CN104027953B - 用于高尔夫球的具有泡沫内芯的多层芯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多层高尔夫球芯体子组件和所得的高尔夫球。该芯结构包括包含泡沫组分的内芯（中心），优选泡沫聚氨酯。中间芯层优选由热塑性组分例如乙烯酸共聚物离聚物树脂形成；且外芯层优选由热固性组分例如聚丁二烯橡胶形成。芯层具有不同硬度和比重水平。芯构造和产生的球具有相对良好的回弹性。

Description

用于高尔夫球的具有泡沫内芯的多层芯

技术领域

本发明通常涉及多块型（multi-piece）高尔夫球，其具有包含由泡沫、热塑性、及热固性组分制成层的实心芯。具体地，该多层芯具有泡沫内芯（中心）、热塑性中间芯层、和周围的热固性外芯层。芯层具有不同的硬度梯度和比重值。该球进一步包括至少一层的覆盖层。

背景技术

职业和业余高尔夫选手通常使用多块型实芯高尔夫球。该球通常包括由天然或合成橡胶例如聚丁二烯、苯乙烯丁二烯或聚异戊二烯制成的内芯。该球进一步包括在内芯周围的覆盖层。该覆盖层保护内芯且使球更耐用。外覆盖层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。该球可以进一步包括一个或多个位于内芯和外覆盖层之间的中间层，来赋予球其它性能。

使用不同材料制造高尔夫球来赋予该球具体的性能。例如，高尔夫球的回弹和弹跳性能是重要的性能且主要基于芯的组分和构造。芯充当球的发动机或弹簧。通常，球的弹跳性能通过计算被高尔夫球杆表面击打后的初始速度以及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“COR”表示当球从空气炮发射到硬的竖直板上时，球的回弹速度与它的初始进入速度之比。高尔夫球的COR写成0-1之间的小数值。高尔夫球在不同的初始速度下可以具有不同的COR值。美国高尔夫协会（USGA）对球的初始速度进行限定，因而高尔夫球制造者在该条件下的一个目标是使COR值最大化。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，当用球杆击打时保持更多的总能量，且具有更远的飞行距离。

耐用性、旋转速率和球的感官也是重要的性能。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。旋转速率指的是当球被球杆击中后球的旋转率。具有相对高旋转速率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选手更容易在这类球上施加后旋球。这有助于选手更好地控球且提高发射精度和位置。通过在球上施加正确量的旋转，选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。另一方面，那些用球杆击打时不能有意控制球旋转的业余选手使用高旋转球的可能性较小。对于这样的选手，球更容易侧向旋转而偏移远离场地，尤其是当其为左曲球时。同时，球“感”通常指的是当用球杆击打球时选手经历的感受，其很难合适的定量。大多数选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，选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，因为选手用这样的球会感受更多。球感主要取决于球的硬度和压缩性。

高尔夫球的制造商不断的寻求新的材料用于改进球击打性能属性。例如Puckett和Cadorniga的美国专利4836552和4839116公开了由包含热塑性聚合物（例如的乙烯酸共聚物离聚物）和填充材料（细小玻璃泡）的泡沫组分制成的单块型短距离高尔夫球。从球的中心到表面，组分的密度增加。因此该球具有相对稠密的外表皮和多孔的内芯。根据专利4836552和4839116，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%。

Gentiluomo的美国专利5104126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泡沫组分的外芯（4）包裹，且由乙烯酸共聚物离聚物覆盖层（5）封装。专利5104126限定了作为低密度组分的复合泡沫，该复合泡沫由分散在回弹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。

Aoyama的美国专利5688192和5823889公开了一种包含芯的高尔夫球，其中该芯包含内部分和外部分，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5823889，可以使用聚氨酯组分。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1.00。可替换地，压缩材料可以分散在整个芯中。在一个实施例中，芯包含内部分和外部分。在另一个实施例中，芯包含内层和外层。

Sullivan和Binette的美国专利5833553公开了一种高尔夫球，具有回弹系数至少为0.650的芯和厚度至少为3.6mm（0.142英寸）的覆盖层，且其邵氏D硬度至少为60。根据专利5833553，柔软芯与厚且硬的涂覆层结合产生具有更好距离的球。专利5833553公开的芯可以由一种组分形成或者可以是双或多层芯，其可以是发泡的或者非发泡的。描述了聚丁二烯橡胶、天然橡胶、茂金属催化聚烯烃以及聚氨酯是合适制备芯的材料。

Sullivan和Ladd的美国专利6688991公开了包含低比重芯和可选的中间层的高尔夫球。该子组件包覆在大约40-大约80邵氏D硬度的高比重的覆盖层中。芯优选由高度中和的热塑性聚合物例如发泡的乙烯酸共聚物制成。覆盖层优选具有分散在其中的高比重填充剂。

Nesbit的美国专利6767294公开的高尔夫球包括：i）由热固性材料、热塑性材料或二者结合以及发泡剂和交联剂形成的加压发泡内芯以及，ii）由第二热固性材料、热塑性材料或二者结合形成的外芯层。此外，栅栏树脂或薄膜能够涂敷在外芯层上来降低来自于核（中心和外核层）的内部气体和压力的扩散。用于栅栏树脂的聚合物优选地具有低透水性，例如膜（聚（偏二氯乙烯））、树脂（丙烯腈与丙烯酸甲酯共聚物）、聚（乙烯醇）、和PET膜（对苯二甲酸乙二醇酯）。专利6767294没有公开具有不同硬度梯度的芯层。

Sullivan，Ladd，和Hebert的美国专利7708654公开了具有泡沫中间层的高尔夫球。根据专利7708654中的图1，高尔夫球包括芯（12），具有减少的比重（少于0.95）的高度中和的聚合物制成的中间层（14），和覆盖层（16）。根据专利7708654，中间层可以是外芯、套层、或内覆盖层。中间层的组分发泡导致该中间层比重的降低，且该降低可以高达30%。专利7708654公开了其它发泡组分例如泡沫聚氨酯和聚脲可以用于形成中间层。

Tutmark的美国专利8272971提出一种高尔夫球，其包含缩短球飞行路径距离的元件。在一个实施例中，球包括芯和覆盖层。在芯和覆盖层之间形成空腔且其可以用泡沫聚氨酯填充“中间层”从而对球的飞行性能减震。中间层的泡沫在重量上相对较轻；且芯相对较沉且密。根据专利8272971，当高尔夫选手用球杆击打球时，中间层中的泡沫驱动并压缩，从而从球的碰撞中吸收更多的冲击力。

具有泡沫芯的高尔夫球的一个缺点是，这种球常常具有低的回弹性。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。具有泡沫内芯的高尔夫球通常指的是“减距”球。这就需要一种新的具有泡沫芯的球，具有改善的回弹性，从而允许选手产生更高的初始球速。这允许选手进行长距离击打。本发明提出了一种新的泡沫芯构造，具有改进的回弹性以及其它优秀性能、特点和益处。本发明进一步涵盖了包含改进的芯构造的高尔夫球。

发明概述

本发明提出一种多块型高尔夫球，其包括具有三层的实心芯和具有至少一层的覆盖层。该高尔夫球可能具有不同的构造。例如，在一个方案中，多层芯包括：i）包含泡沫组分的内芯（中心），所述内芯的直径在约0.100至约1.100英寸的范围内，具有比重(SG_内)；ii)包含热塑性材料的中间芯层，所述中间芯层围绕所述内芯设置，并且厚度在约0.050至约0.400英寸的范围内，具有比重(SG_中间)；和iii)包含热固性材料的外芯层，所述外芯层围绕所述中间芯层设置，并且厚度在约0.200至约0.750英寸的范围内，具有比重(SG_外)。优选地，所述内芯的比重（SG_内）小于所述中间芯层的比重（SG_中间）和所述外芯层的比重（SG_外）。也就是说，所述外芯层的比重（SG_外）大于所述内芯层的比重（SG_内），并且所述中间芯层的比重（SG_中间）大于所述内芯层的比重（SG_内）。

优选地，所述内芯包含泡沫聚氨酯组分，泡沫聚氨酯组分由包含聚异氰酸酯、多元醇、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氨酯。泡沫聚氨酯组分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和催化剂，例如锌-和锡-基催化剂。

在本发明中，不同热塑性材料可以用于形成中间芯层且不同的热固性材料可以用于形成外芯层。在一个优选方案中，热塑性材料为非发泡的且热固性材料为非发泡的。例如热固性材料可以是包含酸根的乙烯酸共聚物，使得70%或者更少的酸根被中和；且热固性材料可以是聚丁二烯橡胶。中间和外芯层具有不同的厚度和性能。例如，中间层的厚度在约0.070至约0.130英寸的范围内，比重在约0.85g/cc至约3.10g/cc的范围内。在另一个实施例中，外芯层的厚度在约0.070至约0.130英寸的范围内，比重在约0.85g/cc至约3.10g/cc的范围内。

芯层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。在一个实施例中，内芯具有正硬度梯度；中间层具有零或负硬度梯度；外芯层具有正硬度梯度。在第二个实施例中，每一个芯层具有正硬度梯度。在再一个实施例中，内芯具有正硬度梯度；中间层具有正硬度梯度；和外芯层具有零或负硬度梯度。在替代的方案中，每个内；中间；外芯层具有正硬度梯度，其中几何中心的硬度（H_内芯中心）在约30邵氏C至70邵氏C的范围内；且内芯的表面硬度（H_内芯表面)在约46邵氏C至95邵氏C的范围内。在一个优选的实施例中，内芯的直径在约0.100至约0.900英寸的范围内，例如0.400至0.800英寸，且比重在约0.25g/cc至约1.25g/cc的范围内，例如0.30g/cc至0.95g/cc。

附图说明

新颖性特征（即本发明的特色）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相应的附图，会更好地理解本发明优选的实施例及进一步目标和伴随的优点。

图1是根据本发明由泡沫组分制成的球形内芯的透视图；

图2是用于制造本发明的多层芯的上层和下层模型腔的一个实施例透视图；

图3是根据本发明制成的具有内芯层、中间芯层、外芯层的多层芯的局部剖视透视图；

图4是根据本发明制成的具有多层芯的四块型高尔夫球的横截面图；

图5是根据本发明制成的具有多层芯的五块型高尔夫球的横截面图；及

图6是根据本发明制成的具有多层芯的六块型高尔夫球的横截面图。

具体实施方式

高尔夫球构造

根据本发明可以制造具有多种构造的高尔夫球。例如，可以制造由单层或者多层的覆盖层材料制成的4块型、5块型和6块型结构的高尔夫球。下面进一步提供并讨论该构造的高尔夫球的代表性说明。作为术语“层”通常表示高尔夫球的任何球形部分。更具体地，在一种方案中，制造了具有多层的芯和单层的覆盖层的4块型高尔夫球。该多层的芯包括内芯(中心)和包围的中间芯层和外芯层。在另一种方案中，制造了包含多层的芯和双覆盖层(内覆盖层和外覆盖层)的5块型高尔夫球。在另外一种结构中，可以制造具有多层的芯、包装层和覆盖层的6块型高尔夫球。作为此处使用的术语“包装层”表示位于多层芯组件和覆盖层之间的球的层。该包装层也可以称作套层(mantle)或者中间层。不同层的直径和厚度以及性能例如硬度和压缩性会根据高尔夫球的构造和期望的运动性能而变化。

内芯组分

通常，泡沫组分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，混合物膨胀并形成泡沫组分，该组分可以在具有开放或封闭多孔结构的最终使用产品中模塑。弹性泡沫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空气和液体渗入的小洞。该弹性泡沫用于汽车座椅、缓冲垫、床垫等等。硬质泡沫通常具有封闭的多孔结构，其中多孔壁是连续且完整的，并用于汽车面板和零件、房屋保温层等等。

在本发明中，内芯（中心）包含相对硬质且轻质的泡沫热塑性或热固性聚合物组分。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）泡沫内芯（4）。

多种热塑性或热固性材料可以用于形成本发明的泡沫组分，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，离聚物树脂和杜邦1000以及2000，杜邦市售；离聚物，埃克森美孚化工市售；IO乙烯丙烯酸共聚物的离聚物，陶氏化学市售；和离聚物树脂，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/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，例如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；聚醚基热塑性弹性体，例如市售于杜邦的或Ticona Engineering市售Polymers的聚氨酯基热塑性弹性体例如BASF市售；合成或天然硫化橡胶及其结合物。可塑的聚氨酯、聚脲和聚氨酯-聚脲的杂合物是令人满意的，因为这些材料可以用于制造具有下述进一步讨论的良好表现使用性能的高尔夫球。术语“聚氨酯和聚脲的杂合物”是指它们的共聚物和共混物。

基本上，聚氨酯组分包括反应形成的尿烷链接，该反应为包含两个或多个NCO基团的多功能异氰酸酯与具有两个或多个羟基（OH-OH）多元醇，有时在催化剂或其它添加剂存在下，的反应。通常，聚氨酯可以通过一步反应（一步法）制备或通过预聚物或准预聚物的两步反应制备。在一步法中，所有成分一次性结合，也就是说，向反应器中加入所有的原材料，并且使反应进行。在预聚物方法中，过量的聚异氰酸酯首先与一定量的多元醇反应形成包含活性NCO基团的预聚物。随后预聚物与链扩增剂或固化剂多元醇再次进行反应形成最终聚氨酯。还能形成与上文描述的聚异氰酸酯不同的聚脲组分。通常，聚脲组分包含由异氰酸酯基团（-N=C=O）与氨基基团（NH或NH₂）反应形成的尿素链接。聚脲可以与聚氨酯一样通过一步法或者预聚物法制备。在形成聚脲聚合物时，多元醇可以被适当的聚酰胺取代。也可以制备包含尿烷和尿素链接杂合物组分。例如在链扩增阶段，当聚氨酯预聚物与端氨基固化剂反应时，在预聚物中任何过量的异氰酸酯基团将与在固化剂中的氨基基团反应。得到的聚氨酯-尿素组分包含尿烷和尿素链接且可以称作杂合物。在其它实施例中，当聚脲预聚物与端羟基固化剂反应时，可以制备杂合物组分。可以使用多种异氰酸酯、多元醇、聚酰胺以及固化剂来形成下面进一步讨论的聚氨酯和聚脲组分。

