KR20130135141A - 골프 클럽 샤프트 - Google Patents

Abstract

샤프트(6)는 다수의 전장층 s2, s3 및 s6 내지 s9를 갖는다. 전장층은 전장 바이어스층 s2 및 s3, 그리고 전장 스트레이트층 s6, s8 및 s9를 갖는다. 전장 바이어스층 s2 및 s3의 외측에 위치하는 전장 스트레이트층 s6, s8, s9은 노볼락 함유층을 포함한다. 노볼락 함유층에서, 노볼락형 에폭시 수지의 함유율(Rn)은 3 질량% 이상 19 질량% 이하이다. 전장 스트레이트층을 구성하는 노볼락 함유층의 평균 비중을 S1으로 정의하고, 전장 바이어스층 및 이 전장 바이어스층 내측의 평균 비중을 S2로 정의할 때, 비중 S1이 비중 S2보다 크다.

Description

골프 클럽 샤프트{GOLF CLUB SHAFT}

본 출원은 2012년 5월 31일에 일본에서 제출된 특허 출원 제 2012-125371호를 기초로 우선권을 주장하며, 그 내용 전체가 본원에 참고로 인용되어 있다.

발명의 분야

본 발명은 골프 클럽 샤프트에 관한 것이다.

헤드 스피드를 증가시키는 관점에서, 경량의 골프 클럽 샤프트가 요구되어 왔다. 일본 특허 출원 공개 제 2000-93568호에는, 강도가 높은 경량 골프 클럽 샤프트가 개시되어 있다.

카본 샤프트의 경량화는 매트릭스 수지를 감소시킴으로써 달성할 수 있다. 그러나, 매트릭스 수지의 감량은 한계에 이르고 있다.

한편, 섬유의 인장 탄성률을 증가시키고 섬유량을 감소시킴으로써, 강성(rigidity)을 유지하면서 카본 샤프트를 경량화할 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 카본 샤프트의 강도가 저하된다.

본 발명의 목적은 강도가 높은 경량 골프 클럽 샤프트를 제공하는 것이다.

본 발명의 샤프트는 섬유 강화 수지층을 포함하는 적층체이다. 이 샤프트는 다수의 전장층을 갖는다. 전장층은 전장 바이어스층 및 전장 스트레이트층을 갖는다. 매트릭스 수지가 노볼락형 에폭시 수지를 포함하는 층을 노볼락 함유층으로 정의할 때, 전장 바이어스층의 외측에 위치하는 전장 스트레이트층은 노볼락 함유층을 포함한다. 노볼락 함유층에 있어서, 매트릭스 수지는 에폭시 수지 성분을 포함한다. 에폭시 수지 성분 중의 노볼락형 에폭시 수지의 함유율(Rn)은 3 질량% 이상 19 질량% 이하이다. 전장 스트레이트층을 구성하는 노볼락 함유층의 평균 비중을 S1으로 정의하고, 전장 바이어스층 및 이 전장 바이어스층 내측의 평균 비중을 S2로 정의할 때, 비중 S1은 비중 S2보다 크다.

바람직하게는, 전장 스트레이트층은 전장층 중에서 최외측에 위치하는 최외 전장 스트레이트층을 갖는다. 바람직하게는, 상기 최외 전장 스트레이트층은 노볼락 함유층이다.

바람직하게는, 전장 스트레이트층 중에서 최외측에 위치하는 N층은 노볼락 함유층이다. 바람직하게는, N은 2 이상이다.

바람직하게는, N은 3 이상이다.

바람직하게는, 노볼락 함유층인 전장 스트레이트층이 M층 제공된다. 바람직하게는, 모든 M층이 전장층 중에 최외측에 위치한다.

바람직하게는, 전장 바이어스층의 외측에 위치하는 노볼락 함유층의 섬유 탄성률은 8 t/mm² 이상 38 t/mm² 미만이다. 바람직하게는, 전장 바이어스층의 섬유 탄성률은 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하이다.

바람직하게는, 전장 바이어스층의 내측에 위치하는 모든 층의 섬유 탄성률은 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하이다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 샤프트를 갖춘 골프 클럽을 도시하고;
도 2는 도 1의 실시형태에 따른 샤프트의 전개도이며;
도 3은 도 2의 샤프트에 따른 제1 합체 시트를 도시하는 평면도이고;
도 4는 도 2의 샤프트에 따른 제2 합체 시트를 도시하는 평면도이며;
도 5는 도 1의 샤프트의 확대 단면도이고;
도 6은 실시예에 따른 파이프의 전개도이며;
도 7은 도 6의 파이프에 따른 합체 시트를 도시하는 평면도이고;
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 인장 시험을 설명하며;
도 9는 3점 굽힘 시험을 설명한다.

이하, 적절하게 도면을 참조하면서 바람직한 실시형태에 기초하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본원에서는, 용어 "층" 및 용어 "시트"가 사용된다. "층"은 권취되어 있다. 한편, "시트"는 권취되어 있지 않다. "층"은 "시트"가 권취됨으로써 형성된다. 즉, 권취된 "시트"가 "층"을 형성한다. 본원에서는, 층과 시트에서 동일한 부호가 사용된다. 예를 들어, 시트 s1에 의해 형성된 층을 층 s1으로 정의한다.

본원에서, "내측"은 샤프트의 반경 방향에서의 내측을 의미한다. 본원에서, "외측"은 샤프트 반경 방향에서의 외측을 의미한다.

본원에서, "축 방향"은 샤프트의 축 방향을 의미한다.

본원에서, 축 방향에 대한 섬유의 각도에는, 각도(Af) 및 절대 각도(θa)가 사용된다. 각도(Af)는 양의 각 또는 음의 각이다. 절대 각도(θa)는 각도(Af)의 절대치이다. 바꾸어 말하면, 절대 각도(θa)는, 축 방향과 섬유 방향 사이의 각도의 절대치이다. 예를 들어, "절대 각도(θa)가 10° 이하"는, "각도(Af)가 -10도 이상 +10도 이하"임을 의미한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 골프 클럽 샤프트(6)를 갖춘 골프 클럽(2)을 도시한다. 골프 클럽(2)은 헤드(4), 샤프트(6) 및 그립(8)을 구비하고 있다. 샤프트(6)의 선단부에 헤드(4)가 구비된다. 샤프트(6)의 후단부에 그립(8)이 구비된다. 헤드(4) 및 그립(8)은 한정되지 않는다. 헤드(4)의 예로는, 우드형 골프 클럽 헤드, 하이브리드형 골프 클럽 헤드, 유틸리티형 골프 클럽 헤드, 아이언형 골프 클럽 헤드 및 퍼터 헤드 등이 있다.

본 실시형태의 헤드(4)는 우드형 골프 클럽 헤드이다. 비교적 긴 클럽에서는 샤프트의 경량화에 의한 비거리 향상 효과가 높다. 이 관점에서, 헤드(4)로서, 우드형 골프 클럽 헤드, 하이브리드형 골프 클럽 헤드 및 유틸리티형 골프 클럽 헤드가 바람직하다. 중공의 헤드는 관성 모멘트가 크다. 헤드의 관성 모멘트가 큰 클럽에서는, 비거리 향상 효과가 안정적이다. 이 관점에서, 헤드(4)는 중공인 것이 바람직하다.

헤드(4)의 재질은 한정되지 않는다. 헤드(4)의 재질의 예로는 티탄, 티탄 합금, CFRP(탄소 섬유 강화 플라스틱), 스테인리스강, 마레이징강 및 연철이 있다. 복수 재질의 조합도 가능하다. 예컨대, CFRP와 티탄 합금이 조합될 수 있다. 헤드의 무게 중심을 낮춘다는 관점에서, 헤드는, 적어도 일부가 CFRP제인 크라운 및 적어도 일부가 티탄 합금제인 솔(sole)을 가질 수 있다. 강도의 관점에서, 페이스 전체가 티탄 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

샤프트(6)는 섬유 강화 수지층을 포함하는 적층체를 포함한다. 샤프트(6)는 관상체이다. 샤프트(6)는 중공 구조를 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 샤프트(6)는, 팁 말단(Tp)과 버트 말단(Bt)을 갖는다. 팁 말단(Tp)은 헤드(4) 내에 위치하고 있다. 버트 말단(Bt)은 그립(8) 내에 위치하고 있다.

샤프트(6)는 이른바 카본 샤프트이다. 바람직하게는, 샤프트(6)는 프리프레그 시트를 경화시켜 얻는다. 이 프리프레그 시트에서는, 섬유는 실질적으로 한 방향으로 배향되어 있다. 섬유가 실질적으로 한 방향으로 배향된 프리프레그는 UD 프리프레그라고도 불린다. "UD"란, 유니디렉션을 나타낸다. UD 프리프레그 이외의 프리프레그가 이용될 수 있다. 예컨대, 프리프레그 시트에 포함되는 섬유가 직조될 수 있다. 차후에 프리프레그를 상세히 설명할 것이다.

프리프레그 시트는 섬유와 수지를 갖고 있다. 이 수지는 매트릭스 수지라고도 불린다. 전형적으로는 이 섬유는 탄소 섬유이다. 전형적으로는 이 매트릭스 수지는 열경화성 수지이다.

샤프트(6)는 이른바 시트 와인딩(sheet winding) 공정에 의해 제조되고 있다. 프리프레그에 있어서, 매트릭스 수지는 반경화 상태에 있다. 샤프트(6)는 프리프레그 시트를 권취하고 경화시켜 얻는다. 이 경화는, 반경화 매트릭스 수지를 경화시키는 것을 의미한다. 이 경화는 가열에 의해 실시된다. 샤프트(6)의 제조 공정에는 가열 공정이 포함된다. 이 가열 공정에 의해 프리프레그 시트의 매트릭스 수지가 경화된다.

