JP2003327652A - ポリウレタンアイオノマーおよびその製造方法 - Google Patents
ポリウレタンアイオノマーおよびその製造方法Info
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Abstract
タンアイオノマーを製造する方法、および、該方法によ
り得られるポリウレタンアイオノマーを含有するゴルフ
ボール用カバー材、シーリング材および接着材の提供。 【解決手段】無溶媒下で、ポリオールとポリイソシアネ
ートの一部とイオン性セグメントを有する鎖延長剤とを
反応させウレタンプレポリマーとした後、ポリイソシア
ネートと反応させてポリウレタンアイオノマーを製造す
ることを特徴とするポリウレタンアイオノマーの製造方
法、および、該ポリウレタンアイオノマーを含有するゴ
ルフボール用カバー材、シーリング材および接着材。
Description
オノマーおよびその製造方法に関する。特に、ゴルフボ
ール用カバー材、シーリング材および接着材に好適に用
いられる、特定のイオン性セグメントを有するポリウレ
タンアイオノマーおよびその製造方法に関する。
ムに比べ、成型加工性、硬度や弾性の制御、自己補強性
等に優れ、また、リサイクルが可能であることから、様
々な分野で加硫ゴムの代替材料として注目されている。
も例外ではなく、種々検討されており、ウレタン系熱可
塑性エラストマーを、さらに高性能化、高機能化したポ
リウレタンアイオノマーおよびその使用方法等が提案さ
れている。例えば、ゴルフボールカバーについて特表2
000−513595号等、半導電性部材等について特
開平10−175264号等、接着剤組成物について特
開平09−235532号等、プラスチックリサイクル
用改質剤について特開2001−220473号等、硬
化化粧シートについて特開平08−048005号等、
感熱記録体等について特開平07−068931号、特
開平07−089226号、特開平09−226252
号等が挙げられる。
法としては、溶剤系で行う方法(例えば、特開平10−
175264号等)、ウレタンのカルボン酸を金属塩や
アミンで処理する方法(例えば、松永勝浩ら、日本化学
会誌、1998、849、等)、ウレタンの高分子反応
を利用する方法(例えば、Xu,H−S.,Yang,
C−Z;J.polym.sci.polym.phy
s.,33,745(1995)等)等が挙げられる。
量に用いるため、近年社会的に問題となっている環境へ
の影響が懸念され、また、生産性の向上、コスト低減等
の要請に反する。上記したウレタンのカルボン酸を金属
塩やアミンで処理する方法、ウレタンの高分子反応を利
用する方法も、やはり、溶剤を使用するため環境への悪
影響が懸念される。また、ウレタンの高分子反応を利用
する方法では、窒素雰囲気下、触媒を用いるため、操作
が煩雑になる。
の有用な材料として認識されており、ポリウレタンアイ
オノマーをゴルフボールカバーに用いる技術も提案され
ている。例えば、特表2000−513595号公報に
は、4級アンモニウムウレタンアイオノマーをゴルフボ
ールカバーに用いることにより、ゴルフボールの弾性が
改良され、ゴルフクラブのインパクト後の初速が大きく
なるゴルフボールが記載されている。しかし、従来のゴ
ルフボールは、ゴルフクラブのインパクトにより、その
表面に傷が付きやすく、耐傷つき性に満足できるもので
はない。
レタンアイオノマーに用いられるスルホン酸に由来する
イオン性セグメントを分子内に含む鎖延長剤を提供する
ことを目的とする。また、本発明は、溶剤を用いなくて
も、効率良く、確実かつ簡便にポリウレタンアイオノマ
ーを製造する方法を提供することを目的とする。さら
に、本発明は、上記方法により得られる、ヒステリシス
ロスが小さく、高強度かつ柔軟なポリウレタンアイオノ
マーを提供することを目的とする。さらにまた、本発明
は、上記方法により得られるポリウレタンアイオノマー
の特性を利用したゴルフボール用カバー材、シーリング
材および接着材を提供することを目的とする。
セグメントおよびポリウレタンアイオノマーの製造法等
について鋭意検討した結果、5−スルホイソフタル酸金
属塩に由来のイオン性セグメントを用いることにより、
これを含有するポリウレタンアイオノマーがヒステリシ
スロスが小さく、高強度かつ柔軟であることを知見し
た。また、ポリウレタンの製造方法において、イオン性
セグメントを含み末端に水酸基を有するウレタンプレポ
リマーを用いる方法により、溶剤を用いなくても、効率
良く、確実かつ簡便にポリウレタンアイオノマーを製造
できることを知見した。さらに、特定のイオン性セグメ
ントを有し、上記方法により得られるポリウレタンアイ
オノマーが、ゴルフボール用カバー材、シーリング材、
接着材として好適であり、特に、ゴルフボール用カバー
材としたときに耐傷つき性に優れることを知見した。本
発明者らは、上記知見を基に本発明(以下に示す(1)
〜(11)の発明)を完成した。
基)セグメントを分子内に含む、下記一般式[1]で示
される鎖延長剤。
いアルキレン基、Mは金属原子である。) 該延長剤を用いることにより、ポリウレタンのハードセ
グメント部位にアイオノマー成分を導入できる。
ルホイソフタル酸、そのジエステル、それらの金属塩
と、ジオールとの反応により得られる、(1)に記載の
鎖延長剤。
基を有していてもよいアルキル基、Mは水素原子または
金属原子である。) (3)前記5−スルホイソフタル酸、そのジエステル、
それらの金属塩(「金属塩等」とする)に対するジオー
ルのモル比(ジオール/金属塩等)が、2.0以上で製
造される(2)に記載の鎖延長剤。
シアネートの一部とイオン性セグメントを有する鎖延長
剤とを反応させウレタンプレポリマーとした後、ポリイ
ソシアネートと反応させてポリウレタンアイオノマーを
製造することを特徴とするポリウレタンアイオノマーの
製造方法。 (5)I)無溶媒下でポリオール(A)とポリイソシア
ネート(B)とイオン性セグメントを有する鎖延長剤
(D)とを反応させ、II)工程I)で得られる反応物
と、ポリイソシアネート(C)とイオン性セグメントを
有しない鎖延長剤(E)とを反応させることを特徴とす
る、ポリウレタンアイオノマーの製造方法。
に対するポリイソシアネート(B)に含有するイソシア
ネート基の当量比(NCO(B)/OH(A))が、
0.8〜1.3であり、ポリオール(A)に含有する水
酸基に対するポリイソシアネート(C)に含有するイソ
シアネート基の当量比(NCO(C)/OH(A))が
1.3〜0.7である、(5)に記載の製造方法。ここ
で、NCO(B)/OH(A)は、0.9〜1.3が好
ましく、0.95〜1.0がより好ましく、1.0が特
に好ましい。また、NCO(C)/OH(A)は、1.
