ゴルフシャフト
複数の繊維強化樹脂層を積層してなる繊維強化樹脂製のゴルフシャフトが提供される。繊維強化樹脂層は４軸織物を成形用樹脂で強化した４軸織物層を備えている。４軸織物は、シャフトの長手方向に平行に延びる複数の縦軸糸、シャフトの長手方向に直交する方向に沿って延びる複数の横軸糸、シャフトの長手方向に対して左右に斜交する一組の複数の斜交軸糸から構成されている。縦軸糸、横軸糸、及び斜交軸糸の内、少なくとも一種類の軸糸が、他の軸糸とは異なる特性を有する強化繊維により形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィーリングの良い振動特性を持ち、かつタイミングのとりやすさを向上させたゴルフシャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフクラブのスイング時におけるタイミングの取り方は、プレーヤーやゴルフシャフトの特性、重量、長さ、重心、硬さ等によりそれぞれ異なる。このタイミングを取りやすくするために、ゴルフシャフトにはいろいろな改良が加えられている。タイミングに関連するゴルフシャフトの設計項目にシャフトフレックスがある。このシャフトフレックスは、ゴルフシャフトをそのグリップ近傍において固定し、ゴルフシャフトの先端部に一定の重量を付加したときのしなり量や、固有振動数によって管理されることが知られている。
【０００３】
スイング中のシャフトのしなり量は、ゴルフシャフトの軸線に沿った方向の曲げによる変形と、前記軸線に直交する径方向に沿った圧縮による変形が複合されたものである。そのため、圧縮による変形が大きいと、曲げによる変形の邪魔をして、ゴルファーがしなり感を感じ難くなると共に、ゴルフシャフトの復元力も小さくなり、飛距離をロスするという問題が生じる。
【０００４】
従って、ゴルファーがタイミングの取りやすいフレックスを選定する際には、ゴルフシャフトの径方向の剛性も考慮する必要がある。これら曲げによる変形と、径方向の変形とに対する要求を同時に満足させるには、厚みの薄いプリプレグを幾重にも積層した多層材をシャフトの素材として採用したり、もしくは、多軸織物を採用したりすることが知られている。
【０００５】
繊維強化樹脂製のゴルフシャフトにおいて、織物、特に３軸を主とした多軸織物を用いたシャフトに関しては、特開昭５８−７６５５９号公報、特開平３−１５１９８９号公報、及び、実開平４−５１９７０号公報に記載されている。これらの文献に記載のゴルフシャフトでは、３軸織物の特徴を利用し、構造物の補強、もしくは生産性向上を目的として多軸織物が用いられている。
【０００６】
また、福田博、「複合材料の設計」、繊維機械学会誌、社団法人日本繊維機械学会、平成６年１１月２５日、第４７巻、第１１号、ｐ．４６７−４７２によると、４軸織物は擬似等方性材としての効果を有し、「どの方向から負荷が作用しても同様の特性を発揮する」との記載があり、構造物としての利点が論じられている。
【０００７】
さらに、特開２０００−２４５８８０号公報には、４軸織物を使用したゴルフシャフトが記載されている。このゴルフシャフトは、４軸織物を用いることにより、曲げ、捩り、圧縮剛性に優れ、あらゆる方向の力が付加されても充分に強度があり、反応性が高く、復元力の良好なバランスのとれたゴルフシャフトが得られる、とされている。
【発明の開示】
【０００８】
前記３軸織物又は４軸織物等の多軸織物を用いたゴルフシャフトは、構造物としての特徴である擬似等方性等を利用したものである。ゴルフシャフトに負荷をかけたときに、シャフトの長手方向、すなわち、縦方向、該長手方向に垂直な横方向、長手方向に対して所定の角度を有する斜交方向には、それぞれ異なる応力が加わり、これらに対応するためには、各方向においてそれぞれ異なる特性が必要とされる。しかし、前述した各文献においては、このような問題点について、何ら開示されていない。
【０００９】
また、ゴルフシャフトの性能を特定する際、前記機械的特性のほかに、「弾く」、「粘る」など官能表現が用いられている。このような官能表現はゴルファーの内、特に上級者に多く用いられるが、いまだに物理量として特定されてはいない。よって、「弾く」シャフトを案出するための手段は明確になっていないのが現状である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、優れた機械的特性を備え、かつ、「弾き」のような官能表現に基づく特性や安定感に関する要望を満たすことができるようにしたゴルフシャフトを提供しようとするものである。
【００１１】
本発明は前記の目的を達成するためになされたものであり、本発明の一実施態様のゴルフシャフトは、複数の繊維強化樹脂層を積層してなる繊維強化樹脂製である。繊維強化樹脂層は４軸織物を成形用樹脂で強化した４軸織物層を含み、４軸織物は、シャフトの長手方向に平行に延びる複数の縦軸糸、シャフトの長手方向に直交する方向に沿って延びる複数の横軸糸、シャフトの長手方向に対して左右に斜交する一組の複数の斜交軸糸から構成されている。縦軸糸、横軸糸、及び斜交軸糸の内、少なくとも一種類の軸糸が、他の軸糸とは異なる特性を有する強化繊維により形成されている。
【００１２】
前記縦軸糸の強化繊維は、その引張強度が４０００ＭＰａ〜７０００ＭＰａの炭素繊維からなり、横軸糸の強化繊維は、その引張弾性率が２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維からなり、斜交軸糸の強化繊維は、その引張弾性率が４００ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維からなることが好ましい。
【００１３】
前記４軸織物層の強化繊維の繊度は、５０ｔｅｘ〜２００ｔｅｘ（ｇ/ １０００ｍ）であることが好ましい。
前記４軸織物層は、最外層または最外層から２層目に配置することが好ましい。
前記ゴルフシャフトの繊維強化樹脂層の樹脂含有量は、前記ゴルフシャフトの全重量の２０％〜３０％であることが好ましい。
【００１４】
前記ゴルフシャフトはその先端から後端に向かって漸次外径が大きくなるテーパー状を有していてもよい。
上述したいずれかの好ましいゴルフシャフトの先端にヘッドを装着し、その後端にグリップを装着してゴルフクラブを構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態のゴルフシャフトを示す正面図。
【図２】図１のゴルフシャフトに用いる繊維強化樹脂プリプレグを説明するための図。
【図３】４軸織物の構成を示す図。
【図４】シャフトの振動減衰特性の測定方法を説明するための斜視図。
【図５】シャフトのＥＩ値の測定方法を説明するための図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るゴルフシャフトを示す。ゴルフシャフト１は、複数の繊維強化樹脂層を積層して形成したもので、全長が１１４３ｍｍである。ゴルフシャフト１は、その先端から後端に向かって漸次外径が大きくなるテーパー状を有していて、その小径側の先端にはヘッド２が装着され、大径側の後端にはグリップ３が装着されている。
【００１７】