为制备泡沫聚氨酯、聚脲或其它聚合物组分，向聚合物配方中引入发泡剂。通常有两种类型的发泡剂：物理发泡剂和化学发泡剂。

物理发泡剂。这些发泡剂通常是在高压下使气体直接引入到聚合物组分中。氯氟烃（CFCs）和部分卤代氯氟烃是有效的，但是这些化合物由于其环境副作用在许多国家是禁止的。替代地，可以使用脂肪族和环烃气体例如异丁烯和戊烷。惰性气体例如二氧化碳和氮也是合适的。

化学发泡剂。这些发泡剂通常是粉末、微丸或液体的形式且被加入到组分中在加热时分解或反应并产生气相副产物（例如氮或碳氧化物）。该气体在组分中遍布分散或被捕获并使其发泡。

优选地，使用化学发泡剂制备本发明的泡沫组分。化学发泡剂可以是无机的例如碳酸铵和碱金属碳酸盐，或可以是有机的例如偶氮和重氮化合（例如氮基偶氮化合物）。合适的偶氮化合物包括但不限于2,2'-偶氮二(2-二氰基丁烷)、2,2'-偶氮二(甲基丁腈)、偶氮二甲酰胺、p,p'-偶氮二(苯磺酰肼)、p-甲苯磺酰氨基脲、p-甲苯磺酰肼。其它发泡剂包括由Crompton Chemical Corporation售卖的任意，以及亚硝基化合物、磺酰肼、有机酸叠氮化合物及其类似物、三嗪、三和四唑衍生物、磺酰氨基脲、尿素类衍生物、胍类衍生物和诸如烷氧基硼氧烷的酯。也可以使用在组分间作为基于化学反应释放气体的发泡剂，例如酸和铁的混合物、有机酸和无机碳酸盐的混合物、腈类和铵盐的混合物、以及尿素的水解分解物。水是优选的发泡剂。当水被加入到聚氨酯配方中，其与异氰酸酯基团反应形成氨基甲酸中间体。氨基甲酸易于脱羧而形成酰胺和二氧化碳。新形成的氨基随后能够进一步与其它异氰酸酯基团反应形成尿素链接，且二氧化碳形成气泡以制备泡沫。

在特定化学发泡剂分解反应中，反应释放的热量和能量比需要的多。一旦分解反应开始，其能持续相对长的时间。如果使用这些发泡剂，通常需要更长的冷却时间。通常使用酰肼和偶氮基化合物作为放热发泡剂。在另一方面，放热发泡剂需要能量来分解。因此，向组分提供的热量终止后，气体的释放也迅速停止。如果使用这些发泡剂来制备组分，则需要较短的冷却时间。重碳酸盐和柠檬酸基发泡剂能够作为放热发泡剂使用。

其它合适的发泡剂包括可膨胀的含有气体的微球。典型的微球由封在挥发性气体中（例如异戊烷气体）的丙烯腈聚合物壳体组成。这些气体作为发泡剂被包含在球体内。在它们未膨胀的状态，这些中空球体的直径在10μm至17μm范围内且具有1000至1300kg/m³的真实密度。当加热时，壳体中的气体压力增加且热塑性壳体变柔软，导致微球的体积剧烈增加。充分膨胀后，微球体积将增加超过40倍（通常直径值将从10μm增加到40μm），导致真实密度低于30kg/m³（0.25磅/加仑）。通常膨胀温度在80-190℃(176-374°F)范围内。该可膨胀的微球市售于Expancel of Sweden或Akzo Nobel，产品名为

如上所述，作为替代的化学或物理发泡剂或除这些发泡剂之外，根据本发明可以使用降低组分比重的其它类型的填充剂。例如，可以使用聚合的、陶瓷的、玻璃的未填充微球（其密度为0.1g/cc至1.0g/cc且平均粒径为10微米至250微米），以有助于降低组分比重且达到期望的密度和物理性能。

另外地，可以根据本发明使用以商品名为和销售的微蜂窝聚氨酯，H闭孔聚氨酯硬质泡沫，W弹性泡沫系统，半弹性泡沫系统，弹性完整结皮系统，完整硬质泡沫， 热塑性聚氨酯弹性体（TPUs）等。还可以使用拜耳生产的多种材料：如用于可浇铸的、RIM等级、可喷射的TPUs，和弹性体，硬质泡沫，完整结皮泡沫，弹性泡沫等。这里可以使用的其它泡沫材料包括聚异腈脲酯泡沫和多种“热塑性”泡沫，其可以使用自由基（例如过氧化物）或辐射交联反应（例如，UV、IR、伽马射线和EB照射）交联进行不同的扩增。也可以用聚丁二烯，聚苯乙烯，聚烯烃（包括茂金属或其它单一价态催化的聚合物），乙烯醋酸乙烯酯（EVA），丙烯酸酯共聚物，例如EMA，EBA，型酸共聚和三元共聚物，乙烯丙烯橡胶（例如EPR，EPDM，和任何的乙烯共聚物），苯乙烯-丁二烯，和SEBS（任意的Kraton型），PVC，PVDC，CPE（氯化聚乙烯）制成泡沫。还可使用环氧泡沫，脲-甲醛泡沫，乳胶泡沫和海绵，硅树脂泡沫，含氟聚合物泡沫和合成泡沫（空心球体填充）。

除了聚合体和发泡剂，泡沫组分也可以包括其他成分例如，交联剂、链扩增剂、表面活性剂、染料和颜料、着色剂，荧光剂，吸附剂，稳定剂，软化剂，抗冲改性剂，抗氧化剂，抗臭氧剂等。用于制备本发明的聚氨酯泡沫配方优选包括下面进一步描述的多元醇、聚异氰酸酯、水、酰胺、羟基固化剂、表面活性剂、催化剂。

聚氨酯泡沫的性能

本发明的聚氨酯泡沫组分具有许多化学和物理性能使其适合用于高尔夫球中的芯组件。例如有涉及异氰酸酯和多元醇以及发泡剂反应的性能，具体为“乳化时间”、“凝胶时间”、“生成时间”、“不黏时间”、“自由上升密度”。通常乳化时间指的是从原材料混合到一起的时间点到外观上转化成浑浊的或变色以及开始从其初始稳定状态上升的时间点的时间。一般本发明的泡沫组分乳化时间在约20秒至约240秒范围内。通常凝胶时间指的是从原材料混合到一起的时间点到膨胀泡沫开始聚合/凝胶的时间点的时间。上升时间通常指的是从原材料混合到一起的时间点到反应泡沫到达其最大体积或最大高度的时间点的时间。本发明泡沫组分的上升时间通常在约60秒至约360秒的范围内。不黏时间通常指的是使反应失去粘度的时间，且本发明的泡沫组分的不黏手时间通常约60秒至3600秒。自由上升密度指的是当模型上没有覆盖层或顶层时允许其无限制上升时获得泡沫的密度。

泡沫的密度是一个重要的性能,其定义为每单位体积的重量（典型地，kg/m³或lb/ft³或g/cm³）且通过ASTM D-1622进行测量。泡沫的硬度、刚度、承载力独立于泡沫的密度，虽然具有高密度的泡沫通常具有高的硬度和刚度。一般地，具有更高密度的泡沫具有更好的抗压强度。出人意料地，通过本发明用于生产高尔夫球内芯的泡沫组分具有相对低的密度，然而，该泡沫相对坚固。抗张强度、抗撕裂力和伸长量通常指的是泡沫抗损坏和撕裂的能力，这些性能可以通过ASTM D-1623进行测量。泡沫的耐用性是重要的，因为向泡沫组分中引入填充剂和其它添加剂可以增加泡沫损坏和撕裂的倾向。通常，通过ASTM D-1623在23℃且50%相对湿度（RH）下测量，本发明的泡沫组分的抗张强度在约20psi至约1000psi（平行于泡沫上升方向）和约20psi至约1000psi（垂直于泡沫上升方向）的范围内。同时，本发明的泡沫组分的弹性系数通常在约5kPa至约45kPa的范围内（通过ASTMD-790测量），且泡沫通常具有压缩模量200psi至50000psi。

在其它检测中，根据ASTM D-1621抗压强度在英斯特朗电子拉力机（Instron）上测量。把泡沫切成块，在使块压缩10%的力下测量抗压强度。通常，通过ASTM D-1621在23℃且50%相对湿度（RH）下测量，本发明的泡沫组分的抗压强度在约100psi至约1800psi（平行和垂直于泡沫上升方向）的范围内。该检测是在垂直于泡沫上升方向或平行于泡沫上升方向上进行的。也可以使用压缩变形百分比（%）。在控制的时间和温度条件下（标准：在70℃(158°F)下22小时）泡沫样品被两块金属板压缩后测量其永久变形。泡沫被压缩到一个厚度，以其初始厚度（即保持“set.”）的百分比给出。优选地，泡沫的压缩变形小于百分之十（10%），也就是说泡沫恢复其初始厚度的90%或者更高。

制备泡沫组分的方法

本发明的泡沫组分可以使用不同的方法制备。在一个优选的实施例中，方法涉及制备包含聚异氰酸酯、多元醇、水、固化剂、表面活性剂和催化剂的混合物的可浇铸组分。可以使用自动混合机来混合初始材料从而形成反应液体混合物。替代地，材料可以手动的混合在一起。当材料混合在一起时发生放热反应，且当反应混合物被分配到模型腔中（否则指的是半模或模杯）仍持续。该模型腔可以指的是第一和第二，或上层和下层模型腔。该模型腔优选由例如黄铜或硅酮的金属制成。

参考图2，模型腔通常是指（9）和（10）。该下层和上层模型腔（9，10）设置在下层和上层模框板（11，12）内。该模框板（11，12）包含导向销和互补的对齐孔（没有在图中示出）。导向销插入对齐孔中来将下层板（11）固定到上层板（12）上。下层和上层模型腔（9，10）由于框板（11，12）的固定而成对在一起。当下层和上层模型腔（9，10）连接在一起时，它们限定了容纳球型芯的内部球型空腔。上层模型包含出口或孔（14）从而允许膨胀的泡沫均匀的填充腔体。可以使用位于出口（14）上方的第二溢流槽（16）来调整泡沫溢流量，并因此调整在腔体中模塑的芯构造的密度。由于下层和上层模型腔（9，10）成对连接在一起，且施以足够的热量和压力，因此泡沫组分固化并凝固形成相对硬质且轻质的球型芯。冷却获得的芯并将其移出模型。

内芯的硬度

如图1所示，可以通过上述讨论的模塑方法制备具有几何中心（6）和外表皮（8）的泡沫内芯（4）。外表皮（8）通常是形成芯结构的外表面的非泡沫的部分。获得的内芯的直径优选在约0.100英寸至约1.100英寸范围内。例如，内芯的直径可以在约0.250英寸至约1.000英寸范围内。在其它实施例中，内芯的直径可以在约0.300英寸至约0.800英寸范围内。更具体地，内芯的直径大小的下限优选约0.10或0.12或0.15或0.25或0.30或0.35或0.45或0.55英寸，而上限约0.60或0.65或0.70或0.80或0.90或1.00或1.10英寸。内芯的外表皮（8）相对薄，优选其厚度少于约0.020英寸和更优选少于0.010英寸。在一个优选的实施例中，泡沫芯具有“正”硬度梯度（也就是说，内芯的外表皮比其几何中心硬）。

例如，以邵氏C单位测量的内芯的几何中心的硬度（H_内芯中心）约10邵氏C或更多，优选其下限约为10或16或20或25或30或32或34或36或40邵氏C，且其上限约为42或44或48或50或52或56或60或62或65或68或70或74或78或80邵氏C。在一个优选的方案中，内芯的几何中心的硬度（H_内芯中心）约为60邵氏C。以邵氏D单位测量该H_内芯中心约为15邵氏D或更多，更优选其下限约为15或18或20或22或25或28或30或32或36或40或44邵氏D，其上限约为45或48或50或52或55或58或60或62或64或66或70或72或74或78或80或82或84或88或90邵氏D。同时，以邵氏C单位测量的内芯的外表面硬度（H_内芯表面）约20邵氏C或更多，优选其下限约为20或22或24或28或30或32或35或36或40或42或44或48或50邵氏C，其上限约为52或55或58或60或62或64或66或70或74或78或80或86或88或90或92或95邵氏C。以邵氏D单位测量的内芯的外表面硬度（H_内芯表面）约20邵氏D或更多，优选其下限约为25或28或30或32或36或40或44邵氏D，其上限约为45或48或50或52或55或58或60或62或64或66或70或74或78或80或82或84或88或90或94或96邵氏D。