2〜0.7が好ましく、1.05〜1.0がより好まし
く、1.0が特に好ましい。
性セグメントを有する鎖延長剤(D)と前記イオン性セ
グメントを有しない鎖延長剤(E)とに含有する水酸基
の合計量に対する、前記ポリイソシアネート(B)と前
記ポリイソシアネート(C)に含有するイソシアネート
基の合計量の当量比[NCO((B)+(C))/OH
((A)+(D)+(E))]が、0.6〜1.4であ
る、(5)または(6)に記載の製造方法。ここで、N
CO((B)+(C))/OH((A)+(D)+
(E))は、0.8〜1.2が好ましく、0.9〜1.
1がより好ましく、1.0が特に好ましい。なお、本明
細書では、イオン性セグメントを有しない鎖延長剤
(E)の量比を便宜上、水酸基を用いて表している(O
H(E))が、後述するように、イオン性セグメントを
有しない鎖延長剤(E)はポリウレタンの延長剤として
一般に用いられるものであれば水酸基に限らず、アミノ
基等でもよい。
延長剤(D)に含有する水酸基に対する、前記イオン性
セグメントを有しない鎖延長剤(E)に含有する水酸基
の当量比(OH(E)/OH(D))が、1.0以上で
ある、(5)〜(7)のいずれかに記載の製造方法。こ
こで、OH(E)/OH(D)は、1.0〜10が好ま
しく、1.0〜5.0がより好ましく、2.0〜3.0
が特に好ましい。
ルホイソフタル酸金属塩である、(4)〜(8)のいず
れかに記載の製造方法。上記(4)〜(9)により、溶
剤を用いなくても、効率良く、確実かつ簡便にポリウレ
タンアイオノマーを製造することができる。
記載の方法により得られる、ポリウレタンアイオノマ
ー。具体的には、前記(4)〜(9)のいずれかに記載
の方法により得られる、イオン性セグメントを含有する
ポリウレタンアイオノマーであり、イオン性セグメント
は5−スルホイソフタル酸金属塩であるのが好ましい。
これにより、ヒステリシスロスが小さく、高強度かつ柔
軟なポリウレタンアイオノマーが得られる。
ンアイオノマーを含有する、ゴルフボール用カバー材、
シーリング材または接着材。
本発明の製造方法は、無溶媒下で、ポリオールとポリイ
ソシアネートの一部とイオン性セグメントを有する鎖延
長剤とを反応させウレタンプレポリマーとした後、ポリ
イソシアネートと反応させてポリウレタンアイオノマー
を製造する方法である。すなわち、ポリオールとポリイ
ソシアネートとイオン性セグメントを有する鎖延長剤と
を、無溶媒下、ポリイソシアネート不足条件で反応さ
せ、末端に水酸基を有するウレタンプレポリマーを製造
し、次の工程で不足分のポリイソシアネート、必要に応
じて鎖延長剤を加えて、ポリウレタンアイオノマーを製
造する方法である。
以下述べる。 <ポリオール(A)>ポリオール(A)は、ポリエーテ
ルポリオール、ポリエステルポリオール、その他のポリ
オールおよびこれらの混合ポリオール等を使用すること
ができる。ポリエーテルポリオールは、例えば、エチレ
ングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリ
コール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオ
ール、1,4−ブタンジオール、4,4’−ジヒドロキ
シフェニルプロパン、4,4’−ジヒドロキシフェニル
メタン、グリセリン、1,1,1−トリメチロールプロ
パン、1,2,5−ヘキサントリオール、ペンタエリス
リトール等の多価アルコールの1種または2種以上に、
プロピレンオキサイド、エチレンオキサイド、ブチレン
オキサイド、スチレンオキサイド等の1種または2種以
上を付加して得られるポリエーテルポリオール、あるい
は、開環重合によって得られるポリエーテルポリオール
が挙げられる。具体的には、ポリオキシプロピレングリ
コール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプ
ロピレントリオール、テトラヒドロフラン(THF)の
開環重合によって得られるポリテトラメチレングリコー
ル等が挙げられる。
レングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオー
ル、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキ
サンジメタノール、グリセリン、1,1,1−トリメチ
ロールプロパンその他の低分子ポリオールの1種または
2種以上と、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、ス
ベリン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、
ダイマー酸その他の低分子カルボン酸やオリゴマー酸の
1種または2種以上との縮合重合体;プロピオンラクト
ン、バレロラクトン、カプロラクトン等の開環重合体が
挙げられる。
リオール;ポリカーボネートポリオール;ポリブタジエ
ンポリオール;水素添加されたポリブタジエンポリオー
ル;アクリルポリオール;エチレングリコール、ジエチ
レングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレン
グリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキ
サンジオール等の低分子ポリオールが挙げられる。
マーの物性が特に優れることから、数平均分子量500
〜3000、特に500〜2000のポリエーテルポリ
オールおよびポリエステルポリオールが好ましい。ポリ
エーテルポリオールとしては、テトラヒドロフランの開
環重合によって得られるポリテトラメチレンエーテルグ
リコール、ポリプロピレンポリオールが好ましく、ポリ
エステルポリオールとしては、アジピン酸とエチレング
リコールからなるアジペートポリオール、ポリカプロラ
クトンポリオールが好ましい。これらのポリオールは、
1種単独でも2種以上を組み合わせて用いることもでき
る。
アネート(B)は、イソシアネート基を2個以上を有す
る化合物であれば特に限定されず、例えば、2,4−ト
リレンジイソシアネート(2,4−TDI)、2,6−
トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)、4,4
´−ジフェニルメタンジイソシアネート(4,4´−M
DI)、2,4´−ジフェニルメタンジイソシアネート
(2,4´−MDI)、p−フェニレンジイソシアネー
ト、ポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネート、
キシリレンジイソシアネート(XDI)、1,5−ナフ
タレンジイソシアネート等の芳香族ポリイソシアネー
ト;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ノル
ボルナンジイソシアネートメチル(NBDI)等の脂肪
族ポリイソシアネート;イソホロンジイソシアネート
(IPDI)、H6 XDI(水添XDI)、H12MDI
(水添MDI)等の脂環式ポリイソシアネート;上記各
ポリイソシアネートのカルボジイミド変性ポリイソシア
ネート、またはこれらのイソシアヌレート変性ポリイソ
シアネート等が挙げられる。また、立体障害の大きなイ
ソシアネート基を少なくとも1個有するイソシアネート
を用いることもできる。具体的には、三井サイテック社
製のTMI(モノイソシアネート)、TMXDI(ジイ
ソシアネート)、サイセン(トリイソシアネート)等が
好ましく挙げられる。
ーの物性が特に優れることから、4,4´−MDI、
2,4´−MDI、TDI、HDIが好ましい。これら
は、1種単独でも2種以上を併用することもできる。
アネート(C)は、上記例示したポリイソシアネート
(B)と同様のポリイソシアネートを用いることがで
き、ポリイソシアネート(C)は1種単独でも2種以上
を併用することもできる。また、ポリイソシアネート
(B)とポリイソシアネート(C)は同一でも、異なっ
ていてもよい。
(D)>本発明で用いるイオン性セグメントを有する鎖
延長剤(D)は、イオン性セグメントを分子内に含む鎖
延長剤、または、これと後述するイオン性セグメントを
有しない鎖延長剤(E)との混合物である。イオン性セ
グメントを分子内に含む鎖延長剤は、後述するイオン性
セグメントを有しない鎖延長剤(E)として用いられる
ジオール等と、後述する5−スルホイソフタル酸等との
反応により得られる。以下、イオン性セグメントを有し
ない鎖延長剤(E)としてジオールを例に説明する。
剤は、 スルホン酸塩基セグメントを分子内に含む、下記
一般式[1]で示される鎖延長剤である。
いアルキレン基、Mは金属原子である。)
アルキレン基としては、例えば、エチレン基、プロピレ
ン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、およ
び、これらの基の水素原子がメチル基、エチル基、プロ
ピル基等で置換された基が挙げらる。入手容易性、鎖延
長剤の製造容易性と安定性、ポリウレタンアイオノマー
の物性等に優れる点で、エチレン基、ブチレン基、ヘキ
シレン基が好ましい。
リウム、カリウム等のアルカリ金属、ベリリウム、マグ
ネシウム、カリウム等のアルカリ土類金属、鉄、ニッケ
ル、銅、亜鉛、アルミニウム等が挙げられる。中でも、
鎖延長剤の製造容易性と安定性、ポリウレタンアイオノ
マーの物性等に優れる点で、リチウム、ナトリウム、カ
リウム等のアルカリ金属、ベリリウム、マグネシウム、
カリウム等のアルカリ土類金属が好ましく、特に、ナト
リウムが好ましい。
剤は、下記一般式[2]に示すイオン性セグメントであ
る5−スルホイソフタル酸、そのジエステルまたはそれ
らの金属塩と、ジオールとを反応させることにより得ら
れる。反応条件は、通常用いられるエステル交換反応の
条件を任意に選択することができる。スルホン酸の金属
塩化は、ジオールとの反応の前または反応終了後に、一
般的な条件でスルホン酸基を各種塩基(例えば、水酸化
ナトリウム等)で中和することにより行うことができ
る。
基を有していてもよいアルキル基、Mは水素原子または
金属原子である。)
酸、 そのジエステル、 またはそれらの金属塩に対するジ
オールのモル比(ジオール/金属塩)が、2.0以上で
あるのが、確実にエステル交換できるため、好ましい。
さらに好ましくは、3. 0以上、特に好ましくは、4.
