CN104971472A - 具有中心与环绕泡沫外芯层的高尔夫球 - Google Patents

Abstract

提供具有双层芯和至少一层的覆盖层的多层高尔夫球。所述双芯结构包括由热塑性或热固性组合物比如聚丁二烯橡胶制成的非泡沫内芯(中心)。包括泡沫组合物比如聚氨酯泡沫的外芯层配置在内芯层周围。在一个方案中，外芯层由具有低弯曲模量和密度的相对软的泡沫组合物制成。覆盖层可以配置在芯结构周围。例如，可以使用由乙烯基酸共聚物离聚物制成的内覆盖层和由聚氨酯制成的外覆盖层。

Description

具有中心与环绕泡沫外芯层的高尔夫球

技术领域

本发明通常涉及多块型高尔夫球，其具有由非泡沫和泡沫组合物制成的实芯(solid core)。特别地，所述双层芯具有非泡沫内芯(中心)和环绕泡沫外芯层。热固性或热塑性聚合物材料可用于形成中心，并优选地使用聚丁二烯橡胶。优选地，使用相对柔软的聚氨酯泡沫组合物形成外芯层。所述芯层可以具有不同的弯曲模量、硬度和比重值。所述球进一步包括至少一层的覆盖层。

背景技术

现今，职业和业余高尔夫球手都使用多块型实心高尔夫球。基本上，两块型实心高尔夫球(solid golf ball)包括被外覆盖层保护的内实芯(solidinner core)。所述内芯由天然橡胶或合成橡胶比如聚丁二烯、苯乙烯丁二烯或聚异戊二烯制成。所述覆盖层包围内芯，并且可以由多种材料制成，包括乙烯基酸共聚物离聚物、聚酰胺、聚酯、聚氨酯和聚脲。

近年来，三块、四块、并且甚至五块型球变得更流行。新的制备技术、较低的材料成本和期望的球使用性能性质有助于这些多块型球变得更流行。现今使用的许多高尔夫球具有多层芯，包括内芯和至少一个环绕外芯层。例如，内芯可以由相对柔软的弹性材料制成，而外芯可以由更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封，得到最终球。可以使用不同的材料制备芯和覆盖层，并且提供给最终球多种性质。

通常，包括内芯(或中心)和环绕外芯层的双芯是本行业已知的。例如，Chikaraishi等人的美国专利5,048,838公开了一种三块型高尔夫球，其含有双块实芯和覆盖层。致密内芯具有在15-25mm范围内的直径与1.2至4.0的比重，外芯层具有0.1至3.0的比重，小于内芯的比重。内芯和外芯都由橡胶组合物制成。Watanabe的美国专利7,160,208公开了一种三块型高尔夫球，其包括橡胶基内芯；橡胶基外芯层；和聚氨酯弹性体基覆盖层。该内芯层具有的JIS-C硬度为50至85；外芯层具有的JIS-C硬度为70至90；和所述覆盖层具有的肖氏D硬度为46至55。而且，内芯具有的比重大于1.0，并且芯外层具有的比重大于或等于内芯的比重。

位于高尔夫球内部的芯的子结构充当球的引擎或弹簧。因此，芯的组成和结构是决定该球的弹性和回弹性能的关键因素。通常，通过计算在被高尔夫球杆表面击打之后的初速度和与硬表面进行碰撞之后的飞出速度测定球的回弹性能。更特别地，高尔夫球的“回弹系数”或“COR”指当球从空气炮发射到刚性垂直板上时，球的回弹速度与其初始进入速度的比率。高尔夫球的COR写作0至1之间的小数值。高尔夫球在不同的初速度下可以具有不同的COR值。美国高尔夫球协会(USGA)对球的初速度进行限定，因此高尔夫球制造商的一个目标是使在这样的条件下COR最大化。具有较高回弹速度的球具有较高的COR值。这样的高尔夫球回弹更快，当用球杆击打时保持了更大的总能量，与具有低COR值的球相比具有更长的飞行距离。这些性质对于长距离发球特别重要。例如，具有高回弹性和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。

球的耐用性、旋转速率和感官也是重要的性能。通常，球的耐用性指球的耐冲击性。具有低耐用性的球即使仅使用很短时间，也易出现磨损和损害。在某些情况下，覆盖层可破裂或撕破。旋转速率指球被杆击打后其转动速率。具有比较高旋转速率的球有利于由铁和楔形杆产生的短距离发球。职业和高水平业余高尔夫球手能够更容易地在这样的球上施加后旋球。这有助于选手更好地控制球和改善发球精度和位置。通过对球施加正确量的旋转，选手可以在近距离击球期间使球更精确地停在果岭(green)上或击打右曲球(fade)。另一方面，不能特意控制球旋转的业余选手当用杆击打时很少会使用高旋转球。对于这种选手，球可能更容易侧向旋转，并且漂移远离球场，特别是如果其为钩球或削球(hooked or sliced)时。此时，球“感”通常指当用杆击打球时选手体验到的感觉，其是一种很难定量的性质。大多数选手喜欢具有柔软感觉的球，因为当其杆面接触这些球时，选手体验到更自然舒适的感觉。当在果岭周围进行短发球时，具有更软感觉的球特别理想，因为选手用这样的球会更有感觉。球感主要取决于球的硬度和压缩性。

高尔夫球制造商不断寻求不同材料和球结构，以改善球的使用性能及其它性质。例如，具有比较高弯曲模量的硬的耐用性材料可用于制造相对硬的芯。得到的高尔夫球因为硬芯赋予的高速度而倾向于飞行远的距离。然而，这些更硬球的一个缺点是它们倾向于提供给高尔夫球手更粗糙且更硬的“感觉”。因此，当其杆面接触球时，选手可以感受到更不舒适和更不自然的感觉。而且，当击打相对硬的球时，选手倾向于具有的控制更少。击打具有合适的触感和旋转的硬球通常更难。

为了解决这些问题，高尔夫球制造商寻找更软更轻重量的材料，比如泡沫来制造内芯。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(乙烯基酸共聚物离聚物比如)和填充材料(玻璃微珠)的泡沫组合物制成的单块型短距离高尔夫球。该组合物的密度从球的中心向表面增加。因此，所述球具有相对密集的表皮和多孔状内芯。根据'552和'116专利，通过提供短距离高尔夫球，其将发射常规高尔夫球距离的约50％，高尔夫球场所需用地可以减少67％至50％。

Gentiluomo的美国专利5,104,126公开了一种三块型高尔夫球，其包含由钢、铅、黄铜、锌、铜和填充的弹性体制成的致密的内芯，其中该芯具有至少1.25的比重。该内芯被被较低密度的复合泡沫塑料组合物包封，并且该芯结构被离聚物覆盖层包封。Yabuki等人的美国专利5,482,285公开了一种具有被离聚物覆盖层包封的内芯和外芯的三块型高尔夫球。外芯的比重降低了，使其落入0.2至1.0范围内。因此，调节内芯的比重以使内芯/外芯的总重量落入32.0至39.0g范围内。内芯可以由橡胶组合物形成，外芯可以由泡沫树脂比如离聚物聚乙烯、或聚苯乙烯树脂、或热固性树脂比如酚树脂(phenol resin)形成。

Aoyama的美国专利5,688,192和5,823,889公开一种包含芯和覆盖层的高尔夫球，其中所述芯包括内部和外部部分，所述覆盖层由材料比如巴拉塔橡胶或乙烯基酸共聚物离聚物制成。所述芯是通过发泡，将压缩性材料、气体、发泡剂或含气体微球注入聚丁二烯或其它芯材料中制备的。根据'889专利，可以使用聚氨酯组合物。压缩性材料例如含气体可压缩单元可以分散在芯的有限部分中，使得包含压缩性材料的部分具有大于1.00的比重。

Sullivan和Binette的美国专利5,833,553公开了一种具有回弹系数为至少0.650的芯且具有厚度为至少3.6mm(0.142英寸)和肖氏D硬度为至少60的覆盖层的高尔夫球。根据'553专利，软芯与厚、硬的覆盖层的组合得到具有较好距离的球。'553专利公开了所述芯可以由均匀组合物形成，或者可以是双层或多层芯，并且其可以是泡沫的或非泡沫的。描述了聚丁二烯橡胶、天然橡胶、茂金属催化聚烯烃和聚氨酯是用于制备芯的合适材料。

Sullivan和Ladd的美国专利6,688,991公开了一种包含低比重芯和任选的中间层的高尔夫球。该子组件被包入具有肖氏D硬度范围为在约40至约80范围内的高比重覆盖层之内。所述芯优选地由高度中和的热塑性聚合物制成，比如已经发泡的乙烯酸共聚物。所述覆盖层优选地具有分散在其中的高比重填料。

Nesbitt的美国专利6,767,294公开了一种高尔夫球，包括：i)由热固性材料、热塑性材料或其组合、发泡剂和交联剂形成的加压发泡的内部中心，和ii)由第二热固性材料、热塑性材料或其组合形成的外芯层。另外，屏障树脂或膜可以应用于外芯层上，以减少内部气体的扩散和来自核(中心和外芯层)的压力。用于屏障层的优选的聚合物具有低渗透性，比如膜(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(聚对苯二甲酸乙二醇酯)。所述'294专利并没有公开具有不同硬度梯度的芯层。

Sullivan、Ladd和Hebert的美国专利7,708,654公开了一种具有泡沫中间层的高尔夫球。参照专利'654中的图1，高尔夫球包括芯(12)、由具有降低的比重(小于0.95)的高度中和的聚合物制成的中间层(14)，和覆盖层(16)。根据该'654专利，中间层可以为外芯、套层、或内覆盖层。中间层的比重降低是由该层组合物发泡引起，并且该降低可以高达30％。该'654专利公开了其它发泡的组合物，比如泡沫聚氨酯和聚脲可用于形成中间层。

Tutmark的美国专利8,272,971涉及包含减小球飞行路径距离元件的高尔夫球。在一个实施方案中，所述球包括芯和覆盖层。在芯和覆盖层之间形成空腔，并且这可以被泡沫聚氨酯“中间层”填充，以便减弱球的飞行性能。中间层的泡沫相对重量轻；芯相对重且致密。根据'971专利，当高尔夫球手用杆击打球时，中间层中的泡沫驱动且压缩，从而吸收来自球撞击的大部分冲击力。

然而，具有泡沫芯的高尔夫球的一个缺点是该球倾向于具有低回弹性。即，在被球杆击中之后，球的速度倾向于降低，并且球通常飞行短距离。理想的是具有提供给球良好的回弹性以及美好感觉的泡沫芯。这样的球应当能够使选手当击打球时产生较高的球的初始速度，同时还保留柔软的感觉和舒适的水平。特别地，期望开发具有高回弹性和柔软的压缩性的多层泡沫芯，使得球同时具有长距离和旋转控制性质。这些球性质将帮助高尔夫球手在驱离球座时产生更好的发球，并且使近距离击球接近果岭。本发明提供具有这样的性质以及其它有利的特征和益处的新泡沫芯结构。本发明还涵盖包含改善的芯结构的高尔夫球。

发明内容

本发明提供一种多层高尔夫球，包括芯，该芯包括内芯层(中心)；外芯层；和具有至少一层的覆盖层。在一个方案中，所述球包括芯子组件，其包括：i)包括非泡沫热固性或热塑塑料组合物的的内芯层，其中所述内芯具有在约0.750至约1.500英寸范围内的直径，和ii)包括泡沫组合物的外芯层，其中所述外芯层配置在内芯周围，并且具有在约0.025至约0.800英寸范围内的厚度。所述内芯具有比重(SG_内)和弯曲模量(FM_内)，且所述外芯具有比重(SG_外)和弯曲模量(FM_外)，并且优选地SG_内大于SG_外，FM_内大于FM_外。

在一个优选的方案中，FM_内在约5,000至约60,000psi的范围内；FM_外在约100至约10,000psi的范围内。优选地，FM_内为大于FM_外至少20％。在一个实施方案中，内芯具有在约0.90至约1.40英寸范围内的直径和在约0.60至约2.90g/cc范围内的比重。同时，在一个实施方案中，外芯层具有在约0.050至约0.300英寸范围内的厚度和在约0.20至约0.95g/cc范围内的比重。

非泡沫热固性或热塑性材料用于形成内芯层。例如，可以使用聚丁二烯橡胶。在另一个实例中，使用包括O/X/Y-型共聚物的离聚物组合物，其中O为α-烯烃，X为存在量为5至20wt.％的C₃-C₈α,β-乙烯基不饱和羧酸，和Y为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％的酸基被金属离子中和。在一个方案中，外芯包括由包括聚异氰酸酯、多元醇和固化剂化合物和发泡剂制备的泡沫聚氨酯组合物。可以使用芳族和脂肪族聚异氰酸酯。泡沫聚氨酯组合物可能使用水作为发泡剂制备。水以引起混合物发泡的足够量加入到该混合物中。该混合物中可以包括表面活性剂、催化剂、矿物填料及其它添加剂。

