JPH0673561B2 - ゴルフクラブヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、合成樹脂材料を芯材として芯部を成形し、
この芯部の外周にカーボン強化繊維を混入した樹脂材料
を被覆して外周部を形成するゴルフクラブヘッドの製造
方法に関するものである。

〔従来の技術〕

最近、ツーピースボールが出現したことによりクラブヘ
ッドにかかる衝撃力が増大し、主として打撃面（フェイ
ス面）の強度向上の要望が高まっている。そこで、軽量
で高強度な材料としてカーボン繊維強化プラスチック
（以下CFRPとよぶ）材料を用いたヘッド、所謂カーボン
ヘッドが開発されるに至った。

ところで、このCFRP材料として、シートモールディング
コンパウンド（以下SMCとよぶ）を用いる場合、取扱い
易さ（増粘速度）や低コストであることから不飽和ポリ
エステル樹脂を使用することが一般的である。

しかしながら、不飽和ポリエステル樹脂は接着性に劣る
ばかりか靱性にも乏しく、しかも硬化収縮に伴う表面の
凹凸があり、後加工により形状を整える作業工数が高い
という欠点がある。

そこで、特開昭59-101168号公報に記載の如く、外層の
材料としてエポキシ樹脂又はABS樹脂の合成樹脂ととカ
ーボン繊維とフィラーと硬化剤とを用い、不飽和ポリエ
ステルの欠点を解消しようとしたものが開発された。ま
た、実開昭59-193454号公報に記載のゴルフクラブヘッ
ドも、炭素繊維とマイクロバルーンとを含む熱硬化性樹
脂、例えばビニルエステル樹脂の複合材とから成り、不
飽和ポリエステルの欠点を解消している。

しかしながら、前者の従来例は、内芯本体の比重が0.9
以下であり、内芯本体の表面があらかじめ合成樹脂によ
り被覆されている内芯を、外層材の内部に有するように
構成したものであり、外層材は加熱軟化された原料を内
芯がセットされた金型内へ押し込むことにより成形され
る。エポキシ樹脂は内芯本体の表面を被覆する合成樹脂
があるため内芯本体内に含浸されないようになってい
る。外層材にSMCを用いると、内芯本体のまわりにSMCを
被覆し、これを加熱加圧することになるが、内芯本体は
中空のままなので加圧力を強くすると内芯本体並びにそ
のまわりの被覆層が変形，破損するという問題が生ずる
おそれがあった。内芯本体の肉厚を厚くし、強度アップ
を図ると重量増大は避けられない。前者の従来例では、
軽量かつヘッドの大型化を図る上では不利であり、外層
材も通常の射出又は押出し成形であるため、SMCに比べ
てカーボン繊維長を長くすることもむずかしく（混入に
よるバラつきの問題等がある）、強度的には長繊維を使
用できるSMCが優っている。仮りに、外層材にSMCを用い
ても加圧時の圧力に十分に耐え得るように内芯本体が設
計されていないものであった。

後者の従来例は、前者の如き内芯本体を内部に含まず、
ヘッド本体の厚みを厚くしたものであり、必要に応じて
軽量部材を芯材として使用し、あるいは内部に空間域を
設けるものであるが、ヘッド本体にSMCを用いたもので
はないので、SMCを加熱加圧するときの問題に対しては
何も対処していないものである。

〔解決しようとする問題点〕

従来のゴルフクラブヘッドは、ビニルエステル樹脂やエ
ポキシ樹脂を用いたものであっても、不飽和ポリエステ
ル樹脂を用いたものの欠点は解消できても、より一層衝
撃力に強く、打撃コントロール性に優れたものとするに
は未だ十分なものではなかった。そこで、この発明は、
耐衝撃力並びに打撃コントロール性により優れたゴルフ
クラブヘッドの製造方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、この発明は、ボールヒット
部側となるフェイス部位と、このフェイス部位の中央部
側に位置する打撃部位と、フェイス部位と連結され底部
側領域を含む基部位とから成る全体として上面開口の椀
状に中空の芯部を合成樹脂から成形し、この芯部の中空
部分に充填材を発泡させて充填して充填部を成形し、芯
部の少なくとも打撃部位を除く側周側と上面側とを含む
外周部を、ビニルエステル樹脂若しくはエポキシ樹脂に
カーボン繊維を混入したSMCを加熱加圧して成形するよ
うにしたものである。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について添附図面を参照しな
がら説明する。

第１図は、この発明に係るゴルフクラブヘッドの断面を
示すものであり、このゴルフクラブヘッドの本体１は、
芯部２と、この芯部２の中空部分に充填材を充填させて
成形された充填部３と、芯部２のまわりにSMCによって
成形された外周部４とから構成されている。

前記芯部２は、第２図において、側方側に位置し、ボー
ルヒット部側となるフェイス部位2aと、フェイス部位2a
中央部側に位置し、ボールヒット領域となる打撃部位2b
と、フェイス部位2aと連結され、底面側領域を含む基部
位2cとから構成されている。そして、特に打撃部位2b
は、カーボン繊維織物とビニルエステル樹脂とからなる
プリプレグを使用して成形されているので、打撃に強
く、しかも表面平滑性が高い。

