JP4362642B2 - ゴルフクラブヘッドの製造方法および該方法で製造されたゴルフクラブヘッド - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフクラブヘッドの製造方法および該方法で製造されたゴルフクラブヘッドに関し、特に、軽量なヘッドの耐衝撃性と衝撃吸収性の向上を図るものである。

従来より、ドライバー、ブラッシー、スプーン、バフィー、クリーク等のウッドゴルフクラブのヘッド素材としては、スチール、アルミニウム合金、チタン、チタン合金等の金属材料が使用されており、特に、比強度が高くて軽量化が容易であるとの理由から、チタン及びチタン合金からなるゴルフクラブヘッドが主流であった。

さらに近年は、飛距離の向上、スイートスポットの拡大等を図るために、ヘッド自体も軽量化、大型化の傾向にあり、これに関し、特開平１１−２９０４８６号（特許文献１）では、金属よりもさらに軽量でありながら高強度で高反発性を備える繊維強化樹脂をヘッドの構成材料に使用することを提案している。

しかしながら、繊維強化樹脂には耐衝撃性や衝撃吸収性が低いという欠点がある。特に、ウッド型中空ヘッドは、重量を所定以下に収めて取り扱い性を維持しながら高反発性をも備えることが要求されるが、ヘッドを構成する殻部材を薄くする必要があるが、殻部材を薄くすれば衝撃吸収性も耐衝撃性も悪化する。従って、軽量でありながら、耐衝撃性と衝撃吸収性に優れたゴルフクラブヘッドが要請されている。

特開平１１−２９０４８６号公報

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、衝撃吸収性と耐衝撃性に優れた軽量で高反発なゴルフクラブヘッドの製造方法および該方法で製造されたゴルフクラブヘッドの提供を課題としている。

前記課題を解決するために、本発明は、ネック部、フェース部、クラウン部、ソール部を有する中空のゴルフクラブヘッドの製造方法であって、
該ゴルフクラブヘッドは、少なくとも一部が繊維強化樹脂部材で構成され、該繊維強化樹脂部材の少なくとも一層が、マトリクス樹脂が液状ゴムとエポキシ樹脂との混合物からなる混合マトリクス繊維強化樹脂層であり、
前記混合マトリクス繊維強化樹脂層のマトリクス樹脂は、端末に官能基を有する液状ゴムとエポキシ樹脂とを、１４０〜２２０℃にて、液状ゴムの官能基とエポキシ樹脂のエポキシ基とをエステル反応させていることを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法を提供している。

前記製造方法で製造されたゴルフクラブヘッドは、ヘッドの少なくとも一部を繊維強化樹脂部材で構成し、かつ、該繊維強化樹脂部材の少なくとも一部の層を、衝撃吸収性を高めるために効果的な液状ゴムを配合した前記混合マトリクス繊維強化樹脂層としていることによって、高い衝撃吸収性を有し、かつ高い剛性も備えるため耐衝撃性と打球の反発性とを高めることが出来る。また、繊維強化樹脂部材の一部の樹脂配合を変更するだけであるため、繊維強化樹脂部材が有する軽量性を損なうことなく、良好な取り扱い性を維持することができる。

前記混合マトリクス繊維強化樹脂のマトリクス樹脂は、液状ゴム（Ｇ）とエポキシ樹脂（Ｒ２）とを予め混合反応させたゴム変性エポキシ（Ｋ）と、ゴム成分を含まないエポキシ樹脂（Ｒ１）との混合物からなり、「（Ｇ）重量部／（（Ｇ）重量部＋（Ｒ２）重量部）」の値が０．２以上０．６以下であることが好ましい。

エポキシ樹脂に液状ゴムを添加することによってエポキシ樹脂の強度を向上させるためには、液状ゴム末端基とエポキシ樹脂のエポキシ基とのエステル反応を確実に行う必要があり、このエステル反応を確実に行うためにエポキシ樹脂（Ｒ２）と液状ゴム（Ｇ）を予め混合反応させてゴム変性エポキシ（Ｋ）を設けている。

前記のように、本発明では、液状ゴム（Ｇ）とエポキシ樹脂（Ｒ２）とを１４０〜２２０℃で液状ゴムの官能基とエポキシ樹脂のエポキシ基とをエステル反応させる工程を含んでいる。温度の下限は１４０℃であり、好ましくは１５０℃以上、特に１６０℃以上が好ましい。上限は２２０℃以下であり、さらに２１０℃以下、特に１８０℃が好ましい。また、反応時間の下限は０．２５時間以上、好ましくは０．５時間、時に０．７５時間以上であり、上限は５時間以下、好ましくは４時間以下、特に２時間以下が好ましい。