芯层可以具有不同的硬度梯度。例如，每个芯层可以具有正、零或负硬度梯度。在第一个实施方案中，内芯具有正硬度梯度；和外芯层具有正硬度梯度。在第二个实施方案中，内芯层具有正硬度梯度，和外芯层具有零或负硬度梯度。在另一个方案中，内芯具有零或负硬度梯度；和外芯层具有正硬度梯度。在另一个可选的方案中，内芯层和外芯层都具有零或负硬度梯度。

附图说明

新颖特征(即本发明的特征)在所附权利要求书中阐述。然而，参照下述详细说明并结合附图，可最佳地理解本发明的优选的实施方案及进一步的目的和伴随优点，其中：

图1是根据本发明制成的双层芯子组件的横截面图；

图2是具有根据本发明制成的双层芯的三块型高尔夫球的横截面图；

图3是具有根据本发明制成的双层芯的四块型高尔夫球的横截面图；

图4是根据本发明制成的成品高尔夫球的立体图。

具体实施方式

高尔夫球结构

根据本发明可以制造具有多种结构的高尔夫球。例如，可以制造具有单层或多层覆盖层材料的三块型、四块型和五块型结构的高尔夫球。如下进一步提供和讨论这样的高尔夫球结构的代表性的示例。如本文使用的术语“层”通常指高尔夫球的任何球形部分。更特别地，在一个方案中，制造包含双层芯和单层覆盖层的三块型高尔夫球。所述双芯包括内芯(中心)和环绕外芯层。在另一个方案中，制造包含双芯和双覆盖层(内覆盖层和外覆盖层)的四块型高尔夫球。在另一个结构中，已经制造了包含双芯；套层；和覆盖层的四块型或五块型高尔夫球。如本文使用的术语“套层”指配置在多层芯子组件和覆盖层之间的球层。套层也可以称为套(mantle)或中间层。不同层的直径和厚度与其性质比如硬度和压缩性可以根据高尔夫球的结构和期望使用性能性质变化。

内芯组合物

如上讨论的，优选地制备双层或双芯，其中内芯(中心)被外芯层环绕，中心是由非泡沫组合物制成。在一个优选的实施方案中，内芯层由非泡沫热固性组合物制成，更优选地由非泡沫热固性橡胶组合物制成。

可用于形成内芯层(中心)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、乙烯丙烯橡胶(“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(比如“SI”、“SIS”、“SB”、“SBS”、“SIBS”等，,其中"S"为苯乙烯，“I”为异丁烯，和“B”为丁二烯)、开环聚环烯烃(polyalkenamers)比如例如开环聚环辛烯(polyoctenamer)、丁基橡胶、卤丁基橡胶、聚苯乙烯弹性体、聚乙烯弹性体、聚氨酯弹性体、聚脲弹性体、茂金属催化的弹性体和热塑性弹性体、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代共聚物、丁二烯与丙烯腈的共聚物、聚氯丁烯、烷基丙烯酸酯橡胶、氯化的异戊二烯橡胶、丙烯腈氯化的异戊二烯橡胶以及其两种或更多种的混合物。优选地，外芯层由聚丁二烯橡胶组合物形成。

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、硫化固化、高能辐射及其组合。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及其组合。在一个优选方案中，橡胶组合物是过氧化物固化的。合适的有机过氧化物包括，但不限于二枯基过氧化合物；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；及其组合。在一个具体实施方案中，自由基引发剂是二枯基过氧化物，包括但不限于BC，从Akzo Nobel市售可获得的。过氧化自由基引发剂通常存在于橡胶组合物中，其量为每100份总橡胶重量中至少0.05份，或范围内具有的下限为每100份总橡胶重量中0.05份或0.1份或1份或1.25份或1.5份或2.5份或5份，和上限为每100份总橡胶重量中2.5份或3份或5份或6份或10份或15份。除非另有说明，否则浓度以每百份的份数(phr)计。如本文使用的“每百份的份数(parts per hundred)”，也称为“phr”和“pph”，定义为存在于混合物中具体组分相对于100重量份聚合物组分的重量份数。从数学上来说，这可以表达为成分的重量除以聚合物的总重量乘以系数100。

橡胶组合物可以进一步包括反应性交联助剂。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及其组合。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。在一个特定实施方案中，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。在其它特定实施方案中，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，助剂通常在橡胶组合物中包括的量范围具有下限为每100份总橡胶重量中1或5或10或15或19或20份和上限为每100份基础橡胶重量中24或25或30或35或40或45或50或60份。

可以将自由基消除剂，比如卤代有机硫、有机二硫化物或无机二硫化合物加入到橡胶组分中。这些化合物也可以起到“软化和加速剂”的作用。如本文使用的“软化和加速剂”指任何这样的化合物或共混物，即能够使芯：1)在常数“回弹系数”(COR)下软化(具有更低的压缩性)；和/或2)当与没有软化和加速剂制备的同等芯相比更快(在相等的压缩性下具有更高的COR)。优选的卤代有机硫化合物包括，但不限于五氯硫酚(PCTP)和PCTP的盐，比如五氯硫酚锌(ZnPCTP)。在高尔夫球内芯中使用PCTP和ZnPCTP有助于产生更软更快的内芯。PCTP和ZnPCTP化合物有助于增加芯的回弹性和回弹系数。在一个特定实施方案中，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-硝基间苯二酚及其组合。

另外，橡胶组合物可以包括抗氧化剂。而且，加工助剂比如高分子量有机酸及其盐可以加入到所述组合物中。其它成分比如加速剂、染料和颜料、润湿剂、表面活性剂、增塑剂、着色剂、荧光剂、稳定剂、软化剂、冲击改性剂、抗臭氧剂以及本领域已知的其他添加剂可以加入该橡胶组合物中。橡胶组合物也可以包括填料，比如选自下述材料：炭黑、如上讨论的粘土和纳米粘土颗粒、滑石(例如Luzenac高纵横比滑石，从Luzenac America，Inc.市售可获得)、玻璃(例如，玻璃薄片、研磨玻璃和微玻璃)、云母和云母基颜料(例如，珍珠发光颜料，从The Merck Group市售可获得)及其组合。金属填料，比如例如铜、钢、黄铜、钨、钛、铝、镁、钼、钴、镍、铁、铅、锡、锌、钡、铋、青铜、银、金、和铂、和合金及其组合的颗粒，粉末，薄片，纤维以及它们的结合物也可以加入到橡胶组合物中，以按照需要调节组分的比重。如上讨论的，内芯层优选地具有大于内芯层比重的比重(密度)。因此，金属或其它填料可以以足量加入到用于形成内芯层的聚丁二烯橡胶组合物(或其它热固性材料)中，使得内芯的比重保持大于外芯的比重。

根据本发明可使用的市售可获得的聚丁二烯橡胶的实例包括，但不限于BR01和BR1220，其获自泰国曼谷的BST Elastomers；SE BR1220LA和SE BR1203，获自密歇根州米德兰市的DOW Chemical Co；BUDENE1207，1207s，1208和1280，获自俄亥俄州亚克朗市的Goodyear，Inc；BR01，51和730，获自日本东京的Japan Synthetic Rubber(JSR)；BUNA CB21，CB22，CB23，CB24，CB25，CB29MES，CB60，CBNd60，CB55NF，CB70B，CB KA8967和CB1221，获自宾夕法尼亚州匹兹堡的Lanxess Corp.；BR1208，获自韩国首尔的LG Chemical；UBEPOLBR130B，BR150，BR150B，BR150L，BR230，BR360L，BR710和VCR617，获自日本东京的UBE Industries，Ltd.；EUROPRENE NEOCISBR60，INTENE 60AF和P30AF和EUROPRENE BR HV80，获自意大利罗马的Polimeri Europa；AFDENE 50和NEODENE BR40，BR45，BR50和BR60，获自南非布鲁玛的Karbochem(PTY)Ltd.；KBR01，NdBr40，NdBR-45，NdBr60，KBR710S，KBR710H和KBR750，获自韩国首尔的Kumho Petrochemical Co.；DIENE55NF，70AC和320AC，获自俄亥俄州亚克朗市的Firestone Polymers；和PBR-Nd Group II和Group III，获自鞑靼斯坦共和国下卡姆斯克的Nizhneka mskneftekhim，Inc.。

聚丁二烯橡胶的用量为基于组合物总重量的至少约5重量％，并且通常的存在量为约5％至约100％，或者量范围具有的下限为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％。优选地，聚丁二烯橡胶的浓度为约40至约95重量％。如果期望，更少量的其他热固性材料可以混入该基础橡胶中。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、巴拉塔树胶、聚氯丁烯、聚降冰片烯、开环聚环辛烯、开环聚环戊烯、丁基橡胶、EPR、EPDM、苯乙烯-丁二烯等。

如上讨论的，在一个优选的实施方案中，热固性橡胶组合物用于形成内芯。在可选的实施方案中，内芯层由热塑性材料例如离聚物组合物制成。

合适的离聚物组合物包括部分中和的离聚物和高度中和的离聚物(HNP)，包括由两种或多种部分中和的离聚物的混合物形成的离聚物，两种或多种高度中和的离聚物的共混物，及一种或多种部分中和的离聚物与一种或多种高度中和的离聚物的共混物。为了本发明的目的，“HNP”指在组合物中存在的至少70％的酸性基团被中和之后的酸性共聚物。

优选的离聚物为O/X-和O/X/Y-型酸共聚物的盐，其中O为α-烯烃，X为C₃-C₈α,β-乙烯基(ethylenically)不饱和羧酸，Y为软化单体。O优选地选自乙烯基和丙烯基。X优选地选自甲基丙烯酸、丙烯酸、乙基丙烯酸、巴豆酸和衣康酸。甲基丙烯酸和丙烯酸是特别优选的。Y优选地选自(甲基)丙烯酸酯和烷基(甲基)丙烯酸酯，其中烷基具有1至于8个碳原子，包括，但不限于正丁基(甲基)丙烯酸酯、异丁基(甲基)丙烯酸酯、甲基(甲基)丙烯酸酯和乙基(甲基)丙烯酸酯。

优选的O/X和O/X/Y-型共聚物包括，而不限于乙烯酸共聚物，比如乙烯/(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/异丁基(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)丙烯酸酯三聚物等。如本文使用的术语“共聚物”包括具有两类单体的聚合物，具有三类单体的聚合物、以及具有多于三类单体的聚合物。优选的α,β-乙烯基不饱和的单-或二羧酸为(甲基)丙烯酸、乙基丙烯酸、马来酸、巴豆酸、富马酸、衣康酸。(甲基)丙烯酸是最优选的。如本文使用的“甲基”丙烯酸指甲基丙烯酸和/或丙烯酸。同样地，“(甲基)丙烯酸酯”指甲基丙烯酸酯和/或丙烯酸酯。

在一个特别优选的方案中，使用高度中和的E/X-和E/X/Y-型酸共聚物，其中E为乙烯基；X是C₃至C₈α,β-乙烯基不饱和羧酸；且Y是软化单体。X优选地选自甲基丙烯酸、丙烯酸、乙基丙烯酸、巴豆酸和衣康酸。甲基丙烯酸和丙烯酸是特别优选的。Y优选地为选自烷基丙烯酸酯和芳基丙烯酸酯的丙烯酸酯，优选地选自(甲基)丙烯酸酯和烷基(甲基)丙烯酸酯，其中烷基具有1至8个碳原子，包括但不限于正丁基(甲基)丙烯酸酯、异丁基(甲基)丙烯酸酯、甲基(甲基)丙烯酸酯和乙基(甲基)丙烯酸酯。优选的E/X/Y-型共聚物为其中X为甲基丙烯酸和/或Y选自(甲基)丙烯酸酯、正丁基(甲基)丙烯酸酯、异丁基(甲基)丙烯酸酯、甲基(甲基)丙烯酸酯和乙基(甲基)丙烯酸酯的那些共聚物。更优选的E/X/Y-型共聚物为乙烯/(甲基)丙烯酸/正丁基丙烯酸酯、乙烯/(甲基)丙烯酸/甲基丙烯酸酯、和乙烯/(甲基)丙烯酸/乙基丙烯酸酯。

酸共聚物中乙烯的量通常为基于共聚物总重量的至少15wt.％，优选地至少25wt.％，更优选地至少40wt.％，并且甚至更优选地至少60wt.％。在酸聚合物中C₃至C₈α,β-乙烯基不饱和单羧酸或二羧酸的量通常为基于共聚物总重量的1wt.％至35wt.％，优选5wt.％至30wt.％，更优选5wt.％至25wt.％和并且甚至更优选5wt.％到20wt.％。酸性共聚物中可选的软化的共聚单体的量通常为基于共聚物总重量的0wt.％至50wt.％，优选地至少5wt.％至40wt.％，更优选地至少10wt.％至35wt.％，和甚至更优选地至少20wt.％至30wt.％。可以使用“高酸度”和“低酸度”离子聚合物以及这样的离聚物的共混物。通常，低酸度离聚物被认为是含有16wt.％或更少的酸部分的那些，高酸度的离聚物被认为是含有大于16wt.％的酸部分的那些。

