게 두꺼운 경우, 1.5층 이상 감으면 중량 오버로 되어 버린다. 비틀림 파괴에 의한 절손은 앵글층의 층수에 의존하고, 대략 1.5층이 그의 기준값으로 되어 있다. 전술한 바와 같이, 0.10mm로 1.5층 둘러 감은 경우는 중량 오버로 된다. 0.060mm인 경우는 1.5층 감아도 중량 오버로 되지 않는다.

앵글층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트의 탄성률로서는 280∼400GPa이 바람직하다. 탄성률이 지나치게 낮으면 비틀림 강도는 커지지만, 비틀림 각도(토크)가 지나치게 커져 골프 클럽으로서 바람직한 성능이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 토크는 8° 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 토크는 4° 이상인 것이 바람직하다. 탄성률이 지나치게 크면 취성이기 때문에 비틀림 강도 부족으로 될 가능성이 있다.

토크의 측정 방법은 다음과 같다.

[토크 측정 방법]

도 12에 나타낸 바와 같이, 샤프트의 세경측 단부로부터 1035mm의 위치를 고정하고, 45mm의 위치에 비틀림 하중을 부여한다. 비틀림 하중의 크기는 샤프트 축선 상으로부터 120mm 떨어진 위치에 1.152kgf의 크기를 부여함으로써 정의된다. 이때의 샤프트 세경측 단부의 비틀림 각도를 토크라고 정의한다.

[비틀림 강도]

비틀림 강도는, 비틀림 하중을 가했을 때에 샤프트가 파괴될 때의 하중값에, 그때의 파괴 각도를 곱한 것이다. 도 13에 그의 모식도를 나타낸다. 비틀림 강도 측정법에서는 샤프트의 세경 단부(W1) 및 태경 단부(W2)는 고정된다. 굽힘 강도와 마찬가지로 대략 그의 기준값은 800N·m·deg 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1000N·m·deg 이상이다. 또한, 비틀림 강도는 3000N·m·deg 이하인 것이 바람직하고, 2000N·m·deg 이하인 것이 더 바람직하다.

<스트레이트층의 선택>

스트레이트층은 적어도 3층인 것이 바람직하다. 4층 이상이 보다 바람직하다. 이는 다층 구조인 쪽이 강도의 격차가 적기 때문이다. 한편, 지나치게 다층이 되면, 얇은 재료가 필요해지고, 프리프레그의 제조성의 관점에서 섬유 체적 함유율이 낮아진다. 그 때문에, 7층 이하가 바람직하고, 6층 이하가 더욱 바람직하다. 2층 이하에서는 강도의 격차가 지나치게 크기 때문에, 강도의 한계값을 목표로 하는 것이 극히 곤란해진다.

스트레이트층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트 중 적어도 1층은 280∼330GPa의 중탄성 등급을 이용하는 것이 바람직하고, 2층 이상이 중탄성 등급인 것이 보다 바람직하다. 또한, 적어도 1층이 220∼250GPa의 고강도 등급인 것이 바람직하다. 모두 고강도 등급으로 만들면 중량 오버로 되어 버릴 가능성이 있다. 적어도 1층이 280∼330GPa의 중탄성 등급이고, 나머지 층이 220∼250GPa의 고강도 등급인 샤프트는, 강도의 관점에서 바람직하다. 330GPa을 초과하는 고탄성 등급을 사용하면, 단단하고 취성으로 되기 때문에 강도 부족으로 될 가능성이 높다. 가령 수치상의 강도를 달성했다고 해도, 현실에 사용한 경우는 절손의 위험성이 있다. 그 때문에, 330GPa을 초과하는 고탄성 등급의 사용은 피해야 한다.

<후프층의 선택>

후프층은 2장의 섬유 강화 수지층으로 이루어지며, 상기 2장의 섬유 강화 수지층은 일부 중첩되어 있고, 상기 중첩 부분의 일단이 샤프트 세경 단부로부터 125mm∼375mm에 위치하고, 타단이 샤프트 세경 단부로부터 675mm∼925mm에 위치하고 있는 것이 바람직하다.

