JP2006239435A - 軽量ツーピースゴルフボール - Google Patents

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Abstract

【課題】ヘッド速度が遅いゴルファー用の軽量ツーピースゴルフボールを提供する。
【解決手段】コア12とこのコア12を包むカバー層14とを具備するゴルフボール10において、ゴルフボールの重量は好ましくは約44.5グラムと約45グラムの間であり、その径は少なくとも約4.27cmであり、100Kg荷重時の偏差は約3.0mmと約4.0mmの間である。さらに、ゴルフボールの反発係数は好ましくは30.48m/sのクラブヘッド速度で少なくとも約0.82から約0.87である。ゴルフボールは軽量ボールについて最適な軌道および全体距離を実現する空力系を有する。この結果、優れたフィーリングで距離を改善する軽量ゴルフボールが実現される。ゴルフボールは、とくに、低スイング速度のプレイヤの競技特性を最適化するように設計されている。
【選択図】図2

Description

この発明は、全般的にゴルフボールに関し、とくに、クラブヘッド速度が遅いゴルファー用の軽量ツーピースゴルフボールに関する。
ゴルフボールがどのように飛行するのかは、多くの要素により決定されるけれども、ゴルファーが制御できる要素は3つしかない。ゴルファーは、ゴルフクラブによってボールを打つことにより、ゴルフボールの速度、打ち出し角度、およびスピンレートを制御する。打ち出し角度は、ゴルフボールの飛行軌跡を設定する。ゴルフボールの速度およびスピンレートは、ボールに揚力を付与し、この揚力が、ゴルフボールの重量および抗力とあいまってボールの全体的な飛行経路を決定する。ゴルフボールが打ち出されたのちに停止する位置は、天候や、ボールが接する着地面に多く左右される。
多くのゴルファーは「低スイング速度」と用ばれることが多い。これは、インパクト時のクラブヘッド速度がプロゴルファーと比較した場合に相対的に遅いことを意味する。典型的には、ゴルフボールをドライバで打ったとき、平均的なプロゴルファーのゴルフボール速度は約234ft/s(160mph)である。低スイング速度のプレイヤは220ft/s(150mph)未満の速度でボールをドライバで打ち出す。低スイング速度のプレイヤのボール速度は遅い。この結果、低スイング速度のプレイヤのボールは、速度および揚力に欠けているため、あまり遠くへ飛ばない。今日のすべてのゴルファーは、かなりのパーセンテージで、低スイング速度であるので、210ヤード(192m)未満しかドライバで打ち出せない。
標準的なボールは、一般に90mph(144.8Km/h)より速いスイング速度で距離が最適化されている。標準的なボールは45グラムより重いが、軽量ボールは一般的に44グラムより軽い。典型的には、軽量ゴルフボールは低スイング速度のゴルファー用に設計されている。これら軽量ゴルフボールは、通常、シングルソリッドコアを固いカバー材料で包んでなるツーピースソリッドボールである。コアの弾力性を増加させて圧縮が大きくなるようにでき、さらにボールを硬くできるのに加え、初速度を増大させ、また、ボールのスピンレートを低減させることができる。これにより、低スイング速度のプレイヤが実現できる距離を最大化する。しかしながら、これらボールは固い感じを伴いがちであり、グリーンでのコントロールが困難である。しかも、これらボールの質量が十分大きくないので目標の顧客に良好な距離を実現しない。
ゴルフボールは一般に複数のディンプルを球表面に含んでいる。通常のディンプルは円形の凹みであり、抗力を減少させ揚力を増大させる。軽量ゴルフボールのディンプルのパッケージは標準重量のゴルフボール用に調整されたものであり、この結果、ボールが高く飛びすぎ、また短距離しか飛ばない。
低スイング速度のプレイヤ用、とくに、90mph(144.8Km/h)未満のクラブヘッド速度のプレイヤ用に設計された高性能ゴルフボール、とくに、飛距離を改善させ優れたフィーリングを提供する高性能ゴルフボールが求められている。
この発明はコアと、このコアを包むカバー層とを有するゴルフボールに向けられている。そして、このゴルフボールの重量は約44.5グラムから約45グラムであり、その径は少なくとも1.68インチ(4.27cm)であり、その反発係数は約100ft/s(30.48m/s)のクラブヘッド速度で少なくとも約0.82である。このゴルフボールは、最適な軌道と全体距離とを実現する複数のディンプルのパターンを有する。
1つの好ましい実施例では、ディンプルパターンは、少なくとも3つの異なる径のディンプルを有する。ディンプルは好ましくは外側表面の少なくとも80%をカバーする。ディンプルの端部角度は、好ましくは、カバーの外側表面と同心で、同一の径の仮想球に対して、14度より大きい。
この発明の1側面によれば、外側表面は約200から約600のディンプルを画定する。
この発明の他の側面によれば、複数のディンプルは、Cを揚力係数としCを抗力係数とした場合にCmag=(C +C 1/2により定義される空体係数の大きさおよびAngle=tan−1(C/D)により定義される空体力角度を有する。さらに、ゴルフボールは外側ランド表面を有し、この外側ランド表面は、少なくとも1つの第1の実質的に一定の幅および少なくとも1つの第2の実質的に一定の幅を有し、第1の幅および第2の幅がディンプルを分離する。さらに、ゴルフボールは、レイノルズ数が約230000でスピンレシオが約0.085のときの第1の空力係数の大きさが約0.24から約0.27で、第1の空体力角度が約31度から約35度であり、レイノルズ数が約207000でスピンレシオが約0.095のときの第2の空体係数の大きさが約0.25から約0.28で、第2の空体力角度が約34度から約38度である。
