專利名稱：：一種熱塑性高爾夫球桿的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高爾夫球桿的制造方法，且特別涉及一種熱塑性高爾夫球桿的制造方法。傳統(tǒng)的復(fù)合材料高爾夫球桿，材質(zhì)通常是以環(huán)氧樹(shù)脂/碳纖維為主，此系統(tǒng)是屬于熱固性樹(shù)脂，而復(fù)合材料高爾夫球桿的加工方法又分為a.片狀卷繞法(TapeRolling)b.纏繞法(FilamentWinding)，樹(shù)脂硬化溫度為130～150℃間。首先介紹現(xiàn)有技術(shù)中以片狀制作熱固性高爾夫球桿的流程。請(qǐng)參見(jiàn)圖1，將樹(shù)脂/纖維的片狀半成品，例如是環(huán)氧樹(shù)脂/碳纖維的預(yù)浸材料100，以卷繞成型的方式包覆在鐵芯102上(步驟a1)，然后以O(shè)PP帶纏在卷繞好預(yù)測(cè)材料的鐵芯上(步驟a2)；其中所用的OPP帶即是經(jīng)過(guò)縱向及橫向延伸(orientation)過(guò)的聚丙烯(PP)帶。接著，在80～150℃下加熱1～3小時(shí)(步驟a3)，由于加熱時(shí)OPP帶會(huì)收縮產(chǎn)生壓力，施壓時(shí)預(yù)浸材料同時(shí)產(chǎn)生硬化，使復(fù)合材料的高爾夫球桿的層與層之間非常致密地結(jié)合在一起，而得到品質(zhì)很好的產(chǎn)品。將OPP帶解開(kāi)后(步驟a4)，接下來(lái)的步驟還包括將所得的桿體裁成適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度(步驟(a5)，然后研磨桿身成為平滑表面及所要求的外徑(步驟a6)，最后再經(jīng)過(guò)一道烤漆涂裝(步驟a7)，即可得到高爾夫球桿成品104。至于纏繞法，則是以不同的方式將樹(shù)脂與纖維包覆在鐵芯上。請(qǐng)參見(jiàn)圖2的流程，纏繞法是將碳纖維的原材料200含浸(wetting)在液體狀態(tài)的環(huán)氧樹(shù)脂202中(步驟b1)，然后將此含有環(huán)氧樹(shù)脂的纖維纏繞(winding)在鐵芯上(步驟b2)。之后，同樣可利用纏OPP帶、加熱等程序?qū)㈣F芯上的復(fù)合材料固化，而得到致密的高爾夫球桿204(步驟b3～b8)。上述的熱固性高爾夫球桿，其缺點(diǎn)是耐沖擊韌性較差，而且環(huán)氧樹(shù)脂等熱固性材料不易回收，容易造成環(huán)境污染。另一方面，由于熱塑性材料不但容易回收，而且具有制振及高沖擊韌性等優(yōu)點(diǎn)，所以以熱塑性材料制造高爾夫球桿已成為未來(lái)之趨勢(shì)，而其中又以聚硫苯(PPS；PolyphenyleneSulfide)及尼龍(Nylon)材質(zhì)最具符合高爾夫球桿的特性。熱塑性材料在高爾夫球桿制造上亦可分為a.片狀卷繞法及b.纏繞法兩種制程，其流程大致與熱固性材料相似，僅在纏OPP帶及加溫80～150℃更改為纏耐高溫高收縮帶及加溫至高于熱塑性材料的結(jié)晶熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)以上0～80℃；若更高溫亦可，但有老化之缺陷。由于Nylon6的結(jié)晶熔點(diǎn)為225℃，PPS的結(jié)晶熔點(diǎn)為278℃，均遠(yuǎn)高于OPP的結(jié)晶熔點(diǎn)160℃，因此傳統(tǒng)上熱固性材料用于成型的OPP帶，在熱塑性高爾夫球桿上已無(wú)法使用。因此，若制造熱塑性高爾夫球桿，欲尋找有類似OPP帶相同功效的材料，勢(shì)必選擇其耐溫性更高的材料。硅橡膠帶(siliconrubbertape)可滿足此需求，但硅橡膠帶的耐溫性約在270℃以下，290℃勢(shì)必分解，所以硅橡膠帶僅適用于Nylon6材質(zhì)。以硅橡膠帶成型的效果良好，但其厚度太厚，不易制造出0.02～0.05mm的膠帶，因?yàn)樵诖撕穸鹊哪z帶沒(méi)有強(qiáng)度，最薄僅能達(dá)到約0.5mm。所以熱塑性高爾夫球桿若以硅橡膠帶為收縮帶，會(huì)有螺紋痕跡、深度太深等缺陷，會(huì)降低球桿的強(qiáng)度及剛性，而強(qiáng)度及剛性亦不太穩(wěn)定。此外，硅橡膠帶為熱固性材料，亦不符合環(huán)保要求，而且硅橡膠帶價(jià)格昂貴，相對(duì)提高成本。