DE3933623A1

DE3933623A1 - Golfschlaegerschaft

Info

Publication number: DE3933623A1
Application number: DE3933623A
Authority: DE
Inventors: Yukihiro Honma
Original assignee: HONMA GOLF CLUB
Current assignee: HONMA GOLF CLUB
Priority date: 1989-01-24
Filing date: 1989-10-07
Publication date: 1990-08-02
Anticipated expiration: 2009-10-08
Also published as: DE3933623C2; FR2641979A1; ES2016740A6; CA1319163C; AU4237689A; KR930000829B1; US5049422A; KR900011489A; SG53093G; JPH02193686A; GB8922154D0; GB2227178B; AU630372B2; JPH0790046B2; HK92293A; FR2641979B1; GB2227178A

Description

Die Erfindung betrifft einen Golfschlägerschaft mit einer Kohlen stoffasern enthaltenden Innenschicht und einer Verstärkungsschicht, die eine hauptsächlich aus Kohlenstoffasern bestehende Verstärkungsfa ser mit einen Kunstharz inprägniert umfaßt, sowie mit einer im Um fangsbereich der Innenschicht angeordneten Außenschicht.

Bekannt sind Golfschlägerschäfte als Stahlschäfte, Kohlenstoff schäfte oder Graphitschäfte und ähnliche. Der Kohlenstoffschaft hat ein geringeres Gewicht als der Stahlschaft, so daß er heutzutage in weitem Umfang gebraucht wird. Das Problem des Kohlenstoffschaftes liegt darin, daß ein einem Stahlschaft vergleichbares Biegeverhalten und Schwingungsverhalten nicht erzielbar ist.

Dieses wird anhand der Fig. 6 erläutert, die eine gedämpfte Schwingung zeigt. Die ausgezogene Linie in Fig. 6 gilt für einen Koh lenstoffschaft, wogegen die gestrichelte Linie für einen Stahlschaft gilt. Nach Fig. 6 tritt bei einem Stahlschaft erst nach einer gewis sen Zeit eine Schwingungsdämpfung ein, weil der Dämpfungsfaktor klein ist. Da andererseits bei einem Kohlenstoffschaft der Dämpfungsfaktor groß ist, ist die Schwingung sehr stark gedämpft. Die Dämpfungscharak teristik der Schwingung wird in Anwendung auf die Schwingbewegungen beim Golfspiel erläutert. Die Golfschwingung erfolgt in einer Rück wärtsschwingung aus dem Ansprechzustand in den Scheitelzustand. So dann wird in einer Abwärtsschwingung des Golfschlägers der Golfball angeschlagen.

Dabei wird ein Stahlschaft bei der Rückwärtsschwingung nach rück wärts abgebogen, der ausgebogene Zustand wird während der Abwärts schwingung erreicht. Dieses beruht darauf, daß der Dämpfungsfaktor für die Schwingung klein ist. Der Schaft bewegt sich nach vorne, wenn er den Golfball trifft. Damit erreicht man eine ausreichende Spitzen geschwindigkeit. Da andererseits der Dämpfungsfaktor eines Kohlen stoffschaftes groß ist, bleibt der Biegungszustand während der Ab wärtsschwingung nicht genügend lang bestehen, und der Schaft kehrt vorzeitig in seine Ausgangslage zurück. Infolgedessen ist die Ausbie gungsrichtung nicht ausreichend festgelegt, und die Spitzengeschwin digkeit wird klein.

Gemäß einem Vorschlag nach Fig. 7 wird eine Metallfaser 103 (eine amorphe Faser, eine Faser aus rostfreiem Stahl oder derglei chen) spiralig auf eine Innenschicht oder eine Außenschicht eines Kohlenstoffschaftes 10 gewickelt. Dieser Vorschlag ist hauptsächlich auf die Verhinderung einer Korrosion des Schaftes, jedoch nicht auf die Verbesserung der Biegecharakteristik gerichtet.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Golfschaftes, der nahezu die Schwingungscharakteristik eines Stahlschaftes hat.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Außenschicht auf der Oberfläche mit Metallfasern in einem Zustand ausgestattet ist, in dem sich die letzteren im wesentlichen in axia ler Richtung des Schaftes erstrecken.

