专利名称：高尔夫球棒头及其制备方法
技术领域：
本发明涉及用金属材料和纤维增强树脂构成的高尔夫球棒头及其制备方法。
背景技术：
有人提出了各种高尔夫球棒头，其中，纤维增强树脂部件复合在作为构成高尔夫球棒头的主要部分的部分金属材料部件上(后文中，它有时简称为“复合球棒头”)。通过使用由比重较小的纤维增强树脂制成的部件，可以减轻复合球棒头的重量，并且具备如下优点通过将减轻的重量分配至球棒头的侧部(如，尖侧或跟侧)或者分配至球棒头的背面，球棒头的重量分布的设计自由度可被改善。
而且，复合球棒头也可通过将由纤维增强树脂制成的、预先成型为预定形状的树脂部件粘接在，如，金属材料制成的球棒头外壳的开口部上而得(后文中，这种制备方法有时简称为“粘接法”)。然而，按照粘接法，在球棒头外壳和树脂部件结合部的边界容易出现缝隙和台阶，并且，球棒头的外观也易受损。并且，还存在由于制备球棒头外壳和/或树脂部件存在偏差而引起两个部件的装配不稳定的风险，以及存在因延展而使粘接强度降低的风险。如果粘接强度被降低，则树脂部件容易因击球时的冲击力而从球棒头外壳脱落。
至于其它的制备复合球棒头的方法，已知的有称为内压成型法(参见，例如，日本未审查专利公报NO.2001-190716和日本未审查专利公报NO.2001-190718)。所述内压成型法在如图7B所示的金属模20中加热球棒头基体，和使气囊(bladder)在中空部i处膨胀；所述球棒头基体由含许多预浸渍体的层压体P在部分固化的状态下置入如图7A所示的由金属材料制成的球棒头外壳M的开口部O1中而形成。因此，层压体P受热并受压，并被强烈地挤向金属模20的空腔侧以形成预定的形状，并紧密地固定在球棒头外壳M的开口部O1的周边。根据如上所述的内压成型法，它可使球棒头外壳M和树脂部件FR连接边界处的缝隙和台阶尽可能的缩小，因为这不同于粘接法，并且它还可使球棒头的外观得到改善。
然而，内压成型法有如下的缺点。换言之，根据内压成型法，为了使含预浸渍体的层压体P能更紧密地接触金属模20的空腔C的表面，层压体P就必须要有相对较大的部分扩展到外侧。为达到此目的，就必须从内侧对预浸渍体的层压体P施加均匀的压力。然而，在使气囊B膨胀时，在气囊B和层压体P之间的各个接触位置会产生暂时性偏移，因此施加到层压体P上的是不平衡内压。结果，层压体P不能均匀的膨胀至外侧，成型时，在成型树脂部件表面产生如蜷曲、凹陷、凸起等缺陷。而且，由于不仅仅会产生蜷曲、凹陷、凸起等缺陷，并且这个部位的增强纤维也被折叠，因此不可能得到足够的强度，而且蜷曲、凹陷、凸起容易成为导致损坏的起始点。
发明内容
本发明将上述的实际情况考虑在内，其主要目的是提供一种高尔夫球棒头，它可改善与气囊相接触的预浸渍体的流动性能，并可防止成型时由通过扩展对层压体施加均匀的压力时所产生的缺陷。
根据本发明的第一方面或第六方面，构成复合球棒头的树脂部件的预浸渍体的层压体由许多具有不同树脂百分含量的预浸渍体组成。具有最高树脂百分含量的预浸渍体用于最靠近中空部的最里层。与具有最低树脂百分含量的预浸渍体相比，具有较高树脂百分含量的预浸渍体在塑化的状态下有更好的流动性能，并且在经扩展与气囊接触时可以在表面得到良好的流动性能(滑动和变形)。换言之，此表面可以顺着气囊的形状变形，并可均匀地将压力传送至外侧的预浸渍体。相应的，可对层压体的各个部位均匀的施加压力，并可防止成型过程中如蜷曲之类的缺陷在树脂部件中产生。
