JP2006296500A - ゴルフクラブヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】中空のゴルフクラブヘッドにおいて、質量の増加を抑えつつ中空部の体積を増大させて慣性モーメントの増大および／または重心の深さの増大を実現できるとともに、打球音、耐擦傷性、および強度においても十分な性能を有するゴルフクラブヘッドを提供する。
【解決手段】金属材料部材１１の外面上に接着剤層１３を介して繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部が接着一体化された外側接合部１５を有する中空のゴルフクラブヘッドであって、接着剤層１３の厚さが０．０５〜１ｍｍであり、外側接合部１５における接着剤層１３の厚さが、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁から内方に向かって増大していることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ゴルフクラブヘッド、特に中空ウッドタイプのゴルフクラブヘッドに関する。

ウッドタイプのゴルフクラブでは、飛距離とコントロール性が重要視される。ボールの飛距離及びコントロール性は、ゴルフクラブヘッドの重心を軸とした慣性モーメントや重心の深さに大きく影響されることが知られている。慣性モーメント及び重心の深さは、ゴルフクラブヘッドの質量一定かつ質量配分一定では体積に相関して大きくなる。ウッドタイプのゴルフクラブヘッドでは、体積を高めるために、チタン合金などの金属材料のみからなる中空タイプのものが主流となっており、大型化してきている。

確かに、金属材料のみからなる中空タイプのゴルフクラブヘッドは、以前のパーシモン製ゴルフクラブヘッドに代表される中実型のゴルフクラブヘッドに比べて体積が大きくなった結果、飛距離が延び、スィートスポットも拡大して打球の曲がりも小さくなっている。

しかし、上記した金属材料は比重が大きいために、質量の増加を抑えつつゴルフクラブヘッドの中空部の体積を増大させて、ゴルフクラブヘッド全体の慣性モーメントを向上させることや重心深さを大きくすることには限界がある。
そこで、下記特許文献１では、比強度（引張強度／比重）が大きい繊維強化樹脂材料（好ましくは炭素繊維強化樹脂材料）で中空のゴルフクラブヘッドを構成することによって、質量の増加を抑えつつ、かつ強度を確保しつつゴルフクラブヘッドをさらに大型化することが提案されている。
特開２０００−５１４０５号公報

しかしながら、繊維強化樹脂材料で構成されたゴルフクラブヘッドは、チタン合金製ゴルフクラブヘッドに比べ、打球音、耐擦傷性に関して十分とは言えない。
そこで繊維強化樹脂材料に金属を接合して打球音および耐擦傷性を改善する方法もあるが、その場合には繊維強化樹脂材料部材と金属材料部材の接合強度が問題となる。特に最も衝撃の加わるフェース周辺で安定的に強度を保持することは困難であった。

本発明は上記の問題点を解決することを課題とする。すなわち本発明の目的は、中空のゴルフクラブヘッドにおいて、質量の増加を抑えつつ中空部の体積を増大させて慣性モーメントの増大および／または重心の深さの増大を実現できるとともに、打球音、耐擦傷性、および強度においても十分な性能を有するゴルフクラブヘッドを提供することにある。

本発明者等は、繊維強化樹脂材料部材と金属材料部材の接合方法について種々の検討を行った結果、特に金属材料部材の外面上に接着剤層を介して繊維強化樹脂材料部材の端縁部を接着するような接合部において、繊維強化樹脂材料部材の端面と金属材料部材との間に接着剤層が厚く露出していると、外力が加わったときに接着剤層にクラックが生じる場合があること、そこで接着剤層を薄くしてクラック発生を防止しようとすると、外力が加わったときに両部材間で剥離が生じる場合があるという問題を見出した。そして、かかる問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明のゴルフクラブヘッドは、金属材料部材の外面上に接着剤層を介して繊維強化樹脂材料部材の端縁部が接着一体化された接合部を有する中空のゴルフクラブヘッドであって、前記接着剤層の厚さが０．０５〜１ｍｍであり、前記接合部における前記接着剤層の厚さが、前記繊維強化樹脂材料部材の端縁から内方に向かって増大していることを特徴とする。