前記液状ゴム（Ｇ）とエポキシ樹脂（Ｒ２）とを、「（Ｇ）重量部／（（Ｇ）重量部＋（Ｒ２）重量部）」の値が０．２以上０．６以下としているのは、０．２より小さいとエポキシ樹脂が多すぎてエポキシ樹脂と液状ゴムとを混合反応する際にエポキシ基が液状ゴムの末端基と反応せずに残り、この残ったエポキシ基はエポキシ樹脂を硬化させるための硬化剤との反応が悪く、繊維強化樹脂層の強度低下を招くことに因る。
一方、０．６より大きいと液状ゴムが多すぎてエポキシ樹脂と液状ゴムとを混合する際に液状ゴムの末端基がエポキシ基と反応せずに残り、この残った液状ゴムの末端基は後のゴム変性エポキシ（Ｋ）とゴム成分を含まないエポキシ樹脂（Ｒ１）との混合の際にエポキシ樹脂（Ｒ１）のエポキシ基と反応し難く、やはり繊維強化樹脂層の強度低下を招くことに因る。
なお、「（Ｇ）重量部／（（Ｇ）重量部＋（Ｒ２）重量部）」の値は、下限は、さらに０．３以上、特に０．３５以上が好ましく、上限は０．５以下、特に０．４５以下が好ましい。

前記混合マトリクス繊維強化樹脂層のゴム成分は、分子量１０００以上５０００以下の液状ゴムで、アクリロニトリルブタジエンゴムであることが好ましい。これは、低分子量液状ゴムポリマーであれば、エポキシ樹脂との相溶が良くなり、均一に相溶されて繊維強化樹脂層の強度や品質が優れたものとなるうえ、相溶性の向上により生産性がよくなり、さらに衝撃吸収性も良くなることに因る。前記分子量は、さらに２０００以上５０００以下、特に３５００程度が良い。
また、エポキシ樹脂との相溶性をさらに向上させるには、粘度（ＣＰＳ２７℃）が１０００００以上７０００００以下の液状ゴムポリマーが良い。
前記液状ゴムポリマーとして、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）が好ましいのは、ＮＢＲは主鎖にアクリロニトリルが存在することによって、エポキシ樹脂との相溶性が良いためである。

前記アクリロニトリルブタジエンゴムは、主鎖の末端にカルボキシル基を有するアクリロニトリルブタジエンゴムであることが好ましい。
主鎖の少なくとも一方の末端に官能基であるカルボキシル基を有するアクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）であれば、エポキシ樹脂との反応性が高くなり、高い衝撃吸収性を維持しながら繊維強化樹脂層の強度を向上できるが、官能基であるカルボキシル基を主鎖の両末端に有するＮＢＲは特に好ましい。なお、アクリロニトリルブタジエンゴムの官能基数は、官能基末端ＮＢＲ１ｍｏｌに対して下限は１．０以上、さらに１．５以上、特に１．８以上が良いく、上限は３．０以下、さらに２．５以下、特に２．３以下が良い。

前記ゴム変性エポキシ（Ｋ）を構成するエポキシ樹脂（Ｒ２）としては、例えば、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、レゾルシン、水素化ビスフェノールＡなどのグリシジルエーテル、フェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル型、フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸などのグリシジルエステル型、グリシジルアミン型、線状脂肪族エポキシド型、ヒダントイン系、ダイマー酸系、エポキシ変性ＮＢＲなどが挙げられる。
特に、低粘度のものが良く、液状ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、液状ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、低粘度グリシジルアミン型エポキシ樹脂が好ましい。また、ｐアミノフェノール樹脂は保存安定性が良い点からも好ましい。これらは、単独でも、２種以上組み合わせて用いてもよい。

エポキシ樹脂を硬化させるために配合するエポキシ樹脂用潜在型硬化剤としては、例えば、シジアンジアミド、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン、２−ｎ−ヘプタンデシルイミダゾールのようなイミダゾール誘導体、イソフタル酸ジヒドラジド、Ｎ、Ｎ−ジアルキル尿素誘導体、Ｎ、Ｎ−ジアルキルチオ尿素誘導体、テトラヒドロ無水フタル酸のような酸無水物、イソホロンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、メラミン、グアナミン、三フッ化ホウ素錯化合物、トリスジメチルアミノメチルフェノールなどを挙げることができ、これらを単独、もしくは２種以上混合して用いてもよい。 さらに、一般的な硬化促進剤、可塑剤、安定剤、乳化剤、充填剤、強化剤、発泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤などを必要に応じて加えてもよい。

前記強化繊維は引張弾性率が１００ＧＰａ以上８００ＧＰａ以下の繊維を用いることが好ましい。引張弾性率が１００ＧＰａ未満では剛性と反発性が低下し、８００ＧＰａを超えると耐衝撃性が低下するためである。なお、この強化繊維の引張弾性率の下限はさらに１５０ＧＰａ以上、特に２００Ｇｐａ以上が好ましく、上限は７００ｐａ以下、特に６００Ｇｐａ以下が好ましい。

前記強化繊維としては、一般に高性能強化繊維として用いられている繊維が使用できる。例えば、カーボン繊維、黒鉛繊維、アラミド繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエステル繊維、超高分子ポリエチレン繊維等が挙げられる。また、金属繊維を用いてもよい。
これらの強化繊維は、長繊維、短繊維の何れであっても良く、これらの繊維を２種以上混合して用いてもよい。
強化繊維の形状や配列については限定されず、例えば、単一方向、ランダム方向、シート状、マット状、織物（クロス）状、組み紐状などいずれの形状・配列でも使用可能である。なお、高強度、低比重の点からカーボン繊維が特に好ましい。