各种O/X、E/X、O/X/Y、和E/X/Y-型共聚物被阳离子源至少部分中和，任选地在高分子量有机酸有机酸的存在下，比如在Rajagopalan等人的美国专利No.6,756,436中公开的，其公开的内容通过引文的形式并入本文。在加入阳离子源的同时或之前，酸共聚物可以与任选的高分子量有机酸和阳离子源反应。合适的阳离子源包括，但不限于金属离子源，比如碱金属、碱土金属、过渡金属和稀土元素的化合物；铵盐和单胺盐；及其组合。优选的阳离子源为镁、钠、钾、铯、钙、钡、锰、铜、锌、铅、锡、铝、镍、铬、锂和稀土金属的化合物。所述组合物中使用的阳离子的量容易基于想要的中和水平来确定。如上讨论的，对于HNP组合物，酸基中和至70％或更大，优选70至100％，更优选90至100％。在一个实施方案中，可以使用过量中和剂，即大于中和酸基所需的化学计量量。即，酸基可以中和至100％或更大，例如110％或120％或更大。在其它实施方案中，制备部分中和的组合物，其中酸基的中和10％或更大，一般为30％或更大。当使用铝作为阳离子源时，优选地以低水平与另一种阳离子比如锌、钠或锂使用，因为铝对于降低熔体流动具有显著作用，不能以高水平单独使用。例如，使用铝中和约10％的，并且加入钠以中和另外90％的酸基。

“离子增塑剂”比如有机酸或有机酸盐，特别是脂肪酸，可以加入到离聚物树脂中。这样的离子增塑剂用于使常规离聚物组合物更容易加工，如上述美国专利6,756,436中描述的。在本发明中，这样的离子增塑剂是任选的。在一个优选的实施方案中，在没有使用任何离子增塑剂下，通过包含中和至约70wt％或以上的酸基制备热塑性离聚物组合物。另一方面，在某些情况下，期望加入少量离子增塑剂，条件是其不会不利地影响组合物的耐热性性质。例如，离子增塑剂的加入量可以为组合物的约10至约60重量％(wt.％)，更优选30至55wt.％。

有机酸可以是脂肪族、单官能或多官能的(饱和的、不饱和的或多不饱和的)有机酸。也可以使用这些有机酸的盐。合适的脂肪酸盐包括，例如金属硬脂酸盐、月桂酸盐、油酸盐、棕榈酸盐、壬酸盐等。可以使用例如脂肪酸盐，比如硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸钡等。脂肪酸盐通常为被金属离子中和的脂肪酸。金属阳离子盐提供能够中和(在不同的水平)脂肪酸的羧酸基的阳离子。实例包括金属比如钡、锂、钠、锌、铋、铬、钴、铜、钾、锶、钛、钨、镁、铯、铁、镍、银、铝、锡或钙的硫酸盐、碳酸盐、乙酸盐和氢氧化物盐及其共混物。优选的有机酸和盐是相对非迁移的(它们不会在环境温度下冒到聚合物表面)和非挥发性的(它们不会在熔融-混合所需温度下挥发)。

可以使用其它合适的热塑性聚合物形成内芯层，包括但不限于下述聚合物(包括均聚物、共聚物及其衍生物)。

(a)聚酯，特别是用比如磺酸酯基或膦酸酯基改性的那些相容性基团，包括改性的聚(对苯二甲酸乙二酯)、改性的聚(丁烯对苯二甲酸酯)、改性的聚(丙烯对苯二甲酸酯)、改性的聚(三亚甲基对苯二甲酸酯)、改性的聚(乙烯环烷酸盐)、以及在美国专利No.6,353,050、6,274,298和6,001,930(其全部公开内容以引文的形式并入本文)中公开的那些、以及其两种或多种的共混物；

(b)聚酰胺、聚酰胺-醚、和聚酰胺-酯、以及在美国专利No.6,187,864、6,001,930和5,981,654(其全部公开内容以引文的形式并入本文)中公开的那些、及其两种或多种的共混物；

(c)聚氨酯、聚脲、聚氨酯-聚脲杂化物、及其两种或多种的共混物；

(d)氟聚合物，比如在美国专利No.5,691,066、6,747,110和7,009,002(其全部公开内容以引文的形式并入本文)中公开的那些、及其两种或多种的共混物；

(e)聚苯乙烯，比如聚(苯乙烯-共-马来酸酐)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚(苯乙烯磺酸盐)、聚乙烯苯乙烯、及其两种或多种的共混物；

(f)聚氯乙烯和聚氯乙烯的接枝物、及其两种或多种的共混物；

(g)聚碳酸酯、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯的共混物、聚碳酸酯/聚氨酯的共混物、聚碳酸酯/聚酯的共混物、及其两种或多种的共混物；

(h)聚醚，比如聚芳醚、聚苯醚、烯基芳族化合物与乙烯基芳族化合物和的嵌段共聚物和聚酰胺酸酯(polyamicesters)、及其两种或多种的共混物；

(i)聚酰亚胺、聚醚酮(polyetherketones)、聚酰胺酰亚胺(polyamideimides)、及其两种或多种的共混物；和

(j)聚碳酸酯/聚酯共聚物及共混物。

同样公认的是热塑性材料可以通过交联聚合物链使得它们形成网结构而“转化”成热固性材料，并且这样的交联热塑性材料可以用于形成本发明的内覆盖层。例如，热塑性聚烯烃比如线性低密度聚乙烯(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和高密度聚乙烯(HDPE)可以交联形成聚合物链之间的键。交联的热塑性材料通常具有相对于非交联的热塑性材料改善的物理性质和强度，特别是在高于晶体熔点的温度下。优选地，将如上所述部分或完全中和的离聚物共价交联形成热固性组合物(即，其包含至少一些量的共价的、不可逆的(irreversable)交联)。热塑性聚氨酯和聚脲也可以根据本发明转化成热固性材料。

热塑性塑料的热塑性聚合结构的改性可以通过许多方法诱导，包括将热塑性材料暴露于高能辐射或通过使用过氧化物的化学过程。辐射源包括，但不限于γ-射线、电子、中子、质子、x-射线、氦核等。γ放射通常使用放射性钴原子，并且如有必要，允许相当深度的处理。对于需要较低深度的穿透的芯层，可以使用电子束加速器或UV和IR光源。有用的UV和IR放射方法公开在美国专利6,855,070和7,198,576中，将其以引用的形式并入本文。该热塑性芯层可以以大于0.05Mrd的剂量照射，优选1Mrd-20Mrd，更优选2Mrd-15Mrd和最优选4Mrd-10Mrd。在一个优选的实施方案中，芯是用5Mrd-8Mrd的剂量照射的，在另一个优选的实施方案中，芯是用0.05Mrd-3Mrd，更优选0.05Mrd-1.5Mrd的剂量来照射的。

交联的热塑性材料可以通过将热塑性塑料暴露于下面来产生：1)高能辐射处理，比如电子束或者γ放射，比如美国专利5,891,973公开的，其在此以引文形式并入本文，2)低能辐射，比如紫外(UV)或者红外(IR)辐射；3)溶液处理，比如异氰酸酯或硅烷；4)在模制前在热塑性塑料中掺入另外的自由基引发剂基团；和/或5)化学改性，比如酯化或皂化，仅举几个例子。

外芯组合物

在本发明中，内芯(中心)优选地包括非泡沫热塑性聚合物或热固性聚合物组合物。同时，环绕外芯层优选地包括泡沫组合物。泡沫可以具有开放或封闭多孔结构或其组合，并且泡沫结构范围可以为相对硬质泡沫到非常弹性泡沫。在一个优选的实施方案中，外芯包括相对软的泡沫组合物。

通常，泡沫组合物是通过使用发泡(起泡)试剂在聚合物混合物中形成气体气泡制备的。随着气泡形成，该混合物膨胀且形成泡沫组合物，其可以模塑成具有开放或封闭的多孔结构的最终用途产品。弹性泡沫通常具有开孔结构，其中孔壁不完整，包含液体和空气可以穿透的小孔。这样的弹性泡沫传统上用于汽车座、缓冲垫、床垫等。硬质泡沫通常具有闭孔结构，其中孔壁连续且完整，传统上用于汽车表盘和部件，建筑绝缘等。许多泡沫包含开孔和闭孔。配制具有闭孔结构的弹性泡沫是可能的，同样配制具有开孔结构的硬质泡沫也是可能的。

各种各样的热塑性和热固性材料可以用于形成本发明的泡沫组合物，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；烯烃基共聚物离聚物树脂(例如离聚物树脂及DuPont1000和2000，从DuPont市售可获得；离聚物，从ExxonMobil ChemicalCompany市售可获得；乙烯基丙烯酸共聚物的IO离聚物，从DowChemical Company市售可获得的；和离聚物树脂，从A.SchulmanInc.市售可获得)；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；酸性共聚物，例如聚(甲基)丙烯酸，其不会变成离聚物共聚物的一部分；塑料；挠性聚合物；苯乙烯/丁二烯/苯乙烯阻断共聚物；苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物；动力学硫化的弹性体；乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物；乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物；聚氯乙烯树脂；聚酰胺，聚(酰胺-酯)弹性体、及离聚物和聚酰胺的接枝共聚物，包括例如热塑性聚醚嵌段酰胺，从Arkema Inc市售可获得的；交联的反式聚异戊二烯及其共混物；聚酯基热塑性弹性体，比如从DuPont市售可获得的，或从Ticona Engineering Polymers市售可获得的；聚氨酯-基热塑性弹性体，比如从BASF市售可获得的；合成或天然硫化橡胶；及其组合。浇注型聚氨酯、聚脲和聚氨酯-聚脲的杂合物是特别理想的，因为这些材料可用于制造具有如下进一步讨论的良好使用性质的高尔夫球。术语“聚氨酯和聚脲的杂合物”意味着包括其共聚物和共混物。

基本上，聚氨酯组合物包含有时在催化剂及其它添加剂的存在下，由包含两个或多个NCO基团的多官能异氰酸酯与具有两个或多个羟基基团(OH-OH)的多元醇反应形成的尿烷键。通常，聚氨酯可以单步反应(一步法)或经由预聚物或准-预聚物两步反应产生。在一步方法中，一次性混合所有组分，即将所有原料加入到反应容器中，并且使反应进行。在预聚物方法中，首先使过量的的聚异氰酸酯与一定量的多元醇反应，形成包含反应性NCO基团的预聚物。然后，该预聚物再次与扩链剂或固化剂多元醇反应，形成最终聚氨酯。也可以形成与上述聚氨酯不同的聚脲组合物。通常，聚脲组合物包含通过异氰酸酯基(-N＝C＝O)与胺基(NH或NH₂)反应形成的脲键。可以以与聚氨酯类似的方式，通过一步法或预聚物方法制备聚脲。在形成聚脲聚合物中，多元醇被合适的多胺替代。也可以制备包含尿烷和脲键的杂合组合物。例如，在扩链步骤期间，当聚氨酯预聚物与胺-端基固化剂反应时，预聚物中任何过量的异氰酸酯基将与固化剂中的胺基基团反应。得到的聚氨酯-脲组合物包含尿烷和脲键，并且可以称为杂合物。在另一个实例中，当聚脲预聚物与羟基-端基固化剂反应时，可以制备杂合物组合物。可以使用多种异氰酸酯、多元醇、聚酰胺和固化剂形成如下进一步讨论的聚氨酯和聚脲组合物。

为了制备发泡的聚氨酯、聚脲或其它聚合物组分，将发泡剂引入聚合物配方中。通常，存在两种类型的起泡剂：物理起泡剂和化学起泡剂。

物理起泡剂。这些起泡剂通常为气体，在高压下其直接引入到聚合物组合物中。氯氟烃(CFC)和部分卤代的氯氟烃是有效的，但是这些化合物在许多国家由于其环境副作用而被禁止。可选地，可以使用脂肪族和环烃气体比如异丁烯和戊烷。惰性气体比如二氧化碳和氮气也是合适的。采用物理起泡剂，异氰酸酯和多元醇化合物反应形成聚氨酯键，该反应产热。产生泡沫孔，并且随着起泡剂蒸发，气体截留在泡沫的孔中。

化学起泡剂。这些发泡剂通常为粉末、颗粒状物或液体的形式，它们被加入到组合物中，其中它们在加热期间分解或反应，并且产生气态副产物(例如，氮气或二氧化碳)。气体被分散和截留在整个组合物中，并使其产生泡沫。例如，可以使用水作为起泡剂。通过高速混合装置将气泡引入到异氰酸酯和多元醇化合物和水的混合物中。如下进一步详细讨论的，异氰酸酯与水反应产生二氧化碳，其在混合过程期间填充并膨胀到孔中，

