JP2005261582A - ゴルフクラブヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂部材にしわが生じるのを防ぐ。
【解決手段】 金属材料からなりかつ開口部Ｏ１を有したヘッド殻部Ｍと、開口部Ｏ１に配された繊維強化樹脂からなる樹脂部材ＦＲとを含み、内部に中空部が設けられたゴルフクラブヘッド１である。樹脂部材ＦＲは、開口部Ｏ１を覆う大きさを具えた樹脂含有率が異なる複数層のプリプレグの積層体を内圧成形法により前記ヘッド殻部に一体成形することにより形成された成形品からなる。しかも積層体の中空部に最も近い最内層には、樹脂含有率が最も大きいプリプレグが用いられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、金属材料と繊維強化樹脂とを用いて構成されたゴルフクラブヘッド及びその製造方法に関する。

近年、金属材料を主体的に用いつつその一部に繊維強化樹脂を複合させたゴルフクラブヘッド（以下、単に「複合ヘッド」と言うことがある。）が種々提案されている。複合ヘッドは、比重が小さい繊維強化樹脂を用いることで重量を削減することができ、削減された重量を例えばトウ又はヒールといったヘッドのサイド部分に配分したり、又はバックフェースへと配分することで、ヘッドの重量配分設計の自由度を高める利点がある。

また複合ヘッドは、例えば金属材料からなるヘッド殻部の開口部などに、予め所定の形状に成形した繊維強化樹脂からなる樹脂部材を接着することにより製造することができる（以下、このような製造方法を単に「接着法」ということがある。）。しかしながら、接着法では、ヘッド殻部と樹脂部材との接合部境界に隙間や段差が形成されやすく、ヘッドの外観や見映えを損ねやすい。またヘッド殻部及び／又は樹脂部材の製造上のバラツキによって、両部材の嵌め合いが安定せず、ひいては接着強度が低下するおそれがある。接着強度が低下すると、打撃時の衝撃力により樹脂部材がヘッド殻部から外れやすい。

複合ヘッドを製造する他の方法として、いわゆる内圧成形法が知られている（例えば下記特許文献１ないし２参照）。内圧成形法は、例えば図７（Ａ）に示されるように、金属材料からなるヘッド殻部Ｍの開口部Ｏ１に、半硬化状態の複数枚のプリプレグの積層体Ｐを配して形成されたヘッド基体を、同図（Ｂ）のように金型２０の中で加熱しかつその中空部ｉからブラダーＢを膨張させる。これにより、前記積層体Ｐは熱エネルギーと圧力とを受け、金型２０のキャビティ側へ強く押し付けられて所定の形状に成形されるとともに、ヘッド殻部Ｍの開口部Ｏ１の周囲に固着される。このような内圧成形法では、接着法のように、ヘッド殻部Ｍと樹脂部材ＦＲの境界部における隙間や段差を極力減じ見映えの良いヘッドを提供することができる。

特開２００１−１９０７１６号公報 特開２００１−１９０７１８号公報

ところが、内圧成形法には次のような欠点がある。即ち、内圧成形法は、プリプレグの積層体Ｐを金型２０のキャビティＣへ密着させするために、比較的大きく外方に押し広げる必要がある。このためには、プリプレグの積層体Ｐに内側から均一に圧力を作用させることが必要である。しかしながら、ブラダーＢを膨張させる際、該ブラダーＢと積層体Ｐとの接触に各部で時間的なずれが生じてしまい、積層体Ｐに不均一な内圧が作用する場合がある。その結果、積層体Ｐが均一に外方に膨張することができず、成形された樹脂部材の表面には、しわや凹凸といった成形不良が生じる。またこのようなしわや凹凸は、外観上の不具合となるばかりか、その部分の補強繊維が折れ曲がることとなるため十分な強度が得られず、損傷の起点になりやすい。

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、前記樹脂部材を、樹脂含有率が異なる複数層のプリプレグの積層体を内圧成形法により形成するとともに、積層体の中空部に最も近い最内層に、樹脂含有率が最も大きいプリプレグを用いることを基本として、ブラダーと接触するプリプレグの流動性を向上させ、ひいては積層体に均一に圧力を作用させて成形不良の発生を抑制することが可能なゴルフクラブヘッド及びその製造方法を提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、金属材料からなりかつ開口部を有したヘッド殻部と、前記ヘッド殻部の開口部に配された繊維強化樹脂からなる樹脂部材とを含み、内部に中空部が設けられたゴルフクラブヘッドであって、前記樹脂部材は、前記開口部を覆う大きさを具えた樹脂含有率が異なる複数層のプリプレグの積層体を内圧成形法により前記ヘッド殻部に一体成形することにより形成された成形品からなり、しかも前記積層体の前記中空部に最も近い最内層に、樹脂含有率が最も大きいプリプレグが用いられたことを特徴としている。

