JP4382112B2 - ゴルフボール及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明において、カバーを構成する樹脂成分として使用するポリウレタン樹脂は、分子鎖に2級アミンまたは3級アミン構造を有しているので、充填剤として使用する層状珪酸塩との相互作用が強く、得られるカバーの充填剤による補強効果が一層高くなる。層状珪酸塩の層間に存在する陽イオンは、一般に他の陽イオンによって交換可能である(陽イオン交換性)。この性質を利用して、層状珪酸塩の層間に他の陽イオン性物質を挿入することができる。図1は、層状珪酸塩と分子鎖に3級アミン構造を有するポリウレタン樹脂の相互作用を模式的に説明する説明図である。図1に示したように、分子鎖に3級アミン構造2を有するポリウレタン樹脂3は、その3級アミン構造2が陽イオン化され、層状珪酸塩1の層間に挿入し静電相互作用によって層状の珪酸塩と結合している。
本発明で使用する「層状珪酸塩」としては、層状の構造を有する珪酸塩であって、例えば、カオリナイト、デッカナイト、ハロイサイト、クリソタイル、リザーダイト、アメサイトなどのカオリナイト族の層状珪酸塩、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、鉄サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイトなどのスメクタイト族の層状珪酸塩、2八面体型バーミキュライト、3八面体方バーミキュライトなどのバーミキュライト族、白雲母、パラゴナイト、金雲母、黒雲母、レピドライトなどの雲母族の層状珪酸塩、マーガライト、クリントナイト、アナンダイトなどの脆雲母族の層状珪酸塩、クッケアイト、スドーアイト、クリノクロア、シャモサイト、ニマイトなどの緑泥石族の層状珪酸塩などを挙げることができ、好ましくは、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サポナイト、鉄サポナイト、ヘクトライト、ソーコナイト、スチブンサイトなどのスメクタイト族の層状珪酸塩、2八面体型バーミキュライト、3八面体方バーミキュライトなどのバーミキュライト族である。層間隔の拡大および/または層の剥離が可能で、層が電荷を持つからである。
本発明で使用するポリウレタン樹脂は、分子鎖に「2級または3級アミン構造」と複数のウレタン結合とを有する樹脂であれば、特に限定されず、例えば、ポリイソシアネートとポリオールと2級または3級アミン構造を導入する化合物とを反応させることにより得られるものである。また、本発明で使用する分子鎖に「2級アミンまたは3級アミン構造」を有するポリウレタン樹脂は、例えば、分子鎖に2級アミン構造を有するポリウレタン樹脂、分子鎖中に3級アミン構造を有するポリウレタン樹脂、分子鎖に2級および3級アミン構造を有するポリウレタン樹脂のいずれであっても良い。なお、本発明において、「2級または3級アミン構造」には、ポリウレタン樹脂のウレタン結合やウレア結合に由来する構造は含まれないものとする。
前記「2級または3級アミン構造を有するポリオール」としては、分子内に2級または3級アミン構造と複数のヒドロキシル基とを有する化合物であり、例えば、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−イソブチルジエタノールアミン、2級または3級アミン構造を有するウレタンポリオールなどを挙げることができ、2級または3級アミン構造を有するウレタンポリオールを好適に使用することができる。
ポリオール複合化層状珪酸塩は、層状珪酸塩を上述した2級または3級アミン構造を有するポリオールで処理することにより得られ、具体的には、分子内に2級または3級アミン構造を有するポリオールを陽イオン化し、層状珪酸塩を前記陽イオン化されたポリオールに分散することにより行われる。