而且，根据本发明的第五方面，构成复合球棒头的树脂部件的预浸渍体的层压体由许多具有不同树脂百分含量的预浸渍体组成，具有最低树脂百分含量的预浸渍体的至少一层被用于介于最里层和最外层之间的中间层，具有较高树脂百分含量的预浸渍体而非具有最低树脂百分含量的预浸渍体被用于最里层和最外层。其结果是，它可改善甚至是与金属模的空腔接触的层压体的最外层与空腔接触时的流动性能。相应的，根据本发明，层压体的最里层可以顺着气囊的形状变形，最外层可以顺着空腔的形状变形，因此，它可进一步防止成型过程中如蜷曲之类的缺陷在树脂部件中产生。
本发明的更优选实施方式见诸于从属权利要求、本说明书以及附图中。
图1根据本发明的实施方式所示的球棒头在标准条件下的透视图；图2是其平面图；图3是沿图2中线A-A的横截面图；
图4是球棒头的分解透视图；图5是预浸渍体实例的平面图；图6是预浸渍体的层压体的分解透视图；图7A和图7B是解释内压成型法的横截面图；图8是展示内压成型法的其它实施方式的球棒头外壳的平面图；图9A～9C是展示内压成型法的其它实施方式的部分横截面图；图10A和10B是一个球棒头的平面图以及一个从其背面看到的后视图，展示了根据本发明的其它实施方式；图11是展示本发明的其它实施方式的从球棒头背面看到的后视图；图12是展示本发明的其它实施方式的球棒头的底视13以分解的方式，展示了根据实施例和对照例的预浸渍体的层压体的扩展平面图。
具体实施例方式
下面，参照附图，给出根据本发明的一个实施方式的描述。
图1是球棒头在标准条件下的透视图，其中，根据本实施方式的高尔夫球棒头(后面，它有时可被简称为“球棒头”)按照规定的杆面底角和杆面倾角放置在水平面上，图2是其平面图，图3是沿图2中线段A-A的横截面的放大图，图4是球棒头的分解透视图。
根据本实施方式的球棒头1包括含用于击球的球棒面2的面部3；与面部3相联结并形成球棒头冠面的冠部4；与面部3相联结并形成球棒头底面的底部5；连接在冠部4和底部5之间的侧部6，它通过背面从面部3的尖侧3a延伸至根侧3b；以及位于冠部4的根部并连接在球棒杆(未示出)端处的颈部7。球棒头1的具体实例有木杆型球棒头，如发球木杆(#1)和球道用木杆，其内部具有中空部i构成的中空结构。
而且，球棒头1可由金属材料制成的球棒头外壳M和纤维增强树脂制成的树脂部件FR构成。
根据本实施方式的树脂部件FR可被具体化为至少为冠部4的一部分的冠端树脂部件FR1组成的结构。树脂部件FR由复合材料制成，复合材料通过将基体树脂和其增强材料复合而得，其比重比金属材料小。相应的，通过使用树脂部件FR，根据本发明的球棒头1可获得相对较大的重量减轻效果。减轻的重量可，例如，用于增大球棒头外壳M的尺寸，或者是分配至合适的部位，于是，可调整重心的位置和惯性矩，也便于改善重量分布设计时的自由度。
对基体树脂没有特别的限制，然而，适宜采用如环氧树脂、酚醛树脂等之类的热固性树脂，以及如尼龙树脂、聚碳酸酯树脂等之类的热塑性树脂。基体树脂优选价格不贵的、与纤维的黏结性能得到改善的、具相对较短的成型时间的基体树脂。而且，对纤维也没有特别的限制，然而，可采用如碳纤维、玻璃纤维、聚芳基酰胺纤维以及聚对苯撑-2，6-苯并双恶唑(PBO纤维)等有机纤维，或是如非晶纤维、钛纤维等之类的金属纤维，尤其是优选比重小而拉伸强度大的碳纤维。
