JP4041031B2 - ラケットフレーム - Google Patents

Description

本発明は、ラケットフレームに関し、詳しくは、繊維強化樹脂層を積層して成形したラケットフレームにおいて、強化繊維に含浸するマトリクス樹脂を改良し、軽量でありながら、強度、剛性を低下させることなく、優れた振動減衰性を実現するものである。

一般に、テニスプレーにおいて、打球時に生じる振動と手に加わる衝撃は、プレーヤーにとって不快であり、また、肘が痛むテニスエルボー等の原因の一つとも考えられている。このため、従来よりラケットの打球時に生じる振動を抑制する様々な工夫がなされている。その代表的な方法として、繊維強化樹脂からなるラケットフレームにおいて、マトリクス樹脂に振動減衰性の高い熱可塑性樹脂を使用することが知られている。

例えば、本出願人は、特公平５−３３６４５号（特許文献１）において、マトリクス樹脂に振動減衰性の高いナイロン樹脂からなる熱可塑性樹脂を用いるラケットを提案している。熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂にすると、体積割合が同一である繊維で強化された熱硬化性樹脂 (例えばエポキシ樹脂)をマトリクス樹脂としたラケットと比較した場合、振動減衰比が約２倍になるとしている。

また、本出願人は、特開平１０−２９０８５１号（特許文献２）において、ゴム状重合体成分を含む（メタ）アクリル系重合体微粒子が分散したエポキシ樹脂組成物を硬化してなるラケットフレームを提案している。これにより、剛性および強度を低下させずに振動減衰性を向上させると共に、環境の変化による変動を小さくしている。

さらに、特公昭６１−２９６１３号（特許文献３）において、エポキシ樹脂と相溶性のよい液状ゴムを用い、エポキシ樹脂と液状ゴムとを均一に相溶した形で硬化させて、エポキシ樹脂とゴムの海島構造とするゴム変性エポキシをマトリクス樹脂としたプリプレグが提案されている。

さらには、本出願人は、特開２００２−４５４４４号（特許文献４）において、繊維強化樹脂層の少なくとも一部に、周波数１０Ｈｚ、温度６℃の条件下で損失係数ｔａｎδが１．０以上であると共に０．１ｍｍ以上０．６ｍｍ以下の厚みの粘弾性材を振動吸収材として介在させたラケットフレームを提案している。

特公平５−３３６４５号公報 特開平１０−２９０８５１号公報 特公昭６１−２９６１３号公報 特開２００２−４５４４４号公報

しかしながら、前記特公平５−３３６４５号において、マトリクス樹脂とするナイロン樹脂が振動減衰性に優れているのは、水が可塑剤となりガラス転移温度が大きく低下するためである。絶乾状態ではガラス転移温度は約６０度であるが、吸水するに従い低下し、３％の吸水量でガラス転移温度は室温付近の約２０度になる。従って、ラケットの振動減衰比も絶乾状態では０．００５であるが、吸水量が飽和状態では０．０２０という具合に湿度が変わるとラケットの性能が変わることとなる。よって、振動減衰性を高めることができるものの、環境依存性や軽量化の点で未だ改良の余地がある。

また、特開平１０−２９０８５１号のラケットフレームでは、良好な振動減衰性が得られるものの、ゴム状重合体成分を含む（メタ）アクリル系重合体微粒子が分散したエポキシ樹脂組成物は、粘度が高いことから、成形しにくい場合がある。また、軽量性と振動減衰性を効率良く実現するには、未だ改良の余地がある。
特公昭６１−２９６１３号公報では、自己接着性が高められてはいるものの、軽量性や耐久性を維持しながら効率良く振動減衰性を高めることができないという問題がある。
特開２００２−４５４４４号では、部分的に介在させる粘弾性材の影響でラケットフレームの剛性が低下して反発係数が低下することがあり、剛性や強度と、軽量性や振動減衰性の各性能を、さらにバランス良く向上させることが要求されている。

