CN113198153B - 复合材料高尔夫球杆头制造方法 - Google Patents

Abstract

一种复合材料高尔夫球杆头制造方法，其以碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层通过模塑、正向气压与真空负压分别作用于碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层的内部与外部，以及加热作用而一体成形为包含杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体，另外将包含碳纤维的复合材料或金属材料成形的击球面板胶合固接于该碳纤维复合材料杆头本体的前端开口部，能减轻高尔夫球杆头的杆头本体的重量、易于因应不同高尔夫球杆头的击球距离或打感而调整改变重心与转动惯量，提高设计自由度、以及球杆头的刚性设计多元化等，且易于控制击球面板的甜密点位置，使球杆头能达到较佳的击球性能。

Description

复合材料高尔夫球杆头制造方法

技术领域

本发明关于一种高尔夫球杆头，尤指使用复合材料制造高尔夫球杆头的方法。

背景技术

为了提高高尔夫球杆头的重心与击球时转动惯量(Moment Of Inertia，MOI)等设计的自由度，部分的高尔夫球杆头采取部分碳纤维复合材料的结构，或采取铸造薄形冠部(crown)等技术手段，借以减轻高尔夫球杆头中的杆头本体一部分重量，使其能将减轻的重量得以移转至球杆头的其他部位而改变球杆头的重心及挥杆时的转动惯量。

目前高尔夫球杆头的制造方法与构造等技术手段，仍难以达成较佳的高尔夫球杆头，例如：为使击球面板的甜密点位置与几何中心点相互重叠，在设计高尔夫球杆头重心位置的同时，还要兼顾球杆头轻量化之后的重量转移以增加挥杆时的转动惯量等。因现有的技术中，对于杆头本体的厚薄差异控制难度高，且高尔夫球杆头难以多元化的变化等问题，尚待加以克服。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合材料高尔夫球杆头制造方法，解决现有复合材料高尔夫球杆头的制造及其构造，难以使控制击球面板的几何中心点与甜密点位置接近，杆头本体厚薄的差异控制难度高，以及球杆头难以多元化的变化等问题。

为了达成前述目的，本发明所提出的复合材料高尔夫球杆头制造方法，其使用一组具有模穴的模具、一组热压辅助成形机构与一组加热器来执行，其步骤包括：

将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层贴合于该模具的模穴的侧壁，形成包含杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料；

使用热压辅助成形机构与加热器对模具内的碳纤维复合材料杆头本体胚料内外同时施以加压及加热作用，其是以热压辅助成形机构的真空负压作用气袋密封具有该碳纤维复合材料杆头本体胚料的模具，另外以正向气压作用气袋伸入该碳纤维复合材料杆头本体胚料内部，并通过真空负压作用气袋及模具对该碳纤维复合材料杆头本体胚料的外部施以真空负压作用，同时通过正向气压作用气袋对碳纤维复合材料杆头本体胚料的内部施以正向气压作用，并使用该加热器对碳纤维复合材料杆头本体胚料施以加热作用，直至碳纤维复合材料杆头本体胚料加热加压而固化成形为一碳纤维复合材料杆头本体初胚后取出；

对该碳纤维复合材料杆头本体初胚施以边角残料去除与表面加工处理，形成碳纤维复合材料杆头本体半成品；

提供由包含碳纤维的复合材料或金属材料预成形的击球面板；以及

将该击球面板胶合固接于该碳纤维复合材料杆头本体半成品的前端开口部，形成一复合材料高尔夫球杆头。

如上所述复合材料高尔夫球杆头制造方法中，所述使用热压辅助成形机构与加热器对模具内的碳纤维复合材料杆头本体胚料施以胚料内外同时加压及加热作用的步骤中，加热温度为60℃至180℃，真空负压的气压值为-0.1bar至-1bar，正向气压作用气袋施以正向气压之压力值为1bar至10bar，加热加压时间为5至60分钟。

