JP3627378B2 - ゴルフクラブ用シャフト - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量でかつ、高性能なゴルフクラブ用シャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、繊維強化プラスチックを用いたゴルフクラブ用シャフトが、軽量でかつ、高強度、高剛性といった高い性能をもつことより広く普及している。
【０００３】
このようなゴルフクラブ用シャフトにおいて、今後、さらに軽量化が進むと考えられる。この軽量化と強度、剛性は相反する問題であり、軽量化と高強度、高剛性を同時に満たすことが望まれる。
【０００４】
ゴルフクラブ用シャフトの必要特性は、主に曲げ強さ、曲げ剛性、ねじり強さ、ねじり剛性とシャフト重量である。
【０００５】
しかしながら、ゴルフクラブ用シャフトの重量を軽量化すると、このような必要性能をすべて満たすことはなかなか難しい状況にあった。特に、軽量ゴルフクラブ用シャフトは、曲げ強さ、ねじり強さが低下するため、取り扱い時や打撃時（地面を叩くケースなど）に破壊しやすいという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述した問題点を解決し、軽量ゴルフクラブ用シャフトにおいて、軽量化に伴う強度の低下を押さえることで破壊を防ぎ、充分な性能を発揮するゴルフクラブ用シャフトを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のゴルフクラブ用シャフトは、補強繊維がシャフト軸方向に対し±１５°〜±８０°の方向に配向されたバイアス層と、補強繊維がシャフト軸方向に配向された軸方向層とを有し、前記軸方向層が前記バイアス層の外側に配されてなる繊維強化プラスチック製ゴルフクラブシャフトにおいて、補強繊維が周方向に配された周方向層をさらに有し、ＳＧ（製品安全協会）規格による３点曲げ試験から求められる最低強さであるシャフトの曲げ強さＰとシャフト先端から１１００ｍｍまでの部分のシャフトの長さ当たりの重量Ｗとの比（Ｐ／Ｗ）が下記（１）式の範囲にあり、かつシャフトの曲げ強さＰが下記（２）式の範囲にあることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【０００８】
１１（Ｎ／ｇ）≦Ｐ（Ｎ）／Ｗ（ｇ） ・・・（１）
４００（Ｎ）≦Ｐ（Ｎ） ・・・（２）
【０００９】
また、必要に応じて、補強層をシャフト長手方向の一部分に配することもできる。
【００１０】
さらに、上記のゴルフクラブ用シャフトにおいて、軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）が、下記（３）式の範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
０．１５≦Ｔ≦１．２５ ……（３）
さらにまた、本発明のゴルフクラブ用シャフトは、繊維強化プラスチック層を有するゴルフクラブ用シャフトにおいて、シャフトを構成する補強繊維をシャフト軸方向に配した軸方向層と、周方向に配した周方向層を有し、軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）が、下記（３）式の範囲にあることを特徴とする。
【００１２】
０．１５≦Ｔ≦１．２５ ……（３）
また、上記の本発明のゴルフクラブ用シャフトは、シャフト当たりの重量Ｗが、５５ｇ以下であることを特徴とする。
【００１３】
【発明実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態とともに、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本発明において使用される補強繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ボロン繊維などを例示できるが、成形品をなした場合に、特に優れた機械的特性を示すので炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系や、ピッチ系などの炭素繊維を用いることができる。なお、補強繊維は、単独または２種類以上を併用して使用することもできる。
【００１５】
また、本発明において用いられるマトリックス樹脂としては、通常エポキシ樹脂が用いられる。エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ブロム化Ａ型エポキシ樹脂などを使用することがでる。これらのエポキシ樹脂は、単独または２種類以上を併用して使用することができ、さらには液状のものから固体状のものまで使用することができる。また、通常、エポキシ樹脂には硬化剤が加えられて用いられることが多い。
【００１６】
本発明のゴルフクラブ用シャフトは、上記補強繊維とマトリックス樹脂からなる層（繊維強化プラスチック層）を有するものである。
【００１７】
一般的にゴルフクラブにおいて、その必要特性は、主に飛距離、打球方向性、フィーリングがあげられる。中でも飛距離アップは、すべてのゴルファーが追い求めている大きな課題である。
【００１８】
飛距離アップの方法として、ゴルフクラブ用シャフトに関しては、長尺化、軽量化などがある。
【００１９】
ゴルフクラブ用シャフトの長さでは、ドライバーで４５ｉｎ（１１４３ｍｍ）程度が主流となりつつあり、これ以上の長さのシャフトもある。しかし、今後さらなる長尺化が進んでも長くなれば、それだけ重量も増加する。
【００２０】
一方、軽量化においては、４５ｉｎシャフトで６０〜８０ｇ程度が主流であり、５５ｇ以下の軽量シャフトになると、シャフトの強度が低下する問題がでてくる。また、剛性などの特性にも影響を及ぼす。
【００２１】
このように、ゴルフクラブ用シャフトには、軽量化が必須である。しかしながら、軽量化による強度低下によって、破壊が起りやすくなる。この破壊を防ぐため、シャフトの強度の向上をはかり、かつ、シャフトとしての性能を維持するために剛性の面でも性能を発揮するゴルフクラブ用シャフトが求められる。
【００２２】
ゴルフクラブ用シャフトの破壊において、曲げ強さは特に重要な物性である。しかし、軽量化による薄肉化に伴って曲げ強さは低下する。つまり、ゴルフクラブ用シャフトの破壊が容易に起こり得ることになる。ゴルフクラブ用シャフトの破壊には、実際のゴルフ中におけるボール打ち以外にも、ゴルフクラブ運搬時の無理な負荷重量物を乗せた場合、キャディバックからの出し入れ時の無理な負荷や重量物を乗せた場合、ゴルフクラブに寄りかかり体重をかけた場合などがある。
【００２３】
ところで、一般的に人が実打球する時には、ゴルフクラブヘッドのスイートスポットでボールを打つことがベストであるが、実際には、スイートスポットを外してボールを打つことがよくある。この様な場合には、打球の方向性が悪くなったり、飛距離低下などの原因となる。特に、スイートスポットを外して打つと、シャフトは、破壊し易くなる。
【００２４】
軽量シャフトにおいて、このスイートスポットを外して打った場合に破壊がし易くなるため、シャフト曲げ強さＰと、シャフトの長さ当たりの重量Ｗとの比（Ｐ／Ｗ）が、１１（Ｎ／ｇ）以上あることが求められる。なおかつ、シャフトの安全性を考慮すれば、シャフト曲げ強さＰは４００（Ｎ）以上あることが重要である。ここで、シャフト曲げ強さＰは、後で示すＳＧ曲げ強さの測定値のなかで、最も低い箇所での曲げ強さであり、シャフトの長さ当たりの重量Ｗは、後で示すシャフトの長さ当たりの重量である。
【００２５】
一般的に、ゴルフクラブのスウィング速度は３５〜４５ｍ／ｓ程度であり、今後スウィング速度は増加する傾向にある。ゴルフクラブでボールを打ったときに、そのようなスウィング速度でシャフトが破壊しなければよく、さらに、スイートスポットを外してボールを打っても破壊しなければよい。さらには、スイートスポットを外して連続で打つなどの厳しい状況を考えれば、一般的なスウィング速度よりも充分速い速度で破壊しなければよい。
