JP4881514B2

JP4881514B2 - 二元硬化性コーティング

Info

Publication number: JP4881514B2
Application number: JP2001178303A
Authority: JP
Inventors: シークラストスティーヴン; スクラブスキーウォルター; エイヒーンケヴィン
Original assignee: キャラウェイ・ゴルフ・カンパニ
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2001-06-13
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: US20020151383A1; JP2002060654A; US6632877B2; US6485377B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は基材に施す硬化可能なコーティングに関する。特に、本発明は二元の硬化性を有するゴルフボールのためのトップコーティングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トップコートは種々の基材の外部表面に使用される。トップコートは基材を気候、機械的外乱などから保護するバリアーとして機能する他、美的外観を高めることに寄与する。このようなトップコートが重要な役割を担う基材の一つとしてゴルフボールがある。
【０００３】
ゴルフボールは通常、ワンピースかコアとコアを囲む複数の層を含むものが存在する。典型的にはゴルフボールの外部表面に一又は複数の層の塗料又は／及びトップコートが施される。例えば、一つの代表的な設計においては、ゴルフボールの外部表面は少なくとも一つのトップコートが適用されるに先立ち、少なくとも一つのクリア又はピグメントのベースコートの下塗りが最初に塗装される。ベースコート及び／又は下塗りは製造過程によって生じる表面傷を隠したり又は覆うのと同時に美観を良くするためにゴルフボールに適用される。トップコートは、コートがボールの外面に置かれるマーク，商標、ロゴのようなものを保護するという意味で特に重要である。
【０００４】
代表的には、ゴルフボールの外側コーティング層はクリアなウレタントップコートによる下塗りを有している。例えば、米国特許第５，４５９，２２０号は、架橋剤としてビウレットとヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）のイソシアヌレートの三重体を使用したポリオールとジイソシアネートの分離したパケージを用いるゴルフボールのためのツーパックウレタントップコートについて開示している。米国特許第５，４０９，２３３号はメチルアミルケトンを含む溶媒を使用してゴルフボールのクリアコーティングを開示している。
【０００５】
ゴルフボールのロゴ又は表示はベースコートの表面ではなく、トップコートの表面に施されてきた。このようなゴルフボールは、日本において出願されたヤマナによる特許出願公開公報第６０−１４１５８４号「ゴルフボールの印刷方法」に開示されている。このヤマナによる特許はロゴ用の紫外線硬化インクと、ロゴをトップコートに施すことについて開示している。ヤマナ特許に開示されている紫外線硬化インク（ウレタン改質アクリル樹脂タイプのインク）は、東洋インクによる製造され、このインクは鉄板に毎秒５０メートルの速度で５０回衝突させた後においても傷つくことがなくロゴが保持されることに基づくゴルフボールに使用されるのに十分な耐久性を持っている。
【０００６】
トップコートに施されるロゴの他の例として、１９９６年に出願されたシャピロ（Shapiro）の米国特許第５，７８５，６１２号「ゴルフボール」がある。このシャピロの特許はカバーにトップコートのみを持つゴルフボールに施される紫外線硬化インクにより形成された表示について開示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
トップコートの開発においては、初期の特許はトップコートのベースコート又はゴルフボールのカバーへの固定に関するものであった。ロゴ又は表示はベースコート又はトップコートに固定されるように設計されてきた。しかしながら、ゴルフボール産業においては、未だ、特に紫外線硬化インクによるロゴ又は表示に対するトップコートの固着について提案が行われている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は表示のトップコートに対する固定の問題の解決を与えるものである。本発明は、二元硬化可能の組成を有するトップコートを提供することによりこの問題を解決することを可能にしている。
【０００９】
本発明の一つの態様は、三アクリル酸ペンタエリトリトールを有するゴルフボール用のコーティングである。
【００１０】
