(57)【要約】    【課題】  表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得る多層金属クラッド板を提供することにある。    【解決手段】  ３層以上の多層構造を有する多層金属クラッド板であって、純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層が表面層として備えられ、該チタン層よりもヤング率の低い低ヤング率層が前記チタン層の次層として備えられ、前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層が前記低ヤング率層の次層として備えられ、前記チタン層のヤング率をＥ（ｋｇｆ／ｍｍ2）、厚さをｈ1（ｍｍ）とし、Ｗ＝９１００／Ｅ／ｈ13としたときに、前記低ヤング率層の厚さｈ2（ｍｍ）が、ｈ2＞Ｗとなるよう形成されていることを特徴とする多層金属クラッド板を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３層以上の多層構造を有する多層金属クラッド板であって、純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層が表面層として備えられ、該チタン層よりもヤング率の低い低ヤング率層が前記チタン層の次層として備えられ、前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層が前記低ヤング率層の次層として備えられ、
前記チタン層のヤング率をＥ（ｋｇｆ／ｍｍ2）、厚さをｈ1（ｍｍ）とし、Ｗ＝９１００／Ｅ／ｈ13としたときに、前記低ヤング率層の厚さｈ2（ｍｍ）が、ｈ2＞Ｗとなるよう形成されていることを特徴とする多層金属クラッド板。
【請求項２】
前記低ヤング率層が純アルミニウムもしくはアルミニウム合金により形成されている請求項１記載の多層金属クラッド板。
【請求項３】
前記高変形抵抗層がステンレス鋼、鋼、チタン合金のいずれかにより形成されている請求項１又は２に記載の多層金属クラッド板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の多層金属クラッド板が用いられ、該多層金属クラッド板のチタン層が打球面となるように配されていることを特徴とするゴルフクラブヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層金属クラッド板と該クラッド板を用いたゴルフクラブヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴルフクラブは、使用感やボールの飛距離などを考慮して設計されており、中でも、クラブヘッドは、重心位置やフェースの反発力などを考慮して種々の材料で様々な形状に製造されている。近年では、打球面に配されるフェース部材と該フェース部材を保持するヘッド部材とを別々の材料で構成し、ヘッド部材に設けられた凹部にフェース部材をはめ込んだものが多く用いられており、通常、このフェース部材としては、チタン合金、ステンレス鋼、鋼などといった金属板が用いられている。
【０００３】
このようなフェース部材として、特許文献１には、フェース部材にチタン合金やアルミニウムなどの低比重材料と、鋼、ステンレス鋼などの高比重材料との２層クラッド板を用い、クラブヘッドの表面（打球面）に前記低比重材料を配することでクラブヘッドを低重心とすることが記載されている。
【０００４】
ところで、純チタンやチタン合金は、軽量である上に弾性的なたわみ変形を生じ易く、該たわみ変形の復元力を反発力として利用できることから各種スポーツ用品などに広く用いられている。しかし、前述の特許文献１に記載されたような多層金属クラッド板は、チタン合金と鋼などが直接貼り合わされた状態であるために、チタン合金のたわみ変形を鋼が阻害してしまうこととなる。したがって、このような多層金属クラッド板をフェース部材として備えられたゴルフクラブでボールを打つと、インパクト時にチタン合金の反発力を十分有効に活用できないばかりか、インパクトの衝撃が手に伝わって、競技者に疲労感を与えることとなる。
【０００５】
このようなことに対して、特許文献２には硬靭性金属層と軟質金属層とを交互に積層した多層金属クラッド板をゴルフクラブに配することで、フェースの反発力を活用しつつ、ソフトな打球感が得られることが記載されている。
また、特許文献３には、硬靭なチタン合金とステンレス鋼をこれらよりも軟質な０．０５ｍｍの薄層のアルミニウムで接合させた多層金属クラッド板を用いて、このチタン合金がクラブヘッドの表面（打球面）に前記低比重材料を配することが記載されている。
【０００６】
しかし、通常、単に硬靭性金属層と軟質金属層とを積層させるだけでは、フェースの反発力を活用しつつ、ソフトな打球感は得られず、例えば、前述の特許文献３に記載の多層金属クラッド板においても中間にチタン合金や鋼よりも硬度の低いアルミニウムが配されているものの薄層の形態で配されているためチタン合金のたわみ変形を十分発揮させることはできず、さらに、ソフトな打球感を得ることも困難なものである。
