JP4131849B2 - ゴルフクラブヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヘッド本体と表面材とを接合一体化させたゴルフクラブヘッド及びその製造方法に関するものである。なお、本明細書及び特許請求の範囲中で述べる「ヘッド本体」とは、ゴルフシャフトに対して一体化される部分であってフェース部を有しており、金属材料または繊維強化樹脂材料によって一体的に形成されるものである。また、「表面材」とは、このヘッド本体に対して一体化されてゴルフクラブヘッドのある部分表面を形成する部材を言うものであって、クラウンパーツとなったりバック側の面を形成したりするものであり、金属材料または繊維強化樹脂材料によって形成されるものである。

従来より、ヘッド本体と表面材とを接合して一体化させたゴルフクラブヘッドや該ゴルフクラブヘッドの製造方法が提案されている。

例えば、特許文献１においては、クラブフェイス、冠部、ソール部、背面部およびネック部等の細部からなるクラブヘッドにおいて、クラブフェイス、ソール部の中央部、背面部の中央部、及び冠部の両側部にかけて、１枚の金属強化板で形成してヘッド本体とし、その他の部位に対して炭素繊維強化複合樹脂材からなる表面材を形成し、接着剤等にて両境界周縁を相互接合してなることを特徴とするゴルフ用クラブヘッドが開示されている。

他には、特許文献２においては、打撃フェイスプレートが設けられ、この打撃フェイスプレートの一端にシャフト固定座が延設されると共に、前記打撃フェイスプレートにおける前記打撃フェイスの反対側に凹部が形成されてなる本体を成形型により鋳造し、この本体をトリミングしてシャフト固定座の角度を調整した後、前記本体の底部にタップ立てすることにより螺合孔を穿設し、次に前記本体に対して熱処理と研磨を行い、更に前記本体における凹部の周縁部をアルミナにてサンドブラスチングし粗化させ、その後、複層の炭素繊維強化材からなりおもり用孔を有するカバー部を前記凹部と接合させ、おもりを前記おもり用孔に嵌合してゴルフクラブヘッドを得た後、成形型内に置き、前記螺合孔よりエアバッグを前記ゴルフクラブヘッド内に詰み込み、このゴルフクラブヘッドにおける前記カバー部を成形型におけるキャビティと密接させるまで気体をエアバッグ内に充填させた後、前記ゴルフクラブヘッドをホットプレスして硬化させ、その後、前記エアバッグを取出し、前記螺合孔に充填ブロックを螺合することを特徴とするゴルフクラブヘッドの成型方法が開示されている。

さらに、本出願人は、特願２００２−２４４７２５において、ホーゼル部、フェイス部、クラウン部、サイド部およびソール部からなり、その内部が中空とされたヘッド外殻を、金属材料製の第一外殻部材と繊維強化樹脂材料製の第二外殻部材とで形成されたゴルフクラブヘッドの製造方法において、ホーゼル部とフェイス部とソール部とを備えた金属材料製の外殻部材を成形する工程と、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグシートを前記外殻部材に貼着し外殻予備成形体を得る工程と、ヘッド成形用芯材のクラウン部、サイド部およびソール部相当位置に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを積層した後、前記芯材を抜き取り、クラウン部、サイド部およびソール部からなる外殻本体予備成形体を得る工程と、前記外殻予備成形体と前記外殻本体予備成形体とを組み合わせてヘッド予備成形体を得るとともに、チューブ材をホーゼル部の穴を通して前記ヘッド予備成形体の中空内部に配設する工程と、前記ヘッド予備成形体を金型に配置し、前記金型を密閉した後、チューブ材に気体を流入・加圧し、前記金型に前記ヘッド予備成形体を添わせて加熱することによりヘッド成型体を得る工程とを備えたことを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法を提案した。

これら上記の従来技術に開示されているように、ヘッド本体と表面材を接合するには、通常、前記両部材を各々別体に成形しておき、それら両部材の接合部に接着剤を塗布して接着接合するか、ゴルフクラブヘッド成型用金型内にあらかじめ成形しておいたヘッド本体を配置しておき、表面材成形用の樹脂材料を硬化成形させるとともに一体成形することで接合する方法が一般的である。

また、前記両部材の接合後は、接着接合時の余剰の接着剤や一体成型時の余剰樹脂等が硬化することによって形成されたバリを取り去るとともに、硬化した接着剤や樹脂内に発生した空隙をパテ埋めした後、研磨仕上げ等を行い塗装することによってゴルフクラブヘッドを完成させるものである。
実開平７−４０６号公報 特開２００１−３４０４９９号公報

しかしながら、上記従来のヘッド本体と表面材を接合一体化させたゴルフクラブヘッドにおいては、以下のような問題を有するものであった。

ゴルフクラブヘッドは、繰り返しボールを打撃するものであるため、打撃する毎に該打撃による衝撃の振動が前記ゴルフクラブヘッド全体に生じる。したがって、ヘッド本体と表面材を接合一体化させたゴルフクラブヘッドにおいては、両部材の材料特性が異なることによって、衝撃による振動の伝わり方や該衝撃による材料自体の変形量に差異が生まれるため、前記両部材の接合部の境界でズレや隙が生じ、最終的にはゴルフクラブヘッドが破損してしまうといった問題があった。

さらに、前記両部材を接着接合により接合形成したゴルフクラブヘッドでは、前記両部材の接合部の接着面積を大きくしたり、強力な接着剤を使用することで、前記両部材同士の結合力を高めて耐久性を向上させることは可能となる。また、前記両部材を一体成型によって形成したゴルフクラブヘッドにおいても、金属材料との密着性に優れた成型用樹脂を使用することで、前記両部材同士の結合力を高めて耐久性を向上させることが可能である。