本発明によれば、金属材料部材と繊維強化樹脂材料部材との接合強度に優れた中空のゴルフクラブヘッドが得られる。すなわち、外力が加わったときも、金属材料部材と繊維強化樹脂材料部材との接合部においてクラックや剥離が生じることなく、耐久性に優れている。
したがって、本発明のゴルフクラブヘッドは強度に優れるとともに、打球音および耐擦傷性が良好である。また、繊維強化樹脂材料部材は比強度が大きいため、質量の増大を抑えつつ中空部の体積を増大させることが可能であり、より大きい慣性モーメント、より大きい重心の深さを実現し、打球の曲がりがきわめて小さく、これによる飛距離の損失の小さい、ドライバー等に好適なゴルフクラブヘッドが得られる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１〜６は本発明のゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示したものであり、図１は正面図、図２は上面図、図３は図１における右側から見た右側面図、図４は底面図、図５は図１における左側から見た左側面図であり、図６は図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
ゴルフクラブヘッドは大別してフェース１、ソール２、クラウン３、ネック４の部分に分けられる。図１〜６に示す例ではフェース１、ソール２、およびネック４を金属材料で形成し、クラウン３を繊維強化樹脂材料で構成している。図中符号１１は中空のゴルフクラブにおけるフェース１、ソール２、およびネック４の各部分を一体化した形状の金属材料部材であり、符号１２はクラウン３をなす繊維強化樹脂材料部材を示す。

繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部のうち、フェース１との境界部分１２ａおよびネック４との境界部分１２ｂは、図６に示すように、金属材料部材１１の端縁部の外面上に接着剤層１３を介して繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部が接着一体化されている。このように繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部が金属材料部材１１の外側に接着されている接合部を、以下、外側接合部１５という。
一方、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部のうち、ソール２との境界部分１２ｃは、金属材料部材１１の端縁部の内面上に接着剤層１４を介して繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部が接着一体化されている。このように繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部が金属材料部材１１の内側に接着されている接合部を、以下、内側接合部１６という。

＜繊維強化樹脂材料部材＞
繊維強化樹脂材料部材１２を構成する繊維強化樹脂材料の例としては、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維等の強化繊維に、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等のマトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂が挙げられる。強度の点では、強化繊維として炭素繊維を用いることが好ましい。マトリックス樹脂は、強度と成型性の点からエポキシ樹脂が好ましい。

繊維強化樹脂材料部材１２は、シート状の中間材料（プリプレグ）を積層した積層体を成形してなるものが好ましい。また該積層体において、強化繊維の配向方向が０°、９０°、−４５°、４５°と互いに異なる中間材料（プリプレグ）を組み合わせたり、０°、６０°、−６０°の中間材料を組み合わせたりして擬似等方性積層構造とすると、バランスの取れた強度を得ることができるので好ましい。
特に、ゴルフクラブヘッドにおいて、実質上十分な耐衝撃性を確保するためには、炭素繊維を直交二方向（０°、９０°）に配向させた中間材料を組み合わせて使用するのが好ましい。かかる直交二方向配向炭素繊維としては、一方向に配向した炭素繊維の０°、９０°の積層体や±４５°積層体の他、直交二方向織布を用いることもできる。
例えば、マトリックス樹脂としてエポキシ樹脂を用いた炭素繊維二方向強化エポキシ樹脂を用いると、比強度（引張強度（単位；ｋｇ／ｍｍ^２）／比重）が３５〜６０ｋｇ／ｍｍ^２の繊維強化樹脂材料を得ることができる。

＜金属材料部材＞
金属材料部材１１を構成する金属材料の例としては、チタン合金、アルミニウム高力合金、ステンレス鋼等が挙げられる。ゴルフクラブヘッドに要求される体積と重量においてドライバーウッドではチタン合金が好ましく、フェアウエイウッドではステンレス鋼が強度と比重のバランスの点で好ましい。
金属材料部材１１の厚さは、質量の増加を抑えつつ良好な強度を得るうえで、０．５ｍｍ以上が好ましく、１．０〜２．０ｍｍ程度がより好ましい。特にフェース１を構成する金属材料部材１１の厚さは１．５ｍｍ以上が好ましく、２．０〜４．０ｍｍ程度がより好ましい。

外側接合部１５および内側接合部１６において、接着剤層１３，１４と接触する領域（端縁部）の金属材料部材１１の表面（外側接合部１５では外面、内側接合部１６では内面）は、メチルエチルケトンやアセトンなどにより脱脂処理され、金属表面の粗さ（Ｒａ）が１〜２０であることが好ましい。
また金属材料部材１１表面の接着剤層１３，１４と接触する領域（端縁部）内において、凹部を部分的に設けてもよく、これにより接着剤の保持性向上を図ることができる。この場合、凹部の深さは０．０５〜０．５ｍｍであることが好ましい。０．０５ｍｍ未満では、接着剤の保持性向上効果が十分に得られない。０．５ｍｍを超えると、特に外側接合部において型を用いて接着を行う場合に、中空部の内側から繊維強化樹脂材料部材１２を外側の型に対して押し付ける方向の圧力が掛かり難くなり、繊維強化樹脂材料部材１２の表面平滑性に影響が生じやすくなる。