0以上である。過剰に用いるジオールは、エステル交換
反応終了後、通常の方法(例えば、蒸留等)で除去し
て、イオン性セグメントを分子内に含む鎖延長剤として
もよく、過剰のジオールを除去せずに、イオン性セグメ
ントを分子内に含む鎖延長剤とジオール(イオン性セグ
メントを有しない鎖延長剤(E))との混合物としても
よい。
剤の分子量は、用いる金属Mに依存するが、600以下
であるのが好ましく、550以下であるのがより好まし
い。イオン性セグメントを分子内に含む鎖延長剤とイオ
ン性セグメントを有しない鎖延長剤(E)との混合物の
混合比は、特に限定されず、上記エステル交換反応の効
率、イオン性セグメントのポリウレタンアイオノマーへ
の導入比等に応じて選択できる。好ましくは、イオン性
セグメントを分子内に含む鎖延長剤の10〜50%溶液
であり、特に好ましくは、15〜30%溶液である。こ
の範囲であれば、エステル交換反応が速やかに進行し、
ポリウレタンアイオノマーへのイオン性セグメントの導
入効果が発現し、ヒステリシスロスが小さく、高強度か
つ柔軟なポリウレタンアイオノマーが得られる。イオン
性セグメントを分子内に含む鎖延長剤とイオン性セグメ
ントを有しない鎖延長剤(E)との混合物は、市販品を
用いることもでき、例えば、上記一般式[1](R1 が
エチレン基)で示される竹本油脂社製の20%エチレン
グリコール溶液が挙げられる。
(E)>イオン性セグメントを有しない鎖延長剤(E)
は、ポリウレタンの製造に用いられる通常の鎖延長剤で
ある。このような鎖延長剤は、一般に分子量300未満
の分子内に2個以上の活性水素を有する化合物であっ
て、ポリオール、ポリアミン、アミノアルコール等が用
いられる。ポリオールとしては、例えば、エチレングリ
コール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオ
ール、1,2−ブタンジオール、1,4−ブタンジオー
ル、1,5−ペンタンジオール、ネオペンチレングリコ
ール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5
−ペンタンジオール、1,8−オクタンジオール、1,
9−ノナンジオール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−シ
クロヘキサンジメタノール、ビスヒドロキシエトキシベ
ンゼン、ビスフェノールAのエチレンオキサイドまたは
プロピレンオキサイド付加物、グリセリン、トリメチロ
ールプロパン等が挙げられる。
レンジアミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミ
ン、メチレン−ビス(クロロアニリン)等が挙げられ
る。アミノアルコールとしては、例えば、エタノールア
ミン、プロパノールアミン、ε−アミノヘキサノール等
が挙げられる。この他に水,尿素も鎖延長剤として用い
ることができる。
物性に優れ、経済的に有利であるため、ポリオールが好
ましく、特に、エチレングリコール、ブタンジオールが
好ましい。
ールとポリイソシアネートの一部とイオン性セグメント
を有する鎖延長剤とを反応させウレタンプレポリマーと
した後、ポリイソシアネートと反応させてポリウレタン
アイオノマーを製造する方法である。すなわち、ポリオ
ールとポリイソシアネートとイオン性セグメントを有す
る鎖延長剤とを、無溶媒下、ポリイソシアネート不足条
件で反応させ、末端に水酸基を有するウレタンプレポリ
マーを製造し、次の工程で不足分のポリイソシアネー
ト、必要に応じて鎖延長剤を加えて、ポリウレタンアイ
オノマーを製造する方法である。本発明の製造方法は、
近年社会的に問題となっている環境への影響に配慮し、
生産性の向上、コスト低減等の要請を満足するため、無
溶剤下における方法である。
ンショット法(一段法)、プレポリマー法(二段法)等
が知られている。ワンショット法(一段法)は、一般に
非常に速く、特殊な反応促進のための触媒の存在下、各
成分を加えると同時に強力な攪拌により混合しポリウレ
タンを製造する方法であり、ポリオール、ポリイソシア
ネートを複数使用する場合は、ほぼ同一の反応性が要求
される。本発明で用いるポリオール(A)、イオン性セ
グメントを有する鎖延長剤(D)およびイオン性セグメ
ントを有しない鎖延長剤(E)は、それらの反応性が異
なると考えられ、ワンショット法(一段法)で、効率良
く、確実かつ簡便に製造することはできなかった。
ールをベースとした末端にイソシアネート基を有するプ
レポリマー中間体を用いる方法であり、活性水素化合物
と容易に反応し、所望のポリウレタン、特殊なポリウレ
タンの製造に適している。しかし、該方法で無溶媒下、
ポリウレタンアイオノマーを製造しても、イオン性セグ
メントを有する鎖延長剤(D)およびイオン性セグメン
トを有しない鎖延長剤(E)の反応性が異なると考えら
れるため、未反応のイオン性セグメントを有する鎖延長
剤(D)がポリウレタンアイオノマー中に認められ、効
率良く、確実かつ簡便に製造することはできなかった。
基と、反応性の異なるイオン性セグメントを有する鎖延
長剤(D)およびイオン性セグメントを有しない鎖延長
剤(E)を同時に反応させず、かつ、ウレタンプレポリ
マーの末端を高反応性のイソシアネート基でなく、水酸
基にすれば、ポリウレタンアイオノマーを効率良く、確
実かつ簡便に製造できることを知見した。本発明の製造
方法は、無溶媒下で、ポリオールとポリイソシアネート