本発明の他の態様は、カバー、カバー上のベースコート及びベースコート上のトップコートを持つゴルフボールである。トップコートはポリイソシアネート成分とポリオール成分を含む。ポリオール成分はポリオール成分に対し２〜１０重量部の量の二元硬化成分（a dual curing component）を含む。二元硬化成分は三アクルリ酸ペンタエリトリトール（ペンタエリトリトールトリアクリレート）、又はモノアクリル酸ペンタエリトリトール（ペンタエリトリトールモノアクリレート）、三アクリル酸ペンタエリトリトール（ペンタエリトリトールロリアクリレート）及び／又は四アクリル酸ペンタエリトリトール（ペンタエリトリトールテトラアクリレート）の混合物とすることができる。
【００１１】
更に、本発明の他の態様は二元硬化を使用するためのコーティングである。このコーティングはポリイソシアネート成分とポリオール成分を含んでいる。ポリオール成分は非活性成分に対し２〜１０重量部の量の二元硬化成分と、ポリオール成分に対し５０〜７０重量部の量の少なくとも一つの溶剤と、ポリオール成分に対し０．０１〜０．０３重量部の量の光学的光沢剤と、ポリオール成分に対し２〜８重量部の量のシキソトロピック混合材と、ポリオール成分に対し０．２５〜１．０重量部の量の粘着増進剤と、ポリオール成分に対し２０〜４０重量部の量のポリエステル樹脂を含んでいる。
【００１２】
以上、本発明の概要を説明したが、本発明の上記及び更なる目的、特徴及び効果は、添付の図面を参照とした以下の本発明の詳細な記載から当業者であれば理解できるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１はトップコートが施された表示を有するゴルフボールの断面図である。
【００１４】
図2はベースコート上に施された表示を持つゴルフボールの断面図である。
【００１５】
ゴルフボールは通常、ワンピース構造か、又はコアとコアを覆うカバーを含むいくつかの層を含んでいる。ゴルフボールのカバーは、好ましくは、イオノメリック材料、熱可塑性材料、弾性材料、ウレタン、バラタ（天然又は人工の）、ポリブタジエン、又はこれらの組み合わせから成る多くの種類の材料により製造される。カバーを白くするためにゴルフボールのカバーにポリウレタンベースコートが施される。本発明のトップコートがポリウレタンベースコート上に直接に施され、ベースコートに化学的に接着される。トップコート上、又はベースコートとトップコートの間に表示が施される。本発明のトップコートは、ベースコートへ及び代表的には紫外線硬化インクから成る表示に対する接着を促進させるために二元硬化性を有している。接着はトップコートがベースコートと表示に結合することの容易さを言うために使用される。一方、摩滅は、気候と使用に対してトップコートが保持され、その光沢を維持する能力に対して使用される。
【００１６】
二元硬化性は本発明のコーティングの主たる特徴である。二元硬化性を有する化合物はトップコートがベースコートのイソシアネート群と表示のための紫外線インクのアクリル酸群と反応することを可能とする。これにより、二元硬化性トップコートは表示の優れた接着性とベースコートへの優れた接着性を与える。
【００１７】
本発明のトップコートは主に二つの成分、即ち、ポリオール成分とイソシアニュレート成分を含む。本発明によると、ポリオール成分は、好ましくは二元硬化性を持つ化合物を有している。イソシアニュレート成分は、好ましくはポリイソシアネートプレポリマーの混合物から成る。
【００１８】
ポリオール成分はクリアコート或いはトップコートとしてもよい。クリアコートにする場合は、ベースコートに施された表示の上に使用される。表示が薄い色のトップコート上に施されるときは、淡色（薄色）のトップコートが使用される。淡色のトップコートはベースコートを施している間の完成前のゴルフボールを保持することにより生じるチップマークを減らしたり除去したりするためにも使用される。
【００１９】
クリアコートのポリオール成分の一般的な説明は以下のとおりである。ポリオール成分は、ポリオール成分に対し２０〜４０重量部の量のポリエステルポリオール樹脂を含んでいる。ポリオール成分は、また、ポリオール成分に対し2〜１０重量部の量の、好ましくはペンタエリトリトール（ＰＥＴＡ）のような二元硬化性を有する化合物を含む。ポリオール成分は、また、ポリオール成分に対し４０〜７０重量部の量の溶剤を含む。本発明においては、クリアコートのポリオール成分に使用される混合溶剤は以下の材料の種々の割合のものが使用される。メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン又はキシレンである。
【００２０】
急速な粘性を伴わない時間（タック−フリー時間）を確実なものとするために、高温焼成温度にあっても、硬化促進剤、即ち触媒がポリオール成分調合物の中に使用される。第１及び第２アミン、錫ベース触媒、メタリックオクトエイト（metallic octoates）はポリオール成分の中に使用することのできる触媒である。
【００２１】
好ましい触媒はジラウリン酸ジブチル錫（dibutyltin dilaureate）である。
【００２２】
更に、ポリオール成分は更にエポキシシラン及び／又は多機能アジリジンのような接着増進剤を含むことが好ましい。ポリオールの追加的な成分にシキソトロピック樹脂と流体添加剤を含ませることができる。
【００２３】
下記の表１はクリアコートのポリオール成分中に使用される種々の材料の重量の範囲を表にしたものである。
【００２４】
【表１】