优选地，使用化学起泡剂制备本发明的泡沫组合物。化学起泡剂可以是无机物比如碳酸铵和碱金属的碳酸盐，或者可以是有机物，比如偶氮和重氮化合物，比如氮-基偶氮化合物。合适的偶氮化合物包括，但不限于2,2'-偶氮双(2-氰基丁烷)、2,2'-偶氮双(甲基丁腈)、偶氮甲酰胺、p,p'-氧基双(苯磺酰肼)、p-甲苯磺酰氨基脲、p-甲苯磺酰基酰肼。其它发泡剂包括下述任一种：(由Crompton Chemical Corporation销售)和亚硝基化合物、磺酰基酰肼、有机酸的叠氮化物及其类似物、三嗪、三唑和四唑衍生物、磺酰基氨基脲、脲衍生物、胍衍生物、及酯比如烷氧基环硼氧烷。而且，可以使用作为多种组分之间化学相互作用的结果释放气体的发泡剂，所述多种组分比如酸和金属的混合物、有机酸和无机碳酸盐的混合物、腈和铵盐的混合物、及脲的水解分解物。水是一种优选的发泡剂。当加入到聚氨酯配方中时，水与异氰酸酯基反应，并且形成氨基甲酸中间体。氨基甲酸容易脱羧基，形成胺和二氧化碳。然后，新形成的胺可以与其它异氰酸酯基进一步反应形成脲键，二氧化碳形成气泡以产生泡沫。

在某些化学起泡剂的分解反应，释放出比反应所需更多的热量和能量。一旦开始分解，其持续相对长时期。如果使用这些起泡剂，通常需要较长冷却期。酰肼和偶氮化合物通常用作放热起泡剂。另一方面，吸热起泡剂需要分解能量。因此，在向组合物供热终止之后，气体释放快速停止。如果使用这些起泡剂制备组合物，则需要较短的冷却期。可以使用碳酸氢盐和柠檬酸-基起泡剂作为放热起泡剂。

其它合适的起泡剂包括可膨胀的含气体微球。示例性的微球包括包封挥发性气体比如异戊烷气体的丙烯腈聚合物壳。该气体作为起泡剂包含在球内。在其未膨胀状态下，这些空心球体的直径为10至17μm，并且具有1000至1300kg/m³的真密度。当加热时，壳内的气体升高其压力，并且热塑性壳软化，引起微球体积显著增加。完全膨胀时，微球体积将增加超过40倍(通常直径值从10增加至40μm)，得到低于30kg/m³的真密度(0.25lbs/加仑)。通常膨胀温度为80-190℃(176-374°F)。这样的可膨胀微球以市售自瑞典的Expancel或Akzo Nobel获得。

作为化学和物理起泡剂的替代物，或者除了如上所述这种起泡剂之外，根据本发明可以使用降低组合物的比重的其它类型填料。例如，可以使用聚合物、陶瓷和具有0.1至1.0g/cc的密度和10至250微米的平均粒度的玻璃未填充微球来帮助降低组分的比重和获得理想的密度和物理特性。然而，仍然优选的是泡沫外芯层的密度小于内芯层的密度。

另外，根据本发明，可以使用以商品名和和销售的BASF聚氨酯材料、微孔聚氨酯、(即闭孔聚氨酯硬质泡沫)、W柔性泡沫系统、E半柔性泡沫系统、 柔性整体结皮系统、D/K/R整体硬质泡沫、S、热塑性聚氨酯弹性体(TPUs)等。而且，可以使用BASF闭孔、预膨胀热塑性(TPU)聚氨酯泡沫(以商标Infinergy^TM可获得)形成根据本发明的高尔夫球的泡沫中心。还据信这些泡沫材料将用于形成多种高尔夫球结构中的非中心泡沫层。这样的闭孔、预膨胀TPU泡沫描述在Prissok等的US专利申请2012/0329892；2012/0297513；和2013/0227861；和美国专利8,282,851中，将其公开内容在此以引用的方式并入本文。拜耳公司也生产了可以使用以如下名称销售的多种材料：TPUs、和弹性体、硬质泡沫、整体结皮泡沫、弹性泡沫(呈可浇注的RIM级，可喷涂的形式获得)等。本文可以使用的另外的泡沫材料包括聚异氰脲酯泡沫，及各种“热塑性”泡沫，它们可以使用游离基(例如过氧化物)或放射交联(例如UV、IR、γ、EB辐射)交联至可变程度。而且，可以由聚丁二烯、聚苯乙烯、聚烯烃(包括茂金属及其它单一位点催化聚合物)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、丙烯酸酯共聚物比如EMA、EBA、类型酸共聚物和三聚物、乙烯丙烯橡胶(比如EPR、EPDM和任何乙烯共聚物)、苯乙烯-丁二烯、及SEBS(任何Kraton-类型的)、PVC、PVDC、CPE(聚氯乙烯)制备泡沫。也可以使用环氧树脂泡沫、脲醛泡沫、胶乳泡沫和海绵状物、硅酮泡沫、氟聚合物泡沫及复合泡沫(空心球填充的)。特别地，可以使用硅酮泡沫。例如，内芯(中心)可以由硅酮泡沫橡胶制成，环绕外芯层可以由非泡沫热固性或热塑性组合物制成。所述硅酮泡沫橡胶组合物具有良好的热稳定性。因此，热固性或热塑性组合物可以比内芯更有效地模制，并且内芯的化学和物理性质基本上不会降低。

除了聚合物和起泡剂之外，泡沫组合物也可以包括其它成分比如例如填料、交联剂、扩链剂、表面活性剂、染料和颜料、染色剂、荧光剂、吸附剂、稳定剂、软化剂、冲击改性剂、抗氧剂、抗臭氧剂等。用于制备本发明的聚氨酯泡沫组合物的配方优选地包含如下进一步描述的多元醇、聚异氰酸酯、水、胺或羟基固化剂、表面活性剂和催化剂。

填料。聚氨酯泡沫组合物可以包含填料，比如例如矿物填料颗粒。合适的矿物填料微粒包括化合物比如氧化锌、石灰石、二氧化硅、云母、重晶石、锌钡白、硫化锌、滑石、碳酸钙、碳酸镁、粘土、粉末金属和合金比如铋、黄铜、青铜、钴、铜、铁、镍、钨、铝、锡、沉淀的水合二氧化硅、气相二氧化硅、云母、偏硅酸钙、硫酸钡、硫化锌、锌钡白、硅酸盐、碳化硅、硅藻土、碳酸盐比如碳酸钙或碳酸镁或碳酸钡、硫酸盐比如硫酸钙或硫酸镁或硫酸钡。向泡沫组合物中加入填料提供了许多益处，包括帮助改善组合物的刚度和强度。矿物填料倾向于帮助减小泡沫孔的尺寸和提高孔密度。矿物填料也倾向于帮助改善泡沫的物理性质比如硬度、压缩形变和抗张强度。然而，在本发明中，重要的是泡沫组合物中填料的浓度没有高至实质上提高组合物的比重(密度)。特别地，保持外芯的比重使其小于内芯的比重。泡沫组合物可以包含某些填料；然而，条件是泡沫组合物(内芯)的比重保持小于内芯的组合物。在一个实施方案中，泡沫组合物基本上不含填料。在另一个实施方案中，所述泡沫组合物不含填料，并且由聚异氰酸酯、多元醇和固化剂、表面活性剂、催化剂和水的混合物组成，水的加入量足以引起该混合物起泡，如上讨论的。

如果将填料加入到泡沫组合物中，则粘土颗粒填料是特别合适的。可以使用的粘土颗粒填料包括混合矿物质触变胶和和纳米粘土(从Southern Clay Products,Inc.市售可获得)，及和纳米粘土(从Nanocor,Inc市售可获得)。也可以使用其它纳米级材料比如纳米管和纳米薄片。而且，可以使用滑石颗粒(例如，Luzenac高纵横比滑石粉，从Luzenac America,Inc.市售可获得)、玻璃(例如，玻璃薄片、磨碎玻璃和微玻璃)及其组合。金属氧化物填料具有良好的热稳定性，可以加入，包括例如氧化铝、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、和硅酸铅填料。其它金属填料，比如例如铜、钢、黄铜、钨、钛、铝、镁、钼、钴、镍、铁、铅、锡、锌、钡、铋、青铜、银、金、和铂、和合金及其组合的颗粒；粉末；薄片；和纤维及其组合也可以加入到泡沫组合物中。

表面活性剂。泡沫组合物也可以包含表面活性剂，以稳定泡沫和帮助控制泡沫孔度和结构。在一个优选的方案中，泡沫组合物包括硅氧烷表面活性剂。通常，硅氧烷表面活性剂帮助调节泡沫孔度和稳定孔壁以防止孔崩溃。如上讨论的，液体反应物反应快速形成泡沫。所述“液体”泡沫在相对短期内发展成为固体硅酮泡沫。如果不加入硅氧烷表面活性剂，则液体反应物和膨胀气泡之间的气体-液体界面可能不能支撑该应力。因此，孔窗可裂缝或破裂，可存在孔壁泄露。接着，泡沫本身可能崩溃。加入硅氧烷表面活性剂帮助沿着气体-液体界面产生表面张力梯度，并且帮助减少孔壁排水。硅氧烷表面活性剂具有相对低表面张力，因此可以降低泡沫的表面张力。据信硅氧烷表面活性剂本身定位泡沫孔壁，并降低表面张力以产生表面张力梯度。通过加入硅氧烷表面活性剂支持了吹气效率和成核，因此，在系统中产生更多气泡。由于硅氧烷表面活性剂降低表面张力，该表面活性剂也帮助产生更多数量的较小尺寸泡沫孔和增加泡沫的闭孔含量。因此，泡沫的孔状结构得到保持，因为防止了气体通过孔壁扩散出。随着孔度降低，导热率降低。得到的泡沫材料也倾向于具有更大的抗压强度和模量。这些改善的物理性质可能是由于闭孔含量增加和较小孔度引起的。

聚氨酯泡沫的性质

本发明的聚氨酯泡沫组合物具有许多化学和物理性质，使其适于高尔夫球中的芯组件。例如，存在与异氰酸酯和多元醇组分及起泡剂反应相关的性质，特别是“乳化时间”、“胶凝时间”、“上升时间”、“消粘时间”和“自由上升密度”。通常，乳化时间指从将原始成分混合在一起的时间点到该混合物外观变浑浊或改变颜色且开始从其初始稳定状态上升的时间点的时期。通常，本发明的泡沫组合物的乳化时间在约20秒至约240秒范围内。通常，胶凝时间指从将原始成分混合在一起的时间点到膨胀的泡沫开始聚合/胶凝的时间点的时期。上升时间通常指将原料成分混合在一起的时间点到反应的泡沫达到其最大体积或最大高度的时间点的时期。本发明的泡沫组分的上升时间通常在约60至约360秒范围内。消粘时间通常指使反应的泡沫丧失其粘性所花费的时间，本发明的泡沫组分一般具有约60至约3600秒的消粘时间。自由上升密度指当在模具上没有覆盖层或顶部时允许泡沫无限制地增长时所得到泡沫的密度。

泡沫的密度为一个重要的性质，定义为单位体积重量(通常，g/cm³)，并且可以根据ASTM D-1622测量。泡沫的硬度、刚度、和负荷能力与泡沫的密度无关，虽然具有高密度的泡沫通常具有高硬度和刚度。一般，具有较高密度的泡沫具有较高的抗压强度。令人惊奇地，用于制备根据本发明的高尔夫球的内芯的泡沫组合物具有相对低密度；然而，泡沫不必是软的和柔性的，相反，根据期望的高尔夫球性质，它们可以为相对坚硬的、刚性或半刚性的。抗张强度、撕裂强度和伸长度通常指泡沫抵抗损坏或撕裂的能力，并且可以根据ASTM D-1623测量这些性质。泡沫的耐用性很重要，因为将填料及其它添加剂引入泡沫组合物中可以增加泡沫损坏或撕裂开的趋势。通常，如根据ASTM D-1623在23℃和50％相对湿度(RH)下测量时，本发明的泡沫组合物的抗张强度范围为约20至约1000psi(平行于泡沫上升方向)和约50至约1000psi(垂直于泡沫上升方向)。同时，如根据ASTM D-790测量时，本发明的泡沫的弯曲模量范围通常为约5至约45kPa，并且泡沫通常具有200至50,000psi的压缩模量。

在另一个试验中，根据ASTM D-1621，在Instron机器上测量抗压强度。将泡沫切成块状物，并且测量作为压缩该块状物10％所需力的抗压强度。通常，如根据ASTM D-1621在23℃和50％相对湿度(RH)下测量时，本发明的泡沫组合物的抗压强度范围为约100至约1800psi(平行和垂直于泡沫上升方向)。垂直于泡沫上升方向或平行于泡沫上升方向进行该试验。也可以使用压缩形变的百分比(％)。这是在控制时间和温度条件(标准：在70℃(158°F)下22小时)下，将其压缩在两个金属板之间之后，泡沫样品永久性变形的量度。将泡沫压成一定厚度，给出保持“固定”的其原始厚度的百分数。优选地，泡沫的压缩形变小于百分之十(10％)，即泡沫恢复到其原始厚度的90％或更高。

本发明的泡沫组合物可以使用不同的方法制备。在一个优选的实施方案中，方法包括制备包括聚异氰酸酯、多元醇、水、固化剂、表面活性剂和催化剂的反应混合物的可浇注组合物。可以使用电动搅拌器将起始成分混合在一起，并且形成反应性液体混合物。可选地，可以将多种成分人工混合在一起。当多种成分混合在一起时发生放热反应，随着反应混合物分配到模压腔(另外，称为半模压或模压杯(mold cups))时，该放热反应持续发生。

