JP3749665B2 - 本体の回りに層を成形する方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【背景技術】
ゴルフボールは、典型的には、ゴルフボールコアの回りに射出成形された、または圧縮成形されたカバーで構成され、該ゴルフボールは、１以上の糸巻き層または固体層および更に液体または固体中心を含むことができる。また、該カバー内の個々の層は、一般的に圧縮成形または射出成形されている。
射出成形は、一般的に2つの金型部分間で行われ、該金型部分は一緒に、金型キャビティーを画成し、該キャビティー内で、該コアは固定されたピンまたは引込みピンで支持されている。幾つかの方法、例えば米国特許第5,147,657号に記載されている方法では、該支持ピンは引込み型のものである。樹脂状のカバー材料が、高圧にて、該コアの回りの該金型キャビティーに注入される。該カバー材料が、該コアを支持するのに十分に硬く、しかも更に材料を注入する際に、該ピンが前に存在していた部分に残される、ピンホールを満たすのに十分に軟質である場合には、該引込みピンは該カバー材料から取り出される。
【０００２】
射出成型法は、該金型を閉じた状態で実施する。射出成形は、一般に約82.7GPa(約12,000 psi)以上のプラスチック圧によって起こる。これらの高い圧力は、該注入口近傍に位置するゴルフボールコア部分を圧縮することによって、該コアを変形する傾向があり、その結果該コア部分は、該注入口から排除され、拡がってしまう。また、射出成形装置は、典型的には極めて小さなベントを含み、成形材料が注入されるのに伴って、該金型キャビティー内に含まれる空気が、該ベントを通して金型外に出ることができる。これらベントを介して達成できる極めて限られた排気速度が、該カバー材料または層材料の注入速度を制限する可能性がある。
一般に、該注入材料は、この注入工程を速めるために、該コアの回りの、2以上の注入口から注入される。これら異なる注入口から流れ出る材料が合流する位置で、ウエルドラインまたはニットラインが形成される可能性があり、これは、該ウエルドラインを横切る不連続性および残留応力をもたらす。これは、該層またはカバーに形成される特徴、例えばディンプルの貧弱な輪郭をもつ、貧弱な完成品を与える。ゴルフボール材料の破損は、また該ゴルフボールの反復的使用後に、該ウエルドラインにおいて起こる傾向がある。
【０００３】
更に、該注入された材料と、該金型キャビティーおよびコアとの間の摩擦のために、該材料が、その注入中に、該金型部分およびコア上の種々の位置で詰まって、より大きな内部応力を生成し、かつ更に該成形材料の均一性が低下する。これら応力は、また性能の低い完成品および構造的欠陥をもたらす傾向の高い領域を、生成する傾向がある。
米国特許第4,501,715号に示されているように、カバーもゴルフボールコアの回りに圧縮成形されている。この技術において、予め成形された半球は、コアの回りに配置されて、殻を形成する。次に、このアセンブリを、2つの圧縮成形金型部分間に配置し、これらを次に一緒に加熱し、かつ加圧する。該殻は、しばしばその最も深い点において最も厚く、結果として良好な表面の形成および取り込まれたガスの排出を促進する。
圧縮成形においては、ピンまたは注入口もしくはゲートの何れも必要とされず、該成形製品上の細部、例えばディンプルは、一般的に射出成形により得られるものよりも視覚的にかなり鮮明である。しかし、圧縮成形は、コアの回りに圧縮成形する前に、半殻を成形する追加の工程を必要とする。更に、この完成された半殻は、手作業でまたは機械的に、該圧縮成形金型部分内に、予め整列させる必要があり、またこれら2つの殻を由来とする材料が溶融し、一緒に流動する分割線において、脆弱な点が生成する。
【０００４】
【発明の開示】
本発明は、本体、好ましくはゴルフボールコアの回りに、圧縮成形の仕上げ性能を有する層を成形するための、迅速なサイクルを提供する。本発明は、本体の回りに任意の層を成形するのに利用できるが、ゴルフボールの分野において、この層は例えばカバー、または該ゴルフボールコアのマントル層であり得、ここで該内部の本体は、該コアの１またはそれ以上の層を含む。
層材料を、射出成形金型部分によって形成される、金型キャビティー内で、該本体の回りに注入する。この層材料は、該金型部分が部分的に開放されていて、その間に空間が残されている場合に、注入される。この空間は、該キャビティーから高速度で空気を排気することを可能とし、該層材料の該キャビティー内への迅速な注入を可能とし、結果としてキャビティー充填時間を短縮することを可能とする。該金型部分は、好ましくは初めの閉じられた位置から、該注入された層材料によって、該金型キャビティー内に発生する圧力のために、その部分的に開放された位置に移動する。