＜接着剤層＞
内側接合部１６における接着剤層１３の厚みは、０．０５〜１ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲である。上記範囲よりも薄いと接着剤層１３の厚み斑がおこりやすく、その結果、接着強度の低下が生じ、剥離が生じやすく、
上記範囲よりも厚いと接着剤層１３で剛性低下が生じやすく、クラック等が発生しやすい。また接着樹脂（接着剤）の流出も生じやすくなる。

外側接合部１５における接着剤層１３は、その厚みを０．０５〜１ｍｍの範囲とする。これにより安定な接着強度を得ることができる。０．０５ｍｍ未満では、接着剤層１３の厚み斑がおこりやすく、その結果、接着強度の低下が生じ、剥離が生じやすい。１ｍｍを超えると接着剤層１３の剛性低下が生じやすく、クラック等が発生しやすい。また接着樹脂（接着剤）の流出も生じやすくなる。
外側接合部１５における接着剤層１３は、その厚さが繊維強化樹脂材料部材１２の端縁から内方に向かって増大するように構成される。接着剤層１３の最も薄い部位（繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部）での厚さは、０．０５〜０．５ｍｍであることが好ましく、より好ましい範囲は０．０５〜０．２ｍｍである。
かかる構成によれば、高い接合強度が得られ、剥離を防止できるとともに、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部において衝撃による接着樹脂層のクラックが発生するのを抑えることができる。例えばフェース１とクラウン３との境界をなすコーナー付近に繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部が存在しており、この部分の表面塗装が、金属材料部材１１と繊維強化樹脂材料部材１２の両方に跨っている場合に有効である。

具体的には、例えば図１２に示すように、接着剤層１３の厚さが、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁から内方に向かって（図中矢印で示す）漸次増大するように構成することが好ましい。これらの図において、繊維強化樹脂材料部材１２はシート材の積層体、具体的にはシート状のプリプレグを積層した積層体からなっている。

または、図１４に示すように、繊維強化樹脂材料部材１２がシート材の積層体からなっており、外側接合部１５における該シート材の積層枚数が、繊維強化樹脂材料部材１２の内方から端縁に向かって（図中矢印で示す）漸次増大する構成も好ましい。この図の例における接着剤層１３は、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部から内方に向かって段階的に厚くなっている。
または、未硬化のシート材の積層体からなる繊維強化樹脂材料部材１２’を用いて図１２、１４に示す構成を形成し、加圧しつつ繊維強化樹脂材料を硬化させることにより、それぞれ図１３、１５に示すように繊維強化樹脂材料部材１２の端部が圧縮されて各層の厚さが薄くなった構成とすることも好ましい。図１３、１５の構成における接着剤層１３の厚さは、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁から内方に向かって漸次増大している。

接着剤層１３の材料は、液状接着剤でもよい。ただし、液体接着剤の塗布斑や厚み斑が生じると、接着強度低下を引き起こすので、これらが生じないように、塗布時には十分な注意を払う必要がある。液体接着剤の例としてはスリーエム社製、製品名；スコッチウエルド２２１４等が挙げられる。

または、予めフィルム状に成形された接着剤を好ましく用いることができる。フィルム形態の接着剤は、均一の厚みを有するので、厚み斑が生じ難く、所定の接着圧で接着することにより、安定な接着強度を得ることができる。
フィルム形態の接着剤を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などが挙げられ、接着強度の点でエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂組成としてエポキシ樹脂成分、硬化剤成分、およびエラストマー成分を含有することが更に好ましい。エラストマー成分としてはＣａｒｂｏｘｙ−Ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ（ＣＴＢＮ）などが挙げられる。

また、フィルム形態の接着剤が、不織布又は織布からなる基材を含む構成とすれば、フィルム形態の接着剤の取り扱い性や接着剤保持性が向上するので好ましい。更に、硬化後の接着剤層１３に応力が負荷された場合に、微小な亀裂が発生しても、亀裂の進展を抑えることができるので、接着剤層１３の破壊強度を向上させることができる。
接着剤層１３に用いられる不織布及び織布の材料としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、ガラス繊維などが使用できるが、これに限定するものではない。