本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、剛性や強度を低下させることなく軽量性を維持すると共に、優れた振動減衰性を実現するラケットフレームを提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、繊維強化樹脂層を２層以上積層した積層体からなるラケットフレームであって、
エポキシ当量が２５０〜３５０、分子量が５００〜７００であるエポキシ樹脂に活性剤が配合され、温度０℃〜１０℃の条件下で周波数１０Ｈｚで測定された損失係数ｔａｎδを０．５以上３．０以下とした改質樹脂組成物がマトリクス樹脂である改質繊維強化樹脂層が少なくとも１層積層されると共に、上記改質繊維強化樹脂層以外の繊維強化樹脂層は、上記改質樹脂組成物のエポキシ樹脂よりエポキシ当量が小さく、分子量も小さいエポキシ樹脂を用いて、温度０℃〜１０℃の条件下で周波数１０Ｈｚで測定された損失係数ｔａｎδを０．０１以上０．５未満とした通常樹脂組成物をマトリクス樹脂とし、
上記改質繊維強化樹脂層の重量は、該改質繊維強化樹脂層以外の繊維強化樹脂層の重量の１％以上１０％以下としていることを特徴とするラケットフレーム。
を提供している。

温度０℃〜１０℃の条件下で周波数１０Ｈｚで測定された損失係数ｔａｎδを０．５以上３．０以下とした改質樹脂組成物をマトリクス樹脂とした改質繊維強化樹脂層を上記規定重量で積層しているため、繊維強化樹脂の軽量性と強化繊維による剛性を維持しながら、かつ強度を低下させることなく、効率良く振動減衰性を高めることができる。

損失係数が０．５未満であると振動減衰性を向上することができず、損失係数が３．０より大きいと成形性や強度が低下しやすくなる。改質樹脂組成物の損失係数は１．０以上２．０以下がさらに好ましい。なお、損失係数が異なる２種以上の改質繊維強化樹脂層を積層しても良い。

温度条件を０℃〜１０℃の範囲としているのは、粘弾性測定の経験則である周波数−温度換算則に起因する。この経験則では、周波数１オーダーが、温度１０℃に相当すると考えられる。ラケットフレームの面外１次振動は１００〜２００Ｈｚであり、面外２次振動は４００〜５００Ｈｚ程度となる。さらに、面内振動はストリングテンションに影響を受け、３００〜８００Ｈｚの範囲となる。従って、ラケットフレームの使用温度である室温と上記周波数の関係より０℃〜１０℃に着目している。ラケットでボールを打球する際に発生する強制振動は１００〜１０００Ｈｚの範囲内と考えられる。従って、上記温度範囲で測定されたｔａｎδを、上記範囲とすることで、衝撃により発生する力を効率的に抑制することが可能となる。

改質繊維強化樹脂層の重量は、該改質繊維強化樹脂層以外の繊維強化樹脂層の重量の１％以上１０％以下としているのは、１％より少ないと振動減衰性を向上できないためであり、１０％より多いとラケットフレームの強度が低下するためである。
このように、振動減衰材等の他の材料を繊維強化樹脂層中に介在させたりすることなく、マトリクス樹脂の損失係数を調整した上記少量の改質繊維強化樹脂層のみで振動減衰性を向上できるため、重量増加を招くことがなく、軽量性を維持することができる。

改質樹脂組成物の樹脂成分は、ラケットフレーム全体の強度や成形性を良好とするため、熱硬化性樹脂としている。双極子モーメント量を増加させる活性剤、液状ゴムや軟化剤等の各種添加剤等により損失係数を０．５以上３．０以下とすることができる。なお、熱硬化性樹脂と熱可塑性樹脂との混合樹脂を用いることもできる。

改質繊維強化樹脂層以外の繊維強化樹脂層のマトリクス樹脂の樹脂成分には、強度や剛性を低下させないために熱硬化性樹脂が用いられ、上記損失係数ｔａｎδを０．０１以上０．５未満としている。さらに好ましくは０．１以上０．３以下である。これにより、改質繊維強化樹脂層による優れた振動減衰性を維持しながら、フレーム自体の強度と剛性を高めることができる。なお、損失係数を異ならせた２種以上を用いても良い。

改質樹脂組成物は、エポキシ樹脂に、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物及びジフェニルアクリレート基を持つ化合物から選択される１種以上の活性剤が配合された組成物としていることが好ましい。具体的には、シーシーアイ社製のＤＬ２６、ＤＬ３０等を用いることができる。
上記のような活性剤を配合することにより、エポキシ樹脂が軟化され損失係数を高めることができると共に、組成物中の双極子モーメント量を増加することができる。双極子を持った活性剤が組成物中に分散し相溶化されると、通常の状態では、±の双極子は、電荷が引き付け合って安定した状態で、樹脂と電気的に結合して存在している。この材料に振動が加わった場合、双極子が変位し双極子同士が一旦離れるが、その後、再び互いに引きつけ合おうとする復元作用が働く。その際に、双極子がベースとなる樹脂の高分子鎖や他の双極子と接触し、摩擦熱として振動エネルギーが大量に熱エネルギーに変換される。上記作用により振動エネルギーを吸収することができる。