また請求項２記載の発明は、前記樹脂含有率が最も大きいプリプレグは、樹脂含有率が４５〜９０％であることを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッドである。

また請求項３記載の発明は、前記積層体は、樹脂含有率が最も小さいプリプレグを含み、かつ、この樹脂含有率が最も小さいプリプレグと、前記樹脂含有率が最も大きいプリプレグとの樹脂含有率の差が５〜５０％であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッドである。

また請求項４記載の発明は、前記樹脂含有率が最も大きいプリプレグは、ガラス繊維により補強されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッドである。

また請求項５記載の発明は、金属材料からなりかつ開口部を有したヘッド殻部と、前記ヘッド殻部の開口部に配された繊維強化樹脂からなる樹脂部材とを含み、内部に中空部が設けられたゴルフクラブヘッドであって、前記樹脂部材は、前記開口部を覆う大きさを具えた樹脂含有率が異なる複数層のプリプレグの積層体を内圧成形法により前記ヘッド殻部に一体成形することにより形成された成形品からなり、かつ前記積層体は、少なくとも前記中空部に最も近い最内層とヘッド外表面に最も近い最外層との間に配された中間層に、樹脂含有率が最も小さいプリプレグが少なくとも一層用いられてなり、しかも、前記最内層及び最外層に、前記樹脂含有率が最も小さいプリプレグよりも樹脂含有率が大きいプリプレグが用いられたことを特徴とするゴルフクラブヘッドである。

また請求項６記載の発明は、金属材料からなりかつ開口部を有したヘッド殻部と、前記ヘッド殻部の開口部に配された繊維強化樹脂からなる樹脂部材とを含み、内部に中空部が設けられたゴルフクラブヘッドを製造するゴルフクラブヘッドの製造方法であって、前記開口部を覆う大きさを具えた樹脂含有率が異なる複数枚のプリプレグからなりしかも前記中空部に最も近い最内層に樹脂含有率が最も大きいプリプレグを用いた積層体を前記開口部に配してヘッド基体を成型する予備成形工程と、金型の中で前記ヘッド基体を加熱するとともに前記中空部からブラダーを膨張させることにより前記積層体を前記ヘッド殻部に一体成型させる内圧成型工程とを含むことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法である。

請求項１又は６記載の発明では、複合ヘッドの樹脂部材を構成するプリプレグの積層体が、樹脂含有率が異なる複数枚のプリプレグで構成され、中空部に最も近い最内層には、樹脂含有率が最も大きいプリプレグが用いられる。樹脂含有率が大きいプリプレグは、樹脂含有率が小さいプリプレグに比して、可塑化した状態で流動性が良く、ひいてはブラダーと接触した際に表面で大きな流動性（滑りないし変形）が得られる。つまり、表面がブラダーの形状に柔軟に追従し、その圧力を外側のプリプレグに均一に伝えることができる。従って、積層体の各部に均一な圧力を作用させ、樹脂部材にしわ等の成形不良が生じるのを抑制できる。

また請求項５記載の発明では、複合ヘッドの樹脂部材を構成するプリプレグの積層体が、樹脂含有率が異なる複数枚のプリプレグで構成され、最内層と最外層との間に配された中間層に、樹脂含有率が最も小さいプリプレグが少なくとも一層用いられ、最内層及び最外層には、樹脂含有率が最も小さいプリプレグよりも樹脂含有率が大きいプリプレグが用いられる。この結果、金型のキャビティに接する積層体の最外層においてもキャビティとの接触時に流動性を向上させることができる。従って、この発明では、積層体の最内層がブラダーの形状に、かつ、最外層がキャビティの形状にそれぞれ柔軟に追従し、樹脂部材にしわ等の成形不良が生じるのをより一層抑制することができる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態のゴルフクラブヘッド（以下、単に「ヘッド」ということがある。）１を規定のライ角及びロフト角として水平面に接地させた基準状態の斜視図、図２はその平面図、図３は図２のＡ−Ａ拡大断面図、図４はヘッドの分解斜視図をそれぞれ示している。

本実施形態のヘッド１は、ボールを打球する面であるフェース面２を有するフェース部３と、前記フェース部３に連なりヘッド上面をなすクラウン部４と、前記フェース部３に連なりヘッド底面をなすソール部５と、前記クラウン部４とソール部５との間を継ぎ前記フェース部３のトウ３ａからバックフェースを通りヒール３ｂに至ってのびるサイド部６と、クラウン部４のヒール側に設けられかつシャフト（図示せず）の一端が装着されるネック部７とを具え、内部に中空部ｉが設けられた中空構造のドライバー（＃１）又はフェアウェイウッドといったウッド型のものが例示されている。