しかしながら、これら耐久性を向上させたゴルフクラブヘッドは、前記耐久性を向上させるための結合力を強化することは可能であるが、接合部の境界における材料の僅かな変形や振動によるズレや隙を完全に無くすことは困難であった。さらに、最終的に塗装仕上げされたゴルフクラブヘッドでは、繰り返しボールを打撃しているうちに、前記ズレや前記隙の発生に伴って、前記接合部の境界に跨って塗装された塗膜に亀裂が生じるため、ユーザーから苦情が発生する等、品質を維持できないといった問題があった。

本発明は、これら上記従来の問題点に鑑み、ヘッド本体と表面材を接合一体化させたゴルフクラブヘッドの接合部におけるズレや隙を防止するとともに、耐久性を向上した高品質の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する。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、ゴルフシャフトに対して一体化されるヘッド本体と、このヘッド本体に対して一体化される表面材とを備えたゴルフクラブヘッドにおいて、前記ヘッド本体と表面材との接合部の少なくとも一部に横断面がゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるように形成された溝を周設し、この溝に熱硬化性の接着剤を塗布し、前記接着剤上にテープ状に形成された熱硬化性の繊維強化樹脂材料からなる接合材を埋設させたことを特徴とするゴルフクラブヘッドである。

ここで述べているヘッド本体は、上述した通り、ゴルフシャフトに対して一体化される部分であって、図２に示すフェイス・ソール一体パーツ１１のように、フェース部２を有するものであり、チタン、ステンレススチール、アルミニウム等の金属材料、または繊維強化樹脂材料によって一体的に形成されるものである。また、表面材は、上記ヘッド本体に対して一体化されてゴルフクラブヘッドのある部分表面、例えば図２あるいは図８に示すクラウンパーツ１２、あるいは図１０に示したヘッド本体の下面を覆ったり形成したりする部材であり、チタン、ステンレススチール、アルミニウム等の金属材料、または繊維強化樹脂材料によって形成されるものである。

また、この請求項１に係る発明で述べている「溝」の横断面は、その形状がゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるようにすることとしているが、繊維強化樹脂材料からなる接合材を埋設させることができるのであれば、その横断面形状を例えば「Ｕ」字状や四角形状等どのような形状であってもよいものである。

請求項２の発明は、ゴルフシャフトに対して一体化されるヘッド本体と、このヘッド本体に対して一体化される表面材とを備えたゴルフクラブヘッドの製造方法であって、前記ヘッド本体と表面材との部材の接合部の外周全体に横断面がゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるように形成された溝を周設する工程と、この溝に熱硬化性の接着剤を塗布する工程と、前記接着剤上にテープ状に形成された熱硬化性の繊維強化樹脂材料からなる接合材を巻着する工程と、前記接合材を加圧する工程を有する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。

本発明におけるヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂとによって接合一体化されたゴルフクラブヘッドは、両部材の接合部における接合境界線の少なくとも一部に、横断面がゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるように形成された溝を周設させ、且つ、該溝に繊維強化樹脂材料からなる接合材を埋設させた構成としたことで、前記接合材が前記接合境界線を跨いで構成されるため、通常の接着剤を使用した接着接合による前記両部材の結合力に加えて、さらに前記両部材の結合力を高めることができるとともに、ゴルフクラブヘッドの打撃による衝撃や振動を緩衝する作用も得られるため、前記接合部に発生するズレや隙を防止できる。したがって、高品質のゴルフクラブヘッドを得ることができる。

本発明におけるヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂとによって接合一体化されたゴルフクラブヘッドの製造方法においては、ヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂの接合部の少なくとも一部に、ゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がる溝を周設する工程と、前記溝に繊維強化樹脂材料からなる接合材を配設する工程と、前記接合材を加圧手段によって加圧する工程を経ることによって、前記接合部の結合力が向上するとともに前記接合部におけるズレや隙の発生を防止したゴルフクラブヘッドを得られる。したがって、前記ゴルフクラブヘッドの耐久性の向上を図ることができる。

以下、本発明を図面とともに示す一実施形態に基づき説明する。図１は本発明の実施形態に係るゴルフクラブヘッドの斜視図、図２はその分解斜視図、図３は横断面図、図４は本発明の要部拡大図である。

図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明のゴルフクラブヘッド１は、ゴルフボールを打撃するフェイス部２と、ゴルフクラブヘッド１の上面をなすクラウン部３と、ゴルフクラブヘッド１の下面をなすソール部４と、前記クラウン部３とソール部４との間をトウ側５からバック側６を通りヒール側７までのびるサイド部８と、ゴルフシャフトが装着されるホーゼル部９を備えたものである。そして、フェイス部２、ソール部４及びホーゼル部９が、本発明で述べているヘッド本体１０Ａを構成しているのであり、クラウン部３及びサイド部８が本発明で述べている表面材１０Ｂを構成しているのである。

本実施形態のゴルフクラブヘッド１においては、ヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂとによって接合一体化されているものであり、具体的には、図２、図３に示すように、ゴルフクラブヘッド１は、金属材料製でヘッド本体１０Ａとなるフェイス・ソール一体パーツ１と繊維強化樹脂材料製で表面材１０Ｂとなるクラウンパーツ１２とで構成されている。フェイス・ソール一体パーツ１１は、ゴルフクラブヘッド１におけるホーゼル部９とフェイス部２とソール部４とが一体となって形成されたものであり、前記クラウンパーツ１２は、クラウン部３とサイド部８とが一体に形成されたものであって、前記フェイス・ソール一体パーツ１１と前記クラウンパーツ１２とが接合部１３で接合一体化されている。