【００２６】
そのため、シャフト曲げ強さＰと、シャフトの長さ当たりの重量Ｗの比（Ｐ／Ｗ）が、１１Ｎ／ｇ以上あることで、スウィートスポットを外した時などで充分なシャフト強さが満たされることになる。好ましくは、１２Ｎ／ｇ以上、さらには１４Ｎ／ｇ以上が好ましい。
【００２７】
本発明は、特にゴルフクラブ用シャフトとして軽量なシャフトでその効果が大きい。軽量なゴルフクラブ用シャフトは、後に示すシャフトの長さ当たりの重量Ｗ（一般的にシャフト長さ１１００ｍｍ当たり）が５５ｇ以下であり、本発明の効果を効率的に用いるには、好ましくは、４５ｇ以下、さらに好ましくは、４０ｇ以下である。
【００２８】
ゴルフクラブ用シャフトの柔らかさを示す指標としてフレックスといわれるものが一般的に用いられており、市販品にはＳ、Ｒなどで示されている。本発明においては、後に示す測定方法を用いて、シャフトフレックスを測定している。一般的にはフレックスが大きすぎると、スウィングしたときにヘッドの返りが遅れて、ボールを飛ばす飛距離が低下し、ボールの方向性も悪くなり、フィーリングも悪くなる。そのため、本発明では、シャフトフレックスが１００ｍｍ以下のものが好ましく、より好ましくは９０以下である。一方、逆にフレックスが小さすぎるとシャフトが堅くなるため、力（または、スウィングスピードなど）が必要となる。そのため、一般的にシャフトフレックスは７０ｍｍ以上が良い。ただし、欧米人など、一般的に日本人よりも体格に優れている場合は５０ｍｍ程度まで用いられる。
【００２９】
ゴルフクラブ用シャフトのねじり剛性を示す指標としてトルクが一般的に用いられる。トルクが小さい方がボールの方向性が良いため、本発明では、後に示す測定方法におけるシャフトトルクが７゜以下であることが好ましい。より好ましくは６゜以下であり、さらに好ましくは５゜以下である。
【００３０】
このようなゴルフクラブ用シャフトを作る手段として、次のような方法がある。
【００３１】
繊維強化プラスチック層からなるゴルフクラブ用シャフトは、一般的にシャフトの軸方向に補強繊維が配列した軸方向層と、シャフト軸方向に対し、４５°程度に補強繊維を配したバイアス層からなっている。軸方向層が主にシャフトの曲げ力を制御し、バイアス層が主にシャフトのねじり力を制御していることが知られている。本発明においては、バイアス層がシャフト軸方向に対して±１５°〜±８０°の方向に配されていればよく、さらに軸方向層がバイアス層の外側に配されてなることが好ましい。
【００３２】
つまり、ゴルフクラブ用シャフトの曲げ強さは、シャフトの軸方向層によって決まっている。ゴルフクラブ用シャフトの曲げ強さを向上させるためには、軸方向層の曲げ強さを向上させればよい。しかし、軸方向層の持つ曲げ強さが充分シャフトの曲げ強さに発揮されているとは言い難く、特にシャフトの長さ当たりの重量Ｗが５５ｇ以下という軽量シャフトでは、軸方向層の能力は発揮されない。これは、シャフトが軽量化するほど顕著である。
【００３３】
シャフトに曲げる力が加わった時、シャフトは径方向に変形するため、曲げ破壊する前に径方向変形破壊が起こり、曲げ破壊する前にシャフトは壊れてしまう。また、シャフトの径方向の変形により、軸方向層の非繊維方向破壊などの欠損が生じ、軸方向層が充分な曲げ強さを発現せずに破壊に至る。このように、シャフトの曲げ強さは、シャフトの径方向の変形が起因している場合が多くある。
【００３４】
そのため、本発明において、シャフトの長さ当たりの重量Ｗが５５ｇ以下であるゴルフクラブ用シャフトにおいて、シャフトを構成する補強繊維をシャフト軸方向に配した軸方向層と、周方向に配した周方向層を有し、軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）が、
０．１５≦Ｔ≦１．２５
の範囲にあることが重要である。
【００３５】
周方向層とは、シャフト軸方向に対し直角に補強繊維を配向した層であることが好ましいが、シャフト軸方向に対し実質的に直角に補強繊維を配向した層であってもよい。具体的には、シャフト軸方向に対し±８５〜９０°程度補強繊維を配向したものであってもよい。
【００３６】
軸方向層のもつ能力を充分発揮させるために、周方向層を有せしめることが重要な役割をもつ。シャフトの径方向の変形をある程度押さえるために、周方向層を有せしめることが重要となる。
【００３７】
軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）を０．１５以上、１．２５以下とすることにより、径方向の変形を押さえ、軸方向の力を発揮することができる。軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）は、好ましくは０．１５〜１．００の範囲、さらには０．２〜０．８の範囲が好ましい。
【００３８】
一般的に、軸方向層のもつ能力を充分発揮するための、周方向層を配する位置は、シャフトの断面において、外側にある方が好ましく、最外層が最も効果が高い。しかし、ゴルフクラブ用シャフトを考えた場合、シャフトの成形性や美観などから、最外層に用いることは、好ましくない。周方向層を配する位置は、シャフトの肉厚中心である中心面より内側、特に、バイアス層より内側に配することで、シャフトのねじり強さ、トルクを向上できる。肉厚中心である中心面とは、たとえば肉厚がトータル５ｍｍであるならば、２．５ｍｍの面のことである。
【００３９】
また、シャフトの曲げ強さを効率的に発現させるには、シャフトの曲げ強さを支配している軸方向層の内側に隣り合う場所に周方向層を配することが好ましい。
【００４０】
ゴルフクラブ用シャフトにおいて、５５ｇ以下の軽量シャフトでは、全体の肉厚が薄くなり、材料の絶対量も少なくなるため、曲げ、ねじりなどのシャフトのもつ特性をすべて考慮したバランスのとれたシャフトとすることが重要となる。そのため、シャフトの曲げ特性の支配要素である軸方向層の量が多すぎても、少なすぎても、シャフトのバランスが悪くなる。シャフトの曲げに大きく起因する肉厚中心よりも外側にある軸方向層の厚さ（Ｔａｏ）は、０．０３ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。より好ましくは、０．０６ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、０．０８ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下である。
【００４１】
ゴルフクラブ用シャフトの軸方向層に用いられる補強繊維には、充分な強度が必要とされている。例えば、補強繊維に炭素繊維を用いた場合、炭素繊維は、弾性率と強度が相反する特性のため、高い弾性率の炭素繊維は使用することができなかった。詳しくは、炭素繊維の引張弾性率が３０ＧＰａ程度以下の繊維しか用いられなかった。しかしながら、軽量ゴルフクラブ用シャフトでは、強度だけでなく、フレックスも低下してしまう。
【００４２】
本発明のゴルフクラブ用シャフトにおいては、シャフトの肉厚中心である中心面より、外側にある軸方向層を３５ＧＰａ以上の引張弾性率を有する補強繊維を用いることが好ましい。上述してきたシャフト径方向の変形を押さえることで、高弾性率補強繊維が用いることが可能となった。
【００４３】
また、本発明に用いる軸方向材としては、高曲げ強度材である炭素繊維強化プラスチックが好ましく、なかでも、補強繊維の繊維横断面形状が円形状に加えて、多角形状、葉様形などの比円形状のもの、たとえば、補強繊維の繊維横断面形状の最小断面２次異形度Ｐｍｉｎ （＝Ｉｍｉｎ ／Ａ２ ）が、０．０８５以上である異形断面補強繊維のものが、強度向上の効果がありより好ましい。
【００４４】
但し、Ｉｍｉｎ ：単繊維断面の重心を通る軸に関する断面２次モーメントのうち最小値
Ａ：単繊維の断面積
本発明のゴルフクラブ用シャフトを用いるゴルフクラブは、インナーホーゼルタイプのヘッドに装着することが好ましく、本発明の効果がより発現される。
