專利名稱：高爾夫球棍頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其頭部主體和表面材料結(jié)合成一體的高爾夫球棍頭及其制造方法。其中，說明書以及權(quán)利要求書中提到的“頭部主體”指的是和高爾夫球桿成一體并且有一個端面的那部分，該頭部主體由金屬材料或者纖維增強樹脂材料整體形成。“表面材料”指的是形成一個部件表面的部分，該部件安裝有高爾夫球棍頭且同時和頭部主體形成一體，該表面材料構(gòu)成冠狀部件或內(nèi)表面并且由金屬材料或者纖維增強樹脂材料整體形成。
背景技術(shù)：
業(yè)已按照傳統(tǒng)的方式提出由頭部主體和表面材料相結(jié)合而整體形成的高爾夫球棍頭及其制造方法。
例如，根據(jù)專利文件1，在包括面板、頂部、底部、后部、頸部等等部件的高爾夫球棍頭中，面板、底部的中心部、后部的中心部、頂部的兩部分由一個單層的金屬加強板形成作為頭部主體，同時由加強碳纖維構(gòu)成的表面材料構(gòu)成其他部件，通過粘結(jié)劑該兩部件沿各自的邊界線粘合在一起。
根據(jù)專利文件2，用模子鑄造主體部件，其中具有擊球面板，球桿固定座從擊球面板的一端延伸，而凹形部件位于擊球面板的相反端。在將球桿固定座的角度調(diào)整過后，通過對主體部件的底部進行開孔而得到嚙合孔。下一步，對主體部件進行熱處理和拋光處理。主體部件中凹形部件的周邊用氧化鋁進行噴砂處理，使其變得粗糙。然后，用碳纖維增強劑制成的且具有平衡錘(weight)孔的多層覆蓋件和凹形部件相結(jié)合，平衡錘和平衡錘孔相嚙合，從而得到高爾夫球棍頭。然后，將該高爾夫球棍頭放入模子中，通過嚙合孔將氣囊放入高爾夫球棍頭中，氣囊中充滿氣體，直到覆蓋件和模子的空腔相接觸，通過熱壓對高爾夫球棍頭進行硬化處理。然后，將氣囊取出。然后，用一個襯塊和嚙合孔相嚙合。
而且，發(fā)明者通過日本專利第2002-244725號建議了一種高爾夫球棍頭的制造方法，該高爾夫球棍頭包括頸部，面板，頂部，側(cè)部和底部，同時空心頭罩包括金屬材料制成的第一外罩和纖維增強樹脂材料制成的第二外罩，該制造方法包括用金屬材料形成具有頸部、面板和底部的外罩的步驟；通過貼附預(yù)浸漬體片形成預(yù)制外殼的步驟，在其中增強纖維用熱固樹膠浸漬；覆蓋預(yù)浸漬體的步驟，在其中在和頂部以及芯部材料的側(cè)部和底部相對應(yīng)的位置增強纖維用熱固樹膠浸漬，取出芯部材料從而得到包括頂蓋、側(cè)部和底部的外殼主體預(yù)制體；通過將外殼預(yù)制體和外殼主體預(yù)制體相結(jié)合，并且通過頸部的孔在頭部預(yù)制體中安放一個空心管狀元件而得到頭部預(yù)制體的步驟；以及將頭部預(yù)制體放入模子中，關(guān)上模子，通過在管形件充滿氣體并且加壓以便加熱頭部預(yù)制體，從而得到頭部成型體的步驟。
如上述傳統(tǒng)技術(shù)所述，通常，為了將頭部主體和表面材料相結(jié)合，該兩部件分別單獨形成，并且通過在兩部件的連接件上使用粘結(jié)劑而結(jié)合在一起，或者在模子中放置預(yù)制的金屬材料元件并且硬化構(gòu)成表面材料的樹脂材料，通過金屬材料元件而整體形成。
在完成兩部件的結(jié)合后，去除由與黏合劑結(jié)合時過量的黏合劑和整體成型時過量的樹脂的硬化產(chǎn)生的毛邊并且用油灰填充硬化的黏合劑或樹脂中產(chǎn)生的裂縫。拋光和噴漆處理后，完成高爾夫球棍頭的制造。
專利文件1日本實用新型申請公開HEI7-406專利文件2日本專利申請公開2001-340499然而，根據(jù)上述的傳統(tǒng)技術(shù)，通過結(jié)合頭部主體和表面材料而得到的高爾夫球棍頭具有如下的問題。
因為該高爾夫球棍頭用作反復(fù)地擊球，每次擊球時因為沖擊而產(chǎn)生的振動完全地產(chǎn)生在高爾夫球棍頭上。這樣，因為在一個頭部主體和表面材料整體結(jié)合而成的高爾夫球棍頭中，兩部件的特性不同，使得因沖擊而產(chǎn)生的振動傳輸和材料變形量也不同。因此，在兩部件之間的連接件上會產(chǎn)生偏離或者裂縫，從而最后導(dǎo)致高爾夫球棍頭被損壞，這是要解決的問題。
而且，在用粘結(jié)劑將兩部件粘結(jié)在一起而形成的高爾夫球棍頭中，通過擴大連接件的結(jié)合區(qū)或者使用粘性更強的粘結(jié)劑可以增強兩部件的結(jié)合力，從而提高耐用性。在兩部件整體形成的高爾夫球棍頭中，使用相對于金屬材料具有良好的適用性的粘結(jié)劑，通過增強兩部件的結(jié)合力可以提高耐用性。
然而，雖然在耐用性得到改善的高爾夫球棍頭中，結(jié)合力得到增強，也很難完全消除由于兩部件邊界線上振動所產(chǎn)生的材料的輕微變形、偏離以及裂縫。而且，當球被高爾夫球棍頭反復(fù)擊打時，伴隨著偏離或者缺口的、在橫越連接件上邊界線的涂層上產(chǎn)生的裂縫最終被覆蓋。因為這些原因，顧客會抱怨，質(zhì)量得不到保持，這是要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