改質樹脂組成物に用いるエポキシ樹脂は、エポキシ分子の鎖が長く、側鎖が少ないものが好ましく、エポキシ当量が２５０〜３５０、分子量が５００〜７００のエポキシ樹脂としている。架橋点が少ないため、組成物を軟化させ損失係数を高めることができる。
特に、ポリプロピレン−エーテル系エポキシ樹脂とＧ−グリシジルエーテル系エポキシ樹脂との混合物が好ましく、その他、種々のエポキシ樹脂を１種又は２種以上組み合わせて用いても良い。活性剤の配合量により損失係数を調整することができるが、樹脂成分１００重量部に対して、活性剤を１０〜２００重量部の範囲とするのが好ましい。

改質繊維強化樹脂層の強化繊維の引張弾性率は１５０ＧＰａ以上６００ＧＰａ以下としていることが好ましい。１５０ＧＰａより小さいと、ラケットフレームの剛性が低下し、反発性も低下しやすくなるためであり、２００ＧＰａ以上、さらには２５０ＧＰａ以上が好ましい。また、６００ＧＰａより大きいと耐衝撃性が低下しやすいためであり、５００ＧＰａ以下、さらには４５０ＧＰａ以下が好ましい。なお、より好ましくは、全繊維強化樹脂層の５０％以上、さらには７５％以上、最も好ましくは１００％の層で、引張弾性率が上記範囲の強化繊維を用いるのが良い。

改質繊維強化樹脂層以外の通常繊維強化樹脂層のマトリクス樹脂の樹脂成分は、改質樹脂組成物の樹脂成分と同種の樹脂としている。通常繊維強化樹脂層のエポキシ樹脂は、改質樹脂組成物のエポキシ樹脂よりエポキシ当量が小さく、分子量も小さいエポキシ樹脂としている。具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が好ましい。なお、各種添加剤等を配合しても良い。

改質繊維強化樹脂層は、上記積層体の全肉厚を１００％として肉厚中心位置から肉厚方向の一方側と他方側のそれぞれに２０％以内の厚み範囲内、さらには１０％以内の厚み範囲内に、少なくとも１層積層されていることが好ましい。
上記厚み範囲は、ラケットフレームに衝撃が加わったときに最も剪断力が大きい部分であり、その部分に振動減衰性の良い改質繊維強化樹脂層を配置することで、ラケットフレームに生じる振動を効率的に減衰させることができる。
特に、上記厚み範囲内に、改質繊維強化樹脂層の５０％以上、さらには１００％が配置されていることが好ましい。

打球面の輪郭を形成するヘッド部と、該ヘッド部に接合される二股状のスロート部を備え、
上記打球面を時計面と見てトップ位置を１２時とすると、１１時〜１時の範囲の第１位置、３時〜５時（９時〜７時）の範囲の第２位置、左右スロート部の第３位置から選択される１箇所又は２箇所以上の位置に、上記改質繊維強化樹脂層が配置されていることが好ましい。
このように、面外１次、面外２次の各振動モードの振動を最も励起する位置に効果的に配置することにより、効率良く振動減衰性を向上させることができる。
なお、ラケットの操作性やバランスの点より、左右対称位置に配置することが好ましい。また、ラケットフレームの断面において、断面周方向を全周するように配置することが好ましいが、一部あるいは複数個所に断続的に配置することもできる。

上記強化繊維としては、一般に高性能強化繊維として用いられる繊維が使用できる。例えば、カーボン繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、超高分子ポリエチレン繊維等が挙げられる。また金属繊維を用いてもよい。これらの強化繊維は、長繊維、短繊維の何れであっても良く、これらの繊維を２種以上混合して用いても構わない。強化繊維の形状や配列については限定されず、例えば、単一方向、ランダム方向、シート状、マット状、織物（クロス）状、組み紐状などいずれの形状・配列でも使用可能である。
なお、改質繊維強化樹脂層の強化繊維としては、高強度と低比重との両立の点からカーボン繊維が好適であり、全繊維強化樹脂層の５０％以上の層で、さらに７５％以上の層で、さらには１００％の層で、カーボン繊維（炭素繊維）を用いることが特に好ましい。