内芯的密度

泡沫内芯的比重优选为约0.25g/cc至约1.25g/cc。也就是说，内芯的密度（测量内芯结构任意一点）的范围优选为约0.25g/cc至约1.25g/cc。术语“内芯的比重”（“SG_内”）通常指的是测量内芯构造任一点作为内芯的比重。然而，应该理解的是，内芯构造不同点的比重值可以不同。例如，泡沫内芯可以具有“正”密度梯度（也就是说，内芯的外表面（表皮）可以比内芯的几何中心具有更大的密度）。在一个优选的方案中，内芯的几何中心的比重（SG_内芯中心）小于1.00g/cc和更优选地小于0.90g/cc或更小。更具体地，在一个方案中，（SG_内芯中心）在约0.10g/cc至约0.90g/cc的范围内。例如（SG_内芯中心）范围可以具有的下限约0.10或0.15或0.20或0.24或0.30或0.35或0.37或0.40或0.42或0.45或0.47或0.50和上限约0.60或0.65或0.70或0.74或0.78或0.80,或0.82或0.84或0.85或0.88或0.90g/cc。同时，内芯的外表面（表皮）的比重在一个优选方案中大于约0.90g/cc和更优选大于1.00g/cc。例如，（SG_内芯表皮）可以落于约0.90至约2.00的范围内。更具体地，在一个方案中，（SG_内芯表皮）可以具有比重的下限约0.90或0.92或0.95或0.98或1.00或1.02或1.06或1.10或1.12或1.15或1.18和上限约1.20或1.24或1.30或1.32或1.35或1.38或1.40或1.44或1.50或1.60或1.65或1.70或1.76或1.80或1.90或1.92或2.00。在其它例子中，外表皮可以具有比重小于0.9g/cc。例如外表皮（SG_内芯表皮）的比重可以是约0.75或0.80或0.82或0.85或0.88g/cc。在该例子中，（SG_内芯中心）和（SG_内芯表皮）都小于0.90g/cc，其更优选（SG_内芯中心）小于（SG_内芯表皮）。

用于制造聚氨酯泡沫的聚异氰酸酯和多元醇

如上述讨论的，在一个优选的实施例中，泡沫聚氨酯组分用于形成内芯。通常，聚氨酯组分包含由异氰酸酯基团（-N=C=O）与羟基基团（OH）反应形成的尿烷链接。聚氨酯通过包含两个或多个异氰酸酯基团的多功能异氰酸酯与具有两个或多个羟基基团的多元醇反应产生。该配方也可以含有催化剂、表面活性剂和其它添加剂。

具体地，本发明的泡沫内芯可以由包含芳香族聚氨酯的组分制备，优选由芳香族二异氰酸酯与多元醇反应形成。根据本发明合适的芳香族二异氰酸酯可以包括，例如甲苯2,4-二异氰酸酯（TDI）、甲苯2,6-二异氰酸酯（TDI）、4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI）、2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI）、聚亚甲基二苯基二异氰酸酯(PMDI)、对亚苯基二异氰酸酯（PPDI）、间亚苯基二异氰酸酯（PDI）、萘1,5-二异氰酸酯（NDI）、萘2,4-二异氰酸酯（NDI）、对二甲苯二异氰酸酯（XDI）、以及其均聚物、共聚物和共混物。该芳香异氰酸酯可以与羟基或氨基化合物反应并形成具有高熔点的耐用且坚硬的聚合物。获得的聚氨酯通常具有好的机械强度和抗撕裂性。

替代地，内芯的泡沫组分可以优选包含脂肪族聚氨酯的组分，优选由脂肪族二异氰酸酯与多元醇反应形成的。根据本发明合适的脂肪族二异氰酸酯可以包括，例如异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、1,6-环己二异氰酸酯（HDI），4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯（“H₁₂MDI”），间四甲基苯基二异氰酸酯（TMXDI），反式-环己基二异氰酸酯（CHDI），1,3-二（异氰酸甲酯）环己烷，1,4-二（异氰酸甲酯）环己烷以及其均聚物、共聚物和共混物。获得的聚氨酯通常具有良好的光稳定性和热稳定性。优选的多官能化异氰酸酯包括4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI）、2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯（MDI）和具有官能度为2.0至3.5的范围（优选2.2至2.5）的MDI聚合物。

根据本发明，可以使用任何合适的多元醇与聚异氰酸酯反应。典型的多元醇包含但不限于，聚醚多元醇，羟基封端的聚丁二烯（包括部分/完全氢化的衍生物），聚酯多元醇，聚己内酯多元醇及聚碳酸酯多元醇。在一个优选的实施例中，多元醇包括聚醚多元醇。实施例包括但不限于聚四亚甲基醚二醇（PTMEG），聚乙丙二醇，聚氧丙烯二醇及其混合物。碳氢链可以具有饱和或不饱和键以及取代或无取代的芳香族或环基团。优选地，本发明的多元醇包括PTMEG。

如下面进一步讨论的，向混合物中添加链扩增剂（固化剂）来增加聚氨酯聚合物的分子重量。通常，使用端羟基的固化剂、端氨基的固化剂及其混合物。

采用催化剂来提高异氰酸酯与多元醇的反应。合适的催化剂包括但不限于，铋催化剂；辛酸锌，锡催化剂，如二丁基锡二月桂酸，二丁基锡二乙酸酯，辛酸亚锡，氯化锡（II），氯化锡（IV），氯化二丁基锡，二甲基-双[1-硫酸氢钾癸基）氧基]锡烷，二正辛基锡二异辛基巯基乙酸酯；胺催化剂，如三亚乙基二胺，三乙胺，三丁胺，1,4-二氮杂（2,2,2）二环辛烷，四甲基丁烷二胺，双[2-二甲基氨基乙基]醚，N，N-二甲氨基丙胺，N，N-二如三亚乙基二胺，N,N,N’,N’,N”-五甲基二乙醇胺，二乙醇胺，二甲基乙醇胺，N-[2-（二甲基氨基）乙基]-N-甲基乙醇胺，N-乙基吗啉，3-二甲基氨基-N，N-二甲基丙酰胺和N,N’,N”-二甲氨基丙基六氢三嗪；有机酸例如油酸和乙酸；延迟催化剂以及其混合物。尤其优选的是锆基催化剂例如，双（2-二甲基氨基乙基）醚；锌配合物和氨基化合物的混合物例如King Industries市售的KKAT^TMXK614；和氨基催化剂例如Momentive Specialty Chemicals，Inc.市售的Niax^TMA-2和A-33。催化剂优选添加足够的量来催化反应混合物中的组分的反应。在一个实施例中，催化剂存在的量约组分重量的0.001%至1%，和优选0.1%至0.5%。

如上所述，在一个优选的实施例中，使用水作为发泡剂，水与聚异氰酸酯化合物反应且形成导致混合物发泡的二氧化碳气体。以每个反应属性的性能（例如泡沫的乳化时间、凝胶时间和上升时间）测量，水和聚异氰酸酯化合物的反应率影响泡沫形成的快慢。

碳氢链的扩增（固化）剂优选乙二醇；二甘醇，聚乙二醇，丙二醇，2-甲基-1,3-丙二醇，2-甲基-1,4-丁二醇；单乙醇胺；二乙醇胺；三乙醇胺；单异丙醇胺；二异丙醇胺；二丙二醇；聚丙二醇；1，2-丁二醇，1,3-丁二醇，1,4-丁二醇，2,3-丁二醇，2,3-二甲基-2,3-丁二醇；三羟甲基丙烷；环己基二羟甲基；三异丙醇胺；N，N，N'，N'-四（2-羟丙基）乙二胺；二乙二醇二（氨丙基）醚，1,5-戊二醇，1,6-环己二醇，1,3-双-（2-羟基乙氧基）环己烷，1,4-环己基二羟甲基；1,3-双-[2-（2-羟基乙氧基）乙氧基]环己烷，1,3-双-{2-[2-（2-羟基乙氧基）乙氧基]乙氧基}环己烷；三羟甲基丙烷；聚四亚甲基醚二醇（PTMEG），优选具有约250至3900的分子重量；及其混合物。可以使用二、三、四-官能化聚己二醇内酯例如用1,4-丁二醇，2-乙基-2-（羟甲基）-1,3-丙二醇，或2,2-双（羟甲基）-1,3-丙二醇类引发的2-己内酯聚合物。

在链扩增聚氨酯预聚物中可以使用的合适氨基链扩增（固化）剂包括但不限于，不饱和二胺如4,4-二氨基-二苯基甲烷（即，4,4'-亚甲基-二苯胺或“MDA”），间苯二胺，对苯二胺，1,2-或1,4-双（仲丁氨基）苯，3,5-二乙基-（2,4-或2,6-）甲苯二胺或“DETDA”，3,5-二甲基-（2,4-或2,6-）甲苯二胺，3,5-二硫乙醇-（2,4-或2,6-）甲苯二胺，3,3'-二甲基-4,4'-二氨基-二苯基甲烷，3,3'-二乙基-5,5'-二甲基-4,4'-二氨基-二苯基甲烷（即，4,4'-亚甲基-双（2-乙基-6-甲基-苯胺基）），3,3'-二氯-4,4'-二氨基-二苯基甲烷（即，4,4'-亚甲基双（2-氯苯胺）或“MOCA”），3,3'，5,5'-四乙基-4,4'-二氨基二苯基甲烷（即，4,4'-亚甲基-双（2,6-二乙基苯胺），2,2'-二氯-3,3',5,5'-四乙基-4,4'-二氨基-二苯基甲烷（即，4,4'-亚甲基-双（3-氯-2,6-二乙基苯胺）或“MCDEA”），3,3'-二乙基-5,5'-二氯-4,4'-二氨基-二苯基甲烷，或“MDEA”），3,3-二氯-2,2',6,6'-四乙基-4,4'-二氨基-二苯基甲烷，3,3'-二氯-4,4'-二氨基-二苯基甲烷，4,4'-亚甲基-双（2,3-二氯苯胺）（即，2,2',3,3'-四氯-4,4'-二氨基-二苯基甲烷或“MDCA”）4,4'-双（仲丁基氨基）-二苯基甲烷，N，N'-二烷基氨基-二苯基甲烷，三亚甲基二醇-二（对氨基苯甲酸酯），聚乙二醇-二（对氨基苯甲酸酯），聚四亚甲基二醇-二（对氨基苯甲酸酯）；饱和二胺，例如乙二胺，1,3-丙二胺，2-甲基-环戊基二胺，环己二胺，2,2,4-和2,4,4-三甲基-1,6-己二胺，亚氨基双（丙胺），亚氨基-双（丙基胺），甲基亚氨基-双（丙基胺）（即，N-（3-氨基丙基）-N-甲基-1,3-丙二胺），1,4-双（3-氨基丙氧基）丁烷（即，3,3'-[1,4-丁二基双（氧）双]-1-丙胺），二甘醇-双（丙基胺）（即，二甘醇-二（氨基丙基）醚），4,7,10-三氧杂十三烷基-1,13-二胺，1-甲基-2,6-二氨基-环己烷，1,4-二氨基-环己烷，聚（氧乙烯-氧丙烯）二胺，1,3-或1,4-双（甲基氨基）-环己烷，异佛尔酮二胺，1,2-或1,4-双（仲丁基氨基）-环己烷，N，N'-二异丙基-异佛尔酮二胺，4,4'-二氨基-二环己基甲烷，3,3'-二甲基-4,4'-二氨基-二环己基甲烷，3,3'-二氯-4,4'-二氨基-二环己基甲烷，N，N'-二烷基氨基-二环己基甲烷，聚氧亚乙基二胺，3,3'-二乙基-5,5'-二甲基-4,4'-二氨基-二环己基甲烷，聚氧亚丙基二胺，3,3'-二乙基-5,5'-二氯-4,4'-二氨基-二环己基甲烷，四亚甲基醚二胺，3,3'，5,5'-四乙基-4,4'-二氨基-二环己基甲烷（即，4,4'-亚甲基-双（2,6-二乙氨基环己基）），3,3'-二氯-4,4'-二氨基-二环己基甲烷，2,2'-二氯-3,3',5,5'-四乙基-4,4'-二氨基-二环己基甲烷，（环氧乙烷）-封端聚氧丙烯醚二胺，2,2',3,3'-四氯-4,4'-二氨基-二环己基甲烷，4,4'-双（仲丁基氨基）-二环己基甲烷；三胺例如二亚乙基三胺，二丙撑三胺，（丙烯氧）-基三胺（例如，聚氧丙烯三胺），N-（2-氨基乙基）-1,3-丙二胺（即，N₃-胺），甘油基三胺，（全部饱和）；四胺，例如N，N'-双（3-氨基丙基）乙二胺（即，N₄-胺）（二者均饱和），三亚乙基四胺，以及其它多胺例如四亚乙基五胺（也饱和）。一种合适的胺封端的扩链剂是ETHACURE300^TM（二甲硫基二胺或2,6二氨基-3,5二甲硫基和2,4二氨基-3,5二甲硫基的混合物）。作为链扩增剂使用的氨基固化剂一般具有环状结构和低分子量（250或更小）。

当使用羟基封端固化剂时，获得的聚氨酯组分包含尿烷链接。另一方面，当使用氨基封端固化剂时，任何多余的异氰酸酯基团将与固化剂中的氨基基团反应。获得的聚氨酯组分包含尿烷和尿素链，且可以称为聚氨酯/尿素混合体。

中间芯层组分

如上述讨论的，优选由泡沫组分制造内芯。同时，优选由非泡沫热塑性组分制造中间芯层。更具体的，优选由包含乙烯酸共聚物的离聚物组分形成中间芯层，乙烯酸共聚物包含的酸根至少部分的被中和。优选地，中和水平大于70%，更优选至少90%和甚至更优选至少100%。形成本发明组分的可以使用的合适的乙烯酸通常称为乙烯共聚物；C₃至C₈α，β-乙烯基的不饱和单或双羧基酸；和任选的软化的单体。共聚体非限制地包括乙烯酸共聚物，如乙烯/（甲基）丙烯酸，乙烯/（甲基）丙烯酸/马来酸酐，乙烯/（甲基）丙烯酸/马来酸单酯，乙烯/马来酸，乙烯/马来酸单酯，乙烯/（甲基）丙烯酸/正丁基（甲基）丙烯酸，乙烯/（甲基）丙烯酸/丙烯酸异丁酯，（甲基）丙烯酸酯，乙烯/（甲基）丙烯酸/甲基（甲基）丙烯酸酯，乙烯/（甲基）丙烯酸/乙基（甲基）丙烯酸酯三元共聚物等。这里使用的术语“共聚物”包括具有两种单体类型、具有三种单体类型和具有多于三种类型的共聚物。优选的α，β-乙烯基的不饱和单或双酸是（甲基）丙烯酸、乙基丙烯酸，马来酸，巴豆酸，富马酸，衣康酸。（甲基）丙烯酸为最优选的。这里使用的“（甲基）丙烯酸”指甲基丙烯酸和/或丙烯酸。同样的，（甲基）丙烯酸酯”指甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯。

