JP4028724B2 - ゴルフクラブヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗膜の剥離を長期に亘り抑制しうるゴルフクラブヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来のゴルフクラブヘッドは、通常、顔料を含んだエナメルタイプの塗料を塗布した後、その外側にクリアタイプの塗料を重ね塗りしたものが主流である。これらの塗料は一般的にポリエステル系ウレタン塗料などが使用されている。
【０００３】
しかしながら、これらの塗料には耐擦傷性に優れたものが使用されるとは言え、ゴルフクラブヘッドは高速でボールと衝突（インパクト）を繰り返すため、塗膜の密着性の低下から剥離が生じることがある。このような塗膜の剥離を防止するために、例えば塗装に先立ちヘッドの被塗装面を研磨したり、或いは一液性硬化型ポリエステル系等のプライマ等を塗布し、塗膜の密着性を向上させることも行われてはいるが、未だ十分とはいえないのが現状である。
【０００４】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、金属製のヘッド基体の表面と塗膜との間に、シラン系カップリング剤の単一の層からなる下地層を設けることを基本として、ヘッド基体と塗膜とを強固にかつ化学的に結合させ、塗膜の剥離を長期に亘り抑制しうる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目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、金属製のヘッド基体の表面の少なくとも一部が塗膜で被覆さ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であって、
前記ヘッド基体の表面とせ塗膜との間に、シランカップリング剤の単一の層からなり、かつヘッド基体のシャフトが差し込まれるシャフト差込孔を含めて形成される下地層を具える。
【０００６】
また請求項１記載の発明は、前記塗膜は前記シャフト差込孔に形成することなく、
しかも該塗膜は、ウレタン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、又は塩化ビニル系塗料であるとともに、
前記下地層の厚さが０．１〜１．０μｍであることを特徴とする。
【０００７】
さらに請求項２記載の発明は、金属製のヘッド基体の表面の少なくとも一部が塗膜で被覆さ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、
前記ヘッド基体の表面とせ塗膜との間に、シランカップリング剤の単一の層からなる下地層を、ヘッド基体のシャフトが差し込まれるシャフト差込孔を含めて形成する工程と、
前記ヘッド基体の表面の少なくとも一部の下地層の外側に塗膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。
【０００８】
加うるに請求項２記載の発明は、塗膜は、ウレタン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、又は塩化ビニル系塗料であるとともに、
前記塗膜は前記シャフト差込孔には形成することなく、
しかもシランカップリング剤は、水又は有機溶剤からなる溶媒にこのシランカップリング剤を配合する量は、溶媒１００重量％に対して、２．５〜１０．０重量％としたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
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には、本実施形態のゴルフクラブヘッドとして、ウッド型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を例示している。該ヘッド１は、図２に部分的に拡大して示す如く、金属材料からなるヘッド基体２の表面の少なくとも一部が塗膜３で被覆されるとともに、ヘッド基体２の表面と前記塗膜３との間に、シラン系カップリング剤の単一の層からなる下地層４を具えることを特徴としている。本例では、該ヘッド基体２のソール面を除く外表面に塗膜３を形成したものを例示しているが、これに限定されず塗膜を形成する箇所は適宜定めることができる。
【００１０】
前記ヘッド基体２は、特に限定はされないが、好ましくは比強度が大きい金属材料、例えばチタン合金を採用するのが好ましい。またヘッド基体２は、例えば鋳造、鍛造又はプレス等の加工を経て準備された部品を一体に接合することにより形成されている。またヘッド基体２には、ワイヤーブラシやサンドブラスト等で表面を予め研磨され、塗装に先立ち表面の物理的な下地処理を施すのが望ましい。
【００１１】
