KR20180008421A

KR20180008421A - 골프 클럽 샤프트

Info

Publication number: KR20180008421A
Application number: KR1020177030115A
Authority: KR
Inventors: 다케히코 효도; 유미 가네미츠; 아사미 나카이; 아키오 오타니; 다다시 우오즈미
Original assignee: 스미토모 고무 고교 가부시키가이샤; 고꾸리츠 다이가꾸호오징 기후다이가꾸
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2016-04-27
Publication date: 2018-01-24
Also published as: US20180078834A1; WO2016185889A1; KR102508567B1; JPWO2016185889A1; JP6716106B2; US10252125B2

Abstract

[과제] 경량이고 우수한 강도를 가지는 샤프트를 제공하는 것이다. [해결책] 샤프트 (6) 는 하나 또는 복수의 섬유 강화 수지층들을 갖는다. 섬유 강화 수지층들 중 적어도 하나는, 하나 또는 복수의 섬유 다발들이 장력을 적용하면서 권취되는 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된다. 각각의 섬유 다발은 복수의 필라멘트들을 포함한다. 섬유 다발에 적용된 장력은 필라멘트 1 개당 적어도 0.04 gf 이다. 이 장력은 높다. 바람직하게, 섬유 강화 수지층들 중 적어도 하나는, 복수의 섬유 다발들이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되는 멀티-필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된다. 바람직하게, 필라멘트를 구성하는 섬유는 탄소 섬유이다. 바람직하게, 섬유 강화 수지층에 포함된 수지 조성물은 에폭시 수지 조성물이다.

Description

골프 클럽 샤프트{GOLF CLUB SHAFT}

본 발명은 골프 클럽 샤프트들에 관한 것이다.

골프 클럽 샤프트는 일반적으로 시트 와인딩 방법에 의해 제조된다. 다른 방법으로서, 하나의 섬유 다발이 권취되는 필라멘트 와인딩 방법이 알려져 있다. JPH10-119138 은 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된 압력 용기를 개시한다.

특허 문헌 1: JPH10-119138

시트 와인딩 방법의 경우에, 이음매 (seam) 가 본질적으로 발생한다. 또한, 와인딩 시작 단부 부분과 와인딩 종료 단부 부분이 존재한다. 이음매와 상기 단부 부분들은 균열의 기점일 수 있다. 더욱이, 섬유들의 주름들 및 파형부 (waviness) 는 시트의 권취 불량 등으로 인해 발생할 수 있다. 주름들 및 파형부는 샤프트의 강도를 감소시킬 수 있다.

필라멘트 와인딩 방법에서, 시트 와인딩 방법의 상기 단점이 해소될 수 있다. 경량화의 관점에서, 강도의 추가 향상이 바람직하다.

본 발명자들은 필라멘트 와인딩 방법에 대해 철저한 연구를 수행하였다. 결과적으로, 본 발명자들은 성형품의 강도 향상을 허용하는 새로운 연구 결과를 얻었다.

본 발명의 목적은 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조되고 우수한 강도를 가지는 골프 클럽 샤프트를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 바람직한 골프 클럽 샤프트는 하나 또는 복수의 섬유 강화 수지층들을 갖는다. 상기 섬유 강화 수지층들 중 적어도 하나는, 장력이 적용되면서 하나 또는 복수의 섬유 다발들이 권취되는 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된다. 상기 섬유 다발들은 각각 복수의 필라멘트들을 포함한다. 상기 섬유 다발들에 적용된 장력은 필라멘트 1 개당 0.04 (gf) 이상이다.

바람직하게, 섬유 강화 수지층들 중 적어도 하나는, 복수의 섬유 다발들이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되는 멀티-필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된다.

바람직하게, 샤프트는 멀티-필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조되는 복수의 섬유 강화 수지층들을 갖는다. 바람직하게, 각각의 상기 섬유 강화 수지층들은, 간극이 실질적으로 존재하지 않도록 섬유 다발들을 병렬로 배치하면서 복수의 섬유 다발들을 나선형으로 권취함으로써 형성된다.

바람직하게, 섬유 다발들을 형성하는 섬유들은 탄소 섬유들이다.

바람직하게, 각각의 섬유 강화 수지층에 포함된 수지 조성물은 에폭시 수지 조성물이다.

상기 섬유 다발들은 제 1 섬유를 포함하는 제 1 섬유 다발 및 제 2 섬유를 포함하는 제 2 섬유 다발을 포함할 수도 있다. 바람직하게, 상기 제 1 섬유는 상기 제 2 섬유의 인장 탄성률과 상이한 인장 탄성률을 갖는다.

높은 강도를 가지는 경량 샤프트를 얻을 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 샤프트를 포함하는 골프 클럽을 보여준다.
도 2 는 도 1 에서 실시형태에 따른 샤프트의 부분 단면도이다.
도 3 은 도 1 에서 샤프트의 제조에 사용된 제조 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 4 는 3 점 굽힘 강도 시험의 설명도이다.
도 5 는 비틀림 강도 시험의 설명도이다.
도 6 은 감쇠비를 측정하기 위한 방법의 설명도이다.
도 7 은 감쇠비의 측정에 관한 전달 함수의 그래프의 예이다.

이하, 도면들을 적절하게 참조하여 바람직한 실시형태들을 기반으로 본 발명을 상세히 설명할 것이다.

본원에서, 용어 "내측" 은 샤프트의 반경 방향으로 내측을 의미한다. 본원에서, 용어 "외측" 은 샤프트의 반경 방향으로 외측을 의미한다. 본원에서, 용어 "축선 방향" 은 샤프트의 축선 방향을 의미한다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 따른 골프 클럽 샤프트 (6) 를 포함한 골프 클럽 (2) 을 보여준다. 골프 클럽 (2) 은 헤드 (4), 샤프트 (6) 및 그립 (8) 을 포함한다. 헤드 (4) 는 샤프트 (6) 의 팁 단부 부분에 제공된다. 그립 (8) 은 샤프트 (6) 의 버트 (butt) 단부 부분에 제공된다. 헤드 (4) 의 예로는 우드형 골프 클럽 헤드, 하이브리드형 골프 클럽 헤드, 유틸리티형 골프 클럽 헤드, 아이언형 골프 클럽 헤드 및 퍼터 헤드를 포함한다. 도 1 에 도시된 헤드 (4) 는 우드형 골프 클럽 헤드이다.

헤드 (4) 의 재질의 예로는 티타늄, 티타늄 합금, CFRP (탄소 섬유 강화 플라스틱), 스테인리스 강, 마레이징 강 및 연철을 포함한다. 복수의 재질들이 조합될 수도 있다. 예를 들어, CFRP 와 티타늄 합금이 조합될 수 있다.

샤프트 (6) 는 복수의 섬유 강화 수지층들을 포함한 적층체이다. 샤프트 (6) 는 관상체이다. 샤프트 (6) 는 중공 구조를 갖는다. 도 1 에 도시된 대로, 샤프트 (6) 는 팁 단부 (Tp) 와 버트 단부 (Bt) 를 갖는다. 팁 단부 (Tp) 는 헤드 (4) 내에 위치한다. 버트 단부 (Bt) 는 그립 (8) 내에 위치한다.

샤프트 (6) 는 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된다. 샤프트 (6) 는 필라멘트 와인딩 방법과 다른 제조 방법의 조합에 의해 제조될 수도 있다. 예를 들어, 필라멘트 와인딩 방법과 시트 와인딩 방법이 조합될 수도 있다.

필라멘트 와인딩 방법의 종류로서, 건식 방법과 습식 방법이 알려져 있다.