【００４５】
本発明のゴルフクラブ用シャフトにおける繊維強化プラスチック層の繊維含有率は、使用される補強繊維配向角に応じて、その特性、特に機械的特性を考慮すれば、好ましくは、３０体積％〜８５体積％がよい。
【００４６】
本発明のゴルフクラブ用シャフトを製造するためには、例えば、ゴルフクラブ用シャフトが繊維強化プラスチック製であるなら、従来公知の、シャフト内径と同じテーパをもった外径のマンドレルに最内層から順番に、最外層まで順番にプリプレグを巻き付け、ラッピングテープを巻き付け成形する方法、ＦＷ（フィラメントワインディング）、テープワインド法などを用いることができる。
【００４７】
本発明における各特性値の測定方法は以下の通りである。なお、実施例でもこの測定方法を用いている。
【００４８】
（１）シャフト曲げ強さＰ
シャフトの曲げ強さは、ＳＧ（製品安全性協会）規格に示されている３点曲げ試験方法からえられる値を用いてる。ＳＧ３点曲げ強さは、シャフトの４点（Ｔ，Ａ，Ｂ，Ｃ部）を測定する。本発明上で示したゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さＰは、この４点の測定部の内で、最も低い曲げ強さである。
【００４９】
ただし、ＳＧ３点曲げ試験では、４測定点の内Ａ，Ｂ，Ｃ部は同一の試験方法であるが、Ｔ部は、３点曲げ試験のスパン長さが他のＡ，Ｂ，Ｃ部の半分のため、Ｔ部の曲げ強さは、１／２にして使用する。
【００５０】
（２）シャフトの長さ当たりの重量Ｗ
シャフトの長さ当たりの重量Ｗは、シャフト長さが様々にあるため、ドライバーを考慮して１１００ｍｍ当たりの重量を用いた。シャフト長さが１１００ｍｍ以下の場合は、１１００ｍｍの長さに換算比例した重量を用い、１１００ｍｍ以上のシャフトでは、シャフト先端部分から１１００ｍｍまでの部分の重量を用いた。
【００５１】
（３）シャフトトルク
本発明における、シャフトのトルクの測定には、シャフト先端部から１０１６ｍｍをスパンとして、それよりシャフト手元部を固定し、シャフト先端部から２５．４ｍｍの位置に１３８．５ｋｇｆ−ｍｍのねじり力を加えた時の回転角を測定する。この回転角をシャフトトルクとした。
【００５２】
（４）シャフトフレックス
本発明における、シャフトのフレックスの測定には、シャフト先端部から９２５ｍｍと１０６５ｍｍの場所を支持し、シャフト先端部から１７５ｍｍの位置に２．７ｋｇｆの負荷を加えた時にシャフト先端から２００ｍｍの位置が移動した長さ（たわみ量）を測定する。このたわみ量をシャフトのフレックスとした。
【００５３】
（５）ゴルフクラブ破壊試験
本発明における、ゴルフクラブの実打試験方法には、エアキャノンによる試験を用いた。エアキャノンによる試験は、一般的によく知られている、ゴルフクラブのグリップを掴み、約２ｍの位置から任意の初速度でボールを打ち出して、ゴルフクラブのヘッドに当てる。
【００５４】
本発明においては、ヘッドのトップスコアラインとシャフト軸の交点にボールを当てた、いわゆる「ヒール打ち」状況に設定し、ボールの初速度を３０ｍ／ｓから速度を増加して、シャフトが破壊する速度を測定した。
【００５５】
一般的に、ゴルフクラブのスウィング速度は３５〜４５ｍ／ｓ程度であり、これよりも最低限１０％以上速い速度で破壊しないことを目安とした。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
【００５７】
まず、次に示すプリプレグを製作した。
【００５８】
プリプレグＡ：ＰＡＮ系炭素繊維Ａ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：５４９０ＭＰａ、引張弾性率：２９５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは１１３μｍ、マトリックス樹脂含有率は３３重量％であった。
【００５９】
プリプレグＢ：ＰＡＮ系炭素繊維Ｂ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：４４１０ＭＰａ、引張弾性率：３７５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは１２７μｍ、マトリックス樹脂含有率は３３重量％であった。
【００６０】
プリプレグＣ：ＰＡＮ系炭素繊維Ｂ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：４４１０ＭＰａ、引張弾性率：３７５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは１１２μｍ、マトリックス樹脂含有率は３３重量％であった。
【００６１】
プリプレグＤ：ＰＡＮ系炭素繊維Ｄ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：４０２０ＭＰａ、引張弾性率：２９５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは１４μｍ、マトリックス樹脂含有率は５０重量％であった。
【００６２】
プリプレグＥ：ＰＡＮ系炭素繊維Ｄ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：４０２０ＭＰａ、引張弾性率：３７５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは４７μｍ、マトリックス樹脂含有率は５８重量％であった。
【００６３】
なお、図１は、本発明におけるゴルフクラブ用シャフトの補強層用プリプレグの巻き方の説明図であり、実施例において、マンドレル１に、補強用のプリプレグ２を巻き付けるに際し、補強層の大まかな形状とマンドレルに巻き付ける位置を示したものである。
【００６４】
実施例１
先端外径４ｍｍ、テーパー率７．５／１０００ｍｍ、長さ１３００ｍｍの離形処理したステンレス製マンドレルに、図１に示すように、内側のチップ側／先端から３００ｍｍに補強層として、プリプレグＡを４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル周方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００６５】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ６００Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１４．０Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．５゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、８５ｍｍであった。
【００６６】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が
５９ｍ／ｓで破壊した。
【００６７】
実施例２
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＡを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＥを補強繊維がマンドレル周方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００６８】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ６２０Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１４．４Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．８゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、８４ｍｍであった。