この発明の他の側面によれば、ゴルフブールは、レイノルズ数が約184000でスピンレシオが約0.106のときの第3の空力係数の大きさが約0.26から約0.29で、第3の空体力角度が約35度から約39度であり、レイノルズ数が約161000でスピンレシオが約0.122のときの第4の空体係数の大きさが約0.27から約0.30で、第4の空体力角度が約37から約42度である。
この発明のさらに他の側面によれば、ゴルフブールは、レイノルズ数が約138000でスピンレシオが約0.142のときの第5の空力係数の大きさが約0.29から約0.32で、第5の空体力角度が約39度から約43度であり、レイノルズ数が約115000スピンレシオが約0.170のときの第5の空体係数の大きさが約0.32から約0.35で、第5の空体力角度が約40度から約44度である。
この発明のさらに他の側面によれば、ゴルフブールは、レイノルズ数が約92000でスピンレシオが約0.213のときの第7の空力係数の大きさが約0.36から約0.40で、第7の空体力角度が約41度から約45度であり、レイノルズ数が約69000でスピンレシオが約0.284のときの第8の空体係数の大きさが約0.40から約0.45で、第8の空体力角度が約40度から約44度である。
この発明の他の側面によれば、ゴルフブールは、好ましくは、100Kg加重時の偏差が約3.00mmから約4.00mmである。
この発明の他の側面によれば、ゴルフブールは、好ましくは、クラブ速度が約100ft/s(30.48m/s)のときの反発係数が約0.83から約0.87であり、より好ましくは、クラブ速度が約100ft/sec(30.48m/s)のときの反発係数が約0.83から約0.85である。
この発明の他の側面によれば、ゴルフブールは、クラブ速度が約125ft/s(38.1m/s)のときの反発係数が少なくとも約0.82である。
好ましくは、コアの表面のショアC材料硬度が約50および約80の間である。
カバー層の厚さは好ましくは約0.08インチ(2.03mm)以下である。
1実施例では、カバー層は熱可塑性材料から形成されてよく、熱可塑性材料は、部分的にまたは完全に中和されたアイオノマー、熱可塑性ポリウレタン、メタローセン、熱可塑性ウレタン、フサボンド(fusabond)、または他のシングルサイト触媒ポリマーまたはこれらのブレンドからなるグループから選択されてよい。
さらに他の実施例では、カバー層は熱硬化性材料から形成されてよく、熱硬化性材料は、芳香族ウレタン、光安定性ウレタン、光安定性ポリ尿素、ポリウレタン−アイオノマーまたはこれらのブレンドからなるグループから選択されてよい。
カバー層のショアD材料硬度は約30および約75の間であってよい。他の実施例では、カバー層のショアD材料硬度は約60未満であってよい。
この発明は、また、コアと、このコアを包むカバー層とを有するゴルフボールに向けられている。そして、このゴルフボールの重量は約44.5グラムから約45グラムであり、100Kg加重時の偏差が約3.0mmから約4.0mmであり、その径は少なくとも1.68インチ(4.27cm)であり、その反発係数は約100ft/s(30.48m/s)のクラブヘッド速度で約0.82から約0.87である。このゴルフボールは、カバー層の外側表面に、最適な軌道と全体距離とを実現する複数のディンプルのパターンを有する。
ゴルフボールが衝突時に飛行する距離はボールの反発係数(CoR。Coefficient Of Restitution)および空力特性に依存する。CoRは2つの物体の直接衝突のまえの当該2つの物体の間の相対速度に対する衝突後の相対速度の比である。CoRは0から1.0までの値をとる。1.0のCoR値は完全弾性衝突相当し、ゼロのCoR値は完全な非弾性衝突に相当する。ゴルフボールに関しては、CoRは衝突後のゴルフボールの速度の、衝突前のゴルフボールの速度に対する比により近似されてきた。
CoRは、ボールと大きな物質との間の衝突に関する重要な尺度である。CoRを測定する従来の1手法では、ゴルフボールまたはゴルフボール部品、空気砲および静止垂直鋼板を用いる。鋼板は約100ポンドすなわち約45kgの重量の衝突面を形成する。一対の弾道光スクリーンがボールの速度を図るために、空気砲および鋼板の間に離間して配置される。ボールは空気砲から鋼板に向かってテスト速度である50ft/s(15.2m/s)から180ft/s(54.9m/s)にわたる範囲を越えて発射される。とくにことわらない限り、この出願で示されるCoRデータは100ft/s(30.5m/s)の速度を用いて測定されたものである。ボールが鋼板に向かっている間に、ボールは各光スクリーンを活性化させて各光スクリーンにおける時間が測定される。この測定では、入射時間間隔がボールの入射速度に比例する。ボールは鋼板に衝突して反射して光スクリーンを通り抜けていく。これが光スクリーンの間を進むのに必要な時間間隔を再び測定する。このため、反射時の時間間隔は反射時のボール速度に比例する。CoRは、反発係数は反射時間間隔の入射時間間隔に対する比として計算できる。
CoRを測定する他の手法は、チタンディスクを用いる。この手法は米国特許第6688991号に説明されており、これは本出願人が出願したものである。
ゴルフボールのCoRは、コアの組成やカバーの組成を含む多くのファクタにより影響を受ける。コアは単一層のコアでもよいし、複数層のコアでもよい。コアはソリッドでもよいし、液体充填でもよい。また糸巻でも発泡性でもよいし、フィラーを含んでも良い。カバーは単一層カバーでもよいし、複数層カバーでもよい。カバーは薄くても良いし、厚くても良い。カバーは高硬度または低硬度としてスピンやフィーリングを制御する。カバーは熱可塑性材料でも、熱硬化性材料でも良く、双方でも良い。上述のすべてのファクタはボールのCoRに影響する。
硬度は、好ましくは、ASTM D−2240に準拠してボタンまたはスラブの形態でショアDスケールで測定される。より具体的には、ショアDスケールはポリマーの窪み硬度を測定する。ショアDが大きいと、それだけポリマーの硬度が大きいことを示す。ショアD材料硬度は、ASTM D−2240に準拠してボタンまたはスラブの形態で、ボール表面で測定される。
