CN202961731U

CN202961731U - 一种实心高尔夫球

Info

Publication number: CN202961731U
Application number: CN2012203708422U
Authority: CN
Inventors: 市川八州史
Original assignee: Nike International Ltd
Current assignee: Nike Innovation LP
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-07-27
Also published as: US20130029784A1; WO2013016049A3; TWI482648B; US8944938B2; TW201321047A; WO2013016049A2

Abstract

本实用新型公开了一种实心高尔夫球，其具体为一种具有一个或多个球芯层的回弹弹性高尔夫球，其中表层环绕球芯层，并且可选地，覆盖层置于表层和球芯层之间。高尔夫球的至少一层包括弹性随材料的硬度的增加而增加的材料。

Description

一种实心高尔夫球

技术领域

本实用新型总体上涉及回弹弹性高尔夫球，其包含球芯层或具有一个或多个球芯的多个层，包含环绕球芯层或多个层的热塑性聚氨酯的耐磨表层，以及可选地置于表层与球芯层或多个层之间的覆盖层。

背景技术

多年以来，高尔夫球已经经历了重大改变。例如，由于一致的质量和诸如为了行进更长距离而减少长击杆击球旋转的优异性能，橡胶球芯逐渐取代了缠绕式球芯。其他重大改变也已经出现在高尔夫球的表层和凹坑式样中。

高尔夫球的设计和技术已经发展到这样的程度：美国高尔夫协会(“USGA”)已经在一起USGA-制裁事件中制定了在禁止使用任何在由具有130ft/s的速度的长击杆击打时可以获得250ft/s的初速度的高尔夫球的规定(参考下文的“USGA测试”)(圣安德鲁斯皇家古典俱乐部(“R&A”)已经制定了用于R&A-制裁事件类似的规定。)。制造商非常注重生产在USGA测试中一致地获得最大可能的速度而不超出限制的高尔夫球。即使这样，高尔夫球还可具有一系列不同的性能和特点，如速度、旋转、以及压缩性。因此，各种不同的球可能可以满足高尔夫球手的广泛的需要和愿望。

不管其结构如何，许多高尔夫球手往往寻找能够传送最大距离的高尔夫球。这种性质的球显然需要通过击打具有较高的初速度。因此，高尔夫球制造商不断寻找为所有技术水平的高尔夫球手提供能够传送最大性能的高尔夫球的新方法，并且寻找以发现允许较低压缩性的球提供总体上与较高压缩性的球相关的性能的成分。

由于具有实心结构的球提供非常耐用的球，同时还提供最大距离，所以其总体上最受一般娱乐型高尔夫球手的欢迎。实心球可以包含单个的实心球芯，其通常由交联的橡胶制成，如聚丁二烯，其可能与丙烯酸锌和/或类似的交联剂化学地交联，然后放入表层材料，如沙林树脂

(杜邦公司生产的一种离聚物树脂的商标)，来提供一种结实的、防割的混合表层，其通常被称为“两件式(two-piece)”高尔夫球。

这种单个的实心球芯和防割表层的结合可以给予这种两件式高尔夫球较高的初速度，从而产生更佳的距离。但是用于此种两件式高尔夫球的材料可能非常坚硬。因此，根据其结构，当用球杆击打时两件式球会具有坚硬的“手感”。同样地，由于它们的坚硬，这些两件式球可以具有相对较低的旋转速度，在提供更大的距离时，有时可能更难控制，例如，当近距离击球至果岭时。

实用新型内容

在第一方面，本实用新型提供一种制造高尔夫球的方法，该方法包含：形成球芯层，其中球芯层由第一材料制成；形成覆盖层，所述覆盖层实质上环绕球芯层，并且所述覆盖层由第二材料制成；形成表层，所述表层实质上环绕球芯层，并且所述表层由第三材料制成；其中第一材料、第二材料、以及第三材料中的至少一个包含弹性材料，所述弹性材料具有弹性值和硬度值，并且所述弹性值随硬度值的增加而增加。

在第二方面，本实用新型提供一种制造高尔夫球的工艺，该工艺包含：将第一层铸模成型；将第二层铸模成型，所述第二层在第一层之上铸模成型，以使第二层实质上环绕第一层；以及将材料放入第一层和第二层中的至少一个层，所述材料具有弹性和硬度，并且所述弹性随硬度的增加而增加。

在第三方面，本实用新型提供一种实心高尔夫球，该高尔夫球包含：第一层；配置为实质上环绕第一层的第二层；以及所述第一层和第二层中的至少一个层包含弹性材料，所述弹性材料具有弹性和硬度，并且所述弹性随硬度的增加而增加。

进一步地，所述第一层包含球芯层，第二层包含表层。

进一步地，所述第一层包含球芯层，第二层包含覆盖层。

进一步地，所述第一层包含覆盖层，第二层包含表层。

进一步地，所述材料的弹性和硬度之间的关系由等式表达，所述等式为y=-0.0207x²-1.2839x+54.528，其中y代表以ASTM D2632百分数表示的弹性值，x代以表邵氏D单位表示的硬度值，并且所述等式的确定系数约为0.81。

进一步地，还包含置于第一层与第二层之间的第三层，所述第三层实质上环绕第一层，并且所述第一层、第二层和第三层中的至少一层包含弹性材料。

通过下面附图及其详细的说明，对于本领域普通技术人员来说，本实用新型这些方面的另外的变化、修改、特征、益处和优点将是或者将变得显而易见。具体实施方式和实用新型内容部分所包括的所有那些另外的变化、修改、特征、益处和优点，都处在本实用新型的范围内，并且由权利要求所定义的内容保护。