도 2는 샤프트(6)를 구성하는 프리프레그 시트의 전개도(시트 구성도)이다. 샤프트(6)는 다수의 시트를 포함한다. 도 2의 실시형태에서는, 샤프트(6)는 s1에서부터 s11까지의 11장의 시트를 포함한다. 본원에서, 도 2 등에 도시된 전개도는 샤프트를 구성하는 시트를 샤프트의 반경 방향 내측에서부터 차례로 나타내고 있다. 전개도에 있어서 최상측의 시트로부터 차례로 시트가 권취된다. 접착에 의해 합체 시트가 형성되는 경우, 시트는 이 합체 시트의 상태로 권취된다. 본원의 전개도에서, 도면의 가로 방향은 샤프트의 축 방향과 일치한다. 본원의 전개도에 있어서, 도면의 우측은 샤프트의 팁 말단(Tp) 측이다. 본원의 전개도에 있어서, 도면의 좌측은 샤프트의 버트 말단(Bt) 측이다.

본원의 전개도는 각 시트의 감기는 순서뿐만 아니라, 각 시트의 샤프트 축 방향에 있어서의 배치도 도시하고 있다. 예컨대 도 2에서, 시트 s1의 말단은 팁 말단(Tp)에 위치하고 있다. 예컨대 도 2에서, 시트 s4 및 시트 s5의 말단은 버트 말단(Bt)에 위치하고 있다.

샤프트(6)는 스트레이트층, 바이어스층 및 후프층을 갖는다. 본원의 전개도에서, 섬유의 배향 각도가 기재되어 있다. "0도"라고 기재되어 있는 시트가 스트레이트층을 구성하고 있다. 스트레이트층용의 시트는 본원에서 스트레이트 시트라고도 불린다.

스트레이트층은, 섬유의 배향 방향이 샤프트의 길이 방향(샤프트 축 방향)에 대하여 실질적으로 0도로 설정된 층이다. 권취시의 오차 등에 의해, 섬유의 배향은 샤프트 축선 방향에 대하여 완전히 0도로 설정되지 않는 경우가 있다. 통상, 스트레이트층에서는, 상기 절대각도(θa)가 10도 이하이다.

도 2의 실시형태에 있어서, 스트레이트 시트는, 시트 s1, 시트 s4, 시트 s5, 시트 s6, 시트 s8, 시트 s9, 시트 s10 및 시트 s11이다. 스트레이트층은 샤프트의 굽힘 강성 및 굽힘 강도와 크게 연관되어 있다.

한편, 바이어스층은 샤프트의 비틀림 강성 및 비틀림 강도와 크게 연관되어 있다. 바람직하게는, 바이어스층은, 섬유의 배향 각도가 서로 역방향으로 경사진 2장의 시트를 포함한다. 비틀림 강성의 관점에서, 바이어스층의 절대각도(θa)는 바람직하게는 15도 이상이며, 보다 바람직하게는 25도 이상이고, 더욱 바람직하게는 40도 이상이다. 비틀림 강성 및 굽힘 강성의 관점에서, 바이어스층의 절대각도(θa)는 바람직하게는 60도 이하이고, 보다 바람직하게는 50도 이하이다.

샤프트(6)에서, 바이어스층을 구성하는 시트는 시트 s2 및 시트 s3이다. 도 2에는, 각 시트에, 각도(Af)가 기재되어 있다. 각도(Af)에서의 플러스(+) 및 마이너스(-)는, 바이어스 시트의 섬유가 서로 역방향으로 경사져 있음을 나타낸다. 본원에서, 바이어스층용 시트는 단순히 바이어스 시트라고도 불린다.

한편, 도 2의 실시형태에서는, 시트 s2의 각도가 -45도이고, 시트 s3의 각도가 +45도이다. 그러나, 역으로 시트 s2의 각도가 +45도이고 시트 s3의 각도가 -45도일 수 있음을 인식해야 한다.

샤프트(6)에 있어서, 후프층을 구성하는 시트는 시트 s7이다. 바람직하게는, 후프층에 있어서의 상기 절대각도(θa)는 샤프트 축선에 대하여 실질적으로 90도 이다. 그러나, 권취시의 오차 등에 의해, 섬유의 배향 방향은 샤프트 축선 방향에 대하여 완전히 90도로는 설정되지 않을 수 있다. 통상, 후프층에서는, 상기 절대각도(θa)가 80도 이상 90도 이하이다. 본원에 있어서, 후프층용의 프리프레그 시트는 후프 시트라고도 불린다.

후프층은, 샤프트의 찌그러짐 강성 및 찌그러짐 강도를 높이는 데 기여한다. 찌그러짐 강성이란, 샤프트를 그 반경 방향 내측으로 향하여 찌그러트리는 힘에 대한 강성이다. 찌그러짐 강도란, 샤프트를 그 반경 방향 내측으로 향하여 찌그러트리는 힘에 대한 강도이다. 찌그러짐 강도는 굽힘 강도와도 관련될 수 있다. 굽힘 변형에 따라 찌그러짐 변형이 생길 수 있다. 특히 얇은 경량 샤프트에 있어서는, 찌그러짐 변형과 굽힙 변형 간의, 이 연동성이 크다. 찌그러짐 강도의 향상에 의해 굽힘 강도도 향상될 수 있다.

도시하지 않지만, 사용되기 전의 프리프레그 시트는 통상 커버 시트 사이에 끼워져 있다. 통상, 커버 시트는 이형지 및 수지 필름이다. 즉, 사용되기 전의 프리프레그 시트는 이형지와 수지 필름 사이에 끼워져 있다. 프리프레그 시트의 한쪽의 면에는 이형지가 부착되어 있고, 프리프레그 시트의 다른 쪽의 면에는 수지 필름이 부착되어 있다. 이하에서, 이형지가 부착되어 있는 면을 "이형지 측의 면"이라고도 하며, 수지 필름이 부착되어 있는 면을 "필름 측의 면"이라고도 한다.

본원의 전개도에서, 필름 측의 면이 정면이다. 즉, 본원의 전개도에서, 도면의 정면이 필름 측의 면이고, 도면의 후면이 이형지 측의 면이다. 예컨대, 도 2에서는, 시트 s2의 섬유 방향이 시트 s3의 섬유 방향과 동일하다. 그러나, 후술되는 시트 s3의 접합시에 이 시트 a3이 뒤집힌다. 그 결과, 시트 s2 및 시트 a3의 섬유방향은 서로 역으로 된다. 따라서, 권취된 후의 상태에서는, 시트 s2 및 시트 a3의 섬유 방향이 서로 역으로 된다. 이 점을 고려하여, 도 2에서는, 시트 s2의 섬유 방향을 "-45°"라고 표기하고, 시트 s3의 섬유 방향을 "+45°"라고 표기한다.

프리프레그 시트를 권취하려면, 우선 수지 필름을 벗긴다. 수지 필름이 박리됨으로써, 필름 측의 면이 노출된다. 이 노출면은 태킹성(점착성)을 갖는다. 이 태킹성은 매트릭스 수지에 기인한다. 이 매트릭스 수지가 반경화 상태이기 때문에, 점착성이 발현된다. 이어서, 이 노출된 필름 측의 면의 가장자리부(권취 개시 가장자리부라고도 함)를, 권취 대상물에 접착한다. 매트릭스 수지의 점착성에 의해, 이 권취 개시 가장자리부가 원활하게 접착될 수 있다. 권취 대상물이란, 맨드릴(mandrel) 또는 맨드릴 주위에 다른 프리프레그 시트가 감겨서 얻어지는 권취물이다. 이어서, 이형지가 박리된다. 이어서, 권취 대상물이 회전되어, 프리프레그 시트가 권취 대상물 주위에 감긴다. 이와 같이, 먼저 수지 필름이 박리된다. 그 다음에 권취 개시 가장자리부가 권취 대상물에 접착되며, 이어서 이형지가 박리된다. 즉, 먼저 수지 필름이 박리된다. 권취 개시 가장자리부가 권취 대상물에 접착된 후에, 이형지가 박리된다. 이 절차는, 시트의 주름 및 감기 불량을 억제한다. 이는, 이형지가 접착된 시트가 이형지에 지지되고 주름지기 어렵기 때문이다. 이형지는 수지 필름에 비해 굽힘 강성이 높다.

도 2의 실시형태에서는 합체 시트가 사용된다. 합체 시트는 2장 이상의 시트가 접합됨으로써 형성된다.

도 2의 실시형태에서는, 2개의 합체 시트가 형성된다. 도 3은 제1 합체 시트 s23을 도시한다. 이 합체 시트 s23은, 시트 s2 및 시트 s3를 접합시킴으로써 형성된다. 도 4는 제2 합체 시트 s78을 도시한다. 이 합체 시트 s78은 시트 s7과 시트 s8을 접합시킴으로써 형성된다.

합체 시트 s23에서, 시트 s2와 시트 s3은 반주만큼 어긋나 있다. 즉, 권취 후의 샤프트에서는, 시트 s2의 둘레 방향 위치와 시트 s3의 둘레 방향 위치는 둘레 방향에 있어서 서로 상이하다. 이 상이한 각도는 바람직하게는 180도(±15도)이다.

이 합체 시트 s23가 이용되는 결과, 제1 바이어스층 s2와 제2 바이어스층 s3는 서로 둘레 방향으로 어긋나 있다. 이 어긋남에 의해, 바이어스층 말단의 위치가 둘레 방향으로 분산된다. 이 분산은 샤프트의 둘레 방향에 있어서의 균일성을 향상시킨다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 제2 합체 시트 s78에서, 시트 s7의 상단과 시트 s8의 상단은 일치한다. 시트 s78에서, 시트 s7 전체가 시트 s8에 접착되어 있다. 따라서, 권취 공정에서, 시트 s7의 권취 불량이 억제된다.

