高尔夫球棍头及其制造方法

专利名称：高尔夫球棍头及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种其头部主体和表面材料结合成一体的高尔夫球棍头及其制造方法。其中，说明书以及权利要求书中提到的“头部主体”指的是和高尔夫球杆成一体并且有一个端面的那部分，该头部主体由金属材料或者纤维增强树脂材料整体形成。“表面材料”指的是形成一个部件表面的部分，该部件安装有高尔夫球棍头且同时和头部主体形成一体，该表面材料构成冠状部件或内表面并且由金属材料或者纤维增强树脂材料整体形成。
背景技术：
业已按照传统的方式提出由头部主体和表面材料相结合而整体形成的高尔夫球棍头及其制造方法。
例如，根据专利文件1，在包括面板、顶部、底部、后部、颈部等等部件的高尔夫球棍头中，面板、底部的中心部、后部的中心部、顶部的两部分由一个单层的金属加强板形成作为头部主体，同时由加强碳纤维构成的表面材料构成其他部件，通过粘结剂该两部件沿各自的边界线粘合在一起。
根据专利文件2，用模子铸造主体部件，其中具有击球面板，球杆固定座从击球面板的一端延伸，而凹形部件位于击球面板的相反端。在将球杆固定座的角度调整过后，通过对主体部件的底部进行开孔而得到啮合孔。下一步，对主体部件进行热处理和抛光处理。主体部件中凹形部件的周边用氧化铝进行喷砂处理，使其变得粗糙。然后，用碳纤维增强剂制成的且具有平衡锤(weight)孔的多层覆盖件和凹形部件相结合，平衡锤和平衡锤孔相啮合，从而得到高尔夫球棍头。然后，将该高尔夫球棍头放入模子中，通过啮合孔将气囊放入高尔夫球棍头中，气囊中充满气体，直到覆盖件和模子的空腔相接触，通过热压对高尔夫球棍头进行硬化处理。然后，将气囊取出。然后，用一个衬块和啮合孔相啮合。
而且，发明者通过日本专利第2002-244725号建议了一种高尔夫球棍头的制造方法，该高尔夫球棍头包括颈部，面板，顶部，侧部和底部，同时空心头罩包括金属材料制成的第一外罩和纤维增强树脂材料制成的第二外罩，该制造方法包括用金属材料形成具有颈部、面板和底部的外罩的步骤；通过贴附预浸渍体片形成预制外壳的步骤，在其中增强纤维用热固树胶浸渍；覆盖预浸渍体的步骤，在其中在和顶部以及芯部材料的侧部和底部相对应的位置增强纤维用热固树胶浸渍，取出芯部材料从而得到包括顶盖、侧部和底部的外壳主体预制体；通过将外壳预制体和外壳主体预制体相结合，并且通过颈部的孔在头部预制体中安放一个空心管状元件而得到头部预制体的步骤；以及将头部预制体放入模子中，关上模子，通过在管形件充满气体并且加压以便加热头部预制体，从而得到头部成型体的步骤。
如上述传统技术所述，通常，为了将头部主体和表面材料相结合，该两部件分别单独形成，并且通过在两部件的连接件上使用粘结剂而结合在一起，或者在模子中放置预制的金属材料元件并且硬化构成表面材料的树脂材料，通过金属材料元件而整体形成。
在完成两部件的结合后，去除由与黏合剂结合时过量的黏合剂和整体成型时过量的树脂的硬化产生的毛边并且用油灰填充硬化的黏合剂或树脂中产生的裂缝。抛光和喷漆处理后，完成高尔夫球棍头的制造。
专利文件1日本实用新型申请公开HEI7-406专利文件2日本专利申请公开2001-340499然而，根据上述的传统技术，通过结合头部主体和表面材料而得到的高尔夫球棍头具有如下的问题。
因为该高尔夫球棍头用作反复地击球，每次击球时因为冲击而产生的振动完全地产生在高尔夫球棍头上。这样，因为在一个头部主体和表面材料整体结合而成的高尔夫球棍头中，两部件的特性不同，使得因冲击而产生的振动传输和材料变形量也不同。因此，在两部件之间的连接件上会产生偏离或者裂缝，从而最后导致高尔夫球棍头被损坏，这是要解决的问题。
而且，在用粘结剂将两部件粘结在一起而形成的高尔夫球棍头中，通过扩大连接件的结合区或者使用粘性更强的粘结剂可以增强两部件的结合力，从而提高耐用性。在两部件整体形成的高尔夫球棍头中，使用相对于金属材料具有良好的适用性的粘结剂，通过增强两部件的结合力可以提高耐用性。
然而，虽然在耐用性得到改善的高尔夫球棍头中，结合力得到增强，也很难完全消除由于两部件边界线上振动所产生的材料的轻微变形、偏离以及裂缝。而且，当球被高尔夫球棍头反复击打时，伴随着偏离或者缺口的、在横越连接件上边界线的涂层上产生的裂缝最终被覆盖。因为这些原因，顾客会抱怨，质量得不到保持，这是要解决的问题。

发明内容
由于上述问题，本发明的一个目的是防止在高尔夫球棍的连接件上产生偏离和裂缝，在该高尔夫球棍中头部主体和表面材料相互结合而整体形成，从而提供一个具有较好耐用性的高质量的高尔夫球棍头，并且提供了其制造方法。