この出願では、比重は、テストASTM D−297の条件で定義される。
曲げ弾性率(flexural modulus)はASTM D6272−02に従って測定される。これらのテストは、0.5インチ/分のクロスヘッド速度および2インチスパン長を用いて4点偏差モードで実行できる。テストサンプルは23°C、50%RHで2週間で準備され、その後テストが実行される。
偏差は10Kg、100Kgおよび130Kgの加重をコアまたはゴルフボールのいずれかに印可して測定される。典型的なテストは100Kg加重の下で偏差を測定し、または130Kg加重での偏差から10Kg加重での偏差を差し引いたもの(130−10Kgテスト)を測定する。種々の装置、例えば、英国、スレイのStable Micro Systems社製造の圧縮・伸張テスタ、すなわちModel MT−LQを用いてよい。クロスヘッド速度は好ましくは2.5cm/分である。
測定対象のゴルフボールセンタ、ゴルフボールコア、またはゴルフボールにバネ荷重力を印可して、Atti Engineering Company製の手動機器(「Attiゲージ」)を用いて、圧縮が測定される。この機器は、Federal Dial Gauge Model D81−Cを装備し、既知の荷重の下で較正バネを用いる。検査対象の球はこのバネに対して0.2インチ(5mm)の距離だけ力を受ける。バネが0.2インチだけ圧縮したら、圧縮は100と評価され、バネが0.1インチだけ圧縮したら圧縮値はゼロと評価される。より分かりやすく説明すると、柔らかい材料は、硬く縮まりにくい材料より、小さなAttiゲージ(測度)を有する。この装置で測定された圧縮はまたPGA圧縮とも呼ばれる。Atti圧縮すなわちPGA圧縮とRiehle圧縮との間のおおよその関係はつぎのように表すことができる。
(Atti圧縮すなわちPGA圧縮)=(160−Riehle圧縮)
この発明の一側面によれば、大きな径で、薄いカバー層のゴルフボールが、軽量で、すなわち45.93グラム未満で、好ましくは約44.5グラムと45グラムの間で製造された場合、低速度のクラブで打ったときにボールがより長く飛ぶ。クラブは、より高い飛行軌道でボールを打ち出すことができ、距離が長くなる。軽量ボールに特化したディンプルパターンを提供してもよい。特化したディンプルパターンによりボールの飛行軌道がより硬くなり、その距離がより長くなる。
さらに、ボール全体の偏差が3.0mmから4.0mmの範囲と小さいので、ボールスピンレートが十分に大きくグリーンサイドのプレイが改善される。
したがって、高性能ボール、すなわち、低スイング速度のプレイヤ用に、飛距離が長くグリーンサイドの競技特性にすぐれたものが、以下に説明するように、実現される。
図1および図2において、ゴルフボール10はコア12および少なくとも1つのカバー層14を有し、このカバー層がコアを包む。カバー層14は好ましくは複数のディンプル16を有する。
好ましくは、コア12の外側径は1.50インチより大きく、その重量は約44.5グラムと約45グラムの間であり、このため、径が大きく軽量のゴルフボールが形成される。
さらに、ゴルフボールの100Kgの偏差は約3.0mmと4.00mmの間であり、その100ft/sの反発係数(CoR)は少なくとも約0.82であり、ボールの径は少なくとも1.68インチである。好ましくは、ボールの100ft/sのCoRは約0.83と約0.87の間であり、さらに好ましくは約0.83と約0.84の間である。他の実施例では、ボールの125ft/sのCoRは少なくとも0.82である。好ましくはボールの径は約1.68インチと1.685インチの間であり、カバーの厚さは約0.08インチ以下である。
この発明の一側面によれば、ゴルフボールコアの圧縮が約30と約90の間、または、100Kgの偏差が約3.0から約5.0であるように、ゴルフボールコアは調合される。ゴルフボール10を形成する代表的なベース組成物は、中から高ムーニ粘度のポリブタジエンゴム(PBD)を含む。好ましくは、コアのムーニ粘度は約35より大きく、より好ましくは、約40より大きく、さらに好ましくは、約45より大きく、最も好ましくは、約50から約52ムーニである。PBDの粘度が高ムーニ粘度のPBDが目詰まりその他により製造装置に悪影響を与えるレベルにならない限り、より大きなムーニ粘度のPBDを採用できる。65ムーニより小さい粘度のPBDをこの発明に使用できると考えられる。「ムーニ」(Mooney)単位は生のまたは未加硫のゴムの可塑性を測定する単位である。「ムーニ」単位の可塑性は、任意のスケールで、100°Cの温度でゴムを含み1分2回転で回転する容器中のディスク上で測定されたトルクと等しい。ムーニ粘度の測定はASTM D−1646に従って定義される。
中から高ムーニ粘度のPBD材料で製造されたゴルフボールコアの弾力性は増大し、このためボールの硬度を大きくしなくても距離が増大する。適切な中から高ムーニのPBDの商業的なソースは、Bayer AGである。「CB23」は約51のムーニ粘度を有し、高直鎖ポリブタジエンであり、好ましいPBDである。所望の場合には、ポリブタジエンに当分野で知られている他のエラストマー、例えば、天然ゴム、スチレンブタジエン、および/またはイソプレンをポリブタジエンに混合してコアの特性をさらに変質させてもよい。エラストマーの混合物を用いた場合、コア組成物中の他の成分の量は、全エラストマー混合物の重量100部に基づいたものである。
好ましくは、コアの表面硬度は約40JIS Cと約100JIS Cの間である。より好ましくは、コアの表面硬度は約45JIS Cと約90JIS Cの間である。最も好ましくは、コアの表面硬度は約50JIS Cと約80JIS Cの間である。表面の硬度はコアのセンタ(コアの表面で測定)より少なくとも5ショアCだけ固い。