전술한 대로, 본원에서는, 섬유의 배향 각도에 의해 시트 및 층이 분류된다. 또한, 본원에서는, 샤프트 축 방향의 길이에 의해 시트 및 층이 분류된다.

본원에서는, 샤프트 축 방향 전체에 배치되는 층을 전장층이라 한다. 본원에서는, 샤프트 축 방향의 전체에 배치되는 시트를 전장 시트라 한다. 권취된 전장 시트가 전장층을 형성한다.

한편, 본원에서는, 샤프트 축 방향에 있어서 부분적으로 배치되는 층을 부분층이라 한다. 본원에서는, 샤프트 축 방향에 있어서 부분적으로 배치되는 시트를 부분 시트라 한다. 권취된 부분 시트가 부분층을 형성한다.

본원에서는, 스트레이트층인 전장층을 전장 스트레이트층이라 한다. 도 2의 실시형태에서, 전장 스트레이트층은 시트 s6, 시트 s8 및 시트 s9이다.

본원에서는, 후프층인 전장층을 전장 후프층이라 한다. 도 2의 실시형태에서, 전장 후프층은 시트 s7이다.

본원에서는, 스트레이트층인 부분층을 부분 스트레이트층이라 한다. 도 2의 실시형태에 있어서, 부분 스트레이트층은 시트 s1, 시트 s4, 시트 s5, 시트 s10 및 시트 s11이다.

도 2에 도시되는 시트를 사용하여 시트 와인딩 공정으로 샤프트(6)를 제조한다.

이하에, 샤프트(6)의 제조 공정을 개략적으로 설명한다.

[샤프트 제조 공정의 개략]

(1) 재단 공정

재단 공정에서는, 프리프레그 시트가 원하는 형상으로 재단된다. 이 공정에 의해, 도 2에 도시된 각 시트가 잘라내어진다.

한편, 재단은, 재단기에 의해 수행되거나, 수작업으로 수행될 수 있다. 수작업인 경우, 예컨대 커터 나이프가 이용된다.

(2) 접합 공정

접합 공정에서는, 다수의 시트가 접합된다. 이 실시형태에서는 전술한 합체 시트 s23 및 합체 시트 s78이 제조된다.

접합 공정에서는, 가열 또는 프레스가 실시될 수 있다. 보다 바람직하게는 가열과 프레스가 병용된다. 후술하는 권취 공정에서, 합체 시트의 권취 작업 중에, 시트의 어긋남이 생길 수 있다. 이 어긋남은 권취 정밀도를 저하시킨다. 가열 및 프레스는 시트 사이의 접착력을 향상시킨다. 가열 및 프레스는 권취 공정에서의 시트 사이의 어긋남을 억제한다.

(3) 권취 공정

권취 공정에서는 맨드릴이 제조된다. 전형적인 맨드릴은 금속제이다. 이 맨드릴에 이형제가 도포된다. 또한, 이 맨드릴에 점착성을 갖는 수지가 도포된다. 이 수지는 태킹 레진이라고도 불린다. 이 맨드릴 주위에, 재단된 시트를 권취한다. 이 태킹 레진에 의해 시트 단부를 맨드릴에 접착하는 것이 용이해진다.

접합되는 시트는, 합체 시트의 상태로 권취된다.

이 권취 공정에 의해 권취체를 얻을 수 있다. 이 권취체는, 맨드릴의 외측에 프리프레그 시트가 권취됨으로써 얻어진다. 예를 들어, 권취는 평면상에서 권취 대상물을 굴림으로써 실시된다. 이 권취는 수작업 또는 기계로 수행될 수 있다. 이 기계는 롤링 머신이라 불린다.

(4) 테이프 랩핑 공정

테이프 랩핑 공정에서는, 상기 권취체의 외주면에 테이프가 감긴다. 이 테이프는 랩핑 테이프라고도 불린다. 랩핑 테이프는 장력을 부여받으면서 감긴다. 랩핑 테이프는 소정의 피치에서 나선형으로 감긴다. 이 랩핑 테이프에 의해 권취체에 압력이 가해진다. 압력은 보이드(void)를 저감시킨다.

(5) 경화 공정

경화 공정에서는, 테이프 랩핑이 실시된 후의 권취체가 가열된다. 이 가열에 의해 매트릭스 수지가 경화된다. 이 경화 공정에서, 매트릭스 수지가 일시적으로 유동화된다. 이 매트릭스 수지의 유동화에 의해, 시트 사이 또는 시트 내의 공기가 배출될 수 있다. 랩핑 테이프의 압력(체결력)은, 공기의 배출을 촉진한다. 이 경화에 의해 경화 적층체를 얻을 수 있다.

(6) 맨드릴의 인발 공정 및 랩핑 테이프의 제거 공정

경화 공정 후, 맨드릴의 인발 공정과 랩핑 테이프의 제거 공정이 실시된다. 두 공정의 순서는 한정되지 않는다. 그러나, 랩핑 테이프의 제거 공정의 능률을 향상시킨다는 관점에서, 맨드릴의 인발 공정 후에 랩핑 테이프의 제거 공정이 실시되는 것이 바람직하다.

(7) 양단 절단 공정

이 공정에서는, 경화 적층체의 양단부가 절단된다. 이 절단에 의해 팁 말단(Tp)의 단부면 및 버트 말단(Bt)의 단부면이 평탄하게 된다.

(8) 연마 공정

이 공정에서는, 경화 적층체의 표면이 연마된다. 경화 적층체의 표면에는, 랩핑 테이프의 흔적으로서 나선형의 요철이 남겨져 있다. 연마에 의해, 이 랩핑 테이프의 흔적으로서의 요철이 소멸되어, 경화 적층체의 표면이 매끄럽게 된다.

(9) 도장 공정

연마 공정 후의 경화 적층체에 도장이 실시된다.

이렇게 제조된 샤프트(6)에 헤드(4) 및 그립(8)을 부착시켜, 골프 클럽(2)를 얻는다.

샤프트(6)의 단면의 확대도를 도 5의 원 내에 도시한다. 도 5는 샤프트(6)의 길이 방향의 중앙 위치에서의 단면도이다. 전장 시트만 존재하는 부분을 도 5에 도시한다.

샤프트(6)에서, 바이어스 시트 s2는 2개의 플라이로 설정되고, 바이어스 시트 s3도 2개의 플라이로 설정된다. 따라서, 총 4개의 바이어스층이 형성된다.

샤프트(6)에서, 전장 스트레이트 시트 s6는 1개의 플라이로 설정된다. 따라서, 1개의 전장 스트레이트층 s6가 형성된다.

샤프트(6)에서, 전장 후프 시트 s7은 1개의 플라이로 설정된다. 따라서, 1개의 전장 후프층 s7이 형성된다.

샤프트(6)에서, 전장 스트레이트 시트 s8은 2개의 플라이로 설정된다. 따라서, 2개의 전장 스트레이트층 s8이 형성된다.

샤프트(6)에서, 전장 스트레이트 시트 s9은 2개의 플라이로 설정된다. 따라서, 2개의 전장 스트레이트층 s9가 형성된다. 2개의 전장 스트레이트층 s9 중 외측의 층은 최외 전장 스트레이트층 s100이다.

샤프트(6)는 노볼락 함유층을 포함한다. 노볼락 함유층은, 매트릭스 수지가 노볼락형 에폭시 수지를 포함하는 층이다.

샤프트(6)에서, 시트 s8, 시트 s9, 시트 s10 및 시트 s11은 노볼락 함유층이다. 후프층 s7의 외측에 위치하는 모든 스트레이트층은 노볼락 함유층이다.

샤프트(6)에서, 전장 바이어스층 s2 및 s3의 외측에 위치하는 전장 스트레이트층 s8 및 s9은 노볼락 함유층이다. 외측에 위치하는 전장 스트레이트층 s8 및 s9에 의해 샤프트의 강도가 효과적으로 증가된다.

샤프트(6)에서, 노볼락 함유층인 전장 스트레이트층 s8 및 s9의 외측에 위치하는 부분 스트레이트층 s10 및 s11은 노볼락 함유층이다. 외측에 위치하고 선단부를 보강하는 부분 스트레이트층 s10 및 s11은 노볼락 함유층이며, 따라서 샤프트의 선단부의 강도가 효과적으로 증가된다. 샤프트(6)에서, 최외측에 위치하고 선단부를 보강하는 부분 스트레이트층 s11은 노볼락 함유층이다. 따라서, 샤프트의 선단부의 강도가 증가된다.

노볼락 함유층 s8, s9, s10 및 s11에서, 매트릭스 수지 중의 노볼락형 에폭시 수지의 함유율(Rn)은 3 질량% 이상 19 질량% 이하이다. 상기 수치 범위 내의 함유율(Rn)이 샤프트 강도의 향상에 기여함을 발견하였다.

본원에서는, 전장 스트레이트층을 구성하는 노볼락 함유층의 평균 비중을 S1으로 정의하고, 전장 바이어스층 및 이 전장 바이어스층 내측의 평균 비중을 S2로 정의한다. 비중 S2의 대상이 되는 층은 전장 바이어스층 및 이 전장 바이어스층의 내측에 위치하는 층이며, 이 층이 노볼락 함유층인지 아닌지는 관심 대상이 아니다. 샤프트(6)에서, 비중 S1은 비중 S2보다 크다. 샤프트(6)에서, 전장 스트레이트층을 구성하는 노볼락 함유층은 전부 4개 층, 즉, 층 s8(2개 층) 및 층 s9(2개 층)이다(도 5 참조). 전장 바이어스층의 내측에 층이 더 없을 경우, 비중 S2는 전장 바이어스층의 비중이다.