附图说明

参考下列附图和说明，可以更好地理解本实用新型。附图中的构成要素不一定按比例绘制，而是重点用于说明的原理。而且，在不同视图中，类似的附图标记标示相应的部分。

图1是高尔夫球的透视图；

图2是高尔夫球的一个实施例沿图1的线2-2的截面图；

图3是高尔夫球的另一个实施例沿图1的线2-2的截面图；

图4是表层具有最高耐磨性或磨损得分为“1”的高尔夫球的示意图；

图5是图4所示高尔夫球的放大的示意图；

图6是表层具有最低耐磨性或磨损得分为“5”的高尔夫球的示意图；

图7是图6所示的高尔夫球在不同角度的示意图；

图8是根据本实用新型制成的TPU材料的弹性对比硬度的示意图形表示。

具体实施方式

根据本实用新型的高尔夫球具有包括含有异氰酸酯单体和具有约2.1到约36的羟价的超支化多元醇的热塑性聚氨酯材料的表层材料(所述表层材料在下文被称为“树枝状的TPU”)。该表层材料在提供增加的耐磨性方面比其他特性具有优势，这在下文有更加详细的讨论。

最近，已经用热塑材料层如离聚物材料制成了多层高尔夫球。在此种多层球中，不同材料的薄层可能会融合在一起来增加附加的特征，如开球时具有较低旋转，而近距离击球至果岭时具有增加的旋转。例如，其中的一层可以是覆盖层中的坚硬的离聚物树脂而更柔软的弹性体材料构成外表层的相邻层。因为离聚物树脂可以具有相对较低的弹性，特别是当与可以用于构成球芯的弹性体材料比较时，所以可以使用更薄的离聚物树脂层。

如由杜邦公司开发的高度中和的离聚物，具有与弹性体材料的弹性相当的弹性，甚至比其更好。这些高度中和的离聚物可以代表在高尔夫球球芯的革新中的下一步。由热塑性材料制成的高尔夫球球芯也可以比例如热固性弹性体的橡胶球芯，如交联的聚丁二烯在质量上更一致。类似地，更有弹性的热塑性材料，如热塑性聚氨酯，可以用于代替高尔夫球的表层中的更坚硬的、弹性更小的交联的离聚物树脂(如，沙林树脂

)，以获得更柔软的手感，其更有利于给予高尔夫球旋转从而控制其飞行和落地。

结合高尔夫球的更大的COR(更大的回弹弹性)和高尔夫球表层的更好的耐磨性仍然是一个挑战。通过将高尔夫球的表层做得更柔软(从而给予更大的旋转和更好的控制，以及更大的回弹弹性)，趋于使表层更易切割、磨坏(scuffing)、磨耗(abrasion)、磨损(wear)等。这对于比其他普通槽形更容易刮蹭或切割高尔夫球表层的“方槽”球杆头而言尤其如此。高尔夫球的回弹弹性也可以受到高尔夫球内的各种球芯和层的构造的影响，其也可以影响回弹弹性，以及旋转控制。事实上，可能会有矛盾的需要或期望：当长距离击球时给予高尔夫球更小或更低的旋转，如长击杆击球，而当近距离击球或逆风击球时给予高尔夫球更高或更大的旋转。

定义

在描述本实用新型之前定义几个术语是有利的。应当理解，下面的定义贯穿本申请的全文。

在术语的定义背离该术语通常使用的含义时，除非特别地指出，申请人意欲使用下面提供的定义。

出于本实用新型的目的，术语“高尔夫球”指的是可以用于打高尔夫比赛的任何总体上为球形的球。

出于本实用新型的目的，术语“球芯”一般指的是更接近或接近高尔夫球中心的高尔夫球的部分。球芯可以具有多层，其中高尔夫球最中间的部分为“球芯”或“内球芯”并且任何环绕的球芯层为“外球芯”层。

出于本实用新型的目的，术语“覆盖层”总体上指的是高尔夫球的可选层，其可以被置于球芯层与最外面的表层之间，并且其可以接近或邻近表层。

出于本实用新型的目的，术语“表层”总体上指的是高尔夫球的最外层，其通常在它的外表面上具有凹坑的式样(凹坑式样)。

出于本实用新型的目的，术语“凹坑”指的是高尔夫球表层的外表面的凹陷或突出，其用于控制高尔夫球的飞行。凹坑可以是半球形(即，一半球体)或半个半球形(即，一部分半球)的形状，包括半球的和半个半球的凹坑的各种结合，但是其也可以是椭圆形、方形、多边形，如六边形等。半个半球形状的凹坑可以表示“较浅的”凹坑，而半球形的凹坑可以表示“较深的”凹坑。

出于本实用新型的目的，术语“凹坑式样”指的是高尔夫球的表层的外表面上的多个凹坑的排列。凹坑式样可以包含具有相同形状、不同形状、式样中凹坑的不同排列(关于形状和/或大小)、重复的子式样(即凹坑式样中排列的较小式样的凹坑)，如球面三角的凹坑等。在一些实施例中，凹坑式样中的凹坑总数可以在约250到约500的范围内，例如，约300到约400的范围。凹坑式样中的凹坑的总数通常是偶数(如，336或384个凹坑)，但是也可以是奇数(如，333个凹坑)。

出于本实用新型的目的，术语“凹坑总体积”指的是包含凹坑式样的所有凹坑体积的合计、总数、总计等。

出于本实用新型的目的，术语“热塑性”指的是术语热塑性的传统含义，即，具有这样的材料、如高聚物性能的组合物、化合物、材料、介质、物质等：当其暴露于高温时软化并且当降至室温(如，约20℃到约25℃)时其总体上恢复到它的初始状态。

出于本实用新型的目的，术语“热固性”指的是术语热固性的传统含义，即交联从而不具有熔解温度，并且不能溶入溶剂，但可以被溶剂膨胀的混合物、化合物、材料、介质、物质等。