本実施形態におけるゴルフクラブヘッド１の前記接合部１３の構成は、図３、図４に示すように、フェイス・ソール一体パーツ１１に形成された接合面１５とクラウンパーツ１２に形成された接合面２９との間に接着剤１６を挟んで両パーツを接合し、さらに、前記接合により、ゴルフクラブヘッド１の外表面上に表出される両パーツの境界の中心線である接合境界線２５部分に、その横断面がゴルフクラブヘッド１の外表面に向かって広がるように形成された溝１８を、前記接合境界線２５上の全体に周設させ、前記溝１８には、繊維強化樹脂材料からなる接合材１９が埋設された構成となっている。従って、前記接合材１９は、前記接合境界線２５を中心として、フェイス・ソール一体パーツ１１（ヘッド本体１０Ａ）及びクラウンパーツ１２（表面材１０Ｂ）の両パーツにまたがって埋設された構成としている。

上記構成としたからゴルフクラブヘッド１は、フェイス・ソール一体パーツ１１、クラウンパーツ１２、及び、接合材１９の各々の外表面が、ゴルフクラブヘッド１の外表面を成しており、ゴルフクラブヘッド１の外表面全体としてなめらかな曲面に形成され仕上げられている。

前記溝１８の横断面形状は、図４に示すように、略Ｖ字形状やＵ字形状など、溝１８の底２０からゴルフクラブヘッド１の外表面２１に向かって広がるように形成されていることが好ましいが、断面形状が四角形状に形成されていてもよいものである。また、前記溝１８の幅や深さは使用される部材の特性や肉厚によって適宜選択されるが、略Ｖ字形状やＵ字形状などに形成したときの広がりの角度２３においては、角度２３が大きいほど繊維強化樹脂材料からなる接合材１９を埋設した作用によって、接合部１３でのズレや隙を防止できる効果を高めることができる。特に、溝１８の深さ２４が浅く形成されたものほど前記角度２３を大きくすることで、接合材１９とヘッド本体１０Ａ及び表面材１０Ｂとの接合面積が広がるため、両部材の結合力を高めることができる。

また、この溝１８を形成する場所としては、ヘッド本体１０Ａ及び表面材１０Ｂとの接合部分の全周であってもよいが、一部であってもよい。すなわち、この溝１８は、接合部の全周、つまり、図８に示すように、表面材１０Ｂの全周に亘って形成する必要はない。何故なら、この種のゴルフクラブにおいて、クラックや剥がれが発生するのは、ゴルフボールを打ったときの衝撃が掛かり易いフェイス部２に近い部分が殆どであるからである。従って、溝１８は、フェイス部２に近い部分に形成するように実施しても構わない。

ヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂの接合部１３の構成は、上述の実施形態の構成に限定されるものではない。図５、図６、図７に例示するように、両パーツが、どのような接合形態であっても、その横断面がゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるように形成された溝１８を接合境界線２５の全体に周設させ、且つ、該溝１８に繊維強化樹脂材料からなる接合材１９を埋設させた構成とすればよいものである。

さらに、本発明のゴルフクラブヘッドは、上述した実施形態におけるヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂの分割の構成にも、とらわれるものではない。前記ヘッド本体１０Ａと前記表面材１０Ｂとによって接合形成されたゴルフクラブヘッドであればどのような分割構成であっても両部材の接合部において適用できる。図８、図１０、図１１、図１２にその他の分割の構成を例示する。

また、本発明のゴルフクラブヘッドは、ヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂとの接合面にかかる構成において、本実施形態では両部材の前記接合面に接着剤を挟んで接着接合した構成であったが、あらかじめ成型用金型内にヘッド本体１０Ａと、表面材１０Ｂ成形用の未硬化の材料を配置しておき、繊維強化樹脂材料の硬化成形とともに一体成形することで接合した構成であってもよい。この場合、繊維強化樹脂材料中のマトリックス樹脂が、前記接着剤の役割を代替することによって一体成形を可能とする。

尚、前記接合材１９に用いられる強化繊維としては、金属繊維、ガラス繊維、セラミック系繊維、有機系繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、チタンカリウム繊維、炭素繊維、及び／または、これらの混合物からなる繊維、織布などが使用できる。中でも、ゴルフクラブヘッドの質量の増加を抑えるためには炭素繊維が軽量であるため好ましい。

さらに、前記接合材１９に用いられるマトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂、ユリア樹脂等から選ばれる熱硬化性樹脂の他、熱可塑性樹脂なども用いられるが、未硬化状態での巻着作業の簡便さや硬化後の物性の安定度などから、前記熱硬化性樹脂が好ましく用いられる。

また、繊維強化樹脂材料からなる接合材３９のマトリックス樹脂に、微細炭素繊維を強化素材として混入することも可能である。この微細炭素繊維は、気相成長法、レーザーアブレーション法、プラズマ合成法等によって生成され、炭素六角網面の結晶が円筒形に巻かれる単層構造、あるいは多層構造のものであり、その中心部に微細な中空部を有する結晶素材であって、ナノメートルオーダーの繊維径を有するカーボンナノチューブ、あるいはカーボンナノファイバー等である。なお、この微細炭素繊維として、結晶構造が異なるフラーレンも使用可能である。

これらの微細炭素繊維は、軽量で比強度に優れる微細な繊維であり、これを接合材３９のマトリックス樹脂中に混入させた場合には補強するフィラーとしての役目を果たし、接合材３９の剪断強度を著しく向上させ、圧縮強度も大幅に向上させる。