前記繊維強化樹脂層は、複数の繊維強化樹脂プリプレグを用いて形成されている。これらの繊維強化樹脂プリプレグは、図２に示すように、その強化繊維の配向角度が所定の角度となるような形状に切り出した第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５と、４軸織物強化プリプレグ１０とからなる。これらのプリプレグ１０、１１〜１５をマンドレル７に順次巻きつけて積層することにより、ゴルフシャフト１が形成されている。
【００１８】
通常、ゴルフシャフト１の成形には、これらのプリプレグ１０、１１〜１５のほかに、補強用として、シャフト１の先端側や後端側に部分的に別のプリプレグを配置するが、ここでは、その説明を省略する。
【００１９】
第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５及び４軸織物強化プリプレグ１０では、強化繊維としていずれも炭素繊維を用い、マトリックス樹脂としてエポキシ系樹脂を用いている。強化繊維としては、炭素繊維に限定されるものではなく、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、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も用いることができる。
【００２０】
また、マトリックス樹脂としては、前記エポキシ系樹脂に代表される熱硬化性樹脂が好ましく、たとえば、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ケイ素樹脂等が挙げられる。
【００２１】
４軸織物強化プリプレグ１０を形成する４軸織物層４は、図３に示すように、相互に直交するように織られた複数の縦軸糸４１と複数の横軸糸４２とを備え、さらに、これらの縦軸糸４１及び横軸糸４２に対して左右（＋方向と−方向）に交差するように織られた一組の複数の斜交軸糸４３を備えている。前記４軸織物層４の縦軸糸４１はシャフト１の長手方向に対して平行に配置され、横軸糸４２はシャフトの長手方向に対して垂直に配置され、斜交軸糸４３はシャフトの長手方向に対して斜交するように配置される。
【００２２】
縦軸糸４１には、シャフト１の軸線に沿った曲げに対しては強度が必要であるため、その強化繊維には高強度の強化繊維を用いる。たとえば、引張強度が３５００〜７０００ＭＰａの炭素繊維が好ましく用いられる。横軸糸４２には、ゴルファーの力量が高くなるほどバネ定数の高い材料が必要である。ゴルファーの力量は、ヘッドスピードとスイング時のシャフト１の最大たわみ量とによって表すことができる。ヘッドスピードが速くなるほど、また、シャフト１の最大たわみ量が多くなるほど、重く、かつ、硬いシャフトが必要とされる。よって、シャフト１が重くなるほど、また、硬くなるほど、横軸糸４２に採用する強化繊維の弾性率は高い方が良い。横軸糸４２を構成する強化繊維に炭素繊維を用いた場合は、引張弾性率が２４０〜８００ＧＰａの炭素繊維が好ましい。同様の効果を得るため、炭素繊維の繊度を上げたり、一本の横軸糸４２を構成するために収束される繊維数を多くしたりすることも可能である。その場合、シャフト表面の凹凸が大きくなるため、最外層の研磨代を多くする必要がある。このような観点から、前記４軸織物層の強化繊維の繊度は、５０ｔｅｘ〜２００ｔｅｘであることがこのましい。繊度の単位ｔｅｘは繊維１０００ｍ当たりのｇ数に等しい値である（１ｔｅｘ＝１ｇ/ １０００ｍ）。
【００２３】
前記強化繊維は、ゴルファーの力量が高くなるほど、引張弾性率が高い方が好ましいが、高い弾性率の繊維ほど、繊維の引張強度が低くなる傾向にあるため、横軸方向に繊維を織る工程において、繊維の破断による歩留まりの影響が大きくなる。よって、横軸糸４２の引張弾性率に関しては、２４０〜５００ＧＰａの炭素繊維が更に好ましい。
【００２４】
斜交軸糸４３は、曲げ振動の減衰に最も影響を与える軸糸である。本実施形態においては、「弾く」という特性により、シャフトの挙動を特定できるとみなしている。すなわち、本実施形態では、スイング中のシャフトのしなりを表す振動がゴルファーによって感知され、かつ、打球したことによる振動が感応される。
【００２５】
シャフトにこのような「弾く」、さらに「安定」という官能表現による特性を求める場合、曲げ振動の減衰比をできるだけ小さくするために、斜交軸糸４３を構成する強化繊維に高い弾性率の強化繊維を用い、シャフト１の軸線に対する配向角度が±４５度となるように配置している。この強化繊維としては、引張弾性率が４００〜８００ＧＰａの炭素繊維を用いるのが好ましい。引張弾性率が高いほど好ましいが、斜交軸に沿って繊維を織る工程において、高い弾性率の繊維ほど、繊維の引張強度が低くなる傾向にあるため、４００〜５００ＧＰａの炭素繊維が更に好ましい。また、斜交軸糸４３に用いられる強化繊維は、＋方向斜交軸と−方向斜交軸とにおける特性を同一にすることが好ましい。＋方向と−方向とで特性が異なると、捻り特性において異方性が生じるためである。
【００２６】
前記４軸織物層は、所望の振動特性である「弾く」ことに関して効果を得るためには、振動減衰率を低くすることが好ましく、そのためには、プリプレグの樹脂量も少なくする必要がある。これは、樹脂自体の減衰係数が強化繊維に比べて低いためである。また、４軸織物層４を含めた他の繊維強化樹脂層を形成するプリプレグ１０〜１５に関し、その樹脂含有量は、各プリプレグの重量の２０〜５０重量％の範囲であれば、シャフトの特性の上でも、製造する上でも適している。すべてのプリプレグ１０〜１５に使用される樹脂のゴルフシャフト１全体に占める割合は、２０〜３０重量％の範囲であることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の目的を効率的に達成するためには、４軸織物層４を最外側に配置するのがより効果的であるが、製法や外観上の要求によっては、最外側ではなく、最外側により近い位置に配置するのが好ましく、最外側の層から２層目までに配置するのが好ましい。
【００２８】
繊維強化樹脂製のシャフト１を、いわゆるシートラッピング製法で形成する場合は、複数のプリプレグ１０−１５をマンドレル７に順次卷回した後、ラッピングテープを巻き付けて固定し、これを硬化成形した後、そのラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、塗装して完成品のシャフトを得ている。
【００２９】
このような製法を採用する場合には、研磨代を確保するために、４軸織物層４を備えたプリプレグ１０の外側に、一つのプリプレグ１５の層が設けられている。このプリプレグ１５の厚みは０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍであることが好ましい。このプリプレグ１５の厚みが０．０２ｍｍ以下であると、研磨により４軸織物層４の強化繊維が誤って研磨されてしまい、シャフト１の性能に悪影響を及ぼす恐れがあるため、好ましくない。プリプレグ１５の厚みが０．１５ｍｍ以上であると、プリプレグ１５の表面から４軸織物層４までの距離が大きくなるので、４軸織物層４を配置する効果が得られ難い。
【００３０】