而且，纤维的弹性模量也没有特别的限制，然而，如果弹性模量太小，则不能确保树脂部件FR的刚度，耐久性趋于降低；而如果相反，弹性模量太大，则其成本将上升，拉伸强度趋于降低。从这个角度出发，纤维的弹性模量要求等于或大于50GPa，更优选等于或大于100GPa，再进一步优选等于或大于150GPa，最优选等于或大于200GPa。并且，要求纤维的弹性模量的下限优选等于或小于550GPa，更优选等于或小于450GPa，再进一步优选等于或小于350GPa。在这里，纤维的弹性模量对应的是拉伸弹性模量，并由按照JIS R7601中“碳纤维测试方法”所测出的值定义其大小。并且，在含有两种或多种纤维的情况下，采用的是平均弹性模量，它是在重量比的基础上，通过称重并计算各种纤维的弹性模量得到的，如下面的表达式(1)所示平均弹性模量＝∑(Ei·Vi)/∑Vi(i＝1，2，)(1)(其中Ei为纤维i的弹性模量，Vi为纤维i的总重量)按照本实施方式的球棒头外壳M为如图4所示的构造体，它包括面部3、底部5、侧部6、颈部7以及冠部边缘10，其上具有连接至冠部树脂部件FR1，且连续设置在面部3中的开口部O1。球棒头外壳M可一开始就由各部分整体成形而得，例如，用铸造之类的方法，也可以用锻造、铸造、冲压、辊压之类的加工方法形成两个或多个部件，然后用焊接或之类的方法对其整体联结构成。
构成球棒头外壳M的金属材料没有特别的限制，然而，可采用，例如，不锈钢、马氏体时效钢、钛、钛合金、铝合金、镁合金、非晶质合金或之类。尤其是，适宜采用比强度大的钛合金、铝合金或者镁合金。在这种情况下，球棒头外壳M可用两种或多种金属材料制成。
如图3和图4所示，根据本实施方式，球棒头外壳M的冠部边缘部10包括了形成冠部4的环状外表面的冠部表面部10a和接收部10b，本实施例中，接收部10b具有从表面中的冠部表面部位10a向中空部位i的侧面降低，并延伸至开口部O1的周围的台阶。接收部10b可以在其圆周边缘部位容纳冠部树脂部件FR1的内表面。并且，基于上述的台阶，接收部10b可以容纳冠部树脂部件FR1的厚度，并使冠部表面部10a和树脂部件FR1经最后加工后齐平相接。
球棒头外壳M的接收部10b和冠部树脂部件FR1联结在一起，根据本实施方式，接收部10b位于开口部O1周围的整个圆周边呈连续的环状。其结果，使得它可能联结并容纳冠部树脂部件FR1的圆周边缘部位的整个圆周边。这可使之获得粘结强度。接收部10b的宽度Wa(从开口部O1的边缘的垂直方向上测得)没有特别的限制，然而，如果宽度太小，则球棒头外壳M和冠部树脂部件FR1间的联结面积过小，联结强度趋于降低；相反，如果宽度太大，则开口部O1的面积过小，存在得到的重量减轻效应不足的倾向。从这个角度出发，要求接收部10b的适宜宽度Wa为，例如，等于或大于5mm，更优选等于或大于10mm，要求其上限等于或小于30mm，更优选等于或小于20mm，宽度Wa可以是常数，也可以是变量。
而且，冠部树脂部件FR1不必组成整个冠部4，但至少是其一部分。然而，如果其面积过小，则存在获得的重量减轻效应不足的倾向。从这个角度出发，在如图2所示的标准条件下的平面图中，要求位于冠部4的开口部O1的面积S1和被冠部轮廓线包围的面积S的比值(S1/S)优选等于或大于0.5，更优选等于或大于0.6，要求其上限为，如，等于或小于0.9，优选等于或小于0.8。在这里，本实施例中的开口部O1为包括冠部4的结构，然而并不限于上面所述的部分，还可以形成延伸至其它部分(例如，侧部6)的开口部。
而且，冠部树脂部件FR1由按照内压成型法在球棒头外壳M内整体成形的模塑产品所构成。内压成型法的构造已提及，然而，在本实施方式中包含以下的步骤。