前記混合マトリクス繊維強化樹脂層は、プリプレグを積層した積層構造、編んだ状態であるブレードを樹脂に含浸して積層した積層構造、樹脂に含浸した繊維をフィラメントワインディング法で積層した積層構造、あるいは繊維をフィラメントワインディング法で積層した後に前記樹脂を含浸させて形成する等、いずれの方法で形成してもよい。

前記混合マトリクス繊維強化樹脂層以外の繊維強化樹脂層に使用できるマトリクス樹脂種としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂や、ＡＢＳ樹脂、ナイロン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＰＥＥＫ樹脂等の熱可塑性樹脂を単独、あるいは適宜組み合わせて用いることが出来る。
なお、前記混合マトリクス繊維強化樹脂層がエポキシ樹脂をベースとしていることから、層間の密着を考慮すると、エポキシ樹脂が特に好ましい。

前記ヘッドの本体は金属層で構成され、該本体のフェース部の少なくとも一部またはクラウン部の少なくとも一部に、あるいはフェース部の少なくとも一部とクラウン部の少なくとも一部に連続一体に開口部を設け、該開口部に前記繊維強化樹脂部材を接合している。 あるいは、前記ヘッドの本体は金属層で構成され、その金属層の表面または内側面の、前記フェース部の少なくとも一部または前記クラウン部の少なくとも一部に、あるいはフェース部の少なくとも一部とクラウン部の少なくとも一部に連続一体に、前記繊維強化樹脂部材を重ねて張り合わせ接合している。
このように、ヘッド本体を金属層で構成することにより、ヘッドの耐衝撃性を一層高めることが出来る。
また、いずれの場合も、前記繊維強化樹脂部材の全体を前記混合マトリクス繊維強化樹脂層で構成しても良いし、あるいは一部の構成層だけを前記混合マトリクス繊維強化樹脂層としてもよい。

前記ヘッドの本体はチタン合金からなる金属層で構成され、前記フェース部の少なくとも一部は該チタン合金層と前記混合マトリクス繊維強化樹脂層の２層構造よりなり、この２層構造におけるチタン合金層の厚みは１．０ｍｍ以上２．８ｍｍ以下とし、前記混合マトリクス繊維強化樹脂層の厚みは０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下としていることが好ましい。
チタン合金は、他の金属よりも高反発、高強度という点で好ましく、このチタン合金層を１．０ｍｍ以上２．８ｍｍ以下としているのは、１．０ｍｍ未満では耐衝撃性が低下し、２．８ｍｍを超えると反発性が低下することに因る。なお、金属層の厚みの下限は１．３ｍｍ以上が更に好ましく、特に１．５ｍｍ以上が良い。上限は更に２．５ｍｍ以下、特に２．０ｍｍ以下が好ましい。
混合マトリクス繊維強化樹脂層の厚みを０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下としているのは、０．５ｍｍ未満では耐衝撃性が低下し、５．０ｍｍを超えると反発性が低下することに因る。この厚みの下限はさらに１．０ｍｍ以上、特に１．８ｍｍ以上が好ましく、上限はさらに４．０ｍｍ以下、特に３．０ｍｍ以下が好ましい。

前記クラウン部に前記混合マトリクス繊維強化樹脂層を配置する場合には、該混合マトリクス繊維強化樹脂層の厚みは０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下とすることが好ましい。
これは、０．２ｍｍ未満では十分な強度が得られず耐衝撃性が低下し、５．０ｍｍを超えると打球時のクラウン部の撓みが減少し、反発性が低下することに因る。この厚みの下限はさらに１．０ｍｍ以上、特に１．８ｍｍ以上が好ましく、上限はさらに４．０ｍｍ以下、特に３．０ｍｍ以下が好ましい。

前記混合マトリクス繊維強化樹脂層の１層当たりの面積をＳ１とし、前記ヘッドの全表面積をＳ２とした場合において、Ｓ１のＳ２に対する比Ｓ１／Ｓ２を０．１以上０．８以下とすることが好ましい。
これは、Ｓ１／Ｓ２が０．１未満では衝撃吸収性が不十分となり、０．８を超えると金属部材の割合が小さくなりすぎて耐衝撃性が不足することに因る。前記Ｓ１／Ｓ２の比の下限はさらに０．２、特に０．２５が好ましく、上限は０．６、さらに０．５、特に０．４が好ましい。

前記ゴルフクラブヘッドの容積は、３４０ｃｃ以上、さらに３７０ｃｃ以上、特に４００ｃｃ以上が良い。これは、容積が３４０ｃｃ未満になると、フェース面積が小さくなるうえ、クラウン部の面積も小さくなり、該クラウン部の撓みを十分に得られず、打球の反発性が低下することに因る。
また、ヘッドの容積は、４７０ｃｃ以下、さらに４６０ｃｃ以下、特に４５０ｃｃ以下が良い。これは、４７０ｃｃを超えると、クラウン部の剛性が低下し、十分な強度が得られず耐衝撃性が低下することに因る。