一方、以下の場合には、プリプレグ１５の厚みの大きいものが必要とされる。すなわち、４軸織物層４の各軸糸４１、４２、４３は、１０００本〜６０００本の炭素繊維を収束して形成されるが、各軸糸４１、４２、４３を、例えば引張り弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束させて用いた場合と、１０００本収束させて用いた場合とでは、３０００本収束させて用いた場合の方が、各軸糸４１、４２、４３の交点における４軸織物層４の厚みが大きくなる。そのため、シャフト表面を滑らかにする場合には研磨代を多く取る必要がある。よって、このような場合に、プリプレグ１５の厚みを厚くする必要がある。ここで、３０００本の炭素繊維を収束した束を一般的に３Ｋと言う。Ｋは１０００に対応する。
【００３１】
硬化成形後の研磨を必要としない製法、たとえば、ラッピングテープの代わりに伸縮自在のチューブでプリプレグを被覆して成形する方法や、内圧成形法による場合、あるいは、前記シートラッピング製法であっても研磨を必要としない場合などには、最外層に４軸織物強化プリプレグ１０を用いることができる。
【００３２】
第１及び第２繊維強化樹脂プリプレグ１１、１２は、シャフトの全長にわたり、２〜４回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して±３０°〜±６５°の角度をなすように配置されている。第３繊維強化樹脂プリプレグ１３は、シャフト１の全長にわたり、１回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して略９０度の角度をなすように配置されている。第４及び第５繊維強化樹脂プリプレグ１４、１５は、シャフト１の全長にわたり、１〜２回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して略平行となるように配置されている。ただし、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５は、上述したように、製法によっては使用されない場合がある。
【００３３】
本実施形態のシャフト１はシートワインディング製法で成形されている。シャフト１の成形に当たり、マンドレル７に第１乃至第４繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１４、４軸織物プリプレグ１０、及び第５繊維強化樹脂プリプレグ１５をこの順で巻き付けて積層し、その外周にラッピングテープを巻き締めて積層体を得る。その状態で、積層体を加熱及び加圧し、硬化させて成形し、その後、マンドレルを積層体から引き抜いて、シャフト１を得ている。
【００３４】
本発明のゴルフシャフト１は、前記したように、シャフト１の各軸糸について必要な要件を満たすように、各軸糸に特性の異なる強化繊維を用い、それらを織布することで一つの４軸織物層４内に同時に存在させ、かつ、このような４軸織物層４をプリプレグの積層体内においてより外層に近い位置に配置している。それにより、そのゴルフシャフトに設定した仕様において、バネ定数を大きく、かつ、１次、２次の振動モードでの損失係数を小さくして、スイング時のシャフトの挙動を感応できるようにし、いわゆる「弾き」感を感応できると同時に、より安定性のあるシャフトを製造することができる。
【００３５】
以下、本発明のゴルフシャフトの実施例１〜４、および比較例１について説明する。
各実施例で用いた４軸織物強化プリプレグ１０の構成および比較例で用いた繊維強化樹脂プリプレグの積層条件を表１及び表２に示す。シャフトの長さはいずれも４５インチ（１１４３ｍｍ）である。
【００３６】
【表１】
【表２】
（実施例１）
図２に示す実施形態におけるプリプレグの積層構成を採用し、第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５、および、表１の実施例１の欄に示す構成の４軸織物プリプレグ１０をマンドレル７に巻き付けて積層した。４軸織物強化プリプレグ１０として、斜交軸糸４３の強化繊維には、引張り弾性率；３８５ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束した繊維を使用した。縦軸糸４１および横軸糸４２には、強化繊維として引張り弾性率；２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束した繊維を使用した。表１中、１０００本の束を１Ｋで示す。
【００３７】
第１、第２繊維強化樹脂プリプレグ１１、１２としては、引張り弾性率；４４５ＧＰａの炭素繊維に合成樹脂をその樹脂含有率が２５ｗｔ％となるように含浸させたプリプレグを使用した。該プリプレグの成形後の厚みは０．０６１ｍｍである。また、該プリプレグ１１、１２における強化繊維の配向角度は、シャフト長手方向に対してそれぞれ＋４５°及び−４５°である。
【００３８】
第３繊維強化樹脂プリプレグ１３としては、強化繊維として引張り弾性率；２４０ＧＰａの炭素繊維に、合成樹脂をその樹脂含有率が２５ｗｔ％となるように含浸させたプリプレグを使用した。該プリプレグの成形後の厚みは０．０４５ｍｍである。
【００３９】
第４繊維強化樹脂プリプレグ１４としては、強化繊維として引張り弾性率；３００ＧＰａの炭素繊維に、合成樹脂をその樹脂含有率が２５ｗｔ％となるように含浸させたプリプレグを使用した。該プリプレグの成形後の厚みは０．０８１ｍｍである。
【００４０】
前記４軸織物強化プリプレグ１０を積層体の最外層に配置してシャフトを形成した。また、そのシャフトの重量は６３ｇとした。
（実施例２）
実施例１の４軸織物強化プリプレグ１０の横軸糸４２の強化繊維を、引張り弾性率；２４０ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束した繊維に変更した。その他は実施例１と同一とした。
【００４１】
（実施例３）
実施例１の４軸織物強化プリプレグ１０の横軸糸４２の強化繊維を、引張り弾性率；３８５ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束した繊維に変更した。その他は実施例１と同一とした。
【００４２】
（実施例４）
実施例１の４軸織物強化プリプレグ１０の斜交軸糸４３を、引張り弾性率；２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束した繊維に変更した。その他は実施例１と同一とした。
（比較例１）
実施例１から４軸織物層４をなくし、第４繊維強化樹脂プリプレグ１４を変更した。４軸織物層４をなくすことで、実施例１〜４とＥＩ値、シャフト重量、及び、外径が大きく異ならないようにするために、第４繊維強化樹脂プリプレグ１４としては、強化繊維として引張り弾性率；３００ＧＰａの炭素繊維に、合成樹脂をその樹脂含有率が２５ｗｔ％となるように含浸させたプリプレグを使用した。該プリプレグの成形後の厚みは０．０８１ｍｍおよび０．１０１ｍｍの２種類である。その他は実施例１から４と同一とした。
【００４３】
前記実施例１〜４、比較例１の各ゴルフシャフトについて後述する方法で振動減衰性、ＥＩ値、バネ定数の測定および評価を行った。各評価結果は表１および表２の下欄に記載している。また、官能テストのうち、安定性に関するテストについては表３に示す。
【００４４】
（振動減衰性の測定）
図４に示すように、振動減衰性は、ゴルフシャフト１の重心位置を加振器５に固定して、そのシャフト１を加振し、その振動伝達をシャフト１に取り付けられた加速度ピックアップ（図示略）で検出し、検出したデータから損失係数測定器６により、損失係数ηを算出した。一次及び二次の損失係数の算出には以下の式を使用した。ξは減衰率を示す。