섬유를 증가시키고 매트릭스 수지를 감소시킬 경우, 층의 비중이 증가된다. 이 경우에서는 수지가 감소하므로, 층간의 밀착성이 저하되기 쉽다. 박리는 샤프트의 강도를 저하시킬 수 있다. 그러나, 비중이 큰 층은 노볼락형 에폭시 수지를 함유하므로, 고밀도층에서의 샤프트 강도의 저하가 억제된다. 섬유 함유량이 높은 노볼락 함유층을 외측에 배치함으로써, 강도 향상 효과 A 및 강도 향상 효과 B가 상승적으로 나타날 수 있다. 강도 향상 효과 A는 노볼락형 에폭시 수지에 기인하는 강도 향상 효과이고, 강도 향상 효과 B는 섬유량의 증대에 기인하는 강도 향상 효과이다. 굴곡 파손(flexural fracture)은 샤프트의 외측으로부터 일어나는 경우가 많다. 섬유 함유량이 높은 노볼락 함유층을 외측 배치함으로써, 강도 향상 효과 A 및 강도 향상 효과 B가 증대된다.

비중 S1은 비중 S2보다 크므로, 비중이 작은 프리프레그를 내측에 배치할 수 있다. 따라서, 샤프트의 내측 층의 경량화가 달성되고, 샤프트 중량의 경량화도 달성된다. 한편, 비중 S1이 크므로, 비교적 외측에 위치하는 층의 섬유 함유량이 증가될 수 있다. 따라서, 샤프트 강도가 향상된다. 또한, 비중 S1이 높은 층이 노볼락 함유층 nv1이므로, 섬유 함유량에 의한 강도 향상 효과 및 노볼락 수지에 의한 강도 향상 효과가 상승적으로 나타난다.

비중 S1이 높은 노볼락 함유층 nv1이 외측에 배치됨으로써, 샤프트 축선(axis line) 부근의 샤프트의 관성 모멘트가 증가된다. 관성 모멘트의 향상은 타구의 방향 안정성에 기여할 수 있다. 비중 S1이 높은 노볼락 함유층 nv1을 외측에 배치함으로써, 샤프트 외측의 비중이 샤프트 내측의 비중보다 높다. 따라서, 샤프트의 진동 감쇠 성능이 향상될 수 있다. 진동 감쇠 성능의 향상은 타구감을 향상시킬 수 있다. 이러한 관점에서, 샤프트의 외측 영역 X1의 비중 Sx1은 샤프트의 내측 영역 X2의 비중 Sx2보다 큰 것이 바람직하다. 샤프트의 외측 영역 X1은 샤프트의 두께를 이등분하는 경계면 kc의 외측에 위치하는 영역을 의미한다(도 5 참조). 샤프트의 내측 영역 X2는 샤프트의 두께를 이등분하는 경계면 kc의 내측에 위치하는 영역이다(도 5 참조).

샤프트의 최외부에 위치하는 노볼락 함유층 nv1의 합계 두께는 도 5에서 양방향 화살표 Tn으로 표시된다. 두께 Tn은 전장층만 존재하는 부위에 있어서 정의된다. 샤프트 강도의 관점에서, 두께 Tn은 0.1 mm 이상인 것이 바람직하고, 0.2 mm 이상인 것이 더 바람직하며, 0.3 mm 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 경량화의 관점에서, 두께 Tn은 0.8 mm 이하인 것이 바람직하고, 0.7 mm 이하인 것이 더 바람직하며, 0.6 mm 이하인 것이 더욱더 바람직하다.

샤프트(6)는 최외 전장 스트레이트층 s100을 갖는다. 최외 전장 스트레이트층 s100은 노볼락 함유층이다. 이 구성으로 샤프트(6)의 강도가 효과적으로 증대된다. 최외 전장 스트레이트층 s100은 전장층 중에서 최외측에 위치하는 스트레이트층이다.

샤프트(6)에서, 전장 스트레이트층 중에서 최외측에 위치하는 N층은 노볼락 함유층 nv1이다. 샤프트(6)에서, 전장 스트레이트층 중에 층 s8 및 층 s9이 노볼락 함유층 nv1이다. 이 이유로, 샤프트(6)에서는, 전장 스트레이트층 중에서 최외측에 위치하는 4개의 층이 노볼락 함유층 nv1이다(도 5 참조). 즉, 샤프트(6)에서는, N이 4이다. 이 구성으로 샤프트(6)의 강도가 효과적으로 증대된다. 샤프트 강도의 관점에서, N은 2 이상인 것이 바람직하고, 3 이상인 것이 더 바람직하며, 4 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 샤프트의 경량화의 관점에서, N은 8 이하인 것이 바람직하고, 7 이하인 것이 더 바람직하며, 6 이하인 것이 더욱더 바람직하다.

샤프트(6)에서, 모든 노볼락 함유층 nv1은 스트레이트층이다. 스트레이트층은 샤프트의 굽힘 강도에 크게 기여한다. 모든 노볼락 함유층 nv1이 스트레이트층이므로, 샤프트 강도가 효과적으로 증대된다.

샤프트(6)에는, 노볼락 함유층 nv1인 전장 스트레이트층이 M층 제공된다. 샤프트(6)에서, M은 4이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 샤프트(6)에서, 모든 M층은 전장층 중에서 최외측에 위치한다. 이 구성으로 샤프트 강도가 효과적으로 증대된다. 샤프트 강도의 관점에서, M은 2 이상인 것이 바람직하고, 3 이상인 것이 더 바람직하며, 4 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 샤프트의 경량화의 관점에서, M은 8 이하인 것이 바람직하고, 7 이하인 것이 더 바람직하며, 6 이하인 것이 더욱더 바람직하다.

샤프트(6)에서, 노볼락 함유층 nv1의 섬유 탄성률 Y1은 8 t/mm² 이상 38 t/mm² 미만이다. 샤프트(6)에서, 전장 바이어스층의 외측에 위치하는 노볼락 함유층 nv1의 섬유 탄성률 Y10은 8 t/mm² 이상 38 t/mm² 미만이다. 샤프트(6)에서, 상기 노볼락 함유층 이외의 전장 스트레이트층의 섬유 탄성률 Y2는 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하이다. 샤프트(6)에서, 전장 바이어스층의 섬유 탄성률 Y3는 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하이다.

섬유 탄성률 Y1을 8 t/mm² 이상 38 t/mm² 미만으로 설정함으로써, 샤프트 강도가 효과적으로 증대된다. 비교적 강도가 높은 섬유와 노볼락형 에폭시 수지의 조합에 의해 샤프트 강도가 효과적으로 증대된다. 노볼락 함유층 nv1이 비교적 외측에 배치되므로, 샤프트 강도가 더 증대된다. 더 바람직하게는, 섬유 탄성률 Y1이 8 t/mm² 이상 30 t/mm² 이하이다.

섬유 탄성률 Y10을 8 t/mm² 이상 38 t/mm² 미만으로 설정함으로써, 샤프트 강도가 효과적으로 증대된다. 비교적 강도가 높은 섬유와 노볼락형 에폭시 수지의 조합에 의해 샤프트 강도가 효과적으로 증대된다. 노볼락 함유층 nv1이 비교적 외측에 배치되므로, 샤프트 강도가 더 증대된다. 더 바람직하게는, 섬유 탄성률 Y10은 8 t/mm² 이상 30 t/mm² 이하이다.

섬유 탄성률 Y2를 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하로 설정함으로써, 섬유량을 감소시키면서 굽힘 강성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 필요한 플렉스(flex)를 확보하면서 경량화를 달성할 수 있다.

섬유 탄성률 Y3를 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하로 설정함으로써, 섬유량을 감소시키면서 비틀림 강성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 경량화는 필요한 토크(torque)를 확보하면서 경량화를 달성할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 최내측에 위치하는 전장 노볼락 함유층 nv1을 최내 노볼락 함유층 nv2로 정의한다. 샤프트(6)에서, 최내 노볼락 함유층 nv2의 내측에 위치하는 전장층의 섬유 탄성률 Y4는 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하이다. 이 구성으로, 섬유량을 감소시키면서 강성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 필요한 토크 및/또는 플렉스를 확보하면서 경량화를 달성할 수 있다. 비교적 강도가 낮은 고탄성 층을 내측에 배치함으로써, 샤프트 강도를 증가시킬 수 있다. 전장 노볼락 함유층은 전장층의 노볼락 함유층이다.

샤프트(6)에서, 전장 바이어스층 및 이 전장 바이어스층 내측에 위치하는 층의 섬유 탄성률 Y5는 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하이다. 이 구성으로, 섬유량을 감소시키면서 강성을 증가시킬 수 있다. 따라서, 필요한 토크 및/또는 플렉스를 확보하면서 경량화를 달성할 수 있다. 비교적 강도가 낮은 고탄성 층을 내측에 배치함으로써, 샤프트 강도를 증가시킬 수 있다.

[매트릭스 수지]

매트릭스 수지로서 에폭시 수지 조성물이 바람직하다. 에폭시 수지 조성물은 에폭시 수지 성분으로서 분자 내에 2개의 에폭시기를 갖는 에폭시 수지, 즉, 2작용성 에폭시 수지를 함유하는 것이 바람직하다. 2작용성 에폭시 수지의 구체예로는 비스페놀형 에폭시 수지, 예컨대 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 이의 수소 첨가물, 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 이의 수소 첨가물, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 테트라브로모비스페놀 A형 에폭시 수지, 및 비스페놀 AD형 에폭시 수지가 있다. 비스페놀형 에폭시 수지는 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물의 형태로 사용될 수 있다.

비스페놀형 에폭시 수지가 사용될 경우, 비스페놀 A형 에폭시 수지와 비스페놀 F형 에폭시 수지를 병용하는 것이 바람직하다. 이 병용에 의해 샤프트의 굽힘 강도를 향상시킬 수 있다. 비스페놀 A형 에폭시 수지와 비스페놀 F형 에폭시 수지의 함유 비율은, 질량비로 20:80 ∼ 80:20인 것이 바람직하고, 30:70 ∼ 70:30인 것이 더 바람직하며, 40:60 ∼ 60:40인 것이 더욱더 바람직하다.