Nach der Erfindung ist eine Innenschicht mit laminierten Verstär kungsschichten vorgesehen. Dabei ist eine Kunstharzschicht in eine Kohlenstoffaser oder eine Verstärkungsfaser, die hauptsächlich aus Kohlenstoffaser oder Graphitfaser besteht und eine äußere Schicht am Umfang der Innenschicht eingetaucht. Die Metallfaser an der Oberflä che der genannten laminierten Schicht dient zur Nachbildung der Eigen schaften eines Stahlschlägers.

Eine besonders gute Nachbildung eines Stahlschlägers erreicht man dadurch, daß die Metallfasern folgende Kenngrößen aufweisen:

1) Faserdurchmesser 30 bis 50 µm,
2) Zugfestigkeit 800 bis 5000 MPa (80 bis 500 kp/mm²),
3) Elastizitätsmodul 100 000 bis 250 000 MPa (10 bis 25 ton/mm²).

Zweckmäßigerweise ist vorgesehen, daß die Metallfasern sich in einem Bereich zwischen ± 5° gegenüber der Schaftachse erstrecken.

Eine gute Bewehrung und Verstärkung des Schaftes erreicht man dadurch, daß die Metallfasern in Abständen von 0,2 bis 0,3 mm angeord net sind.

In erster Linie sind die Metallfasern an der Oberfläche der Außenschicht vorgesehen und erstrecken sich im wesentlichen in axia ler Richtung des Schaftes.

Durch diese Metallfasern kann man Schwingungseigenschaften errei chen, die nahezu den Schwingungseigenschaften eines Stahlschaftes entsprechen, ohne daß die Eigenschaften eines Kohlenstoffschaftes oder Graphitschaftes verlorengehen.

Wenn die Metallfasern die beanspruchten Kennwerte einhalten und unter dem genannten Winkel zur Achse und unter den genannten gegensei tigen Abständen angebracht sind, erreicht man besonders vorteilhafte Eigenschaften.

Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Golfschlägerschaft,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer vorimpräg nierten Metallfaser und Graphitfaser,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 Kenngrößen verschiedener Metallfasern,

Fig. 5(a-f) die einzelnen Stufen der Herstellung eines Golf schlägerschaftes,

Fig. 6 eine Darstellung der Schwingungskennlinien und

Fig. 7 eine Teilseitenansicht eines Golfschlägerschaf tes.

Die Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 zeigt im Querschnitt der Fig. 1 einen Golfschlägerschaft aus einer Innenschicht 1 und einer Außenschicht 3. Die Innenschicht 1 hat eine Vorimprägnierung 5 von Kohlenstoffasern, eine hybride Vorimprägnierung von Borfasern und Kohlenstoffasern und eine Vorimprägnierung von Kohlenstoffasern, die in dieser Reihenfolge von innen nach außen geschichtet sind. Die Außenschicht 3 besteht aus einer hybriden Vorimprägnierung 11 aus Metallfasern und Kohlenstoffasern.

Die Vorimprägnierung ist ein Werkstoff, bei dem ein Matrixharz in eine Verstärkungsfaserzusammensetzung imprägniert ist, so daß man eine leicht formbare Gestalt erhält. Die Verstärkungsfasern haben folgende Zusammensetzung:

1) Ein-Richtungs-Vorimprägnierung,
2) Gewebe-Vorimprägnierung,
3) Garn-Vorimprägnierung und
4) Matten-Vorimprägnierung.

Die Vorimprägnierung von Kohlenstoffasern umfaßt hauptsächlich die Ein-Richtungs-Vorimprägnierung und die Gewebe-Vorimprägnierung. Die Garn-Vorimprägnierung und die Matten-Vorimprägnierung werden oft in Kombination mit der Ein-Richtungs-Vorimprägnierung und der Gewebe- Vorimprägnierung benutzt.

Die Herstellung einer Vorimprägnierung kann nach zwei Verfahren erfolgen, einem Feuchtverfahren und einem Trockenverfahren. Das Feucht verfahren umfaßt die Aufschmelzung eines Harzes in einem Lösungsmit tel, damit die Zusammensetzung vor der Imprägnierung eine niedrige Viskosität hat. Das Trockenverfahren umfaßt das Aufschmelzen des Stof fes, damit man eine geringe Viskosität vor der Imprägnierung erhält.

Die genannte Vorimprägnierung 5 aus Kohlenstoffasern, die hybri de Vorimprägnierung 7 aus Borfasern und Kohlenstoffasern und die Vor imprägnierung 3 aus Kohlenstoffasern benutzen jeweils die Kohlenstoff faser, die Borfaser und die Kohlenstoffaser als Verstärkungsfasern. Die Herstellung erfolgt nach dem Trockenverfahren oder nach dem Feuchtverfahren.