【００４５】
η＝２ξ
（ＥＩ値（曲げ剛性値）の測定）
図５に示すように、財団法人製品安全協会(CONSUMER PRODUCT SAFETY ASSOCIATION) によって規定されたゴルフクラブ用シャフトの３点曲げ試験方法により、ゴルフシャフト１のグリップ端から２００ｍｍ離れた位置で、シャフトをたわませて、そのたわみ量を測定した。図５に示すように、シャフト１は２つの支持体６１、６２によって支持された状態で、加圧部材６３により加圧される。２つの支持体６２の間のスパンはＬで表され、加圧位置はそのスパンＬの中間に設定される。従って、加圧位置から右側支持体６１までの長さＬ１と、加圧位置から左側支持体６２までの長さＬ２は等しい。
【００４６】
そして、シャフト１の加圧時におけるたわみ量δ及び荷重Ｗの関係を示す以下の計算式により、曲げ剛性値、すなわち、ＥＩ値を求めた。
ＥＩ＝Ｗ／δ ｘ Ｌ３
（バネ定数の測定）
バネ定数の測定方法はゴルフクラブの認定基準及び基準確認方法（財団法人製品安全協会）のＳ型シャフトのへん平試験に準ずる。そのへん平試験法では、グリップ端から５０ｍｍの範囲において、負荷速度５ｍｍ／分で一定の荷重Ｐを加えた時、次式により、荷重Ｐとその時の変位量Δとからバネ定数Ｋが求められる。
【００４７】
Ｋ＝Ｐ／Δ
バネ定数Ｋは、シャフトの「安定感」及び「しっかり感」の指標として使用するために、測定した。
各種特性の測定結果については、表１及び表２に示されている。
実施例１〜４と比較例１とを比較すると、シャフトの曲げ剛性（ＥＩ値）、捩り剛性（トルク）、及び、重量が同程度である。尚、トルクはシャフトの先端及び後端を固定し、そのシャフトに対して１フィート（約０．３ｍ）につき１ポンド（約０．４５ｋｇ）のねじれ荷重を加えた時、シャフトがねじれた角度（゜）で表される。
【００４８】
（官能テスト）
各実施例及び各比較例のシャフトに、ヘッドとグリップを装着してゴルフクラブを製作した。そして、ゴルファー４人によりテストを行った。官能テストにより、「安定感」、「弾き」及び「粘り」について、試打による評価を行った。
【００４９】
「弾き」及び「粘り」についての官能テストの結果、実施例３のシャフトについて、「弾く」「安定性がある」との、最も高い評価が得られ、次いで、実施例２，１，４、比較例１の順であった。つまり、４軸織物層４を有するシャフト、更には斜交軸糸及び横軸糸の強化繊維の引張り弾性率が高いシャフトの方が「弾き」感が向上した。
【００５０】
次に、これらのシャフト重心に加振器を取り付け、振動特性（振動減衰）について調査した。実施例１−４及び比較例１のシャフトについては、重量、剛性共に同等であるため、固有振動数の差は認めらない。しかし、各振動モードでの減衰比を表す損失係数が異なることがわかる。振動減衰について、減衰比ζは以下の式で求めることができる。
【００５１】
ζ＝ｃ／２（ｍｋ）１／２
ここで、c は材料によって定まる減衰係数、ｍは重量、ｋは弾性率を示す。減衰比が小さいシャフトほど、より「弾く」という官能評価が高くなる。「弾き」がよいという官能評価を得るには、減衰比を小さくする必要があり、それは弾性率の高い材料を使用することで達成できる。
【００５２】
官能テストの内、「安定感」に関しては、実施例１〜４と比較例１の比較評価を行った。その結果を表３に示す。比較例１と比べて、フィーリングの最も良いものを１、良いもの２、どちらかといえばよいものを３、同等のものを４として評価をした。
【００５３】
【表３】
表３からわかるように、プロゴルファーによる試打評価の結果、「かたさ感」に影響する曲げ剛性値（表１、２中のＥＩ値）は、各実施例１から４において、ほとんど同等であるにもかかわらず、「安定感」はかなり異なる評価であった。この中でも、ヘッドスピード（Ｈ／Ｓ）の速い、もしくはスイングテンポの速いプロゴルファーＢ及びＡには、バネ定数の高い実施例２及び実施例３のシャフトは、「しっかりしている」と感じられるために、「安定感」について高評価であった。
【００５４】
本発明者は、スイングテンポはシャフトの最大たわみ量で表すことができるとの知見をもっている。すなわち、ヘッドスピードが速い、もしくはスイングテンポが速いと、スイング中にシャフトにかかる曲げモーメントが増大し、その結果、シャフトのしなり量が増え、スイングテンポが速い人ほどしなり量を少なくするために、かたいシャフトが必要であると考えている。これを判別する装置として、本発明者らは特許３０６１６４０（ＷＯ９６／１１７２６）を発明した。
【００５５】
以上の結果から、シャフトのしなりだけでなく、バネ定数に関しても安定性に影響することがわかる。よって、「弾き」が良く、より安定感のあるシャフトを得るには、曲げ振動減衰を小さくし、かつ、バネ定数を、ゴルファーの力量に応じて設定する必要がある。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィーリングの良い振動特性を持ち、かつタイミングのとりやすさを向上させたゴルフシャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴルフクラブのスイング時におけるタイミングの取り方は、プレーヤーやゴルフシャフトの特性、重量、長さ、重心、硬さ等によりそれぞれ異なる。このタイミングを取りやすくするために、ゴルフシャフトにはいろいろな改良が加えられている。タイミングに関連するゴルフシャフトの設計項目にシャフトフレックスがある。このシャフトフレックスは、ゴルフシャフトをそのグリップ近傍において固定し、ゴルフシャフトの先端部に一定の重量を付加したときのしなり量や、固有振動数によって管理されることが知られている。
【０００３】
スイング中のシャフトのしなり量は、ゴルフシャフトの軸線に沿った方向の曲げによる変形と、前記軸線に直交する径方向に沿った圧縮による変形が複合されたものである。そのため、圧縮による変形が大きいと、曲げによる変形の邪魔をして、ゴルファーがしなり感を感じ難くなると共に、ゴルフシャフトの復元力も小さくなり、飛距離をロスするという問題が生じる。
【０００４】
従って、ゴルファーがタイミングの取りやすいフレックスを選定する際には、ゴルフシャフトの径方向の剛性も考慮する必要がある。これら曲げによる変形と、径方向の変形とに対する要求を同時に満足させるには、厚みの薄いプリプレグを幾重にも積層した多層材をシャフトの素材として採用したり、もしくは、多軸織物を採用したりすることが知られている。
【０００５】
繊維強化樹脂製のゴルフシャフトにおいて、織物、特に３軸を主とした多軸織物を用いたシャフトに関しては、特開昭５８−７６５５９号公報、特開平３−１５１９８９号公報、及び、実開平４−５１９７０号公報に記載されている。これらの文献に記載のゴルフシャフトでは、３軸織物の特徴を利用し、構造物の補強、もしくは生産性向上を目的として多軸織物が用いられている。
【０００６】
また、福田博、「複合材料の設計」、繊維機械学会誌、社団法人日本繊維機械学会、平成６年１１月２５日、第４７巻、第１１号、ｐ．４６７−４７２によると、４軸織物は擬似等方性材としての効果を有し、「どの方向から負荷が作用しても同様の特性を発揮する」との記載があり、構造物としての利点が論じられている。
【０００７】