비스페놀형 에폭시 수지의 에폭시 당량(g/eq)은 200 이상인 것이 바람직하고, 250 이상인 것이 더 바람직하다. 비스페놀형 에폭시 수지의 에폭시 당량(g/eq)은 400 이하인 것이 바람직하고, 350 이하인 것이 더 바람직하다. 비스페놀형 에폭시 수지의 에폭시 당량이 200 미만일 경우, 에폭시 수지 성분이 실온에서 액상이 될 수 있으며, 이는 프리프레그의 제조 및 프리프레그의 성형을 어렵게 할 수 있다. 에폭시 당량이 400 초과일 경우, 에폭시 수지 성분이 실온에서 고체 상태로 될 수 있으며, 이는 비스페놀형 에폭시 수지의 성형을 어렵게 할 수 있다.

비스페놀 A형 에폭시 수지의 예로는, Mitsubishi Chemical Corporation 제조의 jER827, jER828, jER1001, jER1002, jER1003, jER1003F, jER1004, jER1004FS, jER1004F, jER1004AF, jER1055, jER1005F, jER1006FS, jER1007, jER1007FS, jER1008 및 jER1009가 있다. "jER"은 등록 상표이다.

비스페놀 A형 에폭시 수지의 다른 예로는, Tohto Kasei Co., Ltd. 제조의 EPOTOHTO YD-011, EPOTOHTO YD-012, EPOTOHTO YD-013, EPOTOHTO YD-014, EPOTOHTO YD-017, EPOTOHTO YD-019, EPOTOHTO YD-020N 및 EPOTOHTO YD-020H가 있다. "EPOTOHTO"는 등록 상표이다.

비스페놀 A형 에폭시 수지의 다른 예로는, DIC Corporation 제조의 EPICLON 1050, EPICLON 3050, EPICLON 4050 및 EPICLON 7050이 있다. "EPICLON"은 등록 상표이다. 비스페놀 A형 에폭시 수지의 다른 예로는 EP-5100, EP-5400, EP-5700 및 EP-5900(Adeka Corporation 제조), 그리고 DER-661, DER-663U, DER-664, DER-667, DER-668 및 DER-669(The Dow Chemical Company 제조)가 있다.

비스페놀 F형 에폭시 수지의 예로는 jER806, jER807, jER4005P, jER4007P 및 jER4010P(Mitsubishi Chemical Corporation 제조)가 있다.

에폭시 수지 조성물은, 분자 내에 2개의 에폭시기를 갖는 에폭시 수지 외에도, 분자 내에 3개 이상의 에폭시기를 갖는 다작용성 에폭시 수지를 더 함유하는 것이 바람직하다. 에폭시 수지 조성물은 다작용성 에폭시 수지를 함유함으로써, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 가교 밀도를 제어할 수 있다. 가교 밀도를 제어하여 에폭시 수지 조성물의 경화물의 신도(elongation)를 적당한 범위로 맞춤으로써, 강화 섬유와 에폭시 수지 간의 계면 강도를 향상시키는 것으로 생각된다.

다작용성 에폭시 수지의 예로는 노볼락형 에폭시 수지, 예컨대 페놀 노볼락형 에폭시 수지 및 o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지; 글리시딜 에테르 에폭시 수지, 예컨대 트리스(p-히드록시페닐)메탄의 트리글리시딜 에테르 및 이의 유도체, 테트라키스(p-히드록시페닐)에탄의 테트라글리시딜 에테르 및 이의 유도체, 글리세린의 트리글리시딜 에테르, 및 펜타에리트리톨의 테트라글리시딜 에테르; 및 글리시딜 아민 에폭시 수지, 예컨대 테트라글리시딜디아미노디페닐메탄, 테트라글리시딜-m-크실릴렌디아민 및 트리글리시딜-m-아미노페놀이 있으나, 이들에 특별히 한정되는 것은 아니다.

다작용성 에폭시 수지는 바람직하게는 노볼락형 에폭시 수지이다. 노볼락형 에폭시 수지의 예로는 페놀 노볼락형 에폭시 수지 및 o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지가 있다. 수지 경화물의 강도의 관점에서, 에폭시 수지 성분 중의 노볼락형 에폭시 수지의 함유 비율 Rn은 3 질량% 이상인 것이 바람직하고, 4 질량% 이상인 것이 더 바람직하며, 5 질량% 이상인 것이 더욱더 바람직하고, 7 질량% 이상인 것이 보다 더욱 바람직하다. 함유 비율 Rn은 19 질량% 이하인 것이 바람직하고, 14 질량% 이하인 것이 더 바람직하며, 13 질량% 이하인 것이 더욱더 바람직하고, 11 질량% 이하인 것이 보다 더욱 바람직하다.

다작용성 에폭시 수지의 에폭시 당량(g/eq)은 50 이상인 것이 바람직하고, 75 이상인 것이 더 바람직하며, 100 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 다작용성 에폭시 수지의 에폭시 당량(g/eq)은 500 이하인 것이 바람직하고, 400 이하인 것이 더 바람직하며, 300 이하인 것이 더욱더 바람직하다. 다작용성 에폭시 수지의 에폭시 당량이 상기 범위 내일 경우, 가교 구조가 효과적으로 형성될 수 있다.

페놀 노볼락형 에폭시 수지의 시판품의 예로는 jER152 및 jER154(Mitsubishi Chemical Corporation 제조), EPICLON N-740, EPICLON N-770 및 EPICLON N-775(DIC Corporation 제조), PY307, EPN1179 및 EPN1180(Huntsman Advanced Materials Gmbh 제조), YDPN638 및 YDPN638P(Tohto Kasei Co., Ltd. 제조), DEN431, DEN438 및 DEN439(The Dow Chemical Company 제조), EPR600(Bakelite AG 제조), 및 EPPN-201(Nippon Kayaku Co., Ltd. 제조)이 있다.

에폭시 수지 조성물은 경화제를 함유하는 것이 바람직하다. 경화제로는, 디시안디아미드; 활성 수소를 갖는 방향족 아민, 예컨대 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, m-페닐렌디아민 및 m-크실릴렌디아민; 활성 수소를 갖는 지방족 아민, 예컨대 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 이소포론디아민, 비스(아미노메틸)노보네인, 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 및 폴리에틸렌이민의 다이머 산 에스테르; 활성 수소를 갖는 아민을, 에폭시 화합물, 아크릴로니트릴, 페놀과 포름알데히드 및 티오우레아와 같은 화합물과 반응시켜 얻는 변성 아민; 활성 수소를 갖지 않는 3차 아민, 예컨대 디메틸아닐린, 트리에틸렌디아민, 디메틸벤질아민 및 2,4,6-트리스(디메틸아미노메틸)페놀; 이미다졸, 예컨대 2-메틸이미다졸 및 2-에틸-4-메틸이미다졸; 폴리아미드 수지; 카르복실산 무수물, 예컨대 헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸 헥사히드로프탈산 무수물, 및 메틸나딕 무수물; 폴리카르복실산 하이드라지드, 예컨대 아디프산 하이드라지드 및 나프탈렌 디카르복실산 디하이드라지드; 폴리페놀 화합물, 예컨대 노볼락 수지; 폴리메르캅탄, 예컨대 티오글리콜산 및 폴리올의 에스테르; 및 루이스산 착체, 예컨대 삼불화붕소 에틸아민 착체 등이 사용될 수 있다. 이들 중, 디시안디아미드를 경화제로서 사용하는 것이 바람직하다.

디시안디아미드의 첨가량은, 에폭시 수지 성분의 에폭시기 1 몰당 13 g 이상인 것이 바람직하고, 15 g 이상인 것이 더 바람직하며, 17 g 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 에폭시 수지 성분의 에폭시기 1 몰당, 디시안디아미드의 첨가량은 40 g 이하인 것이 바람직하고, 38 g 이하인 것이 더 바람직하며, 35 g 이하인 것이 더욱더 바람직하다. 디시안디아미드의 첨가량이 상기 범위 내일 경우, 에폭시 수지 조성물의 경화물의 기계적 특성이 향상된다.

경화 활성을 높이기 위해, 적합한 경화 보조제를 상기 경화제와 조합할 수 있다. 우레아에 결합된 1개 이상의 수소가 탄화수소기로 치환된 우레아 유도체가 경화 보조제로 바람직하다. 탄화수소기는, 예를 들어 할로겐 원자, 니트로기 및 알콕시기 등으로 더 치환될 수 있다. 우레아 유도체의 예로는 모노우레아 화합물의 유도체, 예컨대 3-페닐-1,1-디메틸 우레아, 3-(파라클로로페닐)-1,1-디메틸 우레아, 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸 우레아, 3-(오르토메틸페닐)-1,1-디메틸 우레아, 3-(파라메틸페닐)-1,1-디메틸 우레아, 3-(메톡시페닐)-1,1-디메틸 우레아, 3-(니트로페닐)-1,1-디메틸 우레아; 및 비스우레아 화합물의 유도체, 예컨대 N,N-페닐렌-비스(N'-N'-디메틸 우레아) 및 N,N-(4-메틸-1,3-페닐렌)-비스(N',N'-디메틸 우레아)가 있다. 경화제와 경화 보조제의 조합의 바람직한 예로는 디시안디아미드에, 우레아 유도체, 예컨대 3-페닐-1,1-디메틸 우레아, 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸 우레아(DCMU), 3-(3-클로로-4-메틸페닐)-1,1-디메틸 우레아 및 2,4-비스(3,3-디메틸우레이드)톨루엔 중 하나를 경화 보조제로 하는 조합이 있다. 이들 중, 디시안디아미드는, 경화 보조제로서 3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸 우레아(DCMU)를 조합하는 것이 더 바람직하다.