上記繊維強化樹脂層は、プリプレグを積層した積層構造、上記樹脂に含浸した繊維をＦＷ法（フィラメントワインデイング法）で積層した積層構造あるいは、繊維をＦＷ法で積層構造とした後に上記樹脂に含浸させて形成している。
特に、繊維強化樹脂層をプリプレグとすることにより、ラケットフレームの剛性を低下させることなく、反発性能を維持したまま、振動減衰性を向上することができる。

本発明は、重量（ストリングを除いた質量）が１８０ｇ以上３０５ｇ以下の硬式テニス用のラケットフレームに好適であり、その他、軟式テニス、バトミントン、スカッシュ用に用いることもできる。

なお、損失係数ｔａｎδは、粘弾性測定装置（レオロジ製）によって測定されている。測定条件は、周波数１０Ｈｚ、温度０℃〜１０℃であり、治具が引張であり、昇温速度が２℃／ｍｉｎであり、初期歪みが２ｍｍであり、変位振幅が±１２μｍである。試験片の寸法は、幅が５ｍｍ、厚みが２ｍｍ、長さが３０ｍｍである。この試験片の両端５ｍｍずつがチャックされるので試験片の変位部分は２０ｍｍとなる。

また、エポキシ樹脂を硬化させるために配合する硬化剤と共に活性剤を加え、加熱して活性剤を相溶化させることが好ましい。
他に、一般的な硬化促進剤、可塑剤、安定剤、乳化剤、充填剤、強化剤、着色剤、発泡剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、滑剤など必要に応じて加えてもよい。

具体的には、本発明のラケットフレームは、例えば、以下の(1)〜(3)の方法により成形している。
(1)炭素繊維を、エポキシ樹脂を主成分とし損失係数が０．５以上３．０以下の改質樹脂組成物又はエポキシ樹脂を主成分とし損失係数が０．０１以上０．５未満通常樹脂組成物に浸漬しながら、ドラムに一定の繊維方向となるように巻き付け、一定量巻き付けた後にドラムから切り取り、約８０〜１００℃の熱をかけて疑似硬化状態のプリプレグを作成し、このプリプレグを適当な繊維角度になるように重ねて切断する。次いで、適宜の太さのマンドレルにナイロン製やシリコン製のチューブを通し、このチューブ上に上記プリプレグを適宜な角度及び繊維量となるように所定の位置に巻き付けた後、マンドレルからチューブごと抜き取る。このプリプレグを巻き付けたチューブをラケットフレームの金型内にセットし、この後、チューブ内に適当な圧力をかけ、チューブと繊維が金型に沿うようにした後、１５０℃で１５分加熱してプリプレグを硬化成形している。
(2)マンドレルに通したチューブ上にフィラメントワインティング法により改質樹脂組成物又は通常樹脂組成物を適当量付着させた繊維を適当な角度で巻き付けた後、マンドレルからチューブごと抜き取り、繊維を巻き付けたチューブをラケットフレームの金型内にセットし、次いで、上記(1)と同様の加熱成形を行う。
(3)繊維を編んで作ったブレードを改質樹脂組成物又は通常樹脂組成物に浸漬し、これを適当な太さのマンドレルに通したナイロン製やシリコン製のチューブ上に積層して巻き付けて円筒状の繊維成形体（レイアップ）を作成した後、この繊維成形体（レイアップ）をチューブごとマンドレルから抜き取り、ラケットフレームの金型内にセットする。

以上の説明より明らかなように、本発明によれば、温度０℃〜１０℃の条件下で周波数１０Ｈｚで測定された損失係数ｔａｎδを０．５以上３．０以下とした改質樹脂組成物をマトリクス樹脂とした改質繊維強化樹脂層を上記規定重量で積層しているため、繊維強化樹脂の軽量性と強化繊維による剛性を維持しながら、かつ強度を低下させることなく、効率良く振動減衰性を高めることができる。

また、振動減衰材等の他の材料を繊維強化樹脂層中に介在させたりすることなく、繊維強化樹脂層のみで振動減衰性を向上できるため、重量増加を招くことがなく、軽量性を維持することができる。よって、硬式テニス用等の各種ラケットに好適に用いることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２は本発明の第１実施形態のラケットフレーム１０を示す。
ラケットフレーム１０は繊維強化樹脂層を２層以上積層した中空パイプ状の積層体からなり、打球面の輪郭を形成するヘッド部１２、ヘッド部１２に接合される二股状のスロート部１３Ａ，１３Ｂ、シャフト部１４、グリップ部１５を連続して一体的に形成している。両側のスロート部１３にヨーク１７の両端を連結して、ヘッド部１２と共に打球面Ｆを囲むガット張架部Ｇを形成し、ガット張架部Ｇには、ストリング張設用のガット穴（図示せず）を設けている。