습식 방법에서는, 섬유 다발이 수지 조성물로 함침되면서, 섬유 다발이 맨드릴에 권취된다. 습식 방법에서, 수지 조성물로 함침하기 위해 수지 탱크가 필요하다. 습식 방법에서, 함유된 수지 양의 변화가 쉽게 발생한다.

한편, 건식 방법에서는, 토우프레그 (towpreg) 가 사용된다. 토우프레그는 미리 수지 조성물로 함침된 섬유 다발이다. 토우프레그는 또한 토우 프리프레그, 실 프리프레그, 또는 스트랜드 프리프레그로서 지칭된다. 시판되는 토우프레그가 사용될 수 있다.

건식 방법에서는, 수지 탱크가 불필요하여서, 작업 효율성이 증가한다. 이런 관점에서, 건식 방법이 바람직하다. 또한, 건식 방법에서는, 함유된 수지 양의 변화는 습식 방법에서 변화와 비교해 발생할 가능성이 더 적다. 또한 이런 관점에서, 건식 방법이 바람직하다. 즉, 토우프레그를 사용하는 것이 바람직하다.

통상적으로, 토우프레그는, 토우프레그가 보빈에 권취된 상태에서 필라멘트 와인딩 장치에 장착된다. 멀티-필라멘트 와인딩 방법에서, 예를 들어, 복수의 보빈들이 필라멘트 와인딩 장치에 설정된다. 복수의 토우프레그들은 각각의 보빈들로부터 동시에 공급된다.

멀티-필라멘트 와인딩 방법은, 복수의 섬유 다발들이 동시에 권취되는 필라멘트 와인딩 방법이다. 한편, 단일-필라멘트 와인딩 방법은, 단일 섬유 다발이 권취되는 필라멘트 와인딩 방법이다.

섬유 다발은 통상적으로 천 개 내지 수만 개의 필라멘트들을 갖는다. 섬유 다발은 또한 섬유사로 지칭된다. 섬유 다발의 예로는 Toray Industries, Inc. 에 의해 제조되는 상표명 "TORAYCA yarn" 을 포함한다. "TORAYCA" 는 등록 상표이다. 바람직한 섬유 다발은 약 1000 ~ 70000 개의 필라멘트들의 다발이다. 전형적으로, 섬유 다발의 필라멘트들의 개수의 예로는 1000 (1K), 3000 (3K), 6000 (6K), 12000 (12K), 18000 (18K) 및 24000 (24K) 을 포함한다.

상기 수지 함침된 강화 섬유들은 장섬유들을 포함한다. 상기 필라멘트들은 장섬유들을 의미한다. 섬유들의 예로는 탄소 섬유들, 유리 섬유들, 아라미드 섬유들, 붕소 섬유들, 알루미나 섬유들 및 탄화규소 섬유들을 포함한다. 이 섬유들 중 2 가지 이상의 종류가 조합하여 사용될 수도 있다. 샤프트의 강도를 고려하면, 바람직한 섬유들은 탄소 섬유들이다.

탄소 섬유들의 예로는 PAN계 탄소 섬유들, 피치계 탄소 섬유들 및 레이온계 탄소 섬유들을 포함한다. 인장 강도를 고려하면, PAN계 탄소 섬유들이 바람직하다. 탄소 섬유들의 형태의 예로는 전구체 섬유들을 꼬아서 꼬인 섬유들을 소성하여 얻은 탄소 섬유들 (소위 유연사), 유연사의 꼬임을 풀어서 얻은 탄소 섬유들 (소위 해연사), 및 실질적으로 전구체 섬유들을 꼬아주지 않으면서 전구체 섬유들에 열 처리를 수행함으로써 얻은 무연사를 포함한다. 섬유 다발의 취급성을 고려하면, 무연사가 바람직하다. 또한, 탄소 섬유들은 그래파이트 섬유들을 포함할 수도 있다.

성형품의 강도 및 강성을 고려하면, 섬유들의 인장 탄성률은 바람직하게 10 t/㎟ 이상이고, 보다 바람직하게 23.5 t/㎟ 이상이고, 바람직하게 70 t/㎟ 이하이고 보다 바람직하게 50 t/㎟ 이하이다. 인장 탄성률은 JIS R 7601:1986 "Testing methods for carbon fiber" 에 따라 측정된다.

경량화와 강도 사이 밸런스를 고려하면, 샤프트에서 강화 섬유들의 함량은 바람직하게 65 중량% 이상이고, 보다 바람직하게 70 중량% 이상이고, 바람직하게 85 중량% 이하이고, 보다 바람직하게 80 중량% 이하이다.

전술한 대로, 섬유 다발은 수지 조성물로 함침된다. 수지 조성물로서, 에폭시 수지 조성물이 바람직하다. 에폭시 수지 조성물의 기재 수지는 에폭시 수지이다. 에폭시 수지 조성물에 함유된 에폭시 수지 성분은 바람직하게 분자 내에 2 개의 에폭시 기들을 가지는 에폭시 수지이다. 환언하면, 에폭시 수지 성분은 바람직하게 2 관능 에폭시 수지를 함유한다. 2 관능 에폭시 수지의 구체적인 예들로는 비스페놀형 에폭시 수지들, 예로 비스페놀 A 형 에폭시 수지들, 그것의 수소 첨가물들, 비스페놀 F 형 에폭시 수지들, 그것의 수소 첨가물들, 비스페놀 S 형 에폭시 수지들, 테트라브로모비스페놀 A 형 에폭시 수지들 및 비스페놀 AD 형 에폭시 수지들을 포함한다. 비스페놀형 에폭시 수지들이 단독으로 사용될 수도 있고, 또는 2 가지 이상의 비스페놀형 에폭시 수지들이 혼합되어 사용될 수도 있다.

에폭시 수지 조성물은 바람직하게 경화제를 함유한다. 전형적인 경화제는 디시안디아미드이다. 경화 활성을 높이기 위한 경화 보조제는 경화제와 조합될 수 있다. 경화 보조제로서, 우레아에 결합된 적어도 하나의 수소 원자가 탄화수소 기로 치환되는 우레아 유도체가 바람직하다. 에폭시 수지 조성물은 올리고머, 고분자 화합물, 유기 입자들, 무기 입자들 등을 추가로 함유할 수도 있다.

래핑 테이프 (wrapping tape) 는, 필라멘트들이 권취된 맨드릴에 권취되고, 맨드릴은 가열된다. 이 가열 때문에, 수지 조성물이 경화된다. 그 후, 맨드릴을 빼내고, 래핑 테이프를 제거한다. 필요에 따라, 표면이 연마된다. 최종적으로, 샤프트는 성형품으로 얻어진다.

도 2 는 샤프트 (6) 의 일부 절개도이다. 도 2 의 원에, 확대된 샤프트 단면이 도시된다. 샤프트 (6) 는 복수의 층들을 갖는다. 도 2 의 실시형태에서, 샤프트 (6) 는 4 개의 층들을 갖는다. 샤프트 (6) 는 층 (S1), 층 (S2), 층 (S3) 및 층 (S4) 을 갖는다. 층 (S1), 층 (S2), 층 (S3) 및 층 (S4) 은 반경 방향으로 내측에서부터 이 순서로 적층된다. 층 (S1) 은 최내층이다. 층 (S4) 은 최외층이다.

샤프트를 형성하는 층들의 예들은 스트레이트층, 바이어스층 및 후프층을 포함한다. 바람직하게, 샤프트 (6) 는 스트레이트층 및/또는 바이어스층을 갖는다. 샤프트 (6) 는 후프층을 추가로 가질 수도 있다.