さらに、特開２０００−２４５８８０号公報には、４軸織物を使用したゴルフシャフトが記載されている。このゴルフシャフトは、４軸織物を用いることにより、曲げ、捩り、圧縮剛性に優れ、あらゆる方向の力が付加されても充分に強度があり、反応性が高く、復元力の良好なバランスのとれたゴルフシャフトが得られる、とされている。
【発明の開示】
【０００８】
前記３軸織物又は４軸織物等の多軸織物を用いたゴルフシャフトは、構造物としての特徴である擬似等方性等を利用したものである。ゴルフシャフトに負荷をかけたときに、シャフトの長手方向、すなわち、縦方向、該長手方向に垂直な横方向、長手方向に対して所定の角度を有する斜交方向には、それぞれ異なる応力が加わり、これらに対応するためには、各方向においてそれぞれ異なる特性が必要とされる。しかし、前述した各文献においては、このような問題点について、何ら開示されていない。
【０００９】
また、ゴルフシャフトの性能を特定する際、前記機械的特性のほかに、「弾く」、「粘る」など官能表現が用いられている。このような官能表現はゴルファーの内、特に上級者に多く用いられるが、いまだに物理量として特定されてはいない。よって、「弾く」シャフトを案出するための手段は明確になっていないのが現状である。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、優れた機械的特性を備え、かつ、「弾き」のような官能表現に基づく特性や安定感に関する要望を満たすことができるようにしたゴルフシャフトを提供しようとするものである。
【００１１】
本発明は前記の目的を達成するためになされたものであり、本発明の一実施態様のゴルフシャフトは、複数の繊維強化樹脂層を積層してなる繊維強化樹脂製である。繊維強化樹脂層は４軸織物を成形用樹脂で強化した４軸織物層を含み、４軸織物は、シャフトの長手方向に平行に延びる複数の縦軸糸、シャフトの長手方向に直交する方向に沿って延びる複数の横軸糸、シャフトの長手方向に対して左右に斜交する一組の複数の斜交軸糸から構成されている。縦軸糸、横軸糸、及び斜交軸糸の内、少なくとも一種類の軸糸が、他の軸糸とは異なる特性を有する強化繊維により形成されている。
【００１２】
前記縦軸糸の強化繊維は、その引張強度が４０００ＭＰａ〜７０００ＭＰａの炭素繊維からなり、横軸糸の強化繊維は、その引張弾性率が２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維からなり、斜交軸糸の強化繊維は、その引張弾性率が４００ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維からなることが好ましい。
【００１３】
前記４軸織物層の強化繊維の繊度は、５０ｔｅｘ〜２００ｔｅｘ（ｇ/ １０００ｍ）であることが好ましい。
前記４軸織物層は、最外層または最外層から２層目に配置することが好ましい。
前記ゴルフシャフトの繊維強化樹脂層の樹脂含有量は、前記ゴルフシャフトの全重量の２０％〜３０％であることが好ましい。
【００１４】
前記ゴルフシャフトはその先端から後端に向かって漸次外径が大きくなるテーパー状を有していてもよい。
上述したいずれかの好ましいゴルフシャフトの先端にヘッドを装着し、その後端にグリップを装着してゴルフクラブを構成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態のゴルフシャフトを示す正面図。
【図２】図１のゴルフシャフトに用いる繊維強化樹脂プリプレグを説明するための図。
【図３】４軸織物の構成を示す図。
【図４】シャフトの振動減衰特性の測定方法を説明するための斜視図。
【図５】シャフトのＥＩ値の測定方法を説明するための図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態について詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るゴルフシャフトを示す。ゴルフシャフト１は、複数の繊維強化樹脂層を積層して形成したもので、全長が１１４３ｍｍである。ゴルフシャフト１は、その先端から後端に向かって漸次外径が大きくなるテーパー状を有していて、その小径側の先端にはヘッド２が装着され、大径側の後端にはグリップ３が装着されている。
【００１７】
前記繊維強化樹脂層は、複数の繊維強化樹脂プリプレグを用いて形成されている。これらの繊維強化樹脂プリプレグは、図２に示すように、その強化繊維の配向角度が所定の角度となるような形状に切り出した第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５と、４軸織物強化プリプレグ１０とからなる。これらのプリプレグ１０、１１〜１５をマンドレル７に順次巻きつけて積層することにより、ゴルフシャフト１が形成されている。
【００１８】
通常、ゴルフシャフト１の成形には、これらのプリプレグ１０、１１〜１５のほかに、補強用として、シャフト１の先端側や後端側に部分的に別のプリプレグを配置するが、ここでは、その説明を省略する。
【００１９】
第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５及び４軸織物強化プリプレグ１０では、強化繊維としていずれも炭素繊維を用い、マトリックス樹脂としてエポキシ系樹脂を用いている。強化繊維としては、炭素繊維に限定されるものではなく、ガラス繊維、アラミド繊維、ボロン繊維、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も用いることができる。
【００２０】
また、マトリックス樹脂としては、前記エポキシ系樹脂に代表される熱硬化性樹脂が好ましく、たとえば、不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂、ユリア系樹脂、ジアリルフタレート系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ケイ素樹脂等が挙げられる。
【００２１】
４軸織物強化プリプレグ１０を形成する４軸織物層４は、図３に示すように、相互に直交するように織られた複数の縦軸糸４１と複数の横軸糸４２とを備え、さらに、これらの縦軸糸４１及び横軸糸４２に対して左右（＋方向と−方向）に交差するように織られた一組の複数の斜交軸糸４３を備えている。前記４軸織物層４の縦軸糸４１はシャフト１の長手方向に対して平行に配置され、横軸糸４２はシャフトの長手方向に対して垂直に配置され、斜交軸糸４３はシャフトの長手方向に対して斜交するように配置される。
【００２２】
縦軸糸４１には、シャフト１の軸線に沿った曲げに対しては強度が必要であるため、その強化繊維には高強度の強化繊維を用いる。たとえば、引張強度が３５００〜７０００ＭＰａの炭素繊維が好ましく用いられる。横軸糸４２には、ゴルファーの力量が高くなるほどバネ定数の高い材料が必要である。ゴルファーの力量は、ヘッドスピードとスイング時のシャフト１の最大たわみ量とによって表すことができる。ヘッドスピードが速くなるほど、また、シャフト１の最大たわみ量が多くなるほど、重く、かつ、硬いシャフトが必要とされる。よって、シャフト１が重くなるほど、また、硬くなるほど、横軸糸４２に採用する強化繊維の弾性率は高い方が良い。横軸糸４２を構成する強化繊維に炭素繊維を用いた場合は、引張弾性率が２４０〜８００ＧＰａの炭素繊維が好ましい。同様の効果を得るため、炭素繊維の繊度を上げたり、一本の横軸糸４２を構成するために収束される繊維数を多くしたりすることも可能である。その場合、シャフト表面の凹凸が大きくなるため、最外層の研磨代を多くする必要がある。このような観点から、前記４軸織物層の強化繊維の繊度は、５０ｔｅｘ〜２００ｔｅｘであることがこのましい。繊度の単位ｔｅｘは繊維１０００ｍ当たりのｇ数に等しい値である（１ｔｅｘ＝１ｇ/ １０００ｍ）。