上述したように、本発明に係る製造方法により製造されたゴルフクラブヘッドによれば、ヘッドの少なくとも一部に繊維強化樹脂部材を使用することにより軽量性を備えるうえ、該繊維強化樹脂部材の少なくとも一部に液状ゴムを配合した混合マトリクス繊維強化樹脂層を設けていることにより、衝撃吸収性、耐衝撃性および打球の反発性を高めることが出来る。従って、軽量で良好な取り扱い性を維持しながら、打球の飛距離が大きく、衝撃にも強く、かつ、打球時の衝撃を吸収してゴルファーに与える衝撃を低減することができる。

また、ヘッドの一部を前記混合マトリクス繊維強化樹脂層を備えた繊維強化樹脂部材とし、本体部を金属材料で構成することにより、金属層の高い強度、耐衝撃性と、繊維強化樹脂層の軽量性、さらに前記混合マトリクス繊維強化樹脂層の衝撃吸収性をバランスよく併せ持つことができる。

以下、発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図４は、本発明の第一実施形態に係るゴルフクラブヘッド（以下、ヘッドと略称する）１を示し、該ヘッド１はウッド型の中空構造よりなり、ゴルフクラブシャフト２０の先端部２１がヘッド１のネック部３に挿入固着されることによりシャフト２０に装着される。

図２および図３に示すように、ヘッド１はネック部３、フェース部４、クラウン部５、ソール部６、サイドヒール部７、サイドトウ部８およびバック部９を有し、クラウン部５の一部を除き金属層Ｃからなる本体２で形成し、クラウン部５に設けたクラウン開口１０に繊維強化樹脂部材１１を取り付けている。
詳しくは、本体２は、まず、フェース部４を開口部とした本体基体２ａを金属材料で鋳造し、別に金属板材をプレス成型により湾曲変形させてフェース部４に合致する形状としたフェースプレート２ｂを本体基体２ａに溶接して作製している。該本体２のクラウン部５には、細幅の周縁部５ａに囲まれた中央部にクラウン開口部１０を設けており、該クラウン開口部１０の周縁から内方に向かって、繊維強化樹脂部材１１取り付け用のリッジ部１０ａを段付けしている。
前記ヘッド１は、容積を３５０ｃｃとし、全体の表面積Ｓ２を２００平方センチメートルとしている。

前記繊維強化樹脂部材１１は、図４に示すように、引張弾性率１５〜６０Ｇｐａのカーボン繊維をマトリクス樹脂に含浸した８層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８を積層してなり、加熱硬化してクラウン開口部１０に合致する形状に成形している。
図４に示すように、８層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８のうち、内側面から１層目（Ｌ１）、２層目（Ｌ２）、３層目（Ｌ３）、４層目（Ｌ４）の計４層を通常繊維強化樹脂層Ａとし、５層目（Ｌ５）、６層目（Ｌ６）、７層目（Ｌ７）、８層目（Ｌ８）の残る４層を混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとしている。４層の混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの厚みの合計は０．８ｍｍとしている。また、この混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの１層当たりの表面積Ｓ１は４０平方センチメートルである。

前記通常繊維強化樹脂層Ａは、液状ゴムが配合されていないマトリクス樹脂を使用している。詳しくは、このマトリクス樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｒ１）、ジシアンジアミド硬化剤、ＤＣＭＵ、メチル・エチル・ケトンを、１００：６：４：１３０の配合重量部で配合したものとしている。

前記混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂは、液状ゴム配合のマトリクス樹脂を使用しており、即ち、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）からなる液状ゴム（Ｇ）とエポキシ樹脂（Ｒ２）とが予め均一に相溶され、硬化時にはエポキシ樹脂と液状ゴムの海島構造となるゴム変性エポキシ（Ｋ）と、ゴム成分を含まないエポキシ樹脂（Ｒ１）との混合物よりなる。
詳しくは、前記混合マトリクス樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｒ１）、カルボキシル基端末ＮＢＲ変性エポキシ（Ｋ）、ジシアンジアミド硬化剤、ＤＣＭＵ、メチル・エチル・ケトンを、７０：３０：６：４：１３０の配合重量部で配合している。

前記カルボキシル基末端ＮＢＲ変性エポキシ（Ｋ）は、宇部興産（株）製のＨＹＣＡＲ ＣＴポリマー ＣＴＢＮ１３００×８（Ｇ）［粘度（ＣＰＳ２７℃）：１２５０００、官能基：カルボキシル基、官能基数：１．８５／ｍｏｌ、分子量３５００］とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｒ２）とを２：３の割合で１８０℃の温度条件下で１．２５時間かけて反応させたものを使用している。
なお、ゴム変性エポキシは、官能基末端ＮＢＲからなる液状ゴムとエポキシ樹脂とが均一に相溶され硬化時にはエポキシ樹脂と液状ゴムの海島構造となる官能基末端ＮＢＲ変性エポキシとするのがよく、さらに、官能基両末端ＮＢＲからなる液状ゴムとエポキシ樹脂とが均一に相溶され硬化時にはエポキシ樹脂と液状ゴムの海島構造となる官能基両末端ＮＢＲ変性エポキシとするのがよい。また、ゴム変性エポキシは、カルボキシル基末端ＮＢＲからなる液状ゴムとエポキシ樹脂とが均一に相溶され硬化時にはエポキシ樹脂と液状ゴムの海島構造となるカルボキシル基末端ＮＢＲ変性エポキシとするのがよく、さらに、カルボキシル基両末端ＮＢＲからなる液状ゴムとエポキシ樹脂とが均一に相溶され硬化時にはエポキシ樹脂と液状ゴムの海島構造となるカルボキシル基両末端ＮＢＲ変性エポキシとするのがよい。