本実施形態では、温度０℃〜１０℃の条件下で周波数１０Ｈｚで測定された損失係数ｔａｎδを１．３とした改質樹脂組成物がマトリクス樹脂である改質繊維強化樹脂層２０が左右スロート部１３Ａ，１３Ｂに配置され積層されている。改質繊維強化樹脂層２０の重量は、改質繊維強化樹脂層２０以外の通常繊維強化樹脂層３０の重量の１％としている。改質繊維強化樹脂層２０以外の通常繊維強化樹脂層３０のマトリクス樹脂の損失係数ｔａｎδは０．２としている。

改質繊維強化樹脂層２０の配置位置において、通常繊維強化樹脂層３０の１０枚のプリプレグが積層されていると共に、改質繊維強化樹脂層２０のプリプレグは通常繊維強化樹脂層３０の４層目のプリプレグと５層目のプリプレグの層間に積層されている。

具体的には、通常繊維強化樹脂層３０の１〜４層目の内層側プリプレグ３０−１と、５〜１０層目の外層側プリプレグ３０−２とが、改質繊維強化樹脂層２０により厚み方向にほほ等分に分断されている。改質繊維強化樹脂層２０は、積層体の全肉厚ｄを１００％として肉厚中心位置Ｍから肉厚方向の一方側と他方側のそれぞれに２０％以内の厚み範囲内に積層されている。また、ラケットフレーム１０の断面において、改質繊維強化樹脂層２０は断面周方向を全周するように配置されている

また、改質繊維強化樹脂層２０および通常繊維強化樹脂層３０はいずれも引張弾性率２００〜５００ＧＰａのカーボン繊維を強化繊維として用いている。強化繊維の配向角度は、ラケットフレーム１０を構成するパイプ状積層体の軸線に対して０°、９０°、３０°、２２°、４５°となるように各々設定している。

改質樹脂組成物は、エポキシ樹脂に、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物及びジフェニルアクリレート基を持つ化合物から選択される１種以上の活性剤が配合された組成物としている。具体的には、ポリプロピレン−エーテル系エポキシ樹脂とＧ−グリシジルエーテル系エポキシ樹脂とを混合したエポキシ樹脂を用い、該エポキシ樹脂のエポキシ当量を２９６、分子量を５９２としている。

通常樹脂組成物は、樹脂成分としてエポキシ当量が１９０〜２００、分子量が３８０〜４００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用い、活性剤は配合していない。

次に、改質繊維強化樹脂層２０と通常繊維強化樹脂層３０によるラケットフレーム１０の成形方法について説明する。
カーボン繊維を、改質樹脂組成物又は通常樹脂組成物に浸漬しながら、ドラムに一定の繊維方向となるように巻き付け、一定量巻き付けた後にドラムから切り取り、約８０〜１００℃の熱をかけて疑似硬化状態のプリプレグとし、このプリプレグを適当な繊維角度になるように重ねて切断する。
次いで、マンドレルにナイロン製のチューブを通し、このチューブ上に上記プリプレグの強化繊維が所定の角度及び繊維量となるように、プリプレグを所定の積層位置に巻き付ける。ついで、マンドレルからチューブごと抜き取り、プリプレグを巻き付けたチューブをラケットフレームの金型内にセットする。この後、チューブ内に適当な圧力をかけ、チューブと繊維が金型に沿うようにした後、１５０℃で１５分加熱してプリプレグを硬化成形して、ラケットフレーム１０としている。

ラケットフレーム１０は、上記損失係数ｔａｎδを１．３とした改質樹脂組成物をマトリクス樹脂とした改質繊維強化樹脂層２０を、上記損失係数ｔａｎδを０．２とした通常樹脂組成物をマトリクス樹脂とした通常繊維強化樹脂層３０の重量の１％で、スロート部１３Ａ，１３Ｂに積層している。このため、繊維強化樹脂の軽量性と強化繊維による剛性を維持しながら、かつ、強度を低下させることなく、効率良く振動減衰性を高めることができる。

