CH641966A5

CH641966A5 - Balle de golf a trois composants et composition pour la fabrication du noyau solide.

Info

Publication number: CH641966A5
Application number: CH863179A
Authority: CH
Inventors: Alvon R Cox; Thomas A Molyneaux
Original assignee: Abbott Lab
Priority date: 1978-09-26
Filing date: 1979-09-25
Publication date: 1984-03-30
Also published as: GB2032287A; JPS5545498A; CA1147089A; FR2437223B3; DE2938752A1; FR2437223A1; DE2938752C2; GB2032287B

Description

La présente invention concerne une balle de golf à noyau solide qui, en raison même de la composition particulière utilisée dans cette partie centrale solide, est douée d'une capacité élevée de rebondissement. L'invention concerne également la composition particulière qui, par son utilisation dans le noyau solide, confère à la balle de golf les propriétés désirées de rebondissement.

Les balles de golf sont couramment produites dans les formes suivantes:

1) une construction solide à un composant composée d'une masse homogène consistant en polybutadiène, monomères, charges, antioxydants, agents durcissants (vulcanisants), etc.;

2) une balle de golf à deux composants comprenant une écorce composée de caoutchouc naturel (balata) ou matière plastique (Surlyn), y compris des polyuréthanes, et un noyau composé d'une masse homogène solide semblable à celle décrite sous 1 ;

3) une balle de golf à trois composants composée d'une écorce composée de caoutchouc balata, de matière plastique ou d'une matière semblable; d'un enroulement composé de fils de caoutchouc naturel et/ou synthétique, et d'un noyau fait de polymères naturels ou synthétiques;

4) une balle de golf à quatre composants comprenant une écorce comme décrit sous 2 et 3; un enroulement comme décrit sous 3; une paroi de noyau faite de caoutchouc naturel et/ou synthétique, et un centre liquide composé de glycérol, de polyéthylèneglycol, de solutions salines, etc.

La balle de golf du type visé par l'invention est celle décrite ci-dessus sous 3.

Des copolymères séquencés de type butadiène/styrène et styrè-ne/butadiène/styrène sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3534965 pour produire une balle de golf solide. Des copolymères séquencés sont mélangés et vulcanisés pour former la balle de golf solide. Des copolymères styrène/butadiène sont également vulcanisés en mélange avec le polytétrahydrofuranne pour former une balle de golf moulée dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3373123. Les brevets des Etats-Unis d'Amérique Nos 4048254 et 4048255 décrivent des mélanges de copolymères séquencés radiaux non vulcanisés pour l'utilisation, avec une troisième matière polymère, dans la fabrication des matières thermoplastiques pour des applications pharmaceutiques. La technique antérieure ne décrit nulle part un copolymère séquencé radial butadiène/styrène non vulcanisé ayant une teneur spécifique en butadiène et styrène en combinaison avec une proportion majeure d'une matière de charge, pour l'utilisation dans la fabrication d'une partie centrale solide de balle de golf. L'art antérieur n'indique pas non plus qu'un copolymère séquencé radial butadiène/styrène non durci peut être utilisé dans des formulations pour composer des centres de balles de golf dans lesquels des charges et diluants peuvent être librement incorporés pour obtenir des centres ayant un rebond élevé et des duretés diverses.

Pour surmonter les inconvénients de l'art antérieur, l'invention propose une balle de golf à trois composants, constituée d'une écorce de caoutchouc naturel ou de matière plastique, d'un enroulement de fils de caoutchouc naturel et/ou synthétique, et d'un noyau solide qui comprend, d'une part, un copolymère séquencé radial butadiène/styrène non réticulé ayant une teneur en butadiène de 50 à 85% en poids et une teneur en styrène de 15 à 50% en poids, et,

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15

20

25

30

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45

50

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3

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d'autre part, une matière de charge constituant la proportion prépondérante dudit noyau.

Un avantage de l'invention est que le noyau solide de la balle de golf peut être moulé par diverses techniques de moulage, y compris le moulage par injection, ce qui permet une production rapide ainsi qu'un contrôle des dimensions et du poids. La composition solide utilisée dans le noyau de la balle de golf, qui est définie par la revendication 15, élimine la nécessité de durcir et permet la réutilisation de chutes et résidus, tels que bavures et éléments de liaison.

