JP2004016532A - テニスボール - Google Patents

Abstract

【課題】コア２からのガスの漏出が少なく、しかも破損しにくいテニスボール１の提供。
【解決手段】テニスボール１は、コア２と、フェルト部３と、シーム部４とを備えている。コア２は、中空の球体である。コア２は、ゴム組成物が架橋されることによって形成されている。ゴム組成物は、基材ゴムとゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体に由来する複合体とが混練されることで得られる。この三元共重合体は、ゴム成分、ポリオレフィン成分及びナイロン成分のグラフト重合によって得られる。この複合体では、ゴム成分とポリオレフィン成分とからなるマトリクス中に微細なナイロン繊維が分散している。複合体の配合量は、ゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下である。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬式テニスに用いられるテニスボールに関する。詳細には、本発明は、テニスボールのコアの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
テニスボールは、ゴム製で中空のコアと、このコアを被覆する２枚のフェルト部（「メルトン」とも称される）とを備えている。コアには、圧縮ガスが充填されている。圧縮ガスによってコアの内圧が高められており、これによってテニスボールに適度な反発性能と好ましい打球感とが付与されている。通常コアの内圧と大気圧との差は、６０ＫＰａから１２０ＫＰａ程度である。
【０００３】
このテニスボールは、容器（金属製缶又はＰＥＴボトル）に収納されて工場から出荷され、流通する。容器の内圧は大気圧よりも高められており、これによってコアからのガスの漏出が抑制される。
【０００４】
プレーヤーが容器を開封すると、テニスボールは大気圧下に曝される。大気圧下ではコアからガスが徐々に漏出し、コアの内圧が大気圧に近づく。開封から長時間が経過したテニスボールは、反発性能が低いのでテニスのプレーに適さない。使用頻度が少なく、外観上は新品と比べて遜色ない場合であっても、開封から長時間が経過したテニスボールは廃棄される必要がある。
【０００５】
ガスの漏出が抑制されたテニスボールが、種々提案されている（特開昭６１−１４３４５５号公報及び特表平７−５０８９０７号公報を参照のこと）。しかしながら、これらのテニスボールにおいても、ガス漏出の抑制は未だ十分ではない。
【０００６】
コアの内圧が大気圧とほぼ同等とされたテニスボールも市販されている。このテニスボールは、「プレッシャーレスボール」と称されている。プレッシャーレスボールではガスの漏出がほとんど無いので、反発性能の低下が抑制される。しかしながら、プレッシャーレスボールは打球感に劣る。公式試合では、プレッシャーレスボールは使用されていない。
【０００７】
テニスボールがラケット及び地面と繰り返し衝突することにより、コアが破損することがある。特開平１０−３２３４０８号公報には、ポリアミド短繊維の配合によって耐久性が高められたコアが開示されている。しかし、このコアの耐久性は未だ十分ではない。
【０００８】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、コアからのガスの漏出が少なく、しかも破損しにくいテニスボールの提供をその目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るテニスボールは、ゴム組成物が架橋されてなる中空のコアと、このコアを被覆するフェルト部とを備えている。このゴム組成物は、ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体に由来しかつナイロン短繊維を含有する複合体を含んでいる。この複合体の配合量は、ゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下である。
【００１０】
このゴム組成物は、基材ゴムと複合体とが混練されることで得られる。複合体に含まれるナイロン繊維は、補強効果を奏する。ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体に由来するナイロン繊維は、単体で基材ゴムに添加される補強繊維に比べてマトリクスとの結合力が強く、マトリクスへの分散も均一である。このテニスボールでは、コアからのガスの漏出を複合体が抑制する。このテニスボールでは、容器が開封された後も内圧が低下しにくい。ガス漏出が抑制される理由は詳細には不明であるが、複合体に含まれるナイロン繊維がガス通過を妨げるためと推測される。このテニスボールでは、複合体によってコアの強度が高められる。このテニスボールは破損しにくい。
【００１１】