当包含软化的单体时，这里涉及的共聚物为E/X/Y-型共聚物，其中E是乙基；X是C₃至C₈α、β-乙烯基的不饱和单或双羧基酸；且Y是软化的单体。软化的单体一般是烷基（甲基）丙烯酸酯，其中烷基基团具有1至8个碳原子。优选的E/X/Y-型共聚物中，X是甲基丙烯酸和/或Y选自（甲基）丙烯酸，（甲基）丙烯酸正丁酯，（甲基）丙烯酸异丁酯，甲基（甲基）丙烯酸酯，和乙基（甲基）丙烯酸酯。更优选的E/X/Y-型共聚物是乙烯/（甲基）丙烯酸/正丁酯，乙烯/（甲基）丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯和乙烯/（甲基）丙烯酸/丙烯酸乙酯。

酸共聚物中乙烯的量一般至少为共聚物总重量的15wt.%，优选至少25wt.%，更优选至少40wt.%和最优选至少60wt.%。在酸聚合物中C₃至C₈α，β-乙烯基的不饱和单或双羧基的量通常为共聚物总重量的1wt.%至35wt.%，优选至少5wt.%至30wt.%，更优选至少5wt.%至25wt.%和最优选至少10wt.%至20wt.%。在酸聚合物中软化的共聚物单体的量通常为共聚物总重量的0wt.%至50wt.%，优选至少5wt.%至40wt.%，更优选至少10wt.%至35wt.%和最优选至少20wt.%至30wt.%。可以使用“高酸度”和“低酸度”同分异构聚合物以及这些同分异构的共混物。通常，低酸度的同分异构体认为是含有16wt.%或更少的酸根的那些，高酸度的同分异构体认为是含有16wt.%或更少的酸根的那些。

在共聚物离聚物中的酸性基团部分或者完全用阳离子源中和。合适的阳离子源包括金属阳离子极其盐，有机胺化合物，铵盐和它们的结合物。优选的阳离子源为金属阳离子极其盐，其中金属优选锂，钠，钾，镁，钙，钡，铅，锡，锌，铝，锰，镍，铬，铜或它们的结合物。如下面进一步讨论的，如果存在金属阳离子源提供的金属能够被乙烯酸共聚物的羧基酸和脂肪酸中和（在不同的水平）。这些包括例如锂，钠，钾，镁，钙，钡，铅，锡，锌，铝，锰，镍，铬，铜的硫酸、碳酸、醋酸、氧化或羟基盐或其结合物。优选的金属阳离子盐是钙和镁基盐。优选例如微或纳米级阳离子粒子的高表面积阳离子粒子。在组分中阳离子的量易于基于期望的中和水平确定。

例如，可以使用中和了约10%至约100%的酸根的同分异构树脂。在一个同分异构组分中，酸根被部分中和。也就是说，中和水平从10%至约70%,更优选20%至60%,和最优选30至50%。包含中和了70%或更少酸根的同分异构组分可以称为具有相对低中和水平的同分异构体。

一方面，同分异构组分可以包含高度或完全中和的酸根。这些高度中和的聚合物（HNP）优选用于形成本发明的至少一个芯层。在这些HNP中，中和水平大于70%，优选至少90%，甚至最优选至少100%。在其它实施例中，可以使用过量的中和剂，即多于需要中和的酸根的化学计量。也就是说，酸根可以中和到100%或者更大，例如110%或120%或者更大。在一个优选的实施方式中，包含约19%至20%甲基丙烯酸或丙烯酸的高酸度乙烯酸共聚物用锌和钠阳离子中和达到95%的中和水平。

如果需要，可以向离聚物中添加例如有机酸或有机酸的盐，尤其是脂肪酸的“离子增塑剂”。如Rajagopalan等人的美国专利6756436描述的，使用这些离子增塑剂制成的传统的离聚物组分更适于加工，该公开作为参考在此合并。在一个优选的实施例中，包含酸根中和到70%或者更少的热塑性离聚物组分不包括脂肪酸或其盐，或任何其他离子增塑剂。在另一方面，包含中和了多于70%的酸根的热塑性离聚物组分，包括离子增塑剂，具体为脂肪酸或其盐。例如，可以添加离子塑化剂的量为0.5至10pph，更优选1至5pph。该有机酸可以是脂肪族的、单或多官能化（饱和、不饱和或多不饱和）有机酸。也可以使用这些有机酸的盐。合适的有机酸盐包括，例如金属硬脂酸盐，月桂酸酯，油酸酯，棕榈酸酯，壬酸酯等。例如，可以使用脂肪族酸例如硬脂酸锌，硬脂酸钙，硬脂酸镁，硬脂酸钡等。脂肪族酸的盐通常是脂肪族与金属离子的中和而成。金属阳离子盐提供的阳离子能够被脂肪族酸的羧酸根中和（在不同的水平）。包括金属例如锂，钠，锌，铋，铬，钴，铜，钾，锶，钛，钨，镁，铯，铁，镍，银，铝，锡，或钙的硫酸、碳酸、醋酸、氧化或羟基盐或其共混物。优选的有机酸盐是相对不迁移的（在环境温度下他们不会冒到聚合物的表面）和不挥发的（在熔融共混物需要的温度下不会挥发）。

如上面知会的，最终离聚物组分可以包含附加的材料例如少量的离子塑化剂，其对提高高度中和离聚物的可加工性尤为有效。例如，离子塑化剂可以加入的量为0.5至10pph，更优选1至5pph。除了上述讨论的脂肪族酸和脂肪族盐，其它合适的离子塑化剂包括例如聚乙二醇，蜡类，双-硬脂酰胺，矿物质，和邻苯二甲酸酯。在其它实施例中，除了金属阳离子，优选使用胺或吡啶化合物。合适的例子包括例如乙胺，甲胺，二乙胺，叔丁胺，十二烷基胺等。

离聚物组分可以包含多种填充剂，可以使用这些填充剂来随需求调节组分的比重。可以使用在离聚物中具有酸亲和性的高表面积填充剂。具体地，具有阳离子性能也能有助于离聚物中和的填充剂是合适的，例如微粒、纤维或碎片。例如可以使用氧化铝，氧化锌，氧化锡，硫酸钡，硫酸锌，氧化钙，碳酸钙，碳酸锌，碳酸钡，钨，碳化钨，和硅酸铅填充剂。也可以使用二氧化硅，气相二氧化硅和沉淀二氧化硅，如PPG Industries以商品名为HISIL^TM出售的那些，炭黑，碳纤维，纳米级材料，例如纳米管，纳米碎片，纳米填料和纳米粘土。也可以向离聚物组分中添加相对重量沉的填充剂，包括但不限于微粒，粉末，纤维和重金属如铜，镍，钨，黄铜，钢，镁，钼，钴，铅，锡，银，金，铂以及它们的合金的薄片。也可以添加钢材料。在其它方案中，期望添加相对重量轻的金属例如钛和铝合金。其它添加剂和填充剂包括但不限于化学起泡和发泡剂，光学增白剂，着色剂，荧光剂，增白剂，紫外线吸收剂，光稳定剂，消泡剂，加工助剂，抗氧化剂，稳定剂，软化剂，香料成分，增塑剂，抗冲改性剂，二氧化钛，酸共聚物蜡，表面活性剂，橡胶研磨材料（再循环芯材），粘土，云母，滑石，玻璃片，磨碎的玻璃及其混合物。合适的添加剂例如在Rajagopalan等人的美国专利申请公开号2003/0225197中充分描述，在此作为参考。在具体实施例中，基于离聚物组分的重量总量，添加剂和填充剂在最终热塑性组分中的总量为25wt.%或更少，或20wt.%或更少，或15wt.%或更少，或12wt.%或更少，或10wt.%或更少，或9wt.%或更少，或6wt.%或更少，或5wt.%或更少，或4wt.%或更少，或3wt.%或更少。

使用的乙烯酸共聚物的量至少约是组分总重量的5%，且通常存在的量为约5%至约100%，或量具有的下限为5%或10%或20%或30%或40%或50%和上限为55%或60%或70%或80%或90%或95%或100%。优选乙烯酸共聚物的浓度约40的重量分数至95的重量分数。

可用于形成中间芯层的其他合适的热塑性共聚物包括但不限于下面的共聚物（包括均聚物、共聚物和它们的衍生物。）

（a）聚酯，尤其是具有例如磺酸盐或磷酸盐相容性基团改性的那些，包括改性聚对苯二甲酸乙二醇酯，改性聚对苯二甲酸丁二醇酯，改性聚（对苯二甲酸丙二醇酯），改性聚（对苯二甲酸丙二醇酯），改性聚（乙烯环烷酸）和在美国专利号6353050，6274298，和6001930中公开的那些，在此它们的整个公开作为参考合并，及其它们两者或多者的共混物；

（b）聚酰胺、聚酰胺醚、聚酰胺酯和那些在美国专利号6187864，6001930,和5981654中公开的那些，在此它们的整个公开作为参考合并，及其它们两者或多者的共混物；

（c）聚氨酯、聚脲、聚氨酯-聚脲的杂合物，和它们两者或多者的共混物。

（d）含氟聚合物例如在美国专利5691066，6747110和7009002公开的那些，在此它们的整个公开作为参考合并，及其它们两者或多者的共混物；

（e）聚苯乙烯，例如聚（苯乙烯-共-马来酸酐），丙烯腈-丁二烯-苯乙烯，聚（苯乙烯磺酸盐），聚苯乙烯，及其它们两者或多者的共混物；

（f）聚率乙烯和聚氯乙烯接枝物，及其它们两者或多者的共混物；

（g）聚碳酸酯，聚碳酸酯/丙烯腈丁二烯苯乙烯共混物，共混物的聚碳酸酯/聚酯的共混物，及其它们两者或多者的共混物；

（h）聚醚，例如聚亚芳基醚，聚苯醚，芳香族烯基与芳香族乙烯基和聚酰胺醚的嵌段共聚物，及其它们两者或多者的共混物；

（i）聚酰亚胺、聚醚酮，聚酰胺亚胺，及其它们两者或多者的共混物；

（j）聚碳酸酯/聚酯共聚物和共混物。

这些热塑性共聚物可以单独使用来形成中间芯层，或可以使用包含以上描述的共聚物和乙烯酸共聚物的热塑性共聚物或共混物来形成中间芯层。也要认识到，离聚物组分可以包含两种或多种离聚物的共混物。例如该组分可以包含50/50wt.%的两种不同高度中和的乙烯/甲基丙烯酸共聚物的共混物。在其它方案中，该组分可以包含一种或多种离聚物和马来酸酐接枝的非离聚物共聚物的共混物。该非离聚物共混物可以是茂金属催化的聚乙烯。在其它的方案中，该组分包含的材料选自高度中和的离聚物任选与马来酸酐接枝的非离聚物的聚合物的共混物，聚酯弹性体，聚酰胺弹性体，以及它们两者或多者的结合物。

外芯层组分

如上所讨论的，外芯层优选由非泡沫热固性材料形成。可用于形成外芯层的合适的热固性橡胶材料包括但不限于聚丁二烯，聚异戊二烯，乙丙橡胶（“EPR”），乙烯-丙烯-二烯（“EPDM”）橡胶，苯乙烯-丁二烯橡胶，苯乙烯嵌段共聚物橡胶（例如“SI”，“SIS”，“SB”，“SBS”，“SIBS”等，其中“S”是苯乙烯，“I”是异丁烯和“B”是丁二烯），聚环烯烃，例如，聚辛烯，丁基橡胶，卤化丁基橡胶，聚苯乙烯弹性体，聚乙烯弹性体，聚氨酯弹性体，聚脲弹性体，金属茂催化的弹性体和塑性体，异丁烯和对烷基苯乙烯，异丁烯和对烷基苯乙烯的卤化共聚物，丁二烯与丙烯腈的共聚物，聚氯丁二烯，丙烯酸烷基酯橡胶，氯化异戊二烯橡胶，氯化丙烯腈异戊二烯橡胶，以及它们二者或多者的共混物。优选地，外芯层由聚丁二烯橡胶组分形成。

热固性橡胶组分可以使用常规的固化方法固化。合适的固化方法包括，例如过氧化物固化、硫化物固化、高能辐射以及它们的结合。优选地，橡胶组分包含自由基引发剂，选自有机过氧化物、能够产生自由基的高能辐射源以及它们的结合。在一个优选方案中，橡胶组分是过氧化物固化的。合适的过氧化物包括但不限于，二枯基过氧化物；正丁基-4,4二（过氧化叔丁基）戊酸酯，1,1二（过氧化叔丁基）3,3,5-三甲基环己烷，2,5-二甲基-2,5-二（过氧化叔丁基）己烷，二叔丁基过氧化物；二叔戊基过氧化物，叔丁基过氧化物，叔丁基枯基过氧化物，2,5-二甲基-2,5-二（叔丁基过氧基）己炔-3，二（2叔丁基过氧异丙基）苯，二月桂酰过氧化物，过氧化二苯甲酰，叔丁基氢过氧化物，以及它们的结合物。在一个具体实施例中，自由基引发剂是二枯基过氧化物，包括但不限于AkzoNobel市售的BC。过氧化自由基引发剂通常存在于橡胶组分中，其量为每100份总橡胶的重量中至少0.05份，或范围具有的下限为每100份总橡胶的重量中0.05份或0.1份或1份或1.25份或1.5份或2.5份或5和上限为每100份总橡胶的重量中2.5份或3份或5份或6份或10份或15份。除非另行指明浓度以每百份（phr）记。这里使用的术语“每百份”以及已知的“phr”和“pph”指的是存在于混合物中具体组分相对于100份共聚物组分重量的重量的份数。同时，这也可以表达为原料的重量除以聚合物的总重量乘以系数100。