由于上述問題，本發(fā)明的一個目的是防止在高爾夫球棍的連接件上產(chǎn)生偏離和裂縫，在該高爾夫球棍中頭部主體和表面材料相互結(jié)合而整體形成，從而提供一個具有較好耐用性的高質(zhì)量的高爾夫球棍頭，并且提供了其制造方法。
為了達到上述目的，根據(jù)本發(fā)明第一方面，提供了一個包括和高爾夫球桿形成一體的頭部主體以及和頭部主體形成一體的表面材料組成的高爾夫球棍頭，其中凹槽位于所述的頭部主體和表面材料之間的連接件的至少一部分上，由纖維增強樹脂材料組成的接縫材料嵌入凹槽中。
這里所提及的頭部主體指的是一個部件，該部件和前述的高爾夫球桿形成一體，具有如圖2中面板/底蓋整體部件11的面板2，由金屬材料如鈦、不銹鋼、鋁或者纖維增強樹脂材料組成。表面材料指的是一個器件，該器件和頭部主體形成一體并且覆蓋或形成高爾夫球棍頭的表面，比如，圖2或者圖8中所示的頂蓋12，或者圖10中所示的頭部主體的底面，并且由金屬材料如鈦、不銹鋼、鋁或者纖維增強樹脂材料組成。
雖然本發(fā)明第一方面中提及的凹槽可以制作成就在第二方面中的從其側(cè)截面來看朝向高爾夫球棍頭的外表面延伸，本發(fā)明不限于此，而是該橫截面形狀可以制作成，例如，U形或方形。也就是說，第一方面提到的凹槽可以是任何形狀，只要其能填充纖維增強樹脂材料構(gòu)成的接縫材料。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一個根據(jù)第一方面的高爾夫球棍頭，其中凹槽被制作成從其橫截面看朝向高爾夫球棍頭的外表面延伸。
根據(jù)本發(fā)明第三方面，提供了一個根據(jù)第一或第二方面的高爾夫球棍頭，其中接縫材料中增強纖維的定位角和連接件的接縫部分邊界線相交。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一個包括和高爾夫球桿形成一體的頭部主體以及和頭部主體形成一體的表面材料組成的高爾夫球棍頭的制造方法，包括如下步驟在所述的頭部主體和表面材料之間的連接件的至少一部分上開設(shè)凹槽；將由纖維增強樹脂材料組成的接縫材料嵌入凹槽中；通過加壓方法對所述接縫材料進行加壓。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，例如，圖13或圖17(a)或17(b)所示，提供了一個根據(jù)第四方面的高爾夫球棍頭的制造方法，其中設(shè)置接縫材料的步驟是將接縫材料纏繞(winding)成帶狀。
根據(jù)本發(fā)明第六方面，提供了一個根據(jù)本發(fā)明第四或者第五方面的高爾夫球棍頭的制造方法，其中對卷繞帶進行加壓。
根據(jù)本發(fā)明第七方面，提供了一種制造包括與高爾夫球桿形成一體的頭部主體以及與頭部主體形成一體的表面材料組成的高爾夫球棍頭的方法，該方法包括如下步驟沿著所述的頭部主體和表面材料之間的連接件的整個外周上開設(shè)一個凹槽，使得從其橫截面看朝向高爾夫球棍頭的外表面延伸；在凹槽中使用熱固化粘結(jié)劑；在所述粘結(jié)劑上將熱固化類型的纖維增強樹脂材料構(gòu)成的接縫材料纏繞成帶狀結(jié)構(gòu)；并且對所述接縫材料加壓。


圖1是本發(fā)明一個實施例中高爾夫球棍頭的透視圖；圖2是本發(fā)明一個實施例中高爾夫球棍頭的分解透視圖；圖3是本發(fā)明一個實施例中高爾夫球棍頭的橫截面圖；圖4是本發(fā)明一個實施例中高爾夫球棍頭的主體部分的放大圖；圖5是顯示其他實施例的示意圖；圖6是顯示其他實施例的示意圖；圖7顯示其他實施例的示意圖；圖8是顯示其他實施例的示意圖；圖9是顯示位于頭部主體和表面材料之間的連接件狀態(tài)的示意圖，圖9(a)是一個顯示具有三層結(jié)構(gòu)的連接材料的局部放大截面圖，圖9(b)是顯示凹槽結(jié)構(gòu)的其他實施例的部分放大截面圖，圖9(c)是顯示另一個凹槽結(jié)構(gòu)的局部放大截面圖。
圖10是顯示其他實施例的示意圖；
圖11是顯示其他實施例的示意圖；圖12顯示其他實施例的示意圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造工藝透視圖；圖14是主體部件的放大圖，顯示了本發(fā)明實施例中制造方法的每個步驟中連接件的狀態(tài)；圖15是主體部件的放大圖，顯示了本發(fā)明實施例中制造方法的每個步驟中連接件的狀態(tài)；圖16是對照例子中高爾夫球棍頭的連接件上主體部件的放大圖；圖17是顯示連接材料的切削條件下的平面圖，并且顯示了兩種類型(a)和(b)；附圖標記說明圖1∶1/高爾夫球棍頭；9/頸部；6/背部；3/頂部；7/跟部；2/面板；5/尖端；4/底部；8/側(cè)部；圖212/頂蓋；11/面板/底部整體部件；圖413/連接件；19/接縫材料；18/凹槽；29/結(jié)合面；23/角；18/凹槽；21/外表面；24/深度；15/結(jié)合面；16/粘結(jié)劑；25/接縫邊界線；20/底部；圖1239/接縫材料；圖1338/傾斜面；42/傾斜面；45/粘結(jié)劑；47/卷繞帶；圖1465/臺階；67/厚度；66/連接件；70/水平寬度；62/顎式部件；63/厚度；64/延伸長度；68/凸出長度；73/端部；71/開口周邊；89/角；77/粘結(jié)劑；80/凹槽寬度；81/凹槽深度；84/預(yù)浸漬帶；86/卷繞帶；2a/接受件；10A/頭部主體；10A/表面材料；10a/第一表面材料；10b/第二表面材料；11/頭部主體；12/表面材料。