De préférence, la partie centrale ou noyau solide comprend en outre un diluant à l'état huileux. Le copolymère séquencé radial a un poids moléculaire d'au moins 150 000 et peut atteindre 300 000.

Selon un mode de mise en œuvre de l'invention, on utilise deux copolymères séquencés radiaux ayant des teneurs différentes en butadiène/styrène. Dans un mode de mise en œuvre préféré, la matière de charge représente environ 60 à 80% en poids du noyau de la balle de golf et le diluant environ 5 à 20% en poids de la composition totale du noyau.

Les copolymères séquencés radiaux utilisés dans les exemples ci-après sont facilement disponibles dans le commerce et sont composés de 50 à 85% en poids de butadiène et de 15 à 50% en poids de styrène. Les copolymères séquencés radiaux ont un poids moléculaire de 150000 à 300000, mesuré par la viscosité intrinsèque dans le toluène, et un poids spécifique de 0,92 à 0,95. Les copolymères séquencés radiaux préférés sont vendus par la société Philips Petroleum Company sous le nom de Solprene.

Les exemples suivants illustrent l'invention.

Exemple 1:

Ingrédients Parties

Copolymère séquencé radial (butadiène/styrène 80:20) 75

Copolymère séquencé radial (butadiène/styrène 70:30) 25

Charge (sulfate de baryum) 220

Diluant (huile paraffinique) 25

Antioxydant (phénol à empêchement stérique) 1,0

346,0

On place le sulfate de baryum et l'antioxydant dans un mélangeur interne de type Banbury de capacité convenable. On fait fonctionner le mélangeur pendant 30 s, après quoi on ajoute les copolymères séquencés radiaux et environ le tiers de l'huile paraffinique. On mélange ensuite jusqu'à 3 min, après quoi on ajoute encore un tiers de l'huile paraffinique et, après 4 min, on ajoute le reste de l'huile paraffinique. On fait tourner le mélangeur pendant encore 1 min pour porter la durée totale de mélange à 5 min. Après cette durée, on vidange tout le contenu du mélangeur, à une température de 100 à 125°C, sur un laminoir dont les cylindres sont à une température de l'ordre de 75 à 85°C, pour évaporation des constituants volatils et refroidissement. La matière refroidie peut être découpée en dés de 3,175 à 4,7625 mm d'arête pour le moulage par injection ultérieur. Les noyaux de balles de golf sont ensuite moulés par injection au moyen de n'importe quel dispositif de moulage par injection et ont un poids de l'ordre d'environ 15 à 22 g et un diamètre de 26,19375 mm. Le noyau solide est ensuite enveloppé de la manière habituelle par une pelote de fil de caoutchouc naturel et/ou synthétique et recouvert de caoutchouc naturel (balata), de matière plastique (Surlyn) ou d'une matière semblable.

Exemple 2:

Ingrédients Parties

Copolymère séquencé radial (butadiène/styrène 80:20) 50

Copolymère séquencé radial (butadiène/styrène 70:30) 50

Charge (sulfate de baryum) 490

Diluant (huile paraffinique) 100

Antioxydant (phénol à empêchement stérique) 0,5

690,5

On place les copolymères séquencés radiaux, le sulfate de baryum et l'antioxydant dans un mélangeur intensif à haute vitesse.

Les matières ajoutées sont mélangées pendant environ 30 s, après quoi on ajoute l'huile paraffinique en faisant tourner le mélangeur à 1200 tr/min. On doit ajouter 40 à 50% de l'huile pendant environ 40 à 50 s. On continue à mélanger à 15 tr/min jusqu'à ce que la masse s'écoule librement. Après cette durée, on fait tourner le mélangeur à 2000 à 2500 tr/min pendant encore 30 s. Après avoir mélangé pendant environ l'A min, on vidange la masse dans un mélangeur à rubans et on la refroidit à une température de 35° C. La masse refroidie mélangée peut ensuite être pelletisée de la manière habituelle dans une extrudeuse pour le moulage ultérieur par injection et la fabrication finale de la balle de golf, comme indiqué à l'exemple 1.