次いで、これら金型部分は、一緒に閉じられて、該層材料を該本体の周りに圧縮成形する。更に、この圧縮成形は、該金型キャビティーの微細な形態上の特徴(shape-features)への、該材料の充填性を改善して、該成形製品の鮮明な仕上げをもたらす。
【０００５】
【発明を実施するための最良の形態】
図１および図２を参照すると、好ましい態様においては、ゴルフボールコア10である本体が、金型12内に配置されている。この金型12は、2つの半金型14によって画成される、向き合った金型部分を含む。各半金型14は、また対応する実質的に半球型のキャビティー16を画成し、該半球型のキャビティー16を取り巻き、かつ対向する半金型14に面する、嵌合表面18をもつ。これら半金型14を、相互に完全に接触した状態で、該嵌合表面18によって結合した場合、これら2つの半球型キャビティー16は、一緒に実質的に球形の金型キャビティー20を画成する。該半球型キャビティー16を画成する、該半金型14の内部表面22は、完成されたゴルフボールカバーにディンプルを形成する、複数の突出部23を持つ、負のディンプルパターンを含む。
固定されたベントピン24は、各半金型14を介して該金型キャビティー20の端部まで伸びている。該ベントピン24の直径は、これらが侵入する孔26の直径よりも僅かに小さく、該ベントピン24と該孔26との間に形成された、好ましくは約0.005〜0．013mm(0.0002〜0.0005インチ)のギャップにより画成されるベント27を与える。従って、該ベント27は、各半金型14を貫いて伸びて、成形サイクル中、特に該金型12が閉じている場合に、該キャビティー20と、該キャビティー20から空気を排出するための外面とを連絡している。該ベントピン24の表面31は、該金型キャビティー20と面しており、また好ましくはそこで成形されるカバー内にディンプルを形成するように成形される。
【０００６】
支持ピン28は、各半金型14を貫通して、該金型キャビティー20に伸びている。この支持ピン28は、該コア10がこれらピンに対して配置された場合に、該金型キャビティー20内の所定の位置に、該コア10を支持するように形成される。好ましい該所定の位置は、中心にコアを持つゴルフボールを生成するように、該コア10と共に、該金型キャビティー20内で芯だしされる。この好ましい態様は、10個の平行な支持ピン28を有し、各半金型14に5個づつ存在する。別の態様では、その他の型の支持部材を使用することができる。
この好ましい態様の該金型12は、注入ノズル30を受け入れるように形成された、4つの注入ゲート29をもつ。該ゲート29は、該嵌合表面18の周りに、相互に等角度間隔で配置されることが好ましい。この場合、4つのゲート29が存在するので、これらは相互に約90度の間隔で配置される。該金型12を閉じた場合、該半金型14は相互に完全に接触した状態にあり、該ゲート29は、該金型キャビティー20と該金型12の外部とを連絡し、またノズル30は、該ゲート29内にしっかりと収容できる。好ましくは、該ノズル30は、該半金型14が一緒に加圧された後に、該ゲート29内に移動できる。
【０００７】
該ノズル30は、溶融された層材料を注入するように形成され、ここで好ましい態様では、該材料はカバー材料32である。このカバー材料32は、該半金型14が隣接する、分割線34において、該ゲート29を介して該金型キャビティー20に注入される。このカバー材料32は、溜め内で少なくともその融点まで加熱され、次いで該注入ゲート29を介して、好ましくは約82.7GPa(約12,000 psi)にて、スクリューで加圧される。ホットランナーシステムを使用することが好ましく、ここで該ノズル30は、該カバー材料32の融点以上の温度に維持され、一方で該金型は、該材料32の融点以下の温度に維持される。該溶融カバー材料32の流れは、該キャビティー20が満たされた後に確実に停止でき、また該カバー材料32は、該金型キャビティー20に導かれるランナー内で、溶融状態に維持される。このホットランナーシステムは、該成形部分に付着した任意のスプルを減少もしくは排除する。
該カバー材料は、好ましくは例えばサーリン(SURLYN^TM)なる商品名の下でデュポン社によって製造されている樹脂、および最近のゴルフボールで使用されているカバー材料の、最も柔軟なものの一つである、ポリイソプレン型の合成バラタ等のイオノマー樹脂を含む、エンジニアリング型の樹脂等の材料である。
【０００８】
図２を参照すると、該半金型は、好ましくは油圧による第一の力によって、一緒に保持される。好ましくは、この第一の力は、４つの独立したゴルフボール金型を含む成形装置に対して、約40kNであるが、該成形装置は、好ましくは４-８個の金型キャビティーを含む。