디시안디아미드(DICY)를 경화제로 사용하고 우레아 유도체를 경화 보조제로 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 디시안디아미드(DICY)와 우레아 유도체의 함유 비율이 질량비(DICY/우레아 유도체)로 1 이상인 것이 바람직하고, 1.2 이상인 것이 더 바람직하며, 1.5 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 이 함유 비율은 3 이하인 것이 바람직하고, 2.8 이하인 것이 더 바람직하며, 2.5 이하인 것이 더욱더 바람직하다. 이 질량비(DICY/우레아 유도체)는 2인 것이 가장 바람직하다. DICY/우레아 유도체의 질량비가 상기 범위 내일 경우, 경화 속도가 빠르고, 경화물이 양호한 물성을 갖는다.

에폭시 수지 조성물은, 기타 성분, 예컨대 올리고머, 고분자 화합물 및, 유기 또는 무기 입자를 더 함유할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 에폭시 수지 조성물과 배합 가능한 올리고머의 예로는 폴리에스테르 골격 및 폴리우레탄 골격을 갖는 폴리에스테르 폴리우레탄; 폴리에스테르 골격 및 폴리우레탄 골격을 가지며 분자쇄 말단에 (메트)아크릴레이트기를 추가로 갖는 우레탄(메트)아크릴레이트; 및 인덴계 올리고머가 있다.

에폭시 수지 조성물과 배합 가능한 고분자 화합물로서 열가소성 수지가 적합하게 사용된다. 수지의 점도 제어, 프리프레그 시트의 취급성 제어 또는 접착성 개선의 효과가 증진되기 때문에, 열가소성 수지를 배합하는 것이 바람직하다.

열가소성 수지의 예로는 폴리비닐 아세탈 수지, 예컨대 폴리비닐 포르말 및 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 알콜 및 페녹시 수지가 있다. 열가소성 수지는 아미드 결합 또는 술포닐기를 가질 수 있다. 아미드 결합을 갖는 열가소성 수지의 예로는 폴리아미드 및 폴리이미드가 있다. 술포닐기를 갖는 열가소성 수지의 예로는 폴리술폰이 있다. 폴리아미드, 폴리이미드 및 폴리술폰은 주쇄에 작용기, 예컨대 에테르 결합 및 카르보닐기를 가질 수 있다. 폴리아미드는 아미드기의 질소 원자 상에 치환기를 가질 수 있다. 본 발명에서 사용되는 에폭시 수지 조성물은 열가소성 수지로서 폴리비닐 포르말을 함유하는 것이 바람직하다.

열가소성 수지의 함유 비율은 에폭시 수지 성분 100 질량부 당, 2 질량부 이상인 것이 바람직하고, 3 질량부 이상인 것이 더 바람직하며, 4 질량부 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 에폭시 수지 성분의 100 질량부 당, 열가소성 수지의 함유 비율은 12 질량부 이하인 것이 바람직하고, 8 질량부 이하인 것이 더 바람직하다. 열가소성 수지의 함유 비율이 2 질량부 이상일 경우, 에폭시 수지 조성물의 신도가 개선되어, 점착성을 부여할 수 있다. 한편, 열가소성 수지의 함유 비율이 12 질량부 초과일 경우, 에폭시 수지 조성물이 실온에서 고형화될 수 있다. 따라서, 강화 섬유에 대한 에폭시 수지 조성물의 함침성(impregnability)이 감소되며, 이는 프리프레그의 제조시에 보이드를 야기할 수 있다.

에폭시 수지 조성물과 배합될 수 있는 유기 입자로서, 고무 입자 및 열가소성 수지 입자가 사용될 수 있다. 이들 입자는 수지의 인성(toughness) 및 섬유 강화 복합 재료의 내충격성을 향상시키는 효과가 있다. 가교 고무 입자, 및 가교 고무 입자의 표면에 상이한 폴리머를 그래프트 중합하여 얻은 코어 쉘 고무 입자가 고무 입자로서 바람직하게 사용된다.

카르복실 변성 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합체의 가교물로 이루어진 XER-91(Japan Synthetic Rubber Co., Ltd. 제조), 아크릴 고무 미립자로 이루어진 CX-MN 시리즈(Nippon Shokubai Co., Ltd. 제조), 및 YR-500 시리즈(Tohto Kasei Co., Ltd. 제조) 등이 시판 가교 고무 입자로서 사용될 수 있다. 부타디엔-알킬 메타크릴레이트-스티렌 공중합체로 이루어진 Paraloid EXL-2655(Kureha Chemical Industry Co., Ltd. 제조), 아크릴에스테르-메타크릴산 에스테르 공중합체로 이루어진 STAPHYLOID AC-3355와 TR-2122(Takeda Chemical Industries, Ltd. 제조), 및 부틸 아크릴레이트-메틸 메타크릴레이트 공중합체로 이루어진 PARALOIDEXL-2611과 EXL-3387(등록 상표, 상품명, Rohm & Haas Company 제조) 등이 시판 코어 쉘 고무 입자로서 사용될 수 있다.

폴리아미드 또는 폴리이미드 입자는 열가소성 수지 입자로서 바람직하게 사용된다. Toray Industries, Inc. 제조의 "SP-500"(상품명) 및 ATOCHEM 제조의 "Orgasole"(등록 상표) 등이 시판 폴리아미드 입자로서 사용될 수 있다.

에폭시 수지 조성물과 배합 가능한 무기 입자로서 실리카, 알루미나, 스멕타이트 및 합성 미카 등이 배합될 수 있다. 이들 무기 입자는, 주로 리올로지(rheology) 제어, 즉, 점도 및 요변성을 부여하기 위해 배합된다.

에폭시 수지 조성물의 경화물의 인장 강도(파손 강도)는 20 MPa 이상인 것이 바람직하고, 30 MPa 이상인 것이 더 바람직하며, 50 MPa 이상인 것이 더욱더 바람직하다. 인장 강도는 500 MPa 이하인 것이 바람직하고, 450 MPa 이하인 것이 더 바람직하며, 400 MPa 이하인 것이 더욱더 바람직하다. 에폭시 수지 조성물의 경화물의 신도(파열 신도)는 2% 이상인 것이 바람직하고, 3% 이상인 것이 더 바람직하다. 신도(파열 신도)는 300% 이하인 것이 바람직하고, 100% 이하인 것이 더 바람직하다. 인장 강도 및 신도의 측정 방법은 후에 기술할 것이다.

매트릭스 수지의 수지 성분은 에폭시 수지 조성물만을 포함하는 것이 바람직하나, 본 발명의 효과를 저해하지 않을 범위 내에서 시판 에폭시 수지 조성물이 병용될 수 있다. 시판 에폭시 수지 조성물이 병용될 경우, 매트릭스 수지의 수지 성분 중의 시판 에폭시 수지 조성물의 함량은 95 질량% 이하인 것이 바람직하고, 90 질량% 이하인 것이 더 바람직하며, 80 질량% 이하인 것이 더욱더 바람직하다.

메틸 에틸 케톤 중의 에폭시 수지 조성물의 경화물의 팽윤비는 20 질량% 이상인 것이 바람직하고, 25 질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 이 팽윤비는 42.5 질량% 이하인 것이 바람직하고, 38 질량% 이하인 것이 더 바람직하다. 메틸 에틸 케톤 중의 팽윤비는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 가교도의 지표이다. 팽윤비가 20 질량% ∼ 42.5 질량%일 경우, 더 적합한 가교 밀도를 얻을 수 있다. 이 가교 밀도에 의해, 계면 강도를 향상시키기 위한 적당한 신도를 얻을 수 있다.

강화 섬유의 예로는 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 알루미나 섬유 및 탄화규소 섬유가 있다. 이 섬유들을 2종 이상 혼합할 수도 있다. 강화 섬유는 바람직하게는 탄소 섬유이다.

탄소 섬유의 예로는 PAN계, 피치계 및 레이온계 탄소 섬유가 있다. 인장 강도의 관점에서, PAN계 탄소 섬유가 바람직하다. 전구체 섬유를 꼬고, 꼬아진 전구체 섬유를 소성하여 얻는 탄소 섬유(이른바 유연사), 상기 유연사를 풀어서 얻는 탄소 섬유(이른바 해연사), 및 전구체 섬유를 실질적으로 꼬지 않으면서 전구체 섬유를 열처리하여 얻는 무연사가 탄소 섬유로서 사용될 수 있다. 섬유 강화 복합 재료의, 성형성과 강도 특성 간의 균형을 고려하여, 무연사 또는 해연사가 바람직하다. 또한, 프리프레그 시트 간의 밀착성과 같은 취급성의 관점에서, 무연사가 바람직하다. 탄소 섬유는 흑연 섬유도 함유할 수 있다.

강화 섬유의 인장 탄성률은 10 t/mm² 이상인 것이 바람직하고, 24 t/mm² 이상인 것이 더 바람직하다. 이 인장 탄성률은 70 t/mm² 이하인 것이 바람직하고, 50 t/mm² 이하인 것이 더 바람직하다. 인장 탄성률은 JIS R 7601: 1986 "탄소 섬유의 측정 방법"에 기초하여 측정한다. 강화 섬유의 인장 탄성률이 상기 범위 내일 경우, 굽힘 강도가 향상될 수 있다.

샤프트 중의 강화 섬유의 함량은 65 질량% 이상인 것이 바람직하고, 70 질량% 이상인 것이 더 바람직하다. 샤프트 중의 강화 섬유의 함량은 80 질량% 이하인 것이 바람직하고, 75 질량% 이하인 것이 더 바람직하다. 강화 섬유의 함량이 상기 범위 내일 경우, 수지의 고강도를 충분히 활용할 수 있는, 양호한 섬유 강화 에폭시 수지 재료가 제공될 수 있다.