前記構成の繊維強化樹脂部材１１は、クラウン開口部１０の周縁に形成した前記リッジ部１０ａに接着剤で取り付けて、本体部２に接合している。

前記構成のゴルフクラブヘッド１１は、打球時に撓み変形するクラウン部５の一部に繊維強化樹脂部材１１を取り付け、かつ該繊維強化樹脂部材１１の一部を、液状ゴムを配合した混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとしているため、打球時の衝撃吸収性を高めるとともに、剛性が高まって反発性能と耐衝撃性を向上させることができる。
特に、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの厚みの合計を０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲内としているため、反発性に影響するクラウン部５の撓み変形量を十分に確保できるとともに、耐久性も維持することができる。
さらに、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの面積Ｓ１の、ヘッド１の全表面積Ｓ１に対する比Ｓ１／Ｓ２を０．１以上０．８以下の範囲内としているため、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂによる高い衝撃吸収性と金属層Ｃによる高い耐衝撃性とをバランスよく備えることができる。
さらにまた、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂのゴム成分に、分子量が１０００以上５０００以下であり、主鎖の末端にカルボキシル基を有するアクリロニトリルブタジエンゴムを使用しているため、エポキシ樹脂との反応がよくなり、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂが高い衝撃吸収性と高い強度を併せ持つことができる。

図５および図６は本発明の第二実施形態を示し、繊維強化樹脂部材１１をクラウン部５からソール部６およびトウ部８の一部にまで回り込むように延在させている。その他の点では前記第一実施形態と同一構成であるため同一符号を付して説明を省略する。

詳しくは、本体部２のクラウン部５には、ネック周辺部５ｂと細幅のフェース側部５ｃとを除く全部分にクラウン開口部１２ａを形成し、バック部９の上側部にはバック開口部１２ｂを、サイドヒール部７の上側部にはヒール開口部１２ｃを、サイドトウ部８の上側部にはトウ開口部１２ｄを形成して、これら各開口部１２ｂ〜１２ｄを前記クラウン開口部１２ａと連続一体化させてクラウンバック開口部１２を形成している。このクラウンバック開口部１２の周縁には前記繊維強化樹脂部材１１を取り付けるリッジ部１２ｅを段付けしている。

前記繊維強化樹脂部材１１は、クラウンバック開口部１２に合致し、かつ、取りつけたときにクラウン部５、サイドヒール部７、サイドトウ部８およびバック部９をそれぞれ完成させる形状としている。この繊維強化樹脂部材１１を構成する通常繊維強化樹脂層Ａと混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの積層構成、およびこれらの材料、配合比率、厚みは前記第一実施形態と同一としている。なお、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの１層当たりの表面積Ｓ１は６５平方センチメートルとし、ヘッド１の全表面積Ｓ２は２００平方センチメートルとしている。

本実施形態においても、Ｓ１／Ｓ２の値が０．１以上０．８以下となるため、クラウン部５の撓み変形量を確保して高い反発性を備えるとともに、高い衝撃吸収性と耐衝撃性を併せ持つことができる。

図７乃至図９は本発明の第三実施形態を示し、繊維強化樹脂部材１１を、クラウン部５からフェース部４にかけて本体の金属層Ｃの内側面に張り合わせて接合している。その他は前記第一実施形態と同一構成である。

詳しくは、図８にも示すように、金属層Ｃで構成されたクラウン部５の内側面には、細幅のバック側部５ｄ、ヒール側部５ｅ、トウ側部５ｆを残す全部分にクラウン凹部１３ａを形成して肉薄とし、また、フェース部４の内側面には、細幅のソール側部４ａ、ヒール側部４ｂ、トウ側部４ｃを残す全部分にフェース凹部１３ｂを形成して肉薄とし、該フェース凹部１３ｂと前記クラウン凹部１３ａとを連続させたクラウンフェース凹部１３を形成している。

前記繊維強化樹脂部材１１は、前記クラウンフェース凹部１３に合致する形状とし、該クラウンフェース凹部１３に接着剤で張り合わせ接合している。この繊維強化樹脂部材１１は４層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ４よりなり、この４層すべてを混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとしている。この混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの材料および配合比は前記第一実施形態と同一としている。
なお、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの１層当たりの表面積Ｓ１は７０平方センチメートルとし、ヘッド１の全表面積Ｓ２は２００平方センチメートルとしている。また、この混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂ１の厚みの合計は０．８ｍｍとし、前記クラウンフェース凹部１３の金属層Ｃの厚みは０．５ｍｍとしている。