淡色のトップコートのポリオール成分の概略は以下のとおりである。ポリオール成分はポリオール成分に対して４０〜７０重量部の量の白色顔料の粉砕ベースを含む。白色顔料の粉砕ベースは上述のようにクリアーコートトップコート、二酸化チタニウム、粉砕助剤及びポリエステルポリオールについて言及したように溶媒を含む。ポリオール成分は、また、ポリオール成分の２〜１０重量部の二元硬化性を有する化合物、好ましくはＰＥＴＡを持っている。ポリオール成分は、また、ポリオール成分に対し２０〜４０重量部の量の追加的溶媒を含み、その溶媒はメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルアセテート、ブチルアセテート、プロピルエングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン及びキシレンから選択することができる。
【００２５】
薄色のトップコートポリオール成分はポリオール成分に対し１〜３重量部の２−４ペンタンジオンのような硬化遅延剤を持っている。ポリオール成分は、更に、エポキシ化シラン及び／又は多機能（多官能）アジリジンのような接着増進剤及び淡色（薄色）助剤を含ませることができる。
【００２６】
下記の表２は淡色トップコートのポリオール成分の中に使用される種々の材料を重量割合とともに示す。
【００２７】
【表２】

クリアコート又は淡色トップコートとともに使用されるトップコートのポリイソシアネート成分について以下に説明する。本発明によれば、ポリイソシアネート成分はヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）のビュレット又はＨＤＩのビュレットとHDIのイソシアネート三重体の混合物を含む。ＨＤＩは、優れた耐磨耗性を与えつつ乾燥時間を減らしてトップコートの乾燥及び硬化性を改善する。この二つの樹脂の割合（重量ベース）は機能イソシアネートの等価重量においてビュレットの約５０％から約６０％に対し三重体の５０％から４０％が好ましい。更に、溶媒混合体はポリウレタンクリアコートのポリイソシアネートの一つの成分が好ましい。トップコートのポリイソシアネート成分に使用される溶媒混合体は、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルアセテート、ブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トルエン及びキシレンのいずれかを種々の割合のものとすることができる。
【００２８】
下記の表３はトップコートのポリイソシアネート成分中に使用される種々の材料の重量ベースの割合を示す。
【００２９】
【表３】