出于本实用新型的目的，术语“聚合物”指的是具有多于30个单体单元的分子，并且其可以由一个或多个单体或低聚物的聚合形成或得到。

出于本实用新型的目的，术语“低聚物”指的是具有2到30个单体单元的分子。

出于本实用新型的目的，术语“单体”指的是具有一个或多个官能团的分子，并且其可以形成低聚物和/或聚合物。

出于本实用新型的目的，术语“离聚物”指的是具有至少一个羧酸基团的单体，并且其可以被一种或多种碱(包括碱的混合物)至少部分地或完全中和，以提供羧酸盐单体(或羧酸盐单体的混合物)。例如，离聚物可以包含羧酸钠和锌盐单体的混合物，如用于制造杜邦公司以商标

出售的用于防割高尔夫球表层的离聚物树脂的混合的离聚物。

出于本实用新型的目的，术语“离聚物树脂”指的是低聚物或聚合物，其可以包含一种或多种离聚物单元或离聚物，或由一种或多种离聚物单元或离聚物形成，并且其可以是一种或多种离聚物(如至少部分地或完全中和的甲基丙烯酸)与非离聚物的一种或多种单体或低聚物、例如乙烯的共聚物。

出于本实用新型的目的，术语“高度中和聚合物”指的是电荷已经大部分由增加的反离子相抵的聚合物。高度中和聚合物可以具有95％或更大的电荷损耗。

出于本实用新型的目的，术语“弹性体”指的是具有弹性特性的低聚物或聚合物，并且可以可交换地与术语“橡胶”使用。

出于本实用新型的目的，术语“聚异氰酸酯”指的是具有两个或多个异氰酸酯基团(如，二异氰酸酯)的有机分子。所述有用的聚异氰酸酯可以是脂肪族或芳香族，或脂肪族和芳香族的混合物，并且可以包括，但并不限于，二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(H₁₂MDI)、异戊二烯二异氰酸酯(TDI)等。

出于本实用新型的目的，术语“多元醇”指的是具有两个或多个羟基官能团的有机分子。

出于本实用新型的目的，术语“聚氨酯”指的是与尿烷(氨基甲酸酯)链联结的聚合物，并且例如其可以由多元醇(或例如通过开环机制形成多元醇的化合物，如，环氧化合物)和多异氰酸酯形成。所述有用的聚氨酯可以是热塑性或热固性的，但用于表层时是热塑性的。热塑性聚氨酯的软链段也可以是部分交联的，例如，与超支化或树枝状多元醇交联，以提供更好的耐磨性，增加硬度等。

出于本实用新型的目的，术语“树枝状分子”指的是重复分支(还称为“超支化”)的分子，其通常在结构上高度对称，并且其可以包括单体、低聚物、和/或聚合物。

出于本实用新型的目的，术语“超支化多元醇”或“树枝状多元醇”可交换地指重复分支(超支化)并具有多个羟基官能团(如，包含一个或多个羟基基团的官能团)的树枝状分子(单体、低聚物和/或聚合物)。“超支化多元醇”或“树枝状多元醇”可以包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯二醇等。例如，聚酯多元醇可以是包含衍生自具有如2-羟甲基-2-甲基-1，3-丙二醇的一个或多个羟基烷基链的中心多元醇部分的“星形”，多元醇酯分支由一个或多个多羟基羧酸或其衍生物、如双-2-羟甲基-丙酸形成。

出于本实用新型的目的，术语“羟基价”参照术语“超支化多元醇”和“树枝状多元醇”，指的是分子中存在多少反应的羟基基团(或羟基基团的等价物)。例如，具有约2.1到约36的羟基价的超支化多元醇表示多元醇(或多元醇的混合物)具有平均为约2.1到约36的反应的羟基基团。

出于本实用新型的目的，术语“其他多元醇”指的是除了“超支化多元醇”或“树枝状多元醇”以外的多元醇。这些其他多元醇可以包括二醇、三醇等，聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯二醇等。例如，这些其他多元醇可以包括“生物可再生的”聚醚多元醇(即那些在加工过程中具有减少的环境影响的聚醚多元醇)如一个或多个聚三甲烯基醚二醇(polytrimethylene ether glycol)，聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)等，其羟值例如为11.22到224.11mg KOH/g。这些“生物可再生的”聚醚多元醇，如聚三甲烯基醚二醇，可以从生物可再生的资源衍生、获得、提取等，如经过天然谷物的发酵过程，而不是利用化学合成过程。

出于本实用新型的目的，术语“扩链剂”指的是将低分子量聚氨酯的分子量增加至高分子量聚氨酯的试剂。扩链剂可以包括一种或多种二醇如乙二醇、二甘醇、丁二醇、已二醇等的二醇；如三羟基丙烷(trimethylolpropane)、丙三醇等的三醇；以及聚四亚甲基醚二醇等。

出于本实用新型的目的，术语“耐磨性(scuff resistance)”和“抗磨性(wear resistance)”(这里统称为“耐磨性”)指的是球的材料抵抗由于球杆头的撞击导致的痕迹、撕扯、表面材料的脱落、刺穿等(共同地称之为“磨损”)的能力，在一个测试协议的示例中，耐磨性通过测试球上的磨损与标准(“耐磨标准”)为1-5的磨损等级的视觉比较来测量，所述耐磨性得分为“1”代表球具有最高的耐磨性并且所述耐磨性得分为“5”代表球具有最低的耐磨性。下文说明了一个根据耐磨性测试协议的用于测量耐磨性的测试协议，尽管其他测试协议也可以用于确定耐磨性。

出于本实用新型的目的，术语“回弹弹性”指的是橡胶或制成具有类似于橡胶的特性的材料的材料特性，其中回弹弹性指示了还可以由材料的储能模量和材料的损耗模量的关系来定义的迟滞能量损耗。回弹弹性通常用百分比表示，所述百分比与迟滞损耗成反比。对于单独的材料，回弹弹性可以用任何已知方法来测量，如ASTM D7121-05标准协议。高尔夫球系统的回弹弹性可以由用于高尔夫球的组件中的材料的回弹系数(COR)、高尔夫球的单独部分或单独组件(如球芯、层、表层等)的COR或高尔夫球的COR来测量。