特に、ゴルフクラブヘッドはボールを打撃する時に、１００００分の５秒の間に約１トンの荷重を受けることが知られている。この衝撃に耐える耐久性を有するゴルフクラブヘッドを得るためには、用いる接着剤としてせん断接着強度で１５ＭＰａ以上の性能を有する接着剤を用いることが好ましい。該せん断接着強度は、より好ましくは２０ＭＰａ以上である。また該せん断接着強度の上限値は特に制限されないが、現実的には４５ＭＰａ程度である。
ここで、本発明の特許請求の範囲および明細書における「せん断接着強度」は、Ｆｅｄｅｒａｌ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ＭＭＭ−Ａ−１３２Ｂ（１ Ａｐｒｉｌ １９９４）に準拠して測定して得られる値とする。
１５ＭＰａ以上のせん断接着強度を有する接着剤の例としては、ニューポートアドヘッシブ社製、製品名；ＮＢ−１０１等が挙げられる。

＜製造方法＞
金属材料部材１１は、予め鋳造、鍛造等により成形することが好ましい。
外側接合部１５は、（１）予め硬化された繊維強化樹脂材料部材１２の内面と金属材料部材１１の外面とを接着剤層１３を介して接着一体化する方法で製造することもでき、または（２）未硬化の繊維強化樹脂材料部材１２’を金属材料部材１１の外面上に接着剤層１３を介して重ね、接着と同時に繊維強化樹脂材料を硬化させる方法でも形成することができる。

上記（１）の方法は、例えば図１２および図１４に示すように、外側接合部１５において、繊維強化樹脂材料部材１２を構成している個々のシート材の厚さが、それぞれ一様である構成を形成するのに好適である。
上記（２）の方法は、例えば図１３および図１５に示すように、外側接合部１５の繊維強化樹脂材料部材１２端縁部において、繊維強化樹脂材料部材１２を構成しているシート材が他の部分よりも密に圧縮されている構成を形成するのに好適である。

具体的に、図１３に示す構成は次のようにして形成することができる。すなわち、上記の（２）の方法において、未硬化の繊維強化樹脂材料部材１２’と金属材料部材１１とを接着剤層１３を介して重ね合わせ、該未硬化の繊維強化樹脂材料部材１２’と金属材料部材１１とが互いに近づく方向に押圧しながら、両者を接着すると同時に繊維強化樹脂材料を硬化させる際に、繊維強化樹脂材料部材１２の内方から端縁部に向かって押圧力が増大するような圧力勾配を作る。このようにすれば、硬化前の接着剤層１３の膜厚が均一であっても、硬化後の接着剤層１３の厚さを、図１３に示すように、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁から内方に向かって漸次増大させることができる。また、硬化後の外側接合部１５においては、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部に向かうほど、繊維強化樹脂材料部材１２の厚さが薄くなるので、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部に近いほど繊維含有率が大きくなり、その結果、該端縁部の耐クラック強度がより向上する。

具体的に、図１５に示す構成は次のようにして形成することができる。すなわち、シート材を積層して未硬化の繊維強化樹脂材料部材１２’を製造する際に、内面の端縁部上に、端縁に沿って、幅が互いに異なる複数枚の帯状シート材を階段状となるように重ね、繊維強化樹脂材料部材１２’の端縁に近いほど、シート材の積層枚数が多くなるように構成する。そして、繊維強化樹脂材料部材１２’の内面を、接着剤層１３を介して金属材料部材１１上に重ね合わせる。この状態での断面は、例えば図１４で示される。そして、未硬化の繊維強化樹脂材料部材１２’と金属材料部材１１とが互いに近づく方向に押圧しながら、両者を接着すると同時に繊維強化樹脂材料を硬化させる。このようにすれば、図１５に示すように、外側接合部１５における接着剤層１３の厚さが、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁から内方に向かって増大している構成とすることができる。
またかかる構成によれば、硬化後の外側接合部１５において、繊維強化樹脂材料部材１２の端縁部に近いほど、繊維強化樹脂材料部材１２中の繊維含有率が大きいので、端縁部の耐クラック強度がより向上する。
なお、図１５の例では、複数枚の帯状シート材を繊維強化樹脂材料部材１２の内面上に積層したが、これらを外面上に積層してもよく、積層体である繊維強化樹脂材料部材１２の中間層として設けてもよい。