用于制备聚氨酯泡沫的聚异氰酸酯和多元醇

如上讨论的，在一个优选的实施方案中，泡沫聚氨酯组合物用于形成内芯。通常，聚氨酯组合物包含通过异氰酸酯基(-N＝C＝O)与羟基(OH)反应形成的尿烷键。聚氨酯是通过包含两个或多个异氰酸酯基的多官能异氰酸酯与具有两个或多个羟基的多元醇反应制备的。该配方也可以包含催化剂、表面活性剂及其它添加剂。

特别地，本发明的泡沫内芯可以由包括芳族聚氨酯的组合物制备，其优选地是通过芳族二异氰酸酯与多元醇反应形成的。根据本发明可以使用的合适的芳族二异氰酸酯包括例如2,4-二异氰酸甲苯酯(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)、及其均聚物和共聚物和共混物。芳族异氰酸酯能够与羟基或胺化合物反应，形成具有高熔点的耐久且坚韧的聚合物。得到的聚氨酯通常具有良好的机械强度和抗撕裂强度。

可选地，内芯的泡沫的组合物可以由包括脂肪族聚氨酯的组分制备，其优选地通过脂肪族二异氰酸酯与多元醇反应形成。根据本发明可以使用的合适的脂肪族二异氰酸酯包括例如异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、4,4'-二环己甲烷二异氰酸酯("H₁₂MDI”)、间四甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)、反式环己烷二异氰酸酯(CHDI)、1,3-双(异氰酰基甲基)环己烷；1,4-双(异氰酰甲基)环己烷；及其均聚物和共聚物和共混物。得到的聚氨酯通常具有良好的光和热稳定性。优选的多官能团异氰酸酯包括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)及具有2.0至3.5、更优选2.2至2.5范围的官能性的聚合MDI。

根据本发明，任何合适的多元醇都可以与聚异氰酸酯反应。示例性的多元醇包括，但不限于聚醚多醇、羟基端基的聚丁二烯(包括部分/完全氢化的衍生物)、聚酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯多元醇。在一个优选的实施方案中，多元醇包括聚醚多醇。实例包括，但不限于聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)、聚乙烯丙二醇、聚氧丙二醇、及其混合物。烃链可以具有饱和的或不饱和键和取代的或未取代的芳香族和环基团。优选地，本发明的多元醇包括PTMEG。

如下进一步讨论的，将扩链剂(固化剂)加入到该混合物中以增加聚氨酯聚合物的分子量。通常，使用羟基端基的固化剂、氨基端基的固化剂及其混合物。

可以使用催化剂促进异氰酸酯和多元醇化合物之间的反应。合适的催化剂包括，但不限于铋催化剂；辛酸锌；锡催化剂，比如双-丁基锡二月桂酸酯、双-丁基锡二乙酸酯、辛酸亚锡；氯化锡(II)、氯化锡(IV)、双-丁基锡二甲醇盐、二甲基-双[1-氧代新癸基)氧基]锡烷、二-正-辛基锡双-异辛基巯基乙酸酯；胺催化剂，比如三亚乙基二胺、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[2-二甲基氨乙基]醚、N,N-二甲基氨基丙胺、N,N-二甲基环己胺、N,N,N’,N’,N”-五甲基二亚乙基三胺、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”-二甲基氨基丙基六氢三嗪；有机酸比如油酸和乙酸；延迟催化剂；及其混合物。特别优选的是锆基催化剂，例如双(2-二甲基氨乙基)醚；锌配合物和胺化合物的混合物，比如从King Industries可获得的KKAT^TM XK614；和胺催化剂，比如从Momentive SpecialtyChemicals,Inc.可获得的Niax^TM A-2和A-33。催化剂的加入量优选地为足够催化反应混合物中各组分的反应。在一个实施方案中，催化剂的存在量为组合物重量的约0.001％至约1％，并且优选0.1至0.5％。

在一个优选的实施方案中，如上所述，使用水作为起泡剂，水与聚异氰酸酯化合物反应，形成诱导该混合物发泡的二氧化碳气体。如根据反应特征性质比如泡沫的乳化时间、胶凝时间和上升时间测量，水和聚异氰酸酯化合物的反应速率影响如何快速地形成泡沫。

羟基扩链(固化)试剂优选地选自：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；环己基亚甲醇；三异丙醇胺；N,N,N',N'-四(2-羟丙基)-乙二胺；二甘醇双-(氨基丙基)醚；1,5-戊二醇；1,6-己二醇；1,3-双-(2-羟基乙氧基)环己烷；1,4-环己基二亚甲醇；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)，优选地具有分子量约250至约3900；及其混合物。二、三和四-官能聚己内酯二醇比如用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-丙二醇引发的2-氧杂环庚酮(oxepanone)聚合物。

可以在扩链聚氨酯预聚物中使用的合适的胺扩链(固化)试剂包括，但不限于不饱和的二胺比如4,4'-二氨基二苯甲烷(即，4,4'-亚甲基双苯胺或“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”、3,5-二甲基硫代-(2,4-或2,6-)甲苯二胺、3,5-二乙基硫代-(2,4-或2,6)甲苯二胺、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基-二苯甲烷、3,3'-二乙基-5,5'-二甲基4,4'-二氨基-二苯甲烷(即，4,4'-亚甲基双(2-乙基-6-甲基-苯胺))、3,3'-二氯-4,4'-二氨基-二苯甲烷(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-二苯甲烷(即，4,4'-亚甲基双(2,6-二乙苯胺)、2,2'-二氯-3,3,5,5'-四乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷(即，4,4'-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基胺)或“MCDEA”)、3,3'-二乙基-5,5'-二氯-4,4'-二氨基二苯甲烷或"MDEA")、3,3'-二氯-2,2',6,6'-四乙基-4,4'-二氨基-二苯甲烷、3,3'-二氯-4,4'-二氨基-二苯甲烷、4,4'-亚甲基双(2,3-二氯苯胺)(即，2,2',3,3'-四氯-4,4'-二氨基-二苯甲烷或“MDCA”)、4,4'-双(仲-丁基氨基)-二苯甲烷、N,N'-二烷基氨基-二苯甲烷、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)；饱和的二胺，比如乙二胺、1,3-丙二胺、2-甲基戊二胺、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(丙胺)、甲基亚氨基-双(丙胺)(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-丁烷二基双-(氧基)双]-1-丙胺、二甘醇-双(丙胺)(即，二甘醇-二(氨基丙基)醚)、4,7,10-三氧杂十三烷-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、异氟尔酮二胺、1,2-或1,4-双(仲-丁基氨基)-环己烷、N,N'-二异丙基-异氟尔酮二胺、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、聚氧乙烯二胺、3,3'-二乙基-5,5'-二甲基-4,4'-二氨基-二环己基甲烷、聚氧丙烯二胺、3,3'-二乙基-5,5'-二氯-4,4'-二氨基-二环己基甲烷、聚四亚甲基醚二胺、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(2,6-二乙基氨基环己烷))、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)-封端的聚氧丙烯醚二胺、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)-二环己基甲酸；三胺，比如二亚乙基三胺、二丙烯三胺、(环氧丙烷)-基三胺(即，聚氧丙烯三胺)、N-(2-氨基乙基)-1,3-丙烯三胺(即，N₃-胺)、甘油基三胺，(全都都是饱和的)；四胺，比如N,N'-双(3-氨基丙基)乙二胺(即，N₄-胺)(两者都是饱和的)、三乙烯四胺；及其它多胺，比如四乙烯五胺(也是饱和的)。一种合适的氨基端基的扩链剂是Ethacure300^TM(二甲基硫代甲苯二胺或2,6-二氨基-3,5-二甲基硫代甲苯和2,4-二氨基-3,5-二甲基硫代甲苯的混合物)。用作扩链剂的胺固化剂通常具有环状结构和低分子量(250或更小)。

当使用端羟基的固化剂时，得到的聚氨酯组合物包含尿烷键。另一方面，当使用氨基端基的固化剂时，任何过量的异氰酸酯基都将与固化剂中的胺基反应。得到的聚氨酯组合物包含尿烷和脲键，并且可以称为聚氨酯/脲混合物。

芯结构的弯曲模量

如上讨论的，本发明的高尔夫球的芯优选地具有双层结构，包括内芯和外芯层。参照图1，根据本发明可以制备的双层芯结构的一个方案通常为(10)指示的。双芯子组件(10)包括非泡沫内芯(中心)(12)和环绕泡沫外芯层(14)。使用双芯构建高尔夫球，如图2所示。此处，高尔夫球(16)包含被单层覆盖层(19)所环绕的双层芯(18)，具有中心(18a)和外芯层(18b)的。在另一个方案中，参照图3，高尔夫球(20)包含具有中心(22a)和外芯层(22b)的双芯(22)。双芯(22)被具有内覆盖层(26a)和外覆盖层(26b)的多层覆盖层(26)所环绕。

根据本发明制造的高尔夫球可以具有任何尺寸，但是USGA要求用于竞赛的高尔夫球具有至少1.68英寸的直径。对于在USGA规则之外使用，高尔夫球可以具有较小尺寸。一般，高尔夫球根据USGA要求制造，并且具有在约1.68至约1.80英寸范围内的直径。如下进一步讨论的，高尔夫球包含可以是多层的覆盖层，以及可能包含中间层(套层)，因此也必须考虑这些层的厚度水平。通常，双芯结构具有的外直径在如下范围内：具有下限约1.00或1.20或1.30或1.40英寸，和上限约1.55或1.58或1.60或1.63或1.65英寸。在一个实施方案中，芯子组件的直径在约1.20至约1.60英寸的范围内。在另一个实施方案中，芯子组件具有的直径在约1.30至约1.58英寸的范围内，并且在另一个方案中，芯直径为约1.40至约1.55英寸。

再参照图1，非泡沫内芯(12)可以具有常规尺寸，并且通常具有在约0.75至约1.50英寸范围内的直径。更特别地，内芯(12)优选地具有如下直径直径：下限为约0.75或0.78或0.80或0.92或1.00英寸，和上限为约1.10或1.18或1.30或1.40或1.44或1.50英寸。在一个优选的方案中，非泡沫内芯(12)的直径在约0.75至约1.25英寸，更优选约0.80至约1.10英寸的范围内。同时，泡沫外芯层(14)具有相对小体积且是相对薄的层。外芯通常具有在约0.010至约0.250英寸范围内的厚度，并且优选地具有的下限为0.010或0.020或0.025或0.030英寸和上限为0.070或0.080或0.100或0.200英寸。在一个优选的方案中，泡沫外芯层具有在约0.040至约0.170英寸，更优选地在约0.060至约0.150英寸范围内的厚度。

在双层芯结构的一个优选的方案中，内芯(中心)由比较高模量的非泡沫组合物制成，外芯层优选地由相对低模量的泡沫组合物制成。如本文使用的术语“模量”指弯曲模量，其为弹性极限内的应力与应变之比(当以挠曲模式测量时)，类似于抗拉模量。该性质用于指示材料的抗弯刚度。弯曲模量，其是弹性模量，通过甲酸弯曲试验期间应力-应变曲线的直线段的斜率确定。用于从记录的载荷(F)和挠曲度(D)计算弯曲模量的公式为：

$E_B=\frac{3}{4}\frac{F{L}^3}{b{d}^{3}D}$

其中，

L＝载体之间的样品跨距(m)；

b＝宽度(m)；和

d＝厚度(m)

如果应力-应变曲线的斜率相对陡峭，则该材料具有相对高弯曲模量，意味着该材料抵抗变形。如果所述斜率相对平坦，则该材料具有相对低弯曲模量，味着该材料更容易变形。可以根据ASTM D790标准连同其它测试方法确定弯曲模量。

用于制备外芯的相对低模量泡沫组合物优选地具有的模量和材料硬度小于用于制备内芯的相对高模量非泡沫组合物。优选地，低模量泡沫组合物具有下限100或300或500或700或1,000或2,000或3,2004,000或4,800或5,100psi和上限6,000或6,400或7,000或7,800或8,100或8,800或9,200或10,000psi。另一方面，高模量非泡沫组合物(例如，聚丁二烯橡胶)优选地具有的模量在如下范围内：具有下限5,000或6,000或8,500或10,000或15,200或18,000或20,00024,200或28,400或30,000psi，和上限35,000或38,000或40,000或42,000或44,600或45,000或48,000或50,000或52,000或54,200或56,000或58,000或60,000。在一个优选的实施方案中，高模量橡胶组合物的模量为大于低模量泡沫组合物的至少10％，更优选至少20％。

芯结构的硬度

芯子组件(内芯和外芯层)的硬度是一个重要性质。通常，具有相对高的硬度值的芯具有更高的压缩率，并且倾向于具有良好的耐久性和回弹性。然而，一些高压缩球是硬的，并且这会对感觉、击球控制和放置产生不利影响。因此，需要获得芯子组件中硬度的最佳平衡。如上讨论的，内芯优选地由非泡沫热塑性或热固性组合物比如聚丁二烯橡胶形成。并且，外芯层优选地由泡沫热塑性组合物比如聚氨酯形成。根据本发明可以制备包含具有不同厚度和体积水平的层的重层芯结构。