전술한 중첩 부분의 일단이, 세경 단부로부터 125mm보다 세경 단부측에 위치하는 경우, 중첩 영역이 길어지기 때문에 잉여 중량이 생겨, 샤프트의 중량이 무거워진다. 세경 단부로부터 925mm보다 태경 단부측에 위치하는 경우도, 중첩 영역이 길어지기 때문에 잉여 중량이 생겨, 샤프트의 중량이 무거워진다. 또한, T-525 강도를 측정할 때에는, 세경 단부로부터 525mm의 위치를 중심으로 하여 ±150mm로 3점 굽힘 시험을 행하기 때문에, 적어도 샤프트 세경 단부로부터 375∼675mm의 영역에 후프 보강층의 겹침 부분이 없으면 강도 부족으로 된다. 전술한 중첩 구성은, (1) 도 8과 같이, 제 1 후프층(3A)이 세경측의 단부, 제 2 후프층(5A)이 태경측의 단부에 접하도록 형성하는 방법, (2) 도 9와 같이, 전장에 걸친 제 1 후프층(3B), 양단이 없는 제 2 후프층(5B)으로 형성하는 방법을 들 수 있다.

후프층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트의 두께로서는 0.025∼0.065mm가 바람직하다. 두께가 지나치게 얇으면 강도 부족으로 되고, 지나치게 두꺼우면 중량 오버로 된다.

또한, 후프층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트의 탄성률로서는 220∼400GPa이 바람직하다. 탄성률이 지나치게 낮으면 충분한 강도가 얻어지지 않고, 높으면 정적인 강도는 얻어지기 쉽지만, 상기 범위의 상한치를 초과하면 동적 강도에서 취성으로 되어 버린다.

또한, 샤프트의 태경측에 배치하는 후프층은 되도록이면 외측에 감는 편이 바람직하다. 태경측의 후프층을 외측에 감는 경우, 현저히 샤프트의 강도가 높아지기 때문이다. 각각의 후프층은, 그의 두께가 가장 강도에 공헌하지만, 그의 탄성률도 근소하게 샤프트의 강도에 기여한다고 생각된다. 그 때문에, 후프층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트의 탄성률은 200∼400GPa이 바람직하다. 탄성률이 지나치게 낮으면, 샤프트를 작성한 경우의 강도가 불충분해질 가능성이 있다. 탄성률이 지나치게 높으면, 취성인 재료로 되기 때문에 절손율이 증대될 우려가 있다.

또한, 강성이 낮고, 유연한 샤프트에서는, T-525에서의 강도가 가장 낮고, T-175, B-175에서는 동일한 정도의 경향이 강하지만, 비교적 강성이 높고, 단단한 샤프트에 관해서는, T-525에서의 강도가 가장 낮고, 이어서 T-175에서의 강도가 낮고, B-175에서의 강도가 가장 높아지는 경향이 있다. 그 때문에, 강성이 낮고, 유연한 것(160mm보다 크다)에 이용하는 세경측의 후프층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트는, 두께 0.02∼0.04mm의 것이 바람직하다. 두께가 지나치게 얇으면 강도 부족으로 되고, 두께가 지나치게 두꺼우면 중량이 지나치게 늘어난다.

강성이 높고, 단단한 샤프트(160mm 이하)에서는, 세경측의 후프층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트의 두께가 0.045∼0.07mm인 것이 바람직하다. 이유는 상기와 마찬가지이다.

태경측의 후프층을 형성하는 섬유 강화 수지 시트는, 어떤 강성에 있어서도 두께 0.045∼0.07mm가 바람직하다. 본 발명의 범위에 있어서는, 후프층의 탄성률에 의한 유의차는 없고, 그의 두께가 중요한 요소로 된다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

전술한 섬유 강화 수지층으로서는, 예컨대 하기 표 2에 나타내는 카본 프리프레그(미쓰비시레이온사(Mitsubishi Rayon Co., Ltd.)제)를 사용할 수 있다.