首先，制备许多具有能覆盖球棒头外壳M的开口部O1的预浸渍体。在图5中，以平面图的形式展示了用以形成树脂部件FR的一种预浸渍体11的一个实施例。预浸渍体11为片状体，处于半硬化状态，其中，树脂部件R浸渍按同一方向排列的碳纤维织品或是交叉向织成的碳纤维f纺织物(本实施例所示为后者结构)，并在预先被适当的切成如图5所示的形状的状态下使用。对预浸渍体11的轮廓形状没有特别的限制，然而，它通常相应地大致取决于球棒头外壳M的开口部O1。根据本实施例，预浸渍体11的轮廓形状可例示为这样的结构它比开口部O1的外形大，等于或者稍大于接收部10b的外形。
此外，制备多个具有不同树脂百分含量的预浸渍体11。在这里，“树脂百分含量”意味着树脂组分的重量和预浸渍体总重量的重量比。树脂的重量可用以下方法测得用化学法，只将树脂组分从要测量的树脂部件或者预浸渍体中分解并除去，以便只取出纤维，并从预先测得的树脂部件的总重量中减去纤维的总重量。可用化学法从树脂材料中除去树脂，例如，使用热的硝酸。也可用化学法从预浸渍体中除去树脂，例如，使用甲乙酮。在本例中所示为其中，预浸渍体11采用了两种具有不同树脂百分含量的预浸渍体，特别的，第一预浸渍体11a具有较高的树脂百分含量，第二预浸渍体11b具有较低的树脂百分含量。
而且，如图6所示，通过层压制备可覆盖开口部O1的预浸渍体11作为层压体P。在本实施方式中，层压体P可分为最靠近球棒头中空部i的最里层Sa，最靠近球棒头外表面的最外层Sb，以及介于两者之间的中间层Sc。并且层压体由多个预浸渍体构成。然而，至少最里层Sa采用具有最高树脂百分含量的第一预浸渍体11a。在本实施方式中，展示了这样的实例其中，第一预浸渍体11a不仅用于最里层Sa而且也用于最外层Sb。另一方面，中间层Sc采用具有最低树脂百分含量的第二预浸渍体11b。适宜的，层压体可以采用，例如，层压的方法来制备出不易剥离的层压体，所述层压的方法可以利用预浸渍体11本身的表面粘度或者是放入未固化的树脂底漆等来进行。
在这种情况下，组成如图5所示的层压体P时，理想的是使预浸渍体11的纤维f与作为球棒击球面2法向的基线BL之间的分配角θ互不相同。根据一个具体的优选方面，适宜采用被称作交叉预浸渍织物，这样，至少在最里层Sa和最外层Sb的一层中，纤维之间相互交叉(本实施例中以90°交叉)，优选在两层中都交叉。上述的交叉预浸渍体在拉伸时，几乎无任何不规则，并可在成型时起到减少缺陷的效果。而且，在本实施方式中，所用的是交叉预浸渍体，其分配角θ变为±45°。关于中间层Sc，所采用的是被称为单向预浸渍体(UD预浸渍体)，其中碳纤维排列在同一个方向上，并且其分配角从内侧被设定为0°，90°，0°，45°以及45°。分配角θ可以相应的按照所用纤维的弹性模量、所用数量等来设定。在这里，“球棒面的法向”被认为是在上述标准条件下，从球棒面的球棒头重力点到水平表面所画的一条法线的投影线段。
接下来，如图7A所示，进行球棒头基体1A的预成型步骤，所述预成型步骤将层压体P附在球棒头外壳M的开口部O1以覆盖开口部O1。层压体P以如上所述的第一预浸渍体11a形成最里层Sa的方向附在球棒头外壳M上。在本实施方式中，层压体P的周边边缘部位被配置成便于和处于开口部O1周边的接收部10b接触。而且，通过在预浸渍体的层压体P和接收部之间涂布，例如，热固型胶粘剂、树脂底漆等，可防止层压体P和接收部10b发生偏移，因此有助于改善成型的精确度。
预成型的球棒头基体1A被放入金属模20，金属模20可由，例如，一对可拆卸的上金属模20a和下金属模20b构成。这时，预成型步骤，例如，可在球棒头外壳M被预先放在下金属模20b的情况下进行。而且，要求球棒头外壳M具有一个与中空部联通的孔22，如，在其侧部6处。在加压流体流入和流出时可以膨张和收缩的气囊B可以通过孔22被插入。