内圧低下の抑制と強度との観点から、ゴム組成物におけるナイロン繊維の量はゴム１００質量部に対して７質量部以上２０質量部以下が好ましい。好ましくは、ナイロン繊維の平均繊維直径は０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である。好ましくは、ナイロン繊維の平均繊維長さは１μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００１２】
好ましくは、ゴム組成物の主成分は天然ゴムであり、ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体におけるゴム成分も天然ゴムである。このテニスボールでは、ナイロン繊維とマトリクスとの結合力がさらに高い。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るテニスボール１が示された一部切り欠き断面図である。このテニスボール１は、コア２と、フェルト部３と、シーム部４とを備えている。コア２は、中空の球体である。コア２の厚みは、通常３ｍｍから４ｍｍ程度である。フェルト部３は、コア２の表面を被覆している。フェルト部３は、接着剤によってコア２の表面に貼り付けられている。貼り付けられる前のフェルト部３の形状は、ダンベル状である。シーム部４は、フェルト部３同士の間に位置している。
【００１５】
コア２は、ゴム組成物が架橋されることによって形成されている。好適な基材ゴムとしては、天然ゴム、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリクロロプレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、イソブチレン−イソプレン共重合体及びアクリルゴムが例示される。これらのゴムの２種以上が併用されてもよい。好ましい基材ゴムは、天然ゴム、ポリブタジエン及びスチレン−ブタジエン共重合体である。反発性能、強度及びコストの観点から、天然ゴムが特に好ましい。
【００１６】
ゴム組成物は、基材ゴムとゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体に由来する複合体とが混練されることで得られる。この三元共重合体は、ゴム成分、ポリオレフィン成分及びナイロン成分のグラフト重合によって得られる。この複合体では、ゴム成分とポリオレフィン成分とからなるマトリクス中に微細なナイロン繊維が分散している。この複合体は、日本レオロジー学会誌Ｖｏｌ．２５（１９９７）に掲載された論文「ゴム・ポリオレフィン・ナイロン三元グラフト共重合体より調整されたミクロ分散系極細繊維強化複合体の開発（Ｎｅｗ　Ｔｙｐｅ　Ｆｉｎｅ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｒｕｂｂｅｒ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　Ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｆｒｏｍ　Ｒｕｂｂｅｒ／ｐｏｌｙｏｌｅｆｉｎ／Ｎｙｌｏｎ　Ｇｒａｆｔ　Ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）」に開示されている。
【００１７】
基材ゴムと複合体とが混練される場合、その混練温度は、ポリオレフィン成分の軟化点よりも高温であってナイロン成分の軟化点よりも低温に設定される。混練により基材ゴムとポリオレフィン成分との相転移が生じ、ポリオレフィン成分が基材ゴム中に分散する。このゴム組成物が架橋されることで、マトリクス中に分散した微細なナイロン繊維で補強されたコア２が得られる。ナイロン繊維の補強効果によりコア２の強度が向上する。このコア２は、繰り返しの打撃によっても破損しにくい。ナイロン繊維は微細でしかも均一に分散しているので、このナイロン繊維はコア２からのガスの漏出防止に寄与する。このテニスボール１では、長期間にわたって内圧が維持される。
【００１８】
基材ゴムと複合体との混練温度は、ポリオレフィン成分の軟化点よりも５℃以上、特には２０℃以上高温であることが好ましい。また、混練温度は、ナイロン成分の軟化点よりも５℃以上、特には２０℃以上低温であることが好ましい。混練温度制御の容易の観点から、ポリオレフィン成分の軟化点とナイロン成分の軟化点とが１０℃以上、特には４０℃以上異なるゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体が用いられるのが好ましい。本明細書において「軟化点」とは、「ＪＩＳ　Ｋ　６９２４−２」の規定に準拠して測定されたビカート軟化温度を意味する。
【００１９】
この複合体の製造では、まずゴム、ポリオレフィン及び反応剤が密閉型混練機で混練され、反応生成物が得られる。この反応生成物では、ポリオレフィンがマトリクスを形成し、ゴムがドメインを形成する。次に、この反応生成物、ナイロン及び反応剤が二軸押出機によって混練され、ゴム成分、ポリオレフィン成分及びナイロン成分を含む三元共重合体が得られる。この三元共重合体では、ゴム成分及びポリオレフィン成分からなるマトリクス中にナイロン粒子が分散している。ナイロン粒子の径は、通常は２μｍから３μｍである。次に、三元共重合体が、ドラフトがかけられつつ二軸押出機のノズルから押し出され、ストランドが得られる（紡糸工程）。この紡糸工程によりナイロン粒子が延伸され、繊維状となる。こうして、複合体が得られる。
