技術 繊維強化合成樹脂管

0001

この発明は繊維強化合成樹脂管、特にゴルフクラブ用シャフトに用いる繊維強化合成樹脂管に関する。

0002

軸線に垂直な断面形状が真円のテーパ状マンドレルに、カーボン繊維、ガラス繊維等に合成樹脂を含浸させたプリプレグを巻きつけ、成形用特殊テープでその外周をラッピングして樹脂を熱硬化させ、マンドレルを引き抜いて繊維強化合成樹脂管を製造している。上記方法によって製造された繊維強化合成樹脂管の内表面は（軸線に垂直な）断面形状で真円となっている。従来の方法においては、繊維強化合成樹脂管の強度保持のために、繊維強化合成樹脂管内の繊維量、繊維種類、繊維配向で調節している。しかしながら、そのような従来の方法では、軽量で良好な強度を有する管が得られにくい。特にゴルフクラブシャフトのヘッド側でも破損しないような管が求められている。

0003

この出願発明は、これらの繊維強化合成樹脂管の挫屈強度、衝撃強度、曲げ強度を向上させること、あるいは、シャフト重量バランス、シャフト調子調整を目的とするものであり、特に、ゴルフクラブシャフトのヘツド近傍部分では強度を向上させ、手元側部分では剛性を調整することを目的とするものである。

0004

この出願発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究の結果、軸線の一方向に外径が縮径する繊維強化合成樹脂管において、その管の少なくとも一部分の軸線に垂直な内表面断面形状を、五角形以上の多角形状とした繊維強化合成樹脂管とすれば、挫屈強度、衝撃強度、曲げ強度等の機械的強度を向上させることができ、また、管の重量バランス、調子等を容易に所望の適切なものとすることができることを発見し、本発明を完成した。すなわち、この出願発明の繊維強化合成樹脂管は、管の少なくとも一部分における軸線に垂直な内表面断面形状が五角形以上の多角形状であることを特徴とする。

0005

以下、この出願発明を添付図面を参照して説明するが、この出願発明はこれに限定されず、この出願発明の技術思想を逸脱しない限り、種々の変更を施すことができる。図１は、この出願発明の一実施例による繊維強化合成樹脂管１（以下、単に管１という）を示す斜視図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。管１は、その外形が一方の端に一様に縮径する円筒状の管である。軸線の一方向への外径の縮径の度合いは、６／１０００〜１０／１０００が好ましく、６／１０００〜７／１０００がとくに好ましい。また、管１の厚みは、ゴルフクラブシャフト用の管の場合、０．８〜３．５ｍｍが好ましく、１．５〜２．５ｍｍがとくに好ましい。

0006

この実施例の管１の細径端１ａ側の領域Ａの部分では、図２に示すように、管１の軸線に垂直な断面における内表面部が八角形状をしている。このようにこの実施例では、内表面断面形状が八角形であるが、この出願発明はこれに限定されない。管の内表面断面形状としては、五角形以上、好ましくは五〜十角形とするが、六角形又は八角形がとくに好ましい。内表面断面多角形状は管の長さ方向に連続でも部分的であってもよいが、管の細径の端部側（図１の領域Ａ）において、五角形以上の多角形状であることが好ましい。領域Ａの長さは管長さ（シャフト実用長さ）の４〜２０％であるのが好ましく、特に５〜１３％であることが好ましい。

0007

また、管の太径の端部側１ｂ（図１の領域Ｂ）において、内表面断面形状が五角形以上の多角形状であることが好ましい。領域Ｂの長さはシャフト実用長さの４〜３０％の長さであることが好ましく、特に１７〜３０％であることが好ましい。

0008

管の細径の端部側の内表面断面形状が五角形以上の多角形状であり、かつ、管の太径の端部側の内表面断面形状が五角形以上の多角形状であることがより好ましい。特に、ゴルフクラブシャフトの場合には、クラブのヘッド側および／またはグリップ側の内表面断面形状の多角形部分が、それぞれ４〜２０％が好ましく、さらにそれぞれ４〜１５％であることがとくに好ましい。ゴルフクラブシャフトの場合、ヘッドの部分に相当する細管側の強度が重要であるので、細径の端部側の内表面断面形状が多角形状であることがとくに好ましい。また、グリップ部分に相当する太管側では、内表面断面形状を多角形にすることにより、管の厚みを薄くすることができるので、打感を向上させることができる。なお、図１の領域Ｃでは、管は実質的に単純なテーパ状の円筒管部となっている。

0009

この出願発明の繊維強化合成樹脂管は、図２から容易にわかるように、断面形状における内表面に近い部分の多角形の辺の近傍部分２（図２において二重にハッチングを施した部分）が梁の働きをするので、挫屈強度、衝撃強度、曲げ強度が向上する。