【００２３】
前記強化繊維は、ゴルファーの力量が高くなるほど、引張弾性率が高い方が好ましいが、高い弾性率の繊維ほど、繊維の引張強度が低くなる傾向にあるため、横軸方向に繊維を織る工程において、繊維の破断による歩留まりの影響が大きくなる。よって、横軸糸４２の引張弾性率に関しては、２４０〜５００ＧＰａの炭素繊維が更に好ましい。
【００２４】
斜交軸糸４３は、曲げ振動の減衰に最も影響を与える軸糸である。本実施形態においては、「弾く」という特性により、シャフトの挙動を特定できるとみなしている。すなわち、本実施形態では、スイング中のシャフトのしなりを表す振動がゴルファーによって感知され、かつ、打球したことによる振動が感応される。
【００２５】
シャフトにこのような「弾く」、さらに「安定」という官能表現による特性を求める場合、曲げ振動の減衰比をできるだけ小さくするために、斜交軸糸４３を構成する強化繊維に高い弾性率の強化繊維を用い、シャフト１の軸線に対する配向角度が±４５度となるように配置している。この強化繊維としては、引張弾性率が４００〜８００ＧＰａの炭素繊維を用いるのが好ましい。引張弾性率が高いほど好ましいが、斜交軸に沿って繊維を織る工程において、高い弾性率の繊維ほど、繊維の引張強度が低くなる傾向にあるため、４００〜５００ＧＰａの炭素繊維が更に好ましい。また、斜交軸糸４３に用いられる強化繊維は、＋方向斜交軸と−方向斜交軸とにおける特性を同一にすることが好ましい。＋方向と−方向とで特性が異なると、捻り特性において異方性が生じるためである。
【００２６】
前記４軸織物層は、所望の振動特性である「弾く」ことに関して効果を得るためには、振動減衰率を低くすることが好ましく、そのためには、プリプレグの樹脂量も少なくする必要がある。これは、樹脂自体の減衰係数が強化繊維に比べて低いためである。また、４軸織物層４を含めた他の繊維強化樹脂層を形成するプリプレグ１０〜１５に関し、その樹脂含有量は、各プリプレグの重量の２０〜５０重量％の範囲であれば、シャフトの特性の上でも、製造する上でも適している。すべてのプリプレグ１０〜１５に使用される樹脂のゴルフシャフト１全体に占める割合は、２０〜３０重量％の範囲であることが好ましい。
【００２７】
また、本発明の目的を効率的に達成するためには、４軸織物層４を最外側に配置するのがより効果的であるが、製法や外観上の要求によっては、最外側ではなく、最外側により近い位置に配置するのが好ましく、最外側の層から２層目までに配置するのが好ましい。
【００２８】
繊維強化樹脂製のシャフト１を、いわゆるシートラッピング製法で形成する場合は、複数のプリプレグ１０−１５をマンドレル７に順次卷回した後、ラッピングテープを巻き付けて固定し、これを硬化成形した後、そのラッピングテープを取り除き、表面を研磨し、塗装して完成品のシャフトを得ている。
【００２９】
このような製法を採用する場合には、研磨代を確保するために、４軸織物層４を備えたプリプレグ１０の外側に、一つのプリプレグ１５の層が設けられている。このプリプレグ１５の厚みは０．０２ｍｍ〜０．１５ｍｍであることが好ましい。このプリプレグ１５の厚みが０．０２ｍｍ以下であると、研磨により４軸織物層４の強化繊維が誤って研磨されてしまい、シャフト１の性能に悪影響を及ぼす恐れがあるため、好ましくない。プリプレグ１５の厚みが０．１５ｍｍ以上であると、プリプレグ１５の表面から４軸織物層４までの距離が大きくなるので、４軸織物層４を配置する効果が得られ難い。
【００３０】
一方、以下の場合には、プリプレグ１５の厚みの大きいものが必要とされる。すなわち、４軸織物層４の各軸糸４１、４２、４３は、１０００本〜６０００本の炭素繊維を収束して形成されるが、各軸糸４１、４２、４３を、例えば引張り弾性率が２４０ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束させて用いた場合と、１０００本収束させて用いた場合とでは、３０００本収束させて用いた場合の方が、各軸糸４１、４２、４３の交点における４軸織物層４の厚みが大きくなる。そのため、シャフト表面を滑らかにする場合には研磨代を多く取る必要がある。よって、このような場合に、プリプレグ１５の厚みを厚くする必要がある。ここで、３０００本の炭素繊維を収束した束を一般的に３Ｋと言う。Ｋは１０００に対応する。
【００３１】
硬化成形後の研磨を必要としない製法、たとえば、ラッピングテープの代わりに伸縮自在のチューブでプリプレグを被覆して成形する方法や、内圧成形法による場合、あるいは、前記シートラッピング製法であっても研磨を必要としない場合などには、最外層に４軸織物強化プリプレグ１０を用いることができる。
【００３２】
第１及び第２繊維強化樹脂プリプレグ１１、１２は、シャフトの全長にわたり、２〜４回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して±３０°〜±６５°の角度をなすように配置されている。第３繊維強化樹脂プリプレグ１３は、シャフト１の全長にわたり、１回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して略９０度の角度をなすように配置されている。第４及び第５繊維強化樹脂プリプレグ１４、１５は、シャフト１の全長にわたり、１〜２回巻回して配設するもので、強化繊維がシャフト１の長手方向に対して略平行となるように配置されている。ただし、第５繊維強化樹脂プリプレグ１５は、上述したように、製法によっては使用されない場合がある。
【００３３】
本実施形態のシャフト１はシートワインディング製法で成形されている。シャフト１の成形に当たり、マンドレル７に第１乃至第４繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１４、４軸織物プリプレグ１０、及び第５繊維強化樹脂プリプレグ１５をこの順で巻き付けて積層し、その外周にラッピングテープを巻き締めて積層体を得る。その状態で、積層体を加熱及び加圧し、硬化させて成形し、その後、マンドレルを積層体から引き抜いて、シャフト１を得ている。
【００３４】
本発明のゴルフシャフト１は、前記したように、シャフト１の各軸糸について必要な要件を満たすように、各軸糸に特性の異なる強化繊維を用い、それらを織布することで一つの４軸織物層４内に同時に存在させ、かつ、このような４軸織物層４をプリプレグの積層体内においてより外層に近い位置に配置している。それにより、そのゴルフシャフトに設定した仕様において、バネ定数を大きく、かつ、１次、２次の振動モードでの損失係数を小さくして、スイング時のシャフトの挙動を感応できるようにし、いわゆる「弾き」感を感応できると同時に、より安定性のあるシャフトを製造することができる。
【００３５】
以下、本発明のゴルフシャフトの実施例１〜４、および比較例１について説明する。
各実施例で用いた４軸織物強化プリプレグ１０の構成および比較例で用いた繊維強化樹脂プリプレグの積層条件を表１及び表２に示す。シャフトの長さはいずれも４５インチ（１１４３ｍｍ）である。