【００２０】
複合体の配合量は、ゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下である。本明細書において配合量の基準とされるゴムの量は、基材ゴムの量と複合体に含まれるゴム成分の量との合計である。配合量が上記範囲未満であると、コア２のガス漏出防止性能及び強度が不十分となることがある。この観点から、配合量は２３質量部以上がより好ましく、２５質量部以上が特に好ましい。配合量が上記範囲を超えると、テニスボール１の打球感が不十分となることがある。この観点から、配合量は５５質量部以下がより好ましく、４０質量部以下が特に好ましい。
【００２１】
ゴム組成物におけるナイロン繊維の量は、ゴム１００質量部に対して７質量部以上２０質量部以下が好ましい。ナイロン繊維の量が上記範囲未満であると、コア２のガス漏出防止性能及び強度が不十分となることがある。この観点から、ナイロン繊維の量は１０質量部以上がより好ましく、１２質量部以上が特に好ましい。ナイロン繊維の量が上記範囲を超えると、テニスボール１の打球感が不十分となることがある。この観点から、ナイロン繊維の量は１８質量部以下がより好ましく、１６質量部以下が特に好ましい。
【００２２】
分散性及び補強効果の観点から、平均繊維直径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下、特には０．１０μｍ以上０．８μｍ以下であり、平均繊維長さが１μｍ以上１０００μｍ以下、特には５０μｍ以上５００μｍ以下であるナイロン繊維が好ましい。ナイロン繊維のアスペクト比は、１０以上２００以下、特には５０以上２００以下が好ましい。
【００２３】
ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体の好ましいゴム成分としては、天然ゴム成分、ポリイソプレン成分、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体成分、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体成分及び水添アクリロニトリル−ブタジエン共重合体成分が挙げられる。２種以上のゴム成分が併用されてもよい。これらのゴム成分は、ナイロンとの混練時及び紡糸時にゲル化しにくい。基材ゴムが天然ゴムの場合は、混練性及び分散性の観点から、天然ゴム成分を含む三元共重合体が好ましい。
【００２４】
ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体の好ましいポリオレフィン成分としては、低密度ポリエチレン成分、高密度ポリエチレン成分及びポリプロピレン成分が挙げられる。２種以上のポリオレフィン成分が併用されてもよい。これらのポリオレフィン成分は結晶性を備えている。このオレフィン成分に由来する結晶ラメラのアンカー効果により、ナイロン繊維とマトリクスとの結合が強化されると推測される。テニスボール１の打球感及び反発性能の観点から、低密度ポリエチレン成分が特に好ましい。
【００２５】
ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体の好ましいナイロン成分としては、ナイロン−６成分及びナイロン−６６成分が挙げられる。両者が併用されてもよい。これらのナイロン成分が用いられることにより、ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体が簡便かつ低コストで得られうる。
【００２６】
ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体におけるポリオレフィン成分の量は、ゴム成分１００質量部に対して２０質量部以上１３０質量部以下が好ましい。ポリオレフィン成分の量が上記範囲未満であると、ポリオレフィンの微結晶によるアンカー効果が薄れ、コア２の強度が不十分となることがある。この観点から、ポリオレフィン成分の量は３５質量部以上が特に好ましい。ポリオレフィン成分の量が上記範囲を超えると、基材ゴムへのナイロン繊維の分散性が不十分となることがある。この観点から、ポリオレフィン成分の量は１１０質量部以下が特に好ましい。
【００２７】
ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体におけるナイロン成分の量は、ゴム成分１００質量部に対して５０質量部以上１５０質量部以下が好ましい。ナイロン成分の量が上記範囲未満であると、コア２のガス漏出防止性能及び強度が不十分となることがある。この観点から、ナイロン成分の量は６０質量部以上が特に好ましい。ナイロン成分の量が上記範囲を超えると、テニスボール１の打球感が不十分となることがある。この観点から、ナイロン成分の量は１２０質量部以下が特に好ましい。
【００２８】
好ましいゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体の具体例としては、大和ポリマー株式会社から市販されている商品名「ＳＨＰ」シリーズが挙げられる。「ＳＨＰ」シリーズのグレードとしては、下記の表１に示されるものが例示される。
【００２９】
【表１】

【００３０】
ゴム組成物の架橋形態は特には制限されないが、通常は硫黄架橋が採用される。硫黄の配合量は、ゴム１００質量部に対して０．５質量部以上５．０質量部以下が好ましい。配合量が上記範囲未満であると、コア２の強度が不十分となることがある。この観点から、配合量は１．０質量部以上がより好ましく、１．５質量部以上が特に好ましい。配合量が上記範囲を超えると、テニスボール１の打球感が損なわれることがある。この観点から、配合量は４．０質量部以下がより好ましく、３．５質量部以下が特に好ましい。
【００３１】
強度向上、比重調整等の目的で、ゴム組成物に充填剤が配合されてもよい。好適な充填剤としては、酸化亜鉛、クレー、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、シリカ及びカーボンブラックが例示される。
【００３２】
ゴム組成物には、必要に応じ、加硫促進剤、架橋助剤、軟化剤、補強剤、老化防止剤、着色剤、加工助剤等が配合されてもよい。
【００３３】
テニスボール１の製造では、まずゴム組成物から半球状のハーフシェルが成形される。次に、２つのハーフシェルが貼り合わされることで、コア２が得られる。貼り合わせ前には、コア２に塩化アンモニウムのタブレット、亜硝酸ナトリウムのタブレット及び水が投入される。コア２の架橋時にはこれらタブレット及び水が加熱され、塩化アンモニウムと亜硝酸ナトリウムとが化学反応を起こす。化学反応によって窒素ガスが発生する。この窒素ガスによってコア２の内圧が高められる。もちろん、他の手段によって内圧が高められてもよい。新品段階でのコア２の内圧と大気圧との差は、通常は６０ＫＰａ以上１２０ＫＰａ以下である。新品段階の内圧とは、加圧された容器に収納されて通常の流通経路で販売され、容器が開封された直後のテニスボール１の内圧を意味する。このコア２に接着剤によってフェルト部３が貼り合わされ、テニスボール１が得られる。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。
【００３５】
［実施例１］
天然ゴム９０質量部、ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体に由来する複合体（前述の商品名「ＳＨＰ　ＬＡ１０６０」）２５質量部、酸化亜鉛１０質量部、クレー４０質量部、炭酸マグネシウム３０質量部、シリカ４質量部、ステアリン酸１質量部、加硫促進剤としてのＮ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（大内新興化学工業社の商品名「ノクセラーＣＺ」）２質量部、他の加硫促進剤としての１，３−ジフェニルグアニジン（大内新興化学工業社の商品名「ノクセラーＤ」）２質量部、及び硫黄２．５質量部を密閉式混練機で混練し、ゴム組成物を得た。複合体には３８質量％の天然ゴムが含まれているので、このゴム組成物のゴムの量は１００質量部である。複合体には３３質量％のナイロン繊維が含まれているので、このゴム組成物は８質量部のナイロン繊維を含んでいる。
【００３６】
次に、このゴム組成物をプラグ状に予備成形し、この予備成形体を１５０℃の成形型に投入して４分間加熱し、ハーフシェルを成形した。次に、このハーフシェルの合わせ面に接着剤を塗布した。次に、このハーフシェルに、０．２ｇの塩化アンモニウムタブレットと０．３ｇの亜硝酸ナトリウムタブレットと１．５ｇの水とを投入した。次に、このハーフシェルに他のハーフシェルを貼り合わせて球状とし、これらハーフシェルを１５０℃の成形型に投入し、４分間加熱してコアを得た。このコアに、側面にゴム糊を付着させたダンベル状のフェルト部２枚を接着剤で貼り合わせ、１３５℃の成形型に投入して１４分間加熱し、実施例１のテニスボールを得た。
【００３７】
［実施例２及び３並びに比較例２及び３］
天然ゴム、複合体及び硫黄の配合量を下記の表１に示されるようにした他は実施例１と同様にして、実施例２及び３並びに比較例２及び３のテニスボールを得た。
【００３８】
［比較例１］
複合体を配合せず、天然ゴム及び硫黄の配合量を下記の表１に示されるようにした他は実施例１と同様にして、比較例１のテニスボールを得た。
【００３９】
［比較例４］
天然ゴム及び硫黄の配合量を下記の表１に示される通りとし、複合体に代えて天然ゴムとポリアミド繊維とが１００：５０の質量比で混合された混合物（宇部興産社の商品名「ＵＢＥＰＯＬ−ＨＥ０１００」）２７質量部を配合した他は実施例１と同様にして、比較例４のテニスボールを得た。
【００４０】
［フォワードデフォメーションの測定］