前記実施形態においても、Ｓ１／Ｓ２の値が０．１以上０．８以下であるため、クラウン部５の撓み変形量を確保して高い反発性を備えるとともに、高い衝撃吸収性と耐衝撃性を併せ持つことができる。また、フェース凹部１３ｂの金属層Ｃの厚みが１．０ｍｍ以上２．８ｍｍ以下であり、かつ、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの厚みが０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であるため、金属層Ｃの高い強度と混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの衝撃吸収性と高い反発性とをバランスよく備えることができる。また、クラウン凹部１３ａにおいても混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの厚みが０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下の範囲内であるため、高い強度を備えながらクラウン部５の撓み変形量も十分に確保して反発性を高めることができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定するものではなく、前記第一実施形態や第二実施形態における繊維強化樹脂部材１１の全層を混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとしてもよい。また、前記第三実施形態において、繊維強化樹脂部材１１を混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂと通常繊維強化樹脂層Ａとの積層構造とするほか、繊維強化樹脂層１１を金属層Ｃの表面側に重ねて張り合わせてもよい。さらに、繊維強化樹脂部材１１の積層数を増減してもよい。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきでないことはもちろんである。

「実施例」
以下の表１に示すとおり、ゴルフクラブヘッドの繊維強化樹脂部材の取り付け範囲、繊維強化樹脂部材の積層構造、混合マトリクス繊維強化樹脂層の表面積Ｓ１のヘッド全表面積Ｓ２に対する比Ｓ１／Ｓ２を異ならせた実施例１〜６と比較例１〜３を作製し、耐久性を測定し、また、衝撃性に関する実打テストも行った。

実施例１〜６および比較例１〜３のいずれも、容積を３５０ｃｃ、全表面積Ｓ２を２００ｃｍ²とする同一形状、同一寸法のヘッド１とした。このヘッド１の本体部２のうち、クラウン部５、サイドヒール部７、サイドトウ部８、およびバック部９を構成するボディ部材は６−４チタンで鋳造製法により作製し、ソール部６を構成するソール部材も別に６−４チタンで鋳造製法により作製し、フェース部４を構成するフェースプレートは１５−３−３−３チタン板材をプレス成形により湾曲変形させ、打ち抜きにより作製した。
ヘッド１の作製手順は、
（１）前記ボディ部材と前記フェースプレートをＴＩＧ溶接で接合し、
（２）フェース部４の裏面、クラウン部５の裏面に繊維強化樹脂部材１１を仮接着し、
（３）前記ソール部材を前記ボディ部材とフェースプレートにレーザー溶接により接合し、
（４）サイドトウ部８に設けた孔からシリコン製のエアバックをヘッド内部に挿入し、
（５）エアバックからエアを供給し（５気圧）、ヘッド１を１５０℃で１５分間加熱し、
（６）自然冷却して温度が低下した後、エア圧を下げてエアバックを取り出し、
（７）エアバックの取り出し孔を樹脂と金属からなるバッジでふさいで作製した。

次に、実施例１〜６の繊維強化樹脂部材１１の成形方法について説明する。
カーボン繊維を変性エポキシ、ジシアンジアミド硬化剤、ＤＣＭＵ、メチル・エチル・ケトンを一定配合比で配合したビスフェノールＡ型エポキシ樹脂に含浸しながら、ドラムに一定の繊維方向となるように巻き付け、一定量巻き付けた後にドラムから切り取り、約８０〜１００℃の熱をかけて擬似硬化状態のプリプレグとし、このプリプレグを適当な繊維角度となるように重ねて切断した。

実施例１〜６および比較例１〜３にいずれにおいても、通常繊維強化樹脂層Ａおよび混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂのマトリクス樹脂は、それぞれ前記第一実施形態で使用したものと同一材料、同一配合比のものとした。即ち、通常繊維強化樹脂層Ａのマトリクス樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｒ１）、ジシアンジアミド硬化剤、ＤＣＭＵ、メチル・エチル・ケトンを、１００：６：４：１３０の配合重量部で配合したものとした。 混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂのマトリクス樹脂は、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｒ１）、カルボキシル基端末ＮＢＲ変性エポキシ（Ｋ）、ジシアンジアミド硬化剤、ＤＣＭＵ、メチル・エチル・ケトンを、７０：３０：６：４：１３０の配合重量部で配合したものとした。前記カルボキシル基末端ＮＢＲ変性エポキシ（Ｋ）には、宇部興産（株）製のＨＹＣＡＲ ＣＴポリマー ＣＴＢＮ１３００×８（Ｇ）［粘度（ＣＰＳ２７℃）：１２５０００、官能基：カルボキシル基、官能基数：１．８５／ｍｏｌ、分子量３５００］とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（Ｒ２）とを２：３の割合で１８０℃の温度条件下で１．２５時間かけて反応させたものを使用した。

（実施例１）
図２および図３に示す前記第一実施形態と同一構成とした。即ち、クラウン部５の中央部に設けたクラウン開口部１０に８層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８からなる繊維強化樹脂部材１１を接合し、該繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８のうち、内側面から１層目（Ｌ１）〜４層目（Ｌ４）の計４層を通常繊維強化樹脂層Ａとし、５層目（Ｌ５）〜８層目（Ｌ８）の残る４層を混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとした。また、この混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの１層当たりの表面積Ｓ１は５０平方センチメートルとし、Ｓ１／Ｓ２を０．２５とした。