借由前述复合材料高尔夫球杆头制造方法的发明，其至少具备以下特点：

1、能使击球面板的几何中心与甜蜜点的位置相互接近或重叠：本发明采取包含碳纤维的复合材料的具有杆柄部的杆头本体与击球面板各别成形，再固接一体的制法发明，其能易于控制击球面板的几何中心与甜蜜点的位置接近或相互重叠，当复合材料高尔夫球杆头击球时，能让击球时球杆头的能量更有效率地传达至高尔夫球。

2、能减轻碳纤维复合材料杆头本体的重量：本发明采取碳纤维预浸材或包含碳纤维复合材料制成具有杆柄部的一体式杆头本体的技术手段，其中，碳纤维复合材料杆头本体借由碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层而成，使高尔夫球杆头的杆头本体在具备必要刚性的条件下，利用碳纤维复合材料杆头本体的冠部直接成形于碳纤维复合材料杆头本体的底部与杆柄部上，冠部、底部与杆柄部三者之间无接缝，具有较佳的结构强度，且碳纤维复合材料杆头本体能够依据击球时的应力作用所产生的应变，而经由叠层方式的变化作适应性的调整，故碳纤维复合材料杆头本体能够减轻其重量，且具备较大的重量减轻的裕度。

3、易于因应不同高尔夫球杆头的性能特性(特别是重心位置和转动惯量)而生产制造：承上所述，本发明系采取碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料制成具有杆柄一体式杆头本体，再与独立成形的击球面板固接一体之制法与构造，其中，该碳纤维复合材料杆头本体能够依据击球时的应力作用产生应变作叠层构造变化，因此可以透过层叠方式适应性改变来分配重量，使该高尔夫球杆头能够易于因应不同高尔夫球杆头的性能特性(特别是重心位置和转动惯量)来生产制造。

4、能使高尔夫球杆头的刚性(flexible)设计多元化：承上所述，本发明能选用不同种类碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材，例如于碳纤维预浸材加入金属丝材或金属网材等，以及经过碳纤维预浸材或碳纤维的复合材料预浸材的叠层变化，或者，再利用碳纤维复合材料杆头本体与包含碳纤维的复合材料或金属材料的击球面板为同素材结合或异素材结合等，借此达到多元变化组合，调整高尔夫球杆头的击球距离、易打性，击球感或击球音频等，使球杆头的刚性设计具备多元化。

5、提高高尔夫球杆头的配重设计自由度：承上所述，本发明复合材料高尔夫球杆头中的杆头本体由碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层热压成形，其中除能选用包含不同种类碳纤维预浸材或碳纤维的复合材料预浸材，且能透过碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材的叠层变化，在不影响杆头本体自身必要的强度状况下，除能减轻其冠部或其他部位的重量，移转为配重，使其具备较大的重量减轻的裕度，相对提高配重裕度与配重设计的自由度。

6、具有较佳的结构强度:本发明复合材料高尔夫球杆头制造方法中，杆头本体使用碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层通过模塑、加热以及正向气压与真空负压分别作用于碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层的内部与外部而一体成形为一包含有杆柄部与前端开口部的中空构造，其中系借由气压的等压均向性，使碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层于模具中内外同时加压，且结合加热作用，使碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材能够充分产生交联反应而塑形固化，并具有优异的结构强度。

本发明复合材料高尔夫球杆头制造方法中，所述使用热压辅助成形机构与加热器对模具内的碳纤维复合材料杆头本体胚料施以胚料内外同时加压及加热作用的步骤中，还能进一步设定其加热温度为60℃至180℃，真空负压的气压值为-0.1bar至-1bar，正向气压之压力值为1bar至10bar，作用时间为5至60分钟。借此，使其固化成形的碳纤维复合材料杆头本体初胚具有较佳的固化成形效果。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明复合材料高尔夫球杆头制造方法的流程图。

图2为本发明复合材料高尔夫球杆头制造方法中，以热压辅助成形机构的真空负压作用气袋密封具有该碳纤维复合材料杆头本体胚料的模具，以正向气压作用气袋伸入位于模具内的碳纤维复合材料杆头本体胚料内部的示意图。