これらの微細炭素繊維は、その平均繊維径が、１０〜３００ｎｍの範囲内、とりわけ２０〜２００ｎｍの範囲内にあるものが採用される。この微細炭素繊維の平均繊維径を３００ｎｍ以下としたのは、これよりも大きくなると、マトリックス樹脂の層の補強効果を十分に発現できず、ゴルフクラブヘッドとして満足できる圧縮強度を得ることができなくなるとともに、熱伝導率が低くなって良好な振動減衰性を発現できなくなるからである。また、この微細炭素繊維の平均繊維径を２０ｎｍ以上としたのは、これより小さいと取り扱い性が難しくなり、マトリックス樹脂中にむらなく均等に混入させることができず、ゴルフクラブヘッドの品質にバラツキが生ずる虞があるからである。そして、この微細炭素繊維は、その平均繊維長が、２〜３０ｎｍ、とりわけ５〜２０ｎｍの範囲内にあるものが採用される。

また、この微細炭素繊維は、常温での粘度が５〜１０００ｃｐｓの範囲内に設定されたマトリックス樹脂中に、１〜１０質量％で、とりわけ３〜７質量％の割合で混入されることが好ましい。この微細炭素繊維の混入割合を１質量％以上としたのは、これより少ないと、マトリックス樹脂の層の補強効果が十分発現できず、ゴルフクラブヘッドとして満足できる圧縮強度を得ることができなくなるとともに、振動減衰性及び反発特性を十分高めることができないからである。また、この微細炭素繊維の混入割合を１０質量％以下としたのは、これより多いと、マトリックス樹脂中に均等に混入させ難くなるだけでなく、１０質量％を境として、これよりも多く微細炭素繊維を使用しても、ゴルフクラブヘッドの圧縮強度、振動減衰性、反発特性等において良好な評価が得られなくなるからである。

以上のような実施形態によれば次のような効果が得られる。本発明におけるヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂとによって接合一体化されたゴルフクラブヘッドは、両部材の接合部における接合境界線の一部または全体に、横断面がゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるように形成された溝を周設させ、且つ、該溝に繊維強化樹脂材料からなる接合材を埋設させた構成としたことで、前記接合材が前記接合境界線を跨いで構成されるため、通常の接着剤を使用した接着接合による前記両部材の結合力に加えて、さらに前記両部材の結合力を高めることができるとともに、ゴルフクラブヘッドの打撃による衝撃や振動を緩衝する作用も得られるため、前記接合部に発生するズレや隙を防止できる。

また、前記溝１８に埋設された前記接合材１９の強化繊維の配向角度は、接合部１３に表出される接合境界線２５に対して交差する角度に構成させることが好ましい。つまり、前記強化繊維を前記接合境界線２５を跨ぐように配向させることで、接合材１９中の前記強化繊維の強度保持力が、接合材１９とフェイス・ソール一体パーツ１１及びクラウンパーツ１２といった両パーツとの結合力を増強させるため、接合部１３から発生するズレや隙を防止できる。

尚、前記配向角度を前記接合境界線２５の方向と同方向に構成させた場合には、前記接合境界線２５の方向に生じる隙が接合材１９中の強化繊維間に伝播して前記接合材１９に亀裂が生じるため好ましくない。

前記強化繊維の具体的な配向角度においては、前記接合境界線２５に対して、１５°〜９０°の範囲内で交差させることが好ましい。したがって、接合材１９がゴルフクラブヘッドに生じるあらゆる方向の衝撃や振動に対しても、接合材１９と前記両パーツとの結合力を保持できる。

さらに、前記配向角度を前記接合境界線２５に対して直角（９０°）方向とすれば、接合材１９中の前記強化繊維を、前記接合部１３に発生するスジ状の隙に対して最も大きな角度で配向できるため、接合材１９と前記両パーツとの結合力を最も強力に得られる。尚、前記配向角度が１５°未満の場合は、上述した前記接合境界線２５の方向と同方向の場合と同様に、前記接合境界線２５の方向に生じる隙が接合材１９中の強化繊維間に伝播して前記接合材１９に亀裂が生じるため好ましくない。

さらに、前記接合材１９における溝１８への埋設形態としては、引き揃えられた強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させてプリプレグ状態としたものを帯状にカットしてテープ状に形成させたものを、重ねて積層させた構成とすることが好ましい。つまり、前記強化繊維が複数層にも渡って重ね合わせられることによって、接合材１９自身の強度及び、接合材１９とフェイス・ソール一体パーツ１１及びクラウンパーツ１２との結合力をさらに向上させることができる。

また、前記接合材１９を複数層に重ねて構成させた場合の前記接合材１９の強化繊維の配向角度は、重ねられた各層で、前記配向角度を全て同じ方向とさせても良いし、各層ごとに配向角度を適宜変更させても良い。好ましくは、前記配向角度を全て同じ方向に揃えると良い。つまり、各層同士で前記強化繊維の交わりが無くなることによって、各層ごとに前記強化繊維とマトリックス樹脂の密着度が高まることに加え、各層間の結合力も強化される。したがって、前記接合材１９の各層間に発生する亀裂や層間剥離を防止できる効果をより一層得られる。

次に、一例として、上述した実施形態のゴルフクラブヘッドをもとに、本発明の製造方法の一実施形態を、図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、及び、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に基づき説明する。図１３は本実施形態の製造方法の工程を斜視図で表わしている。図１４は図１３における工程ごとの接合部の状態を示す要部拡大図である。

まず、図１３（ａ）に示すように、所望の金属材料を用意し、工作機械による削り出し、プレス成形法、鍛造法、鋳造法などから適宜選択される成形加工方法によって、ホーゼル部９とフェイス部２とソール部４とが一体に形成されたフェイス・ソール一体パーツ１１（ヘッド本体１０Ａ）を得る。この時、図１４（ａ）に示すように、フェイス・ソール一体パーツ１１には、クラウンパーツ１２と接着接合する周縁に接合面１５を形成させ、さらに、接合面１５に隣接して、後に、前記クラウンパーツ１２と前記接合面１５を接着接合させることにより形成される溝１８の片側を構成する斜面壁３８を備えている。また、ヘッド本体１０Ａの接合面１５の内方を、図４に示すように延出させて、この部分を受部２ａとするように実施することもある。この受部２ａは、表面材１０Ｂを受けて、ヘッド本体１０Ａに対する接合面１５での接合作業が安定的に行えるようにするものである。