在一个优选的高尔夫球中，内芯(中心)具有“正”硬度梯度(即，内芯的外表面比其几何中心更硬)；外芯层具有“正”硬度梯度(即，外芯层的外表面比外芯层的内表面更硬)。在此情况下，内芯和外芯层都各自具有“正”硬度梯度，外芯层的外表面硬度优选地大于内芯几何中心的硬度。在一个优选的方案中，内芯的正硬度梯度范围为约2至约40肖氏C单位，并且甚至更优选约10至约25肖氏C单位；而外芯的正硬度梯度范围为约2至约20肖氏C，并且甚至更优选约3至约10肖氏C。

在另一个方案中，内芯可以具有正硬度梯度；外芯层可以具有“零”硬度梯度(即，外芯层的外表面和外芯层的内表面的硬度值基本上相同)，或者“负”硬度梯度(即，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；外芯层具有范围为约2至约25肖氏C的负硬度梯度。在另一个可选的方案中，内芯可以具有零或负硬度梯度；和外芯层可以具有正硬度梯度。在另一个实施方案中，内芯层和外芯层都具有零或负硬度梯度。

通常，硬度梯度进一步在Bulpett等人的美国专利7,537,529和7,410,429中描述，将其内容以引文形式并入本文。高尔夫球的内芯层和外芯层与其它层的厚度的测量方法及各层的硬度梯度的测定方法为如下进一步详细描述的。芯层具有通过对内芯的外表面(外芯层的外表面)且径向向内朝内芯中心(外芯层的内表面)进行的硬度测定所定义的正、负或零硬度梯度。如下测试方法中描述的，通常以2-mm的增量进行这些测量。通常，通过从待测量元件外表面(例如内芯的外表面或外芯层的外表面)的硬度值减去待测量元件最内部部分(例如，内芯的中心或外芯层的内表面)的硬度值来确定硬度梯度。

正硬度梯度。例如，如果内芯外表面的硬度值大于内芯几何中心的硬度值(即，内芯具有比其几何中心更硬的表面)，则硬度梯度被认为是“正”的(较大数字减去较小数字，等于正数)。例如，如果内芯的外表面具有67肖氏C的硬度并且内芯的几何中心具有60肖氏C的硬度，则内芯具有7的正硬度梯度。同样地，如果外芯层的外表面具有比外芯层的内表面更大的硬度值，则得到的外芯层被认为具有正硬度梯度。

负硬度梯度。另一方面，如果内芯的外表面的硬度值小于内芯几何中心的硬度值(即，内芯具有比其几何中心更软的表面)，则硬度梯度被认为是“负”的。例如，如果内芯的外表面具有68肖氏C的硬度并且内芯的几何中心具有70肖氏C的硬度，则内芯具有2的负硬度梯度。同样地，如果外芯层的外表面具有比外芯层的内表面更小的硬度值，则得到的外芯层被认为具有负硬度梯度。

零硬度梯度。在另一个实例中，如果内芯的外表面的硬度值与内芯几何中心的硬度值基本上相同(即，内芯具有与其几何中心几乎相同的硬度)，则硬度梯度被认为是“零”。例如，如果内芯的外表面和内芯的几何中心各自具有65肖氏C的硬度，则内芯具有零硬度梯度。同样地，如果外芯层的外表面具有与外芯层的内表面几乎相同的硬度值，则外芯层应当被认为具有零硬度梯度。

更特别地，如本文使用的术语“正硬度梯度”指正数3肖氏C或更大、优选地7肖氏C或更大、更优选地10肖氏C、并且甚至更优选地20肖氏C或更大的硬度梯度。如本文使用的术语“零硬度梯度”指小于3肖氏C、优选地小于1肖氏C的硬度梯度，并且可以具有零或负1至负10肖氏C的值。如本文使用的术语“负硬度梯度”指小于0，例如负3、负5、负7、负10、负15或负20或负25的硬度值。术语“零硬度梯度”和“负硬度梯度”在本文中可互换地使用以指负1至负10的硬度梯度。

内芯优选地具有约20肖氏D或更大的几何中心硬度(H_内芯中心)。例如，(H_内芯中心)可以在约20至约80肖氏D的范围内，更优选地在具有下限为约20或22或26或30或34或36或38或42或48或50或52肖氏D和上限为约54或56或58或60或62或64或68或70或74或76或78或80肖氏D的范围内。在另一个实例中，如以肖氏C单位测量，内芯的中心硬度(H_内芯中心)优选地为约30肖氏C或更大；例如，H_内芯中心可以具有的下限为约30或34或37或40或44肖氏C和上限为约46或48或50或51或53或55或58或61或62或65或68或71或74或76或78或79或80或84或90或95肖氏C。

关于内芯的外表面硬度(H_内芯表面)，该硬度优选地为约20肖氏D或更大；例如，H_内芯表面可以落入如下范围：具有下限为约20或25或28或30或32或34或36或40或42或48或50和上限为约54或55或58或60或63或65或68或70或74或78或80或82或85肖氏D。在一个方案中，如以肖氏C单位测量，内芯的外表面硬度(H_内芯表面)具有的下限为约30或32或35或38或40或42肖氏C和上限为约45或48或50或53或56或58或60或62或65或68或70或74或78或80或86或90或95肖氏C。在一个方案中，几何中心硬度(H_内芯中心)在约30肖氏C至约95肖氏C的范围内；内芯的外表面硬度(H_内芯表面)在约30肖氏C至约95肖氏C的范围内。

另一方面，外芯层优选地具有约5肖氏D或更大的外表面硬度(H_{OC的外 表面})，更优选地在如下范围内：具有下限为约5或10或12或15或18或20或24或30和上限为约32或34或35或38或40或42或45或50或52或58或60肖氏D。如以肖氏C单位测量，外芯层的外表面硬度(H_{OC的外表面})优选地具有下限为约13或15或18或20或24或28或30或33和上限为约35或37或38或40或42或44或48或50或52或55或60肖氏C。

而且，外芯层的内表面(H_{OC的内表面})或外芯层的中点硬度(H_OC的中点)，优选地具有约4肖氏D或更大的硬度，更优选地在如下范围内：具有下限为约4或6或8或10或12或14或18或20或24和上限为约30或34或38或40或44或46或52肖氏D。外芯层的内表面硬度(H_{OC的内表面})或中点硬度(H_{OC的中 点})，如以肖氏C单位测量，优选地具有的下限为约10或12或14或17或20或22或24肖氏C，和上限为约28或30或35或38或40或42或45或48或52或55肖氏C。

在一个实施方案中，外芯层的外表面硬度(H_{OC的外表面})小于外芯的外表面硬度(H_内芯表面)或中点硬度(H_OC的中点)至少3肖氏C单位，更优选地至少5肖氏C。

在第二个实施方案中，外芯层的外表面硬度(H_{OC的外表面})大于外芯的外表面硬度(H_内芯表面)或中点硬度(H_OC的中点)至少3肖氏C单位，更优选地至少5肖氏C。

芯结构也具有跨越整个芯组件的硬度梯度。在一个实施方案中，(H_{内芯 中心})在约30肖氏C至约95肖氏C、优选地约45肖氏C至约75肖氏C的范围内；(H_{OC的外表面})在约13肖氏C至约60肖氏C，优选地约20肖氏C至约50肖氏C的范围内，以提供跨越芯组件的负硬度梯度。

在另一个实施方案中，H_内芯中心在约35至约55肖氏C的范围内，并且H_{OC的外表面}在约40至约60肖氏C的范围内，以提供跨越芯组件的正硬度梯度。梯度应当基于几个因素变化，包括，但不限于内芯和外芯层的尺寸。

泡沫外芯层的外表面硬度(H_{OC的外表面})，如以肖氏A单位测量，优选地具有的下限为约30或35或38或40或44或48和上限为约55或57或60或62或64或68或70或72或75或80或85或88或90或95或100。泡沫外芯层的内表面硬度(H_{OC的内表面})或中点硬度(H_OC的中点)，如以肖氏A单位测量，优选地具有的下限为约25或28或30或34或37或40或22或24或30或34或40肖氏A，和上限为约50或52或55或58或60或62或65或70或72或76或80或88或91或95肖氏A。

芯结构的比重(密度)

如上讨论的，本发明的高尔夫球的芯优选地具有双层结构，包括内芯层和外芯层。USGA已经制定了高尔夫球的最大重量为45.93g(1.62盎司)。对于USGA的室外运动规则，高尔夫球可以更重。因为高尔夫球包含覆盖层以及可能包含中间层(套层)，这些层的重量也必须考虑。在一个优选的实施方案中，双层芯的重量在约28至约42克的范围内。

内芯层的比重(SG_内)优选地大于外芯层的比重(SG_外)。相应芯层的比重(密度)是一个重要性质，因为其影响球的转动惯量(MOI)。在一个优选的实施方案中，内芯层具有相对高比重(“SG_内”)。例如，内芯层可以具有在如下范围内的比重：具有的下限为约0.60或0.64或0.66或0.70或0.72或0.75或0.78或0.80或0.82或0.85或0.88或0.90g/cc，和上限为约或0.95或1.00或1.05或1.10或1.14或1.20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1.70或1.75或2.00g/cc。在一个特别优选的方案中，内芯具有约1.05g/cc的比重。

同时，外芯层优选地具有相对低比重(SG_外)。例如，外芯层可以具有在如下范围内的比重：具有的下限为约0.20或0.34或0.28或0.30或0.34或0.35或0.40或0.42或0.44或0.50或0.53或0.57或0.60或0.62或0.65或0.70或0.75或0.77或0.80g/cc，和上限为约0.82或0.85或0.88或0.90或0.95或1.00或1.10或1.15或1.18或1.25g/cc.。在一个特别优选的方案中，内芯具有约0.50g/cc的比重。因此，内芯层的比重(SG_内)优选地大于外芯层的比重(SG_外)。而且，认识到外芯的比重可在内芯结构的不同特定点变化。即，外芯中可以有比重梯度。例如，在一个优选的方案中，外芯的中点具有的密度在约0.25至约0.75g/cc范围内；而泡沫组合物的外皮(外芯的外表面)具有的密度在约0.75至约1.35g/cc的范围内。术语“外芯层的比重”(“SG_外”)通常指如在外芯层的任一点测量的外芯层的比重。外芯层中不同特定点的比重值可以不同。而且，内芯层中可以存在类似于外芯中发现的梯度的比重梯度。术语“内芯层的比重”(“SG_内”)通常指如在内芯层的任一点测量的内芯层的比重。

如上讨论的，内芯层的比重(SG_内)优选地大于外芯层的比重(SG_外)。通常，物体各自块的比重影响该物体的转动惯量(MOI)。球(或其他物体)关于给定轴的转动惯量通常指的是改变该球绕着所述轴转动的难度是多少。如果球的质量集中到中心，则改变其旋转率需要较少的力，并且该球具有相对低的转动惯量。在这样的球中，中心块(即，内芯)具有比外部块(即，外芯层)更高的比重。在这样的球中，大部分质量位于球的旋转轴附近，产生旋转需要较小的力。因此，当在进行碰撞之后随着球离开杆面，该球通常具有高旋转率。因为高旋转速率，业余高尔夫球手可能具有很难控制球和以相对直线击中球的时机。这样的高旋转球倾向于具有侧旋，因此当高尔夫球手钩球或削球时，球可偏转球路(drift off-course)。

相反，如果球的质量集中到外表面，则改变其旋转率需要更大的力，并且该球具有相对高的转动惯量。在这样的球中，中心块(即，内芯)具有比外部块(即，外芯层)更低的比重。即，在这样的球中，大部分质量位于远离球的旋转轴，产生旋转需要更大的力。因此，当在进行碰撞之后随着球离开杆面，这样的球通常具有低旋转率。因为低旋转速率，业余高尔夫球手可能具有容易控制球和以相对直线击中球的时机。这样的高旋转球倾向于非常更长距离，这对于离开球座的驱动发球是特别重要的。

如在Sullivan的美国专利6,494,795和Ladd等人的美国专利7,651,415中描述的，在CRC标准数学用表，第24版，1976在20(下文中的CRC参考)中给出了任何直径的球转动惯量的公式。如本文使用的术语“比重”具有其通常和传统的含义，即，物质的密度与4℃下水的密度的比值，水在该温度下的密度为1g/cm³。

具有上述芯结构的本发明的高尔夫球同时显示良好的回弹性和旋转控制。在本发明的球中，内芯层的比重(SG_内)优选地大于外芯层的比重(SG_外)。内芯层的比重(SG_内)也优选地大于中间层(套层)(如果这样的层存在)；和内覆盖层和外覆盖层的比重。仍然，芯的整体密度通常是平衡的。如上讨论的，用于制备内芯的非泡沫组合物具有相对高比重。然而，用于制备环绕外芯层的泡沫组合物位于距离球的中心稍远。因此，该球不具有相对高或低转动惯量。相反地，该球可以被称作具有相对“中间转动惯量”。