またヘッド１は、金属材料からなるヘッド殻部Ｍと、繊維強化樹脂からなる樹脂部材ＦＲとを用いて形成される。

本実施形態の樹脂部材ＦＲは、クラウン部４の少なくとも一部を構成するクラウン側の樹脂部材ＦＲ１からなるものが例示される。該樹脂部材ＦＲは、マトリックス樹脂と、その補強材となる繊維とを複合させた複合材料であって、金属材料に比べると比重が小さい。従って、本発明のヘッド１は、樹脂部材ＦＲを用いることによって、比較的大きな重量削減効果を得ることができる。削減された重量は、例えばヘッド殻部Ｍの大型化に消費されたり、また適所に配分することで重心位置や慣性モーメントを調整でき、重量配分設計の自由度を高めるのに役立つ。

マトリックス樹脂としては、特に限定はされないが、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂などの熱可塑性樹脂が望ましい。これらのマトリックス樹脂は安価でかつ繊維との接着性も良くかつ成形時間も比較的短い点で好ましい。また繊維としては、特に限定はされないが、例えば、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維又はポリフェニレンベンズオキサゾール樹脂繊維（ＰＢＯ繊維）といった有機繊維や、アモルファス繊維又はチタン繊維等の金属繊維などを用いることができ、とりわけ比重が小さくかつ引張強度が大きいカーボン繊維が好適である。

また繊維の弾性率については特に限定されないが、小さすぎると樹脂部材ＦＲの剛性を確保できず耐久性が低下する傾向があり、逆に大きすぎるとコストを上昇させるほか引張強度を低下させる傾向がある。このような観点より、繊維の弾性率は、５０ＧＰａ以上、より好ましくは１００ＧＰａ以上、さらに好ましくは１５０ＧＰａ以上、特に好ましくは２００ＧＰａ以上が望ましく、上限については好ましくは５５０ＧＰａ以下、より好ましくは４５０ＧＰａ以下、さらに好ましくは３５０ＧＰａ以下が望ましい。なお繊維の弾性率は引張弾性率であって、ＪＩＳ Ｒ７６０１の「炭素繊維試験方法」に準じて測定された値とする。また２種以上の繊維が含まれている場合には、下記式（１）で表されるように、それぞれの繊維の弾性率を、その重量比で重み付けして計算した平均弾性率とする。 平均弾性率＝Σ（Ｅｉ・Ｖｉ）／ΣＶｉ （ｉ＝１，２…）
（ここで、Ｅｉは繊維ｉの弾性率、Ｖｉは繊維ｉの総重量とする。）

本実施形態のヘッド殻部Ｍは、図４に示されるように、フェース部３、ソール部５、サイド部６、ネック部７及びクラウン側の樹脂部材ＦＲ１が接合される開口部Ｏ１が設けられしかもフェース部３に連接されたクラウン縁部１０とを含んで構成されている。ヘッド殻部Ｍは、例えば鋳造等で前記各部を当初から一体に形成しても良いし、また鍛造、鋳造、プレス又は圧延等の加工法により２以上のパーツを成形した後、これらを溶接等により一体に接合して形成することもできる。

ヘッド殻部Ｍを形成する金属材料については特に限定されるものではないが、例えばステンレス鋼、マレージング鋼、チタン、チタン合金、アルミ合金、マグネシウム合金又はアモルファス合金などを用いることができ、とりわけ比強度の大きいチタン合金、アルミ合金又はマグネシウム合金が望ましい。なおヘッド殻部Ｍは２種以上の金属材料を用いて形成することもできる。

ヘッド殻部Ｍの前記クラウン縁部１０は、図３ないし図４に示されるように、本実施形態では、クラウン部４の外表面部分を形成し本例では開口部Ｏ１の周りを環状にのびているクラウン面部１０ａと、表面がクラウン面部１０ａから段差を有して中空部ｉ側に凹んだ受け部１０ｂとを含む。受け部１０ｂは、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１の内面側かつその周縁部を保持しうる。また受け部１０ｂは、前記段差によって、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１の厚さを吸収し、クラウン面部１０ａと樹脂部材ＦＲ１とを面一に仕上げるのに役立つ。

ヘッド殻部Ｍの前記受け部１０ｂとクラウン側の樹脂部材ＦＲ１との間は接着されている。本実施形態の受け部１０ｂは、開口部Ｏ１の周りの全周に連続して環状に設けられる。その結果、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１の周縁部の全周を接着保持することができる。これは強い接着強度を得るのに役立つ。受け部１０ｂの幅Ｗａ（開口部Ｏ１の縁から直角方向に測定される。）は、特に限定はされないが、小さすぎるとヘッド殻部Ｍとクラウン側の樹脂部材ＦＲ１との接合面積が小さくなるため接合強度が低下しやすく、逆に大きすぎると開口部Ｏ１の面積が小さくなって重量削減効果が十分に得られない傾向がある。このような観点より、受け部１０ｂの幅Ｗａは、例えば５mm以上、より好ましくは１０mm以上が望ましく、上限については３０mm以下、より好ましくは２０mm以下が望ましい。この幅Ｗａは一定であっても良いしまた変化させることも可能である。

またクラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、クラウン部４の全部を形成する必要はなく、その少なくとも一部を構成するもので足りるが、その面積が小さすぎると十分な重量削減効果が得られない傾向がある。このような観点より、図２に示した前記基準状態の平面図において、クラウン部４に設けられた開口部Ｏ１の面積Ｓ１と、ヘッド輪郭線で囲まれる面積Ｓとの比（Ｓ１／Ｓ）は好ましくは０．５以上、より好ましくは０．６以上が望ましく、上限については例えば０．９以下、好ましくは０．８以下が望ましい。なおこの例の開口部Ｏ１は、クラウン部４の中に含まれるものが示されているが、このような形態に限定されるものではなく、開口部の一部が他の部分（例えばサイド部６）に跨って形成されても良い。

またクラウン側の樹脂部材ＦＲ１は、内圧成形法によりヘッド殻部Ｍに一体成形されてた成形品からなる。内圧成形法は、既に述べた通りであるが、本実施形態では具体的に以下のような工程を含む。

先ずヘッド殻部Ｍの前記開口部Ｏ１を覆いうる大きさの複数枚のプリプレグが準備される。図５には、樹脂部材ＦＲを形成するための１枚のプリプレグ１１の一例が平面図で示されている。プリプレグ１１は、一方向に引き揃えられたカーボン繊維、又は交差する向きに織成されたカーボン繊維ｆの織物（この例では後者のものが示される。）を樹脂Ｒに含浸させた半硬化状態のシート体であり、図５のように予め必要な形状に適宜切断されて用いられる。プリプレグ１１の輪郭形状は、特に限定はされないが、通常は、ヘッド殻部Ｍの開口部Ｏ１に合わせて適宜決定される。この例のプリプレグ１１の輪郭形状は、開口部Ｏ１の形状よりも大きく前記受け部１０ｂの外側輪郭と同等ないしそれよりも僅かに大きく形成されたものが例示される。

また本実施形態では、樹脂含有率が異なる複数枚のプリプレグ１１が準備される。ここで「樹脂含有率」とは、プリプレグの全重量に対する樹脂成分の重量比率を意味する。樹脂の重量は、測定対象となる樹脂部材ないしプリプレグから樹脂成分のみを化学的に分解、除去して繊維だけを取り出し、予め測定した樹脂部材の重量からこの繊維の総重量を差し引いて得ることができる。樹脂材料から樹脂を化学的に除去するには、例えば加熱硝酸液を使用して行うことができ、またプリプレグから樹脂を化学的に除去するには、例えばメチルエチルケトンを用いて行うことができる。この例では、プリプレグ１１が、樹脂含有率が異なる２種類、詳しくは樹脂含有率が大きい第１のプリプレグ１１ａと、それよりも樹脂含有率が小さい第２のプリプレグ１１ｂとが用いられた態様を示す。

また図６に示されるように、開口部Ｏ１を被覆しうる複数枚のプリプレグ１１は積層されることにより積層体Ｐとして準備される。積層体Ｐは、ヘッドの中空部ｉに最も近い最内層Ｓａと、ヘッド外表面に最も近い最外層Ｓｂと、これらの間に配された本例では複数のプリプレグからなる中間層Ｓｃとに区分されるが、この際、少なくとも最内層Ｓａには樹脂含有率が最も大きい前記第１のプリプレグ１１ａが用いられる。この実施形態では、最内層Ｓａだけではなく、最外層Ｓｂにも第１のプリプレグ１１ａが用いられたものを例示している。他方、前記中間層Ｓｃは、いずれも樹脂含有率が最も小さい第２のプリプレグ１１ｂが用いられている。積層体Ｐは、例えばプリプレグ１１自体が持っている表面粘度を利用して貼り合わされても良いし、また未硬化の樹脂プライマーなどを介在させることで容易に剥離しない状態で準備されることが望ましい。

なお積層体Ｐを構成するに際して、図５に示されるように、フェース面２の法線方向として予定された任意の基準線ＢＬに対して、プリプレグ１１の繊維ｆの配向角度θを違えることが望ましい。特に好ましい態様としては、最内層Ｓａ及び最外層Ｓｂの少なくとも一方、より好ましくは両方に、繊維が交差（この例では９０゜で交差）するように織成されたいわゆるクロスプリプレグを用いることが望ましい。このようなクロスプリプレグは、伸びに隔たりが生じ難く、より一層成形不良を減じるのに役立つ。そして、本実施形態では、クロスプリプレグを前記配向角度θが±４５゜となるように用いられている。中間層Ｓｃについては、本実施形態ではカーボン繊維を一方向に引き揃えたいわゆる一方向プリプレグ（ＵＤプリプレグ）が用いられており、その配向角度θは、それぞれ内側から実質的に０゜、９０゜、０゜、４５゜及び−４５゜である。配向角度θについては、使用する繊維の弾性率、使用枚数などに応じて適宜設定することができる。なおフェース面法線方向は、前記基準状態において、ヘッド重心からフェース面におろした法線を水平面に投影した線分とする。