一方で、図１３（ｂ）に示すように、強化繊維にマトリックス樹脂を未硬化状態で含浸させたプリプレグ体を所定の成形金型に配置した後、加熱処理等によって前記プリプレグ体を硬化して所望の形状に成形する方法や、成形金型内にあらかじめ強化繊維を配置しておき、マトリックス樹脂を前記成形金型内に注入した後、前記マトリックス樹脂を硬化させることで所望の形状に成形する方法などから適宜選択される繊維強化樹脂材料の成形方法によって、クラウン部３とサイド部８とが一体に形成されたクラウンパーツ１２を得る。

この時、図１４（ｂ）に示すように、クラウンパーツ１２には、前記フェイス・ソール一体パーツ１１と接着接合する周縁に接合面２９を形成させ、さらに、接合面２９に隣接して、後に、前記フェイス・ソール一体パーツ１１と前記接合面２９を接着接合させることにより形成される溝１８の片側を構成する斜面壁４２を備えている。

次に、図１３（ｃ）及び図１４（ｃ）に示すように、フェイス・ソール一体パーツ１１とクラウンパーツ１２の接合面１５、２９に接着剤１６を塗布した後、該接着剤１６を挟んで接合面１５、２９同士を当接し、前記接着剤１６を硬化することによって、両パーツの接着接合を完了する。

したがって、この接着接合によって接合されたゴルフクラブヘッドの接合部１３には、両パーツにあらかじめ形成させておいた斜面壁３８、４２によって、溝１８が形成されることになる。また、前記溝１８は、前記接合部１３の外周全体に周設されており、前記溝１８の横断面の形状は、ゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるように形成されている。

尚、本実施形態における前記溝１８の形成方法は、フェイス・ソール一体パーツ１１とクラウンパーツ１２の前記接合面１５、２９に隣接してあらかじめ斜面壁３８、４２を形成させておき、両パーツの前記接合面１５，２９を接合した後に結果的に溝１８が形成される方法としたが、前記両パーツを接合した後に、切削、研削、研磨といった機械加工や手加工等によって形成することもできる。

その後、図１３（ｄ）及び図１４（ｄ）に示すように、前記溝１８に接着剤４５を塗布した後、接合材３９を前記接着剤４５の上に配設する。

本実施形態では、前記接合材３９を、引き揃えられた強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させてプリプレグ状態としたものを、その強化繊維が接合材３９の長手方向に対して交差する所定の角度方向（直角方向もしくは傾斜方向）に配向するように帯状にカットしてテープ状に形成したので、接着剤４５上への配設方法は、接合材３９を巻着する方法とした。この場合、テープ状の接合材３９は、図１７の（ａ）または（ｂ）に示すような長さ及び形状に分割カットして、各端部が５ｍｍ程度重なるように、ヘッド本体１０Ａの開口部に配置するとよい。分割数は、図１７の（ａ）に示すような２枚であったり、図１７の（ｂ）に示すような３枚であったりするが、その数は適宜決定される。

このようにテープ状に形成した接合材３９によって巻着する方法を用いることで、前記接合材３９の巻着作業を、一本の前記接合材３９でもって、何層にも渡って行うことが可能となるため巻着作業が簡便となり、作業効率が向上する。さらに、巻着後における接合材３９の強化繊維の配向角度が、接合部１３に表出される接合境界線２５に対して交差して、前記接合境界線２５を跨ぐように配向されることになるため、接合材３９とフェイス・ソール一体パーツ１１及び、接合材３９とクラウンパーツ１２、各々が接着剤４５の結合力によって結合されることに加えて、接合材３９中の前記強化繊維の強度保持力によって、接合材３９と両パーツとの結合力が増し、接合部１３から発生するズレや隙を防止できる。

前記接合材３９の巻着は一層のみではなく、図９の（ａ）に示したように、重ねて巻着することで、硬化後の接合材３９自身の強度及び、接合材３９とフェイス・ソール一体パーツ１１及びクラウンパーツ１２との結合力を高めることができる。

尚、接合材３９と両パーツとの結合力の向上には、接着剤４５を使わずに繊維強化樹脂材料からなる接合材３９のマトリックス樹脂の結合力のみでも可能であるが、溝１８全体を隙間なく埋め尽して強固な結合力を得るためにはあらかじめ接着剤４５を塗布するほうが望ましい。

前記接合材３９の強化繊維の配向角度においては、接合材３９の長手方向に対して直角（９０°）方向とすれば、巻着した後の接合材３９中の前記強化繊維を、前記接合部１３の接合境界線２５上に発生するスジ状の隙に対して最も大きな角度で配向できるため、接合材３９と前記両パーツとの結合力を最も強力に得られる。

また、前記接合材３９の長手方向に対して傾斜した配向角度とすれば、巻着した後の接合材３９がゴルフクラブヘッドに生じるあらゆる方向の衝撃や振動に対しても、接合材３９と前記両パーツとの結合力を保持できる。さらに、未硬化状態での接合材３９において柔軟性が得られるため、巻着作業が簡便にもなる。

尚、前記配向角度が、接合材３９の長手方向に平行な配向角度では、巻着した後の前記配向角度が前記接合境界線２５の方向と同方向となるため、前記接合境界線２５の方向に生じる隙が接合材３９中の強化繊維間に伝播して前記接合材３９に亀裂が生じるため好ましくない。