橡胶组分可以进一步包括交联助剂。合适的交联助剂包括但不限于具有3至8个碳原子的不饱和羧酸金属盐、不饱和的乙烯基化合物和多官能单体（例如三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯）、亚苯基双马来酰亚胺以及它们的结合物。合适的金属盐的具体实施例包括但不限于丙烯酸酯，二丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯的一种或多种金属盐，其中所述金属选自镁，钙，锌，铝，锂和镍。在一个具体实施例中，助剂选自丙烯酸酯，二丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯的锌盐。在其它具体实施例中，试剂为二丙烯酸锌盐（ZDA）。当助剂为丙烯酸酯和/或二丙烯酸酯的锌盐时，在橡胶组分中助剂通常量的范围具有下限为每百份橡胶的总重量的1或5或10或15或19或20份和上限为每百份橡胶的总重量的24或25或30或35或40或45或50或60份。

可以向橡胶组分中添加自由基消除剂，例如有机硫、有机二硫化物或无机二硫化合物。这些化合物也可以起到“软化和加速剂”的作用。这里使用的“软化和加速剂”是指任何这样的化合物或共混物，即能够使芯1）在常数“恢复系数”（COR）下软化（具有更低的压缩性）；和/或2）比没有软化和加速剂制备的相同的芯相比更快（在相等的压缩性下具有更高的COR）。优选的氯化有机硫化合物包括但不限于，五氯硫酚（PCTP）和PCTP的盐，如五氯硫酚锌（ZnPCTP）。在高尔夫球内芯中使用PCTP和ZnPCTP有助于增加芯的回弹性和恢复系数。在一个具体实施例中，软化和加速剂选自ZnPCTP，PCTP，二甲苯基二硫醚，二苯基二硫化物，二甲苯基二硫醚，2-硝基间苯二酚及其结合物。

橡胶组分也可以包括填充剂例如材料选自炭黑、纳米粘土（例如和纳米粘土，Southern Clay Products，Inc.市售，和和纳米粘土，Nanocor，Inc.市售），滑石（例如Luzenac高纵横比滑石，LuzenacAmerica，Inc.市售），云母和云母基颜料（例如珍珠色颜料，The Merck Group市售），以及它们的结合物。也可以向橡胶组分中添加金属填充剂例如铜，钢，黄铜，钨，钛，铝，镁，钼，钴，镍，铁，铅，锡，锌，钡，铋，铜，银，金，和铂以及合金的颗粒，粉末，薄片，纤维以及它们的结合物，以按照需要调节组分的比重。

另外，橡胶组分可以包括抗氧化剂来防止弹性体分解。也可以向组分中添加加工助剂例如高分子量有机酸及其盐。合适的有机酸是脂族有机酸，芳族有机酸，饱和单官能有机酸，不饱和单官能有机酸，多不饱和单官能有机酸，以及它们的二聚衍生物。合适的有机酸具体例子包括但不限于己酸，辛酸，癸酸，月桂酸，硬脂酸，山萮酸，芥酸，油酸，亚油酸，肉豆蔻酸，苯甲酸，棕榈酸，苯乙酸，萘酸以及它们的二聚衍生物。有机酸是脂肪族的，单官能的（饱和、不饱和或多不饱和的）有机酸。也可以使用这些有机酸的盐。有机酸的盐包括钡，锂，钠，锌，铋，铬，钴，铜，钾，锶，钛，钨，镁，铯，铁，镍，银，铝，锡，或钙的脂肪酸盐，尤其是硬脂酸，山萮酸，芥酸，油酸，亚麻酸或及它们的二聚衍生物。本发明优选的有机酸或盐是相对不迁移的（在环境温度下他们不会冒到聚合物的表面）和不挥发的（在熔融共混物需要的温度下不会挥发）。其它原料例如加速剂（例如甲基秋兰母）、加工助剂，染料和颜料，润湿剂，表面活性剂，增塑剂，着色剂，荧光剂，化学发泡剂和起泡剂，消泡剂，稳定剂，软化剂，抗冲改性剂，抗臭氧剂以及其他本领域已知的添加到橡胶组分中的添加剂。

根据本发明可以使用的市售的聚丁二烯实施例包括但不限于BR01和BR1220，泰国曼谷BST Elastomers市售；SE BR1220LA和SE BR1203，密歇根州米德兰市的陶氏化学市售；BUDENE1207，1207s，1208，和1280，俄亥俄州亚克朗市的Goodyear，Inc市售；BR01，51和730，日本东京的Japan Synthetic Rubber(JSR)市售；BUNA CB21，CB22，CB23，CB24，CB25，CB29MES，CB60，CB Nd60，CB55NF，CB70B，CB KA8967和CB1221，宾夕法尼亚州匹兹堡的Lanxess Corp.市售；BR1208，韩国的LG Chemical of Seoul市售；UBEPOL BR130B，BR150，BR150B，BR150L，BR230，BR360L，BR710,和VCR617，日本东京的UBEIndustries，Ltd.市售；EUROPRENE NEOCIS BR60，INTENE60AF和P30AF,和EUROPRENE BR HV80，意大利罗马的Polimeri Europa市售；AFDENE50和NEODENE BR40，BR45，BR50和BR60，南非布鲁玛的Karbochem(PTY)Ltd.市售；KBR01，NdBr40，NdBR-45，NdBr60，KBR710S，KBR710H,和KBR750，韩国首尔的Kumho Petrochemical Co.，Ltd.市售；DIENE55NF，70AC，和320AC，俄亥俄州亚克朗市的Firestone Polymers市售；和PBR-Nd Group II和Group III，鞑靼斯坦共和国下卡姆斯克的Nizhnekamskneftekhim，Inc.市售。

聚丁烯橡胶使用的量为组分总重量的至少5%，并且其通常量约为5%至约100%，或范围的下限为5%或10%或20%或30%或40%或50%和上限为55%或60%或70%或80%或90%或95%或100%。优选地，聚丁橡胶的浓度约40至约95重量百分数。如果希望，少量的其它热固性材料可以加入到橡胶基中。这样的材料包括上述讨论的橡胶，例如顺式-聚异戊二烯，反式-聚异戊二烯，巴拉塔胶，聚氯丁二烯，聚降冰片烯，聚辛烯，聚戊烯，丁基橡胶，EPR，EPDM，苯乙烯-丁二烯等。

芯结构

如上述讨论的，芯优选具有包含内芯、中间芯层、和外芯层的多层结构。图3示出了本发明的芯（17）的一个方案的局部剖视图。芯（17）包括包含泡沫组分的内芯（18）、包含热塑性组分的中间芯层（20）以及包含热固性组分的外芯（22）。如图3中所示，中间芯层（20）设置在内芯（18）的周围，且外芯层（22）围绕着中间芯层。芯的子组件（内芯、中间芯层和外芯层）的硬度是重要的性能。通常相对高硬度值的芯具有更高的压缩性且容易具有更好的耐用性和回弹性。然而，某些高压缩性球是硬的，这可能对发射控制和位置。因此，需要获得芯体子组件中硬度的最优平衡。

在一个优选的高尔夫球中，内芯（中心）具有“正”硬度梯度（也就是说，内芯的外表面比其几何中心更硬）；中间芯层具有“正”硬度梯度（也就是说，中间芯层的外表面比中间芯层的内表面更硬）；且外芯层具有“正”硬度梯度（也就是说，外芯层的外表面比外芯层的内表面更硬）。在内芯、中间和外芯层每层具有“正”硬度梯度，外芯层的外表面的硬度优选大于内芯层的几何中心的硬度。在一个优选方案中，内芯的正硬度梯度在约2邵氏C至约40邵氏C单位的范围内，且甚至更优选为约10邵氏C至约25邵氏C单位；而中间芯的正硬度梯度在约1邵氏C至约5邵氏C的范围内，外芯的正硬度梯度在约2邵氏C至约20邵氏C的范围内，且甚至更优选为约3邵氏C至约10邵氏C。

在一个替代的方案中，内芯可以具有正硬度梯度，中间芯层可以具有“零”硬度梯度（也就是说，中间芯层的外表面的硬度值和中间芯层的内表面的硬度值基本相同）或“负”硬度梯度（也就是说，中间芯层的外表面比中间芯层的内表面更软）；外芯层可以具有“零”硬度梯度（也就是说，外芯层的外表面的硬度值和外芯层的内表面的硬度值基本相同）或“负”硬度梯度（也就是说，外芯层的外表面比外芯层的内表面更软）。例如，在一个方案中，内芯具有正硬度梯度，中间芯层具有零硬度梯度，且外芯层的负硬度梯度在2邵氏C至约25邵氏C的范围内。替代地，内芯具有正硬度梯度；中间芯层具有零或负硬度梯度，和外芯层具有正硬度梯度。再其它优选实施例中，内芯和中间芯层具有正硬度梯度（更优选为约2邵氏C至约40邵氏C的范围内），而外芯层具有零或负硬度梯度。

在其它方案中，内芯（中间）具有零或负硬度梯度，而中间芯层具有正硬度梯度，且外芯具有零或负硬度梯度。在其它方案中，内芯和中间芯两者具有零或负硬度梯度，而外芯层具有正硬度梯度。替代地，在进一步方案中，内芯具有零或负硬度梯度，而中间芯层和外芯层两者具有正硬度梯度。最后，在其它方案中，内芯、中间芯和外芯层具有零或负硬度梯度。

通常，Bulpett等人的美国专利7537529和7410429公开的内容中进一步描述了硬度梯度，在这里加入作为参考。下面进一步详细描述内芯、中间芯和外芯层以及高尔夫球中其它层的硬度的测量方法以及不同层硬度梯度的测定。芯层具有的正、负或零硬度梯度通过硬度测量内芯的外表面（或中间芯或外芯层的外表面）以及放射状向内测量内芯的中心（或中间芯或外芯的内表面）来定义。在下述测量方法的描述中，这些测量通常有2-mm的增量。通常，硬度梯度由测量组分的外表面（例如内芯的外表面或中间和外芯层的外表面）硬度值减去测量组分的最内部分（例如内芯的中心或中间和外芯层的内表面）的硬度值。

正硬度梯度。例如，如果内芯的外表面的硬度值大于内芯的几何中心的硬度值（也就是说，内芯具有比其几何中心更硬的外表面），硬度梯度将认为“正”（大数值减去小数值等于正数值）。例如，如果内芯外表面具有硬度为67邵氏C且内芯的几何中心具有硬度为60邵氏C，那么内芯具有的正硬度梯度为7。同样地，如果中间（或外）芯层的外表面比中间（或外）芯层的内表面具有更大的硬度，则中间（和/或外）芯层将认为具有正硬度梯度。

负硬度梯度。在另一个方面，如果内芯的外表面的硬度值小于内芯的几何中心的硬度值（也就是说，内芯具有比其几何中心更软的外表面），硬度梯度将认为“负”。例如，如果内芯外表面具有硬度为68邵氏C且内芯的几何中心具有硬度为70邵氏C，那么内芯具有的负硬度梯度为2。同样地，如果中间（或外）芯层的外表面比中间（或外）芯层的内表面具有更小的硬度，则中间（和/或外）芯层将认为具有负硬度梯度。

零硬度梯度。在另一个方面，如果内芯的外表面的硬度值基本上与内芯的几何中心的硬度值相同（也就是说，内芯的外表面具有与其几何中心相同的硬度），硬度梯度将认为“零”。例如，如果内芯外表面和内芯的几何中心的硬度均为66邵氏C，那么内芯具有零硬度梯度。同样地，如果外芯层的外表面与外芯层的内表面具有接近的硬度值，则外芯层将认为具有零硬度梯度。同样地，如果中间芯层的外表面与中间芯层的内表面具有具有接近的硬度值，则中间芯层将认为具有零硬度梯度。

更具体地，这里使用的术语“正硬度梯度”是指硬度梯度为3邵氏C或更大，优选7邵氏C或更大，更优选10邵氏C或更大。最优选20邵氏C或更大。这里使用的术语“零硬度梯度”是指硬度梯度小于3邵氏C,优选小于1邵氏C且可以是0或-1至-10邵氏C。这里使用的术语“负硬度梯度”是指硬度值小于零，例如负3，负5，负7，负10，负15，或负20或负25。这里可交换地使用的术语“零硬度梯度”和“负硬度梯度”指硬度梯度为负1至负10。

内芯优选的几何中心硬度（H_内芯中心）为约5邵氏D或更大。例如，（H_内芯中心）可以在5邵氏D至88邵氏D的范围内，或更优选范围具有下限为约5或10或18或20或26或30或34或36或38或42或48或50或52邵氏D和上限约54或56或58或60或62或64或68或70或74或76或80或82或84或88邵氏D。在其它实施例中，内芯的中心硬度（H_内芯中心）以邵氏C单位计，优选约10邵氏C或更大，例如H_内芯中心具有下限约10或14或16或22或24或28或31或34或37或40或44或52或58邵氏C和上限约60或62或65或68或71或74或76或78或79或80或84或90邵氏C。关于内芯的外表面（H_内芯表面）该硬度优选约15邵氏D或更大，例如H_内芯表面可以落入范围的下限约15或18或20或23或26或30或34或36或38或42或48或50或52邵氏D和上限约54或56或58或60或62或70或72或75或78或80或82或84或86或90邵氏D。在一个方案中，内芯外表面的硬度（H_内芯表面）以邵氏C单位计，具有下限约20或24或27或28或30或32或34或38或44或52或58或60或70或74邵氏C和上限约76或78或80或84或86或88或90或92邵氏C。

