JP2016531656A - ゴルフボールにおける使用のための動的に架橋された熱可塑性材料 - Google Patents
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Abstract
Description
エラストマー組成物は、少なくとも一つのエラストマー、第1フリーラジカル開始剤、第2フリーラジカル開始剤、及び必要に応じて、モノマー又は架橋剤、着色剤、フィラー、加工助剤及び添加剤等の他の成分を含む。個別の成分は、連続ミキサー又はバッチミキサーにおいて、例えば、インターミックスミキサー、2軸押出機等の交差反転式ローターミキサーにおいて、2ロールミルを用いて、バンバリーミキサー等の接線型ローターミキサーにおいて、又はこれらのいくつかの組み合わせで、一緒に混合されて、熱硬化性エラストマー組成物を作製し得る。ミキサーは、単一ステップ又は複数ステップを介して成分を一緒にブレンドし得、分散混合又は分配混合を介して成分を混合し得て、結果的に得られる熱硬化性エラストマー組成物を形成する。このステップはしばしば、エラストマー(例えば、ゴム)を“化合する(compounding)”と呼ばれ、混合物(熱硬化性エラストマー組成物)はまた、エラストマー化合物(例えば、ゴム化合物)と呼ばれ得る。
A.エラストマーポリマー
架橋可能なエラストマー組成物は、少なくとも一つのエラストマーポリマー、特にエチレン性不飽和エラストマーポリマーを含み、例えば、不飽和ゴム又はジエンポリマー又はコポリマーであり得る。このようなエラストマーを調整することにおいて用いられ得る適切なモノマーの非限定的な例は、1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエン(ピペリレン)、2,3−ジメチルー1,3−ブタジエン、1−フェニルー1,3−ブタジエン、1,3−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、エチリデン(thylidene)ノルボルネン、及びビニルノルボルネンを含む。これらと共に用いられ得る適切なコモノマーの非限定的な例は、エチレン、プロピレン、及び、スチレンのような芳香族ビニル化合物を含む。
B.モノマー
図2に示されるゴルフボール112等のゴルフボールの成分を形成することに関する特に有用ないくつかの実施形態では、エラストマー組成物はまた、不飽和カルボン酸又は不飽和カルボン酸の金属塩等のエチレン性不飽和モノマーを含み得る。エチレン性不飽和モノマーは、エラストマーポリマーの架橋に寄与し得る。エラストマー組成物は、例えば不飽和カルボン酸の金属塩における金属カチオンを通して、イオン的に結合された、又は共有結合した一つより多い重合可能なエチレン性不飽和基を有するエチレン性不飽和モノマーを含み得る。
C.第1フリーラジカル開始剤及び第2フリーラジカル開始剤
エラストマー組成物は、第1フリーラジカル開始剤及び第2フリーラジカル開始剤を含む。エラストマー組成物はまた、一つより多い第1フリーラジカル開始剤、又は一つより多い第2フリーラジカル開始剤を含み得る。第1フリーラジカル開始剤は、主に又は排他的に、第1架橋温度でエラストマー化合物の部分的架橋を開始し、第2フリーラジカル開始剤は、主に又は排他的に、第2架橋温度でさらなる架橋を開始する。
D.添加剤
エラストマー組成物は、処理剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、フィラー、顔料、シランカップリング剤、可塑剤、(比較的高いアスペクト比を有するナノ粒子、ナノクレイ、ナノカーボン、グラファイト、ナノシリカ等の)レオロジー改質剤、及び添加剤の組み合わせ等の一以上の添加剤を含み得るが、それらに限定されない。