出于本实用新型的目的，术语“惯性矩(MOI)”指的是物体抵抗改变其旋转速度的度量，并且可以用单位gcm²给出。术语MOI还可以与术语“质量惯性矩(mass moment of inertia)”和“惯性矩(angular mass)”互换使用。

出于本实用新型的目的，术语“回弹系数”指的是撞击前后物体的速度比。COR为1代表完全弹性碰撞，其中无因碰撞而造成的能量损失，而COR为0代表完全非弹性碰撞，其中在碰撞过程中消耗了所有的能量。

出于本实用新型的目的，术语“比重(SG)”指的是在特定的温度和压力下给定的固体(或液体)的密度与水的密度的比的传统含义。

出于本实用新型的目的，术语“偏移”指的是在负载的情况下构件移位的程度。偏移的量(偏移量)可以用作压缩高尔夫球(或高尔夫球的组件)能力的度量，因此其为回弹弹性(即COR)的度量。

出于本实用新型的目的，术语“邵氏D硬度”指的是由硬度计测量的材料的硬度，特别是材料的压痕阻力。根据ASTM方法D2240，邵氏D硬度可以由硬度计在球芯、层、表层等的弯曲表面上直接测量。在其他实施例中，硬度可以用标准平板来测量。

出于本实用新型的目的，术语“弯曲表面”指的是高尔夫球、球芯层、球芯、表层等的表面部分，其是弯曲的并且用于测量高尔夫球、球芯层、球芯、表层等的各种特性、特征等。

飞行距离可以用作评价高尔夫球性能的指标。飞行距离受三个主要因素的影响：“初速度”、“转速”和“发球角度”。初速度是影响高尔夫球飞行距离的主要物理特性之一。回弹系数(COR)还可以用作高尔夫球初速度的替换参数。

另一个可以用作测量高尔夫球性能的指标是转速。球的转速可以根据“回旋(back spin)”和“侧旋(side spin)”来测量，因为这些不同类型的旋转对球的飞行具有不同的影响。与飞行方向相反的球的旋转被称为“回旋”。与飞行方向呈一个角度的球的旋转为“侧旋”。回旋通常会影响球的飞行距离。侧旋通常会影响球的飞行路线的方向。

高尔夫球的转速通常是指球绕通过球中心的纵向轴线转动的速度。球的转速通常以每分钟的转数来测量。由于球的旋转产生升力，所以球的转速会直接影响球的轨迹。高转速地击打比低转速击打趋于使球飞向更高的高度。因为更高转速的球趋于飞得更高，所以击球旋转量过度趋于使球的总行进距离小于以理想旋转量击打的球的总行进距离。相反地，击球旋转量不足不能产生足够的升力以增加飞行距离，所以导致距离明显缩短。因此，以理想的旋转量击球可以使球的行进距离最大化。

实施方式

图1是根据本实用新型的实施例的实心高尔夫球100的透视图。高尔夫球100可以是总体上球形的形状，多个凹坑102以式样112排列在高尔夫球100的外表面108上。

在内部，高尔夫球100通常可以构造成多层实心高尔夫球，具有任意期望数量的件数。也就是说，多层材料可以融合、混合或压缩在一起以形成球。高尔夫球的物理特征可以由球芯层、任意可选的覆盖层和表层的结合特性来确定。这些组件的每一个的物理特征可以由它们各自的化学成分来确定。高尔夫球中的大部分组件包含低聚物或聚合物。高聚物和聚合物的物理特性可以高度依赖于它们的成分，包括所含单体单元、分子量、交联程度等。这些特性的实例可以包括溶解度、粘度、比重(SG)、弹性、硬度(如按邵氏D硬度测量的)、回弹弹性、耐磨性等。所用的低聚物和聚合物的物理特性还可以影响用于制造高尔夫球组件的工业过程。例如，使用注塑成型的处理方法时，极粘的材料会减慢处理过程，从而粘性会成为生产的限制步骤。

如图2所示，这样的高尔夫球(总体上以200表示)的实施例包括内球芯204、表层208以及内球芯204与表层208之间的外球芯206。

表层208将球芯以及球的任意其他内层环绕、围绕、包围等。表层208具有可以包括含有多个凹坑的凹坑式样的外表面。表层208包含由一种或多种异氰酸酯单体形成的树枝状TPU、羟基价为从约2.1到约36的一种或多种超支化多元醇、可选的一种或多种其他多元醇，以及可选的一种或多种扩链剂。表层208可以具有比球芯高的SG，例如，在一些实施例中，至少约为1.2。表层208可以具有任意厚度，但是在一些实施例中可以具有范围为从约0.5到约2mm的厚度，并且，在一些实施例中范围为从约1.0到约1.5mm。表层208可以具有在表层208的弯曲的外表面测量的范围为从约40到约65的邵氏D硬度。表层208可以具有相对较高的转速。

用于表层208中的树枝状的TPU包括具有从约2.1到约36的羟基价、如从约12到36的羟基价的超支化/树枝状多元醇。当反应的羟基基团小于2.1时，可能不能获得至少部分地交联产生的热塑性的能力，从而降低了高尔夫球表层的耐磨性。当反应的羟基基团数约大于36时，产生的树枝状的TPU的可分散性可能更差并且粘性更高，以致当制作高尔夫球表层时很难处理聚氨酯。

此外，即使使用了具有从约2.1到约36的羟基价、例如从约12到约36的羟基价的一种或多种超支化/树枝状多元醇，得到的TPU弹性体也具有适用于注塑成型和挤出成型的物理特性，并且赋予模塑的高尔夫球耐磨性和至少满意的或充分的回弹弹性。如果这种超支化/树枝状多元醇未用于制备TPU，则产生的聚氨酯将太柔软以至于很难处理，高尔夫球表层的回弹弹性和耐磨性相对较低。