具體實施例方式
在下文中將參照附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明。圖1是本發(fā)明實施例中高爾夫球棍頭的透視圖，圖2是其分解透視圖，圖3是橫截面圖，圖4是本發(fā)明主體部分的放大圖。
如附圖1(a)和(b)中所示，本發(fā)明的高爾夫球棍頭(golf club head)包括一個擊球面板2，一個構(gòu)成高爾夫球棍頭1上部表面的頂蓋部件3，一個構(gòu)成高爾夫球棍頭1底表面的底蓋4，一個經(jīng)由位于頂蓋(crownsection)3和底蓋4之間的背部6從尖端(toe side)5延伸到跟端(heelside)7的側(cè)部8，以及一個安裝高爾夫球桿的頸部9。該面板(club face)2、底蓋(sole section)4和頸部(neck section)9構(gòu)成本發(fā)明中所述的的頭部主體10A，頂蓋3和側(cè)部8構(gòu)成本發(fā)明中所述的的表面材料10B。
本實施例的高爾夫球棍頭1通過粘接在一起使頭部主體10A和表面材料10B結(jié)合成一體而形成，尤其如圖2、3中所示，高爾夫球棍頭1包括一個面板，底蓋整體部件11，即由金屬材料制成的頭部主體10A；以及一個頂蓋部件12，即由纖維增強樹脂材料制成的表面材料10B。該面板/底蓋整體部件11由高爾夫球棍頭1的頸部9、面板2和底蓋4整體構(gòu)成，而頂蓋部件12由頂蓋3和側(cè)部8整體構(gòu)成。該面板/底蓋整體部件11和頂蓋部件12通過連接件13結(jié)合成一個整體。
至于本實施例中高爾夫球棍頭1的連接件13的結(jié)構(gòu)，如附圖3和4所示，粘結(jié)劑16夾在面板/底蓋整體部件11的結(jié)合面15和頂蓋部件12的結(jié)合面29之間，并且兩個部件結(jié)合在一起。然后，在接縫處邊界線25上開設(shè)一個凹槽18，該邊界線是在結(jié)合時在高爾夫球棍頭1外表面上暴露的兩部件之間邊界的中心線，使得它朝外表面延伸，并且前述的凹槽18用纖維增強樹脂材料構(gòu)成的接縫材料填充。因此，該接縫材料19嵌入以接縫處邊界線25為中心的面板/底蓋整體部件11(頭部主體10A)和頂蓋部件(表面材料10B)12之上。
在具有上述結(jié)構(gòu)的高爾夫球棍頭1中，面板/底蓋整體部件11、頂蓋部件12和接縫材料19各自的外表面構(gòu)成了高爾夫球棍頭1的外表面，使得高爾夫球棍頭1具有一個光滑的曲線外表面。
凹槽18的橫截面形狀最好是V形或者U形，使得它從凹槽18的底部20一直延伸到高爾夫球棍頭1的外表面21，然而，如圖4中所示，橫截面形狀也可以是方形的。雖然凹槽18的寬度和深度是根據(jù)元件的特性和厚度適當選擇的，但是由于在從其橫截面看該凹槽被制作成基本上V形或者U形橫截面時所存在的延伸角23增加，可以更增強通過纖維增強樹脂材料構(gòu)成的接縫材料19的應(yīng)用防止連接件13產(chǎn)生偏離或者間隙作用。尤其是，因為當凹槽18的深度24隨著角度23的增加而減少時，頭部主體10A和表面材料10B之間的接縫區(qū)會擴大，因此該兩部件之間的結(jié)合力得到加強。
準備形成凹槽的區(qū)域可以位于頭部主體10A和表面材料10B之間的連接件的全部或部分邊緣上。也就是說，凹槽18不需要形成在連接件的整個邊緣上，即圖8中所示的表面材料10B的整個邊緣上。原因是當擊打高爾夫球時，面板2受到撞擊，此類型的高爾夫球棍上產(chǎn)生的絕大部分的裂縫或脫落集中在面板2的鄰近區(qū)域上。這樣，凹槽18可以形成在面板2的鄰近區(qū)域上。
頭部主體10A和表面材料10B之間的連接件13的結(jié)構(gòu)并不限于上述的結(jié)構(gòu)。不管如圖5、6、7中所示的連接件如何，必須的結(jié)構(gòu)是，形成得使它從其橫截面看朝高爾夫球棍頭的外表面延伸的凹槽18完全地被設(shè)置在接縫邊界線上，并且纖維增強樹脂材料構(gòu)成的接縫材料19嵌入凹槽18中。
而且，本發(fā)明的高爾夫球棍頭并不限于上述實施例中所述的頭部主體10A和表面材料10B的分離結(jié)構(gòu)。如果高爾夫球棍頭由頭部主體10A和表面材料10B結(jié)合而成，那么本發(fā)明可用于任何分離結(jié)構(gòu)的兩器件的連接件。圖8、10、11和12例示了其他的分離結(jié)構(gòu)。
盡管本發(fā)明的高爾夫球棍頭是通過利用在頭部主體10A和表面材料10B的連接面上涂粘結(jié)劑將兩部件結(jié)合在一起，但是也允許將頭部主體10A和表面材料10B的原料放置在模型中，然后在纖維增強樹脂材料硬化的同時通過整體模壓將兩部件結(jié)合在一起。在這種情況下，在纖維增強樹脂材料中的基質(zhì)樹脂充當粘結(jié)劑，以便整體成型。
因為使用增強纖維做接縫材料19，所以金屬纖維、玻璃纖維、陶瓷基底纖維、有機堿纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、鈦鉀纖維、碳纖維或者由這些纖維的混合物組成的纖維或織物也可以使用。特別是，因為碳纖維很輕，可以優(yōu)選使用以減少高爾夫球棍頭的重量。