（実施例２）
繊維強化樹脂部材１１を構成する８層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８の全層を混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとしたが、その他の点では前記実施例１と同一とした。
（実施例３）
図５および図６に示す前記第二実施形態と同一構成とした。すなわち、クラウンバック開口部１２に８層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８からなる繊維強化樹脂部材１１を接合し、該繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８のうち、内側面から１層目（Ｌ１）〜４層目（Ｌ４）の計４層を通常繊維強化樹脂層Ａとし、５層目（Ｌ５）〜８層目（Ｌ８）の残る４層を混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとした。また、この混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの１層当たりの表面積Ｓ１は７０平方センチメートルとし、Ｓ１／Ｓ２を０．３５とした。
（実施例４）
実施例３よりも繊維強化樹脂部材１１の表面積を大きくし、これに伴って、混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの１層当たりの面積Ｓ１も拡大して８０平方センチメートルとし、Ｓ１／Ｓ２を０．４０とした。その他の点では実施例２と同一とした。
（実施例５）
図７および図８に示す上記第三実施形態と同様に、金属層Ｃの内側面に形成したクラウンフェース凹部１３に繊維強化樹脂部材１１を張り合わせて接合したが、該繊維強化樹脂部材１１は４層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ４で構成され、内側面から１層目（Ｌ１）と２層目（Ｌ２）の２層を通常繊維強化樹脂層Ａとし、３層目（Ｌ３）と４層目（Ｌ３）の残る２層を混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとした。また、この混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの１層当たりの表面積Ｓ１は２００平方センチメートルとし、Ｓ１／Ｓ２を０．３５とした。
（実施例６）
上記第三実施形態と同一構成とし、実施例５よりも繊維強化樹脂部材１１の表面積を拡大し、かつ混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂを増やした。即ち、金属層Ｃの内側面に形成したクラウンフェース凹部１３に繊維強化樹脂部材１１を張り合わせて接合し、該繊維強化樹脂部材１１を構成する４層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ４の全層を混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂとした。また、この混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂの１層当たりの表面積Ｓ１は９０平方センチメートルとし、Ｓ１／Ｓ２を０．４５とした。

（比較例１）
実施例１、実施例２と同一形状、同一表面積の繊維強化樹脂部材１１をクラウン開口部１０に接合したが、該繊維強化樹脂部材１１を構成する８層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８のすべてを通常繊維強化樹脂層Ａのみで構成した。
（比較例２）
実施例３と同一形状、同一表面積の繊維強化樹脂部材１１をクラウンバック開口部１２に接合したが、該繊維強化樹脂部材１１を構成する８層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ８のすべてを通常繊維強化樹脂層Ａのみで構成した。
（比較例３）
実施例５と同一形状、同一表面積の繊維強化樹脂部材１１をクラウンフェース凹部１３に接合したが、該繊維強化樹脂部材１１を構成する４層の繊維強化樹脂層Ｌ１〜Ｌ４のすべてを通常繊維強化樹脂層Ａのみで構成した。

（耐久性の測定）
ツルーテンパー社製のスイングロボットを使用し、ヘッドスピード５４ｍ／ｓで市販の３ピースゴルフボールを打撃して、ヘッドが破壊されるまでの回数を測定した。表１には、実施例１〜４および比較例１、２については、比較例１の回数を１００としたときの指数を示し、実施例５、６と比較例３については、比較例３の回数を１００としたときの指数を示した。（指数が大きいほど耐久性大）

（衝撃性の実打テスト）
ヘッドスピード４２〜４５ｍ／ｓの５名のゴルファーが市販の３ピースゴルフボールを打撃し、打撃時の衝撃の大小を次の５点満点で採点し、その平均値を表１に示した。
５点：衝撃が小さくてきわめて良好
４点：衝撃が小さめで良好
３点：普通
２点：衝撃が大きめで悪い
１点：衝撃が大きくてきわめて悪い

表１から確認できるように、比較例１、２に比べて実施例１〜４が、また比較例３に比べて実施例５、６が、耐久性と衝撃性の両方について優れているという結果となった。これは、実施例１〜６は繊維強化樹脂層の少なくとも一部を、マトリクス樹脂に液状ゴムを配合した混合マトリクス繊維強化樹脂層とし、衝撃吸収性と剛性を高めることができたことに因る。このことは、実施例１よりも混合マトリクス繊維強化樹脂層を増やした実施例２が、耐久性と衝撃性について実施例１より高い結果がでたことによっても分かる。

また、実施例３と実施例４、実施例５と実施例６を比較すると、混合マトリクス繊維強化樹脂層の面積、すなわち、繊維強化樹脂部材１１の面積を拡大することによって、衝撃吸収性は高まるが耐久性が低下することが分かった。これは、金属層Ｃの部分が少なくなることに因る。一方、実施例１、２と実施例３、４とを比較すると、繊維強化樹脂部材１１（混合マトリクス繊維強化樹脂層Ｂ）をクラウン部５からバック部９やサイド部７、８にかけて拡大しても、耐久性が低下するだけで衝撃吸収性はさほど高まらないことが分かった。