【００３６】
【表１】
【表２】
（実施例１）
図２に示す実施形態におけるプリプレグの積層構成を採用し、第１〜第５繊維強化樹脂プリプレグ１１〜１５、および、表１の実施例１の欄に示す構成の４軸織物プリプレグ１０をマンドレル７に巻き付けて積層した。４軸織物強化プリプレグ１０として、斜交軸糸４３の強化繊維には、引張り弾性率；３８５ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束した繊維を使用した。縦軸糸４１および横軸糸４２には、強化繊維として引張り弾性率；２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束した繊維を使用した。表１中、１０００本の束を１Ｋで示す。
【００３７】
第１、第２繊維強化樹脂プリプレグ１１、１２としては、引張り弾性率；４４５ＧＰａの炭素繊維に合成樹脂をその樹脂含有率が２５ｗｔ％となるように含浸させたプリプレグを使用した。該プリプレグの成形後の厚みは０．０６１ｍｍである。また、該プリプレグ１１、１２における強化繊維の配向角度は、シャフト長手方向に対してそれぞれ＋４５°及び−４５°である。
【００３８】
第３繊維強化樹脂プリプレグ１３としては、強化繊維として引張り弾性率；２４０ＧＰａの炭素繊維に、合成樹脂をその樹脂含有率が２５ｗｔ％となるように含浸させたプリプレグを使用した。該プリプレグの成形後の厚みは０．０４５ｍｍである。
【００３９】
第４繊維強化樹脂プリプレグ１４としては、強化繊維として引張り弾性率；３００ＧＰａの炭素繊維に、合成樹脂をその樹脂含有率が２５ｗｔ％となるように含浸させたプリプレグを使用した。該プリプレグの成形後の厚みは０．０８１ｍｍである。
【００４０】
前記４軸織物強化プリプレグ１０を積層体の最外層に配置してシャフトを形成した。また、そのシャフトの重量は６３ｇとした。
（実施例２）
実施例１の４軸織物強化プリプレグ１０の横軸糸４２の強化繊維を、引張り弾性率；２４０ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束した繊維に変更した。その他は実施例１と同一とした。
【００４１】
（実施例３）
実施例１の４軸織物強化プリプレグ１０の横軸糸４２の強化繊維を、引張り弾性率；３８５ＧＰａの炭素繊維を３０００本収束した繊維に変更した。その他は実施例１と同一とした。
【００４２】
（実施例４）
実施例１の４軸織物強化プリプレグ１０の斜交軸糸４３を、引張り弾性率；２４０ＧＰａの炭素繊維を１０００本収束した繊維に変更した。その他は実施例１と同一とした。
（比較例１）
実施例１から４軸織物層４をなくし、第４繊維強化樹脂プリプレグ１４を変更した。４軸織物層４をなくすことで、実施例１〜４とＥＩ値、シャフト重量、及び、外径が大きく異ならないようにするために、第４繊維強化樹脂プリプレグ１４としては、強化繊維として引張り弾性率；３００ＧＰａの炭素繊維に、合成樹脂をその樹脂含有率が２５ｗｔ％となるように含浸させたプリプレグを使用した。該プリプレグの成形後の厚みは０．０８１ｍｍおよび０．１０１ｍｍの２種類である。その他は実施例１から４と同一とした。
【００４３】
前記実施例１〜４、比較例１の各ゴルフシャフトについて後述する方法で振動減衰性、ＥＩ値、バネ定数の測定および評価を行った。各評価結果は表１および表２の下欄に記載している。また、官能テストのうち、安定性に関するテストについては表３に示す。
【００４４】
（振動減衰性の測定）
図４に示すように、振動減衰性は、ゴルフシャフト１の重心位置を加振器５に固定して、そのシャフト１を加振し、その振動伝達をシャフト１に取り付けられた加速度ピックアップ（図示略）で検出し、検出したデータから損失係数測定器６により、損失係数ηを算出した。一次及び二次の損失係数の算出には以下の式を使用した。ξは減衰率を示す。
【００４５】
η＝２ξ
（ＥＩ値（曲げ剛性値）の測定）
図５に示すように、財団法人製品安全協会(CONSUMER PRODUCT SAFETY ASSOCIATION) によって規定されたゴルフクラブ用シャフトの３点曲げ試験方法により、ゴルフシャフト１のグリップ端から２００ｍｍ離れた位置で、シャフトをたわませて、そのたわみ量を測定した。図５に示すように、シャフト１は２つの支持体６１、６２によって支持された状態で、加圧部材６３により加圧される。２つの支持体６２の間のスパンはＬで表され、加圧位置はそのスパンＬの中間に設定される。従って、加圧位置から右側支持体６１までの長さＬ１と、加圧位置から左側支持体６２までの長さＬ２は等しい。
【００４６】
そして、シャフト１の加圧時におけるたわみ量δ及び荷重Ｗの関係を示す以下の計算式により、曲げ剛性値、すなわち、ＥＩ値を求めた。
ＥＩ＝Ｗ／δ ｘ Ｌ３
（バネ定数の測定）
バネ定数の測定方法はゴルフクラブの認定基準及び基準確認方法（財団法人製品安全協会）のＳ型シャフトのへん平試験に準ずる。そのへん平試験法では、グリップ端から５０ｍｍの範囲において、負荷速度５ｍｍ／分で一定の荷重Ｐを加えた時、次式により、荷重Ｐとその時の変位量Δとからバネ定数Ｋが求められる。
【００４７】
Ｋ＝Ｐ／Δ
バネ定数Ｋは、シャフトの「安定感」及び「しっかり感」の指標として使用するために、測定した。
各種特性の測定結果については、表１及び表２に示されている。
実施例１〜４と比較例１とを比較すると、シャフトの曲げ剛性（ＥＩ値）、捩り剛性（トルク）、及び、重量が同程度である。尚、トルクはシャフトの先端及び後端を固定し、そのシャフトに対して１フィート（約０．３ｍ）につき１ポンド（約０．４５ｋｇ）のねじれ荷重を加えた時、シャフトがねじれた角度（゜）で表される。
【００４８】
（官能テスト）
各実施例及び各比較例のシャフトに、ヘッドとグリップを装着してゴルフクラブを製作した。そして、ゴルファー４人によりテストを行った。官能テストにより、「安定感」、「弾き」及び「粘り」について、試打による評価を行った。
【００４９】
「弾き」及び「粘り」についての官能テストの結果、実施例３のシャフトについて、「弾く」「安定性がある」との、最も高い評価が得られ、次いで、実施例２，１，４、比較例１の順であった。つまり、４軸織物層４を有するシャフト、更には斜交軸糸及び横軸糸の強化繊維の引張り弾性率が高いシャフトの方が「弾き」感が向上した。
【００５０】
次に、これらのシャフト重心に加振器を取り付け、振動特性（振動減衰）について調査した。実施例１−４及び比較例１のシャフトについては、重量、剛性共に同等であるため、固有振動数の差は認めらない。しかし、各振動モードでの減衰比を表す損失係数が異なることがわかる。振動減衰について、減衰比ζは以下の式で求めることができる。
【００５１】
ζ＝ｃ／２（ｍｋ）１／２
ここで、c は材料によって定まる減衰係数、ｍは重量、ｋは弾性率を示す。減衰比が小さいシャフトほど、より「弾く」という官能評価が高くなる。「弾き」がよいという官能評価を得るには、減衰比を小さくする必要があり、それは弾性率の高い材料を使用することで達成できる。
【００５２】
官能テストの内、「安定感」に関しては、実施例１〜４と比較例１の比較評価を行った。その結果を表３に示す。比較例１と比べて、フィーリングの最も良いものを１、良いもの２、どちらかといえばよいものを３、同等のものを４として評価をした。