샤프트의 제조에는, 공지된 방법이 이용된다. 그 예로는, 탄소 섬유와 같은 강화 섬유를 에폭시 수지 조성물로 함침시켜 얻는 프리프레그를 제조하고, 프리프레그를, 샤프트를 구성하는 재료의 형태로 재단하며, 프리프레그를 접합하여 적층체를 얻고, 적층체를 가열하면서 적층체에 압력을 가하는 방법이 있다. 이 방법의 구체예는 샤프트(6)의 제조 방법으로서 상기 기술한 것과 같다.

프리프레그는 습식법(wet method) 및 고온 용융법(hot melt method) 등으로 제조할 수 있다. 습식법에서는, 에폭시 수지 조성물의 점도를 낮추기 위해 메틸 에틸 케톤 또는 메탄올과 같은 용매에 용해시킨 에폭시 수지 조성물로 강화 섬유를 함침시킨다. 고온 용융법에서는, 가열에 의해 점도가 낮아진 에폭시 수지 조성물로 강화 섬유를 함침시킨다.

습식법에서는, 강화 섬유를 에폭시 수지 조성물을 함유하는 용액에 함침시킨 후, 강화 섬유를 건져내고, 오븐 등을 사용하여 강화 섬유를 가열하면서 용매를 증발시켜, 프리프레그를 얻는다. 고온 용융법에는 2가지 방법이 있다. 제1 방법은 가열에 의해 점도가 낮아진 에폭시 수지 조성물로 강화 섬유를 직접 함침시킨다. 제2 방법은, 일단 이형지 등을 에폭시 수지 조성물로 코팅하여 얻는 필름을 제조한 다음, 강화 섬유의 양쪽 또는 한쪽으로부터 필름을 중첩시키고, 이 필름을 가열하여, 에폭시 수지 조성물로 상기 섬유를 함침시킴으로써, 프리프레그를 제조한다. 고온 용융법은, 용매가 프리프레그 중에 실질적으로 잔류하지 않기 때문에 바람직하다.

프리프레그의 적층체를 가열하면서 이에 압력을 가하는 방법의 예로는 랩핑 테이프법(wrapping tape method) 및 내압 성형법이 있다. 랩핑 테이프법은, 맨드릴과 같은 철심 주위에 프리프레그를 감아서 성형체를 얻는다. 구체적으로 랩핑 테이프법은, 맨드릴 주위에 프리프레그를 감고, 프리프레그의 고정 및 가압을 위해 프리프레그의 외측에, 열가소성 수지 필름으로 이루어진 랩핑 테이프를 감으며, 오븐에서 가열하여 수지를 경화한 다음, 철심을 빼내어 관상 성형체를 얻는다. 관상 성형체의 표면을 연마할 수 있으며, 연마된 표면을 도장할 수 있다.

내압 성형법은, 열가소성 수지로 이루어진 튜브와 같은 내압 부여체 주위에 프리프레그를 감아 프리폼을 제조한 다음, 이 프리폼을 금형에 설치하고, 이어서 내압 부여체에 고압 기체를 도입하여 압력을 가하면서 금형을 가열함으로써, 성형을 실시한다.

프리프레그에 있어서 강화 섬유의 형태의 예로는, 한 방향으로 정렬된 연속 섬유, 2방향 직물, 다축 직물, 부직포, 매트, 니트 및 브레이드가 있다. 여기서, 연속 섬유는, 10 mm 이상의 길이에 걸쳐 실질적으로 연속인 단섬유 또는 섬유 다발을 의미한다. 한 방향으로 정렬된 연속 섬유를 사용한, 이른바 1방향 프리프레그에서는, 섬유의 방향이 정렬되고, 섬유 굽힘이 감소된다. 이로써, 섬유 방향의 강도 이용률이 높다. 1방향 프리프레그(UD 프리프레그)에서는, 다수의 프리프레그가 강화 섬유의 정렬 방향이 상이하도록 적절하게 접합될 수 있다. 이는 각 방향에서 탄성률과 강도의 설계를 용이하게 한다.

실시예

이하, 본 발명의 효과를 실시예에 의해 명확하게 할 것이다. 그러나, 실시예의 설명에 기초하여 본 발명이 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

[탄소 섬유]

프리프레그를 제조하기 위한 재료로서 탄소 섬유를 사용하였다. 탄소 섬유의 사양을 하기 표 1에 제시한다.

[매트릭스 수지]

프리프레그를 제조하기 위한 재료로서, 매트릭스 수지를 제조하였다. 하기 표 2에서와 같이 원료를 배합하여, 8종의 매트릭스 수지 조성물 R1 ∼ R8을 얻었다. 매트릭스 수지의 배합 및 사양을 하기 표 2에 제시한다.

[프리프레그의 제조]

상기 탄소 섬유 및 매트릭스 수지 조성물을 사용하여 프리프레그를 제조하였다. 각각의 매트릭스 수지 조성물을 메틸 에틸 케톤에 용해시켜 에폭시 수지의 MEK 용액을 제조하였다. MEK 용액의 MEK 함량은 30 질량%였다. 수득한 MEK 용액에, 경화제 및 경화 보조제를 첨가하고, 생성된 용액을 교반하여 에폭시 수지 조성물 용액을 조제하였다. 이 에폭시 수지 조성물 용액을 이형지에 도포하고 건조시켜 에폭시 수지 조성물 시트를 얻었다. 고온 용융법을 이용하여, 탄소 섬유로 이루어진 시트를 에폭시 수지 조성물 시트로 함침시켜 프리프레그 P1 ∼ P12를 얻었다. 그 프리프레그의 사양을 하기 표 3 및 표 4에 제시한다.

[평가 방법]

[수지 인장 시험 단편 및 메틸 에틸 케톤 팽윤 시험용 시험 단편의 제조]

매트릭스 수지 조성물을 메틸 에틸 케톤에 용해시켜 에폭시 수지의 MEK 용액을 제조하였다. MEK 용액의 MEK 함량은 30 질량%였다. MEK 용액을 건조하고, 가열하여 융해시켰다. 여기에 경화제 및 경화 보조제를 첨가하고, 그 혼합물을 교반하였다. 2 mm 두께의 주물 금형에, 수득한 에폭시 수지 조성물을 주입하고, 130℃에서 2 시간 동안 처리하여, 에폭시 수지 조성물을 경화시켰다. 경화된 수지판으로부터, 인장 시험용 시험 단편을 JIS-K7162 시험 단편 1BA에 따라 성형하였다. 상기 수지판으로부터, 2 cm × 2 cm의 정방 형태를 갖는 시험 단편을 잘라내었다. 이 시험 단편을 메틸 에틸 케톤 팽윤 시험용 시험 단편으로 사용하였다.

[섬유 강화 에폭시 수지 재료의 인장 시험용 시험 단편]

매트릭스 수지 조성물을 메틸 에틸 케톤에 용해시켜 에폭시 수지의 MEK 용액을 제조하였다. MEK 용액의 MEK 함량은 30 질량%였다. 이 MEK 용액에, 경화제 및 경화 보조제를 첨가하고, 생성된 용액을 교반하여 에폭시 수지 조성물 용액을 조제하였다. 이 에폭시 수지 조성물 용액을 이형지에 도포하고, 80 ∼ 90℃에서 3 분간 건조하여 에폭시 수지 조성물 시트를 얻었다. 단위 면적당 질량이 100 g인 탄소 섬유 시트를, 수득한 에폭시 수지 조성물 시트로, 고온 용융법에 의해 함침시켜 탄소 섬유 함유량이 70 질량%인 프리프레그를 얻었다. 수득한 프리프레그를 재단하고, 프리프레그의 10매의 시트의 섬유 배향을 한 방향으로 정렬하여, 10매의 시트를 포함하는 적층체를 얻었다. 이 적층체를, 0.1 mm 두께의 이형 시트 사이에 끼운 상태로, 1 mm의 스페이서를 사용하여, 30 분간 80℃ 및 2 시간 동안 130℃의 조건으로 프레스하였다. 이 프레스 및 가열에 의해 에폭시 수지를 경화시켜 섬유 강화 에폭시 수지 재료 시트를 얻었다. 이 섬유 강화 에폭시 수지 재료 시트를, 섬유 수직 길이가 100 mm이고 섬유 방향 폭이 10 mm가 되도록 재단하여, 인장 시험용 시험 단편을 얻었다.

[파이프의 제조]

프리프레그 P1 ∼ P12를 사용하여, 시트 와인딩법으로 파이프를 제조하였다. 도 6은 이 파이프의 적층 구조를 도시하는 전개도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 프리프레그 s1 ∼ s8을 순서대로 철심(맨드릴) 주위에 권취하였다. 프리프레그 s1는 최내층을 구성하고, 프리프레그 s8은 최외층을 구성한다. 프리프레그 s1, s4, s5, s7 및 s8은 스트레이트층을 구성한다. 프리프레그 s2 및 s3는 바이어스층을 구성한다. 프리프레그 s6는 후프층을 구성한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 프리프레그 s2 및 프리프레그 s3를 접합하여 합체 시트를 얻는다. 프리프레그 s5 및 프리프레그 s6를 접합하여 합체 시트를 얻는다. 접합되는 시트는 합체 시트의 상태로 권취하였다. 시판 프리프레그(Toray Industries, Inc. 제조, TORAYCA 프리프레그 P805S-3)를 프리프레그 s6로서 사용하였다. 수득한 권취체의 외주면에 랩핑 테이프가 권취된 상태에서, 가열로 경화 공정을 실시하였다. 권취 조건 및 경화 조건을 이하에 기술할 것이다. 도 6 및 도 7에 기재된 치수의 단위는 mm이다.