の一部とイオン性セグメントを有する鎖延長剤とを反応
させウレタンプレポリマーとした後、ポリイソシアネー
トと反応させてポリウレタンアイオノマーを製造する方
法である。すなわち、従来のプレポリマー法は、ポリイ
ソシアネート過剰の条件で末端にイソシアネート基を有
するプレポリマーを製造し、次の工程で鎖延長剤を加え
てポリウレタンを製造する方法であるが、本発明の製造
方法は、ポリオールとポリイソシアネートとイオン性セ
グメントを有する鎖延長剤とを、無溶媒下、ポリイソシ
アネート不足条件で反応させ、末端に水酸基を有するウ
レタンプレポリマーを製造し、次の工程で不足分のポリ
イソシアネート、必要に応じて鎖延長剤を加えて、ポリ
ウレタンアイオノマーを製造する方法である。
(A)とポリイソシアネート(B)とイオン性セグメン
トを有する鎖延長剤(D)とを反応させて、末端が水酸
基のウレタンプレポリマーを調製する工程I)と、工程
I)の反応物(ウレタンプレポリマー)とポリイソシア
ネート(C)とイオン性セグメントを有しない鎖延長剤
(E)とを反応させて、ポリウレタンアイオノマーを製
造する工程II)と、を特徴とする製造方法である。
シアネート(B)とイオン性セグメントを有する鎖延長
剤(D)とを反応させる工程である。本工程I)では、
ポリウレタンの製造に必要なポリイソシアネートの一部
を用いることに特徴がある。一部のポリイソシアネート
を用いることにより、工程I)で得られるプレポリマー
の末端が水酸基となり、イオン性セグメントを有する鎖
延長剤(D)とイオン性セグメントを有しない鎖延長剤
(E)の反応性が異なっても、ポリウレタンアイオノマ
ーを効率良く、確実かつ簡便に製造することができる。
(B)、ポリイソシアネート(C)、イオン性セグメン
トを有する鎖延長剤(D)およびイオン性セグメントを
有しない鎖延長剤(E)の量比は、工程I)で得られる
ウレタンプレポリマーの末端が水酸基となる量比であれ
ば特に限定されず、ポリオール(A)、イオン性セグメ
ントを有する鎖延長剤(D)およびイオン性セグメント
を有しない鎖延長剤(E)に含有する水酸基の合計量に
対する、ポリイソシアネート(B)、ポリイソシアネー
ト(C)に含有するイソシアネート基の合計量の当量比
[NCO((B)+(C))/OH((A)+(D)+
(E))]が、ポリウレタンの製造に一般的に選択され
る比であれば良く、具体的には、0.6〜1.4の範囲
内であり、0.8〜1.2が好ましく、0.9〜1.1
がより好ましく、1.0が特に好ましい。この範囲内
で、ポリイソシアネートを適宜分配して工程I)と工程
II)に用いる。上記各成分が以下に説明する範囲であ
ると、作業性が良く、得られるポリウレタンアイオノマ
ーの物性に優れるため好ましい。なお、本発明の方法に
おいて、イオン性セグメントはポリウレタンアイオノマ
ーの主鎖に導入されてもよく、側鎖に導入されてもよ
い。
一部とあるのは、ポリウレタンの製造に必要な量のポリ
イソシアネートの一部の量をいい、ポリオール(A)に
含有する水酸基に対するポリイソシアネート(B)に含
有するイソシアネート基の当量比(NCO(B)/OH
(A))が、0.8〜1.3であり、0.9〜1.3が
好ましく、0.95〜1.0がより好ましく、1.0が
特に好ましい。この範囲であれば、イオン性セグメント
を有する鎖延長剤(D)の存在により、工程I)で得ら
れるプレポリマーの末端が水酸基となり、反応性の劣る
と考えられるイオン性セグメントを有する鎖延長剤
(D)をプレポリマー中に確実に導入できる。
有する鎖延長剤(D)を反応させることを特徴とする。
イオン性セグメントを有する鎖延長剤(D)を工程I)
で反応させることにより、ウレタンプレポリマーの末端
が水酸基となり、 かつ、 確実にウレタンプレポリマー中
に効率良く導入でき、確実かつ簡便に製造することがで
きる。ここで、工程I)において、ポリオール(A)に
含有する水酸基とイオン性セグメントを有する鎖延長剤
(D)に含有する水酸基との合計量に対する、ポリイソ
シアネート(B)のイソシアネート基の当量比(NCO
(B)/(OH(A)+OH(D)))が1.0未満で
ある。
とポリイソシアネート(C)とイオン性セグメントを有
しない鎖延長剤(E)とを反応させることを特徴とす
る。これにより、イオン性セグメントを有する鎖延長剤
(D)はすでにプレポリマー中に導入されているため、
反応性が異なるイオン性セグメントを有する鎖延長剤
(D)とイオン性セグメントを有しない鎖延長剤(E)
とのイソシアネートに対する競合反応が抑えられ、ポリ
ウレタンアイオノマーを効率良く、確実かつ簡便に製造
することができる。
基に対する、ポリイソシアネート(C)に含有するイソ
シアネート基の当量比(NCO(C)/OH(A))が
1.3〜0.7であり、1.2〜0.7が好ましく、
1.05〜1.0がより好ましく、1.0が特に好まし
い。
に対する、イオン性セグメントを有する鎖延長剤(D)
およびイオン性セグメントを有しない鎖延長剤(E)に
含有する水酸基の合計量の比(OH((D)+(E))
/OH(A))が、0.5〜1.5であり、0.8〜
1.2が好ましく、0.9〜1.1がより好ましく、
1.0が特に好ましい。さらに、イオン性セグメントを
有する鎖延長剤(D)に含有する水酸基に対する、前記
イオン性セグメントを有しない鎖延長剤(E)に含有す
る水酸基の当量比(OH(E)/OH(D))が、1.
0以上であり、1.0〜10が好ましく、1.0〜5.