图3为本发明复合材料高尔夫球杆头为木杆杆头型态的外观立体示意图。

图4为图3所示木杆杆头型态的复合材料高尔夫球杆头的碳纤维复合材料杆头本体与击球面板分解示意图。

图5为图3所示木杆杆头型态的复合材料高尔夫球杆头的前视平面示意图。

图6为图3所示木杆杆头型态的复合材料高尔夫球杆头的侧视剖面示意图。

图7为本发明复合材料高尔夫球杆头为铁杆杆头型态的外观立体示意图。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

依据前述发明内容，本发明包括一种复合材料高尔夫球杆头制造方法。以下分别就复合材料高尔夫球杆头制造方法及其制成的复合材料高尔夫球杆头的构造提出说明。

本发明复合材料高尔夫球杆头制造方法，用于制造内部形成中空状的木杆杆头或是内部形成中空状的铁杆杆头等高尔夫球杆头。关于该复合材料高尔夫球杆头制造方法，其使用一组模具、一组热压辅助成形机构与一组加热器来执行，其中，如图2所示，该模具10内具有自其前端朝后延伸的一模穴100，该模穴100的形状依预定成形的球杆头的杆头本体的实质外部形状而设定。该热压辅助成形机构能容置该模具，并能通过模具同时施以真空负压作用与正向气压作用，该加热器则提供加热作用。

前述中，该模具可为单一构件，或者，该模具可为包括能相对离合的多个模块的组合，如图2所示，自本较佳实施例中，该模具10选用包括一第一模块11与一第二模块12的组合。

前述中，如图2所示，该热压辅助成形机构包括一真空负压作用气袋30以及一正向气压作用气袋40，该真空负压作用气袋30能密封包覆模具10，真空负压作用气袋30能外接真空抽气装置，用以对该模具10的模穴100施以真空负压作用，该正向气压作用气袋40能外接气压供给装置，并能伸入该模具10的模穴100内部提供正向气压作用。该加热器能对位于容器内的模具10施以加热作用，该加热器以选用电热式加热器为佳，用以对模具10施以能稳定控制的加热温度。

前述气压供给装置与该真空抽气装置可为各自独立的装置，或者整合为单一组兼具抽真空与供气功能的装置。该真空负压作用气袋与该正向气压作用气袋皆为具有耐热及耐压等特性的高强度材质所制成的袋体。

前述中，该热压辅助成形机构还包括一可启闭的容器，该容器的内部空间足以容置该模具、设于模具外部的真空负压作用气袋与设于模具内部的正向气压作用气袋，且该加热器设于容器中。

关于复合材料高尔夫球杆头制造方法的具体实施步骤，请配合参看图1及图2所示，其包括：

将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层贴合于该模具10的模穴100的侧壁，形成一包含杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料20；

使用热压辅助成形机构与加热器对模具10内的碳纤维复合材料杆头本体胚料20内外同时施以加压及加热作用，其是以热压辅助成形机构的真空负压作用气袋30密封具有该碳纤维复合材料杆头本体胚料20的模具10，另外以正向气压作用气袋伸入该碳纤维复合材料杆头本体胚料内部，并通过真空负压作用气袋30及模具10对该碳纤维复合材料杆头本体胚料20的外部施以真空负压作用，同时通过正向气压作用气袋40对碳纤维复合材料杆头本体胚料20的内部施以正向气压作用，并使用该加热器对碳纤维杆头本体胚料20加热，直至碳纤维复合材料杆头本体胚料20加热加压而固化成形为一碳纤维复合材料杆头本体初胚后取出；