ㆍ권취 조건: 롤링 스피드: 34 Hz

ㆍ랩핑 테이프: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제조, PT-30H, 텐션 6000 ± 100 gf

ㆍ피치: 2.0 mm

ㆍ주축의 회전수: 1870 ∼ 1890 Hz

ㆍ경화 조건:

(1) 실온에서 80℃까지 30분에 승온

(2) 80℃ ± 5℃에서 30분 ± 5분간 유지

(3) 80℃에서 130℃까지 30분에 승온

(4) 130℃ ± 5℃에서 120분 ± 5분간 유지

프리프레그 시트를 변경하고, 파이프 1 ∼ 25를 제조하였다. 예를 들어, 파이프 1에는, 프리프레그 P1을 시트 s1 ∼ s5에 각각 사용하였다. "P805S-3"는 시트 s6에 사용하였다. 프리프레그 P1은 시트 s7 및 s8에 각각 사용하였다. 이들 파이프의 사양 및 평가 결과를 하기 표 5, 표6 및 표 7에 제시한다.

파이프 23 및 24에서는, 시판 프리프레그 A를 프리프레그 s7 및 s8에 사용하였다. 파이프 25에서는, 시판 프리프레그 A를 프리프레그 s4, s5, s7 및 s8에 사용하였다. Toray Industries, Inc. 제조의 "P2253S-10"(상품명)을 프리프레그 A로 사용하였다. P2253S-10에서는, 탄소 섬유가 T800SC이고, 수지 함량이 30 질량%이다.

[메틸 에틸 케톤 팽윤 시험]

메틸 에틸 케톤 팽윤 시험용 시험 단편을 100 mL의 메틸 에틸 케톤에 함침시키고, 40℃에서 48 시간 동안 유지하였다. 함침 전후의 시험 단편의 질량을 측정하였다. 메틸 에틸 케톤 팽윤비를 하기와 같이 계산하였다.

팽윤비 = 100 × [m1 - m2] / m2

여기서, m1은 팽윤 시험 후의 시험 단편의 질량이고, m2는 팽윤 시험 전의 시험 단편의 질량이다.

[인장 시험]

도 8a 및 8b는 에폭시 수지 조성물의 경화물의 인장 시험 방법을 도시한다. 도 8c는 섬유 강화 에폭시 수지 재료의 인장 시험 방법을 도시한다. 이 인장 시험들은 Shimadzu Corporation 제조의 Shimadzu Autograph를 사용하여 1 mm/분의 인장 속도에서 실시하였다.

도 8a는 에폭시 수지 조성물의 경화물로 이루어진 시험 단편(12)에 대한 인장 시험 방법을 개략적으로 도시하는 설명도이다. 도 8b는 도 8a의 시험 단편(12)을 유지하는 쳐크(10)의 측면도이다. 쳐크(10)의 내측에는 미끄럼 방지 요철이 구비되나, 이 요철은 도 8b에 도시하지 않는다. 도 8c는 섬유 강화 에폭시 수지 재료에 대한 인장 시험 방법을 개략적으로 도시하는 설명도이다. 도 8a 및 도 8c에서, 화살표 방향은 인장 시험의 방향이다. 도 8c에 도시된 바와 같이, 섬유 강화 에폭시 수지 재료로 이루어진 시험 단편(15) 상에 알루미늄 태그(14)를 부착하였다. 이 부착에는 시아노아크릴레이트계 접착제를 사용하였다. 알루미늄 태그(14)는 길이가 4 mm, 폭이 1.5 mm, 두께가 0.5 mm였다. 시험 단편(15)을 강화 섬유(16)의 배향 방향에 대하여 수직(90 도)의 방향으로 당기는 상태에서 시험을 실시하였다.

에폭시 수지 조성물의 경화물의 강도는 최대 응력 × 이 때의 신도 / 2(MPaㆍ%)로 나타내었다. 그 결과를 표 2에 제시한다. 섬유 강화 에폭시 수지 재료의 강도는 최대 응력(MPa)으로 나타내었다. 그 결과를 표 2에 제시한다.

[3점 굽힘 강도]

3점 굽힘 강도는 일본 소비자 제품 안전 협회에 의해 규정된 SG식 3점 굽힘 강도 시험에 기초하여 실시하였다. Shimadzu Corporation 제조의 Shimadzu Autograph를 측정 장치로 사용하였다. 도 9는 3점 굽힘 강도의 측정 방법을 도시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 2개의 지지점(e1 및 e2)에서 파이프(20)를 하방으로부터 지지하면서, 하중점(e3)에서 상방으로부터 하방을 향하여 하중(F)을 가하였다. 하중점(e3)은 지지점(e1 및 e2) 사이의 부분을 이등분하는 위치로 하였다. 하중점(e3)은 측정점이다. 하중점(e3)의 이동 속도는 20 mm/분으로 설정하였다. 측정점은 파이프(20)의 길이 방향의 중심 위치로 설정하였다. 너비(S)는 300 mm로 설정하였다. 파이프(20)가 파손되었을 때의 하중(F)의 값(피크 값)을 측정하였다. 측정된 값을 표 5 ∼ 표 7에 제시한다.

매트릭스 수지 조성물 및 프리프레그의 제조에 사용한 원료는 하기와 같다.

ㆍjER828EL: Mitsubishi Chemical Corporation 제조의 비스페놀 A형 에폭시 수지(에폭시 당량: 184 ∼ 194)

ㆍjER4005P: Mitsubishi Chemical Corporation 제조의 비스페놀 F형 에폭시 수지(에폭시 당량: 1070)

ㆍjER154: Mitsubishi Chemical Corporation 제조의 페놀 노볼락형 에폭시 수지(에폭시 당량: 176 ∼ 180)

ㆍ폴리비닐 포르말: JNC Corporation 제조의 VINYLEC E

ㆍ디시안디아미드: Mitsubishi Chemical Corporation 제조의 DICY7

ㆍ우레아 유도체: Hodogaya Chemical Co., Ltd. 제조의 DCMU-99 (3-(3,4-디클로로페닐)-1,1-디메틸 우레아)

ㆍ메틸 에틸 케톤: Yoneyama Yakuhin Kogyo Co., Ltd. 제조

ㆍ탄소 섬유: 표 1에 기재된 바와 같음

표 5 ∼ 7의 결과는 노볼락 함유층이 외측에 배치되는 경우, 샤프트 강도가 향상되기 쉬움을 보여준다. 본 발명의 이점이 명백하다.

이상 설명된 샤프트는 모든 골프 클럽에 적용될 수 있다.

이상의 설명은 단지 예시를 위한 것이며, 본 발명의 본질을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (11)

1. 섬유 강화 수지층을 포함하는 적층체인 골프 클럽 샤프트로서,
   다수의 전장층을 가지며;
   상기 전장층이 전장 바이어스층 및 전장 스트레이트층을 갖고;
   매트릭스 수지가 노볼락형 에폭시 수지를 포함하는 층을 노볼락 함유층으로 정의할 때, 상기 전장 바이어스층의 외측에 위치하는 상기 전장 스트레이트층이 노볼락 함유층을 포함하며;
   상기 노볼락 함유층에 있어서 상기 매트릭스 수지가 에폭시 수지 성분을 포함하고;
   상기 에폭시 수지 성분 중의 노볼락형 에폭시 수지의 함유율(Rn)이 3 질량% 이상 19 질량% 이하이며;
   상기 전장 스트레이트층을 구성하는 노볼락 함유층의 평균 비중을 S1으로 정의하고, 상기 전장 바이어스층 및 이 전장 바이어스층 내측의 평균 비중을 S2로 정의할 때, 비중 S1이 비중 S2보다 큰 골프 클럽 샤프트.
2. 제1항에 있어서, 전장 스트레이트층이, 전장층 중에서 최외측에 위치하는 최외 전장 스트레이트층을 갖고;
   상기 최외 전장 스트레이트층이 노볼락 함유층인 골프 클럽 샤프트.
3. 제1항에 있어서, 전장 스트레이트층 중에서 최외측에 위치하는 N층이 노볼락 함유층이고; N이 2 이상인 골프 클럽 샤프트.
4. 제3항에 있어서, N이 3 이상인 골프 클럽 샤프트.
5. 제1항에 있어서, 노볼락 함유층인 전장 스트레이트층이 M층 제공되고;
   모든 M층이 전장층 중에 최외측에 위치하는 골프 클럽 샤프트.
6. 제1항에 있어서, 전장 바이어스층의 외측에 위치하는 노볼락 함유층의 섬유 탄성률이 8 t/mm² 이상 38 t/mm² 미만이고;
   상기 전장 바이어스층의 섬유 탄성률이 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하인 골프 클럽 샤프트.
7. 제6항에 있어서, 전장 바이어스층 내측에 위치하는 모든 층의 섬유 탄성률이 38 t/mm² 이상 70 t/mm² 이하인 골프 클럽 샤프트.
8. 제1항에 있어서, 샤프트의 두께를 이등분하는 경계면의 외측에 위치하는 영역을 외측 영역으로 정의하고, 상기 경계면의 내측에 위치하는 영역을 내측 영역으로 정의할 때, 외측 영역의 비중 Sx1이 내측 영역의 비중 Sx2보다 큰 골프 클럽 샤프트.
9. 제1항에 있어서, 샤프트의 선단부를 보강하는 부분 스트레이트층을 더 포함하며,
   상기 부분 스트레이트층이, 노볼락 함유층인 전장 스트레이트층의 외측에 위치하고;
   이 부분 스트레이트층이 노볼락 함유층인 골프 클럽 샤프트.
10. 제2항에 있어서, 샤프트의 최외부에 위치하는 노볼락 함유층의 합계 두께(Tn)가 0.1 mm 이상 0.8 mm 이하인 골프 클럽 샤프트.
11. 제5항에 있어서, M이 2 이상 8 이하인 골프 클럽 샤프트.

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