<비교예 1>

도 7은 본 발명의 비교예 1에서의 적층 구성을 나타낸 모식도이다.

샤프트는 맨드릴(1)이라고 불리는 철심에, 순차적으로 프리프레그를 둘러 감고, 가열 경화 후에 맨드릴(1)을 인발하는 것에 의해 얻어진다.

맨드릴(1)은 전장 1500mm이고, 그의 직경은 세경측으로부터 세어 다음과 같다.

·세경측으로부터 0mm의 위치의 직경: 4.80mm

·세경측으로부터 180mm의 위치의 직경: 6.45mm

·세경측으로부터 280mm의 위치의 직경: 7.95mm

·세경측으로부터 950mm의 위치의 직경: 14.00mm

·세경측으로부터 1500mm의 위치의 직경: 14.00mm

본 발명의 실시예 및 비교예에서는 모두 전술한 맨드릴(1)을 이용하여, 그의 세경 단부로부터 120mm의 위치로부터 프리프레그 시트를 전장 1190mm의 길이로 둘러 감고, 가열 경화 후, 맨드릴(1)을 인발하고 나서, 세경 단부를 10mm, 태경 단부를 12mm 절단한 후 연마함으로써, 전장 1168mm, 세경 단부 외경 8.5mm, 태경 단부 외경 15.1∼15.3mm의 샤프트를 얻었지만, 이용하는 맨드릴은 이것에 한정되지 않는다.

맨드릴(1)에 있어서의, 120∼180mm(절단 전의 샤프트 선단으로부터 60mm까지)의 위치에는 단차부 보강층(2)(프리프레그 G)을 3층 적층했다. 그의 외측에 제 1 후프층(3C)(프리프레그 P) 및 ±45°로 형성되어 접합된 탄소 섬유로 이루어지는 바이어스층(4)(프리프레그 U를 2층)을 적층했다. 그의 외측에 제 2 후프층(5C)(프리프레그 P), 추가로 외측에 제 1 스트레이트층(6)(프리프레그 K를 2층), 제 2 스트레이트층(7)(프리프레그 L) 및 제 3 스트레이트층(8)(프리프레그 M)을 순차적으로 둘러 감았다. 그의 외측에, 선단 보강층(9)을 선단으로부터 100mm의 위치까지 둘러 감고, 마지막에 외경 조정층(10)을 둘러 감았다.

전술한 바와 같이 각 섬유 강화 수지층을 둘러 감은 맨드릴(1)을 열경화한 후, 맨드릴(1)을 인발하고, 또한 세경측을 10mm, 태경측을 12mm 절단하고, 그 후, 연마하여 전장 1168mm의 샤프트를 얻었다. 이후, 다른 비교예, 실시예에 대하여 상술하지만, 특별한 예고가 없는 한, 감기 위치 등은 절단 후의 적층 구성을 기준으로 한다. 예컨대, 「세경측의 선단으로부터 100mm」라는 기재는, 샤프트로서 완성된 단계에서 100mm라는 의미이며, 절단 전으로 환산하면, 절단된 부분을 고려하여 「세경측의 선단으로부터 110mm」로 된다.

또한, 단차부 보강층(2)이나 제 1 외경 조정층(9)과 같이 부분적으로 보강하는 섬유 강화 수지층에 관해서는, 그의 단부의 형상을 삼각형상으로 잘라버리고 있다. 이는, 이른바 「연장 부분(방출부)」이며, 응력 집중을 피하기 위한 것이지만, 특별히 예고가 없는 한, 이 「연장 부분(방출부)」의 길이는 100mm이며, 보강층의 전장에는 포함되지 않는다. 예컨대, 본 비교예의 제 1 외경 조정층(9)은 선단으로부터 100mm에 있지만, 100mm까지가 1층 적층되고, 거기에서부터 연장 부분(방출부)이 100mm 이어진다. 연장 부분의 적층 비율에 따라, 적층 층수는 순차적으로 감소하여(예컨대 0.5층), 선단으로부터 200mm의 위치에서 딱 0층(연장 부분의 적층 비율이 0)이 된다는 해석이다. 이후의 실시예도 마찬가지이다.