有鑒于此，本發(fā)明的主要目的就是提供一種熱塑性高爾夫球桿的新穎制法，用以取代現(xiàn)有技術(shù)中利用收縮帶的成型方法，可避免硅橡膠帶所造成的缺陷，并減少成本。本發(fā)明的另一目的為提供一種熱塑性高爾夫球桿的制造方法，不僅可應(yīng)用在尼龍材質(zhì)的熱塑性材料上，亦可應(yīng)用在溫度更高的PPS材料上。本發(fā)明的又一目的為提供一種熱塑性高爾夫球桿的制造方法，所制得的球桿不僅容易回收，而且具有制振及高沖擊韌性等優(yōu)點(diǎn)。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提供的制造方法，主要是利用金屬片將鐵芯上的熱塑性復(fù)合材料固化成型，以取代傳統(tǒng)中使用收縮帶的成型方法。本發(fā)明的方法可應(yīng)用在片狀卷繞法的制程上，包括下列步驟(a)提供高爾夫球桿鐵芯，于鐵芯上包覆至少一層熱塑性預(yù)浸材料。該步驟可以至少兩種卷繞角度將該預(yù)浸材料包覆在該鐵芯上；(b)加熱此預(yù)浸材料，使其呈融熔狀態(tài)；(c)以至少一金屬片包覆該覆有預(yù)浸材料的鐵芯，并借束緊該金屬片而將鐵芯上的預(yù)浸材料加熱固化。以及(d)脫開(kāi)上述金屬片與鐵芯，得到熱塑性高爾夫球桿。在本發(fā)明的整個(gè)敘述中，“固化”是指熱塑性預(yù)浸材料或纏繞法用的熱塑性原材料，于加工過(guò)程加熱時(shí)，加熱至熔點(diǎn)以上，產(chǎn)生熱塑材料熔融狀態(tài)，可完全含浸碳纖，且層與層之間融合在一起，若再施以張力或壓力，則可趕出氣泡完全結(jié)合在一起形成一結(jié)構(gòu)體，這個(gè)過(guò)程稱為固化。再者，“預(yù)浸材料”是指以纖維含浸在樹(shù)脂或塑膠中的材料，其中纖維的種類包括碳纖、玻璃纖維、克維拉纖維等。根據(jù)本發(fā)明的方法，上述步驟(a)所使用的熱塑性預(yù)浸材料例如是尼龍/碳纖維、聚硫苯/碳纖維、聚硫苯/玻璃纖維、PEEK(聚二醚酮，polyetheretherketone)/碳纖維、以及尼龍/玻璃纖維等。本發(fā)明的方法亦可應(yīng)用纏繞法的制程上，包括下述步驟(a)提供高爾夫球桿鐵芯，于該鐵芯上纏繞含有熱塑性塑膠及纖維的復(fù)合材料，以形成積層狀的殼層；(b)加熱該復(fù)合材料，使其中的熱塑性塑膠呈融熔狀態(tài)；(c)以至少一金屬片包覆該覆有復(fù)合材料的鐵芯，并借束緊該金屬片而將鐵芯上的復(fù)合材料加熱固化；以及(d)脫開(kāi)上述金屬片與鐵芯，得到熱塑性高爾夫球桿。在上述中，步驟(a)所使用含有熱塑性塑膠及纖維復(fù)合材料例如1.Commingle(商品名)熱塑性塑膠纖維絲與碳纖混編(如BASFStructureMaterials，Inc.的產(chǎn)品)。其中可為Commingle的尼龍6/碳纖維。2.Towpowder(商品名)碳纖維束中含有熱塑性塑膠粉(如CustomCompositeMaterial，Inc.的產(chǎn)品)。3.Towflex(商品名)在一束碳纖維中被壓成扁平形片狀，片之上、下表面含浸熱塑性塑膠，但碳纖維束中間并不含浸熱塑性塑膠，故呈現(xiàn)柔軟狀態(tài)(如CustomCompositeMaterial，Inc.的TowflexII，G30-50012K/N6Ribbon)。4.寬度約2～6mm的預(yù)浸材料例如寬度約2～6mm的尼龍6/碳纖維，其中碳纖維完全含浸樹(shù)脂，呈現(xiàn)較硬狀態(tài)(如QuadraxAdvancedMaterialsSystems，Inc.的材料)。在上述片狀卷繞法或纏繞法的制程中，步驟(b)是加熱至高于熱塑性材料的結(jié)晶熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)以上0～80℃。步驟(c)可借氣壓缸對(duì)金屬片施加張力而將其束緊，且較佳的張力范圍為1～100kg/cm2。至于所使用的金屬片材質(zhì)可為不銹鋼、鋁、銅，其中又以不銹材質(zhì)的金屬片較佳，厚度則以0.03～0.05mm最佳。根據(jù)上述，由于本發(fā)明的方法是使用金屬片來(lái)實(shí)施材料的固化，因此可省去價(jià)格昂貴的硅橡膠帶；再加上金屬高熔點(diǎn)的特性，因此該方法不僅可適用于尼龍，亦可用于結(jié)晶熔點(diǎn)更高的PPS材料，甚至金屬片可重復(fù)使用。