为了达到上述目的，根据本发明第一方面，提供了一个包括和高尔夫球杆形成一体的头部主体以及和头部主体形成一体的表面材料组成的高尔夫球棍头，其中凹槽位于所述的头部主体和表面材料之间的连接件的至少一部分上，由纤维增强树脂材料组成的接缝材料嵌入凹槽中。
这里所提及的头部主体指的是一个部件，该部件和前述的高尔夫球杆形成一体，具有如图2中面板/底盖整体部件11的面板2，由金属材料如钛、不锈钢、铝或者纤维增强树脂材料组成。表面材料指的是一个器件，该器件和头部主体形成一体并且覆盖或形成高尔夫球棍头的表面，比如，图2或者图8中所示的顶盖12，或者图10中所示的头部主体的底面，并且由金属材料如钛、不锈钢、铝或者纤维增强树脂材料组成。
虽然本发明第一方面中提及的凹槽可以制作成就在第二方面中的从其侧截面来看朝向高尔夫球棍头的外表面延伸，本发明不限于此，而是该横截面形状可以制作成，例如，U形或方形。也就是说，第一方面提到的凹槽可以是任何形状，只要其能填充纤维增强树脂材料构成的接缝材料。
根据本发明的第二方面，提供了一个根据第一方面的高尔夫球棍头，其中凹槽被制作成从其横截面看朝向高尔夫球棍头的外表面延伸。
根据本发明第三方面，提供了一个根据第一或第二方面的高尔夫球棍头，其中接缝材料中增强纤维的定位角和连接件的接缝部分边界线相交。
根据本发明的第四方面，提供了一个包括和高尔夫球杆形成一体的头部主体以及和头部主体形成一体的表面材料组成的高尔夫球棍头的制造方法，包括如下步骤在所述的头部主体和表面材料之间的连接件的至少一部分上开设凹槽；将由纤维增强树脂材料组成的接缝材料嵌入凹槽中；通过加压方法对所述接缝材料进行加压。
根据本发明的第五方面，例如，图13或图17(a)或17(b)所示，提供了一个根据第四方面的高尔夫球棍头的制造方法，其中设置接缝材料的步骤是将接缝材料缠绕(winding)成带状。
根据本发明第六方面，提供了一个根据本发明第四或者第五方面的高尔夫球棍头的制造方法，其中对卷绕带进行加压。
根据本发明第七方面，提供了一种制造包括与高尔夫球杆形成一体的头部主体以及与头部主体形成一体的表面材料组成的高尔夫球棍头的方法，该方法包括如下步骤沿着所述的头部主体和表面材料之间的连接件的整个外周上开设一个凹槽，使得从其横截面看朝向高尔夫球棍头的外表面延伸；在凹槽中使用热固化粘结剂；在所述粘结剂上将热固化类型的纤维增强树脂材料构成的接缝材料缠绕成带状结构；并且对所述接缝材料加压。


图1是本发明一个实施例中高尔夫球棍头的透视图；图2是本发明一个实施例中高尔夫球棍头的分解透视图；图3是本发明一个实施例中高尔夫球棍头的横截面图；图4是本发明一个实施例中高尔夫球棍头的主体部分的放大图；图5是显示其他实施例的示意图；图6是显示其他实施例的示意图；图7显示其他实施例的示意图；图8是显示其他实施例的示意图；图9是显示位于头部主体和表面材料之间的连接件状态的示意图，图9(a)是一个显示具有三层结构的连接材料的局部放大截面图，图9(b)是显示凹槽结构的其他实施例的部分放大截面图，图9(c)是显示另一个凹槽结构的局部放大截面图。
图10是显示其他实施例的示意图；
图11是显示其他实施例的示意图；图12显示其他实施例的示意图；图13是根据本发明的一个实施例的制造工艺透视图；图14是主体部件的放大图，显示了本发明实施例中制造方法的每个步骤中连接件的状态；图15是主体部件的放大图，显示了本发明实施例中制造方法的每个步骤中连接件的状态；图16是对照例子中高尔夫球棍头的连接件上主体部件的放大图；图17是显示连接材料的切削条件下的平面图，并且显示了两种类型(a)和(b)；附图标记说明图1∶1/高尔夫球棍头；9/颈部；6/背部；3/顶部；7/跟部；2/面板；5/尖端；4/底部；8/侧部；图212/顶盖；11/面板/底部整体部件；图413/连接件；19/接缝材料；18/凹槽；29/结合面；23/角；18/凹槽；21/外表面；24/深度；15/结合面；16/粘结剂；25/接缝边界线；20/底部；图1239/接缝材料；图1338/倾斜面；42/倾斜面；45/粘结剂；47/卷绕带；图1465/台阶；67/厚度；66/连接件；70/水平宽度；62/颚式部件；63/厚度；64/延伸长度；68/凸出长度；73/端部；71/开口周边；89/角；77/粘结剂；80/凹槽宽度；81/凹槽深度；84/预浸渍带；86/卷绕带；2a/接受件；10A/头部主体；10A/表面材料；10a/第一表面材料；10b/第二表面材料；11/头部主体；12/表面材料。