【００６９】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が６０ｍ／ｓで破壊した。
【００７０】
比較例１
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＡを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００７１】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ４２０Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、９．８Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．５゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、７８ｍｍであった。
【００７２】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が４５ｍ／ｓで破壊した。
【００７３】
比較例２
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＡを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＤを補強繊維がマンドレル周方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００７４】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ４５０Ｎであった。また、このシャフトの重量は４２ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１０．７Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．７゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、８２ｍｍであった。
【００７５】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が４８ｍ／ｓで破壊した。
【００７６】
実施例３
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＡを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル周方向になる様に７周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００７７】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ６５０Ｎであった。また、このシャフトの重量は５７ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１１．４Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．２゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、１０２ｍｍであった。一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が６１ｍ／ｓで破壊した。
【００７８】
実施例４
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＣを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル周方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＣを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００７９】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ５００Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１１．７Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．５゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、７６ｍｍであった。
【００８０】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が５４ｍ／ｓで破壊した。
【００８１】
比較例３
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＣを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＣを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００８２】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ３５０Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、８．１Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．５゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、６８ｍｍであった。
【００８３】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が４１ｍ／ｓで破壊した。
【００８４】
【表１】
【００８５】
【発明の効果】
本発明のゴルフクラブ用シャフトは、上記能力を有することで、人が実際にボールを打つ場合に「ヒール打ち」しても破壊しにくく、軽量シャフトとしてゴルフクラブに使用できる。このようなシャフトを作製する構成として上記のような構成をとることで、軽量シャフトの曲げ強さを向上することができる。また、これにより、シャフトが軽量化することで、これまでよりシャフトの長尺化か可能になったり、大容量のヘッドをつけることが可能となり、飛距離アップなどができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるゴルフクラブ用シャフトの補強層用プリプレグの巻き方の説明図である。
【符号の説明】
１：マンドレル
２：補強層用プリプレグ
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量でかつ、高性能なゴルフクラブ用シャフトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、繊維強化プラスチックを用いたゴルフクラブ用シャフトが、軽量でかつ、高強度、高剛性といった高い性能をもつことより広く普及している。
【０００３】
このようなゴルフクラブ用シャフトにおいて、今後、さらに軽量化が進むと考えられる。この軽量化と強度、剛性は相反する問題であり、軽量化と高強度、高剛性を同時に満たすことが望まれる。
【０００４】
ゴルフクラブ用シャフトの必要特性は、主に曲げ強さ、曲げ剛性、ねじり強さ、ねじり剛性とシャフト重量である。
【０００５】