内側接合部１６は、金属材料部材１１の内面上に、接着剤層１４を介して未硬化の繊維強化樹脂材料部材１２’の端縁部を重ね、繊維強化樹脂材料の硬化と両部材の接着を同時に行う方法で形成することが好ましい。この場合、図６に示すように、内側接合部１６における金属材料部材１１の端面をチャンファー（面取り）加工することが好ましい。これにより、端面の接着面積を大きくとると共に、繊維強化樹脂材料部材１２を構成するプリプレグ（中間材料）の繊維屈曲を緩和させ、応力集中を低減、強度向上を図ることができる。
接着剤層１４の材料は、上記した接着剤層１３の材料と同様のものを用いることができる。

本実施形態のゴルフクラブヘッドは、例えば上記（２）の方法により、次のようにして製造することができる。以下、繊維強化樹脂材料部材１２として炭素繊維二方向強化エポキシ樹脂を用いる場合を例に挙げて説明するが、これに限られるものではない。

金属材料部材１１は予め成形しておき、繊維強化樹脂材料部材１２は、炭素繊維二方向強化エポキシ樹脂中間材料（プリプレグ）をクラウン形状に必要枚数裁断する。
外側接合部１５の接着剤層１３、および内側接合部１６の接着剤層１４を形成するためのフィルム形態の接着剤を必要な形状に裁断し、金属材料部材１１の外面のうちの外側接合部１５を構成する領域上、および金属材料部材１１の内面のうちの内側接合部１６を構成する領域上に積層する。そして、該接着剤の上に前記プリプレグの端部を重ね合わせる。
続いて、天然ゴムなどからなる袋をゴルフクラブヘッドの中空部内に、ネックにあるシャフト取付用の孔又は金属材料部材１１に適宜設けられた孔から挿入した後、ゴルフクラブヘッドをメス型内にセットして型締めする。

次に、この型を加熱炉に入れ、加熱するとほぼ同時に前記袋に加圧空気を圧入してプリプレグ（中間材料）を型に向かって押圧しつつ硬化を行い、図６に示す構造の外側接合部１５および内側接合部１６を形成することにより、ゴルフクラブヘッドが得られる。特に、外側接合部１５においては、接着時にプリプレグ（中間材料）に対して十分圧力が加わるようにするため、メス型の内側に可動加圧部を設けたり、上下型全体を可動加圧するなどの機構を設けることが好ましい。

図７〜１１は本発明のゴルフクラブヘッドの第２の実施形態を示したものであり、図７は正面図、図８は上面図、図９は図７における右側から見た右側面図、図１０は底面図、図１１は図７における左側から見た左側面図である。
図中符号２１は中空のゴルフクラブヘッドにおけるフェース１およびネック４の各部分を一体化した形状の金属材料部材であり、符号２２はソール２およびクラウン３の各部分を一体化した形状の繊維強化樹脂材料部材を示す。
この実施形態において繊維強化樹脂材料部材２２の端縁部は全部、金属材料部材２１の外面上に接着剤層を介して接着一体化されており、外側接合部となっている。

本実施形態は、上記第１の実施形態と、金属材料部材２１の形状および繊維強化樹脂材料部材２２の形状がそれぞれ異なるだけで、同様の材料を用いて、同様にして製造することができる。
本発明において、中空のゴルフクラブヘッドのうちのどの部分を金属材料で構成するかは任意であるが、打球音の点からは、フェース１を金属材料で構成することが好ましい。また耐擦傷性の点からはソール２を金属材料で構成することが好ましい。
また中空のゴルフクラブヘッドの一部を、金属材料部材および繊維強化樹脂材料部材以外の材料で構成することも可能であるが、上記第１および第２の実施形態のように、金属材料で構成される部分の残りの部分全部を繊維強化樹脂材料で構成することが好ましい。

上記第１および第２の実施形態によれば、金属材料部材と繊維強化樹脂材料部材との接合強度に優れ、打球音および耐擦傷性が良好なゴルフクラブヘッドが得られる。また比強度が大きい繊維強化樹脂材料部材を用いるので、質量の増大を抑えつつ中空部の体積を増大させることが可能であり、より大きな慣性モーメント、より大きい重心の深さを実現し、打球の曲がりがきわめて小さく、これによる飛距離の損失の小さい、ドライバー等に好適なゴルフクラブヘッドを実現することができる。
また、特に第１の実施形態の構成はフェースだけでなくソールにおける耐擦傷性の点で有利であり、第２の実施形態の構成は慣性モーメント及び重心深度の点で有利である。