具体实施例方式
在下文中将参照附图对本发明的优选实施例进行说明。图1是本发明实施例中高尔夫球棍头的透视图，图2是其分解透视图，图3是横截面图，图4是本发明主体部分的放大图。
如附图1(a)和(b)中所示，本发明的高尔夫球棍头(golf club head)包括一个击球面板2，一个构成高尔夫球棍头1上部表面的顶盖部件3，一个构成高尔夫球棍头1底表面的底盖4，一个经由位于顶盖(crownsection)3和底盖4之间的背部6从尖端(toe side)5延伸到跟端(heelside)7的侧部8，以及一个安装高尔夫球杆的颈部9。该面板(club face)2、底盖(sole section)4和颈部(neck section)9构成本发明中所述的的头部主体10A，顶盖3和侧部8构成本发明中所述的的表面材料10B。
本实施例的高尔夫球棍头1通过粘接在一起使头部主体10A和表面材料10B结合成一体而形成，尤其如图2、3中所示，高尔夫球棍头1包括一个面板，底盖整体部件11，即由金属材料制成的头部主体10A；以及一个顶盖部件12，即由纤维增强树脂材料制成的表面材料10B。该面板/底盖整体部件11由高尔夫球棍头1的颈部9、面板2和底盖4整体构成，而顶盖部件12由顶盖3和侧部8整体构成。该面板/底盖整体部件11和顶盖部件12通过连接件13结合成一个整体。
至于本实施例中高尔夫球棍头1的连接件13的结构，如附图3和4所示，粘结剂16夹在面板/底盖整体部件11的结合面15和顶盖部件12的结合面29之间，并且两个部件结合在一起。然后，在接缝处边界线25上开设一个凹槽18，该边界线是在结合时在高尔夫球棍头1外表面上暴露的两部件之间边界的中心线，使得它朝外表面延伸，并且前述的凹槽18用纤维增强树脂材料构成的接缝材料填充。因此，该接缝材料19嵌入以接缝处边界线25为中心的面板/底盖整体部件11(头部主体10A)和顶盖部件(表面材料10B)12之上。
在具有上述结构的高尔夫球棍头1中，面板/底盖整体部件11、顶盖部件12和接缝材料19各自的外表面构成了高尔夫球棍头1的外表面，使得高尔夫球棍头1具有一个光滑的曲线外表面。
凹槽18的横截面形状最好是V形或者U形，使得它从凹槽18的底部20一直延伸到高尔夫球棍头1的外表面21，然而，如图4中所示，横截面形状也可以是方形的。虽然凹槽18的宽度和深度是根据元件的特性和厚度适当选择的，但是由于在从其横截面看该凹槽被制作成基本上V形或者U形横截面时所存在的延伸角23增加，可以更增强通过纤维增强树脂材料构成的接缝材料19的应用防止连接件13产生偏离或者间隙作用。尤其是，因为当凹槽18的深度24随着角度23的增加而减少时，头部主体10A和表面材料10B之间的接缝区会扩大，因此该两部件之间的结合力得到加强。
准备形成凹槽的区域可以位于头部主体10A和表面材料10B之间的连接件的全部或部分边缘上。也就是说，凹槽18不需要形成在连接件的整个边缘上，即图8中所示的表面材料10B的整个边缘上。原因是当击打高尔夫球时，面板2受到撞击，此类型的高尔夫球棍上产生的绝大部分的裂缝或脱落集中在面板2的邻近区域上。这样，凹槽18可以形成在面板2的邻近区域上。
头部主体10A和表面材料10B之间的连接件13的结构并不限于上述的结构。不管如图5、6、7中所示的连接件如何，必须的结构是，形成得使它从其横截面看朝高尔夫球棍头的外表面延伸的凹槽18完全地被设置在接缝边界线上，并且纤维增强树脂材料构成的接缝材料19嵌入凹槽18中。
而且，本发明的高尔夫球棍头并不限于上述实施例中所述的头部主体10A和表面材料10B的分离结构。如果高尔夫球棍头由头部主体10A和表面材料10B结合而成，那么本发明可用于任何分离结构的两器件的连接件。图8、10、11和12例示了其他的分离结构。
尽管本发明的高尔夫球棍头是通过利用在头部主体10A和表面材料10B的连接面上涂粘结剂将两部件结合在一起，但是也允许将头部主体10A和表面材料10B的原料放置在模型中，然后在纤维增强树脂材料硬化的同时通过整体模压将两部件结合在一起。在这种情况下，在纤维增强树脂材料中的基质树脂充当粘结剂，以便整体成型。
因为使用增强纤维做接缝材料19，所以金属纤维、玻璃纤维、陶瓷基底纤维、有机碱纤维、氧化铝纤维、硼纤维、钛钾纤维、碳纤维或者由这些纤维的混合物组成的纤维或织物也可以使用。特别是，因为碳纤维很轻，可以优选使用以减少高尔夫球棍头的重量。