雖然使用熱塑性樹脂做為用作接縫材料19的基質(zhì)樹脂，也可以使用熱固性樹脂，可選自環(huán)氧樹脂、非飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂、硅酮樹脂、聚氨基甲酸乙酯樹脂、尿素樹脂等類似物，從未固化狀態(tài)下的易纏繞性和硬化后的穩(wěn)定的物理特性來看，優(yōu)選使用熱固化樹脂。
熱固化樹脂可以通過將包括纖維增強樹脂材料的接縫材料39的基質(zhì)樹脂和作為加強材料的細碳纖維混合而制成。這種纖細的碳纖維是根據(jù)汽相生長方法、激光色差方法、等離子體合成方法等類似的方法制造的，并且在單層結(jié)構(gòu)下形成，在該結(jié)構(gòu)中，其碳六邊形網(wǎng)狀平面晶體(hexagon netplane crystal)形成柱形，或者形成多層結(jié)構(gòu)，同時在其中心存在一個小的空心部分。例如，可以使用具有納米級(nano-order)纖維直徑的碳納米管或碳納米纖維等等。同時，可以使用具有不同的晶體結(jié)構(gòu)的該細碳纖維。
該細碳纖維是輕質(zhì)的具有極好強度的細纖維，當其混合到接縫材料39的基質(zhì)樹脂中時充當增強填料，使得接縫材料39的剪應(yīng)力顯著地提高，其耐壓強度也極大地提高。
選用的這些細碳纖維的平均纖維直徑范圍為10-300nm，尤其為20-200nm。該細碳纖維的平均纖維直徑小于300nm的原因是，如果直徑大于該數(shù)值，則基質(zhì)樹脂的強化效果就不能充分顯露，使得高爾夫球棍頭的耐壓強度不夠理想，其導(dǎo)熱性下降，使得極好的減振性能得不到實現(xiàn)。該細碳纖維的平均纖維直徑大于20nm的原因是，如果直徑小于該數(shù)值，則纖維很難處理，使得其不能均勻地和基質(zhì)樹脂混合，因此高爾夫球棍頭的質(zhì)量有可能產(chǎn)生偏差。然后，選用的細碳纖維的平均纖維長度的范圍為2-30nm，尤其為5-20nm。
該細碳纖維和基質(zhì)樹脂是按照1-10％重量比，優(yōu)選的是按3-7％的重量比相混合，該樹脂的粘度在周圍溫度下設(shè)定為5-1000cps。該細碳纖維的混合比率設(shè)為大于1％重量比的原因是，如果混合比率小于該數(shù)值，則基質(zhì)樹脂層的強化效果不能充分實現(xiàn)，使得高爾夫球棍頭的耐壓強度不夠理想，減振和排斥性(repulsive property)能不能充分地增加。該細碳纖維的混合比率設(shè)為小于10％重量比的原因是，如果混合比率大于該數(shù)值，則其不能均勻地和基質(zhì)樹脂混合，而且即使細碳纖維的重量比大于10％，也不可能實現(xiàn)更好的耐壓強度、減振和排斥等性能。
從上述的實施例可以得到下面的效果。在本發(fā)明通過將頭部主體和表面材料整體結(jié)合而形成的高爾夫球棍頭中，該凹槽部分或全部地位于兩部件之間的連接件的接縫部分的邊界線上，使得其橫截面向高爾夫球棍頭的外表面延伸，并且凹槽由纖維增強樹脂材料組成的接縫材料填充，該接縫材料橫跨接縫邊界線形成。結(jié)果，兩部件之間產(chǎn)生的結(jié)合力比用普通的粘結(jié)劑粘合來的大。而且，還可以減輕高爾夫球棍頭擊球時產(chǎn)生的沖擊或者振動，從而防止連接件上產(chǎn)生偏離和裂縫。
嵌入凹槽18中的接縫材料19的增強纖維的定位角最好和連接件13上暴露出的接縫邊界線25相垂直。也就是，通過將增強纖維與接縫邊界線25交叉定位，接縫材料19中增強纖維的強度保持力(strength holding force)使面板/底蓋整體部件11和頂蓋部件12之間的結(jié)合力得到增強，從而防止連接件13上產(chǎn)生偏離和裂縫。
如果定位角的方向和接縫邊界線25的方向相同，接縫邊界線25方向上可能出現(xiàn)的裂縫將會在接縫材料19的增強纖維之間擴展，從而在接縫材料19上產(chǎn)生裂縫，這是不可取的。
關(guān)于增強纖維的定位角，最好是和接縫邊界線25以15°-90°相交。因此，接縫材料19能夠在其和兩部件之間保持一個結(jié)合力，反抗在高爾夫球棍頭的任何方向上產(chǎn)生的沖擊和振動。
如果定位角相對于接縫邊界線25設(shè)置成直角(90°)，則接縫材料19中的增強纖維可以相對于連接件13上產(chǎn)生的水流狀縫隙定位成最大角度，使得接縫材料19和兩部件之間的結(jié)合力得到最大的增強。如果定位角小于15°，在接縫邊界線25方向上產(chǎn)生的縫隙將會在接縫材料19的增強纖維之間擴展，如同上面所描述的情況一樣，其和縫隙在接縫邊界線25上的方向相同，使得在接縫邊界線25方向上產(chǎn)生的裂縫在接縫材料19的增強纖維之間擴展，從而產(chǎn)生裂縫，這是不可取的。
關(guān)于接縫材料19嵌入凹槽18中的方式，最好是將平行排列的增強纖維用基質(zhì)樹脂浸漬成為預(yù)浸漬體狀態(tài)，并將她們切成帶狀，并且把這些帶子覆蓋在多層結(jié)構(gòu)上。也就是說，通過覆蓋增強纖維的多層結(jié)構(gòu)，接縫材料19的強度以及面板/底蓋整體部件11和頂蓋部件12之間的結(jié)合力可以得到進一步提高。