In der hybriden Vorimprägnierung 11 nach Fig. 2 erstrecken sich die Metallfasern 15 nahezu in axialer Richtung des Schaftes auf der Oberfläche einer Folie 13, die mit einem Glasfasergewebe imprägniert ist. Die hybride Vorimprägnierung hat einen Querschnitt gemäß Fig. 3. Eine Schicht aus Kohlenstoffasern wird auf die Metallfasern 15 aufge preßt, wobei die Schicht der Kohlenstoffasern nicht dargestellt ist.

Die hybride Vorimprägnierung 11 aus Metallfasern und Kohlenstoff fasern wird nach dem Trockenverfahren oder dem Feuchtverfahren herge stellt. Sie unterscheidet sich von herkömmlichen Vorimprägnierungen in der Hinsicht, daß die Vorimprägnierung 11 auf der Oberfläche eine Metallfaserschicht 15 aufweist. Das Herstellungsverfahren der Vorim prägnierung wird nachstehend erläutert. Zunächst wird ein heißschmel zendes, wärmehärtbares Harz auf eine ebene GIasgewebeschicht mit einem Gewicht von 30 bis 50 g/m² geschichtet. Das Glasgewebe kann auch durch das wärmehärtbare Harz gezogen werden, so daß das Harz das Glasgewebe imprägniert und man eine Folie oder Schicht 13 erhält. Das Verhältnis zwischen dem Glasgewebe und dem wärmehärtbaren Harz ist so, daß das Glasgewebe 40 bis 50 Gewichtsprozent ausmacht.

Danach wird die Folie oder Platte 13 soweit getrocknet, daß eine Fingerspitze beim Eindrücken daran anklebt. Nach der Trocknung wird die Folie zusammen mit einer nicht dargestellten Polyäthylenfolie einer Dicke von etwa 20 µm aufgewickelt, die sandwichartig als Trenn mittel dient.

Die Polyäthylenfolie wird auf die Außenfläche des Kerns aufge klebt, wobei die Polyäthylenfolie auf die Seite des Kerns ausgerich tet ist. Dabei muß man darauf sehen, daß Verwerfungen und Wellenbil dungen vermieden werden.

In diesem Herstellungsschritt werden Metallfasern 15 auf die Folie 13 in gegenseitigen Abständen von 0,2 bis 0,8 mm aufgebracht, wobei der Kern gedreht wird. Die Spannung der Metallfasern 15 liegt vorzugsweise bei 30 bis 250 g.

Sodann werden die Metallfasern 15 und das Glasfasergewebe 13 mit dem imprägnierten Harz unter Druckwalzen zusammengepreßt.

Danach wird der Kern, in dem die Metallfasern 15 und das Glasfa sergewebe 13 mit dem imprägnierten Harz gepreßt ist, von dem Kern abgenommen. Die Kohlenstoffaserschicht wird auf die Metallfasern 15 aufgepreßt, und die Polyäthylenfolie wird abgelöst. Die hybride Vorim prägnierung 11 aus Metallfasern und Kohlenstoffasern wird nunmehr hergestellt. Darauf wird das Material in eine vorgegebene Form ge schnitten. Die benutzten Metallfasern 15 müssen die nachstehenden Bedingungen erfüllen:

1) Faserdurchmesser 30 bis 50 µm,
2) Zugfestigkeit 800 bis 5000 MPa,
3) Elastizitätsmodul 100 000 bis 250 000 MPa.

Stoffe, die die Bedingungen (1) bis (3) erfüllen, sind in Fig. 4 angegeben. Im Falle der Erfindung wird "SUPER-FINE METAL" (Handelsna me der Firma K.K. Kobe Seikosho) benutzt. Das "SUPER-FINE METAL" ist ein Draht mit außerordentlich kleinem Durchmesser, hoher Zugfestig keit und feinem Teilchengefüge von 20 Å. Dieser Werkstoff hat überra gende mechanische Eigenschaften wie Biegewiderstand, Scherwiderstand und Torsionswiderstand sowie eine hohe Zähigkeit.