為更進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)，下面列舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下附圖簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中以片狀卷繞法制作熱固性高爾夫球桿的流程圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中以纏繞法制作熱固性高爾夫球桿的流程圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例所述的含有金屬薄片的機(jī)構(gòu)。實(shí)施例一本實(shí)施例是應(yīng)用片狀卷繞法的制程來(lái)制作熱塑性高爾夫球桿(1)以尼龍6/碳纖維預(yù)浸材料為球桿之材料；(2)將上述預(yù)浸材料裁成+45度及-45度各一張，長(zhǎng)度為115公分，寬度足以將球桿鐵芯卷上三層，另一張裁成0度，長(zhǎng)度為115公分，寬度足以卷上六層；(3)將+45度及-45度的預(yù)浸材料加熱至280℃，重疊壓合在一起；(4)將步驟(3)所得的預(yù)浸材料放入石英管烘箱輸送帶中加熱，溫度設(shè)定在280℃至尼龍融熔為止；(5)迅速將預(yù)浸材料移至加熱的卷繞機(jī)(rollingtable)上，卷繞機(jī)的溫度設(shè)定為280℃，將預(yù)浸材料卷在鐵芯上，先卷±45度的預(yù)浸材料，再卷0度；(6)再迅速將鐵芯及卷好的預(yù)浸材料移至如圖3所示的含有金屬薄片的機(jī)構(gòu)上裝置好，并移至高溫爐內(nèi)加熱固化，其中高溫爐的溫度設(shè)定在280℃；(6-a)首先，以金屬薄片310包覆球桿鐵芯300外圍，然后固定在夾具320上，并鎖緊。如圖中所示，夾具上鎖有鐵環(huán)330，鐵環(huán)由強(qiáng)力鋼絲340連接至氣壓缸360；而在氣壓缸與鐵環(huán)之間，可借由測(cè)力器350量測(cè)氣壓缸的施力大??；(6-b)利用氣壓缸360沿圖中所示方向施力，所施張力最后傳遞至金屬薄片310上，金屬薄片會(huì)將包覆著預(yù)浸材料的鐵芯300束緊，在此同時(shí)靠邊模具305亦往內(nèi)束緊，因此金屬薄片會(huì)僅僅束住球桿鐵芯的熱塑性材料和纖維，經(jīng)過(guò)加熱及施張力30分鐘后，達(dá)到固化作用；(7)待冷卻后，解開(kāi)金屬薄片，取出已成型的鐵芯與球桿；之后(8)抽出鐵芯，得到熱塑性高爾夫球桿的半成品。為得到熱塑性高爾夫球桿成品，后續(xù)的步驟還包括將所得的桿體裁成適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，然后研磨桿身、烤漆涂裝等步驟，由于這些步驟屬于后段制程，并非為本發(fā)明之重點(diǎn)，在此不予詳述。應(yīng)注意的是，在圖3中所示的含有金屬薄片的機(jī)構(gòu)僅用于舉例說(shuō)明，并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域熟悉的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可使用不同形式的機(jī)構(gòu)或施力裝置，來(lái)達(dá)到以金屬片加熱固化材料的目的。實(shí)施例二本實(shí)施例是應(yīng)用纏繞法來(lái)制作熱塑性高爾夫球桿(1)以Commingle的尼龍6/碳纖維為球桿之材料；(2)準(zhǔn)備球桿鐵芯，在纏繞機(jī)上纏上Commingle的尼龍6/碳纖維材料；(3)接著，仿照實(shí)施例一中步驟(6)～(8)，最后將鐵芯抽出后，即可得到熱塑性高爾夫球桿的半成品。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域熟悉的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，可作各種變化與修改，其都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1.一種熱塑性高爾夫球桿的制造方法，其包括下述步驟(a)提供高爾夫球桿鐵芯，于該鐵芯上包覆至少一層熱塑性預(yù)浸材料；(b)加熱該預(yù)浸材料，使其呈融熔狀態(tài)；(c)以至少一金屬片包覆該覆有預(yù)浸材料的鐵芯，并借束緊該金屬片而將該鐵芯上的預(yù)浸材料加熱固化；以及(d)脫開(kāi)上述金屬片與鐵芯，得到熱塑性高爾夫球桿。