次に、図７（Ａ）に示されるように、ヘッド殻部Ｍの前記開口部Ｏ１に、該開口部Ｏ１を覆うように積層体Ｐを貼り付けてヘッド基体１Ａを成型する予備成形工程が行われる。積層体Ｐは、前述の通り第１のプリプレグ１１ａが最内層Ｓａとなる向きにヘッド殻部Ｍに貼り付けられる。この実施形態では、積層体Ｐの周縁部は、開口部Ｏ１の周りに設けられた受け部１０ｂに接するように配される。またプリプレグの積層体Ｐと受け部１０ｂとの間には、例えば熱硬化型の接着剤や樹脂プライマーなどを塗布しておくことによって、ヘッド基体１Ａにおいて両部材の位置ずれ等を防ぎ、成形精度を高めるのに役立つ。

予備成形されたヘッド基体１Ａは、例えば一対の分離可能な上型２０ａ及び下型２０ｂからなる金型２０に投入される。なお前記予備成形工程は、例えば下型２０ｂにヘッド殻部Ｍを予め装着した状態で行うこともできる。またヘッド殻部Ｍには、例えばそのサイド部６等に中空部ｉに通じる透孔２２が設けておくことが望ましい。この透孔２２には、加圧された流体の出入りによって膨張及び収縮可能なブラダーＢが挿入される。

しかる後、図７（Ｂ）に示されるように、金型２０を加熱するとともにブラダーＢを中空部ｉの中で膨張変形させる内圧成形工程が行われる。これにより、熱とブラダーＢからの圧力とを受けたプリプレグシートの積層体Ｐは上型２０ａのキャビティＣに沿って所望のクラウン側の樹脂部材ＦＲ１へと変形し成形されるとともに、その周縁部が受け部１０ｂに一体に接着される。この際、中空部ｉに最も近い積層体Ｐの最内層Ｓａには、樹脂含有率が最も大きいプリプレグ１１ａが用いられているため、可塑化した状態において、ブラダーＢとの接触面ないしその表層部においてブラダーＢの表面に沿った滑らかな樹脂の流れ、即ち良好な流動性が得られる。つまり、積層体Ｐの最内層ＳａがブラダーＢの形状に柔軟に追従し、かつ、該ブラダーＢの圧力を均一に外側のプリプレグ層に伝えることができる。従って、積層体Ｐの各部には、均一な圧力を作用させることができる。

また本実施形態では、積層体Ｐの最外層Ｓｂにも樹脂含有率が大きいプリプレグ１１ａが用いられるため、該最外層Ｓｂが金型２０のキャビティＣに接する際においてもその接触部分において良好な流動性が得られる。従って、本実施形態のヘッド１は、積層体Ｐが内、外から均一な圧力を受けることができ、その結果、樹脂部材にしわ等の成形不良が生じるのを抑制しうる。

樹脂部材ＦＲの成形不良に最も影響を与えるのは、内圧成形工程において、ブラダーＢと最初に接触する最内層Ｓａを構成するプリプレグ１１の樹脂含有率である。従って、積層体Ｐの最外層Ｓｂについては、必ずしも樹脂含有率が最も大きい第１のプリプレグ１１ａを用いる必要はなく、第２のプリプレグ１１ｂを用いることも可能である。しかし、積層体Ｐの最外層Ｓｂと、金型２０のキャビティとの接触時における良好な流動性を確保するためにには、好ましくは最内層Ｓａにも最も樹脂含有率が大きい第１のプリプレグ１１ａを用いることや、樹脂含有率が第１のプリプレグ１１ａよりも小さくかつ第２のプリプレグ１１ｂよりも大きい第３のプリプレグ（図示せず）などを用いることが望ましい。

また、積層体Ｐを必要な時間加熱し成形が完了すると、ブラダーＢは流体が排出されて収縮し、透孔２２からヘッド殻部Ｍの外部へと取り出される。透孔２２は、例えば後の工程で、ヘッドの商品名や装飾的な模様などを付したバッジ、カバー、その他の部材によって閉塞することができる。

積層体Ｐの最内層Ｓａ及び／又は最外層Ｓｂ、即ち最も樹脂含有率が大きいプリプレグに、ガラス繊維で補強されたプリプレグを用いることも好ましく実施できる。ガラス繊維は安価であるため製品コストを低減でき、また成形後も透明である。従って、ガラス繊維のプリプレグを積層体Ｐの最内層Ｓａに用いた場合には、例えば前記透孔２２から中空部ｉに光を当て中間層Ｓｃの成形不良などを透視して確認することができる。またガラス繊維を最外層Ｓｂに用いた場合には、前記中間層Ｓｃのカーボン繊維を模様として外部に透かして見せることができ、意匠性を向上させる点で好ましい。