本発明のゴルフボールのカバーの成形方法は、特に限定されるものではないが、例えば、分子鎖に2級または3級アミン構造を有する熱可塑性ポリウレタン樹脂の2級または3級アミン構造を陽イオン化し、得られた陽イオン化熱可塑性ポリウレタン樹脂を溶融して、予め水に分散させて調製した層状珪酸塩のスラリーを注入し混練することで、分子鎖に2級または3級アミン構造を有するポリウレタン樹脂と層状珪酸塩とを含有するペレット状のカバー用組成物を調製し、これを用いて、圧縮成形または射出成形によりカバーを成形する方法(スラリー法);ポリイソシアネートと、ポリオールと、前記した2級または3級アミン構造を有する(ウレタン)ポリオールで処理された(ウレタン)ポリオール複合化層状珪酸塩とを含有するカバー用組成物を予め反応させて、層状珪酸塩と分子鎖に2級または3級アミン構造を有する高分子量のポリウレタン樹脂とを含有するペレット状のカバー用組成物に形成し、これを用いて、圧縮成形または射出成形によりカバーを成形する方法;および、ポリイソシアネートと、ポリオールと、前記した2級または3級アミン構造を有する(ウレタン)ポリオールで処理された(ウレタン)ポリオール複合化層状珪酸塩とを含有する未硬化のカバー用組成物でコアを直接被覆し、これを硬化させてカバーを成形する方法などを挙げることができる。
本発明のゴルフボールのカバーは、層状珪酸塩と分子鎖に2級または3級アミン構造を有するポリウレタン樹脂とを含有するものであれば、特に限定されない。
本発明のゴルフボールの構造は、コアとカバーとを有するものであれば特に限定されず、本発明のゴルフボールの具体例としては、コアと前記コアを被覆するカバーとを有するツーピースゴルフボール、センターと前記センターを被覆する中間層とからなるコアと、前記コアを被覆する最外層カバーとを有するスリーピースゴルフボール、センターと前記センターを被覆する複数または複層の中間層とからなるコアと、前記コアを被覆する最外層カバーとを有するマルチピースゴルフボール、糸巻きコアと前記糸巻きコアを被覆するカバーとを有する糸巻きゴルフボールなどを挙げることができる。なお、スリーピースゴルフボールやマルチピースゴルフボールにおいて、中間層をコアの一部と看做す場合には多層コアという場合があり、中間層をカバーの一部と看做す場合には多層カバーという場合がある。
(1)耐擦過傷性
ゴルフラボラトリー社製のスイングロボットに市販のサンドウェッジを取り付け、ヘッドスピード36m/秒でボールの2箇所を各1回打撃し、打撃部を観察して、下記評価基準に基づいて、6段階で評価した。
評価基準
6点:全く傷が確認できない。
5点:傷がついていないか、ほとんど傷が目立たない。
4点:やや傷が見られるものの、ほとんど気にならない。
3点:表面がやや毛羽立っている。
2点:表面が毛羽立ったり、ディンプルが欠けたりしている。
1点:ディンプルが完全に削り取られてしまっている。
ゴルフラボラトリー社製スイングロボットにSRIスポーツ社製アプローチウエッジ(SRIXON I−302、シャフトS)を取付け、ヘッドスピード21m/秒でゴルフボールを打撃し、打撃されたゴルフボールを連続写真撮影することによって求めた。測定は、5回行い、その平均値で示した。
カバー用組成物を用いて、熱プレス成形により、厚み約2mmのシートを作製し、23℃で2週間保存した。このシートを、測定基板等の影響が出ないように、3枚以上重ねた状態で、ASTM−D2240に規定するスプリング式硬度計ショアD型を備えた高分子計器社製自動ゴム硬度計P1型を用いて測定した。
ASTM−D2240に規定するスプリング式硬度計ショアD型を備えた高分子計器社製自動ゴム硬度計P1型を用いて、センター、および、球状コアの表面部において測定したショアD硬度をそれぞれ、センター、および、球状コアの表面硬度とし、センターを半球状に切断し、切断面の中心において測定したセンター(球状コア)の中心硬度とした。
ティーエーインスツルメンツ社製TGA2950を用いて、カバー用組成物10mgを窒素雰囲気下、下記条件で昇温して25℃の重量に対する650℃1.5分放置後の重量変化を測定することにより、カバー用組成物中の無機成分の含有率を求めた。
昇温条件:25℃〜650℃(昇温速度:50℃/分、650℃にて1.5分放置)
装置名:SEA1200VX
製造元:SII社
X線源(X線管球ターゲット):ロジウム(Rh)
管電圧:50kV、15kV
管電流:自動調整
管冷却方式:空冷式
検出器:Si半導体検出器
分析領域(コリメーター直径):8mm
試料温度:室温(23℃)
試料室雰囲気:真空
測定範囲:0Kev〜40keV(測定元素:11(Na)〜92(U))
測定時間:200秒
マックサイエンス社製X線回折装置MXP3を用いて、ウレタンポリオール複合化層状珪酸塩の層間隔(d)を求めた。
X線源:CuKα線(波長λ=1.5418Å)
印加電圧:40kV
印加電流:30mA
測定範囲:2θ=0.01°〜10°
取り込み幅:0.01°
計算式:2dsinθ=λ=1.5418Å(θ:ピークの角度(2θ)の半分の値)
装置:日立製作所製 透過型電子顕微鏡 H7100