此外，如图7B所示，在加热金属模20的同时，在中空部i中，可进行气囊B的扩张和形变的内压成型步骤。相应的，预浸渍体片材组成的层压体P受到来自气囊B的热和压力，沿着上金属模20a的空腔表面C发生形变并成型，并且，冠部树脂部件FR1和其圆周边部位整体粘附于接收部10b，这时，由于具有最高树脂百分含量的预浸渍体11a被用于最靠近中空部位i的层压体P的最里层Sa，故可在塑化状态下，在与气囊B和其邻近部位的接触表面中沿着气囊B的表面获得平稳的树脂流体，也就是说，可以获得改善的流动性能。换言之，层压体P的最里层Sa可以顺着气囊B的形状变形，并将气囊B的压力均匀的传送至外部预浸渍体层。相应的，可对层压体P的各个部位施加均匀的压力。
而且，在本实施方式中，由于具有较高树脂百分含量的预浸渍体11a也被应用于层压体P的最外层Sb中，所以即使在最外层Sb与金属模20的空腔表面C接触时，在接触部也可获得改善的流动性能。相应的，根据本实施方式的球棒头1中，层压体P能受到从内侧至外侧的均匀压力，这可防止如蜷曲之类的缺陷在成型时产生于树脂部件中。
在树脂部件FR成型时产生的缺陷最主要是受到预浸渍体11的树脂百分含量的影响，预浸渍体11构成最里层Sa，而最里层Sa在内压成型步骤中首先与气囊B接触。相应的，关于层压体P的最外层Sb，没有必要使用具有最高树脂百分含量的第一预浸渍体11a，而可以使用第二预浸渍体11b。然而，在与层压体P的最外层Sb和金属模20的空腔表面间接触时，为确保流体性能的改善，在最里层中，适宜优选使用具有最高树脂百分含量的第一预浸渍体11a，或者使用第三预浸渍体(未显示)，其树脂百分含量比第一预浸渍体11a小而比第二预浸渍体11b大。
而且，当层压体P按所需时间加热并完成成型时，流体从气囊B中排出而气囊B收缩，因此，通过孔22，气囊B被取出至球棒头外壳M的外部。孔22可用革囊、盖子或者其它部件密封，而球棒头的商标、装饰图案等附属于所述的其它部件，例如，在下一步骤中所进行的。
在层压体P的最里层Sa和/或最外层Sb中可优选采用玻璃纤维增强的预浸渍体，也就是具有最高树脂百分含量的预浸渍体。由于玻璃纤维价格便宜，故可降低生产成本并且成型产品是透明的。相应的，在层压体P的最里层Sa中使用玻璃纤维增强预浸渍体的情况下，就可看见中间层Sc并且可以确认中间层Sc等在成型时产生的缺陷，例如，通过从孔22照射光线至中空部I。而且，在最外层Sb使用玻璃纤维的情况下，可使中间层Sc的碳纤维如设计图案那样被看穿，而且从改善设计性能的角度出发，这种结构是优选的。
具有最高树脂百分含量的第一预浸渍体11a的树脂百分含量的绝对值没有特别的限制，然而，如果绝对值太小，则在内压成型法步骤中，最里层Sa的流动性能趋于降低；如果相反，绝对值太大，则树脂的量变得过大，所谓的预浸渍体的坚固度会失去，并且还存在预成型步骤中有效性被破坏的趋势。从这个角度出发，要求第一预浸渍体11a的树脂百分含量优选等于或者大于45％，更优选等于或者大于50％，进一步优选等于或者大于60％，并且其上限优选等于或者小于90％，更优选等于或者小于80％，进一步优选等于或者小于70％。
而且，对于树脂百分含量比第一预浸渍体11a小的第二预浸渍体11b的树脂百分含量也没有特别的限制，如果值太小，则很难获得足够的复合材料强度；如果相反，值太大，则重量增大，减轻球棒头重量的效应就趋于降低。从这个角度出发，要求第二预浸渍体11b的树脂百分含量优选等于或者大于20％，更优选等于或者大于30％，进一步优选等于或者大于35％，并且其上限优选等于或者小于55％，更优选等于或者小于50％，进一步优选等于或者小于40％。