図1を再び参照すると、エラストマー組成物は、熱可塑性ポリマー組成物が加えられる前に押出機の第1領域122において第1架橋温度で部分的に硬化される。バッチプロセスでは、エラストマー化合物は、熱可塑性ポリマー組成物が反応器へ加えられる前にバッチプロセスの第1時間の間に第1架橋温度で部分的に硬化される。
部分的架橋の所望の点では、熱可塑性ポリマー組成物は、部分的に架橋されたエラストマー化合物へ加えられ、共に混合される。熱可塑組成ポリマー組成物は、固体形態(例えば、フレーク、チップ又はペレットとして)、又は液体形態(つまり、熱可塑性ポリマーのTg又はTmより上へ加熱されて)において加えられ得る。熱可塑性ポリマー組成物が固体形態において加えられるとき、部分的に架橋されたエラストマー化合物と共に混合することにおいて、温度は、熱可塑性ポリマー又は熱可塑性ポリマー組成物におけるポリマーの融点又はガラス転移温度よりも上、又は上になるように増加される。部分的に架橋されたエラストマー化合物と熱可塑性ポリマー組成物との混合物は、第2架橋温度へ加熱される。第2架橋温度への加熱のステップは、固体熱可塑性ポリマー組成物の融解と同時に起こり得る、固体熱可塑性ポリマー組成物が部分的に融解された後で開始し得る、又は固体熱可塑性ポリマー組成物が完全に融解された後であり得る。
熱可塑性ポリマー組成物を加えた後で、混合は、上述のように、第1架橋温度よりも高い第2架橋温度で続けられ、一方で、熱可塑性ポリマー組成物と共に混合されて、熱可塑性ポリマー組成物の連続マトリクスにおいて、硬化された分散したエラストマードメインを形成する。
他の一つのプロセスでは、熱可塑性の、部分的に架橋されたエラストマー組成物は、熱可塑性ポリマー組成物と共に提供され、組み合わされ、その後、二つは、エラストマー組成物がさらに架橋されて、熱可塑性ポリマー組成物のマトリクスにおいて、架橋された又は硬化されたエラストマー組成物のドメインを形成する温度で混合される。このプロセスでは、熱可塑性の、部分的に架橋されたエラストマー組成物は、最初に反応器へ加えられ得る、又は、熱可塑性ポリマー組成物は、最初に反応器へ加えられ得る、又は、熱可塑性の、部分的に架橋されたエラストマー組成物及び熱可塑性ポリマー組成物は、同時に、又は実質的に同時に加えられ得る。熱可塑性の、部分的に架橋されたエラストマー及び熱可塑性ポリマー組成物は、液体(必要に応じて液化するために加熱された)として、又は固体としてそれぞれ独立して加えられ得る。熱可塑性の、部分的に架橋されたエラストマー組成物及び熱可塑性ポリマー組成物の内の一つ又は両方が加えられるとき固体である場合、固体材料は、融解されるまで混合しながら加熱される。熱可塑性の、部分的に架橋されたエラストマーは第2フリーラジカル開始剤を含み、熱可塑性の、部分的に架橋されたエラストマーと熱可塑性ポリマー組成物との混合物は、第2架橋温度へ加熱され、混合されて、混合物が、架橋されたエラストマー組成物の分散相を含む熱可塑性ポリマー組成物の動的に架橋された生成物を形成することを引き起こす。
開示されたプロセスによって作製された材料は、熱可塑性材料及び動的に加硫された又は動的に架橋された熱可塑性材料が有用である任意の用途において用いられ得る。柔軟性、耐久性及び他の特性は、熱硬化性エラストマー組成物及び熱可塑性ポリマー組成物、並びに、動的に架橋された材料を作製することにおいて用いられるそれらの相対量の適切な選択によって、特定の用途において必要とされるものへと一致され得る。開示されたプロセスは有利には、熱硬化性エラストマー組成物相と熱可塑性ポリマー組成物相との間での低分子量成分の移動を防止する、又は遅らせる。