この発明の他の側面によれば、コアに硫黄化合物を添加してボールの弾力性およびCoRをさらに増大する。好ましい硫黄化合物は、これに限定されないが、ペンタクロロチオフェノール(PCTP)およびPCTPの塩である。好ましい塩は、ZnPCTPである。PCTPおよびZnPCTPをゴルフボールコアに用いてソフトで速いコアを製造することは米国特許第6635716号に開示されており、参照してここに組み入れる。適切なPCTPはA95の商品名でStructol社から販売されている。ZnPCTPはEchinaChem社から商業的に入手できる。
この発明に使用して好適な金属塩ジアクリレート、ジメタクリレートおよびモノメタクリレートは、金属がマグネシウム、カルシウム、亜鉛、アルミニウム、ナトリウム、リチウムまたはネッケルのものである。亜鉛ジアクリレート(ZDA)が好ましいが、この発明はこれに限定されない。ZDAはゴルフボールの初速度を大きくする。ZDAは種々のグレードの純度のものでよい。この発明の目的を実現するには、ZDA中のステアリン酸亜鉛の量が小さいほど、DZAの純度が大きい。約10%未満しかステアリン酸亜鉛を含まないZDAが好ましい。より好ましくは、約4−8%しかステアリン酸亜鉛を含まないZDAがよい。適切な、商業的に入手可能な亜鉛次悪リレートは、Sartomer社からのものである。利用可能なZDAの好ましい濃度は、ポリブタジエン100pphを基準にして、代替的には、ポリブタジエンおよび他のエラストマーの混合物の100pphを基準にして、約15pphから約40pphである。有益なことに、PCTP有機硫黄がコアに離床されるDZAと作用してゴルフボールの初期速度をさらに増大させる。
フリーラジカル開始剤は、金属塩ジアクリレート、ジメタクリレートまたはモノメタクリレートとポリブタジエンの架橋を助長するために用いられる。この発明に用いて適切なフリーラジカル開始剤は、ペルオキシド化合物、例えば、1,1−ジ−(t−ブチルペロキシ)、3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、a−aビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンまたはジ−t−ブチルペルオキシドおよびこれらの混合物である。他の有益な開始剤は、当業者には何ら実験を行わなくても容易に理解できる。約70%から約100%の活性の開始剤が好ましくは、ブタジエン、またはブタジエンに他の1または複数のエラストマーを混合したもの100部を基準にして約0.05pphおよび約2.5pphの範囲の量だけ付加される。より好ましくは約0.15pphおよび約2pphの範囲の量だけ開始剤が付加され、最も好ましくは約0.25pphおよび約1.5pphの範囲の量だけ開始剤が付加される。適切な商業的に入手可能なジクミルペルオキシドはPerkadox BCであり、これは90%より大きな活性のジクミルペルオキシドであり、またDCP 70であり、これは70%より大きな活性のジクミルペルオキシドである。
上述のように、ZDA、または、ジアクリレート、ジメタクリレートおよびモノメタクリレートの他の金属塩をコアに用いた場合、好ましくは、約1pphから約20pphの酸化亜鉛(または、より少ない量のカルシウム酸化物およびより多い量の過酸化物)をコア組成物に添加して、存在するかもしれない任意のアクリル酸と作用して中和させる。より好ましくは、約1.5pphから約12pphの酸化亜鉛を添加し、最も好ましくは、約2pphから約8pphの酸化亜鉛を添加する。
酸化防止剤を用いてもよい。酸化防止剤は、エラストマーの崩壊を防止する化合物である。この発明に有益な酸化防止剤は、これに限定されないが、キノリンタイプの酸化防止剤、アミノタイプの酸化防止剤、アミンタイプの酸化防止剤およびフェノールタイプの酸化防止剤である。
他の成分、例えば、促進剤、具体的には、テトラメチルチウラム、処理助剤、処理オイル、染料および顔料、さらに他の当業者に周知な添加物を、それらが典型的に用いられる用途を達成するに足る量だけ、この発明に用いてもよい。
好ましくは約1pphから約25pphの理具燐度を用いても良い。最も好ましくは約5pphから約20pphのリグリンドを用いても良い。
低密度フィラーをコア調合に付加しても良い。好ましくは約1pphから約15pphの低密度フィラーを用いて良い。最も好ましくは、約5pphから約10pphの低密度フィラーを用いて良い。低密度フィラーを用いてボールの重量を軽量化できる。適切な低密度フィラーは、コア材料、例えばポリブタジエンに一体化可能な空洞球または微小球(micro sphere)である。
高密度フィラーもコア調合に付加できる。好ましくは約0pphから約15pphの高密度フィラーを用いてよい。より好ましくは約3pphから約12pphの高密度フィラーを用いてよい。最も好ましくは約5pphから約10pphの高密度フィラーを用いてよい。コアの重量に応じて、高密度フィラーをカバーに付加してボールの慣性モーメントを改善しても良い。上述のとおり、ボールの重量が好ましい範囲で、高密度フィラーを用いることができる。慣性モーメントの大きなボールは米国特許第6494795号において十分に検討され、参照してここに組み入れる。
適切な高密度フィラーは約2から約19の比重を有してよく、金属粉末(金属合金粉末)、酸化金属、金属シアレート、粒状物、炭質材料、その他、またはこれらのブレンドであってよい。有益な金属粉末(または金属合金粉末)はこれに限定されないが、ビスマス粉末、ホウ素粉末、黄銅粉末、青銅粉末、コバルト粉末、銅粉末、インコネル金属粉末、鉄金属粉末、モリブデン粉末、ニッケル粉末、ステンレス鋼粉末、チタン金属粉末、酸化ジルコン粉末、アルミニウムフレーク、タングステン金属粉末、ベリリウム金属粉末、亜鉛金属粉末または錫金属粉末である。酸化金属の例は、これに限定されないが、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコン、および酸化タングステンである。粒状物炭質材料はこれに限定されないがグラファイトおよびカーボンブラックである。より好ましい高密度フィラーは、約19の比重を持つので、タングステン、酸化タングステンまたはタングステン金属粉末である。