前記強化繊維の具体的な配向角度においては、前記接合材３９の長手方向に対して、１５°〜９０°の範囲内で配向させることが好ましい。前記配向角度が１５°未満の場合は、上述した前記接合材３９の長手方向と同方向の場合と同様に、前記接合境界線２５の方向に生じる隙が接合材３９中の強化繊維間に伝播して前記接合材３９に亀裂が生じるため好ましくない。

次に、図１３（ｅ）及び図１４（ｅ）に示すように前記接合材３９を加圧するための加圧手段として、前記接合材３９の上にラッピングテープ４７を巻着する。該ラッピングテープ４７を巻着することによって、フェイス・ソール一体パーツ１１及びクラウンパーツ１２に対して、接着剤４５及び接合材３９を密着させることができる。したがって、各部材間に発生する空隙を無くすことができるため、繰り返しの打撃によって前記空隙に起因するゴルフクラブヘッドの破損を防止することができる。

尚、前記ラッピングテープ４７は、前記接合材３９や前記接着剤４５が加熱によって硬化する特性を有するものだった場合、前記加熱によって収縮する特性を有するものとすることで、前記接合材３９及び前記接着剤４５を加熱硬化すると同時に、前記接合材３９に対して加圧が可能となるため製造効率がよい。

前記ラッピングテープ４７の材料としては、ＰＶＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等のオレフィン系の樹脂、テフロン（登録商標）樹脂等から適宜選択され用いられる。

その他、前記接合材３９の加圧方法においては、上述のラッピングテープ４７の巻着による方法以外に、オートクレーブ成形法などに代表されるように、圧力容器内で気圧や液圧といった流体を加圧手段や、治具等を用いて弾性体等で加圧する方法によっても、フェイス・ソール一体パーツ１１及びクラウンパーツ１２に対して、接着剤４５及び接合材３９を密着させることが可能である。したがって、各部材間に発生する空隙を無くすことができ、前記空隙に起因するゴルフクラブヘッドの破損を防止することができる。

その後、図１３（ｆ）及び図１４（ｆ）に示すように、前記接合材３９及び前記接着剤４５を、加熱、冷却、常温放置といった各々の材料特性に応じた硬化手段によって硬化させた後、ラッピングテープ４７を除去し、研磨や塗装といった定法の処理を行い、ゴルフクラブヘッド１得る。

以上の製造方法によれば、ヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂの接合部の外周全体に、ゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がる溝を周設する工程と、前記溝に繊維強化樹脂材料からなる接合材を配設する工程と、前記接合材を加圧手段によって加圧する工程を経ることによって、前記接合部の結合力が向上するとともに前記接合部におけるズレや隙の発生を防止したゴルフクラブヘッドを得られる。したがって、ゴルフクラブヘッドの耐久性の向上を図ることができる。

本発明のゴルフクラブヘッド及びその製造方法の一実施例を図面に基づき説明する。本実施例のゴルフクラブヘッドの製造方法は、図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）に工程ごとの接合部の状態として示す。

即ち、本実施例のゴルフクラブヘッドを製造するには、まず、チタン合金（６％Ａｌ−４％Ｖ−残部Ｔｉ）を用いて鋳造法の一つであるロストワックス法によって、フェイス・ソール一体パーツ１１を得る。本実施例では、フェイス・ソール一体パーツ１１（ヘッド本体１０Ａ）には、フェイス部２（表面材１０Ｂ）からゴルフクラブヘッドの後方へ延出してクラウン部３、サイド部８、ソール部４の一部を成す鍔部６２を形成させている。

この時、図１５（ａ）に示すように、前記鍔部６２の肉厚６３は２ｍｍであり、延出長さ６４は１０ｍｍであった。さらに、該鍔部６２の先端には、フェイス・ソール一体パーツ１１の外表面側にクラウンパーツ１２の肉厚分の段差６５を設けるとともに接合しろ６６を突出して形成させている。該接合しろ６６の肉厚６７は１ｍｍであり、突出長さ６８は８ｍｍであった。本実施例では、前記接合しろ６６の外表面側をフェイス・ソール一体パーツ１１における接合面１５としている。また、前記段差６５によって、接合しろ６６の付け根には斜面壁３８が形成されている。前記斜面壁３８は、鍔部６２の肉厚６３が接合しろ６６の肉厚６７へ向かって序々に薄く形成されることで、実質的に傾斜した斜面に形成されており、後工程においてクラウンパーツ１２との接合部１３に形成される溝１８の片側の壁を構成している。前記斜面壁３８の水平幅７０は３ｍｍであった。

一方、炭素繊維に熱硬化性のエポキシ樹脂を未硬化状態で含浸させたプリプレグシートを用いて成形したクラウンパーツ１２を得る。この時、図１５（ｂ）に示すように、本実施例では、クラウンパーツ１２の開口周縁部７１の内表面側を接合面２９とした。尚、前記開口周縁部７１の肉厚７５は１ｍｍであった。また、前記開口周縁部７１の端部７３には、斜面壁４２が備えられている。前記斜面壁４２は、前記肉厚７５がクラウンパーツ１２の外表面側から内表面側へ向かって序々に薄く形成されることで、実質的に傾斜した斜面に形成されており、後工程においてフェイス・ソール一体パーツ１１との接合部１３に形成される溝１８の片側の壁を構成している。前記斜面壁４２の水平幅７６は３ｍｍであった。