<비교예 2>

비교예 2는 비교예 1의 스트레이트층을 각각 다음 프리프레그로 변경한 것이다.

·제 1 스트레이트층(6)(프리프레그 M)

·제 2 스트레이트층(7)(프리프레그 N)

·제 3 스트레이트층(8)(프리프레그 N)

전술한 구성으로 함으로써, 캔틸레버 굽힘 시험의 변위량이 작은, 즉 강성이 높고 단단한 샤프트가 된다. 그만큼 중량도 무거운 것으로 된다.

<비교예 3>

비교예 3은 비교예 1의 스트레이트층을 각각 다음 프리프레그로 변경한 것이다.

·제 1 스트레이트층(6)(프리프레그 M을 2층)

·제 2 스트레이트층(7)(프리프레그 N)

·제 3 스트레이트층(8)(프리프레그 N)

전술한 구성으로 함으로써, 캔틸레버 굽힘 시험의 변위량이 작은, 즉 더욱 강성이 높고 단단한 샤프트가 된다. 그만큼 중량도 무거운 것으로 된다.

<비교예 4>

비교예 4는, 후프층의 일단이 115mm, 타단이 935mm로 되도록 한 것 이외는 후술하는 실시예 1과 마찬가지로 작성했다. 비교예 4에서의 중량은, 종래 기술과의 오차 범위(유의 확률 P<0.05; 0.2g의 중량차에 상당한다) 내였다. 한편, 본 발명에서의 차의 검정에는 윌콕슨(Wilcoxon)의 부호부 순위합 검정을 이용했다.

<비교예 5>

비교예 5는, 후프층의 일단이 115mm, 타단이 935mm로 되도록 한 것 이외는 후술하는 실시예 2와 마찬가지로 작성했다. 비교예 5에서의 중량은, 종래 기술과의 오차 범위(유의 확률 P<0.05; 0.2g의 중량차에 상당한다) 내였다.

<비교예 6>

비교예 6은, 후프층의 일단이 115mm, 타단이 935mm로 되도록 한 것 이외는 후술하는 실시예 3과 마찬가지로 작성했다. 비교예 6에서의 중량은, 종래 기술과의 오차 범위(유의 확률 P<0.05; 0.2g의 중량차에 상당한다) 내였다.

<비교예 7>

비교예 7에서는, 후프층의 일단이 400mm, 타단이 925mm로 되도록 한 것 이외는 후술하는 실시예 2와 마찬가지로 작성했다. 비교예 7에서는, T-525의 강도 부족으로 되었다.

<비교예 8>

비교예 8에서는, 후프층의 일단이 125mm, 타단이 650mm로 되도록 한 것 이외는 후술하는 실시예 2와 마찬가지로 작성했다. 비교예 8에서는, T-525의 강도 부족으로 되었다.

<실시예 1>

도 8은 본 발명의 실시예 1에서의 적층 구성을 나타낸 모식도이다. 실시예 1은, 후프층을 각각 다음과 같이 변경한 것 이외는 비교예 1과 마찬가지로 작성했다.

·제 1 후프층(3A)(프리프레그 O)에서는, 세경측 단부로부터 675mm의 위치가 감기 종료 위치로 된다.

·제 2 후프층(5A)(프리프레그 P)에서는, 세경측 단부로부터 375mm의 위치가 감기 시작 위치로 된다.

<실시예 2>

실시예 2는, 후프층을 각각 다음과 같이 변경한 것 이외는 비교예 2와 마찬가지로 작성했다.