ヘッド１を製造するに際しては、例えば前記下地処理されたヘッド基体２に、シランカップリング剤を含む処理液を付着させて該シランカップリング剤の単一の層からなる下地層４を形成する工程と、この下地層４の外側に塗膜３を形成する工程とを含んで行うことができる。
【００１２】
本発明に用いられるシランカップリング剤は、一般式が下記式で示される化合物である。
（ＲＯ）_a −Ｓｉ−Ｘ_b
上記式中、Ｒは炭素数１〜３の飽和アルキル基であって、同一であっても異なっていてもよい。ａ，ｂはいずれも１〜３の整数であり、ａ＋ｂ＝４を満たし、とりわけａが３、ｂが１となる組み合わせが好ましい。Ｘは、ビニル基、アミノ基、エポキシ基、メタクリロキシ基、クロロプロピル基、又はメルカプト基を有する有機基である。Ｘで表される有機基に、これらの官能基は少なくとも１個有していればよく、末端であっても分子内部であってもよい。
【００１３】
このようなシランカップリング剤は、アルコキシシリル基（Ｓｉ−ＲＯ）が、水又は湿気により加水分解され、シラノール基となり、このシラノール基と無機質表面（本例では例えばチタン合金、軟鉄、ステンレス、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅、銅合金等からなるヘッド基体２の表面）とが縮合反応により強く結合する一方、Ｘ基が塗膜３中の有機質成分（例えばポリエステル、ポリエーテル等）と反応ないし相溶解することにより、塗膜３とヘッド基体２との間に介在して両者を化学的に強固に結合し、塗膜３の剥離をより効果的に抑制することができる。
【００１４】
ビニル基を有するシランカツプリング剤としては、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シランが挙げられる。エポキシ基を有するシランカツプリング剤としては、例えばβ−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプ口ピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。メタクリロキシ基を有するシランカップリング剤としては、例えばγ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【００１５】
またアミノ基を有するシランカツプリング剤としては、例えばγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニルーγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。クロロプロピル基を有するシランカップリング剤としては、例えばγ−クロロプロピルトリメトキシシランが挙げられ、メルカプト基を有するシランカップリング剤としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが挙げられる。これらのシランカップリング剤は１種類だけで用いても良く、また２種類以上を混合して用いることもできる。
【００１６】
前記処理液としては、例えばシランカップリング剤と溶媒とで構成する。溶媒は、水又は有機溶剤であって、ポリマーは含まない。溶媒には、環境面からは水が好適であるが、生産性の観点では蒸発速度に優れる有機溶剤が好適であり、いずれか一方を用途に応じて使い分けしうる。また有機溶剤は、慣例に従い例えばエタノール、メタノールなどを用いることができる。なお溶媒に樹脂ポリマーを含む場合、該樹脂ポリマーによって希釈されるためにヘッド基体２の金属面とカップリング剤との間、及びカップリング剤とその外側の塗膜との間の接触が小さくなり結合強度が低下する点で好ましくない。
【００１７】
また水又は有機溶剤からなる溶媒にシランカップリング剤を配合する量は、好ましくは溶媒１００重量％に対して、２．５〜１０．０重量％、より好ましくは３．０〜８．０重量％、さらに好ましくは３．０〜５．０重量％とするのが望ましい。シランカップリング剤の配合量が２．５重量％未満になると、ヘッド基体２と塗膜３との結合力の向上を十分に望めない傾向があり、逆に１０．０重量％を超えても結合力の向上は頭打ちとなる傾向があり、かつ均一に塗布するのが困難になる。
【００１８】
また前記処理液は、例えば浸漬、スプレー噴射、刷毛塗りなど、適宜の方法によってヘッド基体２に付着させることができる。本実施形態では、処理液の浪費を抑えて生産性に優れる浸漬によって、ヘッド基体２に処理液を付着させたものを例示する。処理液を付着させる領域は、少なくとも塗膜３を形成する領域を含んで行う必要がある。そして、処理液に浸漬したヘッド基体２は、溶剤成分を蒸発させることにより、その表面に硬化したシランカップリング剤の単一の層からなる下地層４を形成しうる。なお溶媒は、通常、乾燥によって下地層４には実質的に残存しないが、極微量成分が残存することもある。従って、前記「単一の層」とは、残存溶媒以外にはシランカップリングだけが含まれていることを意味する。乾燥は風乾にて１時間程度行っても良いが、処理を早めるために８０〜１００℃程度の温度で５分程度強制乾燥させることができる。なお下地層４の厚さは特に限定されないが、概ね０．１〜１μｍ程度とする。