上記実施形態では、左右スロート部１３Ａ，１３Ｂに改質繊維強化樹脂層２０が配置されているが、図３に示すように、打球面Ｆを時計面と見てトップ位置を１２時とすると、１１時〜１時の範囲の第１位置、３時〜５時（９時〜７時）の範囲の第２位置、左右スロート部の第３位置から選択される１箇所又は２箇所以上の位置に改質繊維強化樹脂層２０を配置することが好ましい。
なお、上記位置以外に改質繊維強化樹脂層２０を配置することもできる。

スロート部以外にも、ガットが張架されるヘッド部１２の一部である４時位置等に、図４に示すように改質繊維強化樹脂層２０を通常繊維強化樹脂層３０間に配置することができる。

また、図５に示すように、２層の改質繊維強化樹脂層２０’−１，２０’−２と、３層の通常繊維強化樹脂層３０’−１，３０’−２，３０’−３とに分断されるようにプリプレグを積層することもできる。その他、改質繊維強化樹脂層を３層以上とすることもできる。

改質樹脂組成物は、樹脂種や、活性剤、液状ゴム、軟化剤等の各種添加剤等により損失係数を調整することができる。また、プリプレグの形状、厚み、巻き数等は適宜設定することができる。

以下、本発明のラケットフレームの実施例、比較例について詳述する。
実施例、比較例ともフレーム本体は繊維強化樹脂の中空形状であり、ラケットの全長は２７．５インチ、最大厚み２４ｍｍ、幅１２ｍｍ、打球面積は１１０平方インチとし、以下に示す方法によりラケットフレームを成形した。

ラケットフレームをカーボン繊維を強化繊維とした繊維強化熱硬化性樹脂のプリプレグシート（ＣＦプリプレグ（東レＴ３００、Ｔ７００、Ｔ８００、Ｍ４６Ｊ））を６６ナイロンからなる内圧チューブを被覆したマンドレル（φ１４．５ｍｍ）上に積層し、鉛直状の積層体を成型した。プリプレグ角度は０°，２２°，３０°，９０°として積層した。マンドレルを抜きとって上記積層体を金型にセットした。金型を型締して、金型を１５０℃に昇温し、３０分間の加熱を行うと同時に内圧チューブ内に９ｋｇｆ／ｃｍ²の空気圧を付加し、加圧保持し、加熱加圧成形により作成した。

重量（ストリングを除いた質量）およびバランスは下記の表１に示す通り設定した。

（実施例１）
上記第１実施形態と同様のラケットフレームとした。
上記損失係数を１．３とした改質樹脂組成物をマトリクス樹脂とする改質繊維強化樹脂層を１層積層した。改質繊維強化樹脂層を構成するプリプレグ（６ｃｍ×８ｃｍ×０．２ｍｍ）を左右スロート部に計２ｇ挿入配置した。
改質繊維強化樹脂層は、上記損失係数を０．２とした通常樹脂組成物をマトリクス樹脂とする通常繊維強化樹脂層の層間に積層した。具体的には、通常繊維強化樹脂層を構成する１０枚のプリプレグの４層目と５層目の層間に改質繊維強化樹脂層を配置した。

改質樹脂組成物は、ポリプロピレン−エーテル系エポキシ樹脂とＧ−グリシジルエーテル系エポキシ樹脂とを混合したエポキシ樹脂に、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物及びジフェニルアクリレート基を持つ化合物から選択される１種以上の活性剤が配合された組成物である、シーシーアイ社製のＤＬ２６を用いた。
通常樹脂組成物は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂である、ジャパンエポキシレジン社製のエピコート８２８を用いた。
カーボン繊維の引張弾性率は２００〜５００ＧＰａとした。

（実施例２）
改質繊維強化樹脂層の挿入位置を、ヘッド部の４時と８時の位置とした。その他は実施例１と同様とした。
（実施例３）
改質繊維強化樹脂層の挿入位置を、ヘッド部のトップ位置（１２時）とした。その他は実施例１と同様とした。
（実施例４）
改質繊維強化樹脂層を３層積層した。具体的には、通常繊維強化樹脂層を構成する１０枚のプリプレグの３層目と４層目の層間、４層目と５層目の層間、５層目と６層目の層間に改質繊維強化樹脂層を配置し、計６ｇとした。その他は実施例１と同様とした。
（実施例５）
改質繊維強化樹脂層の挿入位置を、左右のスロート部、及び、ヘッド部の４時と８時の位置とし、計４ｇ配置した。その他は実施例１と同様とした。
（実施例６）
改質繊維強化樹脂層の挿入位置を、ヘッド部のトップ位置から左右の各スロート部までの範囲とし、計２０ｇ配置した。その他は実施例１と同様とした。