テニスボールを互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれの方向に２．５４ｃｍ圧縮する予備圧縮を行った。この予備圧縮を３回繰り返した後２時間以内に、気温が２０℃であり相対湿度が６０％である環境下で、スチーブンスコンプレッションテスターにてフォワードデフォメーションを測定した。具体的には、テニスボールに１５．５７Ｎの初期荷重をかけた時点を出発点とし、８０．０７Ｎの終荷重をかけた時点を最終点として、出発点と最終点との間のテニスボールの変形量（ｍｍ）を測定した。測定は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の方向にテニスボールを変形させて行い、この平均値をフォワードデフォメーションの値とした。この結果が、下記の表２に示されている。
【００４１】
［リターンデフォメーションの測定］
上記フォワードデフォメーションの測定における最終点からさらに荷重をかけて変形量を２．５４ｃｍとした時点を出発点とし、８０．０７Ｎの荷重となるまで復元させた時点を最終点として、出発点と最終点との間のテニスボールの復元変形量（ｍｍ）を測定した。測定は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３方向にテニスボールを変形させて行い、この平均値をリターンデフォメーションの値とした。この結果が、下記の表２に示されている。
【００４２】
［バウンド高さの測定］
テニスボールをＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸（互いに直交する３本の軸）方向に２．５４ｃｍずつ圧縮する予備圧縮を行った。この予備圧縮を３回繰り返した後２時間以内に、気温が２０℃であり相対湿度が６０％である環境下で、テニスボールを２５４ｃｍの高さからコンクリート製基板の表面に自由落下させた。そして、跳ね上がった高さ（ｃｍ）を測定した。この高さは、テニスボール最高点におけるテニスボールの最下部分から基板表面までの距離である。測定を４回行い、平均値を算出した。この結果が、下記の表２に示されている。
【００４３】
［内圧の測定］
気温が２０℃であり相対湿度が６０％であり気圧が大気圧である環境下に、製造直後のテニスボールを２４時間保持して、その内圧（大気圧との差）を測定した。このテニスボールを上記環境下にさらに２ヶ月間保持し、その内圧を測定した。１０個の測定結果の平均値が、下記の表２に示されている。
【００４４】
［耐久性の評価］
エアーガンにてテニスボールを発射し、２５ｍ／ｓの速度で金属板に衝突させた。この衝突をテニスボールが破損するまで繰り返し、破損までの衝突数を測定した。この結果が、比較例１の衝突回数が１００とされたときの指数として、下記の表２に示されている。
【００４５】
［打球感の評価］
テニスボールを５０名の上級プレーヤーにテニスラケットで打撃させ、打球感を評価させた。打球感がよいと回答したプレーヤーが４０名以上のものを「◎」とし、２５名以上３９名以下のものを「○」とし、２４名以下のものを「×」とした。この結果が、下記の表２に示されている。
【００４６】
【表２】

【００４７】
表１において、比較例１、２及び４のテニスボールでは、内圧の低下が大きい。しかも、比較例１、２及び４のテニスボールは耐久性に劣っている。一方、比較例３のテニスボールは、打球感が劣っている。これに対し、各実施例のテニスボールは、内圧維持性能及び打球感の両方に優れている。この評価結果より、本発明の優位性は明らかである。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のテニスボールではコアからのガスの漏出が少ない。このテニスボールは、繰り返しの打撃によっても破損しにくい。このテニスボールは長持ちするので、経済性に優れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るテニスボールが示された一部切り欠き断面図である。
【符号の説明】
１・・・テニスボール
２・・・コア
３・・・フェルト部
４・・・シーム部

Claims (4)

1. ゴム組成物が架橋されてなる中空のコアと、このコアを被覆するフェルト部とを備えており、
   このゴム組成物が、ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体に由来しかつナイロン短繊維を含有する複合体を含んでおり、
   この複合体の配合量がゴム１００質量部に対して２０質量部以上６０質量部以下であるテニスボール。
2. 上記ゴム組成物におけるナイロン繊維の量がゴム１００質量部に対して７質量部以上２０質量部以下である請求項１に記載のテニスボール。
3. 上記ナイロン繊維の平均繊維直径が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であり、平均繊維長さが１μｍ以上１０００μｍ以下である請求項１又は請求項２に記載のテニスボール。
4. 上記ゴム組成物の基材ゴムが天然ゴムであり、ゴム−ポリオレフィン−ナイロン三元共重合体におけるゴム成分が天然ゴムである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のテニスボール。

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