観察条件:加速電圧100kV、倍率5000倍、視野20μm×20μm
測定サンプル作製条件:
装置:Leica社製クライオミクロトームEMUC6
切片切り出し温度:サンプル−130℃、ナイフ−140℃、雰囲気−140℃
切片切り出し速度:1mm/秒
切り出し切片設定厚み:40nm
(1)3級アミン構造を有するウレタンポリオールの合成
ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)53.6gを、30℃乾燥窒素気流下にて撹拌状態にしておき、そこに、3級アミン構造を有するポリオールとして、19.0gのN−メチルジエタノールアミン(MDEA)を20分間かけて滴下後、約2時間撹拌することにより、イソシアネート基末端MDEAを得た。なお、反応の終点は、反応物をJIS規定の滴定し、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)が理論量反応したか否かを確認することにより判断した。次いで、表1に示すようにポリオールとジブチル錫ジラウリレート(DBTDL)とを配合して、65℃、乾燥窒素気流下で撹拌しておき、ここに、上記イソシアネート基末端MDEAを30分かけて滴下し、その後、30分反応して、3級アミン構造を有するウレタンポリオールを合成した。尚、反応の終点は、IRにてイソシアネート基に由来するピーク(約2270cm−1)が存在しないことを確認することで行った。
PEG400:アルドリッチ社製ポリエチレングリコール分子量400
PTMG1000:保土谷化学工業製ポリテトラメチレンエーテルグリコール分子量1000
PTMG2000:保土谷化学工業製ポリテトラメチレンエーテルグリコール分子量2000
上記で得られた3級アミン構造を有するウレタンポリオール300gにイオン交換水とイソプロピルアルコールとの混合物1000g(イオン交換水:イソプロピルアルコール=3:7(体積比))を添加して、65℃にして分散液を作製した。このウレタンポリオール分散液に、6N−HClを、分散液のpHが3になるまで滴下し3級アミン構造を陽イオン化して、陽イオン化されたウレタンポリオールの分散液を得た。
2.3Lのイオン交換水とイソプロピルアルコールとの混合物(イオン交換水:イソプロピルアルコール=4:6(体積比))に、層状珪酸塩として、クロイサイトNa+(モンモリロナイト)35gを分散して、層状珪酸塩の分散液を得た。この層状珪酸塩の分散液を陽イオン化されたウレタンポリオールの分散液に加えて、65℃で2日間撹拌して、ウレタンポリオール複合化層状珪酸塩の分散液を得た(表2)。
PTMG1000:保土谷化学工業製ポリテトラメチレンエーテルグリコール分子量1000
ア)ポリイソシアネートとして4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを用いた場合
乾燥窒素気流下において、上記ウレタンポリオール複合化層状珪酸塩のポリオール分散液18gを65℃に昇温して、65℃に昇温した4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート19.0g添加し、65℃にて1分間撹拌した後、約40℃まで冷却した。その後、40℃のブタンジオールを4.9g投入し、45℃にて30秒間撹拌して、室温まで冷却し、室温にて30秒間減圧することにより、脱気処理を行った。得られた生成物をバットに延展後、窒素雰囲気下80℃にて1時間反応させて、その後、110℃で6時間保存することにより、ウレタン化反応を行った。ウレタン化反応終了後、得られた生成物をペレット状に粉砕して、層状珪酸塩がポリウレタン樹脂に複合分散されたポリウレタン樹脂組成物を得た。
乾燥窒素気流下において、フラスコに4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート19.6g、ジブチル錫ジラウリレート0.002gを投入し、60℃に昇温した。そこに、ポリオール18.0gを約45分かけて滴下ロートより滴下し、滴下終了後、60℃で2時間反応を行った。次いで、60℃のブタンジオール4.9gを添加して、約1分間撹拌して室温まで冷却し、室温にて30秒間減圧することにより、脱気処理を行った。得られた生成物をバットに延展後、窒素下80℃にて48時間保存することによりウレタン化反応を行った。ウレタン化反応終了後、得られた生成物をペレット状に粉砕して、層状珪酸塩がポリウレタン樹脂に複合分散されたポリウレタン樹脂組成物を得た。