このように、従来は、硬靭性金属層と軟質金属層との適切な関係が見出されておらず、したがって、フェース部材の表面層の反発力を活用しつつ、ソフトな打球感を得る方法についても確立されてはいない。
すなわち、ゴルフクラブのフェース部材のごとく、表面に配された層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげることが求められる多層金属クラッド板においては、その要望を十分に満足させることが困難であるという問題を有している。
【０００７】
【特許文献１】特開平  ９−１５４９８７号公報
【特許文献２】登録実用新案  第３０２９８３２号公報
【特許文献３】特開平１０−１５１６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、表面に配された層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得る多層金属クラッド板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、多層金属クラッド板の表面にチタン又はチタン合金からなる層（チタン層）を配し、チタン層の裏面側にチタン層よりヤング率の低い低ヤング率層を配し、さらに低ヤング率層の裏面側に前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層が配して、しかも前記低ヤング率層の厚さを、チタン層のヤング率と厚さから所定の計算式に基づき算出された値以上とすることで表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得る多層金属クラッド板が得られることを見出し、本発明の完成に到ったのである。
すなわち、本発明は、前記課題を解決すべく、３層以上の多層構造を有する多層金属クラッド板であって、純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層が表面層として備えられ、該チタン層よりもヤング率の低い低ヤング率層が前記チタン層の次層として備えられ、前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層が前記低ヤング率層の次層として備えられ、前記チタン層のヤング率をＥ（ｋｇｆ／ｍｍ2）、厚さをｈ1（ｍｍ）とし、Ｗ＝９１００／Ｅ／ｈ13としたときに、前記低ヤング率層の厚さｈ2（ｍｍ）が、ｈ2＞Ｗとなるよう形成されていることを特徴とする多層金属クラッド板を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表面層に純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層が備えられていることからインパクト時に多層金属クラッド板の表面にたわみ変形による反発力を発生させ得る。さらに、このチタン層の次層としてチタン層よりヤング率の低い低ヤング率層を備え、該低ヤング率層の次層として前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層を備え、しかも前記低ヤング率層の厚さが、チタン層のヤング率と厚さとから所定の計算式に基づき算出された値以上とされていることから、表面層のたわみ変形が高変形抵抗層などに阻害されることを抑制することができる。したがって、クラッド板を表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得るものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について図１および図２に示すように、ゴルフクラブのフェース部材に用いる多層金属クラッド板を例に説明する。
本実施形態における多層金属クラッド板４は、３層構造を有し、表面側から、純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層１、該チタン層１よりヤング率の低い低ヤング率層２、前記チタン層２よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層３の順に備えられている。
【００１２】
前記チタン層１は、通常、０．５〜５．０ｍｍの厚さを有し、たわみ変形の復元力をより効果的に反発力に転化させ得る点において１．０〜２．５ｍｍであることが好ましい。
また、このチタン層１には、純チタンやチタン合金を使用することができ、該チタン合金としては、Ｔｉ−５Ａｌ−２．５Ｓｎなどのα形チタン合金、Ｔｉ−５Ａｌ−６Ｓｎ−２Ｚｒ−１Ｍｏ−０．２Ｓｉ、Ｔｉ−８Ａｌ−１Ｍｏ−１Ｖ、Ｔｉ−６Ａｌ−２Ｓｎ−４Ｚｒ−２Ｍｏなどのｎｅａｒα形チタン合金、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖなどのα＋β形チタン合金、Ｔｉ−８Ｍｎなどのｎｅａｒβ形チタン合金、Ｔｉ−１０Ｖ−２Ｆｅ−３Ａｌ、Ｔｉ−２０Ｖ−４Ａｌ−１Ｓｎ、Ｔｉ−１３Ｖ−１１Ｃｒ−３Ａｌなどのβ形チタン合金を用いることができる。