·제 1 후프층(3A)(프리프레그 P)이, 세경측 단부로부터 675mm의 위치가 감기 종료 위치로 된다.

·제 2 후프층(5A)(프리프레그 P)이, 세경측 단부로부터 375mm의 위치가 감기 시작 위치로 된다.

<실시예 3>

실시예 3은, 후프층을 각각 다음과 같이 변경한 것 이외는 비교예 3과 마찬가지로 작성했다.

·제 1 후프층(3A)(프리프레그 P)이, 세경측 단부로부터 675mm의 위치가 감기 종료 위치로 된다.

·제 2 후프층(5A)(프리프레그 P)이, 세경측 단부로부터 375mm의 위치가 감기 시작 위치로 된다.

실시예 1∼3의 바이어스층(4)은, 비교예 1∼3과 동일하게, 전장에 걸쳐서 딱 2층 설치되도록 구성했다. 바이어스층(4)은 원래 2장을 접합하여 구성되어 있기 때문에, 실질적으로는 바이어스층은 4층 설치되어 있다. 이와 같이 형성함으로써, 둘레 방향의 어떤 위치에서 강도 측정해도 안정적으로 강도를 얻을 수 있다.

<실시예 4>

실시예 4에서는, 후프층의 일단이 125mm, 타단이 925mm로 되도록 하고, 앵글층을 1.9층으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 작성했다. 실시예 4에서의 중량은, 종래 기술과의 오차 범위(유의 확률 P<0.05; 0.2g의 중량차에 상당한다)를 벗어나는 값으로 되었다.

<실시예 5>

실시예 5에서는, 후프층의 일단이 125mm, 타단이 925mm로 되도록 하고, 앵글층을 1.9층으로 한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 작성했다. 실시예 5에서의 중량은, 종래 기술과의 오차 범위(유의 확률 P<0.05; 0.2g의 중량차에 상당한다)를 벗어나는 값으로 되었다.

<실시예 6>

실시예 6에서는, 후프층의 일단이 125mm, 타단이 925mm로 되도록 하고, 앵글층을 1.9층으로 한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 작성했다. 실시예 6에서의 중량은, 종래 기술과의 오차 범위(유의 확률 P<0.05; 0.2g의 중량차에 상당한다)를 벗어나는 값으로 되었다.

<실시예 7>

실시예 7은, 바이어스층(4)을 2층으로부터 2.2층으로 증가시킨 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 작성했다.

<실시예 8>

실시예 8은, 바이어스층(4)을 2층으로부터 2.3층으로 증가시킨 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 작성했다.

<실시예 9>

실시예 9는, 바이어스층(4)을 2층으로부터 2.4층으로 증가시킨 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 작성했다.

<실시예 10>

도 10은 실시예 10을 나타내는 모식도이다. 실시예 10은 실시예 1에 대하여 다음 2층을 추가한 것이다.

·선단 스트레이트 보강층(11)(프리프레그 A)을 375mm의 위치에서 감기 종료한다

·후단 스트레이트 보강층(12)(프리프레그 A)을 675mm의 위치에서 감기 시작한다

선단 스트레이트 보강층(11)의 감기 종료 위치와 제 2 후프층(B)의 감기 시작 위치가 일치하거나 또는 선단 스트레이트 보강층(11)의 감기 종료 위치가 제 2 후프층(B)의 감기 시작 위치보다 태경 단부측에 위치하고, 후단 스트레이트 보강층(12)의 감기 시작 위치와 제 1 후프층(A)의 감기 종료 위치가 일치하거나 또는 제 1 후프층(A)의 감기 종료 위치가 후단 스트레이트 보강층(12)의 감기 시작 위치보다 태경 단부측에 위치하도록 형성했다. 「감기 시작」이란, 1층이 시작되는 점이며, 모두 세경측으로 정의된다. 「감기 종료」란, 1층이 끝나는 점이고 모두 태경측으로 정의된다.