他の有益なフィラーの例はこれに限定されないがグラファイトファイバ、沈殿水和シリカ、クレイ、タルク、グラスファイバ、アラミドファイバ、マイカ、カルシウムメタシリケート、硫酸バリウム、亜鉛硫化物、シリケート、珪藻土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リグリンド(混合され30メッシュ粒子サイズに粉砕されたリサイクル未硬化センタ材料)、マンガン粉末、およびマグネシウム粉末である。
この発明の他の側面によれば、カバー層14の厚さは最小化される。このために、カバー層14(図2に示すように)の厚さは約0.08インチ以下である。最も好ましくは、カバー層の厚さは約0.07インチ以下である。好ましくは、カバー層14は1層で形成される。ただし、カバー層14を複数の層で形成しても良いことは明らかである。カバー層を薄くすることにより、コア12の体積を大きくでき、この結果、より多くの弾力性ポリマーコア材料をコア層に含めることができる。この発明に従うカバー層の好ましい組成物および特性は以下に説明される。
好ましくは、カバー層は熱可塑性材料の単一層からなる。他の実施例では、カバー層は熱効果性材料の単一層からなる。
熱可塑性材料は、例えば、部分的にまたは十分に中和されたアイオノマー、熱可塑性ポリウレタン、メタローセン、熱可塑性ウレタン、フサボンド(fusabond)、または他のシングルサイト触媒ポリマー、またはこれらのブレンドである。熱硬化性材料は、ポリウレタン、ポリ尿素、芳香族材料、脂肪族材料、またはこれらのブレンドである。それら材料の事例的な好ましい形態は、芳香族ウレタン、光安定性ウレタン、ポリウレタン−アイオノマー、および光安定ポリ尿素である。カバー層は、当業者に周知なように、注型または射出成型により製造できる。ウレタンまたは尿素カバー層が用いられる場合、ボールは好ましくはコア12およびカバー層14の間に水蒸気バリア層を具備する。水蒸気バリア層を使用することは米国特許第6632147号に説明され、参照してここに組み入れる。上述のとおり、アイオノマー例えばSurlynをコア12およびウレタン尿素カバー14の間に設けて水蒸気バリア層としてもよい。
カバー層が熱可塑性材料から形成される場合、カバー層の曲げ弾性率は、好ましくは、約500psiおよび約80000psiの間である。より好ましくは、曲げ弾性率は約20000psiおよび約80000psiの間であり、最も好ましくは、曲げ弾性率は約25000psiおよび約70000psiの間である。
カバー層が熱硬化性材料から形成される場合、カバー層の曲げ弾性率は、好ましくは、約500psiおよび約80000psiの間である。より好ましくは、曲げ弾性率は約500psiおよび約45000psiの間であり、最も好ましくは、曲げ弾性率は約210000psiおよび約40000psiの間である。
カバー層が熱可塑性材料から形成される場合、カバー層のショアD硬度は、好ましくは、約30および約75の間である。より好ましくは、ショアD硬度は約40および約70の間であり、最も好ましくは、ショアD硬度は約45および約68の間である。
カバー層が熱硬化性材料から形成される場合、カバー層のショアD材料硬度は、好ましくは、約30および約75の間である。より好ましくは、ショアD材料硬度は約35および約65の間であり、最も好ましくは、ショアD材料硬度は約40および約65の間である。
他の実施例では、カバー層のショアD材料硬度は約60未満であり、好ましくは約55未満である。
コア12およびカバー層14は、上述のとおり、当業者に周知な手法で製造される。
図1および図2を参照すると、カバー層14は好ましくは約200および約600の間のディンプル16を有する。より好ましくは、カバー層14は、300および450の間のディンプル16を有する。好ましくは、ディンプルは球形すなわち円形である。任意のディンプルパターンをゴルフボール10について用いて良い。
この発明の一側面によれば、ボールの他の特性に悪影響を与えることなく、ボールの飛行距離を増分的に調整するために、修正されたディンプルパターンが提供される。この修正されたディンプルパターンは以下に説明され、また、本出願人の出願に係る2004年11月11日出願の米国特許出願第10/980203号により詳細に開示されている。この出願については参照してここに組み入れる。
図1に全体的に示すように、ゴルフボール10は球形表面を有する。この球形表面は、USGA規則の公式ゴルフボールとして、ゴルフボール10の1.68未満の径上の点により定義される。非公式ゴルフボールについては、球形表面は、これに代えて、外側表面によりカバーされる内側球として考えてもよく、これについては米国特許第629615号特許(「615特許」)に記載されるとおりであり、参照してここに組み入れる。「615特許」では、球形表面は、立ち上がった管状格子によりカバーされている。球形表面のどちらの概念もこの発明に適用される。
複数のディンプル16は一般的に18として示される外側非ディンプル表面すなわちランド表面により分離され、ゴルフボール10の外側表面上に形成される。図示のとおり、ディンプル16は円形である。この発明に利用して適切なディンプルは任意形状のディンプルであり、これは三角形、正方形、長方形、五角形、六角形、七角形、八角形、任意の他の多角形、円、半球、楕円、球面または任意の他の形状である。