なお、このような純チタンやチタン合金としては、β型チタン合金が低ヤング率でありながらも高変形抵抗を示す点において好適である。
【００１３】
前記低ヤング率層２は、前記チタン層１のヤング率をＥ（ｋｇｆ／ｍｍ2）、厚さをｈ1（ｍｍ）、Ｗ＝９１００／Ｅ／ｈ13としたときに、このＷの値を超える厚さｈ2（ｍｍ）となるよう形成される。また、その上限は、特に限定されるものではないが、通常３ｍｍ以下である。
この低ヤング率層２がこのような厚さとされるのは、Ｗの値以下では、インパクトの衝撃を和らげる効果が得られないためである。また、３ｍｍを超える厚さとしても、表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげる効果をそれ以上向上させることが困難で、多層金属クラッド板４の厚さが増して、コストアップとなるおそれを有する。
またこの低ヤング率層２に用いる金属としては、このヤング率層２を前記チタン層１よりもヤング率を低く形成し得る金属であれば特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウムやその合金、マグネシウム、マグネシウム合金、近、銀、銀蝋、鉛などを用いることができる。なかでも、純アルミニウムやアルミニウム合金は、一般的な金属の中で比較的低いヤング率を有し、入手が容易で優れた加工性を有する点において好適である。
【００１４】
なお、このチタン層１や低ヤング率層２のヤング率とは、多層金属クラッド板として形成されたもののヤング率を意図している。このヤング率は、このチタン層１や低ヤング率層２のヤング率を、例えば、多層金属クラッド板４から取り出して直接測定する方法や、チタン層や低ヤング率層を接合せずに、多層金属クラッド板４の接合中に受ける加工率や、熱処理条件をこれらチタン層や低ヤング率層に個別に加えたものを測定する間接的な方法により求めることができる。
【００１５】
前記高変形抵抗層３は、多層金属クラッド板４の総厚が厚くなりすぎることを抑制しフェース面をコンパクト化し得る点ならびにコストが上がりすぎることを抑制し得る点において前記チタン層１よりも厚さが薄いことが好ましい。
また、この高変形抵抗層３に用いる金属としては、この高変形抵抗層３を前記チタン層１よりも変形抵抗を高く形成し得る金属であれば特に限定されるものではなく、例えば、鋼、ステンレス鋼、純チタン、チタン合金、銅合金、ニッケル基合金などを用いることができる。なかでも、鋼、ステンレス鋼は、入手が容易で優れた加工性を有しクラッド板の生産性を高め得る点において好適である。
なお、多層金属クラッド板４をより高強度のものとする場合には、一般的にハイテンと呼ばれる高張力鋼、冷間加工され加工硬化されたステンレス鋼、焼き入れ処理されたマルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化型ステンレス鋼などの鋼やステンレス鋼を用いることが好ましい。また、多層金属クラッド板をより軽量化されたものとする場合には、純チタンもしくはチタン合金を用いることが好ましい。
【００１６】
なお、このチタン層１や高変形抵抗層３の変形抵抗とは、多層金属クラッド板として形成されたものの変形抵抗を意図している。この変形抵抗は、このチタン層１や高変形抵抗層３の変形抵抗を、例えば、多層金属クラッド板４から取り出して直接測定する方法や、チタン層や高変形抵抗層３を接合せずに、多層金属クラッド板４の接合中に受ける加工率や、熱処理条件をこれらチタン層や高変形抵抗層３に個別に加えたものを測定する間接的な方法により求めることができる。
【００１７】
また、これらのチタン層１、低ヤング率層２、高変形抵抗層３の各層の厚さとは、ゴルフクラブなどに用いる場合には、主たる打球点部分の厚さを意図している。また、それ以外の場合で面内に厚さが異なっている場合には外形の重心点を求めてその重心点の厚さを測定することにより求められる値を意図している。
【００１８】
次に、この多層金属クラッド板４を製造する製造方法について説明する。
本実施形態の多層金属クラッド板４は、一般的な多層金属クラッド板を製造する製造方法を用いて製造することができ、例えば、各層の金属材料を予め板状に形成させた素材金属板を用いて、それらを重ね合わせて圧延する圧延接合法を用いることができる。
本実施形態の多層金属クラッド板４を製造する圧延接合法としては、前記素材金属板を予め１００〜４００℃に加熱した状態で、１０〜７０％の圧延率で圧延する温間圧延接合法が好ましい。また、このとき各素材金属板として、製造時の座屈変形を防止することができ、製造歩留まりを高め得る点において、０．３ｍｍ以上の厚さのものを用いることが好ましい。
【００１９】
なお、このように形成された多層金属クラッド板４は、適宜、必要な形状、大きさに外形加工することでゴルフクラブのフェース部材とすることができ、別途製造したヘッド部材５と接合させてゴルフクラブヘッドを製造することができる。
このフェース部材とヘッド部材５との接合については、カシメなどの嵌合方法や、ろう付け、接着材などを用いた接着、溶接など一般的な金属部材の接合方法を用いることができる。