樹脂含有率が最も大きい第１のプリプレグ１１ａの樹脂含有率の絶対値は、特に限定されるものではないが、その値が小さすぎると内圧成形工程時において最内層Ｓａの流動性が低下する傾向があり、逆に大きすぎると樹脂量が多くなりすぎてプリプレグのいわゆる腰が無くなり予備成形工程における使い勝手が悪化する傾向がある。このような観点より、第１のプリプレグ１１ａの樹脂含有率は、好ましくは４５％以上、より好ましくは５０％以上、さらに好ましくは６０％以上であり、上限については好ましくは９０％以下、より好ましくは８０％以下、さらに好ましくは７０％以下が望ましい。

また第１のプリプレグ１１ａよりも樹脂含有率が小さい第２のプリプレグ１１ｂの樹脂含有率も特に限定されるものではないが、その値が小さすぎると樹脂の成分が低下するため複合材料として十分な強度が得られ難く、逆に多すぎても重量が増加しヘッド重量を軽量化する効果が低下しやすい。このような観点より、第２のプリプレグ１１ａの樹脂含有率は、好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上、さらに好ましくは３５％以上であり、上限については好ましくは５５％以下、より好ましくは５０％以下、さらに好ましくは４０％以下が望ましい。

また積層体Ｐにおいて、樹脂含有率が最も大きい第１のプリプレグ１１ａと、樹脂含有率が最も小さい第２のプリプレグ１１ｂとの樹脂含有率の差は、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上、さらに好ましくは１５％以上が望ましく、上限については、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下、さらに好ましくは３０％以下が望ましい。前記樹脂含有率の差が５％未満であると、最内層Ｓａのプリプレグの樹脂含有率が過度に小さくなって流動性が悪化したり、或いは中間層Ｓｃのプリプレグの樹脂含有率が過度に大きくなって樹脂部材の比重が大きくなる傾向がある。また樹脂含有率の差が５０％を超えると、層間において剛性差が生じやすく応力集中等に起点になりやすい。

また積層体Ｐに用いられるプリプレグの目付量（プリプレグ１ｍ³ 当たりに含まれる繊維の重量）については特に限定されるものではないが、小さすぎるとプリプレグの厚さが小さくなり取り扱い性が悪化して成型不良が生じやすくなり、逆に大きすぎても１枚当たりのプリプレグの厚さが大きくなって厚さの調整等が困難となるほか、プリプレグの厚さ方向において樹脂の含浸割合が不均一となり強度低下が生じやすくなる。このような観点より、プリプレグ１１の目付量は、好ましくは５０ｇ／ｍ² 以上、より好ましくは７５ｇ／ｍ² 以上、さらに好ましくは１００ｇ／ｍ² 以上が望ましく、上限については好ましくは３００ｇ／ｍ² 以下、より好ましくは２５０ｇ／ｍ² 以下、さらに好ましくは２００ｇ／ｍ² 以下が望ましい。

上記実施形態では、積層体Ｐが、樹脂含有率を違えた第１及び第２のプリプレグ１１ａ、１１ｂの２種類で構成された場合を例示した。しかしながら、例えば積層体Ｐが、樹脂含有率が第１のプリプレグ１１ａよりも小さくかつ第２のプリプレグ１１ｂよりも大きい第３ないし第４のプリプレグ（図示せず）等を含む場合、前記樹脂含有率の差の数値規定が、第１及び第２のプリプレグ１１ａ、１１ｂの間に適用されるだけではなく、第１のプリプレグ１１ａと第３のプリプレグとの間にも適用可能であることが特に望ましい。

また、さらに好ましい態様として、例えば図８及びそのＢ−Ｂ断面図である図９（Ａ）に示されるように、予備成形工程において、ヘッド殻部Ｍの受け部１０ｂの中空部側を向く受け部内面１０ｂｉに、積層体Ｐａ貼り付けに先立ち、補助のプリプレグ１３を予め貼り付けておくことができる。補助のプリプレグ１３は、前記開口部Ｏ１の縁から開口部Ｏ１側にはみ出すはみ出し部１３ａを有して受け部１０ｂの内面１０ｂｉに貼り付けされる。補助のプリプレグ１３は、例えば前記開口部Ｏ１の周囲の少なくとも一部に設けられるが、好ましくは本実施形態のように、開口部Ｏ１の周囲に実質的に環状で連続的に貼り付けされることが望ましい。この例の補助のプリプレグ１３は４つに分割されて開口部Ｏ１の周りに連続的に配されたものが例示される。

