(57)【要約】【課題】ゴルフクラブヘッドの強度と打球音、耐擦傷性に関して十分な性能を有し、より大きな慣性モーメント、より大きい重心の深さを有する中空タイプのゴルフクラブヘッドとすることによって、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の製造方法を提供する。【解決手段】            以下の工程を順に行うゴルフクラブヘッドの製造方法にある。（Ａ）フェース、ソール、ネックを一体として構成する金属部材に設けた孔から内圧を加えるための袋を配置する工程（Ｂ）クラウンを構成する未硬化繊維強化樹脂材料と前記金属部材との接着個所に、フィルム形態の接着剤を積層し、さらに金属部材に仮積層する工程（Ｃ）成形用型内に配置してから、型締めを行う工程（Ｄ）前記型を加熱すると同時に前記袋に加圧空気を圧入する工程（Ｅ）前記接着剤を積層し、硬化後、前記型を割ってゴルフクラブヘッドを取り出す工程【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を順に行うゴルフクラブヘッドの製造方法。
（Ａ）フェース、ソール、ネックを一体として構成する金属部材に設けた孔から内圧を加えるための袋を配置する工程
（Ｂ）クラウンを構成する未硬化繊維強化樹脂材料と前記金属部材との接着個所に、フィルム形態の接着剤を積層し、さらに前記金属部材に仮積層する工程
（Ｃ）成形用型内に配置してから、型締めを行う工程
（Ｄ）前記型を加熱すると同時に前記袋に加圧空気を圧入する工程
（Ｅ）前記接着剤を積層した未硬化繊維強化樹脂材料を硬化後、前記型を割ってゴルフクラブヘッドを取り出す工程
【請求項２】
せん断接着強度が１５ＭＰａ以上であるフィルム形態の接着剤を積層する請求項１記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項３】
金属部材の端部がチャンファー加工されている請求項１または２記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
【請求項４】
未硬化繊維強化樹脂材料と金属部材との接着個所を金属部材で挟みこむ請求項１または２記載のゴルフクラブヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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（図２に図示）に大きく影響されることが知られており、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重量一定かつ重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。
【０００３】
確かに、このようなゴルフクラブヘッドでは、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した金属材料は比重が大きいために、強度の面からみて、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の向上することや重心深さを大きくすることには限界がある。
【０００５】
そこで、繊維強化樹脂材料、特に比強度に優れる炭素繊維強化樹脂材料からなる中空のゴルフクラブヘッドが特開２０００−５１４０５号公報に開示されているように、さらなるゴルフクラブヘッドの大型化を可能としている。
【０００６】
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、打球音、耐擦傷性に関してチタン合金製ゴルフクラブヘッドに比べ十分とは言えない。そこで繊維強化樹脂材料に金属を接合して性能改善する方法が挙げられるが、繊維強化樹脂材料部材と金属材料部材の接合を、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。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決することをその課題とする。すなわち、本発明の目的は、ゴルフクラブヘッドの強度と打球音、耐擦傷性に関して十分な性能を有し、より大きな慣性モーメント、より大きい重心の深さを有する中空タイプのゴルフクラブヘッドとすることによって、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の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）以下の工程を工程を順に行うゴルフクラブヘッドの製造方法である。
（Ａ）フェース、ソール、ネックを一体として構成する金属部材に設けた孔から内圧を加えるための袋を配置する工程
（Ｂ）クラウンを構成する未硬化繊維強化樹脂材料と前記金属部材との接着個所に、フィルム形態の接着剤を積層し、さらに前記金属部材に仮積層する工程
（Ｃ）成形用型内に配置してから、型締めを行う工程
（Ｄ）前記型を加熱すると同時に前記袋に加圧空気を圧入する工程
（Ｅ）前記接着剤を積層した未硬化繊維強化樹脂材料を硬化後、前記型を割ってゴルフクラブヘッドを取り出す工程
（２）せん断接着強度が１５ＭＰａ以上であるフィルム形態の接着剤を積層する（１）のゴルフクラブヘッドの製造方法。
（３）金属部材の端部がチャンファー加工されている（１）または（２）のゴルフクラブヘッドの製造方法。
