具有可选重量分布的发泡中心的多层高尔夫球的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明通常涉及多层高尔夫球，其具有由发泡组合物制成的芯。具体地，所述高尔 夫球包含双层芯，其具有发泡内芯（中心）和周围的外芯层，优选由热固性橡胶制成。所述 球还包括内覆盖层和外聚氨酯覆盖层，所述内覆盖层优选由热塑性离聚物组合物制成。所 述芯和内覆盖层具有可选重量分布，使得层具有不同密度。最终所得的球具有良好的距离 和低旋转特性。
【背景技术】
[0002] 职业和业余高尔夫球手目前使用多块型实心高尔夫球。通常，双块型实心高尔夫 球包括被外覆盖层保护的内实心。内实心由天然或合成橡胶如聚丁二烯、苯乙烯丁二烯或 聚异戊二烯制成。覆盖层包围着内芯且可以由包括乙烯酸共聚物离聚物、聚酰胺、聚酯、聚 氨酯以及聚脲的多种材料制成。
[0003] 近年来，三块、四块甚至五块型球越来越流行。新的制造技术，更低的材料成本以 及满意的球性能使得这些多块球越来越流行。如今使用的很多高尔夫球具有包含内芯和至 少一个包围的外芯层的多层芯。例如，内芯可以由相对软且有弹性的材料制成，同时外芯可 由较硬且更刚性的材料制成。"双芯"子组件被至少一层的覆盖层包裹来得到最终球组件。 可以使用不同的材料制作芯和覆盖层且赋予最终球期望的性能。
[0004] 位于高尔夫球内部的芯的子组件充当球的引擎或弹簧。因此，芯的组成和结构是 决定球的弹力和回弹性能的关键因素。通常，球的回弹性能通过计算被高尔夫球杆表面击 打后的初始速度和其与硬表面发生碰撞后的飞出速度来确定。更具体地，高尔夫球的"回弹 系数"或"C0R"表示当球从空气炮发射到硬的坚直板上时，球的回弹速度与它的初始进入速 度之比。高尔夫球的COR被写成0-1之间的小数值。高尔夫球在不同的初始速度可具有不 同的COR值。美国高尔夫协会（USGA)设定了球的初始速度的限度，这样高尔夫球制造商的 一个目标是使得这些条件下的COR最大。具有更高回弹速度的球具有更高的COR值。这样 的高尔夫球回弹更快，用球杆击打时保持了更大的总能量，和具有低COR值的球相反具有 更长的飞行距离。这些性能对于长距离投射特别重要的。例如，具有高弹力和COR值的球 当被击打杆从球座上击打时，倾向于飞行远的距离。
[0005] 球的耐用性、转速和感觉也是重要的性能。通常，球的耐用性指的是球的耐冲击 性。具有低耐用性的球即使只是短期使用，也会出现破损或损坏。在某些情况下，覆盖层会 破裂或被撕破。转速指的是当球被球杆击中后球的旋转速率。具有相对高转速的球有利于 铁杆或楔形杆的短距离发射。职业的和高水平的业余高尔夫球手更容易在这类球上施加逆 旋。这有助于球手更好地控球且提高发射精度和位置。通过在球上施加适宜量的旋转，球 手能够使球精确地停在果岭上或在近距离击球时击打右曲球（fade)。另一方面，那些用球 杆击打时不能有意控制球旋转的业余球手使用高旋转球的可能性较小。对于这样的球手， 球更容易侧向旋转而偏移远离场地，尤其是当钩球或切球（hooked or sliced)时。同时， "球感"通常指的是当用球杆击打球时球手经历的感受，其很难合适的定量。大多数球手更 喜欢具有柔软感觉的球，因为当其球杆打击面与这类球接触时，球手感觉更自然和舒服。当 在果岭周围发射短球时，具有柔软感觉的球特别理想，因为球手用这样的球会更有感觉并 可以与此类球更好的接触。球感主要取决于球的硬度和压缩性。
[0006] 高尔夫球的制造商们目前在寻找用于改善球的使用性能和其他性质的不同材料 和球的结构。例如，高尔夫球制造商们已经考虑球的结构，调整高尔夫球的多层的密度或比 重来控制其旋转速率。高尔夫球的总重量优选符合美国高尔夫协会（"USGA"）设定的重量 基准。虽然控制了高尔夫球的总重量，仍然可以变化球内的重量分布。沿着球的中心或沿 着球的外表面重新分布高尔夫球的重量或质量改变了其飞行和旋转的性质。