스트레이트층은, 섬유들의 방향이 실질적으로 샤프트 축선 방향에 대해 0°로 설정되는 층이다. 통상적으로, 스트레이트층에서, 섬유 절대 각도는 10° 이하이다. 10° 이하인 섬유 절대 각도는, 축선 방향에 대한 섬유들의 배향 각도가 -10° 이상이고 10° 이하인 것을 의미한다.

바이어스층은, 섬유들의 방향이 샤프트 축선 방향에 대해 기울어진 층이다. 바람직하게, 바이어스층은, 섬유들이 서로 반대 방향으로 기울어진 2 개의 층을 갖는다. 비틀림 강성을 고려하면, 바이어스층의 섬유 절대 각도는 바람직하게 15° 이상, 보다 바람직하게 25° 이상, 또한 바람직하게 40° 이상이다. 비틀림 강성과 굽힘 강성을 고려하면, 바이어스층의 섬유 절대 각도는 바람직하게 75° 이하, 보다 바람직하게 65° 이하, 보다 바람직하게 50° 이하이다.

후프층은, 섬유들의 방향이 샤프트 축선 방향에 대해 실질적으로 90°로 설정된 층이다. 바람직하게, 후프층의 섬유 절대 각도는 80° 이상이고 90° 이상이다.

도 3 은 샤프트 (6) 의 제조 장치 (10) 를 보여주는 개략도이다. 제조 장치 (10) 는 필라멘트 와인딩 장치이다. 제조 장치 (10) 는 복수의 보빈들 (12), 이 보빈들 (12) 을 유지하기 위한 보빈 캐리어 (미도시), 및 보빈 (12) 으로부터 인출된 실 (14) 을 권취 위치로 각각 안내하는 실 가이드들 (16) 을 포함한다. 실 가이드들 (16) 은 파이프들이다. 도시되지 않았지만, 제조 장치 (10) 는 맨드릴 (18) 을 구동하는 맨드릴 구동부를 추가로 포함한다. 본 실시형태에서, 실들 (14) 은 토우프레그들이다.

제조 장치 (10) 는 복수의 실들 (14) 을 동시에 권취할 수 있는 멀티-필라멘트 와인딩 장치이다. 제조 장치 (10) 는 실들 (14) 을 병렬로 배치하면서 복수의 실들 (14) 을 동시에 권취할 수 있다. 복수의 실들 (14) 은 축선 방향으로 동일한 위치에 동시에 권취된다. 복수의 실들 (14) 은 각각 원주 방향으로 다른 위치에서부터 권취된다. 복수의 실들 (14) 은 원주 방향으로 복수의 위치에서부터 동시에 권취된다.

제조 장치 (10) 는, 섬유 다발들 사이에 간극이 실질적으로 존재하지 않도록 섬유 다발들을 병렬로 배치하면서 복수의 섬유 다발들 (실들 (14)) 을 나선형으로 권취할 수 있다. 도 3 에 도시된 모든 실들 (14) 은, 그 사이에 실질적으로 간극이 존재하지 않도록 병렬로 배치되면서 나선형으로 권취된다.

도시되지 않았지만, 제조 장치 (10) 는 실들 (14) 에 작용하는 장력을 조절할 수 있는 장력 조절 메커니즘을 포함한다. 장력 조절 메커니즘은 장력을 일정하게 유지하면서 장력을 원하는 값으로 조절할 수 있다. 장력 조절 메커니즘은 통상적인 필라멘트 와인딩 방법보다 실들 (14) 에 더 큰 장력을 적용할 수 있다.

맨드릴 구동부는 맨드릴 (18) 을 그 축선을 중심으로 회전시키면서 맨드릴 (18) 을 축선 방향으로 이동시킬 수 있다. 맨드릴 (18) 의 이동 때문에, 복수의 실들 (14) 이 맨드릴에 권취된다.

제조 장치 (10) 와 같은 장치는 공지되어 있다. 이러한 장치의 예는 JP2010-234529 에 개시된 필라멘트 와인딩 장치이다. 도 3 에 도시된 것은 JP2010-234529 에 개시된 필라멘트 와인딩 장치에서 하나의 브레이더 유닛에 대응한다.

전술한 JPH10-119138 은, 단일 섬유 다발이 권취되는 필라멘트 와인딩 방법을 개시한다. 이 경우에, 섬유 다발의 교차로 인해 파형부가 쉽게 발생한다. JPH10-119138 의 도 3(a) 에 도시된 대로, 권취된 섬유 다발은 그 자체와 교차한다. 교차 부분에서, 나중에 권취된 섬유 다발 부분은 먼저 권취된 섬유 다발 부분에 중첩된다. 나중에 권취된 섬유 다발 부분은 먼저 권취된 섬유 다발 부분을 넘는다. 먼저 권취된 섬유 다발 부분은 단차를 형성하고, 나중에 권취된 섬유 다발 부분은 단차를 넘는다. 따라서, 나중에 권취된 섬유 다발 부분의 위치는 반경 방향으로 변하고, 섬유 다발은 구부러진다. 이 굽힘부는 파형부이다. 파형부는 섬유들의 배향을 방해할 수 있고 강도 및 강성을 감소시킬 수 있다. 또한, 간극은 교차 부분에서 섬유들 사이에 발생한다. 간극에, 수지-수집 영역이 생성된다. 이 수지-수집 영역은 성형품의 중량을 증가시킨다. 수지-수집 영역의 중량은 샤프트 강도에 기여하지 않는다.

본 실시형태에서, 섬유 다발 (토우프레그) 의 교차로 인한 상기 파형부가 방지된다. 즉, 파형부가 발생하지 않도록 섬유 다발이 권취된다. 구체적으로, 각각의 층 (S1, S2, S3, S4) 에서, 복수의 섬유 다발들은 간극이 그 사이에 실질적으로 존재하지 않도록 병렬로 배치되면서 나선형으로 권취된다. 구 "간극이 실질적으로 존재하지 않음" 은, 간극이 0.2 ㎜ 이하의 크기를 가지고, 간극이 보다 바람직하게 0.1 ㎜ 이하의 크기를 가지고 더 바람직하게 0.05 ㎜ 이하의 크기를 가지는 것을 의미한다.

제조 장치 (10) 로, 복수의 (N) 섬유 다발들은 서로에 대해 병렬로 배치되면서 동시에 권취된다. N 은 2 이상인 자연수이다. 중첩이 발생하지 않고 간극이 실질적으로 존재하지 않는 권취를 달성하기 위해서, 각 섬유 다발의 폭 (W), 상기 수 (N) 와 섬유 각도 (θ) 가 고려된다. 섬유 각도 (θ) 는 축선 방향에 대한 샤프트 (맨드릴) 의 각도이다. 나선 피치 (P) 는 섬유 각도 (θ) 에 의존한다. 바람직하게, 동시에 권취된 섬유 다발들의 총 폭이 실질적으로 피치 (P) 와 동일하도록 섬유 다발들의 수 (N) 가 결정된다.

단일 섬유 다발의 폭을 W 로 나타내고, 서로에 대해 병렬로 배치되면서 동시에 권취된 복수의 섬유 다발들의 수는 N 으로 나타내고, 나선 피치는 P 로 나타낼 때, 섬유 각도 (θ) 는 바람직하게 다음 식 (1) 을 충족하도록 결정된다. 이 경우에, 중첩이 발생하지 않고 간극이 실질적으로 존재하지 않는 권취가 달성될 수 있다. 폭 (W) 은 바람직하게 권취 전 폭이 아니라 권취 후 폭으로 간주된다.