（比較例１）
改質繊維強化樹脂層を配置せず、通常繊維強化樹脂層を構成する１０枚のプリプレグのみとした。その他は実施例１と同様とした。
（比較例２）
実施例１の改質繊維強化樹脂層に代わり、上記損失係数を０．２とした通常樹脂組成物をマトリクス樹脂とする通常繊維強化樹脂層を左右スロート部に計２ｇ挿入配置した。その他は実施例１と同様とした。
（比較例３）
改質繊維強化樹脂層の挿入位置を、ヘッド部のトップ位置から左右の各スロート部を通りグリップまでの範囲とし、計２６ｇ配置した。その他は実施例１と同様とした。

実施例および比較例のラケットフレームに関し、それぞれ、後述する方法により、打球面剛性、側圧剛性、面外１次振動減衰率、面外２次振動減衰率を測定した。また、耐久テスト、振動について実打評価を行った。

（打球面剛性の測定）
図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、実施例及び比較例のラケットフレーム１０にストリングを張架したテニスラケットを水平に配置し、ヘッド部１２のトップ位置を受け治具６１（Ｒ１５）で支持するとともに、トップ位置から３４０ｍｍ離れた位置で、スロート部１３の両側からヨーク１７にかけた位置を受け治具６２（Ｒ１５）で支持した。この状態で、受け治具６２より受け治具６１の方向へ１７０ｍｍ離れた位置に対して、加圧具６３（Ｒ１０）により上方より８０ｋｇｆの力を加えて変位量（たわみ量）を測定し、加えた荷重値である８０ｋｇｆを変位量（ｃｍ）で割って、その値を打球面の面外方向の剛性値とした。

（側圧剛性の測定）
図７に示すように、実施例及び比較例のラケットを横向きで打球面Ｆを垂直方向として、ラケットを保持している。この状態で上方のヘッド部１２のサイド１２ｂに対して、平板Ｐにより、８０ｋｇｆの荷重を加えて変位量（たわみ量）を測定し、加えた荷重値である８０ｋｇｆを変位量（ｃｍ）で割って、その値をヘッド部１２の側面の面内方向の剛性値とした。

（面外１次振動減衰率の測定）
実施例及び比較例のラケットを図８（Ａ）に示すようにヘッド部１２の上端を紐５１で吊り下げ、ヘッド部１２とスロート部１３との一方の連続点に加速度ピックアップ計５３をフレーム面に垂直に固定した。この状態で、図８（Ｂ）に示すように、ヘッド部１２とスロート部１３の他方の連続点をインパクトハンマー５５で加振した。インパクトハンマー５５に取り付けられたフォースピックアップ計で計測した入力振動（Ｆ）と加速度ピックアップ計５３で計測した応答振動（α）をアンプ５６Ａ、５６Ｂを介して周波数解析装置５７（ヒューレットパッカード社製、ダイナミックシングルアナライザーＨＰ３５６２Ａ）に入力して解析した。解析で得た周波数領域での伝達関数を求め、テニスラケットの振動数を得た。振動減衰比（ζ）は下式より求め、面外１次振動減衰率とした。実施例及び比較例のラケットについて測定された平均値を上記表１に示す。

ζ＝（１／２）×（Δω／ωｎ）
Ｔｏ＝Ｔｎ／√２

（面外２次振動減衰率の測定）
ラケットを図８（Ｃ）に示すようにヘッド部１２上端を紐５１で吊り下げ、スロート部１３とシャフト部１４との連続点に加速度ピックアップ計５３をフレーム面に垂直に固定した。この状態で、加速度ピックアップ計５３の裏側のフレームをインパクトハンマー５５で加振した。そして、面外１次振動減衰率と同等の方法で減衰率を算出し、面外２次振動減衰率とした。実施例及び比較例のラケットについて測定された平均値を上記表１に示す。

（耐久テスト）
球速５５ｍ／ｓのボールを打球面のトップから１８ｃｍの部分に当て、フレームが破損するかどうか、インパクトによる耐久性を確認した。

（実打評価）
ラケットの振動吸収性についてアンケート調査を行った。５点満点（多い程良い）で採点し、中・上級者（テニス歴１０年以上、現在も週３日以上プレーする条件を満たす女性）５０名の採点結果の平均値をとった。