しかしながら、ゴルフクラブ用シャフトの重量を軽量化すると、このような必要性能をすべて満たすことはなかなか難しい状況にあった。特に、軽量ゴルフクラブ用シャフトは、曲げ強さ、ねじり強さが低下するため、取り扱い時や打撃時（地面を叩くケースなど）に破壊しやすいという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述した問題点を解決し、軽量ゴルフクラブ用シャフトにおいて、軽量化に伴う強度の低下を押さえることで破壊を防ぎ、充分な性能を発揮するゴルフクラブ用シャフトを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のゴルフクラブ用シャフトは、補強繊維がシャフト軸方向に対し±１５°〜±８０°の方向に配向されたバイアス層と、補強繊維がシャフト軸方向に配向された軸方向層とを有し、前記軸方向層が前記バイアス層の外側に配されてなる繊維強化プラスチック製ゴルフクラブシャフトにおいて、補強繊維が周方向に配された周方向層をさらに有し、ＳＧ（製品安全協会）規格による３点曲げ試験から求められる最低強さであるシャフトの曲げ強さＰとシャフト先端から１１００ｍｍまでの部分のシャフトの長さ当たりの重量Ｗとの比（Ｐ／Ｗ）が下記（１）式の範囲にあり、かつシャフトの曲げ強さＰが下記（２）式の範囲にあることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
【０００８】
１１（Ｎ／ｇ）≦Ｐ（Ｎ）／Ｗ（ｇ） ・・・（１）
４００（Ｎ）≦Ｐ（Ｎ） ・・・（２）
【０００９】
また、必要に応じて、補強層をシャフト長手方向の一部分に配することもできる。
【００１０】
さらに、上記のゴルフクラブ用シャフトにおいて、軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）が、下記（３）式の範囲にあることを特徴とする。
【００１１】
０．１５≦Ｔ≦１．２５ ……（３）
さらにまた、本発明のゴルフクラブ用シャフトは、繊維強化プラスチック層を有するゴルフクラブ用シャフトにおいて、シャフトを構成する補強繊維をシャフト軸方向に配した軸方向層と、周方向に配した周方向層を有し、軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）が、下記（３）式の範囲にあることを特徴とする。
【００１２】
０．１５≦Ｔ≦１．２５ ……（３）
また、上記の本発明のゴルフクラブ用シャフトは、シャフト当たりの重量Ｗが、５５ｇ以下であることを特徴とする。
【００１３】
【発明実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態とともに、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本発明において使用される補強繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維、ボロン繊維などを例示できるが、成形品をなした場合に、特に優れた機械的特性を示すので炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル系や、ピッチ系などの炭素繊維を用いることができる。なお、補強繊維は、単独または２種類以上を併用して使用することもできる。
【００１５】
また、本発明において用いられるマトリックス樹脂としては、通常エポキシ樹脂が用いられる。エポキシ樹脂としては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、ブロム化Ａ型エポキシ樹脂などを使用することがでる。これらのエポキシ樹脂は、単独または２種類以上を併用して使用することができ、さらには液状のものから固体状のものまで使用することができる。また、通常、エポキシ樹脂には硬化剤が加えられて用いられることが多い。
【００１６】
本発明のゴルフクラブ用シャフトは、上記補強繊維とマトリックス樹脂からなる層（繊維強化プラスチック層）を有するものである。
【００１７】
一般的にゴルフクラブにおいて、その必要特性は、主に飛距離、打球方向性、フィーリングがあげられる。中でも飛距離アップは、すべてのゴルファーが追い求めている大きな課題である。
【００１８】
飛距離アップの方法として、ゴルフクラブ用シャフトに関しては、長尺化、軽量化などがある。
【００１９】
ゴルフクラブ用シャフトの長さでは、ドライバーで４５ｉｎ（１１４３ｍｍ）程度が主流となりつつあり、これ以上の長さのシャフトもある。しかし、今後さらなる長尺化が進んでも長くなれば、それだけ重量も増加する。
【００２０】
一方、軽量化においては、４５ｉｎシャフトで６０〜８０ｇ程度が主流であり、５５ｇ以下の軽量シャフトになると、シャフトの強度が低下する問題がでてくる。また、剛性などの特性にも影響を及ぼす。
【００２１】
このように、ゴルフクラブ用シャフトには、軽量化が必須である。しかしながら、軽量化による強度低下によって、破壊が起りやすくなる。この破壊を防ぐため、シャフトの強度の向上をはかり、かつ、シャフトとしての性能を維持するために剛性の面でも性能を発揮するゴルフクラブ用シャフトが求められる。
【００２２】
ゴルフクラブ用シャフトの破壊において、曲げ強さは特に重要な物性である。しかし、軽量化による薄肉化に伴って曲げ強さは低下する。つまり、ゴルフクラブ用シャフトの破壊が容易に起こり得ることになる。ゴルフクラブ用シャフトの破壊には、実際のゴルフ中におけるボール打ち以外にも、ゴルフクラブ運搬時の無理な負荷重量物を乗せた場合、キャディバックからの出し入れ時の無理な負荷や重量物を乗せた場合、ゴルフクラブに寄りかかり体重をかけた場合などがある。
【００２３】
ところで、一般的に人が実打球する時には、ゴルフクラブヘッドのスイートスポットでボールを打つことがベストであるが、実際には、スイートスポットを外してボールを打つことがよくある。この様な場合には、打球の方向性が悪くなったり、飛距離低下などの原因となる。特に、スイートスポットを外して打つと、シャフトは、破壊し易くなる。
【００２４】
軽量シャフトにおいて、このスイートスポットを外して打った場合に破壊がし易くなるため、シャフト曲げ強さＰと、シャフトの長さ当たりの重量Ｗとの比（Ｐ／Ｗ）が、１１（Ｎ／ｇ）以上あることが求められる。なおかつ、シャフトの安全性を考慮すれば、シャフト曲げ強さＰは４００（Ｎ）以上あることが重要である。ここで、シャフト曲げ強さＰは、後で示すＳＧ曲げ強さの測定値のなかで、最も低い箇所での曲げ強さであり、シャフトの長さ当たりの重量Ｗは、後で示すシャフトの長さ当たりの重量である。
【００２５】
一般的に、ゴルフクラブのスウィング速度は３５〜４５ｍ／ｓ程度であり、今後スウィング速度は増加する傾向にある。ゴルフクラブでボールを打ったときに、そのようなスウィング速度でシャフトが破壊しなければよく、さらに、スイートスポットを外してボールを打っても破壊しなければよい。さらには、スイートスポットを外して連続で打つなどの厳しい状況を考えれば、一般的なスウィング速度よりも充分速い速度で破壊しなければよい。
【００２６】
そのため、シャフト曲げ強さＰと、シャフトの長さ当たりの重量Ｗの比（Ｐ／Ｗ）が、１１Ｎ／ｇ以上あることで、スウィートスポットを外した時などで充分なシャフト強さが満たされることになる。好ましくは、１２Ｎ／ｇ以上、さらには１４Ｎ／ｇ以上が好ましい。
【００２７】
本発明は、特にゴルフクラブ用シャフトとして軽量なシャフトでその効果が大きい。軽量なゴルフクラブ用シャフトは、後に示すシャフトの長さ当たりの重量Ｗ（一般的にシャフト長さ１１００ｍｍ当たり）が５５ｇ以下であり、本発明の効果を効率的に用いるには、好ましくは、４５ｇ以下、さらに好ましくは、４０ｇ以下である。
【００２８】
ゴルフクラブ用シャフトの柔らかさを示す指標としてフレックスといわれるものが一般的に用いられており、市販品にはＳ、Ｒなどで示されている。本発明においては、後に示す測定方法を用いて、シャフトフレックスを測定している。一般的にはフレックスが大きすぎると、スウィングしたときにヘッドの返りが遅れて、ボールを飛ばす飛距離が低下し、ボールの方向性も悪くなり、フィーリングも悪くなる。そのため、本発明では、シャフトフレックスが１００ｍｍ以下のものが好ましく、より好ましくは９０以下である。一方、逆にフレックスが小さすぎるとシャフトが堅くなるため、力（または、スウィングスピードなど）が必要となる。そのため、一般的にシャフトフレックスは７０ｍｍ以上が良い。ただし、欧米人など、一般的に日本人よりも体格に優れている場合は５０ｍｍ程度まで用いられる。