P = W × N ... (1)

도 2 에 도시된 대로, 본 실시형태의 샤프트 (6) 는 복수의 (4 개) 층들을 갖는다. 제 1 층 (S1) 에서, 복수의 토우프레그들은, 간극이 그 사이에 실질적으로 존재하지 않도록 병렬로 배치되면서 권취된다. 층 (S1) 은, 간극이 섬유 다발들 사이에 실질적으로 존재하지 않도록 섬유 다발들을 병렬로 배치하면서 복수의 섬유 다발들을 나선형으로 권취함으로써 형성된다. 층 (S1) 의 두께는 각각의 토우프레그의 두께와 같다. 토우프레그들이 서로 중첩되지 않고 간극이 그 사이에 존재하지 않도록 토우프레그들을 병렬로 배치함으로써, 단일 층 (S1) 이 형성된다. 제 2 층 (S2), 제 3 층 (S3) 및 제 4 층 (S4) 에 대해서도 마찬가지이다. 따라서, 토우프레그가 다른 토우프레그를 넘는 교차는 발생하지 않는다. 샤프트 (6) 에서는, 섬유들의 파형부 및 수지-수집 영역이 억제된다. 샤프트 (6) 는 경량이고 우수한 강도를 갖는다.

샤프트 (6) 는, 장력이 섬유 다발들에 적용되면서 섬유 다발들이 권취되는 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조된다. 전술한 대로, 섬유 다발들은 각각 복수의 필라멘트들을 포함한다.

본 발명자들은, 상기 장력을 증가시킴으로써 최종적으로 획득된 성형품의 강도가 향상된다는 새로운 연구 결과를 얻었다. 종래에, 장력이 강도와 상관 관계가 있을 수 있다는 기술적 사상은 존재하지 않았다. 종래의 필라멘트 와인딩 방법에서, 최소 요구 장력만 단지 적용된다.

큰 장력이 강도를 높이는 이유는 불분명하다. 이것에 대해 추론할 수 있는 이유들은 다음 (a) 및 (b) 이다. 그러나, 이 이유는 후술된 실시예들에서 나타낸 강도 향상 효과를 충분히 설명할 수 없는 것으로 간주된다.

(a) 섬유들 (필라멘트들) 의 배향은 높은 장력에 의해 향상된다.

(b) 필라멘트들을 형성하는 분자들의 배향은 높은 장력에 의해 향상된다.

더욱이, 본 발명자들은, 상기 장력을 증가시킴으로써 최종적으로 획득된 성형품의 감쇠비가 증가된다는 새로운 연구 결과를 얻었다. 종래에, 장력이 진동 특성과 상관 관계가 있을 수 있다는 기술적 사상은 존재하지 않았다.

큰 장력이 감쇠비를 증가시키는 이유는 불분명하다. 전술한 (a) 및 (b) 를 고려했을 때에도, 이 이유들은 감쇠비가 증가되는 이유가 되지 않는 것으로 간주된다. 후술되는 실시예들의 데이터로 나타낸 것처럼, 감쇠비는 장력에 의해 크게 개선된다.

골프 클럽 샤프트에 대해, 볼을 타격할 때 느낌이 중요시된다. 진동 감쇠 성능은 이 느낌과 밀접한 상관 관계가 있다. 높은 진동 감쇠 성능에 의해, 볼 타격시 느낌은 양호해진다.

장력은 필라멘트 1 개당 장력으로 환산된다. 예를 들어, 1000 gf 의 장력이 24K 토우프레그에 적용될 때, 필라멘트 1 개당 장력은 다음과 같다:

1000/24000 = 0.0417 (gf).

강도 향상을 고려하면, 필라멘트 1 개당 장력은 바람직하게 0.04 (gf) 이상, 보다 바람직하게 0.13 (gf) 이상, 더욱 더 바람직하게 0.30 (gf) 이상이다. 또한 진동 감쇠 성능 향상을 고려하면, 이 수치 범위가 바람직하다. 섬유들의 절단 방지를 고려하면, 필라멘트 1 개당 장력은 바람직하게 1.5 (gf) 이하, 보다 바람직하게 1.0 (gf) 이하이다.

전술한 대로, 복수의 섬유 다발들이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되는 멀티-필라멘트 와인딩 방법에 의해 샤프트 (6) 는 제조된다. 따라서, 섬유들의 파형부가 억제되고, 샤프트의 강도가 향상될 수 있다. 또한, 섬유 각도 (θ) 의 자유도는, 병렬로 배치될 섬유 다발들의 수를 조절함으로써 증가될 수 있다.

샤프트 (6) 에서, 각각의 섬유 강화 수지층에, 복수의 섬유 다발들은, 그 사이에 간극이 실질적으로 존재하지 않도록 병렬로 배치되면서 나선형으로 권취된다. 각각의 섬유 강화 수지층은, 섬유 다발들 사이에 간극이 실질적으로 존재하지 않도록 병렬로 섬유 다발들을 배치하면서 복수의 섬유 다발들을 나선형으로 권취함으로써 형성된다. 따라서, 복수의 층으로도, 섬유들의 파형부가 억제된다.

본원에 따른 제조 방법의 발명은, 섬유 다발들 사이에 간극이 실질적으로 존재하지 않도록 병렬로 배치되면서 복수의 섬유 다발들이 나선형으로 권취되는 필라멘트 와인딩 방법인 제조 방법이다. 바람직하게, 이 제조 방법에서, 필라멘트 1 개당 0.04 (gf) 이상의 장력이 적용되면서 복수의 섬유 다발들이 권취된다.

전술한 대로, 권취하는 동안 적용될 장력을 증가시킴으로써, 최종적으로 획득된 성형품의 강도가 향상된다. 또한, 권취하는 동안 적용될 장력을 증가시킴으로써, 최종적으로 획득된 성형품의 감쇠비가 증가된다. 장력이 크면 바람직하고, 권취된 상태는 제한되지 않는다. 따라서, 예를 들어, 복수의 섬유 다발들은 서로 섞어짤 수도 있다. 본원에 따른 샤프트는, 섬유 다발들을 서로 섞어짜서 형성된 편물층 (interwoven layer) 을 가질 수도 있다. 공지된 브레이더 장치는, 섬유 다발들을 서로 섞어짜면서 권취되는 멀티-필라멘트 와인딩 방법을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 멀티-필라멘트 방법에서, 섬유 다발들을 서로 섞어짜면서 권취할 수도 있다. 편물층은 또한 브레이드 층으로도 지칭되고, 편물층을 형성하는 각각의 섬유 다발은 또한 브레이드로도 지칭된다.

예를 들어, 편물층은 축선 방향에 대해 +θ°의 각도를 갖는 제 1 섬유 다발, 축선 방향에 대해 -θ°의 각도를 갖는 제 2 섬유 다발, 및 축선 방향에 대해 0° 의 각도를 갖는 제 3 섬유 다발을 갖는다. 편물층에서, 섬유 다발들을 서로 섞어짜기 때문에, 파형부가 섬유 다발들에서 발생한다. 파형부로 인해, 섬유 다발들 사이에 간극이 발생한다. 더욱이, 복수의 편물층들이 적층될 때, 상기 파형부로 인해 편물층들 사이에 간극이 또한 발생한다. 이 관점에서, 바람직하게, 섬유 다발들을 서로 섞어짜지 않는다. 파형부와 간극의 발생이 억제되고 강도가 향상된다는 관점에서, 복수의 섬유 다발들은 상기 실시형태에서처럼 병렬로 배치되면서 바람직하게 권취된다. 이런 관점에서, 바람직한 제조 방법은, 복수의 섬유 다발들이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되는 멀티-필라멘트 와인딩 방법이다.