虽然使用热塑性树脂做为用作接缝材料19的基质树脂，也可以使用热固性树脂，可选自环氧树脂、非饱和聚酯树脂、酚醛树脂、硅酮树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、尿素树脂等类似物，从未固化状态下的易缠绕性和硬化后的稳定的物理特性来看，优选使用热固化树脂。
热固化树脂可以通过将包括纤维增强树脂材料的接缝材料39的基质树脂和作为加强材料的细碳纤维混合而制成。这种纤细的碳纤维是根据汽相生长方法、激光色差方法、等离子体合成方法等类似的方法制造的，并且在单层结构下形成，在该结构中，其碳六边形网状平面晶体(hexagon netplane crystal)形成柱形，或者形成多层结构，同时在其中心存在一个小的空心部分。例如，可以使用具有纳米级(nano-order)纤维直径的碳纳米管或碳纳米纤维等等。同时，可以使用具有不同的晶体结构的该细碳纤维。
该细碳纤维是轻质的具有极好强度的细纤维，当其混合到接缝材料39的基质树脂中时充当增强填料，使得接缝材料39的剪应力显著地提高，其耐压强度也极大地提高。
选用的这些细碳纤维的平均纤维直径范围为10-300nm，尤其为20-200nm。该细碳纤维的平均纤维直径小于300nm的原因是，如果直径大于该数值，则基质树脂的强化效果就不能充分显露，使得高尔夫球棍头的耐压强度不够理想，其导热性下降，使得极好的减振性能得不到实现。该细碳纤维的平均纤维直径大于20nm的原因是，如果直径小于该数值，则纤维很难处理，使得其不能均匀地和基质树脂混合，因此高尔夫球棍头的质量有可能产生偏差。然后，选用的细碳纤维的平均纤维长度的范围为2-30nm，尤其为5-20nm。
该细碳纤维和基质树脂是按照1-10％重量比，优选的是按3-7％的重量比相混合，该树脂的粘度在周围温度下设定为5-1000cps。该细碳纤维的混合比率设为大于1％重量比的原因是，如果混合比率小于该数值，则基质树脂层的强化效果不能充分实现，使得高尔夫球棍头的耐压强度不够理想，减振和排斥性(repulsive property)能不能充分地增加。该细碳纤维的混合比率设为小于10％重量比的原因是，如果混合比率大于该数值，则其不能均匀地和基质树脂混合，而且即使细碳纤维的重量比大于10％，也不可能实现更好的耐压强度、减振和排斥等性能。
从上述的实施例可以得到下面的效果。在本发明通过将头部主体和表面材料整体结合而形成的高尔夫球棍头中，该凹槽部分或全部地位于两部件之间的连接件的接缝部分的边界线上，使得其横截面向高尔夫球棍头的外表面延伸，并且凹槽由纤维增强树脂材料组成的接缝材料填充，该接缝材料横跨接缝边界线形成。结果，两部件之间产生的结合力比用普通的粘结剂粘合来的大。而且，还可以减轻高尔夫球棍头击球时产生的冲击或者振动，从而防止连接件上产生偏离和裂缝。
嵌入凹槽18中的接缝材料19的增强纤维的定位角最好和连接件13上暴露出的接缝边界线25相垂直。也就是，通过将增强纤维与接缝边界线25交叉定位，接缝材料19中增强纤维的强度保持力(strength holding force)使面板/底盖整体部件11和顶盖部件12之间的结合力得到增强，从而防止连接件13上产生偏离和裂缝。
如果定位角的方向和接缝边界线25的方向相同，接缝边界线25方向上可能出现的裂缝将会在接缝材料19的增强纤维之间扩展，从而在接缝材料19上产生裂缝，这是不可取的。
关于增强纤维的定位角，最好是和接缝边界线25以15°-90°相交。因此，接缝材料19能够在其和两部件之间保持一个结合力，反抗在高尔夫球棍头的任何方向上产生的冲击和振动。
如果定位角相对于接缝边界线25设置成直角(90°)，则接缝材料19中的增强纤维可以相对于连接件13上产生的水流状缝隙定位成最大角度，使得接缝材料19和两部件之间的结合力得到最大的增强。如果定位角小于15°，在接缝边界线25方向上产生的缝隙将会在接缝材料19的增强纤维之间扩展，如同上面所描述的情况一样，其和缝隙在接缝边界线25上的方向相同，使得在接缝边界线25方向上产生的裂缝在接缝材料19的增强纤维之间扩展，从而产生裂缝，这是不可取的。
关于接缝材料19嵌入凹槽18中的方式，最好是将平行排列的增强纤维用基质树脂浸渍成为预浸渍体状态，并将她们切成带状，并且把这些带子覆盖在多层结构上。也就是说，通过覆盖增强纤维的多层结构，接缝材料19的强度以及面板/底盖整体部件11和顶盖部件12之间的结合力可以得到进一步提高。