Le type d'appareil mélangeur utilisé dans les exemples dépend de la forme physique sous laquelle le copolymère séquencé radial est fourni. Par exemple, s'il est sous forme de balles, on utilisera exclusivement un mélangeur interne de type Banbury avec dispositif de refroidissement et vidange. Dans le cas où il est fourni à l'état de miettes ou de pellets, on peut aussi utiliser un mélangeur Banbury, mais aussi un mélangeur à sec énergique à haute vitesse, tel que Welex, Littleford, Henschel ou appareils équivalents, avec un mélangeur à rubans pour le refroidissement. Le mélangeur Banbury convient pour les trois formes et présente l'avantage qu'il permet d'utiliser des quantités plus fortes de charges et diluants sans crainte de séparation des additifs et du polymère. Par contre, le mélangeur à sec offre l'avantage de cycles de mélange plus rapides, d'une consommation d'énergie plus faible, et permet de supprimer le laminoir de reprise faisant suite au Banbury. La masse peut être envoyée directement du mélangeur à sec dans un appareil de traitement des matières plastiques, tel qu'une machine de moulage par injection.

On trouvera dans le tableau I les compositions et certaines propriétés d'autres mélanges pour des cas où l'on utilise un seul copolymère séquencé radial. Ces compositions, ainsi que celles du tableau II, sont préparées comme indiqué dans les exemples 1 et 2. Le tableau I indique également l'élasticité au rebond pour cent et les duretés au duromètre Shore A de ces divers produits. De manière semblable, le tableau II indique des formulations pour deux copolymères séquencés radiaux semblables à ceux des exemples 1 et 2. Le tableau II illustre l'utilisation des copolymères séquencés avec diverses teneurs butadiène/styrène et des rapports pondéraux de l'ordre de 25-75:75-25.

On verra d'après les diverses formulations que la matière de charge représentée par le sulfate de baryum constitue une proportion prépondérante du poids du noyau de la balle de golf. La quantité de cette matière peut varier d'environ 60 à 80% en poids du noyau de la balle de golf. Bien que le sulfate de baryum (Barytes)

soit la matière de charge préférée, on pourra également utiliser les matières de charge suivantes dans la même gamme de poids: carbonate de calcium, silicate d'aluminium, silice colloïdale par voie de flamme (Carbosil), silice, silicate de magnésium, noir de carbone, silicate d'aluminium calciné, silice précipitée hydratée, sulfure de zinc (Lithophone), carbonate de magnésium, silicate d'aluminium hydraté, mica broyé humide et dioxyde de silicium.

Un diluant sous la forme d'une huile paraffinique peut être utilisé dans les diverses formulations. Si on le désire, on peut l'éliminer. Si on l'utilise, la quantité peut varier d'environ 5 à 20% en poids du noyau de la balle de golf. Bien que l'on préfère une huile de type paraffinique, plus spécialement du type huile minérale, on peut également utiliser d'autres diluants du type huile naphténique, les huiles aromatiques étant les moins souhaitées. Cela est indiqué par les données fournies dans le tableau III concernant l'élasticité au rebond et la dureté.

Le tableau IV indique la variation du poids du noyau de la balle de golf en fonction du poids spécifique recherché, ainsi que le poids de la matière de charge. Ce tableau indique la souplesse obtenue pour produire une partie centrale de balle de golf de poids désiré.

A partir des renseignements fournis dans les tableaux, on peut voir que les faibles teneurs en styrène et les teneurs élevées en butadiène conduisent à un noyau ayant une capacité élevée de rebond. Les formulations qui donnent des valeurs élevées au duromètre indi5

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15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

641 966

4

quent que les matières de charge et les diluants peuvent être utilisés librement pour obtenir les propriétés désirées d'un noyau de balle de golf. De manière spécifique, le tableau III montre que les meilleurs noyaux de balles de golf pour le rebond sont produits en utilisant les proportions plus élevées de ddiluants, de préférence des huiles paraf-finiques.