상기 필라멘트 와인딩에서, 2 종 이상의 섬유들이 혼합될 수도 있다. 2 종 이상의 섬유들을 혼합하고 권취함으로써, 2 종 이상의 섬유들이 혼합되는 이종 혼합층이 형성된다. 이종 혼합층의 물성은 다수의 섬유들의 물성의 총 값을 갖는다. 각 섬유의 물성을 바꾸어줌으로써, 이종 혼합층의 물성을 조절할 수 있다. 또한, 다수의 섬유들의 혼합비를 바꾸어줌으로써, 이종 혼합층의 물성을 조절할 수 있다. 따라서, 최종적으로 획득된 층의 물성은 높은 자유도를 가지고 설정될 수 있다.

물성의 자유도를 증가시키는 관점에서, 섬유 다발은 바람직하게 제 1 섬유들을 포함하는 제 1 섬유 다발, 및 제 2 섬유들을 포함하는 제 2 섬유 다발을 포함한다. 물성의 자유도를 증가시키는 관점에서, 제 1 섬유들의 인장 탄성률은 바람직하게 제 2 섬유들의 인장 탄성률과 상이하다.

제 1 섬유들과 제 2 섬유들이 혼합될 때, 획득된 물성은 이 섬유들의 물성의 평균치들이다. 평균치들은 각각 혼합비 (중량비) 가 고려된 가중 평균치이다. 3 종 이상의 섬유들이 혼합될 수도 있다.

예를 들어, 제 1 섬유들의 인장 탄성률은 E1 로 표시되고, 제 2 섬유들의 인장 탄성률은 E2 로 표시된다. 제 1 섬유들과 제 2 섬유들이 1:1 의 중량비로 혼합될 때, 획득된 층의 전체에서 섬유들의 인장 탄성률은 (E1 + E2)/2 이다.

멀티-필라멘트 와인딩은, 복수의 섬유 다발들이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되는 제조 방법이다. 따라서, 이종 혼합층을 형성하는 것이 용이하다. 즉, 이종 혼합층은 섬유 다발들을 병렬로 배치하면서 복수의 다른 종류의 섬유 다발들을 동시에 권취함으로써 쉽게 제조될 수 있다. 예를 들어, 제 1 섬유 다발 및 제 2 섬유 다발이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되는 제조 방법이 가능하게 된다.

전술한 제조 장치 (10) (도 3) 에서, 복수의 보빈들 (12) 이 사용된다. 따라서, 이종 혼합층은 보빈 (12) 마다 실 (14) 의 종류를 바꾸어줌으로써 쉽게 제조될 수 있다.

균일한 혼합의 관점에서, 복수의 다른 종류의 섬유 다발들을 병렬로 번갈아 배치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 섬유 다발들 (제 1 실들 (14)) 및 제 2 섬유 다발들 (제 2 실들 (14)) 은 번갈아 병렬로 배치되면서 동시에 권취될 수 있다. 이 경우에, 제조 장치 (10) 에서, 제 1 섬유 다발들 (제 1 실들 (14)) 이 권취된 보빈들 (12) 및 제 2 섬유 다발들 (제 2 실들 (14)) 이 권취된 보빈들 (12) 이 번갈아 배치될 수도 있다.

이종 혼합층의 구체적인 예는 다음과 같다. 예를 들어, 24 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 가지는 탄소 섬유들을 포함하는 토우프레그는 제 1 섬유 다발로서 사용되고, 40 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 가지는 탄소 섬유들을 포함하는 토우프레그는 제 2 섬유 다발로서 사용된다. 제 1 섬유 다발과 제 2 섬유 다발이 1:1 의 중량비로 혼합될 때, 32 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들이 사용될 때 획득된 층과 동등한 층이 획득된다.

시판되는 프리프레그들로서, 24 tf/㎟ 의 섬유 탄성률을 갖는 프리프레그 (예컨대, MITSUBISHI RAYON CO., LTD. 에 의해 제조된 "TR350C-100S"), 30 tf/㎟ 의 섬유 탄성률을 갖는 프리프레그 (예컨대, MITSUBISHI RAYON CO., LTD. 에 의해 제조된 "MRX350C-100S"), 및 40 tf/㎟ 의 섬유 탄성률을 갖는 프리프레그 (예컨대, MITSUBISHI RAYON CO., LTD. 에 의해 제조된 "HRX350C-100S") 가 알려져 있다. 그러나, 32 tf/㎟ 의 섬유 탄성률을 갖는 프리프레그는 시판되지 않는다. 복수의 다른 종류의 섬유 다발들을 혼합함으로써, 시판되지 않는 섬유 탄성률에 대응하는 섬유 탄성률을 갖는 층이 형성될 수 있다. 또한, 이음매가 없고 간극이 없는 층은 필라멘트 와인딩 방법에 의해 형성될 수 있다. 이음매가 없고 간극이 없는 층은, 스트립 형상으로 절단된 프리프레그들이 권취되는 시트 권취 제조 방법에 의해 획득된 것과 비교해 우수한 강도를 갖는다. 더욱이, 강도는 권취하는 동안 높은 장력을 적용함으로써 추가로 향상된다.

이종 혼합층의 다른 구체적인 예는 다음과 같다. 24 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들을 포함하는 토우프레그는 제 1 섬유 다발로서 사용되고, 35 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들을 포함하는 토우프레그는 제 2 섬유 다발로서 사용된다. 제 1 섬유 다발과 제 2 섬유 다발이 1:1 의 중량비로 혼합될 때, 29.5 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들이 사용될 때 획득된 층과 동등한 층이 획득된다.

이종 혼합층의 또 다른 구체적인 예는 다음과 같다. 30 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들을 포함하는 토우프레그가 제 1 섬유 다발로서 사용되고, 35 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들을 포함하는 토우프레그가 제 2 섬유 다발로서 사용된다. 제 1 섬유 다발과 제 2 섬유 다발이 1:1 의 중량비로 혼합될 때, 32.5 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들이 사용될 때 획득된 층과 동등한 층이 획득된다.

이종 혼합층의 또 다른 구체적인 예는 다음과 같다. 35 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들을 포함하는 토우프레그가 제 1 섬유 다발로서 사용되고, 40 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들을 포함하는 토우프레그가 제 2 섬유 다발로서 사용된다. 제 1 섬유 다발과 제 2 섬유 다발이 1:1 의 중량비로 혼합될 때, 37.5 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들이 사용될 때 획득된 층과 동등한 층이 획득된다.

전술한 대로, 다른 종류의 섬유 다발들을 혼합함으로써, 물성의 자유도가 증가된다. 24 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들의 예로는 MITSUBISHI RAYON CO., LTD 에 의해 제조된 상표명 "PYROFIL TR 30S" 를 포함한다. 30 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들의 예로는 MITSUBISHI RAYON CO., LTD 에 의해 제조된 상표명 "PYROFIL MR 60H 24P" 를 포함한다. 35 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들의 예로는 MITSUBISHI RAYON CO., LTD 에 의해 제조된 상표명 "PYROFIL MS 40 12M" 을 포함한다. 40 tf/㎟ 의 인장 탄성률을 갖는 탄소 섬유들의 예로는 MITSUBISHI RAYON CO., LTD 에 의해 제조된 상표명 "PYROFIL HR 40 12M" 을 포함한다.