0がより好ましく、2.0〜3.0が特に好ましい。こ
れらの範囲内で、イオン性セグメントを有する鎖延長剤
(D)と前記イオン性セグメントを有しない鎖延長剤
(E)を適宜分配して工程I)と工程II)に用いる。
たはウレタンプレポリマーの製造条件を選択でき、例え
ば、50〜200℃で加熱撹拌またはオーブンで加熱す
ることにより得られる。必要に応じて、有機スズ化合
物、有機ビスマス、アミン等のウレタン化触媒を用いて
もよい。工程I)で得られる末端に水酸基を有するウレ
タンプレポリマーは、1種単独で、または、2種以上を
併用して用いることができる。工程II)も、同様の条
件を選択できる。
オール(A)と、ポリオール(A)の水酸基に対するイ
ソシアネート基が1.0当量となるポリイソシアネート
(B)と、ポリオール(A)の水酸基に対する(D)の
水酸基が0.33当量となるイオン性セグメントを有す
る鎖延長剤(D)と、を混合し、攪拌しながら、70〜
80℃でイソシアネートが消失するまで反応させる(工
程I))。その後、得られた反応物(ウレタンプレポリ
マー)に、工程I)のポリオール(A)の水酸基に対す
るイソシアネート基が1.0当量となるポリイソシアネ
ート(C)と、工程I)のポリオール(A)の水酸基に
対する水酸基が0.67当量となるイオン性セグメント
を有しない鎖延長剤(E)と、を高速で攪拌して充分混
合した後、70〜140℃で反応させて(工程I
I))、所望のポリウレタンアイオノマーを得る。
メントを有する鎖延長剤(D)およびイオン性セグメン
トを有しない鎖延長剤(E)の反応性が異なっても、反
応性に劣るイオン性セグメントを有する鎖延長剤(D)
が確実にポリウレタンアイオノマーに導入でき、ポリウ
レタンアイオノマーを効率良く、確実かつ簡便に製造す
ることができる。また、本発明の製造方法は、溶剤を用
いないため、近年の環境対策にも充分対応できる。
る、ポリウレタンアイオノマーを提供する。具体的に
は、上記製造方法により得られる、イオン性セグメント
を含有するポリウレタンアイオノマーであり、イオン性
セグメントは5−スルホイソフタル酸金属塩であるのが
好ましい。上記方法で得られるポリウレタンアイオノマ
ー中の、イオン性セグメントの含量は、製造方法の工程
I)におけるイオン性セグメントを有する鎖延長剤
(D)の使用量、鎖延長剤(D)の濃度等に依存する
が、具体的には、ポリウレタンアイオノマーに対して、
0.01〜0.2当量であり、好ましくは、0.05〜
0.15当量である。特定のイオン性セグメントを確実
に導入したポリウレタンアイオノマーは、ヒステリシス
ロスが小さく、高強度かつ柔軟である。そのため、これ
らの特性を生かし、ゴルフボール用カバー材、シーリン
グ材および接着材等に使用でき、特に、ゴルフボール用
カバー材として好適に使用できる。
ール用カバー材に好適に使用できるゴルフボールとし
て、固体または液体のコアを、ゴム糸の巻線で巻き付
け、次いでアイオノマーやバラタ等によるカバーで被覆
した糸巻きゴルフボール、ならびに、一体成形されたゴ
ム製部材からなるコアおよび該コア上に被覆したアイオ
ノマー樹脂等の熱可塑性樹脂カバーから構成される、中
実のツーピースボール等のソリッドゴルフボール等が挙
げらる。
ム糸等の材質、製法等は特に限定されず、公知の材料を
用いて製造することができる。カバー用の組成物は、上
記のポリウレタンアイオノマーを含有するれば、本発明
の目的を損なわない範囲で、必要に応じて、例えば、無
機充填材、白色顔料、紫外線吸収剤、酸化防止剤、分散
助剤、安定剤、滑剤等の添加剤を配合することができ
る。なお、上記ポリウレタンアイオノマーは、1種単独
で、または2種以上を併用して用いることができる。
ポリウレタンアイオノマーと必要に応じて使用される添
加剤等とを、2軸混練押出機等で溶融混練する方法が挙
げられる。
形またはあらかじめ半球殻状のハーフシェルを成形し、
それを2枚用いて、最内層を被覆する中間層を包み加圧
成形する等の方法で形成される。
面に、ボールに適度な回転を与えるとともに、空気抵抗
を少なくするための凹部、すなわちディンプルが形成さ
れる。ディンプルの幾何学的配列としては、8面体、2
0面体等のいずれの配列であってもよく、また、ディン
プルの模様としては、スクウェアー型、ヘキサゴン型、
ペンタゴン型、トライアングル型等のいかなる形態の模
様であってもよい。カバー層成形後、バフ研磨、塗装、
スタンプ等の各種の処理を施してもよい。
ウレタンアイオノマーを含有するものであれば、他の配
合剤等は特に限定されず、本発明の本発明の目的を損わ
ない範囲で、必要に応じて他の添加剤、配合剤、ポリマ
ー等を含有させてもよい。添加剤、配合剤としては、例
えば、補強剤(充填剤)、老化防止剤、酸化防止剤、顔
料(染料)、可塑剤、揺変性付与剤、紫外線吸収剤、難
燃剤、溶剤、界面活性剤(レベリング剤を含む)、分散
剤、脱水剤、防錆剤、接着付与剤、帯電防止剤、チクソ
トロピー付与剤等が挙げられる。なお、上記ポリウレタ
ンアイオノマーは、1種単独で、または2種以上を併用
して用いることができる。また、ポリウレタン系組成物
に用いられる、架橋剤、ポリイソシアネート等を配合す
ることもできる。これらの添加剤、配合剤およびポリマ
ー等は、シーリング剤、接着剤等の組成物に通常用いら
れるものを、通常の含量で配合することができ、目的、
用途、要求される性能等に応じて適宜変更することがで
きる。