泡沫芯和得到的球也具有相对高回弹性，因此当用高尔夫杆击打时该球将达到相对高速度且飞行长距离。特别地，优选地的内部泡沫芯优选地具有约0.300或更大；更优选约0.400或更大，并且甚至更优选约0.450或更大的回弹系数(COR)。得到的包含本发明的双层芯结构和至少一层覆盖层的球具有的COR为约0.700或更大，更优选约0.730或更大；并且甚至更优选约0.750至0.810或更大。而且，泡沫芯优选地具有范围为约50至约190，更优选地范围为约60至约170的软中心挠曲指数(Soft Center DeflectionIndex,"SCDI")压缩性，如在下述测试方法中描述的。

覆盖层结构

本发明的高尔夫球子组件可以被一个或多个覆盖层所包围。高尔夫球子组件可以包括如上讨论的多层芯结构。在其它方案中，高尔夫球子组件包括芯结构和配置在该芯周围的一个或多个套层(套)。在一个方案中，高尔夫球包括多层覆盖物，其包含内覆盖层和外覆盖层。该内覆盖层优选地由包括离聚物或两种或多种离聚物的共混物的组合物形成，其有助于赋予球硬度。在一个具体实施方案中，内覆盖层由包括高酸离聚物的组合物形成。一种特别合适的高酸离聚物为Surlyn(DuPont)。Surlyn为乙烯和甲基丙烯酸的共聚物，具有19wt％的含酸量，其被钠中和45％。在另一个具体实施方案中，内覆盖层由包括高酸离聚物和马来酸酐-接枝的-非离聚聚合物的组合物形成。一种特别合适的马来酸酐-接枝聚合物为Fusabond(DuPont)。Fusabond为马来酸酐-接枝的、茂金属-催化的乙烯-丁烯共聚物，其具有接枝于共聚物的约0.9wt％的马来酸酐。一种特别优选的高酸离聚物和马来酸酐-接枝聚合物的共混物为84wt％/16wt％的Surlyn和Fusabond的共混物。高酸离聚物与马来酸酐-接枝聚合物的共混物进一步公开在例如美国专利号6,992,135和6,677,401中，将其公开内容以引文的形式并入本文。

内覆盖层也可以由包括8940/9650/960的50/45/5共混物的组合物形成，并且在一个特别优选的实施方案中，该组合物具有80至85肖氏C的材料硬度。在另一个方案中，内覆盖层由包括8940/9650/9910的50/25/25共混物的组合物形成，优选地具有约90肖氏C的材料硬度。内覆盖层也可以由包括8940/9650的50/50共混物的组合物形成，优选具有约86肖氏C的材料硬度。也可以使用包括8940和7940的50/50共混物的组合物。8940是一种E/MAA共聚物，其中MAA酸基已经被钠离子部分中和。9650和9910是两种不同等级的E/MAA共聚物，其中MAA酸基已经被锌离子部分中和。960是一种E/MAA共聚物树脂，名义上是由15wt％的甲基丙烯酸制备。

可以使用多种材料用于形成外覆盖物，包括例如聚氨酯；聚脲；共聚物，聚氨酯和聚脲的共混物和混杂合物；烯烃-基共聚物离聚物树脂(例如，离聚物树脂和DuPont1000和2000，从DuPont市售可获得；离聚物，从ExxonMobil Chemical Company市售可获得；IO乙烯基丙烯酸共聚物的离聚物，从Dow Chemical Company市售可获得；和离聚物树脂，从A.Schulman Inc.市售可获得)；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；酸性共聚物，例如聚(甲基)丙烯酸，其不会变成离聚物共聚物的一部分；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；动态硫化的弹性体；乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物；乙烯和丙烯酸甲酯的共聚物；聚氯乙烯树脂；聚酰胺，聚(酰胺-酯)高弹体，和离聚物和聚酰胺的接枝共聚物，包括例如热塑性聚醚嵌段酰胺，从Arkema Inc市售可获得；交联反式-聚异戊二烯及其共混物；聚酯基热塑性弹性体，比如从DuPont市售可获得的或从TiconaEngineering Polymers市售可获得的聚氨酯基热塑性弹性体，比如从BASF市售可获得的合成的或天然的硫化橡胶；及其组合。可浇注性聚氨酯、聚脲、及聚氨酯-聚脲的杂合物是特别理想的，因为这些材料可用于制备具有高回弹性和软感觉的高尔夫球。术语“聚氨酯和聚脲的杂合物”意味着包括其共聚物和共混物。

聚氨酯、聚脲、及聚氨酯/聚脲的共混物、共聚物和杂合物也特别适于形成覆盖层。当用作覆盖层材料时，聚氨酯和聚脲可以是热固性的或热塑性的。可以通过常规浇铸或反应注塑技术将热固性材料形成高尔夫球层。可以通过常规压缩或注塑技术将热塑性材料形成高尔夫球层。

内覆盖层优选地具有如下范围之内的材料硬度：具有的下限为70或75或80或82肖氏C和上限为85或86或90或92肖氏C。套层的厚度优选地在如下范围之内：具有的下限为0.010或0.015或0.020或0.030英寸和上限为0.035或0.045或0.080或0.120英寸。外覆盖层优选地具有85肖氏C或以下的材料硬度。外覆盖层的厚度优选地在下述范围之内：具有的下限为0.010或0.015或0.025英寸和上限为0.035或0.040或0.055或0.080英寸。高尔夫球中各层厚度的测量方法进一步详细描述如下。

如上讨论的，本发明的芯结构可以被一个或多个覆盖层包围。在一个实施方案中，形成由内覆盖层和外覆盖层组成的多层覆盖层，其中内覆盖层具有的厚度为约0.01英寸至约0.06英寸，更优选约0.015英寸至约0.040英寸、最优选约0.02英寸至约0.035英寸。在该方案中，内覆盖层由部分或完全中和的离聚物形成，所述离聚物具有大于约55、更优选地大于约60、最优选地大于约65的肖氏D硬度。在该实施方案中，外覆盖层优选地具有的厚度为约0.015英寸至约0.055英寸、更优选约0.02英寸至约0.04英寸、最优选约0.025英寸至约0.035英寸，具有的硬度为约肖氏D80或以下、更优选70或以下、最优选约60或以下。在该方案中，内覆盖层比外覆盖层更硬。一种优选的外覆盖层是具有肖氏D硬度为约40至约50的可浇注性或反应性注模聚氨酯、聚脲或其共聚物、共混物或杂合物。在另一个多层覆盖、双芯实施方案中，外覆盖层和内覆盖层的材料和厚度相同，但是硬度范围颠倒，即外覆盖层比内覆盖层更硬。对于该更硬的外覆盖/更软的内覆盖实施方案，上述离聚物树脂优选地用作外覆盖材料。

高尔夫球结构

本发明的高尔夫球的实芯可以使用任何合适的常规方法比如例如压缩或注塑制备。在某些实施方案中，该内芯是通过压塑一块未固化的或者轻微固化的聚丁二烯橡胶材料成为基本上球形结构来形成的。围绕内芯的外芯层通过在内芯上模制组合物来形成的。可以使用压塑或注塑技术。然后施用中间层(套层)和/或覆盖层。在该步骤之前，芯结构可以被表面处理以增加其外表面和将应用在芯上的下一层之间的粘附。这样的表面处理可以包括机械或化学打磨该芯的外表面。例如，该芯可以进行电晕放电、等离子处理、硅烷浸渍或本领域技术人员已知的其它处理方法。

该套层或覆盖层是在芯或球子组件(芯结构)上使用合适的技术来形成的，所述技术例如压缩模塑、倒装模塑、注塑、可伸缩针注塑、反应注塑、液体注塑、浇铸、喷涂、粉末涂覆、真空成形、流涂、浸渍、旋涂等。优选地，每个覆盖层分别在球子组件上形成。例如，乙烯酸共聚物离聚物组分可以注塑来生产半壳。可选地，该离聚物组分可以放入压缩模具中，并且在足够的压力、温度和时间下塑模来产生半球形壳。然后，将该光滑表面的半球壳置于压塑模具中的球子组件周围。在足够的加热和压力下，该壳熔合在一起形成包围所述子组件的内覆盖层。在另一种方法中，使用可伸缩针注塑将离聚物组分直接注塑到芯子组件上。包含聚氨酯或者聚脲组合物的外覆盖层可以使用浇铸方法形成。

例如，在一种浇铸方法的方案中，将反应性聚氨酯预聚物和扩链剂(固化剂)的液体混合物倾倒入下和上模腔中。然后，将高尔夫球子组件以可控速度落入该反应性混合物中。球吸盘能够经由减压或者部分真空将该球子组件保持在适当位置上。在该反应性混合物足够凝胶化之后(典型的约4至约12秒)，除去真空，并且将该中间球释放到模腔中。然后，在足够的压力和加热下将上模腔和下模腔密配。当该聚氨酯预聚物和扩链剂混合时发生了放热反应，并且这持续到该覆盖层材料包封和凝固在该球子组件周围。最后，将该模制的球在模具中冷却，并且当该模制的覆盖层足够硬时除去，以使得它可以处理而不变形。

在一种这样的浇铸方法中，通过计量量的固化剂和预聚物通过进料管线，在混料头内部的电动搅拌器中混合聚氨酯预聚物和固化剂。使用具有上下半球形模具腔和内部浅凹图案的模具。每个模具腔具有定义倒置浅凹图案的弓形内表面。可以预热上下模腔，并填充反应性聚氨酯和固化剂混合物。在反应混合物停留在较低模腔足够长时间之后(通常约40至约100秒)，高尔夫球芯/内覆盖层组件可以以可控速度下降到反应混合物中。球盘可以通过施用减压(局部真空)保持组件。在足够凝胶化之后(通常约4至约12秒)，可以除去真空，并且可以释放将该组件。然后，将上模具和下模具密配。当该聚氨酯预聚物和固化剂混合时发生了放热反应，这持续直到材料固化在子组件周围。然后，可以在模具中冷却该模制球，并且当模制覆盖层足够硬至处理而不变形时移出。该模制技术描述在包括Hebert等人的美国专利6,132,324、Wu的美国专利5,334,673和Brown等人的美国专利5,006,297中，将其公开内容以引文的形式并入本文。

如上讨论的，下和上模腔具有内部浅凹腔零件。当模腔密配在一起时，它们定义形成球覆盖层的内部球形腔。该覆盖层材料包封内部球子组件形成单一的、一块覆盖层结构。而且，覆盖层材料符合模具腔的内部几何形状以在球表面上形成浅凹图案。模腔可以具有任何合适的浅凹排列，比如例如二十面体、八面体、立方八面体、双锥体等。另外，浅凹可以是圆形、椭圆形、三角形、正方形、五边形、六边形、七边形、八边形等。

在高尔夫球从模具中移去之后，它们可以使用本领域已知的技术进行修饰步骤，比如毛边修建、表面处理、标记、涂覆等。例如，在传统的白色着色高尔夫球中，带有白色颜料的覆盖层可以使用合适的方法比如例如电晕、等离子体或紫外(UV)光处理来进行表面处理。然后，标记比如商标、符号、标志图、字母等可以使用填充印刷、喷墨印刷、染料升华或其他合适的印刷方法印刷到球的覆盖层上。将可以包含荧光增白剂的透明表面涂层(例如底漆和面涂层)施用到覆盖层上。得到的高尔夫球具有光泽和耐用性表面修饰。在图4中，显示具有外表面和浅凹表面(32)的成品高尔夫球(30)。

在另一种抛光方法中，将高尔夫球用一种或多种油漆涂料进行涂漆。例如，白色底漆可以首先施用到球的表面，然后将白色面涂漆可以施用到该底漆上。当然，该高尔夫球可以用其他颜色例如红色、蓝色、橙色和黄色进行涂漆。如上所述，标记例如商标和标志图可以施用到该高尔夫球的涂漆覆盖层上。最后，透明表面涂层可以施用到该覆盖层来提供光泽外观和保护球上印刷的任何标志图和其他标记。

如上述讨论的图1-4所示，本发明可以制备不同的芯和球结构。这样的高尔夫球设计包括例如三块、四块、五块和六块设计。应当理解，图1-4中所示的芯结构和高尔夫球仅仅是用于说明性目的，并不意味着限制性的。可以根据本发明制造其它芯结构和高尔夫球。

具有三层的芯

例如，根据本发明可以制备具有内芯、中间芯层和外芯层的多层芯，其中中间芯层配置在中间芯层和外芯层之间。更特别地，如上讨论的，可以由非泡沫热固性或热塑性材料优选如上讨论的聚丁二烯橡胶构建内芯。同时，中间芯层和外芯层可以由泡沫组合物，优选如上讨论的泡沫聚氨酯形成。在另一个实施方案中，内芯层由非泡沫热固性或热塑性组合物形成；中间芯层由泡沫组合物形成；和外芯层由非泡沫热固性或热塑性组合物形成。包括泡沫组合物的芯层的比重优选地小于包括非泡沫组合物的芯层的比重。

当在单个高尔夫球中使用多于一个泡沫层时，相应的泡沫化学组合物可以相同或不同，并且该组合物可以具有相同或不同的硬度或比重水平。例如，高尔夫球可以包含三层芯，具有非泡沫聚丁二烯橡胶中心；聚氨酯泡沫中间芯层；和包括泡沫高度中和的离聚物(HNP)组合物的外芯层。