[0007] 例如，如在Yamada的美国专利4, 625, 964中所述，可以朝向近球的中心方向改变 重量以增加旋转速率，其中的高尔夫球包含芯、中间层和覆盖层，并且所述芯具有的比重为 至少1. 5,直径小于32mm，所述中间层具有比芯更低的比重。Chikaraishi等人的美国专 利5, 048, 838公开了另一种三块型高尔夫球，其包含两块型实芯和覆盖层。致密的内芯的 直径为15mm-25mm，比重为1. 2-4. 0,外芯层具有的比重为0. 1-3. 0,小于所述内芯层的比 重。Gentiluomo的美国专利5, 104, 126公开了具有致密内芯的球，所述内芯由钢、铅、黄 铜、锌、铜以及填充的弹性体制成，其中所述芯具有的比重至少为1.25。所述内芯通过更低 密度的合成发泡组合物包覆，并且该结构通过离聚物覆盖层包覆。Yabuki等人的美国专利 5, 482, 285公开了三块型高尔夫球，其具有内芯和外芯，通过离聚物覆盖层包覆。将所述外 芯的比重降低在0. 2-1. 0。将所述内芯的比重调整使内/外芯的总重在32. 0-39. Og。另外， 可将重量向球的外部移动并远离中心。例如，Sullivan和Nesbitt的美国专利6, 120, 393 公开了具有低旋转速率的高尔夫球。所述球包括相对软的、多块型芯和硬覆盖层。所述内 芯是中空的并可以充气，而所述外芯层由软的、弹性材料制成。Su 11 i van和Ne sb i tt的美国 专利6, 142, 887公开了一种高尔夫球，其包含芯、薄球形层和聚合物外覆盖层。所述薄球形 层包括金属、陶瓷或复合材料，如碳化硅、玻璃、碳、碳化硼和芳香族聚酰胺。
[0008] 高尔夫球的制造商们不断寻求重量更轻的材料，如发泡材料，来制作内芯。例如， Puckett和Cadorniga的美国专利4, 836, 552和4, 839, 116公开了由包含热塑性聚合物 (例如Surlyn?的乙烯酸共聚物离聚物）和填充材料（玻璃微珠）的发泡组合物制成的单 块型短距离高尔夫球。组合物的密度从球的中心到表面而增加。因此该球具有相对致密的 外表皮和多孔的内芯。根据专利4, 836, 552和4, 839, 116,通过提供短距离高尔夫球（该 短距离高尔夫球击打距离是常规高尔夫球的约50% )，对高尔夫球场的土地需求可以降低 67% -50%。
[0009] Gentiluomo的美国专利5, 104, 126公开了一种三块型高尔夫球（图2)，其包含由 钢制成的高密度中心（3)，其被低密度回弹复合发泡组合物的外芯（4)包裹，且由乙烯酸共 聚物离聚物（Surlyn? )覆盖层（5)封装。专利5, 104, 126限定了作为低密度组合物的复 合发泡，该复合发泡由分散在弹力弹性体中的软木屑或者是酚醛树脂、环氧基树脂、陶瓷或 玻璃的中空颗粒组成。
[0010] Aoyama的美国专利5, 688, 192和5, 823, 889公开了一种包含芯的高尔夫球，其中 该芯包含内部和外部，以及由例如巴拉塔橡胶或乙烯酸共聚物离聚物材料制成的覆盖层。 该芯通过发泡、向聚丁二烯或其它芯材料中注射压缩性材料、气体、发泡剂或含气体的微球 来制备。根据专利5, 823, 889,可以使用聚氨酯组合物。例如压缩性材料，含气体的可压缩 单元可以分散在芯的限定部分，从而使含有压缩材料的部分具有比重高于I. 00。
[0011] 虽然高尔夫球制造商们近年来已经考虑了发泡内芯，但是使用这些发泡材料存在 缺陷。例如，具有发泡芯的高尔夫球的一个缺陷在于球倾向于具有低回弹性。也就是说，被 球杆击打后的球的速度变低，且球通常飞行距离短。需要具有改进的弹力的发泡芯，使得球 手实现更大的初始球速。当球速更大时，球手可以实现更长距离的发球。特别需要发展具 有适宜重量分布的多层发泡芯结构以向球提供良好的距离特性。本发明提供了新发泡芯和 具有改进的重量分布、弹力和其他有益性质、特征和优势的球。