さらに、実施例１〜４と実施例５、６を比較すると、ヘッドの本体部に開口部を設けて該開口部に厚めの繊維強化樹脂部材１１を接合する方が、金属層の内側面に薄めの繊維強化樹脂部材１１を重ねて張り合わせ接合するよりも衝撃吸収性が高いことが分かった。

本発明の第一実施形態に係るゴルフクラブヘッドの概略図である。 図１に示すゴルフクラブヘッドの斜視図である。 図２のIII−III線断面図である。 図１に示す繊維強化樹脂部材の積層構造を示す部分拡大断面図である。 本発明の第二実施形態に係るゴルフクラブヘッドの斜視図である。 （Ａ）（Ｂ）は図５のａ−ａ線断面図とｂ−ｂ線断面図である。 本発明の第三実施形態に係るゴルフクラブヘッドの斜視図である。 図７のVIII−VIII線断面図である。 図７に示す繊維強化樹脂部材の積層構造を示す部分拡大断面図である。

符号の説明

１ ゴルフクラブヘッド
２ 本体
４ フェース部
５ クラウン部
７ サイドヒール部
８ サイドトウ部
９ バック部
１０ クラウン開口部
１１ 繊維強化樹脂部材
１２ クラウンバック開口部
１３ クラウンフェース凹部
Ａ 通常繊維強化樹脂層
Ｂ 混合マトリクス繊維強化樹脂層
Ｃ 金属層

Claims (11)

1. ネック部、フェース部、クラウン部、ソール部を有する中空のゴルフクラブヘッドの製造方法であって、
   該ゴルフクラブヘッドは、少なくとも一部が繊維強化樹脂部材で構成され、該繊維強化樹脂部材の少なくとも一層が、マトリクス樹脂が液状ゴムとエポキシ樹脂との混合物からなる混合マトリクス繊維強化樹脂層であり、
   前記混合マトリクス繊維強化樹脂層のマトリクス樹脂は、端末に官能基を有する液状ゴムとエポキシ樹脂とを、１４０〜２２０℃にて、液状ゴムの官能基とエポキシ樹脂のエポキシ基とをエステル反応させていることを特徴とするゴルフクラブヘッドの製造方法。
2. 前記混合マトリクス繊維強化樹脂層のマトリクス樹脂が、液状ゴムとエポキシ樹脂とを１４０〜２２０℃にて液状ゴムの官能基とエポキシ樹脂のエポキシ基とをエステル反応させたゴム変性エポキシ樹脂と、
   ゴム成分を含まないエポキシ樹脂との混合物よりなる請求項１に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
3. 前記液状ゴム（Ｇ）とエポキシ樹脂（Ｒ２）とが、（Ｇ）重量部／（Ｇ重量部＋Ｒ２重量部）の値が０．２〜０．６である請求項１または請求項２に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
4. 前記エステル反応させる反応時間が０．２５〜５時間である請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
5. 前記液状ゴムは、その主鎖の少なくとも一方の末端にカルボキシル基を有するアクリロニトリルブタジエンゴムである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の製造方法で製造され、
   前記ヘッドの本体は金属層で構成され、該本体のフェース部あるいはクラウン部の少なくとも一部に、またはフェース部の少なくとも一部とクラウン部の少なくとも一部に連続した開口部を設け、該開口部に前記繊維強化樹脂部材を接合しているゴルフクラブヘッド。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の製造方法で製造され、
   前記ヘッドの本体は金属層で構成され、前記フェース部あるいはクラウン部の少なくとも一部または前記クラウン部の少なくとも一部に、またはフェース部の少なくとも一部とクラウン部の少なくとも一部に連続した部分では、前記金属層の表面または内側面の前記繊維強化樹脂部材を重ねて張り合わせ接合しているゴルフクラブヘッド。
8. 前記ヘッドの本体はチタン合金からなる金属層で構成され、前記フェース部の少なくとも一部は該チタン合金層と前記混合マトリクス繊維強化樹脂層の２層構造よりなり、
   この２層構造における前記チタン合金層の厚みは１．０ｍｍ以上２．８ｍｍ以下とし、前記混合マトリクス繊維強化樹脂層の厚みは０．５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下としている請求項７に記載のゴルフクラブヘッド。
9. 前記クラウン部に配置する前記混合マトリクス繊維強化樹脂層の厚みは０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下としている請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッド。
10. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の製造方法で製造され、
    前記ヘッドの本体は金属層で構成され、該本体のクラウン部に開口が設けられ、該開口部に繊維強化樹脂部材が配置され、該開口部の周縁の前記本体に接合されており、
    前記繊維強化樹脂部材は４層以上８層以下の複数層の繊維強化樹脂層の積層体であり、該積層体の繊維強化樹脂層は全層が、前記混合マトリクス繊維強化樹脂層とされ、または前記混合マトリクス繊維強化樹脂層とマトリクス樹脂がエポキシ樹脂である通常繊維強化樹脂層との積層体とされているゴルフクラブヘッド。
11. 前記混合マトリクス繊維強化樹脂層の１層当たりの面積をＳ１とし、前記ヘッドの全表面積をＳ２とした場合において、Ｓ１のＳ２に対する比Ｓ１／Ｓ２を０．１以上０．８以下としている請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載のゴルフクラブヘッド。

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