由覆盖多层材料构成的接缝材料19的增强纤维的定位角对于每层可以全部在相应于叠置层的同样的方向上或者适当地改变方向。最好是将所有定位角设置在同一个方向上。也就是说，如果消除了相应层增强纤维之间的任何交叉，不止是每层增强纤维和基质树脂之间的适切性得到提高，而且各层之间的结合力也得到提高。所以，可以进一步达到防止裂缝或者接缝材料19的各层之间的夹层分离。
下一步，将用一个实施例描述本发明的高尔夫球棍头的制造方法，参照图13(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和图14(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)。图13通过透视图显示了本实施例的制造方法的步骤。图14是显示每一个步骤中连接件状态的主体部件的放大图。
如附图13(a)中所示，提供了一个所希望的金属材料，以及在用机械设备切割、压制、锻造和铸造几种制造方法中选择合适的方法所形成的面板/底盖整体部件11(头部主体10A)，在该部件11中颈部9、面板2和底盖4形成一体。此时，如附图14(a)中所示，面板/底盖整体部件11的接缝面15形成在准备和顶盖部件12相连接的围缘上。而且，当顶盖部件12结合到结合面15上时，提供倾斜面38构成凹槽18的一侧。另外，头部主体10A的结合面15的内部如图4中所示延伸，并且该部件用作容纳器件2a。该容纳器件2a容纳表面材料10B，保证将结合面15坚固地连接到头部主体10A上。
另一方面，如附图13(b)中所示，在其中顶盖3和侧部8形成一体的顶盖部件12根据纤维增强树脂材料的形成方法获得的，该方法适当的选自以下方法，一种方法是，将在未固化的条件下将增强纤维用基质树脂浸渍产生的预浸渍体放置到预制模具中，然后，通过热处理使该预浸渍体硬化成所希望的结构；一种方法是，将增强纤维预先放置到模具中，再将基质树脂灌注到该模子中，然后硬化成所希望的结构；或者是其他的方法。
这种情况下，如附图14(b)所示，要和面板/底盖整体部件11相结合的连接面29位于顶盖部件12上，而且，当面板/底盖整体部件11和连接面29相结合时，构成凹槽18一侧的倾斜面42被设置得和结合面29相邻。
下一步，如图13(c)、14(c)中所示，将粘结剂16涂到面板/底盖整体部件11和顶盖部件12的结合面15、29上，然后，结合面15、29与粘结剂16相互接触，并且通过硬化粘结剂16，将两部件完全地连接到一起。
这样，当连接完成时，通过各部件上预先形成的倾斜面38、42在高尔夫球棍头的连接件13上形成凹槽18。该凹槽18完全位于连接件13的外围上，并且其横截面形状向高尔夫球棍头的外表面延伸。
虽然根据本实施例的方法，凹槽18通过首先形成与面板/底盖整体部件11和顶盖部件12上连接面15、29相邻接的的倾斜面38、42而构成，并且在将两部件的连接面15、29结合在一起后最终形成，但也允许通过用机械设备或者手工进行切削、研磨、磨光处理而形成。
然后，如附图13(d)和14(d)中所示，在凹槽18上涂敷粘结剂45，然后将接缝材料39放置在粘结剂45上。
根据该实施例，通过将排列的加增纤维用基质树脂浸渍处于预浸渍状态的接缝材料39被切割成带状，使得增强纤维相对于成带状的接缝材料39的长度方向成一个预定的角度(成直角或倾斜地)。这样，该接缝材料39缠绕在粘结剂45上。在这种情况下，带状接缝材料39应该被切割成如图17(a)或(b)中所示的长度和结构，并且被放置在头部主体10A的开口部件上，似的相应的端部重叠大约5mm。虽然区段的数量可以如图17(a)中的两个或者如图17(b)中的三个，该数量是适当确定的。
因为带状接缝材料39的缠绕方法是已知的，因此用一个单独的接缝材料39就可以进行缠绕，从而可以形成多层结构。因此，缠绕作业可以得到简化并且其工作效率得到改善。而且，因为接缝材料39被设置得使得增强纤维的定位角和在连接件13上暴露的接缝边界线25相交叉，因此通过增强接缝材料39中的增强纤维的强度夹持力使得接缝材料39和两部件之间的约束力得到增强，如同通过粘结剂45的结合力使接缝材料39和面板/底盖整体部件11以及接缝材料39和顶盖部件12连接到一起一样，从而防止连接件13的分离或裂缝。
如图9(a)所示，通过不是在单独一层而是重叠地缠绕接缝材料39，硬化后的接缝材料39的强度以及面板/底盖整体部件11和顶盖部件12之间结合力得到增强。
虽然不使用粘结剂45，而仅仅依靠由增强纤维树脂材料构成的接缝材料39中的基质树脂的约束力也可以提高接缝材料39和两部件之间的结合力，最好预先涂上粘结剂45，填满整个凹槽18而得到较强的约束力。