同时，中间芯层优选具有外表面硬度（H_{中间芯的外表面}）为约30邵氏D或更大，和更优选范围具有下限为约30或35或40或42或44或46或48或50或52或54或56或58邵氏D和上限约60或62或64或70或74或78或80或82或85或87或88或90邵氏D。中间芯层外表面硬度（H_{中间芯的外表面}）以邵氏C单位测量，具有下限约63或65或67或70或73或75或76或78邵氏C和上限约78或80或85或87或89或90或92或95邵氏C。同时，中间芯的内表面（H_{中间芯的内表面}）优选约25邵氏D或更大，和更优选的范围具有下限约26或30或34或36或38或42或48或50或52邵氏D和上限约54或56或58或60或62邵氏D。以邵氏C单位测量，中间芯的内表面硬度（H_{中间芯的内表面}）优选具有下限约38或44或52或58或60或70或74邵氏C和上限约76或78或80或84或86或88或90或92邵氏C。

在另一方面，外芯层优选具有外表面硬度（H_{外芯外表面}）为约40邵氏D或更大。和更优选范围具有下限为约40或42或44或46或48或50或52邵氏D和上限约54或56或58或60或62或64或70或74或78或80或82或85或87或88或90邵氏D。外芯层的外表面硬度（H_{外芯的外表面}）以邵氏C单位计，优选具有下限约40或42或45或48或50或54或58或60或63或65或67或70或73或76邵氏C和上限约78或80或84或85或87或89或90或92或95邵氏C。以及外芯的内表面（H_{外芯的内表面}）优选硬度约40邵氏D或更大，更优选范围具有下限约40或42或44或46或48或50或52邵氏D和上限约54或56或58或60或62或64或70或74或78或80或82或85或87或88或90邵氏D。外芯的内表面（H_{外芯的内表面}）以邵氏C单位计，优选具有下限约40或44或45或47或50或52或54或55或58或60或63或65或67或70或73或76邵氏C和上限约78或80或85或87或89或90或92或95邵氏C。

在一个优选的实施例中，中间芯的外表面硬度（H_{中间芯的外表面}）比内芯的外表面硬度（H_内芯表面）小至少3邵氏C和更优选至少5邵氏C。

在第二个优选的实施例中，中间芯的外表面硬度（H_{中间芯的外表面}）比内芯的外表面硬度（H_内芯表面）大至少3邵氏C和更优选至少5邵氏C。

内芯优选的直径优选在约0.100英寸至1.100英寸的范围内，且内芯的体积优选在0.01cc至11.4cc。例如，内芯可以具有直径的范围为0.100英寸至0.500英寸。在其它实施例中，内芯可以具有直径的范围为0.300英寸至0.800英寸。更优选地，内芯可以具有直径的大小下限约0.10或0.12或0.15或0.25或0.30或0.35或0.45或0.55英寸和上限约0.60或0.65或0.70或0.80或0.90或1.00或1.10英寸。对于体积，内芯具有的体积下限为0.01或0.5或1.0或1.07或1.5或2.25或3.0或3.5或4.0或5.0或5.5或6.5cc和上限为7.0或8.0或8.25或8.5或9.0或9.5或10.0或11.25或11.4cc。

同时，中间芯层的厚度优选在约0.050英寸至0.400英寸的范围内。更优选，中间芯层的厚度优选下限约0.050或0.060或0.070或0.075或0.080英寸和上限约0.090或0.100或0.130或0.200或0.250或0.300或0.400英寸。例如，中间芯层具有的体积下限为0.06或0.1或0.5或1.25或2.0或3.0或3.4或4.0或4.25或5.0或5.5或6.0或6.24或7.0或8.0cc和上限为9.0或10.0或10.5或11.0或12.0或12.25或13.0或14.0或14.5或15.0或16.0或16.5或17.0或17.8cc.

对于外芯层，厚度优选在约0.200英寸至0.750英寸的范围内，且外芯层的体积优选在1.78cc至42.04cc。例如，外芯层厚度下限可以约0.200或0.250或0.300或0.340或0.400英寸和上限可以约0.500或0.550或0.600或0.650或0.700或0.750英寸。例如，外芯层具有的体积下限为1.78或4.00或6.30或8.00或10.60或12.00或16.20或20.10cc和上限为22.00或24.30或26.40或30.00或34.10或38.20或40.00或42.04cc。

可以根据本发明制造具有不同厚度和体积的包含层的多层芯结构。例如，在一个方案中，内芯和中间芯的总直径为0.2英寸且内芯和中间芯的总体积为0.07cc。更具体地，在这个实施例中，中间芯层的体积为0.06cc和中间芯的体积为0.01cc。在一个优选实施例中，外芯层的体积大于内芯和中间芯层的体积。在其它优选的实施例中，中间芯层的体积大于内芯层的体积。因此，一些芯构造的实施例包括具有相对大体积的外芯层，具有相对中间体积的中间芯层和具有相对小体积的内芯。也就是说，外芯层的体积大于中间芯层的体积，且中间芯层的体积大于内芯的体积。包含不同厚度和体积的层的芯结构的其它实施例在下表1和2中描述。

表1-芯的尺寸和体积

芯层的尺寸	总直径	总体积	MC的体积	IC的体积
					MC*的厚度0.05″和IC**的直径0.1″	0.2″	0.07cc	0.06cc	0.01cc
MC的厚度0.05″和IC的直径1.1″	1.2″	14.8cc	3.4cc	11.4cc
					MC的厚度0.40″和IC的直径0.1″	0.9″	6.25cc	6.24cc	0.01cc
MC的厚度0.40″和IC的直径0.5″	1.3″	18.9cc	17.8cc	1.07cc

*MC–中间芯层

**IC–内芯层

表2-芯的尺寸和体积

*OC–外芯层

**MC–中间芯层

***IC–内芯层

如上述讨论的，内芯优选地由泡沫热塑性或热固性组分且更优选地由泡沫聚氨酯形成。同样地，中间和外芯层可以由热固或热塑性材料形成。优选地，中间芯层由非泡沫热塑性组分例如乙烯酸共聚物离聚物形成且外芯层由非泡沫热固性组分例如聚丁二烯橡胶形成。

在一个优选的实施例中，内芯的比重在约0.25至约1.25g/cc的范围内。如上述讨论的，内芯的比重也可以在内芯结构的不同点有所变化。也就是说，在内芯中可以有比重梯度。例如，在一个优选方案中，内芯的几何中心具有的密度在0.25至约0.75g/cc的范围内；而内芯的外表皮的密度在0.75至约1.50g/cc的范围内。

同时，中间和外芯层优选具有相对高的比重。因此，内芯层的比重（SG_内）优选小于中间芯层的比重（SG_中间）和外芯层的比重（SG_外）。术语“中间芯层的比重”“（SG_中间）”通常是指在中间芯层的任意点测量的中间芯层的比重。术语“外芯层的比重”“（SG_外）”通常是指如上述讨论的在外芯层的任意点测量的外芯层的比重。在中间和外芯层中不同点的比重值可以不同。也就是说，与内芯相似，中间芯层和外芯层也可以具有比重梯度。例如，中间芯层和外芯层的比重范围的下限约0.50或0.60或0.70或0.75或0.85或0.95或1.00或1.10或1.25或1.30或1.36或1.40或1.42或1.48或1.50或1.60或1.66或1.75或2.00，且上限为2.50或2.60或2.80或2.90或3.00或3.10或3.25或3.50或3.60或3.80或4.00,4.25或5.00或5.10或5.20或5.30或5.40或6.00或6.20或6.25或6.30或6.40或6.50或7.00或7.10或7.25或7.50或7.60或7.65或7.80或8.00或8.20或8.50或9.00或9.75或10.00g/cc。

通常，一件物体每个块的比重影响该物体的转动惯量（MOI）。球（或其它物体）围绕已知轴的转动惯量通常指的是该球围绕该轴改变角运动的难易程度。如果集中到球中心（中心块（例如内芯））的质量比外块（例如外芯层）的比重高，需要较小的力来改变其转动速率，则球具有相对低的转动惯量。在这样的球中，大多数质量位于球的转动轴线附近，因而需要较小的力来产生旋转。因此，球在被击打后离开球杆打击面时，该球通常具有高的旋转速率。相反地，如果集中到球的外表面（外块（例如外芯层））的质量比中心块（例如内芯）的比重高，需要更大的力改变其转动速率，则球具有相对高的转动惯量。也就是说，在这样的球中，大多数质量远离球的转动轴，则需要更大的力来产生旋转。这样的球被击打后球离开球杆面，通常具有低的旋转速率。

更具体地，如Sullivan的美国专利6494795和Ladd等人的美国专利7651415中所描述的，CRC标准数学用表，第24版，1976在20（以下简称CRC）中给出了任意直径的球的转动惯量的公式。这里使用的术语“比重”具有其本身和传统的意思，即物质的密度与4℃下水的密度之比，且在该温度下水的密度为1g/cm³。

在一个实施例中，本发明的高尔夫球时相对低旋转和长距离的。也就是说，如上所述的泡沫芯构造（其中内芯由泡沫组分制造）有助于提供具有良好回弹性的相对低速率。本发明的内泡沫芯优选具有恢复系数（COR）为约0.300或更大；更优选约0.400或更大，和更更优选约0.450或更大。包含本发明的多层芯构造和至少一层覆盖层的获得的球具有COR约0.700或更大；更优选约0.730或更大，以及甚至更优选约0.750至0.810或更大。内泡沫芯优选具有柔软中心挠度指数（“SCDI”）的压缩性，如下面测试方法描述的，在约50至约190范围内，且更优选约60至170范围内。

USGA对于高尔夫球已经规定了最大重量为45.93克(1.62盎司)。对于USGA规定外的使用，高尔夫球可以更沉。在一个优选的实施例中，多层芯的重量在约28克至约38克的范围内。根据本发明制造的高尔夫球可以为任何大小，虽然USGA要求用于比赛的高尔夫球具有直径至少为1.68英寸。对于美国高尔夫协会（USGA）规定外的使用，高尔夫球可以更小。一般地，根据USGA的要求生产的高尔夫球的直径在约1.68英寸至1.80英寸的范围内。如下面进一步讨论的，高尔夫球包含了可以是多层的覆盖层，并且还可以包含中间（包装）层，还必须考虑这些层的厚度水平。因此，通常多层芯结构一般具有的所有直径的范围的下限约为1.00或1.20或1.30或1.40英寸，而上限约为1.58或1.60或1.62或1.66英寸，以及更优选地，直径在约1.3英寸至1.65英寸的范围内。在一个实施例中，芯体子组件的直径在约1.45英寸至1.62英寸范围内。

覆盖层结构

本发明的高尔夫球的组件可以由一个或多个覆盖层封装。高尔夫球的组件可以包含如上所述的多层芯构造。在其它方案中，高尔夫球的组件包括芯构造和一个或多个围绕芯设置的包装（套）层。在一个具体优选的方案中，包括多层覆盖层的高尔夫球包括内覆盖层和外覆盖层。内覆盖层优选由包含离聚物或两种或多种离聚物的共混物形成的，其有助于给予球硬度。在具体实施例中，内芯层由包含高酸度离聚物形成。特别合适的高酸度离聚物是Surlyn(杜邦)。Surlyn是乙烯和甲基丙烯酸的共聚物，具有酸度浓度为19wt%，其中45%的酸被钠中和。在其它具体实施例中，内覆盖层由包含高酸度离聚物和马来酸酐接枝的非离聚物聚合物组分形成。特别合适的马来酸酐接枝的聚合物是Fusabond(杜邦)。Fusabond是马来酸酐接枝的，茂金属催化的乙烯-丁烯共聚物，其具有约0.9wt%的马来酸酐接枝到共聚物上。特别优选的高酸度离聚物和马来酸酐接枝聚合物的共混物为84wt%/16wt%的Surlyn和Fusabond的共混物。高酸度离聚物与马来酸酐接枝聚合物的共混物进一步在例如美国专利6992135和6677401中公开，整个公开在此作为参考加入。

内覆盖层也可以由包含50/45/5的 960的组分形成，且在具体优选的实施例中，该组分具有材料硬度为80邵氏C至85邵氏C。而在其它方案中，内覆盖层由包含50/25/25的 9910的组分形成，优选具有材料硬度为约90邵氏C。内覆盖层也可以由包含50/50的9650的组分形成，优选具有材料硬度为约86邵氏C。也可以使用包含50/50的8940和7940的组分。8940是E/MAA共聚物，其中MAA酸根被钠离子部分中和。9650和9910是两种不同等级的E/MAA共聚物，其中MAA酸根被锌离子部分中和。960是E/MAA共聚物树脂通常由15wt%的甲基丙烯酸树脂制成。

多种材料可以用于形成外覆盖层，包括例如聚氨酯；聚脲；聚氨酯和聚脲的共聚物、共混物和杂合物；烯基共聚物离聚物树脂（例如离聚物树脂杜邦1000和2000，杜邦市售;离聚物，埃克森美孚化工市售;IO乙烯丙烯酸共聚物的离聚物，陶氏化学市售;离聚物树脂，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/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，例如热塑性聚醚嵌段酰胺，市售于Arkema Inc；交联反式-聚异戊二烯和其共混物、聚醚基热塑性弹性体，例如市售于杜邦或市售于Ticona Engineering Polymers；聚氨酯基热塑性弹性体例如市售于BASF；合成或天然硫化橡胶及其结合物。特别希望是可塑的聚氨酯、聚脲和聚氨酯-聚脲的杂合物，因为这些材料可以用于制造具有高回弹性和柔软感官的高尔夫球。术语“聚氨酯和聚脲的杂合物”是只它们的共聚物和共混物。