이 선단 스트레이트 보강층(11)은 탄도의 높이나 좌우로의 비약 방향에 영향을 주고, 후단 스트레이트 보강층(12)은 클럽을 스윙했을 때의 느낌에 영향을 준다. 즉, 경량이면서 골퍼가 요구하는 성능을 만족시키기 위해서, 이들 2개의 층을 적절히 선택하여 이용해도 좋다. 또한, 상기 2개의 층을 이용하는 경우는 어느 정도 이용할지를 설계할 수 있다.

통상, 이와 같은 부분 보강층을 넣은 경우, 그의 단부는 응력 집중에 의해서 강도가 저하된다. 본 실시예에서는, 단면 방향으로부터 본 경우에 부분 보강층과 부분 후프층의 단부를 중첩시키는 것에 의해, 강도 저하를 방지했다.

이들 단부끼리는 중첩되지 않아도 좋고, 간극이 있어도 제 1 후프층(3A)과 제 2 후프층(5A) 겹침 부분을 가지고 있으면 충분히 강도는 만족된다. 겹침 부분의 길이가 지나치게 길면 중량 증가로 이어지기 때문에, 겹침 부분은 100mm 이하인 것이 바람직하다. 또한, 전술한 바와 같이 제 1 후프층(3A)과 제 2 후프층(5A)은 525±150mm의 범위에서 겹쳐져 있으면 기준 강도 규격은 만족된다. 선단 스트레이트 보강층(11)과 제 2 후프층(5A), 제 1 후프층(3A)과 후단 스트레이트 보강층(12)은, 겹침 부분을 가지고 있어도 좋지만, 경량과 강도를 고차원으로 양립시키기 위해서는, 단면 방향으로부터 본 경우에 단부끼리를 중첩시키는(일치시키는) 것이 가장 바람직하다.

<실시예 11∼16>

실시예 11∼16은, 전장을 1092mm 또는 1194mm로 작성하여, 표 4에 나타내는 바와 같이 경도와 중량을 약간씩 변경하고, 또한 1168mm의 중량으로 환산한 것이다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 상이한 길이, 경도, 중량대에서도 수식의 범위에 들어가는 것이 확인되었다.

<실시예 17>

실시예 17은, 바이어스층(4)을 1.3층으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 작성했다.

<실시예 18>

실시예 18은, 바이어스층(4)을 1.3층으로 한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 작성했다.

<실시예 19>

실시예 19는, 바이어스층(4)을 1.3층으로 한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 작성했다.

<실시예 20>

실시예 20은, 바이어스층(4)을 1.6층으로 한 것 이외는 실시예 1과 마찬가지로 작성했다.

<실시예 21>

실시예 21은, 바이어스층(4)을 1.6층으로 한 것 이외는 실시예 2와 마찬가지로 작성했다.

<실시예 22>

실시예 22는, 바이어스층(4)을 1.6층으로 한 것 이외는 실시예 3과 마찬가지로 작성했다.

표 3에 비교예, 표 4에 실시예의 평가 결과 일람을 나타낸다. 결과는 n = 6의 평균값이다.

비교예 1∼3은 종래 기술을 이용하여, 기준 강도 규격을 만족시키고, 또한 가능한 한 경량으로 작성한 샤프트이다. 전술한 바와 같이, 종래 기술에서는 T-525에서의 강도가 가장 낮기 때문에, T-525에서의 강도가 400N 이상이도록 설계했다. 저강성, 중강성, 고강성으로 3종으로 분류하고, 그의 강성은 전술한 바와 같이 캔틸레버 굽힘 시험에 의해 측정한 값이다.

저강성으로부터 순차로 215mm, 160mm, 125mm라는 값이 되지만, 이는 각각 시판 샤프트의 R, S, X-플렉스(FLEX)에 상당한다. 전술한 바와 같이, 단단한 샤프트일수록 취성으로 되기 때문에, 동등한 강도를 갖기 위해서는 무겁게 할 필요가 있다.