(1)センターの作製
表4に示す配合のセンター用ゴム組成物を混練し、半球状キャビティを有する上下金型内で170℃で15分間加熱プレスすることにより直径38.5mm、質量34.9gの球状のセンターを得た。
アクリル酸亜鉛:日本蒸留製のZNDA−90S
酸化亜鉛:東邦亜鉛製の銀嶺R
ジクミルパーオキサイド:日本油脂製のパークミルD
ジフェニルジスルフィド:住友精化製
次に、表5および表6に示した配合の中間層材料およびカバー用組成物を、二軸混練型押出機によりミキシングして、ペレット状の中間層材料およびカバー用組成物を調製した。押出は、スクリュー径45mm、スクリュー回転数200rpm、スクリューL/D=35で行った。配合物は、押出機のダイの位置で150〜230℃に加熱された。
「ハイミランAM7329」:三井デュポンポリケミカル社製の亜鉛イオン中和エチレン−メタクリル酸共重合体系アイオノマー樹脂
ハーフシェルの圧縮成形は、前述のようにして得たペレット状のカバー用組成物をハーフシェル成形用金型の下型の凹部ごとに1つづつ投入し、加圧してハーフシェルを成形した。圧縮成形は、成形圧力2.94MPa、MDI系ポリウレタン樹脂の場合180℃×5分、H12MDI系ポリウレタン樹脂の場合160℃×5分間の条件で行った。
(2)で得られたコアを(3)で得られた2枚のハーフシェルで同心円状に被覆して、圧縮成形によりカバー(厚み0.5mm)を成形した。圧縮成形は、成形温度150℃、成形時間2分、成形圧力9.8MPaで行った。
4:ハードセグメント(ポリイソシアネート成分)
Claims (10)
- コアと前記コアを被覆するカバーとを有するゴルフボールであって、前記カバーは、層状珪酸塩と分子鎖に2級または3級アミン構造を有するポリウレタン樹脂とを含有し、
前記ポリウレタン樹脂が有する2級または3級アミン構造が陽イオン化されて、静電相互作用によって前記層状珪酸塩と結合していることを特徴とするゴルフボール。 - 前記カバーにおける層状珪酸塩の含有率は、0.05質量%〜7.5質量%である請求項1に記載のゴルフボール。
- 前記カバーは、ポリイソシアネートとポリオールと2級または3級アミン構造を有するポリオールで処理されたポリオール複合化層状珪酸塩とを含有するカバー用組成物から形成されたものである請求項1または2に記載のゴルフボール。
- 前記ポリオール複合化層状珪酸塩は、2級または3級アミン構造を有するポリオールの2級または3級アミン構造が陽イオン化されて、静電相互作用によって層状珪酸塩と結合しているものである請求項3に記載のゴルフボール。
- 前記ポリオール複合化層状珪酸塩は、X線回折で計測される前記層状珪酸塩の層間隔が5nm以上であるか、若しくは、層状珪酸塩に由来するX線回折ピークが観察されないものである請求項3または4に記載のゴルフボール。
- 前記2級または3級アミン構造を有するポリオールで処理されたポリオール複合化層状珪酸塩は、2級または3級アミン構造を有するウレタンポリオールで処理されたウレタンポリオール複合化層状珪酸塩である請求項3〜5のいずれか一項に記載のゴルフボール。
- 分子内に2級または3級アミン構造を有するポリオールを陽イオン化する工程、
層状珪酸塩を前記陽イオン化されたポリオールに分散して、ポリオール複合化層状珪酸塩を得る工程、
前記ポリオール複合化層状珪酸塩とポリオールとポリイソシアネートを混合して、カバー用組成物を調製する工程、および
前記カバー用組成物を用いてカバーを成型する工程とを含むことを特徴とするゴルフボールの製造方法。 - 分子内に2級または3級アミン構造を有するポリオールを酸で中和して陽イオン化する請求項7に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記ポリオール複合化層状珪酸塩を前記ポリオールに分散させて、超音波処理したのち、ポリイソシアネートを混合して、カバー用組成物を調製する請求項7または8に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記2級または3級アミン構造を有するポリオールで処理されたポリオール複合化層状珪酸塩として、2級または3級アミン構造を有するウレタンポリオールで処理されたウレタンポリオール複合化層状珪酸塩を用いる請求項7〜9のいずれか一項に記載のゴルフボールの製造方法。
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