耐熱性、耐候性、強度等を向上させるためエポキシ樹脂
を配合してもよく、耐水性、耐候性等を向上させるため
シリコーン系の樹脂を配合してもよい。
ノマーおよび必要とする成分を減圧下あるいは窒素存在
下に、混合ミキサー等の撹拌装置を用いて十分に混練
し、均一に分散させることにより製造される。
好適に用いられるが、強度または柔軟性が要求されるシ
ーリング材および接着材等に特に好適に用いられる。
これらに限定されない。 <ポリウレタンアイオノマーの製造方法> (実施例1) 工程I);テトラヒドロフラン(THF)の開環重合に
よって得られた、数平均分子量1,000のポリテトラ
メチレングリコール(ポリオール(A)、BASF社
製)324質量部、4,4´−ジフェニルメタンジイソ
シアネート(4,4´−MDI、ポリイソシアネート
(B)、日本ポリウレタン社製)78.5質量部、およ
び、20%5−スルホイソフタル酸ソーダヒドロキシル
エチルエステルのエチレングリコール溶液(イオン性セ
グメントを有する鎖延長剤(D)、竹本油脂社製)1
3.1質量部を加えて、70℃で30分反応させた。 工程II);得られたウレタンプレポリマーに、ブタン
ジオール(イオン性セグメントを有しない鎖延長剤
(E)、関東化学社製)19.5質量部、および、メタ
ンジイソシアネート(ポリイソシアネート(C))7
8.5質量部を加えて高速で攪拌し充分に混合した後、
バットに流延し、130℃で10時間反応させて、ポリ
ウレタンアイオノマー(I)を得た。なお、工程II)
において、加熱攪拌することにより反応させれば、反応
温度を低くできる。
酸基に対するポリイソシアネート(B)に含有するイソ
シアネート基の当量比(以下、単に「比」という) N
CO(B)/OH(A)=1.0 ポリオール(A)に含有する水酸基に対するイオン性
セグメントを有する鎖延長剤(D)に含有する水酸基の
比 OH(D)/OH(A)=0.33工程II)ポ
リオール(A)に含有する水酸基に対するイオン性セグ
メントを有しない鎖延長剤(E)に含有する水酸基の比
OH(E)/OH(A)=0.67 ポリオール(A)に含有する水酸基に対する、イオン
性セグメントを有する鎖延長剤(D)に含有する水酸基
とイオン性セグメントを有しない鎖延長剤(E)に含有
する水酸基との合計量の比 OH((D)+(E))/
OH(A)=1.0 イオン性セグメントを有する鎖延長剤(D)に含有す
る水酸基に対する、イオン性セグメントを有しない鎖延
長剤(E)に含有する水酸基の比 OH(E)/OH
(D)=2.0 ポリオール(A)に含有する水酸基に対するポリイソ
シアネート(C)に含有するイソシアネート基の比 N
CO(C)/OH(A)=1.0 [NCO((B)+(C))/OH((A)+(D)
+(E))]=1.0
ール(ポリオール(A)、クラレ社製)310質量部、
4,4´−MDI(ポリイソシアネート(B))75質
量部、および、20%5−スルホイソフタル酸ソーダヒ
ドロキシルエチルエステルのエチレングリコール溶液
(イオン性セグメントを有する鎖延長剤(D)、竹本油
脂社製)12質量部を加えて、70℃で30分反応させ
た。 工程II);得られたウレタンプレポリマーに、ブタン
ジオール(イオン性セグメントを有しない鎖延長剤
(E)、関東化学社製)17.8質量部、および、4,
4´−MDI(ポリイソシアネート(C))75質量部
を加えて高速で攪拌し充分に混合した後、バットに流延
し、130℃で10時間反応させて、ポリウレタンアイ
オノマー(II)を得た。なお、ポリオール(A)、ポ
リイソシアネート(B)等の混合比(実施例1に記載の
〜)は、実施例1と同様である。
F)の開環重合によって得られた、数平均分子量1,0
00のポリテトラメチレングリコール(ポリオール
(A)、BASF社製)210質量部、4,4´−MD
I(ポリイソシアネート(B))、106質量部を加え
て、70℃で3時間反応させた。その後、20%5−ス
ルホイソフタル酸ソーダヒドロキシルエチルエステルの
エチレングリコール溶液(イオン性セグメントを有する
鎖延長剤(D)、竹本油脂社製)8.5質量部、ブタン
ジオール(イオン性セグメントを有しない鎖延長剤
(E))12.7質量部を加えて高速で攪拌し充分に混
合した後、バットに流延し、130℃で10時間反応さ
せて、ポリウレタンアイオノマー(III)を得た。
おりである。 NCO(B)/OH(A)=2.0 OH(D)/OH(A)=0.33 OH(E)/OH(A)=0.67 OH((D)+(E))/OH(A)=1.0 OH(E)/OH(D)=2.0 NCO(B)/OH((A)+(D)+(E))=
1.0
F)の開環重合によって得られた、数平均分子量1,0
00のポリテトラメチレングリコール(ポリオール
(A)、BASF社製)210質量部、4,4´−MD
I(ポリイソシアネート(B))106質量部を加え
て、70℃で3時間反応させた。その後、得られたウレ
タンプレポリマーに、ブタンジオール(イオン性セグメ
ントを有しない鎖延長剤(E1))12.7質量部、お
よび、エチレングリコール(イオン性セグメントを有し
ない鎖延長剤(E2))4.4質量部を加えて高速で攪
拌し充分に混合した後、バットに流延し、130℃で1
0時間反応させて、ポリウレタン(I)を得た。
おりである。 NCO(B)/OH(A)=2.0 OH((E1)+(E2))/OH(A)=1.0 NCO(B)/OH((A)+(E1)+(E2))
=1.0