【００５３】
【表３】
表３からわかるように、プロゴルファーによる試打評価の結果、「かたさ感」に影響する曲げ剛性値（表１、２中のＥＩ値）は、各実施例１から４において、ほとんど同等であるにもかかわらず、「安定感」はかなり異なる評価であった。この中でも、ヘッドスピード（Ｈ／Ｓ）の速い、もしくはスイングテンポの速いプロゴルファーＢ及びＡには、バネ定数の高い実施例２及び実施例３のシャフトは、「しっかりしている」と感じられるために、「安定感」について高評価であった。
【００５４】
本発明者は、スイングテンポはシャフトの最大たわみ量で表すことができるとの知見をもっている。すなわち、ヘッドスピードが速い、もしくはスイングテンポが速いと、スイング中にシャフトにかかる曲げモーメントが増大し、その結果、シャフトのしなり量が増え、スイングテンポが速い人ほどしなり量を少なくするために、かたいシャフトが必要であると考えている。これを判別する装置として、本発明者らは特許３０６１６４０（ＷＯ９６／１１７２６）を発明した。
【００５５】
以上の結果から、シャフトのしなりだけでなく、バネ定数に関しても安定性に影響することがわかる。よって、「弾き」が良く、より安定感のあるシャフトを得るには、曲げ振動減衰を小さくし、かつ、バネ定数を、ゴルファーの力量に応じて設定する必要がある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の繊維強化樹脂層を積層してなる繊維強化樹脂製のゴルフシャフトであって、前記繊維強化樹脂層は４軸織物を成形用樹脂で強化した４軸織物層を含み、前記４軸織物は、シャフトの長手方向に平行に延びる複数の縦軸糸、シャフトの長手方向に直交する方向に沿って延びる複数の横軸糸、シャフトの長手方向に対して左右に斜交する一組の複数の斜交軸糸から構成され、前記縦軸糸、横軸糸、及び斜交軸糸の内、少なくとも一種類の軸糸が、他の軸糸とは異なる特性を有する強化繊維により形成されていることを特徴とするゴルフシャフト。
【請求項２】
前記縦軸糸の強化繊維は、その引張強度が４０００ＭＰａ〜７０００ＭＰａの炭素繊維からなり、横軸糸の強化繊維は、その引張弾性率が２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維からなり、斜交軸糸の強化繊維は、その引張弾性率が４００ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維からなることを特徴とする請求項１に記載のゴルフシャフト。
【請求項３】
前記４軸織物層の強化繊維の繊度は、５０ｔｅｘ〜２００ｔｅｘ(ｇ/１０００ｍ)であることを特徴とする請求項１または２に記載のゴルフシャフト。
【請求項４】
前記４軸織物層は、最外層または最外層から２層目に配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のゴルフシャフト。
【請求項５】
前記ゴルフシャフトの繊維強化樹脂層の樹脂含有量は、前記ゴルフシャフトの全重量の２０％〜３０％であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のゴルフシャフト。
【請求項６】
前記ゴルフシャフトはその先端から後端に向かって漸次外径が大きくなるテーパー状を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のゴルフシャフト。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のゴルフシャフトを備え、その先端にヘッドが装着され、その後端にグリップが装着されたゴルフクラブ。
【請求項１】
複数の繊維強化樹脂層を積層してなる繊維強化樹脂製のゴルフシャフトであって、前記繊維強化樹脂層は４軸織物を成形用樹脂で強化した４軸織物層を含み、前記４軸織物は、シャフトの長手方向に平行に延びる複数の縦軸糸、シャフトの長手方向に直交する方向に沿って延びる複数の横軸糸、シャフトの長手方向に対して左右に斜交する一組の複数の斜交軸糸から構成され、前記縦軸糸、横軸糸、及び斜交軸糸の内、少なくとも一種類の軸糸が、他の軸糸とは異なる特性を有する強化繊維により形成されていることを特徴とするゴルフシャフト。
【請求項２】
前記縦軸糸の強化繊維は、その引張強度が４０００ＭＰａ〜７０００ＭＰａの炭素繊維からなり、横軸糸の強化繊維は、その引張弾性率が２４０ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維からなり、斜交軸糸の強化繊維は、その引張弾性率が４００ＧＰａ〜８００ＧＰａの炭素繊維からなることを特徴とする請求項１に記載のゴルフシャフト。
【請求項３】
前記４軸織物層の強化繊維の繊度は、５０ｔｅｘ〜２００ｔｅｘ(ｇ/１０００ｍ)であることを特徴とする請求項１または２に記載のゴルフシャフト。
【請求項４】
前記４軸織物層は、最外層または最外層から２層目に配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のゴルフシャフト。
【請求項５】
前記ゴルフシャフトの繊維強化樹脂層の樹脂含有量は、前記ゴルフシャフトの全重量の２０％〜３０％であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のゴルフシャフト。
【請求項６】
前記ゴルフシャフトはその先端から後端に向かって漸次外径が大きくなるテーパー状を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のゴルフシャフト。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のゴルフシャフトを備え、その先端にヘッドが装着され、その後端にグリップが装着されたゴルフクラブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０６５７８５
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【発行日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１６７８８（Ｐ２００５−５１６７８８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００８８１５
【国際出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００００５９３５）美津濃株式会社 (239)
【出願人】（３０２０１９５９９）ミズノ テクニクス株式会社 (47)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年７月２１日（２００５．７．２１）
【発行日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／００８８１５
【国際出願日】平成１６年６月２３日（２００４．６．２３）
【出願人】（０００００５９３５）美津濃株式会社 (239)
【出願人】（３０２０１９５９９）ミズノ テクニクス株式会社 (47)
【Ｆターム（参考）】
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