【００１９】
また本実施形態のヘッド基体２は、図１に示したように、シャフトＳが差し込まれ接着剤により固着されるシャフト差込孔２ａを有しており、このシャフト差込孔２ａの内周面にも前記処理液を付着させることによりシランカップリング剤の単一層からなる下地層を形成したものを示す。このシャフト差込孔２ａにはマスキング等により塗膜は形成されないが、このようなヘッドは、ゴルフクラブとして製造される際、前記シャフト差込孔２ａに、接着剤（例えばエポキシ系接着剤）が塗布されたシャフトＳが差し込まれる。このとき、シャフト差込孔２ａの内周面に形成された下地層４のＸ基とシャフトＳに塗布された接着剤の有機成分とが反応することにより、シャフトＳとシャフト差込孔２ａとをより強固に接合しうる点で好ましいものとなる。
【００２０】
そして、下地層４が形成されたヘッド基体２に、塗料を塗布しかつ硬化させることにより塗膜３を形成しうる。該塗膜３は、ヘッド基体２の表面を被覆、保護し、耐腐食性、耐外傷性などを向上するほか、ヘッド１の美観を向上しうる。塗膜３は、好ましくは有色であるが、無色透明（いわゆるクリアー塗膜）であっても良い。塗膜３が有色の場合には、顔料ないし着色剤等により所定の色調が付与され、ヘッド１の美観を向上しうる。
【００２１】
また使用される塗料は、特に限定されないが、下地層４のシランカップリング剤のＸ基と反応しうる有機質成分を含む塗料、具体的にはウレタン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、又は塩化ビニル系塗料が挙げられ、これらを慣例に従い種々の塗装方法で塗装する。なおポリウレタン樹脂系の塗料はボール打撃時の衝撃力により強く耐えうる伸びを有するものの金属との接着性にやや難点があると考えられているが、ヘッド基体２との間に本発明の下地層４を介在させることによって、接着性を大巾に向上させることができる。従って、このようなヘッド１は、衝撃に対する伸びと接着力の両性能を高い次元で具備する点で特に好ましいものとなる。
【００２２】
【実施例】
（実施例）
チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）を用い、鋳造法にてヘッド体積３５０cm³ のドライバー用のヘッド基体を試作し、その表面を、サンドブラストにより研磨した。研磨を施されたヘッド基体は、シランカップリング剤と溶剤とからなる処理液に浸漬され下地層を形成した（ディッピング処理）。処理液は、信越化学社製ＫＢＰ４３（アミノシラン系のシランカップリング剤）のイソプロピルアルコール希釈溶液を用いた。この処理液は、常温で液状をなす。また表１中の「シランカップリング剤の配合量」は文字通りシランカップリング剤の量であって、前記ＫＢＰ４３の量ではない（ＫＢＰ４３は、既に溶剤で希釈されており、本例ではさらにそれを希釈して用いるが、この希釈液中に含まれる溶媒１００重量部に対するシランカップリング剤の配合量を意味している。）。そして、下地層の外側に、顔料を含んだ各種塗料を塗布した後、１５０℃×３０分で焼き付けを行い強制乾燥した。その後、クリア塗料を同様の手法にて塗装した。塗装には、通常のエアースプレーガンを用い、ヘッド本体表面に一定の厚みになるように吹き付けた。なおシャフト差込孔にはマスキングを行い塗膜の形成を防止した。
【００２３】
（比較例１）
比較例１は、実施例と同じ様、サンドブラストを行ったヘッド基体の外側に、直接、実施例と同様の塗装を行った。
【００２４】
（比較例２）
比較例２は、実施例と同じサンドブラストを行ったヘッド基体に、一液性熱硬化型ポリエステル系プライマを塗布し、１５０℃×３０分の加熱処理を行って強制乾燥させ下地層を形成した。そして、この下地層の外側に、実施例と同様に塗装を行った。
【００２５】
（比較例３）
比較例３は、実施例と同じサンドブラストを行ったヘッド基体に、シランカップリング剤と樹脂ポリマー（熱硬化性ポリウレタン）とを含むシランカップリング剤の単一の層でない下地層を形成し、その外側に実施例と同様の塗装を行った
。
【００２６】
実施例、比較例とも完成したヘッドにシャフトを装着し、エポキシ系接着剤を用いて固定してゴルフクラブを得た。また試験方法は次の通りとした。
【００２７】
＜耐衝撃性＞
１５０mmの高さから質量５００ｇの鉄棒をヘッドの塗膜部分に落下させ、塗膜の剥離状況を目視により観察した。損傷の大きさ、深さなどを総合的に観察し５段階で評価した。高得点ほど剥離が少ないことを示す。
【００２８】
＜耐摩耗性＞
ゴルフクラブ実打マシンに実施例／比較例のクラブを装着し、実際にボ−ルを打球して、フェース面上の塗料の剥離状態を目視により観察し、５段階で評価した。ヘッド速度４５ｍ／ｓ、実打回数５００回で評価した。高得点ほど剥離が少ない。