好ましくは、ディンプル16はゴルフボール10のカバーに入り込み凹みである。代替的には、ディンプル16はゴルフボール10の球形表面を越えて伸びる立ち上がり突起であってもよい。1つの好ましい実施例では、ゴルフボール10は、少なくとも3つの異なる直径のディンプル、より好ましくは5つの異なる直径のディンプルを有する。ディンプルは好ましくはゴルフボールの表面の少なくとも80%をカバーし、全体的な端部角度は14度より大きい。
ディンプルパターンは、好ましくは、ゴルフボール10上に全体パターンを形成する識別可能はセクションまたはリージョン中に配置される。好ましくは、ディンプル16は全体的には20面体パターン中に配置され、これは20個の三角形セクションを含む。他の適切なパターンは、四面体、八面体、六面体、十二面体、その他の多面体、または任意の識別可能なディンプルのグルーピングである。
ここでは、「ディンプル間スペース」は、図1に示すように、任意の隣接する2つのディンプル16の間のランド領域18の幅を意味する。ディンプル間スペースは円形または他の非多角形構造、例えばスペース20である。好ましくは、任意の隣接する2つの多角形ディンプルの間のディンプル間スペースは一定である。換言すれば、隣接する多角形ディンプルの辺は実質的に平行でありその間のスペースを一定にする。ディンプル間スペースの集合がランド領域18を形成する。好ましくはランド領域18の表面面積は、ゴルフボール10の球面の全表面面積の約40%以下である。より好ましくは、ゴルフボール10の全表面面積の約30%未満がランド領域である。さらに好ましくは、ゴルフボール10の全表面面積の約20%未満がランド領域である。
この発明は、さらに、典型的なゴルフボール軌道の飛行レジームをカバーするスピンレートおよびレノルズ数の範囲で、空体力の大きさおよび方向により定義される空体力学のクライテリアの観点から、説明される。これら空体力学のクライテリアおよび力は以下に説明される。
飛行中のゴルフボールに作用する力は図3に示すように式1により計算される。
F=F+F+F (式1)
ここでF=ボールに作用する総合力ベクトル
=揚力ベクトル
=抗力ベクトル
=重力ベクトル
揚力ベクトル(F)はスピンベクトルおよび速度ベクトルの外積により決定される方向に作用する。抗力ベクトル(F)は速度ベクトルとまさに反対の方向に作用する。式1の揚力および抗力の大きさはそれぞれ式2および式3により計算される。
=0.5CρAV (式2)
=0.5CρAV (式3)
ここでρ=空気密度(slugs/ft
A=ボールの投影面積(ft)((π/4)D
D=ボールの直径(ft)
V=ボール速度(ft/s)
=無次元揚力係数
=無次元抗力係数
揚力および抗力係数は、飛行中のボールに加えられる力を定量化するのに用いられ、空気密度、空気速度、ボール速度およびスピンレートに左右される。これらパラメータのすべての影響は2つの無次元パラメータすなわちスピンレート(SR)およびレノルズ数(Nre)により把握される。スピンレートは、ボールの回転表面速度をボール速度で割ったものである。レノルズ数は、空気中を移動するボール表面に作用する粘力に対する慣性力の比を定量化する。SRおよびNreは下記の式4および式5により計算される。
SR=ω(D/2)/D (式4)
re=DVρ/μ (式5)
ここで、ω=ボール回転レート(ラジアン/s)(2π(RPS))
RPS=ボール回転レート(回転/s)
V=ボール速度(ft/s)
D=ボール直径(ft)
ρ=空気密度(slugs/ft
μ=空気の絶対粘度(lb/ft−s)
所定の範囲のSRおよびNreの範囲に対して揚力係数および抗力係数を決定するのに適した多くの方法があり、これらには、軌道スクリーン(ballistic screen)技術とともに室内テスト領域を用いることが含まれる。米国特許第5682230号明細書は一連の軌道スクリーンを用いて揚力および抗力係数を求めることを開示している。米国特許第6186002号明細書および同第6285445号明細書は室内テスト領域を用いて所定の範囲の速度およびスピンレートの範囲に対して揚力係数および抗力係数を決定する方法を開示している。ここでは、各ショットに関してCおよびCの値がSRおよびNreに関連付けられている。その詳細についてはこれら特許文献を参照されたい。ゴルフボールの空体力学試験に習熟した者は、室内テスト領域を使用してまたは代替的に風洞を用いて容易に揚力係数や抗力係数を決定することができる。
ゴルフボールの空体特性は2つのパラメータにより定量化でき、これらは揚力及び抗力を同時に記述する。すなわち、(1)空体力の大きさ(Cmag)および(2)空体力の向き(Angle)である。ここで、ディンプルパターンおよびディンプルプロフィールを選択して好ましい大きさおよび向きのクライテリアを満たすようにすると飛行性能の改善が図られることが判明した。空体力の大きさおよび角度は揚力係数および抗力係数に関連するので、空体係数の大きさおよび角度が好ましいクライテリアを決定するのに用いられる。空体係数の大きさおよび角度は下記の式6および式7により定義される。
mag=(C +C 1/2 (式6)
Angle=tan−1(C/C) (式7)
ボールの方向性によらず一貫した飛行特性を保証するために、各SRおよびNreに対するCmagのパーセント偏差(percent deviation)が重要な役割を果たす。Cmagのパーセント偏差は式8に従って計算される。ここで、任意の2つの配向のCmagの間の差の絶対値の、これら2つの配向のCmagの平均値に対する比が100倍される。
magパーセント偏差
=|(Cmag1−Cmag2)|/((Cmag1+Cmag2)/2)*100 (式8)
ここで、Cmag1=配向1のCmag
mag2=配向2のCmag
飛行特性が一貫するように、パーセント偏差は好ましくは約6パーセントまたはそれ未満である。より好ましくは、Cmagの偏差は約3パーセントまたはそれ未満である。