次に、図１５（ｃ）に示すように、フェイス・ソール一体パーツ１１及びクラウンパーツ１２の接合面１５、２９上にエポキシ樹脂系熱硬化型の接着剤７７を塗布した後、接合面１５と接合面２９とを当接して両パーツを仮接合する。その後、前記仮接合された前記両パーツを熱硬化炉内で約１４０℃で１時間程加熱して前記接着剤７７を硬化させることによって、フェイス・ソール一体パーツ１１とクラウンパーツ１２とが接合一体化する。この時、フェイス・ソール一体パーツ１１とクラウンパーツ１２との接合部１３の外周全体に溝１８が形成される。該溝１８の横断面形状は、略Ｖ文字形状となっており、溝幅８０は６ｍｍで、溝深さ８１が１ｍｍであり、前記Ｖ文字形状の広がりの角度８９は約１４３°であった。

その後、図１５（ｄ）に示すように、前記溝１８の表面上にエポキシ系熱硬化型の接着剤８２を塗布した後、引き揃えられた強化繊維として炭素繊維を用い、マトリックス樹脂として熱硬化型のエポキシ樹脂を含浸させてプリプレグ状態とした帯状のプリプレグテープ８３、８４を接合材として用意し、前記接着剤８２上にプリプレグテープ８３を巻着し、その上にプリプレグテープ８４を巻着する。

ここで、プリプレグテープ８３は、前記炭素繊維の配向角度を前記プリプレグテープ８３の長手方向に対して９０°とし、幅を５ｍｍ、厚さを０．２ｍｍとしたものを２枚重ね合わせたものであり、プリプレグテープ８４は、前記炭素繊維の配向角度を前記プリプレグテープ８４の長手方向に対して４５°とし、前記炭素繊維が互いに交差するように織り込まれたものであって、幅を１０ｍｍ、厚さを０．３５ｍｍとしたものを２枚重ね合わせたものである。したがって、プリプレグテープ８３、８４中の炭素繊維は、接合境界線２５を跨いで構成されることになる。

次に、図１５（ｅ）に示すように、前記プリプレグテープ８３、８４の上に、ＰＶＣ樹脂からなる片面に粘着性を有したラッピングテープ８５を巻着した後、その上にさらに、ＰＥＴ樹脂からなるラッピングテープ８６を巻着する。

その後、約１４０℃で１時間程加熱することで、前記接着剤８２及びプリプレグテープ８３、８４を硬化させる。この時、前記ラッピングテープ８５、８６が、上記加熱によって収縮するため、プリプレグテープ８３，８４が締め付けられながら硬化することになる。該硬化後、ラッピングテープ８５、８６を剥がして除去し、さらに、フェイス・ソール一体パーツ１１、クラウンパーツ１２、及び、硬化したプリプレグテープ８４の外表面上をサンドペーパーを用いて研磨し、塗装することによって、図１５（ｆ）に示す本実施例のゴルフクラブヘッドを得た。

比較例のゴルフクラブヘッドは、上述の実施例における溝１８やプリプレグテープ８３，８４などは構成せず、単に、フェイス・ソール一体パーツ１１と本体パーツ１２を接着剤７７によって接合し、研磨、塗装を施したものとした。比較例のゴルフクラブヘッドにおける接合部１３の要部拡大図を図１６に示す。

本実施例のゴルフクラブヘッドと比較例のゴルフクラブヘッドについて、連続的に打球する耐久試験機を使用して、ヘッドスピードを４５ｍ／ｓ、打球位置をフェイスセンターに設定し、連続的に打球を続け、ある一定の打球数ごとに、フェイス・ソール一体パーツ１１とクラウンパーツ１２との接合部１３において、ズレ、隙、亀裂などの発生の確認を行ない、ゴルフクラブヘッドが破壊するまでの耐久性を確認する試験を行なった。その結果を表１に示す。

○：問題なし。×：亀裂発生。

表１に示すように、比較例のゴルフクラブヘッドは、１０００球の時点での確認時にフェイス・ソール一体パーツ１１とクラウンパーツ１２の接合部１３における接合境界線２５に沿って全周にスジ状の亀裂が発生しており、実施例のゴルフクラブヘッドは、その後、１００００球まで打球を続けたが、亀裂が発生しなかったため試験を中止した。

したがって、本実施例のゴルフクラブヘッドは、繰り返しの打撃の衝撃に対しても、ズレ、隙、亀裂などの発生を防止できるため、耐久性が向上し、高品質を維持できるという結果が得られた。

図８には、本発明の実施例２に係るゴルフクラブを構成するヘッド本体１０Ａ及び表面材１０Ｂが示してあり、これらのヘッド本体１０Ａ及び表面材１０Ｂは、 所謂ドライバ用のゴルフクラブを構成するものである。

ヘッド本体１０Ａは、上述したフェース・ソール一体パーツ１１となるものであり、金属材料により、内部に空間を有し、上面部に開口１１ａを形成したものとして形成してある。表面材１０Ｂは、炭素繊維を使用した繊維強化樹脂材料により、ヘッド本体１０Ａ側の開口１１ａを覆うことのできる板状のものとして形成したものである。

これらのヘッド本体１０Ａ及び表面材１０Ｂは、図８に示すように、その接合部に溝１８を形成するようにしながら、ヘッド本体１０Ａの開口１１ａ上から表面材１０Ｂを接着するのである。勿論、この接着が良好となるように、ヘッド本体１０Ａ及び表面材１０Ｂの互いに接着される面にサンドブラストをかけて荒らしておく。これらのヘッド本体１０Ａ及び表面材１０Ｂの接合部に溝１８が形成されれば、これを埋めるための接合材３９を接着剤４５を介在させながら添着して硬化させる。

このとき、溝１８及びこれを埋めるための接合材３９は、接合部の全周、つまり、図８に示した表面材１０Ｂの全周に亘って形成する必要はない。何故なら、この種のゴルフクラブにおいて、クラックや剥がれが発生するのは、ゴルフボールを打ったときの衝撃が掛かり易いフェイス部２に近い部分が殆どであるからである。従って、溝１８及びこれを埋めるための接合材３９は、フェイス部２に近い部分に形成するように実施しても構わない。