비교예 4∼8은 본 발명의 범위 밖에서 작성한 것이다.

실시예 1∼3은, 본 발명을 이용하여, 기준 강도 규격을 만족시키고, 또한 가능한 한 경량으로 작성한 샤프트이다. 이와 같이, 본 발명을 이용하면, T-175, T-525, B-175에서 거의 동등한 강도가 얻어지기 때문에, T-175, B-175에 배치되어 있던 잉여 중량을 제거한 분만큼 경량화시키는 것이 가능해졌다.

실시예 4∼6은, 본 발명을 이용하여, 종래 기술과 비교해 오차 범위를 초과하는, 중량의 유의차가 얻어지도록 형성한 것이다. 실시예 7∼9는, 본 발명을 이용하여, 고강도이며, 또한 가능한 한 경량으로 작성한 샤프트이다. 고강도 샤프트는 헤드 스피드가 높은 사람에게 사용되기 때문에 매우 유용하다. 실시예 4∼9로부터, 본 발명을 이용하면, 기준 강도 규격을 만족시켜, 실시예 1∼3과 비교해도 더욱 경량화된 샤프트를 얻을 수 있었다.

실시예 17∼19는 본 발명을 이용하여, 가장 경량화시켜 작성한 샤프트이다. 또한, 실시예 20∼22는 본 발명을 이용하여, 안정적으로 최경량화시켜 작성한 샤프트이다. 실시예 17∼22로부터, 본 발명을 이용하여, 최경량화시킨 샤프트를 얻을 수 있었다.

본 발명의 골프 샤프트에 의하면, 균일한 강도 분포를 얻음으로써, 가일층의 경량화를 도모할 수 있기 때문에, 산업상 극히 유용하다.

1: 맨드릴
2: 단차부 보강층
3, 3A, 3B, 3C: 제 1 후프층
4: 바이어스층
5, 5A, 5B, 5C: 제 2 후프층
6: 제 1 스트레이트층
7: 제 2 스트레이트층
8: 제 3 스트레이트층
9: 선단 보강층
10: 외경 조정층
11: 선단 스트레이트 보강층
12: 후단 스트레이트 보강층

Claims (6)

1 또는 2 이상의 섬유 강화 수지층으로 이루어지는 골프 샤프트로서, 캔틸레버 굽힘 시험에서의 변위량을 x[mm], 골프 샤프트의 질량을 M[g], 길이를 L[mm]로 했을 때, 하기 식 1 및 8을 만족하고, 또한 [1]∼[4]의 강도 기준값을 만족시키는 것을 특징으로 하는 골프 샤프트.
M×(L/1168)<49.66e^-0.0015x …(식 1)
42.89e^-0.0009x≤M×(L/1168) …(식 8)
[1] 세경(細徑) 단부로부터 90mm의 위치인 T-90에서의 3점 굽힘 강도가 800N 이상
[2] 세경 단부로부터 175mm의 위치인 T-175에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상
[3] 세경 단부로부터 525mm의 위치인 T-525에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상
[4] 태경(太徑) 단부로부터 175mm의 위치 B-175에서의 3점 굽힘 강도가 400N 이상

제 1 항에 있어서,
하기 식 2를 만족시키는 골프 샤프트.
M×(L/1168)<49.20e^-0.0015x …(식 2)

제 1 항에 있어서,
하기 식 3을 만족시키는 골프 샤프트.
M×(L/1168)<46.73e^-0.0013x …(식 3)

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 식 4를 만족시키는 골프 샤프트.
20≤M×(L/1168) …(식 4)

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
하기 식 5를 만족시키는 골프 샤프트.
35.97e^-0.0012x≤M×(L/1168) …(식 5)

제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
샤프트의 비틀림 강도가 800N·m·deg 이상인 골프 샤프트.

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