【００２９】
＜シャフトの接着力＞
上記実打試験を行った後、ヘッドを治具にて固定するとともに、シャフトを引っ張り、シャフトが抜けたときの引き抜き力を測定した。比較例１の引き抜き力を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。
テストの結果を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
試験の結果、実施例は、シラン系カップリング剤からなる下地層を有するため、塗膜がヘッド基体と強固に化学結合し、耐衝撃性、耐摩耗性とも良好であることが確認できた。またシャフトとの接合力も比較例に比べ向上していることが確認できる。一方、比較例１は、塗装に先立ち、サンドブラスト処理のみしか行っておらず、やはり耐摩耗性、耐衝撃性が低いものとなっている。また比較例２は、塗装に先立ち、一液性熱硬化型ポリエステル系プライマにて下地層を形成しているため、比較例１に比べると、耐衝撃性がやや向上しているが、ボール打撃によって生じる摩耗にはあまり大きな改善効果は見られない。これは、金属材料のヘッド基体と塗膜との結合力が不十分であるためと考えられる。さらに比較例３は、耐衝撃性は良いが、摩耗性で劣る結果となっている。これは下地層が、樹脂ポリマーを含んでいるため、ヘッド基体の金属面と下地層との間、及び下地層と塗膜との間の結合強度が低下し、こすれにより剥がれ易くなったと考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
上述したように、請求項１記載の発明では、金属材料のヘッド基体と塗膜との結合力が向上し、塗膜の剥離を長期に亘り防止でき、これによりヘッドの耐摩耗性なども向上しうる。また下地層の形成は、従来のプライマ処理に代えて行いうるため、実質的に工程数の増加にもならず生産性の低下なども防止できる。また前記下地層が、ヘッド基体のシャフトが差し込まれるシャフト差込孔に形成されているので、接着剤にて固着されるシャフトと下地層のシランカップリング剤とが反応しより強固にシャフトをヘッドに接合することが可能となる。
【００３３】
また請求項１記載の発明では、塗膜が伸びの大きいポリウレタン塗料の使用により、ボールとの衝撃により生じるヘッド基体の変形などにも追随でき、しかも下地層によって接着力を向上させうるため、より塗膜の強度を高め剥離防止効果を大とする。
【００３４】
さらにまた請求項２記載の発明によって前記したゴルフクラブヘッドを生産性よく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のヘッドを示す斜視図である。
【図２】その表面部分を拡大して示す概念図である。
【符号の説明】
１ ゴルフクラブヘッド
２ ヘッド基体
２ａ シャフト差込孔
３ 塗膜
４ 下地層

Claims (2)

1. 金属製のヘッド基体の表面の少なくとも一部が塗膜で被覆さ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であって、
   前記ヘッド基体の表面とせ塗膜との間に、シランカップリング剤の単一の層からなり、かつヘッド基体のシャフトが差し込まれるシャフト差込孔を含めて形成される下地層を具え、
   前記塗膜は前記シャフト差込孔に形成することなく、
   しかも該塗膜は、ウレタン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、又は塩化ビニル系塗料からなるとともに、
   前記下地層の厚さが０．１〜１．０μｍであることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. 金属製のヘッド基体の表面の少なくとも一部が塗膜で被覆さ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、
   前記ヘッド基体の表面とせ塗膜との間に、シランカップリング剤の単一の層からなる下地層を、ヘッド基体のシャフトが差し込まれるシャフト差込孔を含めて形成する工程と、
   前記ヘッド基体の表面の少なくとも一部の下地層の外側に塗膜を形成する工程とを含み、かつ該塗膜は、ウレタン樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料、又は塩化ビニル系塗料であるとともに、
   前記塗膜は前記シャフト差込孔には形成することなく、
   しかもシランカップリング剤は、水又は有機溶剤からなる溶媒にこのシランカップリング剤を配合する量は、溶媒１００重量％に対して、２．５〜１０．０重量％とした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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