（４）未硬化繊維強化樹脂材料と金属部材との接着個所を金属部材で挟みこむ（１）または（２）のゴルフクラブヘッドの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のゴルフクラブヘッドの製造方法にあっては、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ゴルフクラブを製造し得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳しく説明する。
ゴルフクラブヘッドの慣性モーメントを大きく、重心の深さを大きくすることにより、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重量も増大させてしまうと、スイング等が困難となる。したがって、事実上はゴルフクラブヘッドの重量は２００ｇが上限となる。そこで、ゴルフクラブヘッドの重量を一定として寸法を大きくするにはゴルフクラブヘッドの構造を中空とし、体積をできるだけ大きくする必要がある。
【００１１】
ところが、例えばゴルフクラブヘッド重量を２００ｇとし、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・ｍ2である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。そして、慣性モーメントが４×１０-4ｋｇ・ｍ2 である、さらに大型のゴルフクラブヘッドをこれらの金属材料で作製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。
【００１２】
この理由は、これらの金属材料では比重が大きく、比強度（引張強度（ｋｇ／ｍｍ2 ）／比重）が小さいからである。実際に、これらの金属材料の比強度は１４〜２０ｋｇ／ｍｍ2であり、この程度の比強度の材料では、ゴルフクラブヘッドの慣性モーメントの上限は３×１０-4ｋｇ・ｍ2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。
【００１３】
比強度が高い材料として繊維強化樹脂材料がある。特に比強度３０ｋｇ／ｍｍ2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・ｍ2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。そこで、打球音、耐擦傷性といった性能を改善するため、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、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を得ようとする考え方が生まれた。これは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可能としようとするものである。
【００１４】
（接着剤）
金属材料部材と繊維強化材料部材との接着は、接着剤厚みを０．０５〜１ｍｍとすることで安定な接着強度を得ることができる。０．０５ｍｍ未満では、接着剤層の厚み斑がおこりやすく、１ｍｍを超えると接着剤層の剛性低下と接着樹脂の流出が生じやすくなる。
【００１５】
金属材料部材と硬化された繊維強化樹脂材料部材を接着する場合は、液状接着剤でも行うことが可能であるが、ゴルフクラブヘッドのような立体形状において、液状接着剤を均一厚さ、幅で塗布することに十分な注意を払う必要がある。接着剤の塗布斑、厚み斑は、接着強度低下を引き起こすので安定な強度を有するゴルフクラブヘッドを得ることは難しくなる。
【００１６】
又、金属材料部材と未硬化の繊維強化樹脂材料部材とを接着する場合には、金属材料部材と未硬化の繊維強化樹脂材料部材とをフィルム形態の接着剤を介して重ね合わせて、繊維強化樹脂材料の硬化時に接着することも可能である。
フィルム形態の接着剤は、均一の厚みを有するので、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、硬化剤成分以外に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Carboxy-Terminated Butadiene Acrylonitrile Copolymer（ＣＴＢＮ）などが挙げられる。
【００１７】
さらに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ことで、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。更に、硬化後接着剤層に応力が負荷された場合、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、接着剤層の破壊強度を向上させることができる。
【００１８】
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。
【００１９】
ゴルフクラブヘッドはボールを打撃時、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接着せん断接着強度で１５ＭＰａ以上の性能を有する接着剤を用いる必要がある。ここで、せん断接着強度は、Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ＭＭＭ−Ａ−１３２Ｂ（１  Ａｐｒｉｌ  １９９４）に準拠して測定した値である。