用于表层208的各种实施例的树枝状TPU还可以可选地包括一种或多种多元醇，以及一种或多种扩链剂。例如，这些树枝状TPU可以由以下所列制备：(A)约30到约70份(占反应混合物的重量)的一种或多种生物可再生聚醚多元醇；(B)约15到约60份(占反应混合物的重量)的一种或多种聚异氰酸酯；(C)约0.1到约10份(占反应混合物的重量)的具有从约2.1到约36的羟基价的一种或多种超支化多元醇；以及(D)约10到约40份(占反应混合物的重量)的一种或多种扩链剂。此种树枝状TPU可以通过包括以下步骤的工艺来制备：(1)按次序将可选的一种或多种扩链剂、一种或多种多异氰酸酯、可选的一种或多种其他多元醇以及具有从约2.1到约36的羟基价的一种或多种超支化多元醇混合在一起。

制备树枝状TPU的工艺还可以包括以下附加步骤：(2)将得自步骤(1)的混合物在约60摄氏度到约140摄氏度的温度下固化特定的时间段，在一些实施例中为从约1小时到约48小时；(3)将从步骤(2)获得的产物在在从约0摄氏度到约50摄氏度的温度下研磨；以及(4)将得自步骤(3)的磨碎的材料在从约150摄氏度到约300摄氏度的温度范围下挤压或注射成型。

本实用新型的高尔夫球实施例的用于表层208的树枝状TPU的实施例可以如下制备：将18.8kg的生物可再生的聚醚多元醇的混合物(杜邦公司Cerenol H-200系列，OH-值：56.11mgKOH/g)、3.3kg的1，4-丁二醇(巴斯夫1，4-丁二醇(BASF 1,4-butandiol))以及0.4kg的超支化多元醇(HBP)(柏斯托公司，BOLTORN H2003系列(Perstorp，BOLTORN H2003))在60摄氏度下搅拌3分钟。将12kg的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)注入此混合物中，然后使其在800rpm的速度下混合以获得聚合物。(超支化多元醇(柏斯托公司，BOLTORN H2003系列)是具有2,300g/mol的分子量(羟基值：40.0mgKOH/g)和12-羟基价基团的材料，并且包含树形分子(使用双-MPA(2,2-二羟甲基丙酸)作为引发剂的树枝状聚合物)。将所得的聚合物在80摄氏度保存8小时，然后研磨，从而使其制备成片状(薄片状)，然后将其在230摄氏度下挤压并铸模成磨碎状的颗粒。此种磨碎的颗粒具有45的邵氏D硬度、320kgf/cm2的抗拉强度、110kgf/cm的撕裂强度以及 40％的回弹弹性。

本实用新型的高尔夫球实施例的用于表层208s的树枝状TPU的另一个实施例可以如下制备：将18.8kg的生物可再生的聚醚多元醇的混合物(巴斯夫公司PolyTHF-2000系列，OH-值：56.11mgKOH/g)、3.3kg的1，4-丁二醇(巴斯夫1，4-丁二醇(BASF 1,4-butandiol))以及0.4kg的超支化多元醇(HBP)(柏斯托公司，BOLTORN H2003系列(Perstorp，BOLTORN H-2003))在60摄氏度搅拌3分钟。将12kg的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)注入此混合物中，然后使其在800rpm的速度下混合以获得聚合物。(超支化多元醇(柏斯托公司，BOLTORN H2003系列)是具有2,300g/mol的分子量(羟基值：40.0mgKOH/g)和12-羟基价基团的材料，并且包含树形分子(使用双-MPA(2,2-二羟甲基丙酸)作为引发剂的树枝状聚合物)。将所得的聚合物在80摄氏度保存8小时，然后研磨，从而使其制备成片状(薄片状)，然后将其在230摄氏度挤压并铸模成磨碎状的颗粒。此种磨碎的颗粒具有45的邵氏D硬度、300kgf/cm2的抗拉强度、100kgf/cm的撕裂强度以及40％的回弹弹性。

在高尔夫球的表层使用树枝状TPU的一个优点是更好的耐磨性。也就是说，树枝状TPU表层将比表层具有传统材料的同样构造的球更不易被球杆面的撞击损坏。耐磨性可以用任何技术来测量。下面给出了示例性的基于在高尔夫球杆撞击预定的次数后目测球表面的外观的测试协议。可以使用任意类型的耐磨性测试和测量方案来说明本实用新型所讨论的实施例的表层的TPU材料的耐磨性大于传统高尔夫球的耐磨性。测试协议的讨论意在作为可以显示表层TPU材料的耐磨性增加的一种方法的说明性的实例。这并非意在作为耐磨性评估方法或标准的穷尽性的讨论。可以使用任意的耐磨性测试和测试方法。

示例性耐磨性测试协议

此示例性测试设计成基于所测试的球表层的外观的视觉比较来测量球表层的耐磨性。使用高尔夫实验室机器人(耐克公司的挖起杆(NikeVictory Red forged wedge)，约56度(+/-2度)，球具有约47-50mph的初速度)由带有强凹槽的楔形物在不同的地点撞击每个样本球。由目测球表面的损坏的评估员来评估磨损特性并将样本或所测试的球定级磨损标准。该标准可以是期望的任意类型的等级标准，标准等级预先确定，从而使评估员可以容易地将球表层的损坏量分类。仅仅出于示例的目的，可以使用标准1-5，其中耐磨性得分“1”代表具有最高耐磨性的球，即不易于被磨损的球。参见图4和5，其中高尔夫球400具有表层404，如果有形变的话，表示在404-1、404-2、504-1和504-2的撞击点有最小的形变。耐磨性得分“5”代表具有最低耐磨性的球，及相对易于磨损的球。参见图6和7，为从两个不同角度表示的高尔夫球600，其中表示在604-1、604-2和704-1的撞击点有大量的磨损和脱皮。得分2-4用来表示落在这两个极值之间的球。表1给出用于此示例性测试中的各种耐磨级别的总体描述。