실시예들

이하, 실시예들에 의해 본 발명의 효과를 보여주지만, 본 발명은 이 실시예들의 설명을 기반으로 한정되게 해석되어서는 안 된다.

[평가 방법들]

샤프트의 강도를 평가하기 위해서, 3 점 굽힘 강도와 비틀림 강도는 다음 방법들에 의해 측정되었다. 또한, 진동 감쇠 성능을 평가하기 위해서, 감쇠비는 다음과 같은 방법에 의해 측정되었다.

[3 점 굽힘 강도]

3 점 굽힘 강도는 SG 유형 3 점 굽힘 강도 시험에 따라 측정되었다. SG 유형은 일본의 제품 안전 협회에 의해 지정된 시험 방법이다. 측정 계기로서, Shimadzu Corporation 에 의해 제조된 Shimadzu autograph 가 사용되었다. 도 4 는 3 점 굽힘 강도를 측정하기 위한 방법을 보여준다. 도 4 에 도시된 대로, 샤프트 (6) 가 하측으로부터 2 개의 지지점들 (e1, e2) 에서 지지되는 동안 하중 (F) 은 상측으로부터 하측을 향하여 하중점 (e3) 에서 샤프트 (6) 에 적용되었다. 하중 (F) 은 압자 (22) 에 의해 적용되었다. 실리콘 러버 (24) 는 압자 (22) 의 팁 단부에 부착되었다. 하중점 (e3) 은, 지지점 (e1) 과 지지점 (e2) 사이 공간이 2 개의 동일한 부분들로 나누어지는 위치에 위치하였다. 하중점 (e3) 은 측정점이다. 하중점 (e3) 의 이동 속도는 20 ㎜/min 으로 설정되었다. 길이 방향으로 샤프트 (6) 의 중심 위치는 측정점으로서 설정되었다. 스팬 (S) 은 300 ㎜ 로서 설정되었다. 샤프트 (6) 가 파괴되었을 때 하중 (F) 의 값 (피크 값) 이 측정되었다. 결과는 아래 표 1 및 표 2 에 나타나 있다.

[비틀림 강도]

도 5 는 비틀림 강도를 측정하기 위한 방법을 개략적으로 보여준다. 샤프트 팁 단부 (Tp) 로부터 50 ㎜ 까지 부분은 회전할 수 없도록 제 1 지그 (M1) 에 의해 고정되었고, 샤프트 (6) 는 500 ㎜ 만큼 제 1 지그 (M1) 로부터 이격된 위치에서 제 2 지그 (M2) 에 의해 유지되었다. 제 2 지그 (M2) 는 토크 (Tr) 를 샤프트 (6) 에 적용하도록 2.0 rpm 으로 회전되었다. 파괴가 시작되었을 때 토크 (Tr) 의 값이 측정되었다. 결과는 아래 표 2 에 나타나 있다.

[감쇠비 (반치 폭 방법)]

도 6 은 감쇠비를 측정하기 위한 방법을 보여준다. 이 측정에서, 끈 (50) 은 샤프트 (6) 의 버트측 단부 부분에 부착되었다. 또한, 가속도 픽업 미터 (52) 는 버트 단부로부터 550 ㎜ 만큼 (팁 단부로부터 10 ㎜ 만큼) 이격된 지점에 부착되었다. 샤프트 (6) 는 끈 (50) 을 사용하여 매달려 있다. 이런 매달린 상태에서, 길이 방향으로 샤프트 (6) 의 중심 부근을 임팩트 해머 (54) 로 타격함으로써 진동이 가해졌다. 타격이 이루어지는 위치는, 전달 함수의 피크들 (특히, 일차 및 이차 피크들) 이 증가되도록 조절되었다. 입력 진동 (F) 은 임팩트 해머 (54) 에 부착된 힘 픽업 미터 (56) 에 의해 측정되었다. 또한, 응답 진동 (α) 은 가속도 픽업 미터 (52) 에 의해 측정되었다. 응답 진동 (α) 은 증폭기 (58) 를 통하여 주파수 분석기 (62) 에 입력되었다. 입력 진동 (F) 은 증폭기 (60) 를 통하여 주파수 분석기 (62) 에 입력되었다.

PCB Piezotronics, Inc. 에 의해 제조된 MODEL 352C22 는 가속도 픽업 미터 (52) 로서 사용되었다. PCB Piezotronics, Inc. 에 의해 제조된 MODEL 086C04 는 임팩트 해머 (54) 로서 사용되었다. PCB Piezotronics, Inc. 에 의해 제조된 MODEL 482A18 은 증폭기 (58) 로서 사용되었다. Hewlett-Packard Company 에 의해 제조된 다이나믹 단일 분석기 HP3562A 가 주파수 분석기 (62) 로서 사용되었다.

분석을 통하여 획득된 주파수 영역에서 전달 함수가 획득되었고, 샤프트 (6) 의 피크 주파수 (f₀) 가 획득되었다. 도 7 은 전달 함수의 예를 보여주는 그래프이다. 일차 진동의 감쇠비 (ζ) 는 그래프의 일차 파형을 사용해 다음 식에 의해 획득되었다.

ζ = (1/2) × (Δf/f₀)

To = Tn × 2^1/2

Tn 은 전달 함수의 피크 값 (최대값) 이고, To 은 Tn 을 √2 와 곱하여 얻은 값이고, Δf 는 전달 함수가 To 일 때 주파수 폭이다 (도 7 참조). 이차 파형에 대해, 동일한 계산이 수행되었고, 이차 진동의 감쇠비가 계산되었다. 이 값들은 아래 표 3 에 나타나 있다.

[시험 1] (4 층 구조)

실시예 1 과 비교예 1 은 후술되는 대로 만들어졌고, 그 사이 강도 비교가 실시되었다.

[실시예 1]

전술한 샤프트 (6) 와 동일한 샤프트가 제조되었다. 제조 방법과 이를 위한 제조 장치는 전술한 바와 같다. 제조 장치로서, Murata Machinery, Ltd. 에 의해 제조된 "48-캐리어 브레이더" 가 사용되었다. 각각의 토우프레그로서, JXTG Nippon Oil & Energy Corporation 에 의해 제조된 "T800SC24K-SX3-RC30" 이 사용되었다. 토우프레그는 24K 토우프레그였다. 즉, 토우프레그의 섬유 다발은 24000 개의 필라멘트들을 포함하였다.

적층은 4 층으로 이루어졌다. 모든 층들은 필라멘트 와인딩 방법에 의해 형성되었다. 다음 적층 구성이 제공되었다. 모든 층들은 바이어스층들이었다.

· 제 1 층 (S1): 섬유 각도 (θ) 는 +45°였다.

· 제 2 층 (S2): 섬유 각도 (θ) 는 -45°였다.

· 제 3 층 (S3): 섬유 각도 (θ) 는 +45°였다.

· 제 4 층 (S4): 섬유 각도 (θ) 는 -45°였다.

각각 상기 토우프레그가 권취된 8 개의 보빈들이 제조되었다. 이 8 개의 보빈들이 상기 "48-캐리어 브레이더" 에 장착되었다. 8 개의 토우프레그들은 병렬로 배치되면서 맨드릴에 동시에 권취되었다. 각각의 토우프레그에 적용된 장력은 1000 gf 였다. 따라서, 필라멘트 1 개당 장력은 0.042 gf 였다.