如果将接缝材料39中增强纤维的定位角相对于接缝材料39的长度方向设定为直角(90°)，那么，缠绕后的接缝材料39中的增强纤维相对于水流状(stream-like)缝隙成最大的角度，该缝隙可能会产生在接缝边界线上，因此，接缝材料39和两部件之间的结合力可以增强到最高水平。
如果定位角相对于接缝材料39的长度方向设定为倾斜的，缠绕后的接缝材料39能够保持在接缝材料39和两部件之间的约束力，来抵抗高尔夫球棍头任何方向上产生的冲击和振动。而且，因为接缝材料39在未固化状态下的塑性得到保证，可以简化缠绕操作。
如果定位角平行于接缝材料39的长度方向，缠绕后的接缝材料的定位角和接缝边界线25的方向相同。因此，接缝边界线25上产生的缝隙在接缝材料39的增强纤维之间扩展，所以在接缝材料39上会产生裂缝，这是不可取的。
增强纤维的定位角最好相对于接缝材料39的长度方向在15°-90°的范围内。如果定位角小于15°，如同上述定位角和接缝材料39的长度方向相同的情况一样，接缝边界线25方向上产生的缝隙将在接缝材料39的增强纤维之间扩展，所以在接缝材料39上会产生裂缝，这也是不可取的。
下一步，如图13(e)和14(e)中所示，卷绕带(wrapping tape)47作为一个加压工具压在接缝材料39上。通过缠绕卷绕带47，粘结剂45和接缝材料39适合于面板/底盖整体部件11和顶盖部件12。这样，两部件间可能会产生的缝隙将被消除，从而防止由于上述的缝隙，高尔夫球棍头受到反复击打而被损坏。
如果在接缝材料39和粘结剂45具有加热后硬化的特性的情况下使用了此种具有加热后会收缩的特性的卷绕带47，则在接缝材料39和粘结剂45加热硬化的同时，对接缝材料39施加压力，从而提供了级好的生产力。
卷绕带47的材料可从PVC树脂、PET树脂、聚丙烯、烯烃树脂比如说聚乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂等等中合适地选择。
关于给接缝材料39加压的方法，通过对在做为一种加压装置的压力容器中的流体，例如气体、液体，加压的方法，粘结剂45和接缝材料39可以装配于面板/底盖整体部件11和顶盖部件12上，该方法以高压釜成型法以及缠绕卷绕带47的方法为代表。所以，可以消除两部件间可能会产生的缝隙，从而防止由于上述的缝隙，高尔夫球棍头被损坏。
在根据材料的特性，通过如图13(f)和14(f)中所示的加热、冷却和保留在周围温度中的硬化方法使接缝材料39和粘结剂45硬化后，移走卷绕带47并且进行如研磨、涂层的预定的工艺，从而得到高尔夫球棍头1。
根据上述的生产方法，连接件的结合力得到增强，并且通过在头部主体10A和表面材料10B之间的连接件的整个周边上设置一个朝高尔夫球棍头外表面延伸的凹槽、将增强纤维树脂材料构成的接缝材料放置倒凹槽中并用加压方法对接缝材料加压这样的几个步骤，可以防止连接件上产生偏离或者裂缝。
(实施例1)参照附图将对本发明的高尔夫球棍头及其制造方法进行描述。图15(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)显示了本实施例高尔夫球棍头的制造方法的情况。
为了制造本实施例中的高尔夫球棍头，根据失蜡铸造法，使用钛合金(6％AL-4％V-剩余为TI)可以制造面板/底盖整体部件11。根据该实施例，形成构成顶盖3、侧部8和底部4的一些部分的颚式部件62，使得它从面板/底盖整体部件11(头部主体10A)中的面板2(表面材料10B)向外延伸。
此时，如图15(a)中所示，颚式部件62的板厚63为2mm，同时延伸的长度是10mm。当连接件66凸出时，和顶盖12的板厚相同的阶差(step)65设置在颚式部件62的前端的面板/底盖整体部件11的外表面一侧。连接件66的板厚67是1mm，其凸出部长度68是8mm。根据本实施例，连接件66的外表面作为面板/底盖整体部件11的结合面15。而且，倾斜面38以阶差65形成在连接件66的根部。形成倾斜面38，使得颚式部件62的厚度63逐步减少到连接件66的板厚67，结果基本上形成一个斜面，从而以随后的阶差利用顶盖12构成连接件13上凹槽18一侧的壁。倾斜面38的水平宽度70是3mm。