【００２９】
ゴルフクラブ用シャフトのねじり剛性を示す指標としてトルクが一般的に用いられる。トルクが小さい方がボールの方向性が良いため、本発明では、後に示す測定方法におけるシャフトトルクが７゜以下であることが好ましい。より好ましくは６゜以下であり、さらに好ましくは５゜以下である。
【００３０】
このようなゴルフクラブ用シャフトを作る手段として、次のような方法がある。
【００３１】
繊維強化プラスチック層からなるゴルフクラブ用シャフトは、一般的にシャフトの軸方向に補強繊維が配列した軸方向層と、シャフト軸方向に対し、４５°程度に補強繊維を配したバイアス層からなっている。軸方向層が主にシャフトの曲げ力を制御し、バイアス層が主にシャフトのねじり力を制御していることが知られている。本発明においては、バイアス層がシャフト軸方向に対して±１５°〜±８０°の方向に配されていればよく、さらに軸方向層がバイアス層の外側に配されてなることが好ましい。
【００３２】
つまり、ゴルフクラブ用シャフトの曲げ強さは、シャフトの軸方向層によって決まっている。ゴルフクラブ用シャフトの曲げ強さを向上させるためには、軸方向層の曲げ強さを向上させればよい。しかし、軸方向層の持つ曲げ強さが充分シャフトの曲げ強さに発揮されているとは言い難く、特にシャフトの長さ当たりの重量Ｗが５５ｇ以下という軽量シャフトでは、軸方向層の能力は発揮されない。これは、シャフトが軽量化するほど顕著である。
【００３３】
シャフトに曲げる力が加わった時、シャフトは径方向に変形するため、曲げ破壊する前に径方向変形破壊が起こり、曲げ破壊する前にシャフトは壊れてしまう。また、シャフトの径方向の変形により、軸方向層の非繊維方向破壊などの欠損が生じ、軸方向層が充分な曲げ強さを発現せずに破壊に至る。このように、シャフトの曲げ強さは、シャフトの径方向の変形が起因している場合が多くある。
【００３４】
そのため、本発明において、シャフトの長さ当たりの重量Ｗが５５ｇ以下であるゴルフクラブ用シャフトにおいて、シャフトを構成する補強繊維をシャフト軸方向に配した軸方向層と、周方向に配した周方向層を有し、軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）が、
０．１５≦Ｔ≦１．２５
の範囲にあることが重要である。
【００３５】
周方向層とは、シャフト軸方向に対し直角に補強繊維を配向した層であることが好ましいが、シャフト軸方向に対し実質的に直角に補強繊維を配向した層であってもよい。具体的には、シャフト軸方向に対し±８５〜９０°程度補強繊維を配向したものであってもよい。
【００３６】
軸方向層のもつ能力を充分発揮させるために、周方向層を有せしめることが重要な役割をもつ。シャフトの径方向の変形をある程度押さえるために、周方向層を有せしめることが重要となる。
【００３７】
軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）を０．１５以上、１．２５以下とすることにより、径方向の変形を押さえ、軸方向の力を発揮することができる。軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）は、好ましくは０．１５〜１．００の範囲、さらには０．２〜０．８の範囲が好ましい。
【００３８】
一般的に、軸方向層のもつ能力を充分発揮するための、周方向層を配する位置は、シャフトの断面において、外側にある方が好ましく、最外層が最も効果が高い。しかし、ゴルフクラブ用シャフトを考えた場合、シャフトの成形性や美観などから、最外層に用いることは、好ましくない。周方向層を配する位置は、シャフトの肉厚中心である中心面より内側、特に、バイアス層より内側に配することで、シャフトのねじり強さ、トルクを向上できる。肉厚中心である中心面とは、たとえば肉厚がトータル５ｍｍであるならば、２．５ｍｍの面のことである。
【００３９】
また、シャフトの曲げ強さを効率的に発現させるには、シャフトの曲げ強さを支配している軸方向層の内側に隣り合う場所に周方向層を配することが好ましい。
【００４０】
ゴルフクラブ用シャフトにおいて、５５ｇ以下の軽量シャフトでは、全体の肉厚が薄くなり、材料の絶対量も少なくなるため、曲げ、ねじりなどのシャフトのもつ特性をすべて考慮したバランスのとれたシャフトとすることが重要となる。そのため、シャフトの曲げ特性の支配要素である軸方向層の量が多すぎても、少なすぎても、シャフトのバランスが悪くなる。シャフトの曲げに大きく起因する肉厚中心よりも外側にある軸方向層の厚さ（Ｔａｏ）は、０．０３ｍｍ以上、０．４ｍｍ以下の範囲にあることが好ましい。より好ましくは、０．０６ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であり、さらに好ましくは、０．０８ｍｍ以上、０．２５ｍｍ以下である。
【００４１】
ゴルフクラブ用シャフトの軸方向層に用いられる補強繊維には、充分な強度が必要とされている。例えば、補強繊維に炭素繊維を用いた場合、炭素繊維は、弾性率と強度が相反する特性のため、高い弾性率の炭素繊維は使用することができなかった。詳しくは、炭素繊維の引張弾性率が３０ＧＰａ程度以下の繊維しか用いられなかった。しかしながら、軽量ゴルフクラブ用シャフトでは、強度だけでなく、フレックスも低下してしまう。
【００４２】
本発明のゴルフクラブ用シャフトにおいては、シャフトの肉厚中心である中心面より、外側にある軸方向層を３５ＧＰａ以上の引張弾性率を有する補強繊維を用いることが好ましい。上述してきたシャフト径方向の変形を押さえることで、高弾性率補強繊維が用いることが可能となった。
【００４３】
また、本発明に用いる軸方向材としては、高曲げ強度材である炭素繊維強化プラスチックが好ましく、なかでも、補強繊維の繊維横断面形状が円形状に加えて、多角形状、葉様形などの比円形状のもの、たとえば、補強繊維の繊維横断面形状の最小断面２次異形度Ｐｍｉｎ （＝Ｉｍｉｎ ／Ａ２ ）が、０．０８５以上である異形断面補強繊維のものが、強度向上の効果がありより好ましい。
【００４４】
但し、Ｉｍｉｎ ：単繊維断面の重心を通る軸に関する断面２次モーメントのうち最小値
Ａ：単繊維の断面積
本発明のゴルフクラブ用シャフトを用いるゴルフクラブは、インナーホーゼルタイプのヘッドに装着することが好ましく、本発明の効果がより発現される。
【００４５】
本発明のゴルフクラブ用シャフトにおける繊維強化プラスチック層の繊維含有率は、使用される補強繊維配向角に応じて、その特性、特に機械的特性を考慮すれば、好ましくは、３０体積％〜８５体積％がよい。
【００４６】
本発明のゴルフクラブ用シャフトを製造するためには、例えば、ゴルフクラブ用シャフトが繊維強化プラスチック製であるなら、従来公知の、シャフト内径と同じテーパをもった外径のマンドレルに最内層から順番に、最外層まで順番にプリプレグを巻き付け、ラッピングテープを巻き付け成形する方法、ＦＷ（フィラメントワインディング）、テープワインド法などを用いることができる。
【００４７】
本発明における各特性値の測定方法は以下の通りである。なお、実施例でもこの測定方法を用いている。
【００４８】
（１）シャフト曲げ強さＰ
シャフトの曲げ強さは、ＳＧ（製品安全性協会）規格に示されている３点曲げ試験方法からえられる値を用いてる。ＳＧ３点曲げ強さは、シャフトの４点（Ｔ，Ａ，Ｂ，Ｃ部）を測定する。本発明上で示したゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さＰは、この４点の測定部の内で、最も低い曲げ強さである。
【００４９】
ただし、ＳＧ３点曲げ試験では、４測定点の内Ａ，Ｂ，Ｃ部は同一の試験方法であるが、Ｔ部は、３点曲げ試験のスパン長さが他のＡ，Ｂ，Ｃ部の半分のため、Ｔ部の曲げ強さは、１／２にして使用する。