例えば、上記第１または第２の実施形態において、金属材料としてチタン合金を用い、繊維強化樹脂材料として炭素繊維含有率５０体積％で比強度が３５ｋｇ／ｍｍ^２ の炭素繊維二方向強化エポキシ樹脂を用い、接着剤としてフィルム形態の接着剤を用いて、体積４００ｃｃ、質量１９０ｇの中空ゴルフクラブヘッドを作製すると、慣性モーメントは４×１０^−４ｋｇ・ｍ^２、となり、十分な大きさの慣性モーメントをゴルフクラブヘッドに付与することができ、重心の深さも充分大きく設定できる。そして、接着は十分な強度を有するものとすることができるので、打撃時の衝撃によるゴルフクラブヘッドの破壊のおそれはない。
なお、炭素繊維二方向強化エポキシ樹脂以外に、比強度が３０ｋｇ／ｍｍ^２以上の値を有し、本発明のゴルフクラブヘッドに使用できる材料としては、高価ではあるが、炭素繊維強化炭素複合材料（Ｃ／Ｃコンポジット）などがある。

このように、本発明のゴルフクラブヘッドはその体積を３００ｃｃ以上として慣性モーメント及び重心の深さを従来のものに比べて大きくすることができ、好ましくは慣性モーメントの値を４×１０^−４ｋｇ・ｍ^２ 以上としている。したがって、ゴルフクラブヘッドのフェースのスイートスポットから少々外れてボールを打撃した場合でもボールの曲がりが小さく、このボールの曲がりによる飛距離の低下を小さくすることができる。重心調整のためバランスウエイトを設けることも可能である。
本発明によれば、質量が２００ｇ以下、好ましくは１７０〜１９５ｇで、かつ体積が３００〜５００ｃｃ、好ましくは３５０〜４６０ｃｃのゴルフクラブヘッドを得ることができる。

以下、本発明の作用効果について詳述する。
ゴルフクラブヘッドは、慣性モーメントを大きく、重心の深さを大きくすると、打球の曲がりが小さくなり、それによる飛距離の低下も小さくすることができる。
ゴルフクラブヘッドの慣性モーメント及び重心の深さを大きくするには、ゴルフクラブヘッドの寸法を大きくする方法があるが、ゴルフクラブヘッドの寸法を大きくする際にゴルフクラブヘッドの質量も増大させてしまうと、スイング等が困難となる。
本発明のゴルフクラブヘッドは中空構造であるため、質量を増加させずに、体積を大きくするのに好適である。

事実上、ゴルフクラブヘッドの質量は２００ｇが上限と言われている。そこで、仮に、ゴルフクラブヘッド質量が２００ｇ、ゴルフクラブヘッドの大きさを示す指標である体積が３００ｃｃ、ゴルフクラブヘッドの大きさを示す別の指標である慣性モーメントが３×１０^−４ｋｇ・ｍ^２であるような大型の中空ゴルフクラブヘッドを、チタン合金、アルミニウム高力合金、ステンレス鋼などの金属材料のみで作製しようとすると、ゴルフクラブヘッドの肉厚を薄くせざるを得なくなり、打撃時の衝撃で破壊するおそれがある。
またさらに大型化して、慣性モーメントが４×１０^−４ｋｇ・ｍ^２ であるような中空ゴルフクラブヘッドを、上記の金属材料のみで作製しようとするとフェース部等の肉厚が１ｍｍ以下となる部分が生じ、打撃時に実際に破損を生じるおそれがあることが実験的に確認されている。

このように上記の金属材料のみからなる中空のゴルフクラブヘッドでは、慣性モーメントの増大が難しい理由は、これらの金属材料では比重が大きく、比強度（引張強度／比重）が小さいからと考えられる。
実際に、これらの金属材料の比強度は１４〜２０ｋｇ／ｍｍ^２であり、この程度の比強度の金属材料のみからなるゴルフクラブヘッドでは、その慣性モーメントの上限は３×１０^−４ｋｇ・ｍ^２程度となる。したがって、金属材料のみからなるゴルフクラブヘッドでは、その寸法（体積）を大きくして慣性モーメントをこれ以上とすることは非常に困難であり、たとえ慣性モーメントのみが大きな形状としても重心の深さが小さくなってしまい、重心位置の自由度はほとんど無くなり最適な重心位置設計ができない状態となる。