図２は、該金型キャビティー20内に、該支持ピン28によって、同心状に保持された該コア10を示す。該カバー材料32を、該金型キャビティー20内に注入した場合、該材料32は、該コア10と該半金型14の内部表面との間に残された空間36を介して、該コア10の回りを流動し、また空気はベント27を介して該キャビティー20から排気される。
【０００９】
該カバー材料32の注入は、該金型キャビティー20内の圧力を高める。この圧力が設定されると、該半金型14は分離され、該金型は、図3に示すように、部分的に開放された位置をとる。空間38が、この位置にある該半金型14間に残される。この空間38は、該材料32が該空間38を越えて流れるのを防止するのに、十分に小さく、結果として該材料32を該金型キャビティー20内に維持することが好ましい。好ましくは、該金型を閉じた場合に、該金型を満たすのに必要な量を超える量のカバー材料32を注入すべきではない。空間38は、好ましくは約0.038mm〜約0.089mm(約0.0015〜約0.0035インチ)、およびより好ましくは約0.046mm(約0.0018インチ)である。この空間38は、該金型キャビティー20から迅速に空気を排気するが、該材料32を排出することはなく、該キャビティー20内の圧力が過度に高くなるのを防止し、かつ該注入工程が緩慢になるのを防止する。該キャビティー20内の圧力は、好ましくは伝統的な射出成型法で到達する通常の圧力に達してはならず、従って該カバー材料32をより一層迅速に流動させるものである。
【００１０】
図3も、該カバー材料32が該キャビティー20内に残された空間36を満たした際の、カバー材料のフロント部40を示す。これらフロント部40が、相互に接している位置で、これらはウエルドラインを形成する。該成形工程のこの段階で、射出成形と同様に、該カバー材料32は、該ウエルドラインに対して不連続である。
カバー材料32の注入は、好ましくは該金型12が部分的に開放されている場合に、該半金型14間で連続している。十分なカバー材料32を、該金型キャビティー20に注入して、該金型キャビティー20内の、好ましい所定の位置に、実質的に中心部に該コア10を支持した時点で、該支持ピン28は、該コア10および該キャビティー20から、図4に示すように引込められる。
【００１１】
図５を参照すると、次に該半金型14は、該閉じた金型位置まで、相互に対して押し合わされて、好ましくは依然として実質的な溶融状態にある、該カバー材料32を圧縮成形する。この圧縮段階は、好ましくは該油圧プレスを加圧して、約80kNの力で、該半金型を強制的に圧接する。好ましくは、この力は、該材料の注入中、該半金型を一緒に偏らせる力よりも少なくとも約50%大きく、またより好ましくはこの力は、該材料を注入する際に必要な力の約2倍の大きさである。該カバー材料32の圧縮成形は、その内部の、ウエルドラインにおいて生成するおよび該コア10と該半金型14の内面との摩擦により生じる応力を含む、内部応力をかなり開放する。この圧縮は、ウエルドラインにおける該カバー材料32を溶融し、また全体としての該カバー材料32の不完全さおよび該ウエルドラインにおける不連続性を大幅に減じる。該材料32が該支持ピンの回りに流動した後に、該ピン28が引込められる工程において、該ピン28がかつて存在していた位置に残される空洞は、この圧縮によって閉じられるであろう。
【００１２】
この圧縮段階によって与えられるもう一つの利点は、単純な射出成形と比較して、該金型キャビティーへの該材料32の良好な充填が達成できることにある。例えば、該材料32は、完成されたゴルフボールカバーにディンプルを形成する、突出部23近辺の角部に、より完全に充填される。これは、より鮮明なディンプル端部を形成することによって、該成形品に改善された仕上げをもたらす。
好ましくは、この圧縮段階は、一旦該材料32を注入して、該キャビティー20の少なくとも約40%を満たすように開始する。より好ましくは、該圧縮の開始前に、該カバー材料32を、該キャビティー20の少なくとも約50%、および最も好ましくは該キャビティー20の少なくとも80%を満たすように注入する。該金型12が閉じられた後には、該カバー材料32の注入は、殆どまたは全く必要とされない。
【００１３】
該金型12は、好ましくは約4.4〜約32.2℃(約40〜90°F)、最も好ましくは約10℃(約50°F)なる実質的に一定の温度に維持する。これは、例えば冷却水等の流体を、該半金型14内の流路の回りに、またはこれを通して流すことによって達成できる。この温度は、該カバー材料32の凝固点以下とすべきである。従って、該材料32は、注入後直ちに固化し始める。次いで、該ゴルフボールコア10の回りに完成されたカバーを持つ、該ゴルフボールを、該金型12から取り出すことができる。