【００５０】
（２）シャフトの長さ当たりの重量Ｗ
シャフトの長さ当たりの重量Ｗは、シャフト長さが様々にあるため、ドライバーを考慮して１１００ｍｍ当たりの重量を用いた。シャフト長さが１１００ｍｍ以下の場合は、１１００ｍｍの長さに換算比例した重量を用い、１１００ｍｍ以上のシャフトでは、シャフト先端部分から１１００ｍｍまでの部分の重量を用いた。
【００５１】
（３）シャフトトルク
本発明における、シャフトのトルクの測定には、シャフト先端部から１０１６ｍｍをスパンとして、それよりシャフト手元部を固定し、シャフト先端部から２５．４ｍｍの位置に１３８．５ｋｇｆ−ｍｍのねじり力を加えた時の回転角を測定する。この回転角をシャフトトルクとした。
【００５２】
（４）シャフトフレックス
本発明における、シャフトのフレックスの測定には、シャフト先端部から９２５ｍｍと１０６５ｍｍの場所を支持し、シャフト先端部から１７５ｍｍの位置に２．７ｋｇｆの負荷を加えた時にシャフト先端から２００ｍｍの位置が移動した長さ（たわみ量）を測定する。このたわみ量をシャフトのフレックスとした。
【００５３】
（５）ゴルフクラブ破壊試験
本発明における、ゴルフクラブの実打試験方法には、エアキャノンによる試験を用いた。エアキャノンによる試験は、一般的によく知られている、ゴルフクラブのグリップを掴み、約２ｍの位置から任意の初速度でボールを打ち出して、ゴルフクラブのヘッドに当てる。
【００５４】
本発明においては、ヘッドのトップスコアラインとシャフト軸の交点にボールを当てた、いわゆる「ヒール打ち」状況に設定し、ボールの初速度を３０ｍ／ｓから速度を増加して、シャフトが破壊する速度を測定した。
【００５５】
一般的に、ゴルフクラブのスウィング速度は３５〜４５ｍ／ｓ程度であり、これよりも最低限１０％以上速い速度で破壊しないことを目安とした。
【００５６】
【実施例】
以下、本発明を実施例によってさらに具体的に説明する。
【００５７】
まず、次に示すプリプレグを製作した。
【００５８】
プリプレグＡ：ＰＡＮ系炭素繊維Ａ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：５４９０ＭＰａ、引張弾性率：２９５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは１１３μｍ、マトリックス樹脂含有率は３３重量％であった。
【００５９】
プリプレグＢ：ＰＡＮ系炭素繊維Ｂ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：４４１０ＭＰａ、引張弾性率：３７５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは１２７μｍ、マトリックス樹脂含有率は３３重量％であった。
【００６０】
プリプレグＣ：ＰＡＮ系炭素繊維Ｂ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：４４１０ＭＰａ、引張弾性率：３７５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは１１２μｍ、マトリックス樹脂含有率は３３重量％であった。
【００６１】
プリプレグＤ：ＰＡＮ系炭素繊維Ｄ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：４０２０ＭＰａ、引張弾性率：２９５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは１４μｍ、マトリックス樹脂含有率は５０重量％であった。
【００６２】
プリプレグＥ：ＰＡＮ系炭素繊維Ｄ（平均単繊維直径：５μｍ、引張強さ：４０２０ＭＰａ、引張弾性率：３７５ＧＰａ）を互いに並行かつシート状に引き揃えたものにエポキシ樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを用意した。厚みは４７μｍ、マトリックス樹脂含有率は５８重量％であった。
【００６３】
なお、図１は、本発明におけるゴルフクラブ用シャフトの補強層用プリプレグの巻き方の説明図であり、実施例において、マンドレル１に、補強用のプリプレグ２を巻き付けるに際し、補強層の大まかな形状とマンドレルに巻き付ける位置を示したものである。
【００６４】
実施例１
先端外径４ｍｍ、テーパー率７．５／１０００ｍｍ、長さ１３００ｍｍの離形処理したステンレス製マンドレルに、図１に示すように、内側のチップ側／先端から３００ｍｍに補強層として、プリプレグＡを４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル周方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００６５】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ６００Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１４．０Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．５゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、８５ｍｍであった。
【００６６】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が
５９ｍ／ｓで破壊した。
【００６７】
実施例２
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＡを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＥを補強繊維がマンドレル周方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００６８】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ６２０Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１４．４Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．８゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、８４ｍｍであった。
【００６９】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が６０ｍ／ｓで破壊した。
【００７０】
比較例１
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＡを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００７１】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ４２０Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、９．８Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．５゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、７８ｍｍであった。
【００７２】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が４５ｍ／ｓで破壊した。
【００７３】
比較例２