而且，在层压体P中，具有最高树脂百分含量的预浸渍体11a和具有最低树脂百分含量的预浸渍体11b之间的树脂百分含量的差异适宜优选等于或者大于5％，更优选等于或者大于10％，进一步优选等于或者大于15％。并且其上限适宜优选等于或者小于50％，更优选等于或者小于40％，进一步优选等于或者小于30％。如果树脂百分含量的差异小于5％，则存在以下的倾向最里层Sa中的预浸渍体的树脂百分含量过小并且流动性能变差，或者是中间层Sc中的预浸渍体的树脂百分含量过大并且树脂部件的比重变大。而且，如果树脂百分含量的差异大于50％，则各层之间趋于产生刚度的差异，或者趋于产生应力集中点等。
并且，层压体P中所用的预浸渍体的“梅芝凯量(metsuke amount)”(每1m2的预浸渍体所含的纤维重量g)没有特别的限制，然而，如果它太小，则预浸渍体的厚度变小，操作性能被破坏且成型时趋于产生缺陷；相反，如果它太大，则每片预浸渍体的厚度变大，很难对厚度进行调整，并且树脂的浸渍率变得不均匀，因此强度趋于降低。从这个角度出发，预浸渍体11的“梅芝凯量”适宜优选等于或者大于50g/m2，更优选等于或者大于75g/m2，进一步优选等于或者大于100g/m2，并且其上限适宜优选等于或者小于300g/m2，更优选等于或者小于250g/m2，进一步优选等于或者小于200g/m2。
在上述的实施方式中，所例举的情况是，层压体P由具有不同树脂百分含量的两种预浸渍体——第一预浸渍体11a和第二预浸渍体11b——所组成。然而，例如，层压体P还可包含树脂百分含量比第一预浸渍体11a小而比第二预浸渍体11b大的第三和第四预浸渍体(未显示)，在这种情况下，适宜的是，对树脂百分含量的数值规定不仅可适用于第一预浸渍体11a和第二预浸渍体11b之间，也可适用于第一预浸渍体11a和第三预浸渍体之间，第三预浸渍体和第四预浸渍体之间，或者第四预浸渍体和第二预浸渍体之间。
而且，根据优选的方面，例如，如图8和对应于图8中沿线B-B的横截面的图9A所示，大致在辅助成型步骤中，可在先于放置层压体Pa时，将一辅助预浸渍体13预先放于朝向球棒头外壳M的接收部10b的中空侧的内表面10bi上。辅助预浸渍体13放于内表面10bi上以形成突出部13a，它从开口部O1的边缘向开口部O1侧突起。如同本实施方式中优选的方式，辅助预浸渍体13位于开口部O1的周边的至少一部分上，然而，适宜的是，它呈环状并且连续的附在开口部O1的周边。本实施例中的辅助预浸渍体13示为如下的结构辅助预浸渍体被分为四片以便能连续的分配在开口部O1的周围。
而且，如图9B所示，用上述的同样的方式，将层压体P附在接收部10b，以覆盖开口部O1。并且，如图9C所示，通过在金属模20中进行内压成型步骤，可以整体的形成层压体P和辅助预浸渍体13的突出部13a。相应的，树脂部件FR的周边边缘部可以形成为分叉部15，它包括沿着接收部10b的外表面扩张的外片部15a和沿着接收部10b的内表面扩张的内片部15b。如上所述，通过一个简单的工序，就可在树脂部件FR和球棒头外壳M之间增加一个粘合区域，并且，在制备复合球棒头时，通过预先将具有突出部13a的辅助预浸渍体13安置于接收部10b的内表面并与层压体P的最里层相互粘合，可制备出具有牢固的粘结强度的球棒头1。在此情况下，由于辅助预浸渍体13的使用区域被限制，辅助预浸渍体13并不包括在层压体P中。相应的，其树脂百分含量也没有特别的限制，然而，优选30％～70％。