由覆蓋多層材料構(gòu)成的接縫材料19的增強纖維的定位角對于每層可以全部在相應(yīng)于疊置層的同樣的方向上或者適當?shù)馗淖兎较颉Ｗ詈檬菍⑺卸ㄎ唤窃O(shè)置在同一個方向上。也就是說，如果消除了相應(yīng)層增強纖維之間的任何交叉，不止是每層增強纖維和基質(zhì)樹脂之間的適切性得到提高，而且各層之間的結(jié)合力也得到提高。所以，可以進一步達到防止裂縫或者接縫材料19的各層之間的夾層分離。
下一步，將用一個實施例描述本發(fā)明的高爾夫球棍頭的制造方法，參照圖13(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和圖14(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)。圖13通過透視圖顯示了本實施例的制造方法的步驟。圖14是顯示每一個步驟中連接件狀態(tài)的主體部件的放大圖。
如附圖13(a)中所示，提供了一個所希望的金屬材料，以及在用機械設(shè)備切割、壓制、鍛造和鑄造幾種制造方法中選擇合適的方法所形成的面板/底蓋整體部件11(頭部主體10A)，在該部件11中頸部9、面板2和底蓋4形成一體。此時，如附圖14(a)中所示，面板/底蓋整體部件11的接縫面15形成在準備和頂蓋部件12相連接的圍緣上。而且，當頂蓋部件12結(jié)合到結(jié)合面15上時，提供傾斜面38構(gòu)成凹槽18的一側(cè)。另外，頭部主體10A的結(jié)合面15的內(nèi)部如圖4中所示延伸，并且該部件用作容納器件2a。該容納器件2a容納表面材料10B，保證將結(jié)合面15堅固地連接到頭部主體10A上。
另一方面，如附圖13(b)中所示，在其中頂蓋3和側(cè)部8形成一體的頂蓋部件12根據(jù)纖維增強樹脂材料的形成方法獲得的，該方法適當?shù)倪x自以下方法，一種方法是，將在未固化的條件下將增強纖維用基質(zhì)樹脂浸漬產(chǎn)生的預(yù)浸漬體放置到預(yù)制模具中，然后，通過熱處理使該預(yù)浸漬體硬化成所希望的結(jié)構(gòu)；一種方法是，將增強纖維預(yù)先放置到模具中，再將基質(zhì)樹脂灌注到該模子中，然后硬化成所希望的結(jié)構(gòu)；或者是其他的方法。
這種情況下，如附圖14(b)所示，要和面板/底蓋整體部件11相結(jié)合的連接面29位于頂蓋部件12上，而且，當面板/底蓋整體部件11和連接面29相結(jié)合時，構(gòu)成凹槽18一側(cè)的傾斜面42被設(shè)置得和結(jié)合面29相鄰。
下一步，如圖13(c)、14(c)中所示，將粘結(jié)劑16涂到面板/底蓋整體部件11和頂蓋部件12的結(jié)合面15、29上，然后，結(jié)合面15、29與粘結(jié)劑16相互接觸，并且通過硬化粘結(jié)劑16，將兩部件完全地連接到一起。
這樣，當連接完成時，通過各部件上預(yù)先形成的傾斜面38、42在高爾夫球棍頭的連接件13上形成凹槽18。該凹槽18完全位于連接件13的外圍上，并且其橫截面形狀向高爾夫球棍頭的外表面延伸。
雖然根據(jù)本實施例的方法，凹槽18通過首先形成與面板/底蓋整體部件11和頂蓋部件12上連接面15、29相鄰接的的傾斜面38、42而構(gòu)成，并且在將兩部件的連接面15、29結(jié)合在一起后最終形成，但也允許通過用機械設(shè)備或者手工進行切削、研磨、磨光處理而形成。
然后，如附圖13(d)和14(d)中所示，在凹槽18上涂敷粘結(jié)劑45，然后將接縫材料39放置在粘結(jié)劑45上。
根據(jù)該實施例，通過將排列的加增纖維用基質(zhì)樹脂浸漬處于預(yù)浸漬狀態(tài)的接縫材料39被切割成帶狀，使得增強纖維相對于成帶狀的接縫材料39的長度方向成一個預(yù)定的角度(成直角或傾斜地)。這樣，該接縫材料39纏繞在粘結(jié)劑45上。在這種情況下，帶狀接縫材料39應(yīng)該被切割成如圖17(a)或(b)中所示的長度和結(jié)構(gòu)，并且被放置在頭部主體10A的開口部件上，似的相應(yīng)的端部重疊大約5mm。雖然區(qū)段的數(shù)量可以如圖17(a)中的兩個或者如圖17(b)中的三個，該數(shù)量是適當確定的。
因為帶狀接縫材料39的纏繞方法是已知的，因此用一個單獨的接縫材料39就可以進行纏繞，從而可以形成多層結(jié)構(gòu)。因此，纏繞作業(yè)可以得到簡化并且其工作效率得到改善。而且，因為接縫材料39被設(shè)置得使得增強纖維的定位角和在連接件13上暴露的接縫邊界線25相交叉，因此通過增強接縫材料39中的增強纖維的強度夾持力使得接縫材料39和兩部件之間的約束力得到增強，如同通過粘結(jié)劑45的結(jié)合力使接縫材料39和面板/底蓋整體部件11以及接縫材料39和頂蓋部件12連接到一起一樣，從而防止連接件13的分離或裂縫。
如圖9(a)所示，通過不是在單獨一層而是重疊地纏繞接縫材料39，硬化后的接縫材料39的強度以及面板/底蓋整體部件11和頂蓋部件12之間結(jié)合力得到增強。