【００２０】
（繊維強化樹脂材料）
本発明では、金属材料部材と繊維強化樹脂材料部材とを特定の接着形態で接着することにより前記効果を奏する。繊維強化樹脂材料部材を構成する繊維強化樹脂材料としては、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マトリックス樹脂を含浸させた繊維強化樹脂があるが、強化繊維としては強度の点で炭素繊維が好ましい。
【００２１】
その際、炭素繊維の配向方向が０°、９０°、−４５°、４５°の中間材料（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とすることでバランスの取れた強度を得ることができる。しかし、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を組み合わせて使用すればよい。この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°積層材の他、直交二方向織布を用いることもでき、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樹脂の場合は、比強度が３５〜６０ｋｇ／ｍｍ2 の繊維強化樹脂材料を得ることができる。
【００２２】
（金属材料）
金属材料部材を構成する金属材料としては、チタン合金、アルミニウム高力合金、ステンレス鋼が挙げられるが、チタン合金が強度と比重のバランスの点で好ましい。接着される金属材料の表面はメチルエチルケトンやアセトンなどによる脱脂処理され、金属表面の粗さはＲａ１〜２０であることが好ましい。
【００２３】
（ゴルフクラブヘッドの形状、製造法）
ゴルフクラブヘッドは大別してフェース、ソール、クラウン、ネックの部分に分けられ、図１〜６に示す様に金属材料によりフェース、ソール、ネックを構成し、クラウンを繊維強化樹脂材料とすることや、図７〜１１に示す様にフェース、ネックを金属材料とするなど、任意に組み合わせ選択することができる。
【００２４】
金属材料部材と炭素繊維二方向強化エポキシ樹脂の繊維強化樹脂材料部材からなるゴルフクラブヘッドを作製する方法を、金属材料によりフェース、ソール、ネックを構成した場合で説明する。
予め鋳造、鍛造等により金属材料部材を成形する。別途、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。金属材料部材の繊維強化樹脂材料部材との接着部位にフィルム形態の接着剤を必要な形状に裁断しておく。その上に前記中間材料を積層する。天然ゴムなどからなる袋をゴルフクラブヘッド内部にネックにあるシャフト取付用の孔又は金属材料部材に別途も受けた孔から挿入しておき、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。
【００２５】
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、前に中間材料を型に押圧しつつ硬化を行い、図６に示す接着構造を得る。接着の中間材料に十分圧力を加えるため、メス型内側に可動加圧部を設けるなどの機構により、フィルム形態の接着剤を間にはさんだ金属材料部材と後に繊維強化樹脂材料部材となる中間材料とを加圧することもできる。
【００２６】
未硬化の繊維強化樹脂材料部材と金属材料部材を用いて、繊維強化樹脂材料の硬化と両部材の接着を同時に行う場合には、接着部分を上述したような金属材料部材の外側でなく、内側とすることも可能である。この場合には、図１２に示すように金属材料部材の端部をチャンファー加工して、端部の接着面積を大きくとると共に繊維強化樹脂材料部材となる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。
又、金属材料部材と未硬化の繊維強化樹脂材料部材との接着部分を金属材料部材で挟み込むように設けること（図１３）も可能である。
予め硬化した繊維強化樹脂材料部材をフィルム形態の接着剤等により金属材料と加圧しつつ接着することも可能である。
【００２７】
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／ｍｍ2 の炭素繊維二方向強化エポキシ樹脂を用い、更に接着剤としてフィルム形態の接着剤を用いて、体積４００ｃｃ、重量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・ｍ2、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／ｍｍ2 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。
【００２８】
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・ｍ2 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。
【００２９】
（実施例１）
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た金属材料部材（ゴルフクラブヘッドとして体積４００ｃｃ、図１に図示）を用意した。以下単にチタン部材という。