そして図９（Ｂ）に示されるように、前記同様、開口部Ｏ１を覆うように積層体Ｐを受け部１０ｂに貼り付けする。そして、図９（Ｃ）に示されるように、金型２０で内圧成形工程を行うことにより、積層体９と補助のプリプレグ１３のはみ出し部１３ａとを一体化できる。これにより、樹脂部材ＦＲの周縁部は、受け部１０ｂの外面側をのびる外片部１５ａと、受け部１０ｂの内面側をのびる内片部１５ｂとを有する二股部１５として成形できる。このように、複合ヘッドを製造するに際して、受け部１０ｂの内面側にはみ出し部１３ａを有する補助のプリプレグ１３を予め配し、積層体Ｐの最内層と貼り合わせることにより、簡単な手順にて樹脂部材ＦＲとヘッド殻部Ｍとの接合面積を増加させ強固な接合強度を具えたヘッド１を製造するのに役立つ。なお補助のプリプレグ１３については、使用される領域が限られているため前記積層体Ｐには含めない。従って、その樹脂含有率も特に問わないが、例えば３０〜７０％程度が好適である。

本実施形態のヘッド１は、樹脂部材を用いたことにより軽量化できるためヘッド体積をより大にでき、好ましくは２００cm³ 以上、より好ましくは３００cm³ 以上、さらに好ましくは３８０cm³ 以上、特に好ましくは４００cm³ 以上が望ましい。これにより、構えた際の安心感が増し、かつスイートエリア及び慣性モーメントの増大させることができる。特に限定はされないが、好ましくは前記基準状態において、ヘッド重心を通る垂直周りの慣性モーメントが２０００（ｇ・cm² ）以上、より好ましくは３０００（ｇ・cm² ）以上、さらに好ましくは３５００（ｇ・cm² ）以上が望ましい。またヘッド体積の上限は特に規制されないが、Ｒ＆ＡやＵＳＧＡのルール規制に基づく場合には４７０cm³ 以下に抑えるのが良い。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば中空構造を有するアイアン型やユーティリティ型、さらにはパター型のゴルフクラブヘッドに適用することができる。また上記実施形態では、繊維強化樹脂からなる樹脂部材が、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１からなる態様を示したが、例えば図１０（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、ヘッド殻部Ｍの開口部Ｏ１の一部がクラウン部４とバックフェース側のサイド部６とに跨って設けられるとともに、樹脂部材ＦＲについてもクラウン部４とサイド部６とに跨って配することができる。このような実施形態では、図１の態様に比べさらにヘッド上部側の重量を削減することができるため、ヘッド重心をより低く設定するのに役立つ。

また図１１に示されるように、ヘッド殻部Ｍのサイド部６に開口部Ｏ１を設けて樹脂部材ＦＲを配することができる。この実施形態では、ヘッド重心を通る水平軸周りの慣性モーメントを増大できる。また図１２に示されるように、クラウン側の樹脂部材ＦＲ１に加えて、ソール側の樹脂部材ＦＲ２を設けることもできる。この実施形態では、ヘッドの垂直軸周りの慣性モーメントをより一層増大することができる。

本発明の効果を確認するために、図１〜３及び表１の仕様に基づきヘッド体積が４２０cm³ のウッド型のドライバーヘッドを試作した。前述した開口部の面積Ｓ１とヘッド面積Ｓとの比は０．８とした。ヘッド殻部や樹脂部材については、図１〜図５に示される形状とした。またプリプレグの積層体は、図１３に示されるように、最外層から最内層へ符号（ａ）〜（ｇ）の順番で示されるプリプレグを用いた。各プリプレグの繊維、配向角度及び糸目付は図示の通りである。またカーボン繊維を用いたプリプレグ（ＣＦＲＰ）は、いずれも引張弾性率が２３５ＧＰａのカーボン繊維とエポキシ樹脂との複合物とした（ガラス繊維（ＧＦＲＰ）については弾性率は７３ＧＰａである）。そして、各プリプレグは、表１の通り樹脂含有率を異ならせた。

ヘッド殻部は、バラツキをなくすためにＴｉ−６Ａｌ−４Ｖを用いて一体鋳造した後、開口部にはＮＣ加工を施して形状を統一した。またヘッド殻部には、予め図９に示したような幅２０mmの補助のプリプレグシートを用いて１０mmのはみ出し部を形成しておき、予備成形工程、内圧成形工程を経て複合ヘッドを試作し、各ヘッドについて、不良率と耐久性とについてそれぞれテストした。なお樹脂部材は、成形後、０．８〜１．１５mmの厚さで仕上げられた。
テスト方法は次の通りである。

＜不良率＞
各ヘッドをそれぞれ１００個づつ試作し、樹脂部材における目視にて確認可能なしわや表面凹凸の成形不良の発生率を測定した。結果は、比較例１を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど良好である。