雖然不使用粘結(jié)劑45，而僅僅依靠由增強纖維樹脂材料構(gòu)成的接縫材料39中的基質(zhì)樹脂的約束力也可以提高接縫材料39和兩部件之間的結(jié)合力，最好預(yù)先涂上粘結(jié)劑45，填滿整個凹槽18而得到較強的約束力。
如果將接縫材料39中增強纖維的定位角相對于接縫材料39的長度方向設(shè)定為直角(90°)，那么，纏繞后的接縫材料39中的增強纖維相對于水流狀(stream-like)縫隙成最大的角度，該縫隙可能會產(chǎn)生在接縫邊界線上，因此，接縫材料39和兩部件之間的結(jié)合力可以增強到最高水平。
如果定位角相對于接縫材料39的長度方向設(shè)定為傾斜的，纏繞后的接縫材料39能夠保持在接縫材料39和兩部件之間的約束力，來抵抗高爾夫球棍頭任何方向上產(chǎn)生的沖擊和振動。而且，因為接縫材料39在未固化狀態(tài)下的塑性得到保證，可以簡化纏繞操作。
如果定位角平行于接縫材料39的長度方向，纏繞后的接縫材料的定位角和接縫邊界線25的方向相同。因此，接縫邊界線25上產(chǎn)生的縫隙在接縫材料39的增強纖維之間擴展，所以在接縫材料39上會產(chǎn)生裂縫，這是不可取的。
增強纖維的定位角最好相對于接縫材料39的長度方向在15°-90°的范圍內(nèi)。如果定位角小于15°，如同上述定位角和接縫材料39的長度方向相同的情況一樣，接縫邊界線25方向上產(chǎn)生的縫隙將在接縫材料39的增強纖維之間擴展，所以在接縫材料39上會產(chǎn)生裂縫，這也是不可取的。
下一步，如圖13(e)和14(e)中所示，卷繞帶(wrapping tape)47作為一個加壓工具壓在接縫材料39上。通過纏繞卷繞帶47，粘結(jié)劑45和接縫材料39適合于面板/底蓋整體部件11和頂蓋部件12。這樣，兩部件間可能會產(chǎn)生的縫隙將被消除，從而防止由于上述的縫隙，高爾夫球棍頭受到反復(fù)擊打而被損壞。
如果在接縫材料39和粘結(jié)劑45具有加熱后硬化的特性的情況下使用了此種具有加熱后會收縮的特性的卷繞帶47，則在接縫材料39和粘結(jié)劑45加熱硬化的同時，對接縫材料39施加壓力，從而提供了級好的生產(chǎn)力。
卷繞帶47的材料可從PVC樹脂、PET樹脂、聚丙烯、烯烴樹脂比如說聚乙烯樹脂、聚四氟乙烯樹脂等等中合適地選擇。
關(guān)于給接縫材料39加壓的方法，通過對在做為一種加壓裝置的壓力容器中的流體，例如氣體、液體，加壓的方法，粘結(jié)劑45和接縫材料39可以裝配于面板/底蓋整體部件11和頂蓋部件12上，該方法以高壓釜成型法以及纏繞卷繞帶47的方法為代表。所以，可以消除兩部件間可能會產(chǎn)生的縫隙，從而防止由于上述的縫隙，高爾夫球棍頭被損壞。
在根據(jù)材料的特性，通過如圖13(f)和14(f)中所示的加熱、冷卻和保留在周圍溫度中的硬化方法使接縫材料39和粘結(jié)劑45硬化后，移走卷繞帶47并且進行如研磨、涂層的預(yù)定的工藝，從而得到高爾夫球棍頭1。
根據(jù)上述的生產(chǎn)方法，連接件的結(jié)合力得到增強，并且通過在頭部主體10A和表面材料10B之間的連接件的整個周邊上設(shè)置一個朝高爾夫球棍頭外表面延伸的凹槽、將增強纖維樹脂材料構(gòu)成的接縫材料放置倒凹槽中并用加壓方法對接縫材料加壓這樣的幾個步驟，可以防止連接件上產(chǎn)生偏離或者裂縫。
(實施例1)參照附圖將對本發(fā)明的高爾夫球棍頭及其制造方法進行描述。圖15(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)顯示了本實施例高爾夫球棍頭的制造方法的情況。
為了制造本實施例中的高爾夫球棍頭，根據(jù)失蠟鑄造法，使用鈦合金(6％AL-4％V-剩余為TI)可以制造面板/底蓋整體部件11。根據(jù)該實施例，形成構(gòu)成頂蓋3、側(cè)部8和底部4的一些部分的顎式部件62，使得它從面板/底蓋整體部件11(頭部主體10A)中的面板2(表面材料10B)向外延伸。
此時，如圖15(a)中所示，顎式部件62的板厚63為2mm，同時延伸的長度是10mm。當連接件66凸出時，和頂蓋12的板厚相同的階差(step)65設(shè)置在顎式部件62的前端的面板/底蓋整體部件11的外表面一側(cè)。連接件66的板厚67是1mm，其凸出部長度68是8mm。根據(jù)本實施例，連接件66的外表面作為面板/底蓋整體部件11的結(jié)合面15。而且，傾斜面38以階差65形成在連接件66的根部。形成傾斜面38，使得顎式部件62的厚度63逐步減少到連接件66的板厚67，結(jié)果基本上形成一個斜面，從而以隨后的階差利用頂蓋12構(gòu)成連接件13上凹槽18一側(cè)的壁。傾斜面38的水平寬度70是3mm。
另一方面，頂蓋12用預(yù)浸片形成，在預(yù)浸片中，碳纖維用未固化的熱固化環(huán)氧樹脂浸漬。根據(jù)該實施例，如圖15(b)所示，結(jié)合面29設(shè)置在頂蓋部件12的開口周邊71的內(nèi)表面上。開口周邊71的板厚75是1mm。而且，開口周邊71的末端73具有傾斜壁42。該傾斜壁42被制作成為一個基本上傾斜的面，使得厚度75由頂蓋12的外表面向其內(nèi)表面延伸時逐漸地減小，從而以隨后的階差利用面板/底蓋整體部件11構(gòu)成了連接件13上凹槽18另一端的壁。該傾斜面42的水平寬度76是3mm。