一つの非限定的な例では、動的に架橋された生成物は、コア又はコア構成要素、例えば、図2に示されるゴルフボール112の、中心16又は一以上の中間層18、19、又はカバー24を作製するために用いられ得る。図2は、ゴルフボール112の分解部分断面図を概略的に示す。示されるように、ゴルフボール112は、一以上の中間層18、19及びカバー24によって囲まれる中心12を備えるコア(つまり、カバー24は、コアを囲み、ゴルフボール112の最外層を形成する)を含む多層構造を有し得る。図2は、フォーピース構造を備えるボール112を一般的に示し、現在記載される構造及び技術は、スリーピースボール、及び5以上のピースを備えるボールへ等しく適用可能であり得る。一般的に、カバー24は、ボール112の最外層を画定し得、任意の所望の数のディンプル26を含み得、例えば、280と432の間の総ディンプル、いくつかの例では、300と392との間の総ディンプル、典型的には298と360との間の総ディンプルを含む。従来技術において知られるように、ディンプルの組み入れは一般的に、ボールの空力抵抗を減少させて、ボールが適切に打たれたときに、より大きな飛距離を提供し得る。
Claims (31)
- (a)熱可塑性の、部分的に架橋されたゴム組成物を形成するために第1架橋温度でゴム組成物を部分的に架橋する段階であって、ゴム組成物がゴムポリマー、第1フリーラジカル開始剤、第2フリーラジカル開始剤及びモノマーを含む段階と;
(b)熱可塑性ポリマー組成物を熱可塑性の、部分的に架橋されたゴム組成物と共に混合して、第1架橋温度よりも高い第2架橋温度へ混合物を加熱する段階であって、熱可塑性ポリマー組成物が第2架橋温度で液体である段階と;
(c)架橋されたゴム組成物の分散相を有する動的に架橋された熱可塑性材料を形成するためにエラストマー組成物をさらに架橋しつつ混合物を連続的に混合する段階と、
を含む方法によって作製される、動的に架橋された熱可塑性材料を含むゴルフボール。 - 第1フリーラジカル開始剤の1分間半減期が、第2フリーラジカル開始剤の1分間半減期よりも少なくとも約30℃低い、請求項1に記載のゴルフボール。
- 第1架橋温度が、第1フリーラジカル開始剤の1分間半減期よりも約20℃低温から、第1フリーラジカル開始剤の1分間半減期よりも約20℃高温までであり、第2架橋温度が、第2フリーラジカル開始剤の1分間半減期よりも約20℃低温から、第2フリーラジカル開始剤の1分間半減期よりも約20℃高温までである、請求項2に記載のゴルフボール。
- 第1フリーラジカル開始剤が、第1架橋温度で約0.2分から約5分の半減期を有し、第2フリーラジカル開始剤が、第2架橋温度で約0.2分から約5分の半減期を有する、請求項1に記載のゴルフボール。
- 第2架橋温度が、第1架橋温度より少なくとも約30℃高い、請求項1から4の何れか一項に記載のゴルフボール。
- モノマーが、不飽和カルボン酸の金属塩を含む、請求項1から5の何れか一項に記載のゴルフボール。
- (i)不飽和カルボン酸が、3から30個の炭素原子を有するα、β−エチレン性不飽和酸又は無水物からなる群から選択され要素を含む、又は、
(ii)金属塩が、マグネシウム塩、亜鉛塩、カルシウム塩、コバルト塩、鉄塩、チタン塩、ニッケル塩、マンガン塩、アルミニウム塩、ナトリウム塩及び銅塩からなる群から選択された要素を含む、又は、
(iii)上記(i)及び(ii)の両方である、請求項6に記載のゴルフボール。 - ゴムポリマーがポリブタジエンを含む、請求項1から7の何れか一項に記載のゴルフボール。
- ゴム組成物又は熱可塑性ポリマー組成物が、フィラー、顔料又は添加剤を含む、請求項1から8の何れか一項に記載のゴルフボール。
- 熱可塑性ポリマー組成物が、アイオノマー樹脂を含む、請求項1から9の何れか一項に記載のゴルフボール。