＜耐久性＞
各供試ヘッドをＳＲＩスポーツ社製のカーボンシャフトＭＰ−２００に装着して４５インチのウッド型クラブを試作し、これをミヤマエ社製のスイングロボット（ショットロボIV）に取り付けてヘッドスピード５１ｍ／ｓ、フェースセンター位置でゴルフボールを３
０００球打撃することにより行った。そして、ヘッドに亀裂や割れ等の損傷が生じなかったものを「○」、損傷が生じたものを「×」とし合わせて損傷打球数を記録した。テストの結果等を表１に示す。

テストの結果、実施例のヘッドは、耐久性を損ねることなく成形不良を低減していることが確認できる。特に、プリプレグの積層体の最内層および最外層に樹脂含有率の大きいプリプレグを用いた実施例１及び実施例３については、成形不良が顕著に低減されるという有意な効果が確認できた。

本発明の実施形態を示すヘッドの基準状態の斜視図である。 その平面図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 ヘッドの分解斜視図である。 プリプレグの一例を示す平面図である。 プリプレグの積層体を例示する分解斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は内圧成形法を説明する断面図である。 内圧成形法の他の実施形態を示すヘッド殻部の平面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は内圧成形法の他の実施形態を示す部分断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明の他の実施形態を示すヘッドの平面図及びバックフェース側から見た背面図である。 本発明の他の実施形態を示すヘッドのバックフェース側から見た背面図である。 本発明の他の実施形態を示すヘッドの底面図である。 実施例、比較例のプリプレグの積層体を分解して示す展開図である。

符号の説明

１ ゴルフクラブヘッド
２ フェース面
３ フェース部
４ クラウン部
５ ソール部
６ サイド部
７ ネック部
１０ クラウン縁部
１１ プリプレグ
１１ａ 第１のプリプレグ
１１ｂ 第２のプリプレグ
ＦＲ 樹脂部材
ＦＲ１ クラウン側の樹脂部材
ＦＲ２ ソール側の樹脂部材
Ｐ プリプレグの積層体

Claims (6)

1. 金属材料からなりかつ開口部を有したヘッド殻部と、前記ヘッド殻部の開口部に配された繊維強化樹脂からなる樹脂部材とを含み、内部に中空部が設けられたゴルフクラブヘッドであって、
   前記樹脂部材は、前記開口部を覆う大きさを具えた樹脂含有率が異なる複数層のプリプレグの積層体を内圧成形法により前記ヘッド殻部に一体成形することにより形成された成形品からなり、
   しかも前記積層体の前記中空部に最も近い最内層に、樹脂含有率が最も大きいプリプレグが用いられたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 前記樹脂含有率が最も大きいプリプレグは、樹脂含有率が４５〜９０％であることを特徴とする請求項１記載のゴルフクラブヘッド。
3. 前記積層体は、樹脂含有率が最も小さいプリプレグを含み、かつ、この樹脂含有率が最も小さいプリプレグと、前記樹脂含有率が最も大きいプリプレグとの樹脂含有率の差が５〜５０％であることを特徴とする請求項１又は２記載のゴルフクラブヘッド。
4. 前記樹脂含有率が最も大きいプリプレグは、ガラス繊維により補強されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のゴルフクラブヘッド。
5. 金属材料からなりかつ開口部を有したヘッド殻部と、前記ヘッド殻部の開口部に配された繊維強化樹脂からなる樹脂部材とを含み、内部に中空部が設けられたゴルフクラブヘッドであって、
   前記樹脂部材は、前記開口部を覆う大きさを具えた樹脂含有率が異なる複数層のプリプレグの積層体を内圧成形法により前記ヘッド殻部に一体成形することにより形成された成形品からなり、
   かつ前記積層体は、少なくとも前記中空部に最も近い最内層とヘッド外表面に最も近い最外層との間に配された中間層に、樹脂含有率が最も小さいプリプレグが少なくとも一層用いられてなり、
   しかも、前記最内層及び最外層に、前記樹脂含有率が最も小さいプリプレグよりも樹脂含有率が大きいプリプレグが用いられたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
6. 金属材料からなりかつ開口部を有したヘッド殻部と、前記ヘッド殻部の開口部に配された繊維強化樹脂からなる樹脂部材とを含み、内部に中空部が設けられたゴルフクラブヘッドを製造するゴルフクラブヘッドの製造方法であって、
   前記開口部を覆う大きさを具えた樹脂含有率が異なる複数枚のプリプレグからなりしかも前記中空部に最も近い最内層に樹脂含有率が最も大きいプリプレグを用いた積層体を前記開口部に配してヘッド基体を成型する予備成形工程と、
   金型の中で前記ヘッド基体を加熱するとともに前記中空部からブラダーを膨張させることにより前記積層体を前記ヘッド殻部に一体成型させる内圧成型工程とを含むことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。

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