如圖15(c)所示，在將環(huán)氧樹脂基質(zhì)熱固化類型粘結(jié)劑用涂敷到面板/底蓋整體部件11和頂蓋12的結(jié)合面15、29上后，結(jié)合面15和結(jié)合面29相接觸并且臨時結(jié)合到一起。通過在140℃的熱固化爐中加熱兩個臨時結(jié)合在一起的部件大約1小時，粘結(jié)劑77硬化，完成面板/底蓋整體部件11和頂蓋12的整體結(jié)合。這時，凹槽18形成在面板/底蓋整體部件11和頂蓋12之間的連接件的全部周邊上。凹槽18的橫截面形狀呈V形，而其凹槽寬度80為6mm，深度81為1mm，并且V形的擴展角89大約是143°。
如圖15(d)中所示，在將基于環(huán)氧樹脂的熱固化類型粘結(jié)劑82涂敷到凹槽18的表面上后，通過用作為基質(zhì)樹脂的熱固化類型環(huán)氧樹脂浸漬平行排列的作為增強纖維的碳纖維得到帶狀預(yù)浸漬帶83、84，將其作為接縫材料，然后，將預(yù)浸漬帶83纏繞在粘結(jié)劑82上，最后，將預(yù)浸漬帶84再纏繞在預(yù)浸漬帶83上。
通過覆蓋兩層帶狀體得到預(yù)浸漬帶83，其中每層碳纖維的定位角相對于預(yù)浸漬帶83的長度方向是90°，具有5mm的寬度和0.2mm的厚度。通過覆蓋兩層帶狀體得到預(yù)浸漬帶84，其中每層碳纖維的定位角相對于預(yù)浸漬帶84的長度方向是45°，該預(yù)浸漬帶84的碳纖維相互交叉，具有10mm的寬度和0.35mm的厚度。因此，預(yù)浸漬帶83、84中的碳纖維和接縫邊界線25相交叉。
下一步，如附圖15(e)所示，具有由PVC樹脂和粘結(jié)劑構(gòu)成的一側(cè)的卷繞帶85纏繞在預(yù)浸漬帶83、84上，然后，再在卷繞帶85上纏繞由PET構(gòu)成的卷繞帶86。
通過在140℃的溫度下加熱大約1小時，粘結(jié)劑82和帶狀預(yù)浸漬帶83、84硬化。因為在這種情況下，卷繞帶85、86硬化收縮，預(yù)浸漬帶83、84受到拉緊后也硬化。硬化后，剝落卷繞帶85、86并移走。然后，用砂紙將面板/底蓋整體部件11，頂蓋12和硬化的預(yù)浸漬帶84的表面磨光，并且進行噴漆，得到如圖15(f)所示的本實施例的高爾夫球棍頭。
一個對照例子的高爾夫球棍頭可以通過用粘結(jié)劑77連接面板/底蓋整體部件11和主體部件12形成，而不用構(gòu)造上述實施例中的凹槽18和帶狀預(yù)浸漬帶83、84并進行磨光和噴漆處理。圖16顯示了對照例子中高爾夫球棍頭的連接件13中主體部件一個放大圖。
對本實施例的高爾夫球棍頭進行疲勞試驗，使用一個疲勞試驗機對高爾夫球棍頭進行持續(xù)的擊球試驗。球棍頭的速度設(shè)定在45m/s并且擊球位置設(shè)在面板的中心，每次連續(xù)地擊打預(yù)定數(shù)量的球，然后檢查面板/底蓋整體部件11和主體部件12之間的連接件13上是否有偏離、缺口和裂縫。該疲勞試驗一直持續(xù)到高爾夫球棍頭被毀壞。表1顯示了測試結(jié)果。

沒問題 X裂縫的發(fā)生率如表1中所示，在對照例子的高爾夫球棍頭中，當擊球到第1000次時，沿著面板/底蓋整體部件11和主體部件12之間的接縫邊界線25上出現(xiàn)了流狀裂縫。在本實施例的高爾夫球棍頭中，雖然擊球次數(shù)增加到第10000次，也不出現(xiàn)裂縫，然后結(jié)束試驗。
所以，本實施例中的高爾夫球棍頭可以防止由于反復(fù)沖擊而產(chǎn)生偏離、缺口和裂縫，其耐久性得到改善，保持較高的質(zhì)量。
(例2)圖8顯示了構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明實施例2的高爾夫球棍的頭部主體10A和表面材料10B。頭部主體10A和表面材料10B構(gòu)成所謂球棒的高爾夫球棍。
頭部主體10A由上述的面板/底蓋整體部件11組成，該部件由金屬制成并且內(nèi)部具有空間，同時開口11a形成在其頂表面上。由碳纖維組成的增強纖維樹脂材料構(gòu)成的表面材料10B成片狀，并且能夠覆蓋頭部主體10A的開口11a。
關(guān)于頭部主體10A和表面材料10B，如圖8中所示，當在連接件上形成凹槽18時，表面材料10B結(jié)合到頭部主體10A的開口11a上。為了實現(xiàn)很好的結(jié)合，對頭部主體10A和表面材料10B的相結(jié)合的表面進行噴砂處理。如果在頭部主體10A和表面材料10B之間的連接件上形成凹槽18，通過使粘結(jié)劑45充滿整個凹槽18，然后使其硬化，將接縫材料39粘貼。
這時，凹槽18和充滿其中的接縫材料39不需要形成在連接件的整個周邊上，也就是說，如圖8所示，完全位于表面材料10B上。原因是，在這種高爾夫球棍頭上產(chǎn)生的大多數(shù)的裂紋或者剝落集中在面板2附近，該面板常受高爾夫球的沖擊。所以，凹槽18和充滿其中的接縫材料39形成在面板2附近。
用于本實施例中的接縫材料39呈預(yù)浸漬狀態(tài)，在其中排列的增強纖維用基質(zhì)樹脂浸漬，并且被切割成帶狀，其中增強纖維相對于接縫材料39的長度方向成一個預(yù)定的角度(直角或傾斜地)。如圖8中的上部部件，該帶狀接縫材料39被切成兩塊并且放置在粘結(jié)劑45上。此時，如前所述，由圖8中兩點和陰影線所示的接縫材料39可以被省略。