对该碳纤维复合材料杆头本体初胚施以边角残料去除与表面加工处理，形成碳纤维复合材料杆头本体半成品；

提供由包含碳纤维的复合材料或金属材料预成形的击球面板，其中，所述金属材料可以选用钛合金、不锈钢等金属材料；以及

将该击球面板胶合固接于该碳纤维复合材料杆头本体半成品的前端开口部，形成一复合材料高尔夫球杆头。

前述将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层贴合于该模具的模穴的侧壁，形成一包含杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料的步骤中，所述碳纤维预浸材属已知的现有材料，一般而言，其指碳纤维布浸置液态树脂所构成，其中所述树脂以热固型树脂为佳。此步骤中，还能依据不同的高尔夫球杆头产品的性能需求，选用不同种类的碳纤维的复合材料预浸材，其中在碳纤维预浸材中加入如金属丝材料或金属网材料等，并能通过碳纤维预浸材或是包含碳纤维的复合材料预浸材的叠层进行多元性的变化，而制成特定叠层构造的碳纤维复合材料杆头本体胚料。

前述将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层贴合于该模具的模穴的侧壁，形成一包含杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料的步骤中，当该模具为单一构件时，碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层能直接贴覆于模穴的内侧壁；当该模具包括能相对离合的一第一模块与一第二模块的组合时，在第一模块与第二模块分离的状态，碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层分别贴覆于第一模块与第二模块的内侧壁，在第一模块与第二模块相对合模后，分别贴覆于第一模块内侧壁与第二模块内侧壁的碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层相互接合，而构成具有一前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料。或者，在第一模块与第二模块合模状态下，将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层贴覆于模具的模穴的内侧壁，而构成具有杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料。

所述使用热压辅助成形机构与加热器对模具内的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料内外同时施以加压及加热作用的步骤中，其加热温度为60℃至180℃，真空负压作用的气压值为-0.1bar至-1bar，正向气压作用之压力值为1bar至10bar，加压与加热的作用时间为5至60分钟，并借由气压的等压均向性，使中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料中的碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层在内部与外部同时加压作用与加热作用，而产生交联反应而固化。

当热压辅助成形机构具有可启闭的容器时，在使用热压辅助成形机构对模具内的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料的外部施以真空负压，同时，对中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料的内部施以正向气压，以及由加热器对中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料施以加热作用的步骤，其将具有中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料的模具、包覆模具外部的真空负压作用气袋与设于中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料内部的正向气压作用气袋一同置入该容器内，并由加热器于容器中对中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料施以加热作用。

关于本发明复合材料高尔夫球杆头制造方法制成的复合材料高尔夫球杆头的具体构造，其可为内部形成中空状的木杆杆头(如图3所示者)或是内部形成中空状的铁杆杆头(如图7所示者)等。请配合参看图3至图7所示，其包括一碳纤维复合材料杆头本体50A、50B以及一击球面板60A、60B。

该碳纤维复合材料杆头本体50A、50B为碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层通过模塑、正向气压与真空负压分别作用于碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层的内部与外部，以及加热作用而一体成形为一包含有杆柄部51A、51B与前端开口部53A的中空构造。

该击球面板60A、60B则由包含碳纤维的复合材料或金属材料所成形，所述金属材料为钛合金或不锈钢。该击球面板60A、60B胶合固接于该碳纤维复合材料杆头本体50A、50B的前端开口部53A。在本较佳实施例中，该击球面板60A、60B背侧形成一套合部61A、61B，并以该套合部61A、61B套接胶合于该碳纤维复合材料杆头本体50A、50B的前端开口部固接一体。

所述复合材料高尔夫球杆头中具有一重心点CG，该击球面板60A具有一几何中心点600，该复合材料高尔夫球杆头中的重心点CG与该击球面板60A垂直连接的交点形成一甜蜜点601，其中，以该甜蜜点601与该几何中心点600相互重叠为最佳。

前述中，该碳纤维复合材料杆头本体50A的后端或底部还可设有至少一金属材质的配重体52。此外，该杆柄部51A内装设有一金属材质的杆柄内部件。

由前述说明可知，本发明复合材料高尔夫球杆头的制造方法，其主要利用碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层通过模塑、正向气压与真空负压分别作用于碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层的内部与外部以及加热作用，而一体成形为一包含杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体，另外将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材或金属材料成形的击球面板胶合固接于该碳纤维复合材料杆头本体的前端开口部，如此，使该复合材料高尔夫球杆头能减轻杆头本体的重量、易于因应不同球杆头的击球距离或打感而改变构造或碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材的叠层方式，达到使球杆头的刚性设计多元化、且易于控制击球面板的甜密点位置，使球杆头能发挥最佳的击球性能。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (5)