図6および図7は、夫々本発明の2つのカバーを成形するための、下方の半金型42および44の、より好ましい態様を示す。これら半金型42および44は、対応する上部半金型と嵌合するように形成され、該コアの回りに該カバーを形成する。図6の半金型42は、ホット-ツー-コールドランナーシステムを使用し、ここでノズル46は、該半金型42に対して配置され、該半金型42内の内部ホットランナー48を介して、該上部および下部半金型間の分割線におけるランナー50まで、カバー材料32を注入する。ランナー50は、各ディンプルをもつ半金型キャビティー54を取り巻く、10個の注入ゲート52に材料を供給する。
【００１４】
図７の半金型44は、コールドランナーシステムを使用しており、そこではノズル56が、ランナー58のランナーシステムに直接該カバー材料32を注入し、該ランナー58は、完全に該成形工程中金型の分割線内に配置される。半金型42におけるように、該ランナー58は、ゲート52を介して、ディンプル23をもつ2つの金型キャビティー59に通じている。図8は、該半金型44および60を部分的に開放された位置に移動する前に、ゲート52を介する、該金型キャビティー59への該カバー材料32の注入開始時点において、上部半金型60に対して閉じられた、下部の半金型44を示す。
本発明の結果として、該成形された層における残留応力は、低下される。該完成された成形材料は、コアの回りに純粋に射出成形された層におけるよりも、高い均一性をもち、またウエルドラインは強化される。
本発明によれば、成形されたボールは、該成形が完了した後に、純粋な射出成形後の同様な半金型から取り出す場合よりも、該半金型からの取り出し性は良好である。また、該材料の注入に要する時間は、コアの回りにゴルフボールカバーを成形する場合には15%、および該コアのより内部部分の回りにマントル層を成形する場合には32％短縮される。これら時間の短縮は、主として、該金型を部分的に開放することによって達成される、迅速な排気によるものである。
【００１５】
該成形層と、周囲が該層で成形された該本体との接着は、純粋な射出成形におけるよりも、本発明に従って行った実施例において良好である。また、該成形された層内での、該本体の良好な同心性が達成される。更に、生成される表面は、より鮮明な細部をもち、とりわけ審美的な外観が改善される。
当業者は、様々な変更並びに改良を想起することが可能である。例えば、該金型は、単に該注入される材料により、該金型キャビティー内に発生する圧力によるのではなく、油圧プレスの制御された作用によって、開放することも可能である。あるいはまた、該半金型上に生成される初期の閉鎖する力を約80kNに維持し、次いで約40kNに減じて、該金型12を部分的に開放することが可能であり、また次に再度約80kNまで高めて、該層材料を圧縮成形することも可能である。また、該金型キャビティーは、該圧縮段階の開始まで、一定の位置で開放状態に維持することもできる。これらおよびその他の改良全ては、本発明の真の精神および上記特許請求の範囲によって意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明によって作成された開放型金型の斜視図である。
【図２】 閉じた位置における、該金型の模式的な断面図である。
【図３】 射出成形段階における、部分的に開放された状態にある、該金型の模式的な断面図である。
【図４】 引込められた支持ピンを有する、部分的に開放された状態にある、該金型の模式的な断面図である。
【図５】 圧縮成形段階後の、閉じた位置にある、該金型の模式的な断面図である。
【図６】 本発明により作成した、もう一つの下部半金型の、模式的な斜視図である。
【図７】 本発明により作成した、更に別の下部半金型の、模式的な斜視図である。
【図８】 閉じた位置にある、図７に示した金型の、模式的な断面図である。

Claims (18)

1. 金型内で、実質的に球状の本体の回りに層を成形する方法であって、以下の諸工程：
   (a) 金型の金型部分を向き合わせることによって画成される金型キャビティー内に、該本体を配置して、該本体と該金型部分との間に、少なくとも部分的に該本体を取り囲むキャビティー空間を残す工程、ここで、該金型部分は、第一の閉じた位置にある、
   (b)該本体を取り囲む層用の材料を流動状態で、該キャビティー空間に注入する工程、ここで、該金型部分がその間に空間を有する、および
   (c) 層用の材料が依然として流動状態にある間に該金型部分を相互に対して第二の閉じた位置まで押し合せて、該本体の回りに該層材料を圧縮成形する工程、
   を含むことを特徴とする、上記成型方法。