由于根据本实施方式的球棒头1可以通过使用树脂部件来减轻重量，故可增加球棒头的体积。于是球棒头的体积适宜优选等于或者大于200cm3，更优选等于或者大于300cm3，进一步优选等于或者大于380cm3，特别优选等于或者大于400cm3。因此，这可增加准备击球时的安全感，并且可增加有效击球点面积以及惯性矩。尽管没有特别的限制，但适宜的是，通过球棒头重心的垂线附近的惯性矩优选等于或者大于2000g·cm2，更优选等于或者大于3000g·cm2，进一步优选等于或者大于3500g·cm2，在上述的标准条件下。对球棒头体积的上限也没有特别的限制，然而，在基于R&A和USGA规则的条件下，其上限优选限制在等于或者小于470cm3。
本说明给出了根据本发明的实施方式的描述，然而，本发明并不局限于上述实施方式，并且还可以应用于铁杆型(iron-type)、万能型(utility-type)和镘板型(patter-type)。而且，在上述的实施方式中，显示了如下方面由纤维增强树脂制成的树脂部件由冠部树脂部件FR1构成。然而，例如，如图10A和10B所示，它的结构可按如下所述球棒头外壳M的开口部O1的一部分在背面侧横跨冠部4和侧部6，并且树脂部件FR也可被放置成横跨冠部4和侧部6。在上述的实施方式中，与图1所示的情况进行对比，由于它可减轻球棒头上部的重量，故可使球棒头的重心降低。
而且，如图11所示，可以通过在球棒头外壳M的侧部6中形成开口部O1来放置树脂部件FR，故在本实施方式中，可增加穿过球棒头重心的水平轴线周围的惯性矩。而且，如图12所示，除了冠部的树脂部件FR1之外，还可以采用底部树脂部件FR2，在本实施方式中，可进一步增大球棒头的垂直轴线附近的惯性矩。
实施例为了验证本发明的效果，在图1-3和表1所作的说明的基础上，用试验方式，制备了球棒头体积为420cm3的木杆型球棒头。上述的开口部的面积S1和球棒头的面积S的比值S1/S设定在0.8。球棒头外壳和树脂部件制成如图1～图5的形状。并且，预浸渍体的层压体从最外层至最里层按顺序采用参照符号(a)～(g)，如图13所示。各预浸渍体所用的纤维、取向的角度以及纤维的方向均如所述。并且，使用碳纤维的各预浸渍体(CFRP)由碳纤维和环氧树脂的复合材料构成，碳纤维的拉伸弹性模量为235Gpa。并且，在各预浸渍体中，树脂百分含量各不相同，如表1所示。
为了防止偏移，球棒头外壳采用Ti-6Al-4V整体铸造而得。然后采用NC操作使球棒头外壳中的开口形状一致。并且，通过使用如图9所示的、宽度为20mm的辅助预浸渍体片，预先在球棒头外壳中形成10mm的辅助预浸渍体片的突出部。复合球棒头通过辅助成型步骤和内压成型步骤制备而得，并且测试了各球棒头的不合格率和耐久性。这里，成型后树脂部件的最终厚度为0.8～1.15mm。
测试方法如下<不合格率>
每制备100个球棒头，均测试其成型时树脂部件中的凹面或者凸面上的可目检的蜷曲和缺陷的发生比率。其结果用指数表示，其中对照例1被设定为100，该数值越小，球棒头越好。
<耐久性>
用由SPI运动有限公司制造的碳纤维球杆MP-200装配到每个试验用球棒头上，制成45英寸的木杆型球杆。球棒装配上MIYAMAE有限公司制造的挥杆机器(SHOT ROB IV)上，并用球棒头面部中心位置，以51m/s的球棒头速度，击打了3000个高尔夫球，以进行耐久性测试。并且，将没有裂纹、破裂等损伤的球棒头标记为“O”，将有损伤产生的球棒头标记为“X”，并且记录下球棒头产生损伤时击打球的数目。测试结果见表1。