층 (S1) 은 처음으로 맨드릴의 일방향 운동을 통하여 형성되었다. 이 형성에서, 8 개의 토우프레그들 (섬유 다발들) 은 그 사이에 간극이 실질적으로 존재하지 않도록 병렬로 배치되면서 나선형으로 권취되었다. 동일한 방식으로, 층 (S2), 층 (S3) 및 층 (S4) 이 형성되었다. 상기 4 개의 층들은 축선 방향으로 두 번 왕복운동하는 맨드릴에 의해 순차적으로 형성되었다. 그 후, 래핑 테이프가 권취되었고, 가열은 오븐에서 130 ℃ 로 2 시간 동안 수행되어서 수지 조성물을 경화하였다. 맨드릴과 래핑 테이프가 제거되어서 실시예 1 의 샤프트를 얻었다. 샤프트의 길이는 400 ㎜ 이었고, 샤프트의 중량은 25.5 g 이었다.

[비교예 1]

비교예 1 의 샤프트는, 장력이 1000 gf 에서 500 gf 로 변화된 점을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방식으로 획득되었다. 당연히, 샤프트의 길이와 중량은 실시예 1 의 것과 동일하였다.

실시예 1 및 비교예 1 의 평가 결과는 아래 표 1 에 나타낸 바와 같았다. 실시예 1 의 3 점 굽힘 강도는 비교예 1 의 것보다 12% 만큼 더 높았다.

[시험 2] (7 층 구조)

실시예들 2 내지 4 와 비교예 2 는 후술되는 대로 만들어졌고, 그 사이 강도 비교가 실시되었다.

[실시예 2]

실시예 2 는 7 층 구조를 가지도록 만들어졌다. 모든 층들은 필라멘트 와인딩 방법에 의해 형성되었다. 다음 적층 구성이 제공되었다.

· 제 1 층 (최내층): 섬유 각도 (θ) 는 +45°였다.

· 제 2 층: 섬유 각도 (θ) 는 -45°였다.

· 제 3 층: 섬유 각도 (θ) 는 0°였다.

· 제 4 층: 섬유 각도 (θ) 는 +88°였다.

· 제 5 층: 섬유 각도 (θ) 는 0°였다.

· 제 6 층: 섬유 각도 (θ) 는 -88°였다.

· 제 7 층 (최외층): 섬유 각도 (θ) 는 0°였다.

각각의 층들에 사용된 토우프레그들은 후술되는 바와 같았다. "T800SC12K-SX3-RC30" (JXTG Nippon Oil & Energy Corporation 에 의해 제조) 은 12K 토우프레그였고, 그것의 수지 함량은 30 중량% 였다. "T800SC6K-SX3-RC30" (JXTG Nippon Oil & Energy Corporation 에 의해 제조) 은 6K 토우프레그였고, 그것의 수지 함량은 30 중량% 였다.

· 제 1 층 (최내층): T800SC6K-SX3-RC30

· 제 2 층: T800SC6K-SX3-RC30

· 제 3 층: T800SC6K-SX3-RC30

· 제 4 층: T800SC6K-SX3-RC30

· 제 5 층: T800SC6K-SX3-RC30

· 제 6 층: T800SC6K-SX3-RC30

· 제 7 층 (최외층): T800SC12K-SX3-RC30

제조 장치로서, Murata Machinery, Ltd. 에 의해 제조된 "48-멀티필라멘트 와인더" 가 사용되었다.

각각 상기 토우프레그가 권취된 15 개의 보빈들이 준비되었다. 또한, 테이퍼 맨드릴이 준비되었다. 이런 15 개의 보빈들이 상기 "48-멀티필라멘트 와인더" 에 장착되었다. 제 1 층 (+45°) 과 제 2 층 (-45°) 을 형성할 때, 15 개의 토우프레그들은 병렬로 배치되면서 맨드릴에 동시에 권취되었다. 이 와인딩에서 각각의 토우프레그에 적용된 장력은 필라멘트 1 개당 0.04 gf 였다. 또한 제 3 내지 제 7 층들을 형성할 때, 필라멘트 1 개당 0.04 gf 의 장력이 적용되었다. 래핑 테이프는 제 7 층 (최외층) 의 외측에 권취되었고, 가열은 오븐에서 130 ℃ 로 2 시간 동안 수행되어서 수지 조성물을 경화하였다. 맨드릴과 래핑 테이프가 제거되어서 실시예 2 의 샤프트를 얻었다. 샤프트의 길이는 600 ㎜ 이었고, 샤프트의 중량은 26.3 g 이었다.

[실시예 3]

실시예 3 의 샤프트는, 필라멘트 1 개당 장력이 0.04 gf 에서 0.13 gf 로 변화된 점을 제외하고는 실시예 2 와 동일한 방식으로 획득되었다. 실시예 3 의 샤프트의 길이와 중량은 실시예 2 의 것과 동일하였다.

[실시예 4]

실시예 4 의 샤프트는, 필라멘트 1 개당 장력이 0.04 gf 에서 0.30 gf 로 변화된 점을 제외하고는 실시예 2 와 동일한 방식으로 획득되었다. 실시예 4 의 샤프트의 길이와 중량은 실시예 2 의 것과 동일하였다.

[비교예 2]

비교예 2 의 샤프트는, 필라멘트 1 개당 장력이 0.04 gf 에서 0.02 gf 로 변화된 점을 제외하고는 실시예 2 와 동일한 방식으로 획득되었다. 비교예 2 의 샤프트의 길이와 중량은 실시예 2 의 것과 동일하였다.

각각의 실시예들 2 내지 4 및 비교예 2 에 대해, 3 점 굽힘 강도 및 비틀림 강도가 측정되었다. 결과는 아래 표 2 에 나타나 있다.

실시예 2 의 3 점 굽힘 강도는 비교예 2 의 것과 비교해 12% 만큼 향상되었다. 실시예 2 의 비틀림 강도는 비교예 2 의 것과 비교해 10% 만큼 향상되었다.

실시예 3 의 3 점 굽힘 강도는 비교예 2 의 것과 비교해 16% 만큼 향상되었다. 실시예 3 의 비틀림 강도는 비교예 2 의 것과 비교해 20% 만큼 향상되었다.

실시예 4 의 3 점 굽힘 강도는 비교예 2 의 것과 비교해 21% 만큼 향상되었다. 실시예 4 의 비틀림 강도는 비교예 2 의 것과 비교해 25% 만큼 향상되었다.

[시험 3] (7 층 구조)

실시예들 5 및 6 과 비교예 3 은 후술되는 대로 만들어졌고, 그 사이 진동 감쇠 성능이 비교되었다.

[실시예 5]

실시예 5 는 7 층 구조를 가지도록 만들어졌다. 모든 층들은 필라멘트 와인딩 방법에 의해 형성되었다. 다음 적층 구성이 제공되었다.

· 제 1 층 (최내층): 섬유 각도 (θ) 는 +45°였다.

· 제 2 층: 섬유 각도 (θ) 는 -45°였다.

· 제 3 층: 섬유 각도 (θ) 는 0°였다.

· 제 4 층: 섬유 각도 (θ) 는 +88°였다.

· 제 5 층: 섬유 각도 (θ) 는 0°였다.

· 제 6 층: 섬유 각도 (θ) 는 -88°였다.

· 제 7 층 (최외층): 섬유 각도 (θ) 는 0°였다.

모든 층들에 대해, "T800SC6K-SX3-RC30" (JXTG Nippon Oil & Energy Corporation 에 의해 제조) 이 사용되었다. 이것은 6K 토우프레그이었고, 그것의 수지 함량은 30 중량% 이었다.