A partir des renseignements fournis dans les tableaux I et II, on voit qu'un copolymère séquencé radial ayant un poids moléculaire de 160000 et composé de 80% de butadiène et 20% de styrène est préféré, que le copolymère soit utilisé seul ou en combinaison avec un autre copolymère séquencé radial. On voit dans le tableau II que les mélanges préférés de copolymères séquencés radiaux du noyau ont des poids moléculaires différents, mais peuvent avoir les mêmes rapports butadiène/:styrène ou des rapports différents. Dans deux des formulations préférées énumérées dans le tableau II, on peut voir que l'un des copolymères séquencés radiaux a un poids moléculaire de 160000 ou 150000 et l'autre un poids moléculaire de 300000.

On peut donc voir que l'invention donne une composition pour 5 un noyau de balle de golf qui permet une grande latitude dans la formulation, de manière à répondre aux exigences particulières. L'utilisation d'un copolymère séquencé radial non durci donne également des vitesses plus élevées dans le moulage par injection, en ce sens qu'une étape de durcissement ou une étape longue de réticulation io n'est pas nécessaire. Egalement, les matières finies qui ne répondent pas aux exigences peuvent être réutilisées, ce qui n'est pas possible lorsqu'on utilise une matière polymère réticulée. En outre, le procédé de moulage par injection avec les thermoélastomères butadiène/styrène permet un contrôle précis de la dimension et du poids 15 qui n'est pas obtenu lorsqu'on utilise le moulage par compression.

Tableau I

Polymère séquencé radial

Poids moléculaire

Huile

Styrène (%)

Butadiène (%)

A

B

C

D

E

F

G

H

1

160000

non

20

80

100,0

2

300000

oui

30

70

100,0

3

300000

non

15

85*

100,0

4

150000

non

30

70

100,0

5

300000

non

30

70

100,0

6

150000

non

40

60

100,0

7

8

250000 300000

non oui

40 50

60 50

100,0

Charge

170,0

Antioxydant

0,5

270,5

Rebond(%)

65

57

55

51

40

37

32

25

Dureté Shore A au duromètre

80

70

65

95

100

90

Poids spécifique (réel)

1,830

1,846

1,853

1,832

1,878

1,859

1,852

1,841

* 85% d'isoprène à la place du butadiène.

Tableau II

Polymère séquencé radial

Poids moléculaire

Huile

Styrène (%)

Butadiène (%)

A

B

C

D

E

F

G

H

I

1

160000

non

20

80

50,0

75,0

2

300000

oui

30

70

50,0

75,0

3

300000

non

15

85*

4

150000

non

30

70

25,0

75,0

5

300000

non

30

70

25,0

6

150000

non

40

60

25,0

7

8

250000 300000

non oui

40 50

60 50

25,0

Charge

170,0

Antioxydant

0,5

270,5

Rebond(%)

66

65

66

65

63

60

56

53

Dureté Shore A au duromètre

73

75

82

85

80

85

80

95

Poids spécifique (réel)

1,823

1,842

1,853

1,831

1,774

1,833

1,820

1,838

1,843

* 85% d'isoprène à la place du butadiène.

5

Tableau III

641 966

Polymère séquencé radial

Poids moléculaire

Huile

Styrène (%)

Butadiène (%)

Type

D

150000

non

40

60

Charge

Antioxydant

Diluant paraffinique paraffinique naphténique naphténique aromatique naphténique

100,0 170,0 0,5 25 50 75

100,0 170,0 0,5

25 50 75

100,0 170,0 0,5

25 50 75

O

N> VO

L/i

U> ts> O

S)

v£>

Lh

OJ U\

Rebond (%)

Dureté Shore A au duromètre Poids spécifique

2

£

-j

4*. to

35 65

Tableau IV

Poids du noyau

Poids spécifique

Poids approché

Poids du noyau

Poids spécifque

Poids approché

recherché

de charge au poids recherché

recherché

de charge au poids

(g)

(g/cm3)

spécifique 4,4 (g)

(g)

(g/cm3)

spécifique 4,4 (g)