繊維強化樹脂材料は比強度が高い材料である。特に比強度３０ｋｇ／ｍｍ^２以上の材料としては炭素繊維強化樹脂材料が適し、慣性モーメント４×１０^−４ｋｇ・ｍ^２も達成可能となる。これにより、慣性モーメントを大きくし、併せて重心の深さも大きくすることにより飛距離とコントロール性が改善できる。しかし、繊維強化樹脂材料で構成されたゴルフクラブヘッドは打球音、耐擦傷性において現行のチタン合金製のゴルフクラブヘッドに比べ十分でない。
本発明によれば、繊維強化樹脂材料からなるゴルフクラブヘッドの一部を金属材料で置き換えることにより、打球音、耐擦傷性といった性能を改善し、金属材料と繊維強化樹脂材料の双方の特徴を併せ持つ、優れた性能を発揮するゴルフクラブヘッドが得られる。すなわち、金属材料の部分で打球音、耐擦傷性を改善し、繊維強化樹脂材料の使用により軽量、高強度化し、慣性モーメント、重心の深さを共に大きくすることができるものである。

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示す構成の金属材料部材１１を用意した。この金属材料部材１１はチタン合金からなり、フェース、ソール、ネックを一体として構成されている。以下、単にチタン部材という。
一方、プリプレグ［三菱レイヨン株式会社製、製品名；パイロフィルＴＲ３５０Ｈ１７５（樹脂含有量３５質量％）］をクラウン形状に裁断した後、繊維の配向方向が０／９０°となるように交互に４枚積層して、繊維強化樹脂材料部材をなす中間材料（プリプレグ）を用意した。以下、単に中間材料という。この中間材料の内面のうち、外側接合部を構成する領域、すなわちチタン部材と接合される１５ｍｍ幅のクラウンフェース側領域上に、該中間材料の端縁に沿うように、順に幅１０ｍｍ、７ｍｍ、４ｍｍの帯状のプリプレグ［三菱レイヨン株式会社製パイロフィルＴＲ１１２０ ３５０ＧＭＰ（樹脂含有量４０質量％）］を階段状に重ね合わせた。

これとは別に、フィルム形態の接着剤として、ニューポートアドヘッシブ社製、ＮＢ−１０１（製品名、せん断接着強度３０ＭＰａ、厚さ０．３ｍｍ）を用意した。
そして、前記中間材料の内面のうちの外側接合部を構成する領域、および前記中間材料の外面のうちの内側接合部を構成する領域に、フィルム形態の接着剤を積層した。
この後、チタン部材のソールに設けた孔を通して内圧を加えるためのナイロン製袋を配置し、前記フィルム形態の接着剤が積層された中間材料の端縁部とチタン部材の端縁部とを仮積層し、これを成形用２つ割りメス型内に配置し、型締めを行った。型締めは可動部を用い、１ｔｏｎ（１０００ｋｇ）の荷重を加えた。

次いで、このメス型を加熱し、温度１２０℃、時間２時間の条件で加熱すると同時に前記ナイロン製袋に圧力３ｋｇｆ／ｃｍ^２（約２９４×１０^３Ｐａ）の加圧空気を圧入した。硬化後、型を開いて目的のゴルフクラブヘッドを得た。

得られたゴルフクラブヘッドの質量は１９０ｇ、体積は４００ｃｃ、慣性モーメントは４．０×１０^−４ｋｇ・ｍ^２ 、重心の深さは３８ｍｍであった。このゴルフクラブヘッドの塗装後、ゴルフクラブ用シャフトを取り付けてゴルフクラブとした。
このゴルフクラブをスイングロボットに取り付け、ヘッドスピード４８ｍ／秒で１０００回の繰り返し打撃しても破損することはなかった。
又、このゴルフクラブをヘッドスピード４０ｍ／秒でスイングロボットによるフィールド試験に供したところ、ティーショット地点から２００ｍ離れた着地点の数ｍの範囲に集中してボールが落下していることが確認された。
試験者による試験においても、ゴルフクラブヘッドに生じた傷も通常チタン合金に現れる程度であり、打球音においても、より金属材料製ゴルフクラブヘッドに近い感触がえられた。
すなわち、本実施例のゴルフクラブヘッドは、従来に比べて打球の曲がりがきわめて小さく、これによる飛距離の低下もなく、しかも、打球音、耐擦傷性において、チタン合金製ゴルフクラブヘッドに近い性能を併せ持つものであった。
試験後のゴルフクラブヘッドを切断し断面観察したところ、図１５に示すように、外側接合部において、接着剤層の厚さが、繊維強化樹脂材料部材の端縁部から内方に向かって漸次薄くなっているのが確認された。外側接合部の断面において、接着剤層の最も薄い部位における厚さは０．１ｍｍ、最も厚い部位における厚さは０．３ｍｍであった。