0010

管を形成する材料の繊維強化合成樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂の他、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が使用され、その中では、エポキシ樹脂、フェノール樹脂が好ましく、エポキシ樹脂がとくに好ましい。

0011

強化繊維としては、カーボン繊維、ガラス繊維、各種セラミックス繊維の他、ボロン繊維、銅、ステンレス等の金属繊維、アモルファス繊維、芳香族ポリアミド等の有機繊維（例えば、ケブラー繊維やチラノ繊維）それらの混織物が使用され、その中では、カーボン繊維、ガラス繊維が好ましく、カーボン繊維がとくに好ましい。なお、フェノール樹脂をマトリックス樹脂とする場合にはガラス繊維が好ましい。強化繊維の太さは、一般には、３〜１３μｍが好ましく、３〜４．０μｍがとくに好ましい。プリプレグシート中の強化繊維の好ましい割合は６０〜７０重量％である。

0012

この出願発明の強化合成樹脂管は、上記した強化繊維からなる織物又は不織布に合成樹脂を含浸させたプリプレグシートを、少なくとも外表面の一部が五角形以上の多角形状となっているマンドレルに巻きつける（シートワインティング法）等により製造することができる。マンドレルとしては、図３及び図４に示すようなものを使用することができる。ここで、図３は、この出願発明の管を製造するのに用いることができるマンドレルの概略正面図であり、図４は図３のＹ−Ｙ断面図である。図３に示すマンドレル４において、細径側（領域Ａ’）においては、図４に示すような多角形状の断面を有する。また、太径側（領域Ｂ’）においても、軸線に垂直な断面は多角形状となっている。図１及び図３の比較から容易にわかるように、マンドレルの領域Ａ’は、管１の領域Ａに対応する。同様に、マンドレルの領域Ｂ’は、管１の領域Ｂに、領域Ｃ’は、管１の領域Ｃに対応する。多角形状のマンドレル、好ましくは五〜十角形のマンドレルに、巻きつけて管部材を製造する。ついで、成形用特殊テープ（例えば、ポリプロピレンテープ）により管部材をラッピングし、加熱硬化後、マンドレルを引き抜くことにより製造する。

0013

具体的な製造方法しては、強化繊維に合成樹脂を含浸させ、一方向引揃えシートおよび／または織布をマンドレルに捲回した後、これらの繊維の樹脂含浸ロービングを軸芯に対して５〜６０゜の角度で捲回し、加熱硬化することにより繊維強化合成樹脂管を製造することができる。

0014

また、熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグをマンドレルに捲着し、該捲着シートの外周に熱収縮チューブを被覆すると共にその外周にテープを緊縛捲回した後、常法により上記含浸した樹脂の条件に従って硬化処理し、テープ、熱収縮チューブの順で剥離することによって成型して繊維強化合成樹脂管を製造してもよい。

0015

さらに、強化繊維にフェノール、エポキシ、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂を含浸したプリプレグに、ポリエステル、ポリプロピレン等の耐熱フィルムを貼着し、そのプリプレグを離型自在なマンドレルに耐熱フィルム側が内面に位置するよう管体状に巻回し、その管体を軸線方向径内側面が所定形状に形成された気密保持可能な管状の外型内に挿入した後、その管体径内にエア又はガスを注入して管体を外型の径内面に圧接し、更に加熱処理を加えてエア又はガスを膨張させて管体を外型の径内面に緊張圧接した後、樹脂硬化した管体を外型より抜き出す繊維強化合成樹脂管を製造してもよい。この場合には、耐熱フィルムの内面に離型剤で滑面層を形成してもよいし、また、外型として、径内側面に離型剤で形成した滑面層を有するものを用いてもよい。

0016

この出願発明は、軸線に垂直な軸線の断面形状が多角形になっており、ハッチングを付けた部分が、いわば梁の働きをするので、挫屈強度、衝撃強度、曲げ強度が向上する。

0017

図１この出願発明の繊維強化合成樹脂管の斜視図である。
図２この出願発明の繊維強化合成樹脂管の細径側断面図である。
図３マンドレルの斜視図である。
図４マンドレルの細径側断面図である。

0018

１繊維強化合成樹脂管
１ａ 管の細径端
１ｂ 管の太径端
２多角形の辺の近傍部分
３マンドレル
Ａ 管の細径端側の領域
Ｂ 管の太径端側の領域
Ｃ 管の中央部領域
Ａ’ マンドレルの細径側の領域
Ｂ’ マンドレルの太径側の領域
Ｃ’ 管の領域Ｃに対応する領域