【发明内容】
[0012] 本发明提高了一种多层高尔夫球，其包括具有至少两个层的芯；内覆盖层；和外 覆盖层。在一个方案中，所述球包括芯组件，其包含：i)内芯层（中心），其包括发泡的聚氨 酯组合物，其中所述内芯的直径为约0. 100英寸-1. 100英寸，优选约0. 200英寸-约0. 900 英寸，比重（SG%)优选约0. 30至约0.95g/cc，和中心硬度和ii)外芯层，其 包含第一非发泡的热固性或热塑性组合物，其中所述外芯层围绕所述内芯设置，并且厚度 为约0· 100-约0· 750英寸，优选约0· 200-约0· 800英寸，比重（SG外芯）优选为约0· 60g/ Ce-约I. 20g/cc和外表面硬度)。所述内覆盖层包括第一或第二非发泡的热塑性 组合物并具有比重（SGrtttss) 15所述外覆盖层包括第二或第三非发泡的热固性或热塑性组 合物。
[0013] 在一个优选的实施方案中，所述SGrtttss为约I. 45g/cc并且SGrtsss大于SG^, SG外芯大于SG中心。 同时，（?芯中心）优选约10邵氏C-约60邵氏C，（H外芯外表面）优选为约65 邵氏C-约96邵氏C，以提供横跨所述芯组件的正硬度梯度。在另一个实施方案中，所述H 内芯中6为约20邵氏A-约80邵氏A，％扮卜_为约25邵氏D-约63邵氏D，以提供横跨所述 芯组件的正硬度梯度。
[0014] 在一个方案中，所述内芯包含发泡聚氨酯组合物，其由包含聚异氰酸酯、多元醇和 固化剂化合物和发泡剂的混合物制备而成。可以使用芳香族或脂肪族聚异氰酸酯。发泡聚 氨酯组合物可以使用水作为发泡剂制备。加入的水量足够以使所述混合物发泡。混合物中 可以包括表面活性剂、催化剂、矿物填料和其他添加剂。
[0015] 在本发明中，使用热固性或热塑性材料发泡外芯层。优选地，热固性和热塑性材料 为非发泡的。因此，在一个实施方案中，双芯包括发泡内芯（中心）和外周非发泡的热固性 芯层（其优选由聚丁烯橡胶制成）。在另一个实施例中，外芯包括发泡内芯（中心）和外周 非发泡热塑性芯层。例如，可以使用部分或高度中和的烯酸共聚物或非离聚共聚物。
[0016] 所述内覆盖层优选包括离聚组合物，其包含0/Χ/Υ类型的共聚物，其中0是α-烯 烃，X是C 3-C8 α，β -乙烯基不饱和的羧酸，Y是选自烷基丙烯酸酯和芳基丙烯酸酯的丙烯酸 酯，其中大于70%的酸根用金属离子中和。所述内覆盖层的厚度优选为约0. 250-约0. 750 英寸，且比重为约0. 60g/cc-约2. 90g/cc。所述外覆盖层优选包括非发泡的热固性或热塑 性聚氨酯组合物。
[0017] 所述芯层可具有不同的的硬度梯度。例如，每个芯层可以具有正、零或负硬度梯 度。在第一实施方案中，内芯具有正硬度梯度，外芯层具有正硬度梯度。在第二实施方案 中，内芯具有正硬度梯度，外芯层具有零或负硬度梯度。在再一个实施方案中，内芯具有零 或负硬度梯度，外芯层具有正硬度梯度。在另一替代的方案中，内和外芯层具有零或负硬度 梯度。在一个实施方案中，所述发泡内芯层的中心硬度（Η?ΕΜ)为约15邵氏A-约80邵 氏A，所述发泡内芯层的外表面的硬度（Η ?Ε#Β)为约20邵氏A-约95邵氏A。在另一个实 施方案中，Hrts^为约15邵氏A-约80邵氏Α，Η ?Ε_为约10邵氏A-约75邵氏Α。所述 外芯层可具备中点硬度和外表面硬度（％^_)。在一个实施例中， 为约40邵氏C-约87邵氏C，（％芯外表面）为约72邵氏C-约95邵氏C。
【附图说明】