表１に示すように、損失係数を１．３とした改質樹脂組成物をマトリクス樹脂とする改質繊維強化樹脂層を規定重量で積層した実施例１〜６は、面外１次と面外２次の振動減衰率が高く、実打評価も優れており、剛性や強度を低下させることなく、優れた振動減衰性を実現していることが確認できた。

一方、比較例１、２は、改質繊維強化樹脂層を配置しなかったので、振動減衰率が低く、実打評価も悪かった。また、比較例３は、改質繊維強化樹脂層の挿入重量の通常繊維強化樹脂層の全積層重量に対する割合（％）が１３％と大きくなったため、振動減衰性には優れるものの、強度低下を招き、耐久テストでラケットフレームに破損が生じた。

ラケットフレームの概略正面図である。 （Ａ）は改質繊維強化樹脂層を積層したスロート部の断面図、（Ｂ）は改質繊維強化樹脂層の積層状況の説明図である。 改質繊維強化樹脂層の配置位置を示す図である。 改質繊維強化樹脂層を積層したヘッド部の断面図である。 改質繊維強化樹脂層を２層積層した形態を示す図である。 打球面剛性の測定方法を示す概略図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。 側圧剛性の測定方法を示す概略図である。 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）はラケットフレームの振動減衰率の測定方法を示す概略図である。

符号の説明

１０ ラケットフレーム
１２ ヘッド部
１３Ａ，１３Ｂ スロート部
１４ シャフト部
１５ グリップ部
１７ ヨーク
２０ 改質繊維強化樹脂層
３０ 通常繊維強化樹脂層
Ｆ 打球面

Claims (5)

1. 繊維強化樹脂層を２層以上積層した積層体からなるラケットフレームであって、
   エポキシ当量が２５０〜３５０、分子量が５００〜７００であるエポキシ樹脂に活性剤が配合され、温度０℃〜１０℃の条件下で周波数１０Ｈｚで測定された損失係数ｔａｎδを０．５以上３．０以下とした改質樹脂組成物がマトリクス樹脂である改質繊維強化樹脂層が少なくとも１層積層されると共に、上記改質繊維強化樹脂層以外の繊維強化樹脂層は、上記改質樹脂組成物のエポキシ樹脂よりエポキシ当量が小さく、分子量も小さいエポキシ樹脂を用いて、温度０℃〜１０℃の条件下で周波数１０Ｈｚで測定された損失係数ｔａｎδを０．０１以上０．５未満とした通常樹脂組成物をマトリクス樹脂とし、
   上記改質繊維強化樹脂層の重量は、該改質繊維強化樹脂層以外の繊維強化樹脂層の重量の１％以上１０％以下としていることを特徴とするラケットフレーム。
2. 上記改質繊維強化樹脂層は、上記積層体の全肉厚を１００％として肉厚中心位置から肉厚方向の一方側と他方側のそれぞれに２０％以内の厚み範囲内に、少なくとも１層積層されている請求項１に記載のラケットフレーム。
3. 上記改質樹脂組成物のエポキシ樹脂は、ポリプロピレン−エーテル系エポキシ樹脂とＧ−グリシジルエーテル系エポキシ樹脂との混合物からなるエポキシ樹脂からなると共に、
   上記通常繊維組成物のエポキシ樹脂は、エポキシ当量が１９０〜２００、分子量が３８０〜４００のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂からなる請求項１または請求項２に記載のラケットフレーム。
4. 上記改質樹脂組成物は、上記活性剤として、ベンゾトリアゾール基を持つ化合物及びジフェニルアクリレート基を持つ化合物から選択される１種以上の活性剤が上記エポキシ樹脂に配合された組成物とし、
   上記改質繊維強化樹脂層の強化繊維の引張弾性率を１５０ＧＰａ以上６００ＧＰａ以下としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のラケットフレーム。
5. 打球面の輪郭を形成するヘッド部と、該ヘッド部に接合される二股状のスロート部を備え、
   上記打球面を時計面と見てトップ位置を１２時とすると、１１時〜１時の範囲の第１位置、３時〜５時（９時〜７時）の範囲の第２位置、左右スロート部の第３位置から選択される１箇所又は２箇所以上の位置に、上記改質繊維強化樹脂層が配置されている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のラケットフレーム。

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