空体力学上の非対称性は、典型的にはディンプル配列に固有の分離線または製造プロセスに関連する分離線に由来する。パーセントCmag偏差は、好ましくは、分離線平面と直交する回転軸、広く、極平面(poles horizontal)「PH」配向として呼ばれるもので測定されるCmag値と、PHに直交する配向、広くポール・オーバー・ポール「PP」配向として呼ばれるもので測定されるCmag値とを用いて取得される。空体力学上の最も大きな非対称性は一般にPP配向とPH配向との間で測定される。
以上概略したCmagのパーセント偏差は、任意の他の2つの配向と同様にPHおよびPPの配向にも適用される。例えば、浅いディンプルがなる大きな円の特定のディンプルパターンを用いると、異なる配向を測定する必要がある。先の例のシナリオで対称性を測定するために用いる回転軸は、先の大きな円により記述されるこれと一致する平面と直交するであろう。
また、名目(nominal)直径が1.68で名目重量が1.62オンスのゴルフボールに対するCmagおよびAngleのクライテリアは、任意のサイズおよび重量のゴルフボールに対する同様に最適化したクライテリアを得るための有益な尺度であると考えられる。任意のサイズおよび重量のゴルフボールに対してCmagおよびAngleを取得するために、式9および式10に従って、任意の好ましい空体力学クライテリアを調整できる。
Figure 2006239435
この発明に従って製造されたゴルフボールは、米国特許第6729976号(「976特許」)において検討されたゴルフボールと類似した特性を有すると考えられる。これについては当該特許文献を参照されたい。表1はこの発明のゴルフボールの空力クライテリアを示しており、ここでは飛距離が増大している。クライテリアは、SRおよびNReの8つの組み合わせに対する、低、中、高のCmagおよびAngleとして規定されている。低い値および高い値の間にあるCmagおよびAngleのゴルフボールが好ましい。より好ましくは、この発明のゴルフボールは、表1において低い値および中くらいの値により線引きされた範囲のCmagおよびAngleの値を有する。表1において線引きされたCmagの値は、USGAの寸法および重量の規則に合致するものである。表1の空力クライテリアで用いられるゴルフボールの寸法およびサイズはそれぞれ1.68インチおよび44.8グラムである。
Figure 2006239435
ゴルフボールの他の予測される球力特性は「976特許」に詳細に説明されており、適宜これを参照されたい。
この発明について所定の好ましい実施例を参照して説明してきたが、この発明の範囲はこれら実施例に限定されないことに留意されたい。当業者はこれら好ましい実施例の変形例を発見するであろうが、それらはこの発明の趣旨の範囲であり、この範囲は特許請求の範囲に規定されている。
この発明の第1の実施例の歩流布ボールの斜視図である。 図1のゴルフボールの断面図である。 ゴルフボールに作用する力を説明する図である。
符号の説明
10 ゴルフボール
12 コア
14 カバー層
16 ディンプル
18 ランド領域
20 スペース

Claims (33)

  1. コアと、
    上記コアを包むカバー層とを有し、
    上記カバー層は外側表面を有し、
    ゴルフボールの最適な軌道と全体距離とを実現する複数のディンプルのパターンを上記外側表面に形成し、
    上記ゴルフボールの重量は約44.5グラムから約45グラムであり、その径は少なくとも4.27cm(1.68インチ)であり、その反発係数は約30.48m/s(100ft/s)のクラブヘッド速度で少なくとも約0.82であることを特徴とするゴルフボール。
  2. 上記ディンプルパターンは、少なくとも3つの異なる径のディンプルを有する請求項1記載のゴルフボール。
  3. 上記ディンプルは上記外側表面の少なくとも80%をカバーする請求項1記載のゴルフボール。
  4. 上記カバーの外側表面と同心で、同一の径の仮想球に対して、上記ディンプルの端部角度は14度より大きい請求項1記載のゴルフボール。
  5. 上記外側表面は約200から約600のディンプルを画定する請求項1記載のゴルフボール。
  6. 上記複数のディンプルは、Cを揚力係数としCを抗力係数とした場合にCmag=(C +C 1/2により定義される空体係数の大きさおよびAngle=tan−1(C/D)により定義される空体力角度を有し、
    ゴルフボールは外側ランド表面を有し、上記外側ランド表面は、
    少なくとも1つの第1の実質的に一定の幅および少なくとも1つの第2の実質的に一定の幅を有し、上記第1の幅および第2の幅がディンプルを分離し、
    レイノルズ数が約230000でスピンレシオが約0.085のときの第1の空力係数の大きさが約0.24から約0.27で、第1の空体力角度が約31度から約35度であり、
    レイノルズ数が約207000でスピンレシオが約0.095のときの第2の空体係数の大きさが約0.25から約0.28で、第2の空体力角度が約34度から約38度である請求項1記載のゴルフボール。
  7. レイノルズ数が約184000でスピンレシオが約0.106のときの第3の空力係数の大きさが約0.26から約0.29で、第3の空体力角度が約35度から約39度であり、
    レイノルズ数が約161000でスピンレシオが約0.122のときの第4の空体係数の大きさが約0.27から約0.30で、第4の空体力角度が約37から約42度である請求項6記載のゴルフボール。
  8. レイノルズ数が約138000でスピンレシオが約0.142のときの第5の空力係数の大きさが約0.29から約0.32で、第5の空体力角度が約39度から約43度であり、
    レイノルズ数が約115000スピンレシオが約0.170のときの第5の空体係数の大きさが約0.32から約0.35で、第5の空体力角度が約40度から約44度である請求項7記載のゴルフボール。