- アイオノマー樹脂が、エチレンのコポリマー、少なくとも一つのC3−8α、β−エチレン性不飽和カルボン酸、及び必要に応じて少なくとも一つのエチレン性不飽和エステルを含む、請求項10に記載のゴルフボール。
- アイオノマー樹脂が、モノマーの、単官能基有機酸をさらに含み、さらに、アイオノマー樹脂が少なくとも約80%へ中和される、請求項11に記載のゴルフボール。
- エラストマーが、段階(c)におけるその最終架橋密度の約5%から約40%まで、段階(a)において架橋される、請求項1から12の何れか一項に記載のゴルフボール。
- ゴルフボールがコア及びカバーを含み、ゴルフボールが、カバーにおいて、動的に架橋された熱可塑性材料を含む、請求項1から13の何れか一項に記載のゴルフボール。
- ゴルフボールがコア及びカバーを含み、ゴルフボールが、コアにおいて、動的に架橋された熱可塑性材料を含む、請求項1から13の何れか一項に記載のゴルフボール。
- コアが、中心、及び、中心とカバーとの間の少なくとも一つの中間層を含み、ゴルフボールが、中心において、動的に架橋された熱可塑性材料を含む、請求項15に記載のゴルフボール。
- 少なくとも一つの中間層が、ゴムを含む、請求項16に記載のゴルフボール。
- 少なくとも一つの中間層が、アイオノマー樹脂を含む、請求項16に記載のゴルフボール。
- コアが、中心、及び、中心とカバーとの間の少なくとも一つの中間層を含み、ゴルフボールが、中間層において、動的に架橋された熱可塑性材料を含む、請求項15に記載のゴルフボール。
- 中心が、ゴムを含む、請求項19に記載のゴルフボール。
- 中心が、アイオノマー樹脂を含む、請求項19に記載のゴルフボール。
- (a)(i)部分的に架橋されたゴムポリマー及び開始剤を含む熱可塑性の、部分的に架橋されたゴム組成物と、(ii)熱可塑性ポリマー組成物と、を反応器内に導入する段階と;
(b)混合物を形成するために、熱可塑性ポリマー組成物及び熱可塑性の、部分的に架橋されたゴム組成物が液体である温度で、熱可塑性の、部分的に架橋されたゴム組成物と共に熱可塑性ポリマー組成物を混合する段階と;
(c)熱可塑性ポリマー組成物において、架橋されたゴム組成物の分散相を有する熱可塑性材料を形成するためにゴム組成物を架橋しつつ混合物を連続的に混合する段階と、
を含む方法によって作製される、動的に架橋された熱可塑性材料を含むゴルフボール。 - ゴムが、ポリブタジエンを含む、請求項22に記載のゴルフボール。
- ゴムが、アクリレート又はメタクリレート金属塩によって架橋される、請求項23に記載のゴルフボール。
- 熱可塑性ポリマー組成物が、アイオノマー樹脂を含む、請求項22から24の何れか一項に記載のゴルフボール。
- アイオノマー樹脂が、少なくとも約80%へ中和される、請求項25に記載のゴルフボール。
- ゴルフボールが、コア及びカバーを含み、ゴルフボールが、コアにおいて、動的に架橋された熱可塑性材料を含む、請求項22から26の何れか一項に記載のゴルフボール。
- コアが、中心、及び、中心とカバーとの間の少なくとも一つの中間層を含み、ゴルフボールが、中心において、動的に架橋された熱可塑性材料を含む、請求項27に記載のゴルフボール。
- 少なくとも一つの中間層が、ゴム又はアイオノマー樹脂を含む、請求項28に記載のゴルフボール。
- コアが、中心、及び、中心とカバーとの間の少なくとも中間層を含み、ゴルフボールが、中間層において、動的に架橋された熱可塑性材料を含む、請求項27に記載のゴルフボール。
- 中心が、ゴム又はアイオノマー樹脂を含む、請求項19に記載のゴルフボール。
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