聚氨酯；聚脲；聚氨酯和聚脲的共聚物、共混物和杂合物也特别适合形成覆盖层。当作为覆盖层材料使用时，聚氨酯和聚脲可以是热固性或热塑性的。热固性材料可以通过传统的铸造或反应注塑成型技术形成高尔夫球层。热塑性材料可以通过传统的压缩或注塑成型技术形成高尔夫球层。

用于制造包装（套）层和覆盖层的组分可以包含多种填充剂或添加剂来影响球的具体性能。可以使用例如相对沉重量和轻重量的金属材料例如铜，钢，黄铜，钨，钛，铝，镁，钼，钴，镍，铁，铅，锡，锌，钡，铋，青铜，银，金，和铂和合金的颗粒;粉末;碎片和纤维以及它们的结合物来调整球的比重。其它添加剂和填充剂包括但不限于，光学增白剂，着色剂，荧光剂，增白剂，紫外线吸收剂，光稳定剂，表面活性剂，加工助剂，抗氧化剂，稳定剂，软化剂，香料成分，增塑剂，抗冲改性剂，二氧化钛，粘土，云母，滑石，玻璃碎片，磨碎的玻璃及其混合物。

内覆盖层优选的材料硬度的范围的下限为70或75或80或82邵氏C，上限为85或86或90或92邵氏C。中间层的厚度优选范围的下限为0.010或0.015或0.020或0.030英寸，上限为0.035或0.045或0.080或0.120英寸。外芯层优选的材料硬度为85邵氏C或者更小。外覆盖层的厚度优选范围的下限为0.010或0.015或0.025英寸，上限为0.035或0.040或0.055或0.080英寸。高尔夫球中的层的硬度的测量方法在下面进一步详细描述。

优选地，单覆盖层或内覆盖层围绕外芯层形成。当存在内覆盖层时，外覆盖层在内覆盖层上形成。更优选地，内覆盖层由离聚物材料形成且外覆盖层由聚氨酯材料形成，外覆盖层具有的硬度小于内覆盖层的硬度。优选地，内覆盖层具有的硬度大于约60邵氏D且外覆盖层具有的硬度小于约60邵氏D。在一个替代的实施例中，内覆盖层包含部分或全部中和了的离聚物，热塑性聚酯弹性体例如市售于杜邦的Hytrel^TM，热塑性聚酯嵌段酰胺例如市售于Arkema,Inc.的Pebax^TM，或热塑性或热固性聚氨酯或聚脲，且外覆盖层包含离聚物材料。在这个替代的实施例中，内覆盖层的硬度小于约60邵氏D且外覆盖层的硬度大于约55邵氏D，且内覆盖层的硬度小于外覆盖层的硬度。

如上述讨论的，本发明的芯结构可以包括一个或多个覆盖层。在一个实施例中，形成包含内和外覆盖层的多层覆盖层，其中内覆盖层具有的厚度为约0.01英寸至0.06英寸，更优选约0.015英寸至0.040英寸和最优选约0.02英寸至0.035英寸。在这个方案中，内覆盖层由部分或全部中和的离聚物形成，具有的硬度大于约55邵氏D，更优选约大于约60邵氏D，和最优选大于约65邵氏D。在这个实施例中，外覆盖层优选具有的厚度为约0.015英寸至0.055英寸，更优选约0.02英寸至0.04英寸和最优选约0.025英寸至0.035英寸，具有的硬度约80邵氏D或更少，更优选约大于约70邵氏D或更少，和最优选60邵氏D或更少。在这个方案中，内覆盖层比外覆盖层硬度大。优选的外覆盖层是可铸的或反应注塑成型的聚氨酯、聚脲或它们的共聚物、共混物或杂合物，具有硬度约40邵氏D至约50邵氏D。在其它多层覆盖层、双核实施例中，外覆盖层和内覆盖层的材料和厚度都相同但硬度范围相反，即外覆盖层的硬度大于内覆盖层的硬度。对于该更硬的外覆盖层/更软的内覆盖层，上述离聚物树脂可以优选作为外覆盖层。

高尔夫球的构造

如上述讨论的，内芯层优选通过铸造方法形成。围绕着内芯的中间和外芯层通过在内芯上模塑形成。可以使用压缩或注塑成型技术来形成芯体组件的其它层。在该步骤之前，芯结构可以进行表面处理来提高其外表面与将要设置在芯上的层之间的粘附性。这样的表面处理可以包括机械或化学打磨芯的外表面。例如，芯可以经过电晕放电、等离子体处理、硅烷浸渍或本领域已知的其它处理方法。

使用合适的技术，例如压缩注塑，倒装成型，注塑成型，伸缩针注塑成型，反应注塑成型（RIM），液体注塑成型，注塑，喷涂，粉末涂覆，真空成形，流涂，浸涂，旋涂等，在芯或球的组件（芯构造和任何沉降在芯周围的注塑层）上形成覆盖层。优选地，在球组件上单独地形成每个覆盖层。例如，乙烯酸共聚物离聚物组分可以注塑成型生产半壳体。可替代地，离聚物组分可以放置到压模中，在足够的压力、温度、时间下塑模生产半球状壳体。光滑表面的半球状壳体随后放置在压模中芯体组件的周围。在足够的热度和压力下，壳体融合一体形成围绕子组件的内覆盖层。在其它方法中，离聚物组分使用可伸缩针注塑成型法直接在芯体组件上注塑成型。在球组件上的包含聚氨酯或聚脲组分的外覆盖层可以使用注塑方法形成。

高尔夫球从模中移除后，它们可以经过抛光步骤例如毛边修剪，表面处理，打标，涂覆等使用本领域已知的技术。例如在传统的高尔夫球上白色步骤中，白色颜料覆盖层可以使用合适的方法例如电晕、等离子体或紫外光来处理。然后，可以使用填充印刷、喷墨印刷、染料升华等其它合适的印刷方法标记上商标、信号、标识、字母等。向覆盖层上涂敷可以包含荧光增白剂的清楚的表面涂层（包括印刷和顶层）。获得的高尔夫球具有光滑且耐用的表面抛光。

在其它抛光方法中，高尔夫球使用一种或多种印刷涂层印刷。例如，可以在球的表面首先使用白印刷底漆，然后在该底漆上实施白顶漆涂层。当然，高尔夫球可以用其它颜色印刷，例如红、蓝、橙和黄。如上面知会的，可以向高尔夫球的着色覆盖层上涂敷例如商标和标识的标记。最后，可以向覆盖层上涂敷透明表面涂层来提供光泽表面并保护印刷在球上的任何标识或其它商标。

图4的附图标记（21）示出了根据本发明的高尔夫球的一个方案的横截面示意图。该球（21）包含多层芯，具有内芯（24）、中间芯层（26）和围绕着单层覆盖层（30）的外芯层（28）。

在图5所示的其它方案中，高尔夫球（31）包含具有内芯（32a）、中间芯（32b）和外芯层（32c）的多层芯（32）。该多层芯（32）被具有内覆盖层（34a）和外覆盖层（34b）的多层覆盖层（34）围绕。最后，图6示出了包含具有内（36a）中间（36b）和外芯（36c）层的多层芯（36）的六块型球（35）。包装层或套层（38）位于芯构造（35）和多层覆盖层（40）之间。该球可以包括一个或多个包装层（38）。多层覆盖层（40）包括内覆盖层（40a）和外覆盖层（40b）。

可以使用如图1-6所示上述的本发明的芯结构制造不同的球结构。这样的高尔夫球结构包括例如四块、五块、六块构造。应该理解的是，图1-6所示的高尔夫球只用于说明的目的，它们不意味着限定。根据本发明可以制造其它结构的高尔夫球。

例如，其它结构包括具有泡沫或非泡沫内芯（中心）、泡沫或非泡沫中间芯层、泡沫或非泡沫外芯层的芯体子组件。也可以制造双芯体子组件（内芯和外芯层），其中内芯和/或外芯层是泡沫的。此外，围绕芯体子组件的内覆盖层可以是泡沫或非泡沫的。如上述讨论的，可以使用热塑性和热固性泡沫组分形成不同的层。在单独高尔夫球中，使用多于一个泡沫层，该泡沫组分可以相同或不同的，且该组分可以具有相同或不同的硬度或比重值。例如,高尔夫球可以包含双芯，其具有比重为约0.40g/cc的泡沫中心和硬度为约50邵氏D的几何中心和硬度约75邵氏C的由聚氨酯组分形成的中心表面以及由高度中和的离聚物组分形成的外芯层，其中外芯层的比重约0.80g/cc且表面硬度约80邵氏C。

测量方法

硬度。根据下述步骤获得芯的中心硬度。缓慢的把芯压入内直径大约稍微小于芯直径的半球状支持物中，使该球固定在支持物的半球状部分，同时使芯的几何中心平面膨胀。芯通过摩擦在支持物中固定，这使其在切削和打磨阶段不会移动，但是摩擦力不足以使芯的自然形状扭曲。芯被固定成使芯的分型线大致与支持物的顶端平行。在固定之前，测量芯的直径与该方向成90度。也要测量从支持物的底部到芯的顶部为进一步计算提供参考点。用带锯或其它合适的切削工具在芯的膨胀几何中心上进行稍微的大致切削，确保芯在这个步骤中不会在支持物中移动。留在支持物中的剩余的芯被固定到表面打磨机器的基盘上。膨胀粗糙的表面被研磨成光滑平整的表面，露出芯的几何中心，这可以通过测量支持物的底部到芯膨胀表面的高度进行核实，确保是上面测量的芯的原始高度的精确的一半，其被除去0.004英寸之内。将芯留在支持物中，找到芯的中心的中心角尺，对其仔细标记并根据ASTM D-2240测量中心角尺处的硬度。随后通过从芯标记处放射状向外画一条线，可以测量从芯的中心的任何距离处的附加硬度，且通常从中心起以2mm的增量在任何给定的沿着线的距离测量的硬度。从中心具体距离处的硬度可以沿着分别位于180°间隔或90°间隔的至少两条射线（优选四条）进行测量，然后求平均值。穿过几何中心的平面上完成所有硬度的测量，同时芯依然在支持物中没有其方向的扭曲，这样的测量表面常常与支持物的底部平行，且因此也平行于合适的硬度计的对齐脚。

高尔夫球层的外表面硬度在实际层的外表面上进行测量，且由相对半球测量的平均值获得，小心避免在芯的分型线上或表面缺陷如孔或突起处进行测量。按照ASTM D-2240“通过硬度计方法的橡胶和塑料的压痕测量”进行硬度测量。由于是曲面，在表面硬度读数获得之前，必须确保高尔夫球或高尔夫球的子组件在硬度计压头下居中。使用校准过能够读取0.1硬度单位读数的数字硬度计用于硬度的测量。数字硬度计必须连接在且其脚平行于机械站台的基部。硬度计的重量和击打速率符合ASTM D-2240。

在一定的实施方案中，沿“正”或“负”梯度测量的点或多个点可以是恰好穿过梯度的线之上或之下，或其最外和最内硬度值。在替代优选实施方案中，沿具体正”或“负”梯度的硬度点可以高于内芯（几何中心）或外芯层（内表面）的最内部分，只要最外点（即内芯的外表面）高于（为“正”）或低于（为“负”）最内点（即内芯的几何中心或外芯层的内表面），从而使正”或“负”梯度保持完整。

如上述讨论的，用在具体层的外和内表面的不同硬度测量来定义高尔夫球层硬度梯度的方向。内芯的中心硬度以及一个单芯球中内芯的外表面的硬度或外芯层的硬度容易根据上述提供的测量方法测量。在双芯球中，如果该测量在用附加的芯层围绕该层之前进行，内芯层的外表面（或其它任选的中间芯层）也容易根据这里给出的测量高尔夫球层外表面硬度的方法确定。一旦有附加芯层围绕相关层，任何内层或中间层的内表面和外表面的硬度都难以测定。因此，当在内芯层已经被其它芯层围绕后需要测量芯层的内或外表面的硬度时，为了本发明的目的，使用上述测量方法测量位于离界面1mm处的点。

也应该理解的是，“材料硬度”和“在高尔夫球上直接测量的硬度”是有本质不同的。为了本发明的目的，材料硬度根据ASTM D2240进行测量并通常包括测量材料形成的平“板”或“纽”的硬度。在高尔夫球（或其它球面）上直接测量的硬度通常得到不同的硬度值。由于以下几个因素使得“表面硬度”和“材料硬度”的值有所不同，其包括但不限于：球构造（即芯型、芯数目和/或覆盖层数目等）；球（或球体）直径；以及相邻层的材料组分。也应该理解的是，两种测量技术并非线性相关的，因此一个硬度值不容易与其它值相关。根据测量方法ASTM D2240测量邵氏硬度（例如邵氏C或邵氏D硬度）。

压缩性。如杰夫道尔顿压缩性（Jeff Dalton’s Compression，或其他名字），科学和高尔夫IV，高尔夫世界科学大会的会议记录(Eric Thain ed.,Routledge,2002)("J.Dalton")中公布的，可以使用几种不同的方法来测量压缩性，包括在不同的固定负载、坐标和有效系数下的Atti压缩性，Riehle压缩性，负载/挠度测量。为了本发明的目的，压缩性涉及柔软中心的挠度指数（SCDI）。SCDI是动态压缩机（DCM）的程序变换，动态压缩机（DCM）可以确定使芯在其直径上弯曲10%所需要的力。DCM是向芯或球上提供负载并且测量在测量负载下芯或球弯曲的英寸数目。产生的粗糙的负载/挠度曲线调整到Atti压缩性范围内，使得产生的数值代表Atti压缩性。DCM通过连接到液压缸底部的测力传感器做到，气缸以固定的速率（通常约1.0ft/s）向固定的芯中充气地启动。附加到气缸是在测量时间表下测量气缸移动距离的LVDT。基于软件的对数算法确保了在最初的测量阶段直到检测到至少五个连续升高的负载时才进行测量。SCDI是这种建立的稍微变化的。硬件相同但软件和输出已经改变。对于SCDI，感兴趣的是在需要弯曲芯X英寸量下需要的力的磅数。弯曲的量为芯直径的10%。气缸弯曲芯直径的10%时，DCM被启动且DCM将需要的力（从附加的测力传感器测量）的磅数用这个量回馈来使芯弯曲。该值显示为以磅为单位的单个值。