2. 更に以下の工程：
   (a) 該本体に対して支持部材を配置して、該層材料の注入中、該金型キャビティー内の所定の位置に、該本体を維持する工程、および
   (b) 十分な層材料を注入した後、該本体から該支持部材を引込めて、該本体を実質的に該所定の位置に維持する工程、
   を含む、請求項1記載の方法。
3. 該支持部材が、複数の引込みピンを含む、請求項2記載の方法。
4. 該支持部材を、該層材料が該支持部材と接触する前に引込める、請求項2記載の方法。
5. 該金型部分の該押し合せを開始する前に、該キャビティー空間の少なくとも約40%を満たすように、該層材料を注入する、請求項1記載の方法。
6. 該金型部分の該押し合せを開始する前に、該キャビティー空間の少なくとも約80%を満たすように、該層材料を注入する、請求項5記載の方法。
7. 更に、該層材料の注入および圧縮成形中全体を通して、該金型部分を、実質的に一定の温度に維持する工程をも含む、請求項1記載の方法。
8. 更に、該層材料の注入および圧縮成形中、該金型部分を、該層材料の凝固点以下の温度に維持する工程をも含む、請求項1記載の方法。
9. 該層材料を注入し、該本体を実質的に完全に封入するように、圧縮成形する、請求項1記載の方法。
10. 金型内で、本体の回りに層を成形する方法であって、以下の諸工程：
    (a) 金型の金型部分を向き合わせることによって画成される金型キャビティー内に、該本体を配置して、該本体と該金型部分との間に、少なくとも部分的に該本体を取り囲むキャビティー空間を残す工程、
    (b) 該本体を取り巻く層用の材料を流動状態で、該キャビティー空間に注入する工程、
    (c) 該層材料の注入中、該金型部分を、部分的に開放した位置まで相互に離して、その間にベント空間を残す工程、
    (d) 該層材料の注入中、該ベント空間を介して空気を抜く工程、および
    (e) 層用の材料が依然として流動状態にある間に該金型部分を、閉じた位置まで相互に押し合せて、該本体の回りに、該層材料を圧縮成形する工程を含むことを特徴とする、上記方法。
11. 該層材料の注入が、(a) 閉じられた射出成形位置にある、該キャビティーの回りで、閉じられた該金型部分によって、および(b) 次に、部分的に開放された射出成形位置にある、該金型部分によって、該層材料を該金型キャビティーに注入する工程を含む、請求項10記載の方法。
12. 該層材料の注入が、該層材料を注入して、(a) 該注入を開始する際に、該キャビティー空間内に第一の圧力を、および(b) その後、該キャビティー空間内に第二の圧力を生成する工程を含み、該第一の圧力が、該金型部分を分離するには不十分であり、かつ該第二の圧力が、該金型部分を該部分的に開放された位置に移動するのに十分に高いものである、請求項10記載の方法。
13. 更に、該対向する金型部分を、第一および第二の金型部分を含むように形成する工程をも含み、その各々が、該金型キャビティーの、対応する実質的に半球型の部分を画成し、かつこれらが一緒に、実質的に球形の金型キャビティーを画成する、請求項12記載の方法。
14. 更に、(a) 該射出成形中の、第一の力によって、該金型部分を相互に対して偏らせる工程を含み、該金型部分の押し合せが、(b) 該第一の力よりも少なくとも約50%大きな第二の力によって、該金型部分を相互に対して偏らせる工程を含む、請求項10記載の方法。
15. ゴルフボールの製造方法であって、
    (a) ゴルフボールコアの少なくとも一部を、金型部分を向かい合わせて、該コアの該一部と、該コア部分を少なくとも部分的に取り囲む、該金型部分との間に、キャビティー空間を残すことにより画成される、金型キャビティー内に配置し、ここで、該金型部分を、第一の閉じる力に付し、
    (b)該コアの該部分の回りにおける、該キャビティー空間に流動状態で層材料を注入し、ここで、該金型部分を、第一の閉じる力よりも小さい第二の閉じる力に付して該金型部分の間に空間を形成する、および
    (c) 層用の材料が依然として流動状態にある間に該金型部分を、第二の閉じる力よりも大きい第三の閉じる力で相互に押し合わせて、該コアの該部分の回りに、該層材料を圧縮成形する、
    諸工程を含むことを特徴とする、上記方法。
16. 工程 (b) における該金型部分の間の空間が約 0.038mm 〜約 0.089mm( 約 0.0015 〜約 0.0035 インチ ) である請求項１記載の方法。
17. 層用の材料がキャビティー空間に残る請求項１記載の方法。
18. 工程 (b) における該金型部分の間の空間が約 0.038mm 〜約 0.089mm( 約 0.0015 〜約 0.0035 インチ ) である請求項１５記載の方法。

Images