Fig. 5 zeigt das Verfahren der Herstellung eines Golfschläger schaftes in aufeinanderfolgenden Stufen. Zunächst wird nach Fig. 5(a) die Kohlenstoffaser-Vorimprägnierung 5 in bestimmte Zuschnitte ge schnitten, ausgezogen und geglättet, um Verwindungen zu entfernen. Sodann wird ein Trennmittel auf die Außenfläche eines nicht darge stellten Kerns aufgetragen, ein Kunstharz wird aufgezogen und die Kohlenstoffaser-Vorimprägnierung 5 wird darauf gewickelt. Dabei liegt der Faserwinkel bei 30° bis 40° bezogen auf die Schaftachse gemäß Fig. 5(b).

Sodann wird die hybride Vorimprägnierung 7 aus Borfasern und Kohlenstoffasern gemäß Fig. 5(c) aufgewickelt. Der Faserwinkel gegen über der Schaftachse beträgt ± 3°.

Nach Fig. 5(d) wird dann die Kohlenstoffaser-Vorimprägnierung 9 aufgewickelt. Der Faserwinkel beträgt ± 5°, bezogen auf die Schaftachse.

Nach Fig. 5(e) wird die Vorimprägnierung aus Metallfasern und Kohlenstoffasern aufgewickelt. Der Faserwinkel beträgt ± 3°, bezogen auf die Achse.

Nach Fig. 5(f) wird der Zuschnitt der Kohlenstoffaser-Vorimprägnierung 15 aufgewickelt, damit der Verbindungsabschnitt zu dem nicht dargestellten Golfschläger kopfverstärkt wird. Der Faserwinkel beträgt ± 3°, bezogen auf die Schaftachse. Nach dem Wickeln aller Vorimprägnierungen wird ein Polyesterband, im Cellophanband oder ein Polypropylenband aufgewickelt. In diesem Zustand wird die Anordnung für eine Dauer von 120 bis 130 min auf eine Temperatur von 130 und 145°C erhitzt, um den Werkstoff auszuhärten. Nach Abschluß der Erhitzung und Aushärtung wird der Kern entfernt, das Band wird abgelöst, und die Oberfläche wird poliert, um sie zu glätten. Schließlich wird eine transparente Beschichtung aufgebracht. Die Kenngrößen des Golfschlägers nach der Erfindung sind folgende: da der Golfschläger hauptsächlich aus Kohlenstoffasern besteht, hat er ein geringes Gewicht, und die Kenngrößen eines herkömmlichen Kohlenstoffschaftes bleiben erhalten.

Jedoch hinsichtlich der Biegeeigenschaften erreicht man nahezu Werte, die einem herkömmlichen Stahlschaft vergleichbar sind, da die Metallfasern 15 sich im wesentlichen in axialer Richtung des Schaftes an der Oberfläche der Außenschicht 3 erstrecken. Demzufolge wird eine ausreichende Biegerichtung aus der Aufwärtsschwingung in die Abwärtsschwingung sichergestellt, so daß eine hohe Spitzengeschwindigkeit erreicht werden kann.

Die folgenden Wirkungen werden somit sichergestellt. Man erreicht Schwingungswerte nahezu wie bei einem Stahlschaft, ohne die günstigen Eigenschaften eines Kohlenstoffschaftes zu verlieren.

Da die Metallfasern 5 auf der Oberfläche angeordnet sind, wird der Verschleißwiderstand erhöht. Man erhält einen hohen Biegewiderstand, Scherwiderstand und Verbindungswiderstand. Die mechanische Festigkeit wird verbessert.

Da die Metallfasern sichtbar angeordnet sind, ergibt sich eine vorteilhafte ästhetische Wirkung.

Claims

1. Golfschlägerschaft mit einer Kohlenstoffasern enthaltenden In nenschicht und einer Verstärkungsschicht, die eine hauptsächlich aus Kohlenstoffasern bestehende Verstärkungsfaser mit einem Kunstharz im prägniert umfaßt, sowie mit einer im Umfangsbereich der Innenschicht angeordneten Außenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen schicht auf der Oberfläche mit Metallfasern in einem Zustand ausge stattet ist, in dem sich die letzteren im wesentlichen in axialer Richtung des Schaftes erstrecken.

2. Golfschlägerschaft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfasern folgende Kenngrößen aufweisen:

1) Faserdurchmesser 30 bis 50 µm,
2) Zugfestigkeit 800 bis 5000 MPa,
3) EIastizitätsmodul 100 000 bis 250 000 MPa.

3. Golfschlägerschaft nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Metallfasern sich in einem Bereich zwischen ± 5° gegenüber der Schaftachse erstrecken.

4. Golfschlägerschaft nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfasern in Abständen von 0,2 bis 0,3 mm angeordnet sind.