另一方面，顶盖12用预浸片形成，在预浸片中，碳纤维用未固化的热固化环氧树脂浸渍。根据该实施例，如图15(b)所示，结合面29设置在顶盖部件12的开口周边71的内表面上。开口周边71的板厚75是1mm。而且，开口周边71的末端73具有倾斜壁42。该倾斜壁42被制作成为一个基本上倾斜的面，使得厚度75由顶盖12的外表面向其内表面延伸时逐渐地减小，从而以随后的阶差利用面板/底盖整体部件11构成了连接件13上凹槽18另一端的壁。该倾斜面42的水平宽度76是3mm。
如图15(c)所示，在将环氧树脂基质热固化类型粘结剂用涂敷到面板/底盖整体部件11和顶盖12的结合面15、29上后，结合面15和结合面29相接触并且临时结合到一起。通过在140℃的热固化炉中加热两个临时结合在一起的部件大约1小时，粘结剂77硬化，完成面板/底盖整体部件11和顶盖12的整体结合。这时，凹槽18形成在面板/底盖整体部件11和顶盖12之间的连接件的全部周边上。凹槽18的横截面形状呈V形，而其凹槽宽度80为6mm，深度81为1mm，并且V形的扩展角89大约是143°。
如图15(d)中所示，在将基于环氧树脂的热固化类型粘结剂82涂敷到凹槽18的表面上后，通过用作为基质树脂的热固化类型环氧树脂浸渍平行排列的作为增强纤维的碳纤维得到带状预浸渍带83、84，将其作为接缝材料，然后，将预浸渍带83缠绕在粘结剂82上，最后，将预浸渍带84再缠绕在预浸渍带83上。
通过覆盖两层带状体得到预浸渍带83，其中每层碳纤维的定位角相对于预浸渍带83的长度方向是90°，具有5mm的宽度和0.2mm的厚度。通过覆盖两层带状体得到预浸渍带84，其中每层碳纤维的定位角相对于预浸渍带84的长度方向是45°，该预浸渍带84的碳纤维相互交叉，具有10mm的宽度和0.35mm的厚度。因此，预浸渍带83、84中的碳纤维和接缝边界线25相交叉。
下一步，如附图15(e)所示，具有由PVC树脂和粘结剂构成的一侧的卷绕带85缠绕在预浸渍带83、84上，然后，再在卷绕带85上缠绕由PET构成的卷绕带86。
通过在140℃的温度下加热大约1小时，粘结剂82和带状预浸渍带83、84硬化。因为在这种情况下，卷绕带85、86硬化收缩，预浸渍带83、84受到拉紧后也硬化。硬化后，剥落卷绕带85、86并移走。然后，用砂纸将面板/底盖整体部件11，顶盖12和硬化的预浸渍带84的表面磨光，并且进行喷漆，得到如图15(f)所示的本实施例的高尔夫球棍头。
一个对照例子的高尔夫球棍头可以通过用粘结剂77连接面板/底盖整体部件11和主体部件12形成，而不用构造上述实施例中的凹槽18和带状预浸渍带83、84并进行磨光和喷漆处理。图16显示了对照例子中高尔夫球棍头的连接件13中主体部件一个放大图。
对本实施例的高尔夫球棍头进行疲劳试验，使用一个疲劳试验机对高尔夫球棍头进行持续的击球试验。球棍头的速度设定在45m/s并且击球位置设在面板的中心，每次连续地击打预定数量的球，然后检查面板/底盖整体部件11和主体部件12之间的连接件13上是否有偏离、缺口和裂缝。该疲劳试验一直持续到高尔夫球棍头被毁坏。表1显示了测试结果。

没问题 X裂缝的发生率如表1中所示，在对照例子的高尔夫球棍头中，当击球到第1000次时，沿着面板/底盖整体部件11和主体部件12之间的接缝边界线25上出现了流状裂缝。在本实施例的高尔夫球棍头中，虽然击球次数增加到第10000次，也不出现裂缝，然后结束试验。
所以，本实施例中的高尔夫球棍头可以防止由于反复冲击而产生偏离、缺口和裂缝，其耐久性得到改善，保持较高的质量。
(例2)图8显示了构成根据本发明实施例2的高尔夫球棍的头部主体10A和表面材料10B。头部主体10A和表面材料10B构成所谓球棒的高尔夫球棍。
头部主体10A由上述的面板/底盖整体部件11组成，该部件由金属制成并且内部具有空间，同时开口11a形成在其顶表面上。由碳纤维组成的增强纤维树脂材料构成的表面材料10B成片状，并且能够覆盖头部主体10A的开口11a。
关于头部主体10A和表面材料10B，如图8中所示，当在连接件上形成凹槽18时，表面材料10B结合到头部主体10A的开口11a上。为了实现很好的结合，对头部主体10A和表面材料10B的相结合的表面进行喷砂处理。如果在头部主体10A和表面材料10B之间的连接件上形成凹槽18，通过使粘结剂45充满整个凹槽18，然后使其硬化，将接缝材料39粘贴。
这时，凹槽18和充满其中的接缝材料39不需要形成在连接件的整个周边上，也就是说，如图8所示，完全位于表面材料10B上。原因是，在这种高尔夫球棍头上产生的大多数的裂纹或者剥落集中在面板2附近，该面板常受高尔夫球的冲击。所以，凹槽18和充满其中的接缝材料39形成在面板2附近。