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＡを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＤを補強繊維がマンドレル周方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００７４】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ４５０Ｎであった。また、このシャフトの重量は４２ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１０．７Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．７゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、８２ｍｍであった。
【００７５】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が４８ｍ／ｓで破壊した。
【００７６】
実施例３
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＡを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル周方向になる様に７周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＡを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００７７】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ６５０Ｎであった。また、このシャフトの重量は５７ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１１．４Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．２゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、１０２ｍｍであった。一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が６１ｍ／ｓで破壊した。
【００７８】
実施例４
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＣを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル周方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＣを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００７９】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ５００Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、１１．７Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．５゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、７６ｍｍであった。
【００８０】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が５４ｍ／ｓで破壊した。
【００８１】
比較例３
実施例１と同様に、同じマンドレルにプリプレグＣを補強層として図１に示すように、内側に４周巻き、その後、プリプレグＥを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に２周巻き付け、その外側にプリプレグＢを補強繊維がマンドレル軸方向に対しほぼ±４５゜になるように１周巻き付け、その外側にプリプレグＣを補強繊維がマンドレル軸方向になる様に巻き付けた。しかる後に、周知の方法であるラッピングテープを巻き付け、硬化炉で加熱硬化した後、ラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、１１００ｍｍに切断してゴルフクラブ用シャフトを得た。
【００８２】
このゴルフクラブ用シャフトのシャフト曲げ強さを測定したところ３５０Ｎであった。また、このシャフトの重量は４３ｇであり、単位シャフト先重量当たりの曲げ強さは、８．１Ｎ／ｇであった。シャフトトルクを測定したところ、５．５゜であった。シャフトフレックスを測定したところ、６８ｍｍであった。
【００８３】
一方、同様にして作製したシャフトにヘッドおよびグリップを取り付け、ゴルフクラブを得た。このゴルフクラブでエアキャノンによる破壊試験したところ、ボールの速度が４１ｍ／ｓで破壊した。
【００８４】
【表１】
【発明の効果】
本発明のゴルフクラブ用シャフトは、上記能力を有することで、人が実際にボールを打つ場合に「ヒール打ち」しても破壊しにくく、軽量シャフトとしてゴルフクラブに使用できる。このようなシャフトを作製する構成として上記のような構成をとることで、軽量シャフトの曲げ強さを向上することができる。また、これにより、シャフトが軽量化することで、これまでよりシャフトの長尺化か可能になったり、大容量のヘッドをつけることが可能となり、飛距離アップなどができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるゴルフクラブ用シャフトの補強層用プリプレグの巻き方の説明図である。
【符号の説明】
１：マンドレル
２：補強層用プリプレグ
Claims (6)
- 補強繊維がシャフト軸方向に対し±１５°〜±８０°の方向に配向されたバイアス層と、補強繊維がシャフト軸方向に配向された軸方向層とを有し、前記軸方向層が前記バイアス層の外側に配されてなる繊維強化プラスチック製ゴルフクラブシャフトにおいて、補強繊維が周方向に配された周方向層をさらに有し、ＳＧ（製品安全協会）規格による３点曲げ試験から求められる最低強さであるシャフトの曲げ強さＰとシャフト先端から１１００ｍｍまでの部分のシャフトの長さ当たりの重量Ｗとの比（Ｐ／Ｗ）が下記（１）式の範囲にあり、かつシャフトの曲げ強さＰが下記（２）式の範囲にあることを特徴とするゴルフクラブシャフト。
１１（Ｎ／ｇ）≦Ｐ（Ｎ）／Ｗ（ｇ） ・・・（１）
４００（Ｎ）≦Ｐ（Ｎ） ・・・（２） - 軸方向層の厚さ（Ｔａ）に対する周方向層の厚さ（Ｔｂ）の割合Ｔ（Ｔｂ／Ｔａ）が、下記（３）式の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のゴルフクラブ用シャフト。
０．１５≦Ｔ≦１．２５ ・・・（３） - シャフト先端から１１００ｍｍまでの部分のシャフトの長さ当たりの重量Ｗが、５５ｇ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のゴルフクラブ用シャフト。
- シャフト先端部から１０１６ｍｍをスパンとしてシャフト先端部から２５．４ｍｍの位置に１３８．５ｋｇｆ−ｍｍのねじり力を加えた時の回転角であるシャフトトルクが、７゜以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のゴルフクラブ用シャフト。
- シャフト先端部から９２５ｍｍと１０６５ｍｍの場所を支持し、シャフト先端部から１７５ｍｍの位置に２．７ｋｇｆの負荷を加えた時にシャフト先端から２００ｍｍの位置が移動した長さであるシャフトフレックスが、１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴルフクラブ用シャフト。
- ゴルフクラブ用シャフトを構成する補強繊維が、ＰＡＮ系炭素繊維を含み、該ＰＡＮ系炭素繊維の量が全補強繊維量の７５重量％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のゴルフクラブ用シャフト。
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