测试方法

硬度。芯的中心硬度是根据下述方法获得的。将该芯轻轻压入内径大致稍小于该芯直径的半球形支座中，以使得该芯保持在该支座半球部分的适当位置上，同时暴露芯的几何中心平面。通过摩擦将该芯固定在该支座中，以使得它在切割和打磨步骤过程中将不移动，但是该摩擦不能过大，以至于将导致所述芯的自然形状发生扭曲。固定该芯，以使得该芯的分型线大致平行于支座顶部。在固定之前，在这个方向90度上测量所述芯的直径。还进行了从支座底部到芯顶部的测量，以提供将来计算的参考点。使用带锯或者其他合适的切割工具在该芯暴露的几何中心稍上处进行粗切割，确保该芯在这个步骤过程中在支座中不移动。将该芯仍然处于支座中的其余部分固定到表面研磨机的底座上。将暴露的“粗糙”表面研磨成光滑的平坦表面，显露出该芯的几何中心，其可以通过测量从支座底部到所述芯暴露表面的高度来验证，确保如上测量的该芯初始高度的精确一半已经被除去到0.004英寸之内。将该芯留在支座中，用中心角度找出该芯的中心，并且仔细标记，根据ASTMD-2240在该中心标记处测量硬度。然后，可以如下进行在距离该芯的中心任意距离处的其它硬度测量：从该中心标记画出一条径向向外的线，并测量沿着该线的任何给定距离的硬度，通常从该中心以2mm增量进行测量。在从该中心特定距离的硬度应当沿着分别位于180°分开或90°分开的至少两个，优选四个放射臂来测量，然后求平均值。进行了在通过几何中心的平面上进行的全部硬度测量，同时该芯仍然处于支座中，并且没有方向的扭曲，使得测试表面一直平行于支座底部，和因此也平行于硬度计适当排列的底部。

高尔夫球层的外表面硬度是在该层的实际外表面上测量的，并且是由在相反的半球上取得的多个测量的平均值获得的，小心避免在所述芯的分型线上或者在表面缺陷比如孔或者突出物上进行测量。硬度测量是按照ASTMD-2240“Indentation Hardness of Rubber and Plastic by Means of a Durometer”来进行的。由于是弯曲表面，必须小心操作以确保在获得表面硬度读数之前，高尔夫球或者高尔夫球子组件在压痕硬度计下居中。使用一种校正的数字硬度计(能够读取到0.1硬度单位)用于硬度测量。该数字式硬度计必须连接到，并且它的底部平行于自动台的底部。硬度计上的重量和侵蚀速率符合ASTMD-2240。

在一些实施方案中，沿着“正”或“负”梯度所测量的一点或多点可高于或者低于通过该梯度和它的最外和最内硬度值的线拟合。在一种可选的优选的实施方案中，沿着特别陡峭的“正”或“负”梯度的最硬点可能高于内芯(几何中心)或外芯层(内表面)最内部分的值，只要最外点(即，内芯外表面)大于(为“正”)或低于(为“负”)该最内点(即，内芯的几何中心或外芯层的内表面)，以使得该“正”和“负”梯度保持原样。

如上讨论的，高尔夫球层的硬度梯度方向是通过在具体层的外表面和内表面取得的硬度测量值差异来定义的。单芯球中的内芯的中心硬度和内芯外表面的硬度或外芯层很容易根据上面提供的测试方法来测定。如果测量是在用另外的芯层包围所述层之前进行，则双芯球中内芯层(或者其他任选的中间芯层)外表面也容易根据本文给出的用于测量高尔夫球层外表面硬度的方法来测定。一旦另外的芯层包围了感兴趣的层，则任何内层或中间层的内和外表面硬度可能很难测定。因此，对于本发明来说，当内层被另外一种芯层包围后需要芯层的内或外表面硬度时，使用上述用于测量距离界面1mm的点的测试方法。同样，在距离芯层(最通常是外芯层)的内表面和外表面等距离的点测量芯层的中点。应当认识到当一个或多个芯层被感兴趣的层包围时，精确的中点可能很难测定，因此，为了本发明的目的，层的“中点”硬度的测量在该层测量中点加或减1mm之内进行。

同样，应当理解在“材料硬度”和“直接在高尔夫球上测量的硬度”之间存在着本质的差异。对于本发明而言，材料硬度是根据ASTM D2240测量的，并且通常包括测量由该材料形成的平坦的“板”的或“钮扣”的硬度。直接在高尔夫球(或其它球形表面)上测量的表面硬度通常产生了不同的硬度值。“表面硬度”和“材料硬度”值的差异应归于几个因素，包括但不限于球结构(即，芯类型、芯和/或覆盖层的数目等)；球(或球体)直径；和相邻层的材料组成。还应当理解，两种测量技术不是线性相关的，因此一种硬度值可能不会容易地与另一种相关。根据测试方法ASTM D-2240测量肖氏硬度(例如肖氏A、肖氏C或肖氏D硬度)。

压缩。如Jeff Dalton的Compression by Any Other Name，Science andGolf IV，Proceedings of the World Scientific Congress of Golf(Eric Thain ed.，Routledge，2002)(“J.Dalton”)中所公开的，几种不同的方法可用于测量压缩，包括Atti压缩、Riehle压缩、在多个固定负载和偏移处的负载/挠曲测量、和有效模量。对于本发明而言，压缩指软中心挠度指数(SCDI)。SCDI是动态压缩机(DCM)的程序更换，其允许测定将芯挠度其直径10％所需的磅数。DCM是一种向芯或球体施加负载并测量芯或球体在测得的负载下弯曲的英寸数的装置。得到负载/挠度曲线，将其拟合于所述Atti压缩尺度，得到代表Atti压缩的数值。DCM经由连接至液压缸底部的负载单元进行，所述液压缸以固定的速率(通常为约1.0ft/s)向固定芯气动地触发。LVDT连接至液压缸，其测量期间该液压缸运动的距离。基于软件的对数算法确保在测试开始期间，直到检测至少五次连续的负载增加才进行测量。SCDI是该设置的稍微变型。硬件是相同的，但是改变了软件和输出。使用该SCDI，感兴趣的是以磅计的弯曲芯x英寸量所需的力。弯曲量为芯直径的10％。触发DCM，所述缸使芯弯曲其直径的10％，DCM回报将所述芯弯曲所述量所需的力磅数(如从连接的负载单元测量的)。显示值为以磅单位计的单个数值。

落下回弹量。“落下回弹量”指当从72英寸的高度下落情况下，从球的底部测量球将回弹的英寸数。将以英寸计的刻尺度直接固定在下落球的路径后，并且球形下落在重、硬的底座比如大理石板或花岗石板(通常为约1ft宽×1ft高×1ft深)上。该测试在约72-75°F和约50％RH下进行。

回弹系数(COR)。COR是根据已知的方法测定的，其中将高尔夫球或高尔夫球子组件(例如高尔夫球芯)以两个给定的速度从空气炮中发射，使用125ft/s的速度来计算。弹道遮光板位于空气炮和处于固定距离的钢板之间以测量球速度。当球朝着钢板飞行时，它激活了每个遮光板，并且测量球在每个遮光板的时间。这提供了与球的进入速度成反比例的进入通过时间。球碰撞钢板并且回弹，这样它再次穿过遮光板。当回弹球激活了每个遮光板时，测量球在每个遮光板处的时间段。这提供了与球的离开速度成反比例的离开通过时间段。然后，将COR计算为球离开通过时间段与球进入通过时间段之比(COR＝V_离开/V_进入＝T_进入/T_离开)。

密度。密度指材料的单位体积重量(通常，g/cm³)，可以根据ASTMD-1622测量。

应当理解，本文描述和举例说明的高尔夫球组合物、结构和产品仅代表本发明的某些实施方案。本领域技术人员将理解在不背离本发明的精神和范围下，可以对所述组合物、结构和产品进行不同的改变和增加。预期所附权利要求将涵盖所有的这样的实施方案。

Claims (22)

1.一种多层高尔夫球，包括∶

i)内芯层，包括非泡沫热固性或热塑性组合物，所述内芯层具有在约0.750至约1.500英寸范围内的直径；

ii)外芯层，包括泡沫组合物，所述外芯层配置在内芯层周围，并且具有在约0.025至约0.800英寸范围内的厚度，其中所述内芯具有比重(SG_内)和弯曲模量(FM_内)，且所述外芯具有比重(SG_外)和弯曲模量(FM_外)，SG_内大于SG_外，且FM_内大于FM_外；和

iii)覆盖层，其具有至少一个配置在所述多层芯周围的层。

2.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯具有在约5,000至约60,000psi范围内的弯曲模量，并且所述外芯具有在约100至约10,000psi范围内的弯曲模量。

3.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯的弯曲模量大于所述外芯的弯曲模量至少20％。

4.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯具有在约0.90至约1.40英寸范围内的直径和在约0.60至约2.90g/cc范围内的比重。

5.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯层包括选自下述的热固性橡胶：聚丁二烯、乙烯丙烯橡胶、乙烯-丙烯-二烯橡胶、聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯橡胶、开环聚环烯烃和丁基橡胶、及其混合物。

6.根据权利要求5所述的高尔夫球，其中所述热固性橡胶为聚丁二烯橡胶。

7.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述内芯层包括选自下述的热塑性聚合物：部分中和的离聚物；高度中和的离聚物；聚酯；聚酰胺；聚酰胺-醚；聚酰胺-酯；聚氨酯、聚脲；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。

8.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述热塑性材料为包括O/X/Y-型共聚物的离聚物组合物，其中O为α-烯烃，X为存在量为基于共聚物的总重量的5至20wt.％的C₃-C₈α,β-乙烯基不饱和羧酸，和Y为存在量为基于共聚物的总重量的0至50wt.％的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％的所述组合物中存在的酸基被金属离子中和。

9.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述外芯层包括泡沫聚氨酯组合物。

10.根据权利要求9所述的高尔夫球，其中所述泡沫聚氨酯组合物是通过向聚异氰酸酯、多元醇和固化剂化合物、和催化剂的混合物中加入水制备的，所述水的加入量足够引起该混合物起泡。

11.根据权利要求10所述的高尔夫球，其中所述组合物进一步包括矿物填料颗粒。

12.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述外芯层具有在约0.050至约0.300英寸范围内的厚度和在约0.20至约0.95g/cc范围内的比重。

13.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述覆盖层为具有约0.015至约0.090英寸的厚度的单层，且由热塑性和热固性材料形成。

14.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述覆盖层包括内覆盖层和外覆盖层，每个覆盖层具有表面硬度，其中内覆盖层的表面硬度大于外覆盖层的表面硬度。

15.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述所述覆盖层具有至少一个由聚氨酯组合物形成的层。

16.根据权利要求1所述的高尔夫球，其中所述覆盖层具有至少一个由乙烯基酸共聚物离聚物组合物形成的层。

17.一种多层高尔夫球，包括∶

i)内芯层，包括非泡沫热固性或热塑性组合物，所述内芯层具有在约0.750至约1.500英寸范围内的直径；

ii)外芯层，包括泡沫组合物，所述外芯层配置在内芯层周围，并且具有在约0.025至约0.800英寸范围内的厚度，其中所述内芯具有比重(SG_内)和外表面硬度(H_内芯表面)和中心硬度(H_内芯中心)，所述H_内芯表面与H_内芯中心相同或小于H_内芯中心以提供零或负硬度梯度；所述外芯具有比重(SG_外)和外表面硬度(H_{OC的外表面})和中点硬度(H_OC的中点)，所述H_{OC的外表面}大于所述H_OC的中点，以提供正硬度梯度；所述SG_内大于所述SG_外；和

iii)覆盖层，其具有至少一个配置在所述多层芯周围的层。

18.根据权利要求17所述的高尔夫球，其中所述H_内芯中心在约30至约95肖氏C范围内，且所述H_内芯表面在约30至约95肖氏C范围内。

19.根据权利要求17所述的高尔夫球，其中所述(H_OC的中点)在约10至约55肖氏C范围内，且所述H_{OC的外表面}在约13至约60肖氏C范围内。

20.一种多层高尔夫球，包括∶

i)内芯层，包括非泡沫热固性或热塑性组合物，所述内芯层具有在约0.750至约1.500英寸范围内的直径；

ii)外芯层，包括泡沫组合物，所述外芯层配置在内芯层周围，并且具有在约0.025至约0.800英寸范围内的厚度，其中所述内芯具有比重(SG_内)和外表面硬度(H_内芯表面)和中心硬度(H_内芯中心)，所述H_内芯表面大于H_内芯中心以提供正硬度梯度；所述外芯具有比重(SG_外)和外表面硬度(H_{OC的外表面})和中点硬度(H_OC的中点)，所述H_{OC的外表面}大于所述(H_OC的中点)，以提供正硬度梯度；和所述SG_内大于所述SG_外；和

iii)覆盖层，其具有至少一个配置在所述多层芯周围的层，。

21.根据权利要求20所述的高尔夫球，其中所述H_内芯中心在约30至约95肖氏C范围内，且所述H_内芯表面在约33至约98肖氏C范围内。

22.根据权利要求20所述的高尔夫球，其中所述H_OC的中点在约10至约55肖氏C范围内，且所述H_{OC的外表面}在约13至约60肖氏C范围内。