表1：耐磨性标准实例

除了这些描述性的术语，还可以给评估员提供样本照片或样本球，其中的球具有预先评估或选择为处于特定级别的磨损标记。

在执行测试中，将楔形物磨损条件输入机器人界面。然后将楔形物安装在机器人上。每个样本高尔夫球都在三个独立的地点被击打三次。

然后基于表3所示的5个得分的耐磨性标准来评估每个样本球。在其他测试方案中，不同的标准可以用于描绘各种耐磨性级别之间的区别。但是，任何耐磨性标准都将在某些方面表明哪些球总体上容易磨损，即具有低耐磨性。类似地，任何耐磨性标准还将在某些方面表明哪些球总体上更难磨损，即具有高耐磨性。但是，在其他测试方式中，可以不使用标准或绝对的分类方案测试许多球并互相简单比较以确定哪个球比测试的其他球具有更高的耐磨性。

出于本实用新型的目的，如果球的耐磨性比对照球的耐磨性高，则可以认为球具有“增加的耐磨性”，该对照球是用具有类似硬度的标准表层材料制造的类似构造的球。类似地，如果球的耐磨性比对照球的耐磨性低，则可以认为球具有“减小的耐磨性”。

根据此示例性测试协议的测试在具有树枝状TPU表层的球以及具有传统材料表层的类似构造的球上进行。具有树枝状TPU表层的球表现出超过具有传统材料表层的球的增加的耐磨性。这允许球具有相对柔软的表层来增加高尔夫球手给予球旋转的能力同时也增加球的耐久性。

具有包括树枝状TPU的表层的高尔夫球，如高尔夫球100，可以包括其他特点。例如，高尔夫球100的表面108上可以具有任意数量的凹坑102。在一些实施例中，凹坑102的数量可以在约250到约500的范围内。在其他实施例中，凹坑102的数量可以在约300到约400的范围内。如图1中所示，凹坑102可以以球面三角式样112排列在高尔夫球100的表面108，也可以以本领域的技术人员公知的任意其他凹坑式样排列。

尽管图中表示成实质上的半球状，但是凹坑102可以是本技术领域中公知的任何形状，如半个半球状、椭圆状、多边形，如六边形等。然而在一些实施例中，凹坑102可以从高尔夫球100表面108的凸起向外延伸，凹坑102通常包含高尔夫球100的表面108上的凹痕。每个凹坑102的每个凹痕定义一个凹坑体积。例如，如果凹坑112是表面108上的半球状凹痕，则凹坑112刻掉的、并以表示无凹坑102时的高尔夫球100表面108的假想线为界的空间就具有半球的凹坑体积，或是2/3πr³，其中r是半球的半径。在一些实施例中，所有的凹坑102可以有相同或相似的直径或半径。在其他实施例中，凹坑102可以具有不同的直径或半径。在一些实施例中，每一个凹坑102可以有一个从预先选定的直径/半径组中选取的直径或半径。在一些实施例中，预先选定的直径/半径组中不同的直径/半径的数量的范围可以从三(3)到六(6)。在一些实施例中，最大直径/半径的凹坑102的数量可以比其他任何直径/半径的凹坑的数量多。也就是说，在这样的实施例中，最大的凹坑比其他任意尺寸的凹坑都多。凹坑102还可以以凹坑102的重复的子式样排列，其具有公认的几何图形(如五边形)，并且可以包含具有较小和较大的直径/半径的凹坑的组合。

高尔夫球100表面108上的所有凹坑102的体积总和可以称为“总凹坑体积”。在一个实施例中，总凹坑体积可以在约550mm³到约800mm³的范围内。在一些实施例中，总凹坑体积可以在约600mm³到约80mm³的范围内。

这些高尔夫球实施例可以可选地包含置于表层208与球芯层之间的覆盖层。覆盖层可以包含至少部分中和的热塑性离聚物树脂或聚氨酯树脂。在一些实施例中，覆盖层可以具有大于外球芯比重的比重(SG)。在一些实施例中，覆盖层可以具有约0.3mm到3mm的厚度，以及相对较低的转速。

内球芯可以包含任意数量的材料。在一些实施例中，内球芯204可以包含热塑性材料或热固性材料。内球芯204的热塑性材料可以是离聚物树脂、双模态离聚物树脂(bi-modal ionomer resin)、聚酰胺树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂等，以及它们的混合物。在一个实施例中，内球芯204可以由离聚物树脂制成。例如，内球芯204可以由高度中和的离聚物树脂如HPF或

以及

制成，HPF和

都可以从杜邦公司(E.I.Dupont de Nemours and Company)购得，

可以从埃克森公司(Exxon Corporation)购得。为了增加COR，内球芯204的成分之一可以包括HPF作为主要离聚物树脂成分，和/或

作为可选的附属成分。以内球芯204的主要离聚物树脂成分为100重量份作为基准，内球芯204的任何附属成分的重量份可以从0到约10重量份。

内球芯204可以用任意技术领域的公知方法来制造，如热压成型、注射成型、压缩成型等。内球芯204可以包含单层或多层构造，并且除了上述的材料，其他材料也可以可选地包括在内球芯204中。在一些实施例中，可以选择内球芯204的材料使内球芯204具有大于约0.750的COR。在一些实施例中，内球芯204可以具有在40米每秒时从约0.79到约0.89范围的COR。在一些实施例中，内球芯204可以具有比高尔夫球100作为整体来说更高的COR。