테이퍼 맨드릴이 준비되었다. 제 1 층 (+45°) 과 제 2 층 (-45°) 을 형성할 때, 11 개의 보빈들이 상기 "48-멀티필라멘트 와인더" 에 장착되었고, 토우프레그들이 이 보빈들로부터 권취되었다. 제 3 층 (0°) 을 형성할 때, 18 개의 보빈들이 상기 "48-멀티필라멘트 와인더" 에 장착되었고, 토우프레그들은 이 보빈들로부터 권취되었다. 제 4 층 (+88°) 을 형성할 때, 하나의 보빈이 상기 "48-멀티필라멘트 와인더" 에 장착되었고, 토우프레그는 이 보빈으로부터 권취되었다. 제 5 층 (0°) 을 형성할 때, 18 개의 보빈들이 상기 "48-멀티필라멘트 와인더" 에 장착되었고, 토우프레그들은 이 보빈들로부터 권취되었다. 제 6 층 (-88°) 을 형성할 때, 1 개의 보빈이 상기 "48-멀티필라멘트 와인더" 에 장착되었고, 토우프레그는 이 보빈으로부터 권취되었다. 제 7 층 (0°) 을 형성할 때, 18 개의 보빈들이 상기 "48-멀티필라멘트 와인더" 에 장착되었고, 토우프레그들은 이 보빈들로부터 권취되었다.

제 1 층 (+45°) 및 제 2 층 (-45°) 을 형성할 때, 11 개의 토우프레그들은 병렬로 배치되면서 동시에 권취되었다. 제 3 층 (0°), 제 5 층 (0°) 및 제 7 층 (0°) 을 형성할 때, 18 개의 토우프레그들이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되었다. 각각의 층에 대한 와인딩에서, 각각의 토우프레그에 적용된 장력은 필라멘트 1 개당 0.13 gf 였다.

래핑 테이프는 제 7 층 (최외층) 의 외측에 권취되었고, 가열은 오븐에서 130 ℃ 로 2 시간 동안 수행되어서 수지 조성물을 경화하였다. 맨드릴과 래핑 테이프가 제거되어서 실시예 5 의 샤프트를 얻었다. 샤프트의 길이는 600 ㎜ 이었고, 샤프트의 중량은 26.3 g 이었다.

[실시예 6]

실시예 6 의 샤프트는, 필라멘트 1 개당 장력이 0.13 gf 에서 0.30 gf 로 변화된 점을 제외하고는 실시예 5 와 동일한 방식으로 획득되었다. 실시예 6 의 샤프트의 길이와 중량은 실시예 5 의 것과 동일하였다.

[비교예 3]

비교예 3 의 샤프트는, 필라멘트 1 개당 장력이 0.13 gf 에서 0.02 gf 로 변화된 점을 제외하고는 실시예 5 와 동일한 방식으로 획득되었다. 비교예 3 의 샤프트의 길이와 중량은 실시예 5 의 것과 동일하였다.

각각의 실시예들 5 및 6 과 비교예 3 에 대해, 일차 진동 및 이차 진동의 감쇠비들이 측정되었다. 결과는 아래 표 3 에 나타나 있다.

실시예 5 에서 일차 진동의 감쇠비는 비교예 3 에서 감쇠비의 2.5 배였다. 실시예 6 에서 일차 진동의 감쇠비는 비교예 3 에서 감쇠비의 5 배였다.

실시예 5 에서 이차 진동의 감쇠비는 비교예 3 에서 감쇠비의 2 배였다. 실시예 6 에서 이차 진동의 감쇠비는 비교예 3 에서 감쇠비의 4 배였다.

이 결과는, 샤프트의 강도 및 진동 감쇠 성능이 높은 장력에 의해 향상된 것을 보여준다. 본 발명의 장점들은 분명하다.

전술한 샤프트는 모든 골프 클럽들에 적용가능하다.

2...골프 클럽
4...헤드
6...샤프트
8...그립
10...제조 장치
12...보빈
14...실
16...실 가이드
18...맨드릴
22...압자
24...실리콘 러버
Tp...샤프트의 팁 단부
Bt...샤프트의 버트 단부

Claims

하나 또는 복수의 섬유 강화 수지층들을 포함하는 골프 클럽 샤프트로서,
상기 섬유 강화 수지층들 중 적어도 하나는, 장력이 적용되면서 하나 또는 복수의 섬유 다발들이 권취되는 필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조되고,
상기 섬유 다발들은 각각 복수의 필라멘트들을 포함하고,
상기 섬유 다발들에 적용된 장력은 필라멘트 1 개당 0.04 (gf) 이상인, 골프 클럽 샤프트.
제 1 항에 있어서,
상기 섬유 강화 수지층들 중 적어도 하나는, 복수의 섬유 다발들이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되는 멀티-필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조되는, 골프 클럽 샤프트.
제 2 항에 있어서,
상기 골프 클럽 샤프트는 상기 멀티-필라멘트 와인딩 방법에 의해 제조되는 복수의 섬유 강화 수지층들을 포함하고,
각각의 상기 섬유 강화 수지층들은, 간극이 실질적으로 존재하지 않도록 섬유 다발들을 병렬로 배치하면서 복수의 섬유 다발들을 나선형으로 권취함으로써 형성되는, 골프 클럽 샤프트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
필라멘트들을 형성하는 섬유들은 탄소 섬유들인, 골프 클럽 샤프트.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 섬유 강화 수지층에 포함된 수지 조성물은 에폭시 수지 조성물인, 골프 클럽 샤프트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유 다발들은 제 1 섬유를 포함하는 제 1 섬유 다발 및 제 2 섬유를 포함하는 제 2 섬유 다발을 포함하고,
상기 제 1 섬유는 상기 제 2 섬유의 인장 탄성률과 상이한 인장 탄성률을 갖는, 골프 클럽 샤프트.
하나 또는 복수의 섬유 강화 수지층들을 갖는 골프 클럽 샤프트의 제조 방법으로서,
상기 섬유 강화 수지층들 중 적어도 하나는, 장력이 적용되면서 하나 또는 복수의 섬유 다발들이 권취되는 필라멘트 와인딩 방법에 의해 형성되고,
상기 섬유 다발들은 각각 복수의 필라멘트들을 포함하고,
상기 섬유 다발들에 적용된 장력은 필라멘트 1 개당 0.04 (gf) 이상인, 골프 클럽 샤프트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 섬유 강화 수지층들 중 적어도 하나는, 복수의 섬유 다발들이 병렬로 배치되면서 동시에 권취되는 멀티-필라멘트 와인딩 방법에 의해 형성되는, 골프 클럽 샤프트의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
복수의 섬유 강화 수지층들은 멀티-필라멘트 와인딩 방법에 의해 형성되고,
각각의 상기 섬유 강화 수지층들은, 간극이 실질적으로 존재하지 않도록 섬유 다발들을 병렬로 배치하면서 복수의 섬유 다발들을 나선형으로 권취함으로써 형성되는, 골프 클럽 샤프트의 제조 방법.
제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
필라멘트들을 형성하는 섬유들은 탄소 섬유들인, 골프 클럽 샤프트의 제조 방법.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 섬유 강화 수지층에 포함된 수지 조성물은 에폭시 수지 조성물인, 골프 클럽 샤프트의 제조 방법.
제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 섬유 다발들은 제 1 섬유를 포함하는 제 1 섬유 다발 및 제 2 섬유를 포함하는 제 2 섬유 다발을 포함하고,
상기 제 1 섬유는 상기 제 2 섬유의 인장 탄성률과 상이한 인장 탄성률을 갖는, 골프 클럽 샤프트의 제조 방법.