用于本实施例中的接缝材料39呈预浸渍状态，在其中排列的增强纤维用基质树脂浸渍，并且被切割成带状，其中增强纤维相对于接缝材料39的长度方向成一个预定的角度(直角或倾斜地)。如图8中的上部部件，该带状接缝材料39被切成两块并且放置在粘结剂45上。此时，如前所述，由图8中两点和阴影线所示的接缝材料39可以被省略。
根据该实施例，如图9(a)所示，接缝材料39铺设成三层。当然，构成每一层的接缝材料39的宽度应该适合于凹槽18的构造，例如，接连的宽度为7mm，10mm，12mm。其中包括位于最底层的碳纤维层，位于中间层的碳纤维层和位于最顶层的玻璃纤维层的每层接缝材料39和各层纤维的定位角都不相同。
凹槽18只需要形成在头部主体10A和表面材料10B之间的结合区域上的必要的部件上。凹槽18并不限于图9(a)中所示的朝上延伸的结构，但是可以如图9(b)中所示，由头部主体10A的垂直面18a和表面材料10B的倾斜面18a形成，或者如图9(c)中所示，由头部主体10A的倾斜面18a和表面材料10B的垂直面18b形成。
通过粘结剂粘在连接件上的每一接缝材料39，用夹具来加热(135℃)并且加压60分钟，使得接缝材料39硬化。然后，对表面进行磨光从而得到想要的高尔夫球棍。
在由头部主体10A和表面材料10B整体结合形成的高尔夫球棍头中，凹槽位于两部件中间的连接件的至少部分的接缝边界线上，以至于其横截面朝高尔夫球棍头的外表面延伸，并且由纤维增强树脂构成的接缝材料嵌入凹槽中。因此，接缝材料越过接缝边界线，使得相对于普通粘结剂的结合力，两部件之间的结合力得到增强。而且，还达到了吸收由于击打高尔夫球棍头而产生的冲击和振动的效果。结果是，防止了在连接件上产生偏离和裂缝，从而提供了一个高质量的高尔夫球棍头。
在头部主体10A和表面材料10B整体相结合形成的高尔夫球棍头的生产方法中，凹槽位于头部主体10A和表面材料10B中间的连接件的至少一部分上，并朝高尔夫球棍头的外表面延伸，将由纤维增强树脂材料组成的接缝材料放置在凹槽中，通过加压方法对接缝材料进行加压。因此，高尔夫球棍头连接件的结合力得到提高，并且能防止在连接件上产生偏离和裂缝。这样，达到了提高高尔夫球棍头的耐用性的效果。
权利要求
1.一种高尔夫球棍头，包括一准备与高尔夫球杆形成一体的头部主体以及一准备与头部主体形成一体的表面材料，其中一凹槽被设置在所述的头部主体和表面材料之间的一连接件的至少一部分上，并且由纤维增强树脂材料构成的接缝材料被嵌入所述的凹槽中。
2.如权利要求1所述的高尔夫球棍头，其中所述的凹槽从其截面上看朝向高尔夫球棍头的外表面延伸。
3.如权利要求1或2所述的高尔夫球棍头，其中所述接缝材料的增强纤维的定位角与所述连接件中的接缝边界线相交。
4.一种包括一准备与高尔夫球杆形成一体的头部主体以及一准备与头部主体形成一体的表面材料的高尔夫球棍头的制造方法，包括如下步骤在所述的头部主体和所述的表面材料之间的一连接件的至少一部分上设置一凹槽；将由纤维增强树脂材料组成的所述的接缝材料嵌入所述的凹槽中；以及利用加压方法对所述接缝材料进行加压。
5.根据权利要求4所述的高尔夫球棍头的制造方法，其中设置所述接缝材料的步骤包括将所述接缝材料缠绕成带状结构。
6.如权利要求4或5所述的高尔夫球棍头的制造方法，其中所述的加压方法是将所述的卷绕带缠绕。
7.一种包括一准备与高尔夫球杆形成一体的头部主体以及一准备与头部主体形成一体的表面材料的高尔夫球棍头的制造方法，包括如下步骤在所述的头部主体和表面材料之间的一连接件的整个外周上设置一凹槽，使得从其横截面看朝向所述的高尔夫球棍头的外表面延伸；在所述的凹槽中涂敷热固化粘结剂；在所述粘结剂上将由热固型的纤维增强树脂材料制成的一接缝材料缠绕成带状结构；并且对所述接缝材料加压。
全文摘要
本发明的目的在于防止在高尔夫球棍的连接件上产生偏离和裂缝，该高尔夫球棍由头部主体部件10A和表面材料10B结合在一起而整体构成，从而提供了高质量的耐用性强的高尔夫球棍头及其制造方法。在由头部主体部件10A和表面材料10B结合在一起而整体构成的高尔夫球棍头中，凹槽18位于两部件之间的连接件上，由纤维增强树脂材料构成的接缝材料19嵌入凹槽中。因此，结合强度得到增强。
文档编号A63B53/04GK1522775SQ20031012493
公开日2004年8月25日 申请日期2003年12月2日 优先权日2002年12月2日
发明者小野田健次, 相泽克幸, 庄修豪, 幸 申请人:美津浓株式会社, 美津浓科技株式会社, 锦祥产业股份有限公司