オノマー中に未反応の5−スルホイソフタル酸ソーダヒ
ドロキシルエチルエステルの粒が確認でき、無溶剤下の
反応において従来のプレポリマー法で製造すると、5−
スルホイソフタル酸ソーダのイオン性セグメントをポリ
ウレタン中に効率良く導入できなかった。対して、実施
例1および2の本発明の製造方法では、製造したポリウ
レタンアイオノマー中に未反応の5−スルホイソフタル
酸ソーダヒドロキシルエチルエステルの粒は確認でき
ず、効率良くポリウレタン中に導入でき、無溶剤下でも
確実かつ簡便に所望のポリウレタンアイオノマーを製造
できた。
アネートおよびブタンジオールから得られるポリウレタ
ン(II)(市販品、ミラクトンE190)を用いた。 (歪み−応力曲線)実施例1、2および比較例1で得ら
れたポリウレタンアイオノマー(I)〜(III)、比
較例2および3で得られたポリウレタン(I)、(I
I)の物性(引張強さ(TB)および破断時伸び(E
B))を、JIS K6252−1993に準拠して測
定し、その歪み−応力曲線を図1に示した。
レタンアイオノマー(III)は破断時のEBは大きい
がTBが小さく低強度であり、比較例2のポリウレタン
(I)は破断時のEBが小さく、比較例3のポリウレタ
ン(II)は破断時のTB、EBは共に大きいが、TB
が全体的に大きく柔軟性に欠ける。対して、実施例1お
よび2のポリウレタンアイオノマー(I)、(II)
は、破断時のTB、EB共に大きく、かつ、TBが全体
的に小さいため、柔軟でかつ高強度である。
られたポリウレタンアイオノマー(II)、比較例3で
得たポリウレタン(II)のヒステリシスロスを、JI
S K6252−1993に準拠して測定した。その結
果を図2に示した。
のポリウレタンアイオノマー(II)は、比較例3のポ
リウレタン(II)に対して、ヒステリシスロスが小さ
く、高強度かつ柔軟であるため、ゴルフボール用カバー
材等として好適に用いられる。
第1表に示す配合(質量部)で、2軸押出し機を用い
て、180℃で溶融混練した。得られた組成物を、直径
38.3mm、2.54mm変形時のコンプレッション
値40kgfのソリッドコアに、2.2mmの厚さに射
出成形により被覆し、ゴルフボールを得た。なお、「ハ
イラミン1605」は、三井ジュポン・ポリケミカル社
製のナトリウムイオン性エチレン−メタクリル酸共重合
体である。
ルの耐傷付き性を評価するために、ショートアイアン
(#9アイアン)、ドライバーを用いて打撃後のゴルフ
ボール表面のカバー材の傷の有無を調べた。結果を第1
表に示す。評価は、ゴルフボールの表面に傷がほとんど
付いていない場合を「良好」、少し傷が付いてる場合を
「良」、傷が付いてる場合を「不良」とした。
マーをカバー材に用いたゴルフボール(実施例3)は、
従来品に対して、傷が付きにくく、耐傷付き性が改良さ
れた。
ーに用いられるスルホン酸に由来するイオン性セグメン
トを有する鎖延長剤を提供することができる。また、本
発明により、溶剤を用いなくても、効率良く、確実かつ
簡便にポリウレタンアイオノマーを製造する方法を提供
できる。さらに、本発明により、上記方法により得られ
る、ヒステリシスロスが小さく、高強度かつ柔軟なポリ
ウレタンアイオノマーを提供できる。さらにまた、本発
明により、上記方法により得られるポリウレタンアイオ
ノマーの特性を利用したゴルフボール用カバー材、シー
リング材および接着材を提供できる。
る。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】無溶媒下で、ポリオールとポリイソシアネ
ートの一部とイオン性セグメントを有する鎖延長剤とを
反応させウレタンプレポリマーとした後、ポリイソシア
ネートと反応させてポリウレタンアイオノマーを製造す
ることを特徴とするポリウレタンアイオノマーの製造方
法。 - 【請求項2】I)無溶媒下で、ポリオール(A)とポリ
イソシアネート(B)とイオン性セグメントを有する鎖
延長剤(D)とを反応させ、 II)工程I)で得られる反応物と、ポリイソシアネー
ト(C)とイオン性セグメントを有しない鎖延長剤
(E)とを反応させることを特徴とする、ポリウレタン
アイオノマーの製造方法。 - 【請求項3】ポリオール(A)に含有する水酸基に対す
るポリイソシアネート(B)に含有するイソシアネート
基の当量比(NCO(B)/OH(A))が、0.8〜
1.3であり、ポリオール(A)に含有する水酸基に対
するポリイソシアネート(C)に含有するイソシアネー
ト基の当量比(NCO(C)/OH(A))が1.3〜
0.7である、請求項2に記載の製造方法。 - 【請求項4】前記イオン性セグメントを有する鎖延長剤
(D)に含有する水酸基に対する、前記イオン性セグメ
ントを有しない鎖延長剤(E)に含有する水酸基の当量
比(OH(E)/OH(D))が、1.0以上である、
請求項2または3に記載の製造方法。 - 【請求項5】前記イオン性セグメントが、5−スルホイ
ソフタル酸金属塩である、請求項1〜4のいずれかに記
載の製造方法。 - 【請求項6】請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法
により得られる、ポリウレタンアイオノマー。 - 【請求項7】請求項6に記載のポリウレタンアイオノマ
ーを含有する、ゴルフボール用カバー材、シーリング材
または接着材。
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