（実施例２）
フィルム形態の接着剤として、サイテックファイバーライト社製、ＦＭ７３Ｍ（製品名、せん断接着強度３０ＭＰａ、厚さ０．１ｍｍ）の材料を使用したほかは、実施例１と同様にゴルフクラブヘッドの成形を行い、ゴルフクラブヘッドを得た。
ヘッドスピード４８ｍ／秒の耐久試験において、十分な強度が得られることが分かった。
試験後のゴルフクラブヘッドを切断し断面観察したところ、図１５に示すように、外側接合部において、接着剤層の厚さが、繊維強化樹脂材料部材の端縁部から内方に向かって漸次薄くなっているのが確認された。外側接合部の断面において、接着剤層の最も薄い部位における厚さは０．１ｍｍ、最も厚い部位における厚さは０．２ｍｍであった。

（比較例１）
フィルム形態の接着剤として、日東紡績株式会社製、ＥＰＣ０３０−３２０（製品名、せん断接着強度１０ＭＰａ、厚さ０．０２ｍｍ）を使用したほかは、実施例１と同様にゴルフクラブヘッドの成形を行い、ゴルフクラブヘッドを得た。
ヘッドスピード４８ｍ／秒の耐久試験において、チタン部材と繊維強化樹脂材料部材との接合面において、剥離が生じ、耐久性に問題があることが分かった。
試験後のゴルフクラブヘッドを切断し断面観察したところ、図１５に示すように、外側接合部において、接着剤層の厚さが、繊維強化樹脂材料部材の端縁部から内方に向かって漸次薄くなっているのが確認されたが、外側接合部の断面において、接着剤層の最も薄い部位における厚さは０．０１ｍｍ、最も厚い部位における厚さは０．０３ｍｍであった。

（比較例２）
中間材料（４枚積層）の内面の外側接合部を構成する領域上への帯状のプリプレグの積層を行わない他は実施例１と同様にゴルフクラブヘッドの成形を行い、ゴルフクラブヘッドを得た。
外観上フェースクラウン端部に接着剤層が厚く露出しているのが確認された。塗装後、ヘッドスピード４８ｍ／秒の耐久試験において、チタン部材と繊維強化樹脂材料部材との接合部において、クラックが生じ、耐久性に問題があることが分かった。
試験後のゴルフクラブヘッドを切断し断面観察したところ、外側接合部における接着剤層の厚さは、繊維強化樹脂材料部材の端縁部の方が、その内方の金属部材の端縁部と接合している部位に比べて厚くなっているのが確認された。

本発明のゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示す正面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示す上面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示す右側面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示す底面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示す左側面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第１の実施形態を示す断面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第２の実施形態を示す正面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第２の実施形態を示す上面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第２の実施形態を示す右側面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第２の実施形態を示す底面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドの第２の実施形態を示す左側面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドにかかる接合部の例を拡大して示す断面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドにかかる接合部の例を拡大して示す断面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドにかかる接合部の例を拡大して示す断面図である。 本発明のゴルフクラブヘッドにかかる接合部の例を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ フェース
２ ソール
３ クラウン
４ ネック
１１、２１ 金属材料部材
１２、２２ 繊維強化樹脂材料部材
１３、１４ 接着剤層
１５ 外側接合部
１６ 内側接合部

Claims (3)

1. 金属材料部材の外面上に接着剤層を介して繊維強化樹脂材料部材の端縁部が接着一体化された接合部を有する中空のゴルフクラブヘッドであって、
   前記接着剤層の厚さが０．０５〜１ｍｍであり、
   前記接合部における前記接着剤層の厚さが、前記繊維強化樹脂材料部材の端縁から内方に向かって増大していることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 前記繊維強化樹脂材料部材は、シート材の積層体であり、
   前記接合部における前記シート材の積層枚数が、前記繊維強化樹脂材料部材の内方から端縁に向かって増大してい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. 前記繊維強化樹脂材料部材は、シート材の積層体であり、前記接合部における前記繊維強化樹脂材料部材中の繊維含有率が、前記繊維強化樹脂材料部材の内方から端縁に向かって増大してい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。
   
   
   

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