[0018] 本发明特有的新颖性特征在附加的权利要求中提出。然而，通过参考下述详细的 描述并结合其中附图，会更好地理解本发明优选的实施方案及进一步目的和相关优势。
[0019] 图1是根据本发明由发泡组合物制成的球形内芯的透视图；
[0020] 图2是用于制造本发明的双层芯的上层和下层模腔的一个实施方案的透视图；
[0021] 图3是根据本发明制成的具有双层芯和双覆盖层的四块型高尔夫球剖面图；
[0022] 图4是根据本发明制成的双层芯/内覆盖层高尔夫球子组件的剖面图；和
[0023] 图5是根据本发明制成的带浅凹的最终高尔夫球的剖面图。
【具体实施方式】
[0024] 高尔夫球结构
[0025] 根据本发明可以制造具有多种结构的高尔夫球。例如，可以制造四块型和五块型 结构的高尔夫球。下面进一步提供并讨论该高尔夫球结构的代表性说明。术语"层"在本 文中通常表示高尔夫球的任意球形部分。更具体地，在一个方案中，制造了包含双芯（内芯 【中心】和外芯层）；内覆盖层；外覆盖层的四块型高尔夫球。在另一个方案中，制造了包含 双芯；套层；和双覆盖层（内覆盖层和外覆盖层）的五块型高尔夫球。本文中，术语"套层" 表示位于多层芯子组件和多层覆盖层之间的球的层。该套层也可以称作套（mantle)或者 中间层。不同层的直径和厚度以及例如硬度和压缩性性能会根据高尔夫球的结构和期望的 使用性能而变化。
[0026] 内芯组合物
[0027] 通常，发泡组合物由在聚合混合物中使用发泡剂产生气泡而制成。作为气泡形式， 混合物膨胀并形成发泡组合物，该组合物可以在具有开放或封闭多孔结构的最终使用产品 中模塑。弹性发泡通常具有开放多孔结构，其中孔壁是不完整的且包含能够使液体和空气 渗入的小洞。该弹性发泡通常用于汽车座椅、缓冲垫、床垫等等。硬质发泡通常具有封闭的 多孔结构，其中多孔壁是连续且完整的，并通常用于汽车面板和零件、建筑绝缘层等等。很 多发泡包含开放和封闭的孔，也有可能形成具有封闭孔结构的弹性发泡以及形成具有开放 孔结构的硬质发泡。
[0028] 在本发明中，内芯（中心）包含轻质的发泡热塑性或热固性聚合物组合物。所述 发泡可具有开放或封闭的多孔结构或其组合，并且所述发泡结构可以在相对硬质发泡至非 常有弹性的发泡的范围内。参考图1，可以根据本发明制备具有几何中心（6)和外表皮（8) 的发泡内芯（4)。
[0029] 多种热塑性和热固性材料可以用于形成本发明的发泡组合物，例如包括，聚氨酯； 聚脲；共聚物；聚氨酯和聚脲的共混物和杂合物；烯烃基共聚物离聚物树脂（例如，Surlyn? 离聚物树脂和杜邦HPF? 1000以及HPF?2〇〇〇,杜邦市售；l〇tek?离聚物，埃克森美孚化 工市售；Amplify?. IO乙烯丙烯酸共聚物的离聚物，陶氏化学市售；和Qarixi6离聚物树 月旨，A. Schulman Inc.市售）；聚乙烯包括例如低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和高密度 聚乙烯；聚丙烯；橡胶增韧的烯烃聚合物；酸共聚物，例如聚（甲基）丙烯酸（其不是离聚共 聚物的一部分）；塑性体；挠性体；苯乙烯/ 丁二烯/苯乙烯嵌段共聚物；苯乙烯/乙烯-丁 烯/苯乙烯嵌段共聚物；动态硫化弹性体；乙烯和醋酸乙烯酯共聚物；乙烯和丙烯酸甲酯共 聚物；聚氯乙烯树脂；聚酰胺、聚（酰胺酯）弹性体以及离聚物和聚酰胺的接枝共聚物，包 括例如Pebax' K热塑性聚醚嵌段酰胺，Arkema Inc市售；交联反式-聚异戊二烯和其共混 物；聚酯基热塑性弹性体，例如市售于杜邦的HytrelK)或Ticona Engineering Polymers市 售的RiteFlex? ;聚氨酯基热塑性弹性体例如Elastollan?，BASF市售；合成或天然硫化橡 胶；及其组合。可塑的聚氨酯、聚脲和聚氨酯-聚脲的杂合物是特别令人满意的，因为这些 材料可以用于制