在一些实施例中，内球芯204可以具有在图2中由虚线的双箭头表示的直径，其在约19mm到约37mm之间的范围内。在一些实施例中，内球芯204的直径220可以在约19mm到约32mm的范围内。在一些实施例中，内球芯204的直径220可以在约21mm到约35mm之间的范围内。在一些实施例中，内球芯204的直径220可以在约23mm到32mm之间的范围内。

在图2所示的实施例中，外球芯206将内球芯204环绕、覆盖、包围、实质上围住等。外球芯206具有面向内球芯204的外表面228的内表面224。在图2所示的实施例中，外球芯206的外表面232面向表层208的内表面236。外球芯206可以具有任意厚度。在一个实施例中，外球芯206的厚度可以在约3到约11mm的范围内。在一个实施例中，外球芯206的厚度可以在约4到约10mm的范围内。外球芯206可以用任何技术领域中公知的方法制成，如压缩成型、注射成型等等。

外球芯206可以包含热固性材料。在一些实施例中，热固性材料可以是橡胶成分。在一些实施例中，橡胶成分的基橡胶可以包括1，4-顺-聚丁二烯、聚异戊二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物、天然橡胶及其组合，以及已经至少部分交联(如通过硫化)的橡胶成分。为了增加球芯层的弹性，1，4-顺-聚丁二烯可以用作橡胶成分的基橡胶。可选地，1,4-顺-聚丁二烯可以与加入此基础材料的附加材料一起用作外球芯206的基础材料。在一些实施例中，以橡胶成分为100重量份作为基准，1,4-顺丁橡胶的数量可以至少为50重量份。

可以将如交联剂、较大比重的填充剂、塑化剂、抗氧化剂等的添加剂加入橡胶成分。合适的交联剂可以包括过氧化物、丙烯酸锌、丙烯酸镁、甲基丙烯酸锌、甲基丙烯酸镁等，以及它们的组合。为了增加橡胶成分的弹性，可以使用丙烯酸锌。但是，为了增加长期暴露在相对较高的环境温度中的抵抗力，可以将过氧化物用作交联剂。特别地，当内球芯204由高弹性热塑材料制成、外球芯206由过氧化交联的聚丁二烯材料制成时，即使长期暴露在相对较高的环境温度下，高尔夫球100的性能也能得以保持。

为了增加外球芯206的比重，可以将合适的填充剂加入橡胶成分，如氧化锌、硫酸钡、碳酸钙、碳酸镁等。此外，还可以将较大比重的金属粉末用作填充剂，如钨。通过调节所加入的填充剂的量，可以将外球芯206的比重调节得如所期望的一样。

在图3所示的实施例中，高尔夫球300具有内球芯304,、外球芯306以及表层308，其可以分别包含与图2所示实施例的内球芯204、外球芯206以及表层208相同的材料，具有相同的特性并且可以具有相同的直径/厚度。图3的高尔夫球300还具有附加的内表层或覆盖层310。在此实施例中，可以将表层308当作外表层。覆盖层310实质上将外球芯306围绕等。覆盖层310可以包含与表层308相同的材料，或者可以包含不同的材料。

在图3所示的实施例中，外球芯306将内球芯304环绕、覆盖、实质上包围等。外球芯306具有面向内球芯204的外表面328的内表面324。在图3所示的实施例中，外球芯306的外表面332面向覆盖层310的内表面336。覆盖层310具有面向外球芯306的内表面344的外表面340。覆盖层310可以用本技术领域中公知的任何方法制造，如利用压缩成型、注射成型等等。

覆盖层310的厚度可以在约1mm至11mm之间的范围内。在一些实施例中，覆盖层310的厚度可以在约1.2mm至约8.5mm之间的范围内。在一些实施例中，覆盖层310的厚度可以在约1.5mm至约3mm之间的范围内。

在一些实施例中，覆盖层310的外表面比表层308的外表面具有更高的硬度。在一些实施例中，覆盖层310的外表面可以具有约45至约65的邵氏D硬度，而外表层108的外表面可以具有约40至约60的邵氏D硬度。在一些实施例中，整个覆盖层310具有比整个表层308更高的硬度。

在表2中，说明了各种高尔夫球的成分和组件(内球芯、外球芯、可选的覆盖层以及表层)的特性。实施例球1和2分别根据图3和2所示的本实用新型的两个实施例制造。在实施例1和2中，各内球芯204/304可以由 HPF2000系列、即杜邦公司的离聚物树脂制成，其中甲基丙烯酸甲酯酸基已经用镁离子完全中和；在实施例1中，内球芯204还可以包括硫酸钡填充剂。各外球芯206/306可以由BR化合物、即过氧化交联的聚丁二烯材料制成。实施例1和2的每个高尔夫球的表层208/308可以由耐磨的热塑性聚氨酯(TPU)材料制成，如前面所述(在表2中表示为Neothane TEI4511D和Neothane TEI6025D)。关于实施例2的高尔夫球，覆盖层310像内球芯306一样也包含HPF2000和硫酸钡的组合。比较例1是具有与实例1类似构造的四件式球，但是其表层由传统TPU材料制成。类似地，比较例2是具有与实例2类似构造的三件式球，但是其表层由传统TPU材料制成。

表2：高尔夫球的成分和特性

通过观察表2中的性能特征，应当理解，根据本实用新型的实施例的实施例1和2，在耐磨性方面显示了比表层由传统材料制成的类似的球的比较例1和2更好的耐久性。此外，实施例1和2显示了比比较例1和2更好的旋转特征。