  9. レイノルズ数が約92000でスピンレシオが約0.213のときの第7の空力係数の大きさが約0.36から約0.40で、第7の空体力角度が約41度から約45度であり、
    レイノルズ数が約69000でスピンレシオが約0.284のときの第8の空体係数の大きさが約0.40から約0.45で、第8の空体力角度が約40度から約44度である請求項8記載のゴルフボール。
  10. 100Kg加重時の偏差が約3.00mmから約4.00mmである請求項1記載のゴルフボール。
  11. クラブ速度が約30.48m/s(100ft/s)のときの反発係数が約0.83から約0.87である請求項1記載のゴルフボール。
  12. クラブ速度が約30.48m/s(100ft/s)のときの反発係数が約0.83から約0.85である請求項11記載のゴルフボール。
  13. クラブ速度が約38.1m/s(125ft/s)のときの反発係数が少なくとも約0.82である請求項1記載のゴルフボール。
  14. 上記コアの表面のショアC材料硬度が約50および約80の間である請求項1記載のゴルフボール。
  15. 上記カバー層の厚さが約2.03mm(0.08インチ)以下である請求項1記載のゴルフボール。
  16. 上記カバー層は熱可塑性材料から形成される請求項1記載のゴルフボール。
  17. 上記熱可塑性材料は、部分的にまたは完全に中和されたアイオノマー、熱可塑性ポリウレタン、メタローセン、熱可塑性ウレタン、フサボンド、または他のシングルサイト触媒ポリマーまたはこれらのブレンドからなるグループから選択される請求項16記載のゴルフボール。
  18. 上記カバー層は熱硬化性材料から形成される請求項1記載のゴルフボール。
  19. 上記熱硬化性材料は、芳香族ウレタン、光安定性ウレタン、光安定性ポリ尿素、ポリウレタン−アイオノマーまたはこれらのブレンドからなるグループから選択される請求項18記載のゴルフボール。
  20. 上記カバー層のショアD材料硬度は約30および約75の間である請求項1記載のゴルフボール。
  21. 上記カバー層のショアD材料硬度は約60未満である請求項1記載のゴルフボール。
  22. コアと、
    上記コアを包むカバー層とを有し、
    上記カバー層は外側表面を有し、
    ゴルフボールの最適な軌道と全体距離とを実現する複数のディンプルを上記カバー層の上記外側表面に形成し、
    上記ゴルフボールの重量は約44.5グラムから約45グラムであり、100Kg加重時の偏差が約3.0mmから約4.0mmであり、その径は少なくとも1.68インチであり、その反発係数は約100ft/sのクラブヘッド速度で約0.82から約0.87であることを特徴とするゴルフボール。
  23. 上記ディンプルパターンは、少なくとも3つの異なる径のディンプルを有する請求項22記載のゴルフボール。
  24. 上記ディンプルは上記外側表面の少なくとも80%をカバーする請求項22記載のゴルフボール。
  25. 上記カバーの外側表面と同心で、同一の径の仮想球に対して、上記ディンプルの端部角度は14度より大きい請求項1記載のゴルフボール。
  26. 上記外側表面は約200から約600のディンプルを画定する請求項22記載のゴルフボール。
  27. 上記複数のディンプルは、Cを揚力係数としCを抗力係数とした場合にCmag=(C +C 1/2により定義される空体係数の大きさおよびAngle=tan−1(C/D)により定義される空体力角度を有し、
    ゴルフボールは外側ランド表面を有し、上記外側ランド表面は、
    少なくとも1つの第1の実質的に一定の幅および少なくとも1つの第2の実質的に一定の幅を有し、上記第1の幅および第2の幅がディンプルを分離し、
    レイノルズ数が約230000でスピンレシオが約0.085のときの第1の空力係数の大きさが約0.24から約0.27で、第1の空体力角度が約31度から約35度であり、
    レイノルズ数が約207000でスピンレシオが約0.095のときの第2の空体係数の大きさが約0.25から約0.28で、第2の空体力角度が約34度から約38度である請求項22記載のゴルフボール。
  28. レイノルズ数が約184000でスピンレシオが約0.106のときの第3の空力係数の大きさが約0.26から約0.29で、第3の空体力角度が約35度から約39度であり、
    レイノルズ数が約161000でスピンレシオが約0.122のときの第4の空体係数の大きさが約0.27から約0.30で、第4の空体力角度が約37度から約42度である請求項27記載のゴルフボール。
  29. レイノルズ数が約138000でスピンレシオが約0.142のときの第5の空力係数の大きさが約0.29から約0.32で、第5の空体力角度が約39度から約43度であり、
    レイノルズ数が約115000スピンレシオが約0.170のときの第5の空体係数の大きさが約0.32から約0.35で、第5の空体力角度が約40度から約44度である請求項28記載のゴルフボール。
  30. レイノルズ数が約92000でスピンレシオが約0.213のときの第7の空力係数の大きさが約0.36から約0.40で、第7の空体力角度が約41度から約45度であり、
    レイノルズ数が約69000でスピンレシオが約0.284のときの第8の空体係数の大きさが約0.40から約0.45で、第8の空体力角度が約40度から約44度である請求項29記載のゴルフボール。
  31. クラブ速度が約30.48m/s(100ft/s)のときの反発係数が約0.83から約0.85である請求項22記載のゴルフボール。
  32. クラブ速度が約38.1m/s(125ft/s)のときの反発係数が少なくとも約0.82である請求項22記載のゴルフボール。
  33. 上記カバー層のショアD材料硬度は約60未満である請求項22記載のゴルフボール。
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