根據(jù)該實施例，如圖9(a)所示，接縫材料39鋪設(shè)成三層。當然，構(gòu)成每一層的接縫材料39的寬度應(yīng)該適合于凹槽18的構(gòu)造，例如，接連的寬度為7mm，10mm，12mm。其中包括位于最底層的碳纖維層，位于中間層的碳纖維層和位于最頂層的玻璃纖維層的每層接縫材料39和各層纖維的定位角都不相同。
凹槽18只需要形成在頭部主體10A和表面材料10B之間的結(jié)合區(qū)域上的必要的部件上。凹槽18并不限于圖9(a)中所示的朝上延伸的結(jié)構(gòu)，但是可以如圖9(b)中所示，由頭部主體10A的垂直面18a和表面材料10B的傾斜面18a形成，或者如圖9(c)中所示，由頭部主體10A的傾斜面18a和表面材料10B的垂直面18b形成。
通過粘結(jié)劑粘在連接件上的每一接縫材料39，用夾具來加熱(135℃)并且加壓60分鐘，使得接縫材料39硬化。然后，對表面進行磨光從而得到想要的高爾夫球棍。
在由頭部主體10A和表面材料10B整體結(jié)合形成的高爾夫球棍頭中，凹槽位于兩部件中間的連接件的至少部分的接縫邊界線上，以至于其橫截面朝高爾夫球棍頭的外表面延伸，并且由纖維增強樹脂構(gòu)成的接縫材料嵌入凹槽中。因此，接縫材料越過接縫邊界線，使得相對于普通粘結(jié)劑的結(jié)合力，兩部件之間的結(jié)合力得到增強。而且，還達到了吸收由于擊打高爾夫球棍頭而產(chǎn)生的沖擊和振動的效果。結(jié)果是，防止了在連接件上產(chǎn)生偏離和裂縫，從而提供了一個高質(zhì)量的高爾夫球棍頭。
在頭部主體10A和表面材料10B整體相結(jié)合形成的高爾夫球棍頭的生產(chǎn)方法中，凹槽位于頭部主體10A和表面材料10B中間的連接件的至少一部分上，并朝高爾夫球棍頭的外表面延伸，將由纖維增強樹脂材料組成的接縫材料放置在凹槽中，通過加壓方法對接縫材料進行加壓。因此，高爾夫球棍頭連接件的結(jié)合力得到提高，并且能防止在連接件上產(chǎn)生偏離和裂縫。這樣，達到了提高高爾夫球棍頭的耐用性的效果。
權(quán)利要求
1.一種高爾夫球棍頭，包括一準備與高爾夫球桿形成一體的頭部主體以及一準備與頭部主體形成一體的表面材料，其中一凹槽被設(shè)置在所述的頭部主體和表面材料之間的一連接件的至少一部分上，并且由纖維增強樹脂材料構(gòu)成的接縫材料被嵌入所述的凹槽中。
2.如權(quán)利要求1所述的高爾夫球棍頭，其中所述的凹槽從其截面上看朝向高爾夫球棍頭的外表面延伸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高爾夫球棍頭，其中所述接縫材料的增強纖維的定位角與所述連接件中的接縫邊界線相交。
4.一種包括一準備與高爾夫球桿形成一體的頭部主體以及一準備與頭部主體形成一體的表面材料的高爾夫球棍頭的制造方法，包括如下步驟在所述的頭部主體和所述的表面材料之間的一連接件的至少一部分上設(shè)置一凹槽；將由纖維增強樹脂材料組成的所述的接縫材料嵌入所述的凹槽中；以及利用加壓方法對所述接縫材料進行加壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高爾夫球棍頭的制造方法，其中設(shè)置所述接縫材料的步驟包括將所述接縫材料纏繞成帶狀結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的高爾夫球棍頭的制造方法，其中所述的加壓方法是將所述的卷繞帶纏繞。
7.一種包括一準備與高爾夫球桿形成一體的頭部主體以及一準備與頭部主體形成一體的表面材料的高爾夫球棍頭的制造方法，包括如下步驟在所述的頭部主體和表面材料之間的一連接件的整個外周上設(shè)置一凹槽，使得從其橫截面看朝向所述的高爾夫球棍頭的外表面延伸；在所述的凹槽中涂敷熱固化粘結(jié)劑；在所述粘結(jié)劑上將由熱固型的纖維增強樹脂材料制成的一接縫材料纏繞成帶狀結(jié)構(gòu)；并且對所述接縫材料加壓。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于防止在高爾夫球棍的連接件上產(chǎn)生偏離和裂縫，該高爾夫球棍由頭部主體部件10A和表面材料10B結(jié)合在一起而整體構(gòu)成，從而提供了高質(zhì)量的耐用性強的高爾夫球棍頭及其制造方法。在由頭部主體部件10A和表面材料10B結(jié)合在一起而整體構(gòu)成的高爾夫球棍頭中，凹槽18位于兩部件之間的連接件上，由纖維增強樹脂材料構(gòu)成的接縫材料19嵌入凹槽中。因此，結(jié)合強度得到增強。
文檔編號A63B53/04GK1522775SQ20031012493
公開日2004年8月25日 申請日期2003年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月2日
發(fā)明者小野田健次, 相澤克幸, 莊修豪, 幸 申請人:美津濃株式會社, 美津濃科技株式會社, 錦祥產(chǎn)業(yè)股份有限公司