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述熱塑性預(yù)浸材料選自尼龍/碳纖維、聚硫苯/碳纖維、聚硫苯/玻璃纖維、PEEK/碳纖維、以及尼龍/玻璃纖維。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中該熱塑性預(yù)浸材料為尼龍/碳纖維的預(yù)浸材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中所述金屬片的材質(zhì)為不銹鋼、鋁、或銅。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其中該金屬片的厚度為0.03～0.05mm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中步驟(a)是以至少兩種卷繞角度將該預(yù)浸材料包覆在該鐵芯上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中步驟(b)是加熱至高于該熱塑性材料的結(jié)晶熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)以上0～80℃。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中步驟(c)可借由氣壓缸對(duì)該金屬片施加張力而將該金屬片束緊。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其中步驟(c)所述氣壓缸施加的張力范圍可為1～100kg/cm2。10.一種熱塑性高爾夫球桿的制造方法，包括下述步驟(a)提供高爾夫球桿鐵芯，于該鐵芯上纏繞含有熱塑性塑膠及纖維的復(fù)合材料，以形成積層狀的殼層；(b)加熱該復(fù)合材料，使其中的熱塑性塑膠呈融熔狀態(tài)；(c)以至少一金屬片包覆該覆有復(fù)合材料的鐵芯，并借束緊該金屬片而將該鐵芯上的復(fù)合材料加熱固化；以及(d)脫開(kāi)上述金屬片與鐵芯，得到熱塑性高爾夫球桿。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其中所述的復(fù)合材料選自Commingle、Towpowder、Towflex、以及寬度2～6mm的預(yù)浸材料。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造方法，其中該含有熱塑性塑膠及碳纖的復(fù)合材料為Commingle的尼龍6/碳纖維。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其中該金屬片的材質(zhì)為不銹鋼、鋁、或銅。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造方法，其中該金屬片的厚度為0.03～0.05mm。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其中步驟(b)為加熱至高于該熱塑性材料的結(jié)晶熔點(diǎn)或軟化點(diǎn)以上0～80℃。16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造方法，其中步驟(c)可借氣壓缸對(duì)該金屬片施加張力而將該金屬片束緊。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造方法，其中步驟(c)所述氣壓缸施加的張力范圍為1～100kg/cm2。全文摘要本發(fā)明提供一種熱塑性高爾夫球桿的制造方法,主要是利用一金屬片將鐵芯上的熱塑性復(fù)合材料固化成型。本發(fā)明的方法包括下列步驟:(a)提供高爾夫球桿鐵芯,于鐵芯上包覆熱塑性復(fù)合材料;(b)加熱此復(fù)合材料,使其呈融熔狀態(tài);(c)以至少一金屬片包覆此覆有材料的鐵芯,并借束緊金屬片而將鐵芯上的復(fù)合材料加熱固化;以及(d)脫開(kāi)上述金屬片與鐵芯,得到熱塑性高爾夫球桿。文檔編號(hào)A63B53/12GK1246380SQ98117390公開(kāi)日2000年3月8日申請(qǐng)日期1998年8月27日優(yōu)先權(quán)日1998年8月27日發(fā)明者黃振隆,陳文祥,吳友棟申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院