表1
从测试结果中证实按照本发明的球棒头降低了成型时的缺陷而且又不破坏耐久性。特别是，在实施方式1和实施方式3中，预浸渍体的层压体的最里层和最外层使用了具有较高树脂百分含量的预浸渍体，可以确证有在成型时缺陷被显著降低这一明显效果。
权利要求
1.一种高尔夫球棒头，它包括由金属材料制成且具有开口部的球棒头外壳，和设置在所述的球棒头外壳的开口部中、并且在其内部设有内中空部的由纤维增强树脂制成的树脂部件，其特征在于，所述树脂部件由成型体构成，所述成型体通过将具有覆盖所述的开口部的大小、且具有不同树脂百分含量的多层预浸渍体的层压体用内压成型法整体成型于所述的球棒头外壳中而得到；且具有最高树脂百分含量的预浸渍体用于最靠近所述中空部的所述层压体的最里层中。
2.如权利要求1所述的高尔夫球棒头，其特征在于，所述具有最高树脂百分含量的预浸渍体的树脂百分含量为45～90％。
3.如权利要求1或2所述的高尔夫球棒头，其特征在于，所述层压体包括具有最低树脂百分含量的预浸渍体，并且具有最低的树脂百分含量的预浸渍体和具有最高树脂百分含量的预浸渍体之间的树脂百分含量的差异为5～10％。
4.如权利要求1～3中任何一项所述的高尔夫球棒头，其特征在于，所述具有最高树脂百分含量的预浸渍体用玻璃纤维增强。
5.一种高尔夫球棒头，它包括由金属材料制成且具有开口部的球棒头外壳，设置在所述球棒头外壳的开口部中、且设有内中空部的由纤维增强树脂制成的树脂部件，其特征在于，所述树脂部件由成型体构成，所述成型体通过将具有覆盖所述的开口部的大小、且具有不同树脂百分含量的多层预浸渍体的层压体用内压成型法整体成型于所述球棒头外壳中而得到；所述层压体至少在介于最靠近所述中空部的最里层和最靠近球棒头外表面的最外层之间的中间层中，采用至少一层具有最低树脂百分含量的预浸渍体；且，树脂百分含量比具有最小树脂百分含量的预浸渍体高的预浸渍体被用于所述最里层和最外层。
6.一种制备高尔夫球棒头的方法，所述高尔夫球棒头包括由金属材料制成且具有开口部的球棒头外壳，和并设置在所述球棒头外壳的开口部中、且在其内部设有内中空部的由纤维增强树脂制成的树脂部件，所述方法包括成型球棒头基体的预成型步骤，该步骤包括设置由具有覆盖所述开口部的大小、且具有不同树脂百分含量的多个预浸渍体构成的层压体，和在最靠近所述中空部的最里层中采用具有最高树脂百分含量的预浸渍体；以及在所述球棒头外壳中整体成型所述层压体的内压成型步骤，该步骤包括在金属模中加热所述球棒头基体，和在所述中空部使气囊膨胀。
全文摘要
本发明防止了蜷曲在树脂部件中产生。本发明提供了一种高尔夫球棒头(1)，它包括由金属材料制成并具有一个开口部(O1)的球棒头外壳(M)，由纤维增强树脂制成并置于所述的球棒头外壳的开口部(O1)中的树脂部件(FR)，并且在其内部有内中空部，树脂部件(FR)由成型体构成，所述成型体通过将覆盖在所述的开口部(O1)上的、具有不同树脂百分含量的多层预浸渍体的层压体用内压成型法整体成型于所述的球棒头外壳上得到。而且，具有最高树脂百分含量的预浸渍体被用于紧靠所述中空部的所述层压体的最里层中。
文档编号A63B53/04GK1669604SQ20051005593
公开日2005年9月21日 申请日期2005年3月15日 优先权日2004年3月17日
发明者尾山仁志 申请人:住胶体育用品株式会社