15,0

1,594

110

18,6

1,977

201

15,2

1,615

114

18,8

1,998

209

15,4

1,637

118

19,0

2,019

214

15,6

1,658

124

19,2

2,040

220

15,8

1,679

130

19,4

2,062

226

16,0

1,700

135

19,6

2,083

233

16,2

1,722

140

19,8

2,104

240

16,4

1,743

144

20,0

2,125

247

16,6

1,764

148

20,2

2,147

253

16,8

1,735

152

20,4

2,168

260

17,0

1,807

158

20,6

2,189

268

17,2

1,828

162

20,8

2,210

274

17,4

1,849

167

21,0

2,232

280

17,6

1,870

174

21,2

2,255

288

17,8

1,892

180

21,4

2,274

296

18,0

1,913

185

21,6

2,295

303

18,2

1,934

190

21,8

2,310

310

18,4

1,955

195

22,0

2,338

320

R

Claims

641 966

2

REVENDICATIONS

1. Balle de golf à trois composants, constituée d'une écorce de caoutchouc naturel ou de matière plastique, d'un enroulement de fils de caoutchouc naturel et/ou synthétique, et d'un noyau solide de forme sphérique, caractérisée en ce que le noyau comprend, d'une part, un copolymère séquencé radial butadiène/styrène non réticulé ayant une teneur en butadiène de 50 à 85% en poids et une teneur en styrène de 15 à 50% en poids et, d'autre part, une matière de charge constituant la proportion majeure en poids du noyau, le copolymère séquencé radial ayant un poids moléculaire d'au moins 150000, mesuré par la viscosité intrinsèque dans le toluène.
2. Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un diluant consistant en une huile paraffinique ou naphténique.
3. Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a un poids de 15 à 22 g.
4. Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que la matière de charge constitue 60 à 80% en poids du noyau.
5. Balle de golf selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diluant est présent en quantité de 5 à 20% en poids du noyau.
6. Balle de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que la matière de charge est du sulfate de baryum.
7. Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que le copolymère séquencé radial butadiène/styrène a un poids moléculaire d'environ 160000.
8. Balle de golf selon la revendication 7, caractérisée en ce que le noyau comporte en outre un autre copolymère séquencé radial butadiène/styrène ayant une teneur en butadiène de 50 à 85% en poids et une teneur en styrène de 15 à 50% en poids, et un poids moléculaire d'environ 300 000, ledit copolymère ayant des teneurs butadiène/ styrène différentes de celles dudit premier copolymère et les copoly-mères étant présents à poids égaux.
9. Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que le noyau comprend en outre un autre copolymère séquencé radial butadiène/styrène ayant une teneur en butadiène de 50 à 85% en poids et une teneur en styrène de 15 à 50% en poids.
10. Balle de golf selon la revendication 9, caractérisée en ce que les copolymères ont des quantités différentes de butadiène et styrène.
11. Balle de golf selon la revendication 9, caractérisée en ce que les copolymères ont les mêmes quantités de butadiène et styrène.
12. Balle de golf selon la revendication 9, caractérisée en ce que le copolymère séquencé radial supplémentaire a un poids moléculaire d'environ 300000.
13. Balle de golf selon la revendication 9, caractérisée en ce que les copolymères séquencés radiaux sont présents dans les proportions pondérales de 25-75:75-25.
14. Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que la quantité de butadiène est de 80% en poids et la quantité de styrène de 20% en poids.
15. Composition pour la fabrication du noyau solide d'une balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, d'une part, un copolymère séquencé radial butadiène/styrène non réticulé ayant une teneur en butadiène de 50 à 85% en poids et une teneur en styrène de 15 à 50% en poids et, d'autre part, une matière de charge, ladite matière de charge constituant la proportion majeure en poids dudit centre de balle de golf et ledit copolymère séquencé radial ayant un poids moléculaire d'au moins 150.000, mesuré par la viscosité intrinsèque dans le toluène.
16. Composition selon la revendication 15, caractérisée en ce que ladite matière de charge est présente en quantité de 60 à 80% en poids de la composition totale.
17. Composition selon la revendication 15, caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, un diluant à l'état huileux.
18. Composition selon la revendication 17, caractérisée en ce que ledit diluant est présent en quantité de 5 à 20% en poids de la composition totale.
19. Composition selon la revendication 15, caractérisée en outre en ce qu'il comprend un autre copolymère séquencé radial butadiène/styrène ayant une teneur en butadiène de 50 à 85% en poids et une teneur en styrène de 15 à 50% en poids.
20. Composition selon la revendication 19, caractérisée en ce que l'un des copolymères séquencé a un poids moléculaire d'environ 160 000 et l'autre un poids moléculaire d'environ 300 000.