1.一种复合材料高尔夫球杆头制造方法，其特征在于，该复合材料高尔夫球杆头制造方法使用一组具有模穴的模具、一组热压辅助成形机构与一组加热器来执行，其步骤包括：

将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层贴合于该模具的模穴的侧壁，形成包含杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料；

使用热压辅助成形机构对模具内的碳纤维复合材料杆头本体胚料外部施以真空负压，同时碳纤维复合材料杆头本体胚料内部施以正向气压，以及由加热器对碳纤维复合材料杆头本体胚料施以加热作用，以热压辅助成形机构的真空负压作用气袋密封具有该碳纤维复合材料杆头本体胚料的模具，以正向气压作用气袋伸入该碳纤维复合材料杆头本体胚料内部，并通过真空负压作用气袋及模具对该碳纤维复合材料杆头本体胚料的外部施以真空负压作用，同时通过正向气压作用气袋对碳纤维复合材料杆头本体胚料的内部施以正向气压作用，并使用该加热器对碳纤维复合材料杆头本体胚料施以加热作用，直至碳纤维复合材料杆头本体胚料加热加压而固化成形为一碳纤维复合材料杆头本体初胚后取出；

对该碳纤维复合材料杆头本体初胚施以边角残料去除与表面加工处理，形成碳纤维复合材料杆头本体半成品；

提供由包含碳纤维的复合材料或金属材料预成形的击球面板；以及

将该击球面板胶合固接于该碳纤维复合材料杆头本体半成品的前端开口部，形成一复合材料高尔夫球杆头。

2.如权利要求1所述的复合材料高尔夫球杆头制造方法，其特征在于，所述使用热压辅助成形机构与加热器对模具内的碳纤维复合材料杆头本体胚料施以胚料内外同时加压及加热作用的步骤中，加热温度为60℃至180℃，真空负压的气压值为-0.1bar至-1bar，正向气压的压力值为1bar至10bar，加热加压时间为5至60分钟。

3.如权利要求2所述的复合材料高尔夫球杆头制造方法，其特征在于，所述模具包括能相对离合的第一模块与第二模块的组合，在所述将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层贴合于该模具的模穴的侧壁，形成包含杆柄部与前端开口部的中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料的步骤中，将碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材叠层分别贴合于分离状态的第一模块的内侧壁与第二模块的内侧壁，在第一模块与第二模块合模时，分别叠层贴合于第一模块与第二模块的碳纤维预浸材或包含碳纤维的复合材料预浸材连接一体而构成所述中空状碳纤维复合材料杆头本体胚料。

4.如权利要求1至3中任一项所述的复合材料高尔夫球杆头制造方法，其特征在于，该热压辅助成形机构还包括一能启闭的容器，该容器的内部空间足以容置该模具、设于模具外部的真空负压作用气袋与设于模具内部的正向气压作用气袋，且该加热器设于容器中；

在使用热压辅助成形机构对模具内的碳纤维复合材料杆头本体胚料外部施以真空负压，同时碳纤维复合材料杆头本体胚料内部施以正向气压，以及由加热器对碳纤维复合材料杆头本体胚料施以加热作用的步骤，将具有碳纤维复合材料杆头本体胚料的模具、包覆模具外部的真空负压作用气袋与设于碳纤维复合材料杆头本体胚料内部的正向气压作用气袋一同置作该容器内，并由该加热器在该容器中对该碳纤维复合材料杆头本体胚料施以加热作用。

5.如权利要求1至3中任一项所述的复合材料高尔夫球杆头制造方法，其特征在于，所述击球面板的金属材料为钛合金或不锈钢。

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