【００３０】
一方、プリプレグ［三菱レイヨン株式会社製パイロフィルＴＲ３５０Ｈ１５０（炭素繊維含有量３５体積％）］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６枚積層して、クラウンを構成する繊維強化樹脂材料部材を用意した。以下、単に繊維強化樹脂材料部材という。
【００３１】
そして、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製ＮＢ−１０１（せん断接着強度３０ＭＰａ、厚さ０．３ｍｍ）を用意した。
【００３２】
繊維強化樹脂材料部材のチタン部材との接着個所にフィルム形態の接着剤を積層した。チタン部材のネックを通して内圧を加えるためのナイロン製袋を配置し、フィルム形態の接着剤を積層した繊維強化樹脂材料部材をチタン部材外面に仮積層し、成形用２つ割りメス型内に配置し、型締めを行った。
【００３３】
このメス型を加熱炉に入れ、温度１２０℃、時間２時間の条件で加熱すると同時にナイロン製袋に圧力３ｋｇ／ｃｍ2の加圧空気を圧入した。硬化後、型を割って目的のゴルフクラブヘッドを得た。
【００３４】
このゴルフクラブヘッドの重量は１９０ｇ、慣性モーメントは４．０×１０-4ｋｇ・ｍ2 、重心の深さは３８ｍｍであった。このゴルフクラブヘッドに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。
【００３５】
（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製ＦＭ７３Ｍ（せん断接着強度３０ＭＰａ、厚さ０．１ｍｍ）の材料を使うほかは、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。
【００３６】
（比較例）
フィルム形態の接着剤として、日東紡績株式会社製ＥＰＣ０３０−３２０（せん断接着強度１０ＭＰａ、厚さ０．０２ｍｍ）を使うほかは、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。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ゴルフクラブヘッド正面図
【図２】ゴルフクラブヘッド上面図、重心の深さをあわせて図示
【図３】ゴルフクラブヘッド右側面図
【図４】ゴルフクラブヘッド底面図
【図５】ゴルフクラブヘッド左側面図
【図６】ゴルフクラブヘッド断面図
【図７】ゴルフクラブヘッド正面図
【図８】ゴルフクラブヘッド上面図
【図９】ゴルフクラブヘッド右側面図
【図１０】ゴルフクラブヘッド底面図
【図１１】ゴルフクラブヘッド左側面図
【図１２】ゴルフクラブヘッド断面図
【図１３】ゴルフクラブヘッド断面図
【符号の説明】
【００３８】
１００    ゴルフクラブヘッド
１０１    ゴルフクラブヘッド繊維強化樹脂材料部材
１０２    ゴルフクラブヘッド金属材料部材
２００    ゴルフクラブヘッド
２０１    ゴルフクラブヘッド繊維強化樹脂材料部材
２０２    ゴルフクラブヘッド金属材料部材
Ａ        断面線
３００    ゴルフクラブヘッド
３０１    繊維強化樹脂材料部材
３０２    金属材料部材
４００    ゴルフクラブヘッド
４０１    繊維強化樹脂材料部材
４０２    金属材料部材
５００    ゴルフクラブヘッド
５０１    繊維強化樹脂材料部材
５０２    金属材料部材
６００    ゴルフクラブヘッド
６０１    繊維強化樹脂材料部材
６０２    金属材料部材
６０３    接着剤
７００    ゴルフクラブヘッド
７０１    繊維強化樹脂材料部材
７０２    金属材料部材
８００    ゴルフクラブヘッド
８０１    繊維強化樹脂材料部材
８０２    金属材料部材
９００    ゴルフクラブヘッド
９０１    繊維強化樹脂材料部材
９０２    金属材料部材
１０００    ゴルフクラブヘッド
１００１    繊維強化樹脂材料部材
１００２    金属材料部材
１１００    ゴルフクラブヘッド
１１０１    繊維強化樹脂材料部材
１１０２    金属材料部材
１２００    ゴルフクラブヘッド
１２０１    繊維強化樹脂材料部材
１２０２    金属材料部材
１２０３    接着剤
１３００    ゴルフクラブヘッド
１３０１    繊維強化樹脂材料部材
１３０２    金属材料部材
１３０３    接着剤
【図１】
2008183436.tif 000003
【図２】
2008183436.tif 000004
【図３】
2008183436.tif 000005
【図４】
2008183436.tif 000006
【図５】
2008183436.tif 000007
【図６】
2008183436.tif 000008
【図７】
2008183436.tif 000009
【図８】
2008183436.tif 000010
【図９】
2008183436.tif 000011
【図１０】
2008183436.tif 000012
【図１１】
2008183436.tif 000013
【図１２】
2008183436.tif 000014
【図１３】
2008183436.tif 000015