前記充填部３は、軽量な樹脂材料、例えばウレタン発泡
材等を用いて発泡させたものである。

前記外周部４は、ビニルエステル樹脂を用いて成形され
ており、芯部２との間の接着力が強く、しかも靱性があ
り、長期間に亘る衝撃力によって剥離や破損等が生じな
いようになっている。

次にこのようなゴルフクラブヘッドがどのようにして製
造されるかについて説明する。

初めに樹脂材料で芯部２を成形するが、この芯部２の成
形時に打撃部位2bをインサート成形する。第２図は打撃
部位2bがインサートされた芯部２の成形品を示す。打撃
部位2bは、完成後におけるゴルフクラブヘッドの外殻の
一部を構成し、芯部２を被覆するものとなる。この打撃
部位2bには一定の強度が要請されるため、高強度タイプ
のCFRPを用いており、例えばこの実施例では、カーボン
繊維織物（東レ株式会社製♯6142）にビニルエステル樹
脂（武田薬品工業株式会社製Ｐ−313）を含浸させ、重
量での繊維含有率（Wf）が40乃至60％に調整したもの
（プリプレグ）を使用した。

打撃部位2bを備えた芯部２の成形は、第３図乃至第５図
に示すように、上下分割型の第１の金型、すなわち第１
上型５と第１下型６とを用いて成形される。第１上型５
は、第４図に示すように芯部２にリブ７を成形するため
の凹部7aと凸部８とを備え、この凸部８の存在により芯
部２に中空部分９を成形することができる。第１下型６
は、打撃部位2bを構成する部材をインサートする凹部10
及びシャフト挿通用窪み又は突起11を備えている。凹部
10を含む第１下型６のキャビティは、取替え可能な置駒
10Aにより構成されている。したがって、打撃部位2bの
形状や大きさに応じた置駒10Aを第１下型６の所定個所
に差し込むだけで各種形状・大きさの打撃部位2bが簡単
にインサート成形できるようになっている。さらに、こ
の第１下型６の底部には、重量調整ボス12を成形するた
めの凸部（図示せず）やその他必要な突起や窪みを成形
するための凹凸等を自由に設けることができる。

このような第１の上下型5,6にSMCを投入し、両型5,6を
閉じて加熱（型温度は120〜160℃好ましくは130〜140
℃）するとともに加圧（20〜300kg/mm²の型締圧）し、
２〜５分程度経過後に上下型5,6を再び分離させること
により、中空部分９やリブ７を有する芯部２が成形され
る。

このようにして第１の上下型5,6により打撃部位2bがイ
ンサートされた芯部２が成形されたならば、軽量樹脂材
料を中空部分９内で発泡させて充填材13を中空部分９内
に充填する（第６図参照）。このとき、発泡型にシャフ
ト（図示せず）を設け、ピン挿通孔を成形しておく。充
填材13としては、 ポリオール……100重量部 整泡剤……１重量部 触媒……0.5重量部 水……0.5重量部 から成る所謂マスターバッチを硬化剤（112重量部）と1
5秒程混合させ、予め50℃に加熱しておいた発泡型に投
入し、50℃のオーブン中で15〜20分程度で硬化させる。
このようにして発泡成形された充填部３の比重は0.25〜
0.50程度であった。

次いで、この芯部２の少なくとも打撃部位2bを除く側周
側と上面側（充填部３の上面）とを含む外周をくるむよ
うにSMC20を貼り付けたものを第２の上下型14,15の第２
下型15にセットする。第７図では充填材13上にSMC20を
おいてあるが、従来から行なわれているようにSMC20を
全体に貼り付ける。このとき、シャフトが挿入されるホ
ーゼル部分もSMC20で成形される。このSMC20としては、
例えば合成樹脂としてビニルエステル樹脂（増粘剤、過
酸化物触媒を含む）を配合割合として55の重量比とし、
混入するカーボン繊維を45重量比とした。このように、
芯部２のフェイス部位2a（打撃部位2bを除く）及び基部
位2cの側周側並びに上面側をSMC20から成形される外周
部４（後述する）が被覆するため、クラブヘッド外周側
は強化繊維を混入したビニルエステル樹脂材料で成形さ
れている。尚、この実施例にあっては、使用する樹脂材
料としてビニルエステル樹脂を使用したが、エポキシ樹
脂でも可能である。また、この外周部４に用いられるカ
ーボン繊維は、高強度タイプのものが望ましい。

前記第２下型15には、置駒16Aが設けてある。この置駒1
6Aも第１下型６における置駒10Aと同様の機能を有す
る。第２上型14は、充填材13に設けたピン挿通孔17に挿
通するためのシャフトピン18を備え、このシャフトピン
18の先端は、芯部２を貫通して第２下型15の孔19に挿入
されるようになっている。このようにして、第２の上下
型14,15を加熱加圧してゴルフクラブヘッドを製造す
る。

この実施例においては、外周部４にはビニルエステル樹
脂を使用しているが、このビニルエステル樹脂の接着力
と従来一般的に使用されている不飽和ポリエステル樹脂
の接着力との比較実験を行ったところ第１表のようなデ
ータが得られた。