本実施例で使用している接合材３９は、前述した通り、引き揃えられた強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させてプリプレグ状態としたものであり、その強化繊維が接合材３９の長手方向に対して交差する所定の角度方向（直角方向もしくは傾斜方向）に配向するように帯状にカットしてテープ状に形成したものである。このテープ状の接合材３９を、図８の図示上部に示すように２ピースに切断して、接着剤４５上へ載置した。このとき、図８中の二点鎖線にて示した接合材３９を省略してもよいことは、前述した通りである。

また、本実施例では、接合材３９は、図９の（ａ）に示したように、３枚重ねて積層するようにしている。勿論、各層を構成している接合材３９の巾は、溝１８の形状に合うもの、例えば図９の（ａ）の下から７ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍのものを順次使用するようにした。これらの各接合材３９は、一枚毎、最下層の炭素繊維層、中層の炭素繊維層、及び最上層のガラス繊維層の３層からなるものを採用しており、各層の繊維の配交角度はそれぞれ異なるようにしてある。

溝１８は、上述したように、ヘッド本体１０Ａと表面材１０Ｂの接合場所の必要な部分だけ形成すればよいが、図９の（ａ）に示したような上方に向けて広がる形状だけに限らず、図９の（ｂ）に示したヘッド本体１０Ａ側の垂直面１８ｂと表面材１０Ｂ側の傾斜面１８ａとによって形成されたもの、あるいは図９の（ｃ）に示したヘッド本体１０Ａ側の傾斜面１８ａと表面材１０Ｂ側の垂直面１８ｂとによって形成されたものであってもよい。

以上のようにして接合部に樹脂を介して添着した各接合材３９の上から、治具によって加熱（１３５℃）し押圧（６０分）することにより、これらの接合材３９を硬化させた。そして、その表面を研磨して、所定のゴルフクラブを得た。

本発明の実施形態に係るゴルフクラブヘッドの斜視図である。 本発明の実施形態に係るゴルフクラブヘッドの分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るゴルフクラブヘッドの横断面図である。 本発明の実施形態に係るゴルフクラブヘッドの要部拡大図である。 その他の実施形態を表わす説明図である。 その他の実施形態を表わす説明図である。 その他の実施形態を表わす説明図である。 その他の実施形態を表わす説明図である。 ヘッド本体と表面材との接合部における状態を示すもので、（ａ）は３層の接合材を配置したときの部分拡大断面図、（ｂ）は溝の形状の他の例を示す部分拡大断面図、（ｃ）はさらに別の溝形状を示す部分拡大断面図である。 その他の実施形態を表わす説明図である。 その他の実施形態を表わす説明図である。 その他の実施形態を表わす説明図である。 本発明の実施形態に係る製造方法の工程を表わす斜視図である。 本発明の実施形態に係る製造方法の工程ごとの接合部の状態を示す要部拡大図である。 本実施例の製造方法の工程ごとの接合部の状態を示す要部拡大図である。 比較例のゴルフクラブヘッドにおける接合部の要部拡大図である。 接合材のカット状態を示すもので、（ａ）と（ｂ）の２種類を示す平面図である。

符号の説明

１ ゴルフクラブヘッド
２ フェイス部
２ａ 受部
３ クラウン部
４ ソール部
５ トウ側
６ バック側
７ ヒール側
８ サイド部
９ ホーゼル部
１０Ａ ヘッド本体
１０Ｂ 表面材
１１ フェイス・ソール一体パーツ（ヘッド本体）
１１ａ 開口
１２ クラウンパーツ（表面材）
１３ 接合部
１５ 接合面
１６ 接着剤
１８ 溝
１８ａ 傾斜面
１８ｂ 垂直面
１９ 接合材
２０ 底
２１ 外表面
２３ 角度
２４ 深さ
２５ 接合境界線
２９ 接合面
３８ 斜面壁
３９ 接合材
４２ 斜面壁
４５ 接着剤
４７ ラッピングテープ
６２ 鍔部
６３ 肉厚
６４ 延出長さ
６５ 段差
６６ 接合しろ
６７ 肉厚
６８ 突出長さ
７０ 水平幅
７１ 開口周縁部
７３ 端部
７５ 肉厚
７６ 水平幅
７７ 接着剤
８０ 溝幅
８１ 溝深さ
８２ 接着剤
８３ プリプレグテープ
８４ プリプレグテープ
８５ ラッピングテープ
８６ ラッピングテープ
８９ 角度

Claims (2)

1. ゴルフシャフトに対して一体化されるヘッド本体と、このヘッド本体に対して一体化される表面材とを備えたゴルフクラブヘッドにおいて、前記ヘッド本体と表面材との接合部の少なくとも一部に横断面がゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるように形成された溝を周設し、この溝に熱硬化性の接着剤を塗布し、前記接着剤上にテープ状に形成された熱硬化性の繊維強化樹脂材料からなる接合材を埋設させたことを特徴とするゴルフクラブヘッド。
2. ゴルフシャフトに対して一体化されるヘッド本体と、このヘッド本体に対して一体化される表面材とを備えたゴルフクラブヘッドの製造方法であって、前記ヘッド本体と表面材との部材の接合部の外周全体に横断面がゴルフクラブヘッドの外表面に向かって広がるように形成された溝を周設する工程と、この溝に熱硬化性の接着剤を塗布する工程と、前記接着剤上にテープ状に形成された熱硬化性の繊維強化樹脂材料からなる接合材を巻着する工程と、前記接合材を加圧する工程を有することを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。

Images