另外，在每个实施例和比较例的样本上执行注射挤出成型测试并将其结果显示在表3中。每个测试的值都是5次的平均值并且通过注射挤出成型获得的样本是比较对象。

注射温度：执行注射挤出成型后注射机内部的温度(基于成型产品能够执行不引起未成型、空隙等问题的处理过程的最低温度)。

喷嘴温度：执行注射挤出成型后成型产品由注射机中马上就要出来之前的温度。

圆柱体1、2、3：用于熔化弹性体以将热塑性弹性体成型所需的每个区域的温度。

循环时间：用于将样本1EA成型的注射的总时间。

如表3中所示，可以理解，根据本实用新型的包括超支化多元醇(HBP)的环境友好的热塑性聚氨酯弹性体成分(实施例1和2)比比较例具有更好的注射挤出成型。

表3：注射挤出成型测试结果

此处公开的树枝状TPU的另一个特征是材料的弹性随硬度的增加而增加。此意想不到的结果与传统TPU表现的弹性随硬度的增加而减小的方式恰恰相反。根据本实用新型的实施例制造的五个不同的TPU材料的配方(发明材料1、发明材料2、发明材料3、发明材料4以及发明材料5)具有不同的硬度特征。类似地，获得并测试各种传统TPU材料的配方(传统TPU1、传统TPU2以及传统TPU3)。用ASTM2240(邵氏D)测试这些材料的平板的硬度。用ASTM D2632测试这些材料的弹性。表4示出了这些测试的结果。这些结果还图形化地显示在图8中，线800表示本实用新型的反应曲线，线810表示传统TPU的反应曲线。

表4：所选材料的弹性和硬度

如表4和图8中可以容易看到的，发明材料的随硬度增加而增加弹性的意想不到反应在表4和图8中也容易观察到。出乎意料的发明材料反应已经拟合至下面的第一等式Eq.1说明的曲线。

y＝-0.0207×²-1.2839×+54.528 Eq.1

其中Eq.1通过将数据放入

电子表格编程并在Excel中生成等式得到，其运用标准曲线拟合技术来拟合数据。由确定系数(R²)代表的Eq.1的误差约为0.8137。传统TPU材料显示了预期的反应：随硬度的增加减小弹性。此反应已经拟合至下面的第二等式Eq.2描述的线。

y＝-0.0333×²+2.8333×-15 Eq.2

其中Eq.2与Eq.1得到的方式相同。由确定系数(R²)代表的Eq.2的误差约为1。可以预期，任何具有与Eq.2拟合的弹性和硬度特征的弹性材料都可以用于高尔夫球以提高性能特性，而不仅仅是这里讨论的独特的 TPU配方。得到这些意想不到结果的精确的配方机理是未知的。尽管不受任何特定理论的约束，但可以推测，发明材料的配方中的超支化多元醇的使用有助于形成弹性。此外，还可以推测，与酯类多元醇的传统使用相反，醚类多元醇的使用也有助于形成出乎意料的弹性反应。

如本说明书始终讨论的，实心高尔夫球包含如超支化多元醇TPU材料和弹性随硬度增加而增加的弹性材料的发明材料，其可以用本技术领域中公知的任何方法来制造。在一些实施例中，球芯层(内球芯或第一球芯层、外球芯或第二球芯层)首先典型地形成，如通过将球芯层压缩成型或注射成型来形成。如果必要，可以使用本技术领域中公知的任何方法来固化材料，如置于烤箱中或利用紫外线。可以将完成的球芯层进行研磨、刻痕或其他过程来制备球芯层以与随后的层结合，即使各层之间没有使用粘合剂。

然后形成任意可选的覆盖层以包围或实质上包围球芯层，如通过将覆盖层材料注射成型、附着成型或压缩成形。如果必要，可以使用本技术领域中公知的任何方法来固化材料，如置于烤箱中或利用紫外线。可以将完成的覆盖层进行研磨、刻痕或其他过程来制备覆盖层以与随后的层结合，即使各层之间没有使用粘合剂。

然后形成包围球芯层和可选的覆盖层的任意表层(内表层或外表层)，如通过将表层注射成型、附着成型或压缩成形。如果必要，可以使用本技术领域中公知的任何方法来固化材料，如置于烤箱中或利用紫外线。可以将完成的表层进行研磨、刻痕或其他过程来制备表层以与随后的层结合，即使各层之间没有使用粘合剂。将完成的表层进行这些过程还可以提供更加美观的外形。

最后，可以将任意的涂层施加至完成的表层。涂层可以包括漆层、保护涂层、标记等等。可以使用任何公知的技术来施加涂层，如利用喷涂、浸染、如移印和喷墨印刷的印刷等等。然后将涂层固化，如置入烤箱中或利用紫外线。

尽管已经描述了本实用新型的各种不同的实施例，但是本说明书旨在作为范例，而不是限制，对于本领域普通的技术人员来说，在本实用新型范围内还可以有更多的实施例和实施方式是显而易见的。因此，本实用新型除权利要求外不受限制。另外，在权利要求范围内可以作出各种改进和变换。

Claims

1.一种实心高尔夫球，其特征在于，包含：

第一层；

配置为实质上环绕第一层的第二层；以及

所述第一层和第二层中的至少一层包含弹性材料，所述弹性材料具有弹性和硬度，并且所述弹性随硬度的增加而增加。

2.根据权利要求1所述的实心高尔夫球，其特征在于，所述第一层包含球芯层，第二层包含表层。

3.根据权利要求1所述的实心高尔夫球，其特征在于，所述第一层包含球芯层，第二层包含覆盖层。

4.根据权利要求1所述的实心高尔夫球，其特征在于，所述第一层包含覆盖层，第二层包含表层。

5.根据权利要求1所述的实心高尔夫球，其特征在于，所述材料的弹性和硬度之间的关系由等式表达，所述等式为y=-0.0207x²-1.2839x+54.528，其中y代表以ASTM D2632百分数表示的弹性值，x代以表邵氏D单位表示的硬度值，并且所述等式的确定系数约为0.81。

6.根据权利要求1所述的实心高尔夫球，其特征在于，还包含置于第一层与第二层之间的第三层，所述第三层实质上环绕第一层，并且所述第一层、第二层和第三层中的至少一层包含弹性材料。