尚、これらの実験においては、カーボン繊維織物（東レ
株式会社製♯6142）を共通使用し、これらに各合成樹脂
を含浸させて形成した各プリプレグとの接着力を、平板
成形された各合成樹脂について調べたものであり、平板
の成形条件は140℃で５分間加熱加圧させた。

また、各合成樹脂の成形品の表面平滑性を調べるため、
同一条件で平板成形された各合成樹脂の成形品について
二次元測定によりそれら表面の凹凸を調べたところ第２
表のようなデータが得られた。

このような実験データから明らかなように、不飽和ポリ
エステル樹脂に比べてビニルエステル樹脂の成形品の方
が遥かに接着力及び表面平滑性が優れていることがわか
る。

即ちこれは、ビニルエステルSMCの増粘はイソシアネー
トで行っているため、結合が切れにくく、樹脂の流動が
繊維を流動させ、均一な表面組成分布を保つため表面平
滑性が良いと考えられる。一方、表面平滑性について
は、不飽和ポリエステルSMCの増粘は酸化マグネシウム
（MgO）を用いて行っているため、比較的低温で増粘剤
による樹脂とのゆるやかな結合が切れ、その結果樹脂粘
度が極端に減少し、樹脂のみの流動が起ってカーボン繊
維との分離・収縮が発生するためと考えられる。

尚、エポキシ樹脂の場合、Ｂステージ化の条件を選択す
ることで、接着性を失わずにプレス成形時の流動性をコ
ントロールすることが出来るため、ビニルエステル樹脂
と同様の、表面平滑性の高い成形品を得ることが出来
る。また、このエポキシ樹脂の場合、靱性についてもビ
ニルエステル樹脂と同レベルであり、ヘッドとしての性
能を満足するが、金属との密着性が高いため、離型性が
劣る。

さらに、芯部２の肉厚を薄く軽いものとしても、中空部
分９に発泡させた充填材13を充填してあるので、外周に
SMCを貼り付け、加熱加圧しても芯材（芯部２と充填部
３）が変形したり破損したりすることはない。芯材を大
きくし全体としてヘッドの大きいものを製造することも
比較的容易であり、ヘッドを大きくしても重量の増大を
避けることは可能な構造である。すなわち、発泡させた
充填材13の体積を増やしても芯部２は薄いもので良く、
外周部４もSMC20を用いることで強度も十分にあるので
肉厚を厚くする必要もなく、全体として大型で軽量かつ
耐衝撃力にも優れたものとなる。ヘッドを大型化すれば
スウィートエリアも拡大し、重心深さも深くできるので
打撃コントロール性も高まる。

〔効果〕

以上述べてきたように、この発明により製造されるゴル
フクラブヘッドは、外周部の合成樹脂として接着力及び
表面平滑性に優れたビニルエステル樹脂若しくはエポキ
シ樹脂にカーボン繊維を混入したSMCを使用しているた
め、ヘッドに要求されている強度及び靱性を格段と高め
られ耐久性が向上すると共に、外観上も美観を高められ
る。特にSMCの成形は、加熱加圧するため、加圧力に十
分耐えられる芯材が必要であるが、この発明では、芯部
の中空部分に発泡させた充填材を入れた芯材であるた
め、軽くて大きな芯材でも十分に加圧力に耐え、SMCの
成形が芯材の外周で正確に行なわれる。その結果、カー
ボン繊維を混入した溶融樹脂を射出又は押出し成形した
ものに比べて遥かに強度面で優れるSMCから成形された
外周部を成形でき、肉厚も薄くできる。そのため、ヘッ
ドの大型化と軽量化をともに図ることもでき、スウィー
トエリアの拡大や重心深さを深くすることも容易であ
る。そのため、打撃コントロール性も優れたものとな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明により製造されたゴルフクラブヘッド
の成形品を示す縦断面図、第２図は打撃部位がインサー
トされた芯部の概略斜視図、第３図は第１の上下型によ
り芯部を成形し取出した状態を示す概略斜視図、第４図
は第１上型の概略底面図、第５図は芯部の基部位の概略
平面図、第６図は芯部へ充填材を充填した状態の概略斜
視図、第７図は外周部を成形する準備工程を示す概略斜
視図である。 １……本体、２……芯部、2a……フェイス部位、2b……
打撃部位、2c……基部位、３……充填部、４……外周
部、13……充填材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボールヒット部側となるフェイス部位（2
   a）と、このフェイス部位（2a）の中央部側に位置する
   打撃部位（2b）と、フェイス部位（2a）と連結され底部
   側領域を含む基部位（2c）とから成る全体として上面開
   口の椀状に中空の芯部（２）を合成樹脂から成形し、 この芯部（２）の中空部分（９）に充填材（13）を発泡
   させて充填して充填部（３）を成形し、 芯部（２）の少なくとも打撃部位（2b）を除く側周側と
   上面側とを含む外周部（４）を、ビニルエステル樹脂若
   しくはエポキシ樹脂にカーボン繊維を混入したSMCを加
   熱加圧して成形することを特徴とするゴルフクラブヘッ
   ドの製造方法。