ゴルフボールカバーの外側コーティングに先立ち、ポリオール成分とポリイソシアネート成分が組み合わされて本発明のトップコートの二元硬化性トップコートを形成する。二つの成分を組み合わせるとき、ポリオール成分のポリイソシアネート成分に対する化学量論的インデックス比は１．２５：１．００（ＮＣＯ：ＯＨ）より小さくなく、ポリイソシアネートの約１．２５〜約１．５０等価量から１．００ポリオール等価量の範囲が好ましい。これは、上記に概説した化学量論的比に応じて、ポリオールをポリイソシアネートに対し１：１から５：１の範囲の割合（重量ベース）で混合することとなる。ＰＥＴＡは新規な二元硬化性の利点を提供する。ＰＥＴＡの多機能性（多官能性）アクリレート部分がこれまでのフリーラヂカル硬化性紫外線インクのアクリレート成分と反応するのに対し、ヒドロキシルペンダント（pendant hydroxyl）はポリイソシアネート成分のイソシアネートグループと反応する。この反応は従来のトップコートに比べて紫外線硬化インクの接着性をと耐磨耗性を増加させる。ＰＥＡＴは三官能基及び四官能基アクリレートの異性体混合物である。典型的には、三官能基の四官能基に対する割合は好ましくは７５：２５、より好ましくは８５：１５、最も好ましくは９５：５である。これらの多官能モノマーはゴルフボールのような二種成分のポリウレタンシステムにおいて反応する可能性を持つヒドロキシルペンダント多官能性を有する。ＰＥＴＡレベルはコーティング固体の５−２５％が好ましく、より好ましくはコーティング固体の１０−２０％、最も好ましくは１５％である。ＰＥＴＡは好ましい二元硬化性化合物であるが、以下の多官能性モノマーを有する化合物は二元硬化性化合物として使用できる。即ち、アクリル酸ヒドロキシエチル（ヒドロキシエチルアクリレート）、メタクリル酸ヒドロキシエチル（ヒドロキシエチルメタクリレート）、アクリル酸ヒドロキシプロピル（ヒドロキシルプロピルアクリレート）、モノメタクリル酸ヒドロキシプロピル（ヒドロキシプロピルモノメタクリレート）、アクリル酸カプロラクトン（カプロラクトンアクリレート）、メタクリル酸ポリプロピレングリコール（ポリプロピレングリコールメタクリレート）などアクリレート及びヒドロキシ官能性モノマーなどである。
【００３０】
二元硬化性トップコートは従来より知られている数多くの通常の方法によりゴルフボールに適用される。例えば、トップコートはスプレイガンや他の自動的装置を使用して直接ゴルフボールに施すことができる。噴霧した後、ボールは約１２５〜約１５０Ｆ°の範囲で加熱して硬化される。これらの条件において、クリアコートは次に乾燥され１０分の焼成後に処理される。ボールの完全な硬化は最初の硬化処理から約７２〜１４４時間の後に終了する。
【００３１】
図１は完成したゴルフボール２５の断面図を示す。最終工程は前述したポリウレタンまたはイオノマーから成るカバー３０に施される。ベースコート３２はカバー３０の上に施される。ベースコート３２はゴルフボール保持部材によってチップマーク領域３４がコーティングされるのが妨げられるため、チップマーク領域３４が淡色トップコートが必要とすることを示している。ポリウレタンカバーのゴルフボールにおいては、このようなチップマーク３４は黄変する可能性がある。薄色のトップコート３６はバースコート３２の上に施され、チップマーク３４を覆う。表示３８が淡色トップコート３６上にプリントされる。
【００３２】
図２はベースコート３２がカバー３２上に施され、表示３８がベースコート３２上に施された従来の完成したゴルフボール２５ａの構造を示している。クリアコート３６ａが表示３８とベースコート３２上に施されている。
【００３３】
ゴルフボールに使用される最も好ましいトップコートの組成を以下に示す。
【００３４】
クリアコート成分のポリオール成分は、好ましくは、ポリオール成分に対し６０重量部の量の溶剤混合物、ポリオール成分に対し０．０１重量部の量の光学光沢剤、ポリオール成分に対し４重量部のシキソトロピック樹脂を、ポリオール成分に対し０．５０重量部の量の流体接着剤、ポリオール成分に対し５重量部の量のＰＥＴＡ、ポリオール成分に対し０．０５重量部の量のジブチルチンジロウリエート（触媒）、ポリオール成分に対し３０重量部の量のポリエステルポリオールを有する。この好ましい実施例においては、ポリイソシアネート成分は４４重量％の量のエチルアセテート、１８重量％の量のＨＤＩ三重体、３８重量％の量のＨＤＩのビウレットを含む。
【００３５】
最も好ましいゴルフボールに適用する淡色トップコートの組成を以下に示す。
【００３６】
淡色トップコート成分のポリオール成分は、好ましくは、ポリオール成分に対し６０重量部の量の白色含量粉砕ベース、ポリオール成分に対し３０重量部の量の接着剤混合物、ポリオール成分に対し２重量部の量の２−４ペンタエジオン、ポリオール成分に対し２．８０重量部の量の接着増進剤、ポリオール成分に対し５重量部の量のＰＥＴＡ及びポリオール成分に対し０．２０重量部の量の淡色添加剤を有している。この好ましい実施例においては、ポリイソシアネート成分は４４重量％の量のエチルアセテート、１８重量％の量のＨＤＩの三重体、３８重量％の量のＨＤＩのビウレットを含む。
【００３７】
表４はと表５は本発明のトップコートを持つゴルフボールのテスト結果を示す。表４は本発明による異なる三種の組成のトップコートとベースコートの重量を示している。表５はこれらの三種の組成の性能を示している。
【００３８】
【表４】

【００３９】
【表５】

以上述べてきたように、当業者であれば本発明の利点を理解し、本発明が好ましい実施例と、添付の図面に示された他の実施例とともに説明されたが、多数の変更、改良及び均等物の置換が、下記のクレームに示された以外は上述の事項により限定されることのない本発明の精神と範囲を逸脱しない範囲で可能であることが容易に理解できるところであろう。したがって、排他的所有権と特権が請求されている本発明の実施例は特許請求の範囲に記載されている。
【００４０】
【図面の簡単な説明】
【図１】トップコートが施された表示を有するゴルフボールの断面図である。
【図２】ベースコート上に施された表示を持つゴルフボールの断面図である。
【符号の説明】
２５ゴルフボール
３０カバー
３２ベースコート
３４チップマーク領域
３６淡色トップコート

Claims

カバーと、
該カバー上のベースコートと、
該ベースコート上のトップコートを有するゴルフボールであって、
該トップコートは、ポリイソシナネート成分とポリオール成分を有し、
該ポリイソシナネート成分は、ＨＤＩビウレット及びＨＤＩイソシアネートシアネート三重体の混合物を含み、
該ポリオール成分は、ポリオール成分１００重量部に対して２〜１０重量部の三アクリル酸ペンタエリトリトールと、ポリオール成分１００重量部に対して５０〜７０重量部の少なくとも一種類の溶媒と、光学的光沢剤と、接着増進剤とポリオール成分１００重量部に対して２０〜４０重量部のポリエステル樹脂を含む、
ゴルフボール。