また、このような製造方法で製造されるゴルフクラブヘッドの用途としては、ドライバー、バフィー、スプーンなどのいわゆるウッドと呼ばれるものや、アイアン、パターなど種々のものに用いることができる。
【００２０】
なお、本実施形態においては、多層金属クラッド板４を表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得る効果をより有効に発揮させ得る点からゴルフクラブのフェース部材を例に説明したが、本発明においては、多層金属クラッド板４の用途をゴルフクラブヘッドのフェース部材に限定するものではない。
また、本実施形態においては、ゴルフクラブのフェース部材として、多層金属クラッド板４の総厚が厚くなりすぎることを抑制しフェース面をコンパクト化し得る点ならびにコストが上がりすぎることを抑制し得る点において３層のクラッド板４を例に説明したが、本発明においては、多層金属クラッド板の層数を３層のみに限定するものでなく、高変形抵抗層の裏面側にさらに積層構造を備える４層以上の多層金属クラッド板も意図する範囲である。
また、本発明の効果を損ねない範囲において、要すればチタン層の表面に表面処理、メッキ、塗装などを施してもよい。
【実施例】
【００２１】
次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１〜１０、比較例１〜７）
第一層を純チタンもしくはチタン合金で、第二層を純アルミニウムもしくはアルミニウム合金、第三層をステンレス鋼、純チタン、冷間圧延鋼板１種（ＳＰＣＣ）、冷間圧延高張力鋼板（ＳＰＦＣ）を用い、この第一層から第三層までを表１の厚さとなるよう、３５０℃の温間圧延により多層金属クラッド板を形成し、外形加工の後、第一層が打球面となるようにヘッド部材に配してアイアンを作製した。このときヘッド部材とフェース部材との接合は、ＴＩＧ溶接により接合した実施例５、１０を除きカシメ嵌合により実施した。
【００２２】
（比較例８）
第一層から第三層を表１の材料を用いて、真空中で組み立て溶接した上で、９００℃の熱間圧延により作製したこと以外は、実施例１〜１０、比較例１〜７と同様にアイアンを製造した。
【００２３】
（比較例９、１０）
クラッド板に代えて、ＪＩＳ４種の純チタン単板を用いたこと以外は、実施例１〜１０、比較例１〜７と同様にアイアンを製造した。
【００２４】
【表１】
2007160702.tif 000003
【００２５】
評価１（ヤング率の測定、Ｗ値の算出、変形抵抗の測定）
各実施例、比較例の評価については次のとおり実施した。
（ヤング率の測定）
前記第一層の素材板に対して、各実施例、比較例での多層金属クラッド板製造時と同じ温度で同じ圧延率となるように圧延を実施し共振法によるヤング率の測定を実施した。
（Ｗ値の算出）
前記ヤング率の測定から得られた第一層のヤング率をＥ（ｋｇｆ／ｍｍ2）とし、該Ｅ値と、第一層の厚さをｈ1（ｍｍ）から次式に基づきＷ値を求めた。
式：Ｗ＝９１００／Ｅ／ｈ13
（変形抵抗の測定）
前記第一層および第三層の各素材板を各実施例、比較例での多層金属クラッド板製造時と同じ温度で同じ圧延率となるようにそれぞれ別個に圧延を実施し引張り試験による耐力の測定を実施した。
それらの測定結果を表２に示す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
評価２（打感の評価、変形の有無）
各実施例、比較例のアイアンを用いて実際にゴルフボールを１００回試打し、良好なる打感が得られたものを「○」、手に衝撃を感じるものを「×」として官能評価した。
また、各アイアンの試打後、フェース面の変形を目視にて確認し、変形の見られないものを「○」、変形が見られたものを「×」として評価した。
結果を、表３に示す。
【００２８】
【表３】
2007160702.tif 000005
このことから、３層以上の多層構造を有する多層金属クラッド板に、純チタンもしくはチタン合金からなるチタン層を表面に配し、前記チタン層の裏面側に前記チタン層よりヤング率の低い低ヤング率層を配し、該低ヤング率層の裏面側に前記チタン層よりも変形抵抗の高い高変形抵抗層を配して、さらに、前記チタン層のヤング率をＥ（ｋｇｆ／ｍｍ2）、厚さをｈ1（ｍｍ）、Ｗ＝９１００／Ｅ／ｈ13としたときに、前記低ヤング率層の厚さｈ2（ｍｍ）を、ｈ2＞Ｗとなるよう形成することで多層金属クラッド板を表面層の反発力を活用しつつインパクトの衝撃を和らげ得るものとし得ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一実施形態の多層金属クラッド板を示す断面図。
【図２】一実施形態の多層金属クラッド板のゴルフクラブヘッドへの使用状況を示す断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  チタン層
２  低ヤング率層
３  高変形抵抗層
４  多層金属クラッド板
【図１】
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【図２】
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