下落回弹。“下落回弹”是指在从72英寸的高度下落的情况下，从球体的底部测量球体回弹的英寸数。在球体的下落路径后面直接安装一个以英寸记的尺子，且球体下落到一个沉、硬的基地上，例如大理石或花岗岩的板（通常约1英尺宽乘1英尺高乘1英尺深）。该实验在约72-75°F和约50%相对湿度下进行。

回弹系数（COR）。COR根据已知步骤测定，其中高尔夫球或高尔夫球子组件（例如高尔夫球芯）在两个给定的速度下从空气炮中发射，速度使用125ft/s进行计算。射击的遮光板在空气炮与钢板之间以固定距离设置以测量球的速度。当球移动向钢板，激活遮光板并测量出球在每个遮光板的时间段进行测量。这提供了一个与球进入速度成反比的进入通过时间段。当回弹球激活每个遮光板，测量球在每个遮光板的时间段。这提供了一个与球的向外速度成反比的向外通过时间段。COR作为球的向外通过时间段与球进入通过时间段的比（COR=V_外/V_内=T_内/T_外）随后计算。

本法明进一步通过下面的实施例进行说明，但这些实施例不应该认为是限制发明范围的。

示例

在下面的示例中，使用不同的泡沫配方来制备用于上面描述的模塑方法的芯样品。不同的配方在表3和4中描述。

表3（样品A）

<u>原料</u>	<u>重量百分比</u>
		4,4亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)	14.65%
聚四亚甲基醚二醇(PTMEG2000)	34.92%
		*Mondur<sup>TM</sup>582(2.5fn)	29.11%
三官能度己内酯多元醇(CAPA3031)(3.0fn)	20.22%
		水	0.67%
**Niax<sup>TM</sup>L-1500表面活性剂	0.04%
		***KKAT<sup>TM</sup>XK614催化剂	0.40%
锡二丁基月桂酯(T-12)	0.03%

*Mondur^TM582(2.5fn)–具有2.5官能度的亚甲基二苯基二异氰酸酯(p-MDI)，BayerMaterial Science市售。

**Niax^TML-1500硅基表面活性剂，Momentive Specialty Chemicals,Inc市售。

***KKAT^TMXK614锌基催化剂，King Industries市售。

获得的球型芯样品A（直径0.75英寸）具有密度为0.45g/cm³，压缩性(SCDI)为75，和下落回弹46%，基于使用上述测量方法测量的平均值。

表4（样品B）

<u>原料</u>	<u>重量百分比</u>
		Mondur<sup>TM</sup>582(2.5fn)	30.35%
*Desmodur<sup>TM</sup>3900脂肪族的	30.35%
		**Polymeg<sup>TM</sup>650	19.43%
***Ethacure<sup>TM</sup>300	19.43%
		水	0.31%
Niax<sup>TM</sup>L-1500表面活性剂	0.04%
		锡二丁基月桂酯(T-12)	0.09%

*Desmodur^TM3900-基于环己烷二异氰酸酯(HDI)的多功能化脂肪族聚异氰酸酯树脂，Bayer Material Science市售。

**Polymeg^TM650-聚四亚甲基醚二醇，Lyondell Chemical Company市售。

***Ethacure^TM300-脂肪族二胺固化剂，Albemarle Corp市售。

获得的球型芯样品B（直径0.75英寸）具有密度为0.61g/cm³，压缩性(SCDI)为160，和下落回弹56%，基于使用上述测量方法测量的平均值。

这里设置的数值上限和数值下限，是计划使用这些值的任意结合。除了在操作实施例中，或其它特别指定的实施例中，所有的数值范围、量、值和百分数（例如那些在该说明书中的材料的量和其它）可以认为以词“约”开头，即使“约”这一词没有与值、量或范围一起明确的出现。因此，除非相反的说明，在说明书和附加的权利要求中设置的数值参数是近似值，其根据本发明试图获得的希望的性能而可以变化。

这里引用的所有的专利、出版物、测试步骤、和其它参考包括优先权文件的公开内容，在与本发明不冲突且其引入在权利允许的情况下，将被全部引入。

可以理解的是，这里描述和说明的组分以及高尔夫球产品仅仅表示了本发明的某些实施方案。在不背离本发明的精神和范围的前提下，本领域技术人员可以对组分和产品中进行多种改变或添加。所附权利要求将涵盖所有的这样的实施例。

Claims (27)

1.一种高尔夫球，其包括芯组件，所述芯组件包括：

i)包含泡沫组分的内芯层，所述内芯层的直径在0.100至1.100英寸的范围内，具有比重(SG_内)以及外表面硬度(H_内芯表面)和中心硬度(H_内芯中心)，所述内芯层的外表面硬度大于所述内芯层的中心硬度以提供正硬度梯度；

ii)包含热塑性材料的中间芯层，所述中间芯层围绕所述内芯层设置，并且厚度在0.050至0.400英寸的范围内，具有比重(SG_中间)以及外表面硬度(H_{中间芯的外表面})和内表面硬度(H_{中间芯的内表面})，所述中间芯层的外表面硬度等于或小于所述中间芯层的内表面硬度以提供零或负硬度梯度；和

iii)包含热固性材料的外芯层，所述外芯层围绕所述中间芯层设置，并且厚度在0.200至0.750英寸的范围内，具有比重(SG_外)以及外表面硬度(H_{外芯的外表面})和内表面硬度(H_{外芯的内表面})，所述外芯层的外表面硬度大于所述外芯层的内表面硬度以提供正硬度梯度，

其中，所述外芯层的比重大于所述内芯层的比重，并且所述中间芯层的比重大于所述内芯层的比重；外芯层的体积大于中间芯层的体积，且中间芯层的体积大于内芯的体积。

2.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯包含泡沫聚氨酯组分。

3.根据权利要求2所述的高尔夫球，其中所述泡沫聚氨酯组分由包含聚异氰酸酯、多元醇、固化剂化合物和发泡剂的混合物制备而成，所述聚异氰酸酯选自甲苯2,4-二异氰酸酯、甲苯2,6-二异氰酸酯、4,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯、2,4'-亚甲基二苯基二异氰酸酯、聚亚甲基二苯基二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、萘1,5-二异氰酸酯、萘2,4-二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯、以及其均聚物、共聚物和共混物。

4.根据权利要求2所述的高尔夫球，其中所述泡沫聚氨酯组分由包含聚异氰酸酯、多元醇、固化剂化合物、和发泡剂的混合物制备而成，所述聚异氰酸酯选自异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-环己二异氰酸酯，4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯，间-四甲基苯基二异氰酸酯，反式-环己基二异氰酸酯,以及其均聚物、共聚物和共混物。

5.根据权利要求2所述的高尔夫球，其中所述泡沫聚氨酯组分由包含聚异氰酸酯、多元醇、固化剂化合物、和发泡剂的混合物制备而成，所述多元醇选自聚异氰酸酯多元聚四亚甲基醚二醇、聚乙丙二醇、聚氧丙烯二醇、及其混合物。

6.根据权利要求2所述的高尔夫球，其中所述泡沫聚氨酯组分由包含聚异氰酸酯、多元醇、固化剂化合物、表面活性剂、和催化剂的混合物加水制备而成，加入的水的量足以使所述混合物发泡。

7.根据权利要求6所述的高尔夫球，其中所述催化剂选自锌和锡-基催化剂及其混合物。

8.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯的直径在0.100至0.500英寸的范围内，比重在0.25g/cc至1.25g/cc的范围内。

9.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯的直径在0.40至0.80英寸的范围内，比重在0.30g/cc至0.95g/cc的范围内。

10.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯层的中心硬度在30邵氏C至78邵氏C的范围内，并且所述内芯层的外表面硬度在46邵氏C至95邵氏C的范围内。

11.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述中间芯层包含至少一种热塑性材料，所述热塑性材料选自乙烯酸共聚物离聚物、聚酯、聚酰胺、聚酰胺-醚、聚酰胺-酯、聚氨酯、聚脲、含氟聚合物、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚碳酸酯、聚乙烯醇、聚酯-醚、聚醚、聚酰亚胺、聚醚酮、聚酰胺酰亚胺及其混合物。

12.根据权利要求11所述的高尔夫球，其中所述热塑性材料是乙烯酸共聚物，其70％或者更少的酸根被中和。

13.根据权利要求11所述的高尔夫球，其中所述热塑性材料是乙烯酸共聚物，其多于70％的酸根被中和。

14.根据权利要求11所述的高尔夫球，其中所述中心层的厚度在0.070至0.130英寸的范围内，比重在0.85g/cc至3.10g/cc的范围内。

15.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述外芯层包含至少一种热固性橡胶材料，所述热固性橡胶材料选自聚丁二烯、乙烯-丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、聚异戊二烯、丁苯橡胶、聚环烯烃、丁基橡胶、卤代丁基橡胶、聚苯乙烯弹性体、异丁烯和对烷基苯乙烯的共聚物、异丁烯和对烷基苯乙烯的卤化共聚物、丁二烯与丙烯腈共聚物、聚氯丁烯、烷基丙烯酸橡胶、氯化异戊二烯橡胶、丙烯腈氯化异戊二烯橡胶、及其混合物。

16.根据权利要求15所述的高尔夫球，其中所述橡胶材料为聚丁二烯。

17.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述外芯层的厚度在0.250至0.750英寸的范围内，比重在0.60g/cc至2.90g/cc的范围内。

18.一种高尔夫球，其包括芯组件，所述芯组件包括：

i)包含泡沫组分的内芯层，所述内芯层的直径在0.100至1.100英寸的范围内，具有比重(SG_内)以及外表面硬度(H_内芯表面)和中心硬度(H_内芯中心)，所述内芯层的外表面硬度大于所述内芯层的中心硬度以提供正硬度梯度；

ii)包含热塑性材料的中间芯层，所述中间芯层围绕所述内芯层设置，并且厚度在0.050至0.400英寸的范围内，具有比重(SG_中间)以及外表面硬度(H_{中间芯的外表面})和内表面硬度(H_{中间芯的内表面})，所述中间芯层的外表面硬度大于所述中间芯层的内表面硬度以提供正硬度梯度；和

iii)包含热固性材料的外芯层，所述外芯层围绕所述中间芯层设置，并且厚度在0.200至0.750英寸的范围内，具有比重(SG_外)以及外表面硬度((H_{外芯的外表面})和内表面硬度(H_{外芯的内表面})，所述外芯层的外表面硬度等于或小于外芯层的内表面硬度以提供零或负硬度梯度，

其中，所述外芯层的比重大于所述内芯层的比重，并且所述中间芯层的比重大于所述内芯层的比重；外芯层的体积大于中间芯层的体积，且中间芯层的体积大于内芯的体积。

19.根据权利要求18所述的高尔夫球，其中所述内芯包含泡沫聚氨酯组分。

20.根据权利要求18所述的高尔夫球，其中所述中间芯的热塑性材料是乙烯酸共聚物，其70％或者更少的酸根被中和。

21.根据权利要求18所述的高尔夫球，其中所述中间芯的热塑性材料是乙烯酸共聚物，其多于70％的酸根被中和。

22.根据权利要求18所述的高尔夫球，其中所述外芯的热固性材料是聚丁二烯橡胶。

23.一种高尔夫球，其包括芯组件，所述芯组件包括：

i)包含泡沫组分的内芯层，所述内芯层的直径在0.100至1.100英寸的范围内，具有比重(SG_内)以及外表面硬度(H_内芯表面)和中心硬度(H_内芯中心)，所述内芯层的外表面硬度大于所述内芯层的中心硬度以提供正硬度梯度；

ii)包含热塑性材料的中间芯层，所述中间芯层围绕所述内芯层设置，并且厚度在0.050至0.400的英寸范围内，具有比重(SG_中间)以及外表面硬度(H_{中间芯的外表面})和内表面硬度(H_{中间芯的内表面})，所述中间芯层的外表面硬度大于所述中间芯层的内表面硬度以提供正硬度梯度；和

iii)包含热固性材料的外芯层，所述外芯层围绕所述中间芯层设置，并且厚度在0.200至0.750英寸的范围内，具有比重(SG_外)以及外表面硬度((H_{外芯的外表面})和内表面硬度(H_{外芯的内表面})，所述所述外芯层的外表面硬度大于所述外芯层的内表面硬度以提供正硬度梯度，

其中，所述外芯层的比重大于所述内芯层的比重，并且所述中间芯层的比重大于所述内芯层的比重；外芯层的体积大于中间芯层的体积，且中间芯层的体积大于内芯的体积。

24.根据权利要求23所述的高尔夫球，其中所述内芯包含泡沫聚氨酯组分。

25.根据权利要求23所述的高尔夫球，其中所述中间芯的热塑性材料是乙烯酸共聚物，其70％或者更少的酸根被中和。

26.根据权利要求23所述的高尔夫球，其中所述中间芯的热塑性材料是乙烯酸共聚物，其多于70％的酸根被中和。

27.根据权利要求23所述的高尔夫球，其中所述外芯的热固性材料是聚丁二烯橡胶。