JP4964921B2 - ゴルフボール - Google Patents
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Description
前記単一層の平均アスペクト比が10以上50以下である層状珪酸塩および/またはその層剥離物(以下、単に「層状珪酸塩」と称する場合がある)について説明する。前記層状珪酸塩の単一層の平均アスペクト比は、10以上、好ましくは20以上であり、50以下、より好ましくは40以下、さらに好ましくは30以下である。前記平均アスペクト比が10未満では、各々の単一層による静電相互作用が弱くなり、耐擦過傷性向上効果が小さくなる、一方、50を超えると、層状珪酸塩を構成する単一層が剥離し難くなって静電相互作用点数が少なくなるため、耐擦過傷性向上効果が小さくなる。前記単一層のアスペクト比とは、層状珪酸塩を構成する各単一層の平均幅と厚みの比(幅/厚み)である。
次に、陽イオン化ポリウレタン樹脂について説明する。陽イオン化ポリウレタン樹脂は、分子鎖(特に主鎖)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し、前記「2級または3級アミン構造」が陽イオン化されている樹脂であれば、特に限定されず、例えば、2級または3級アミン構造を含有する化合物を、ポリイソシアネート成分および/またはポリオール成分と反応させることにより得られるものである。また、必要に応じて、さらに低分子量ポリオール成分やポリアミン成分などにより鎖長延長反応させてもよい。また、本発明で使用するアミン導入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などのカルボニル基に結合する窒素原子を有する構造は含まれず、炭化水素基や水素原子に結合する窒素原子を有する構造を意味する。
前記陽イオン化ポリウレタン樹脂を構成するポリイソシアネート成分としては、通常のポリウレタン樹脂を構成するポリイソシアネートが挙げられる。ポリイソシアネート成分としては、例えば、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、2,4−トルエンジイソシアネートと2,6−トルエンジイソシアネートの混合物(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、1,5−ナフチレンジイソシアネート(NDI)、3,3’−ビトリレン−4,4’−ジイソシアネート(TODI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)、パラフェニレンジイソシアネート(PPDI)などの芳香族ポリイソシアネート;4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(H12MDI)、水素添加キシリレンジイソシアネート(H6XDI)、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルネンジイソシアネート(NBDI)などの脂環式ポリイソシアネートまたは脂肪族ポリイソシアネートなどのうちの1種、または、2種以上の混合物などである。
前記陽イオン化ポリウレタン樹脂を構成するポリオール成分としては、通常のポリウレタン樹脂を構成するポリオールが挙げられる。ポリオール成分としては、例えば、低分子量ポリオールや高分子量ポリオールなどを挙げることができる。低分子量ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール等のジオール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどのトリオールが挙げられる。高分子量ポリオールとしては、例えば、ポリオキシエチレングリコール(PEG)、ポリオキシプロピレングリコール(PPG)、ポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG)等のポリエーテルポリオール;ポリエチレンアジペート(PEA)、ポリブチレンアジペート(PBA)、ポリヘキサメチレンアジペート(PHMA)などの縮合系ポリエステルポリオール;ポリ−ε−カプロラクトン(PCL)などのラクトン系ポリエステルポリオール;ポリヘキサメチレンカーボネートなどのポリカーボネートポリオール;及びアクリルポリオールなどが挙げられ、上述したポリオールの少なくとも2種以上の混合物であってもよい。
前記2級または3級アミン構造を含有する化合物(以下、「アミン含有化合物」と称する場合がある)とは、分子中に2級または3級アミン構造を有し、かつ、水酸基(OH基)および/またはアミノ基(NH2基)を1以上有する化合物である。アミン含有化合物としては、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、ジエタノールアミノプロピルアミン、2−ヒドロキシ−5−ピリジンメタノールなどの複数の水酸基を有する化合物;イミノビスプロピルアミン、メチルイミノビスプロピルアミン、1,4−(ビスアミノプロピル)ピペラジン、2−アミノ−5−アミノメチルピリジンなどの複数のアミノ基を有する化合物;N−ベンジル−N−メチルエタノールアミン、N,N−ジベンジルエタノールアミン、N−ヒドロキシエトキシエチルピペラジン、2−アミノ−5−ピリジンメタノールなどの水酸基を1つ有する化合物;N−アミノエチルピペラジン、N−アミノプロピルピペラジン、N−アミノエチル−4−ピペコリン、N−アミノプロピル−2−ピペコリン、N−アミノプロピル−4−ピペコリン、N−アミノエチルモルフォリン、N−アミノプロピルモルフォリンなどのアミノ基を1つ有する化合物;などを挙げることができる。また、前記化合物は、2種以上の混合物として使用することもできる。これらの化合物は、ポリイソシアネートとの反応性を考慮しながら適宜使用することによって、得られるポリウレタン樹脂の分子鎖(特に主鎖)に2級アミン構造または3級アミン構造を導入することができる。
本発明のゴルフボールのカバーは、本発明の効果を損なわない程度に、樹脂成分として、前記陽イオン化ポリウレタン樹脂に加えて、他の樹脂成分を含有することができる。なお、本発明のカバーに他の樹脂成分を含有させる場合には、全樹脂成分中の陽イオン化ポリウレタン樹脂の含有率は50質量%以上が好ましく、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。さらに、前記樹脂成分が、実質上、前記陽イオン化ポリウレタン樹脂のみからなることも好ましい態様である。
本発明のゴルフボールのカバーは、樹脂成分として、上述した陽イオン化ポリウレタン樹脂および層状珪酸塩を含有するカバー用組成物を用いて成形する方法;陽イオン化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、陽イオン化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、これを用いてカバーを成形する方法(スラリー法);などにより作製できる。また、後述する本発明のゴルフボールの製造方法のように、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珪酸塩、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分を含有するカバー用組成物を用いて成形することも好ましい態様である。
(5−1)コア
本発明のゴルフボールの構造は、コアと、このコアを被覆するカバーとを有するものであれば特に限定されず、種々のコアが採用できる。コアとしては、単層のコア;センターと前記センターを被覆する単層の中間層とからなる2層コア;センターと前記センターを被覆する複数片もしくは複数層(特に3以上の片もしくは層)の中間層とからなる多層コア;糸巻きコアなどを挙げられる。単層コア、2層コア、多層コアまたは糸巻きコアを用いたゴルフボールは、それぞれ、ツーピースゴルフボール、スリーピースゴルフボール、マルチピースゴルフボールまたは糸巻きゴルフボールと呼ばれる。いずれの場合であっても、本発明を好適に適用できる。好ましいコアは、単層コア、2層コア、多層コアである。
本発明のゴルフボールのコアが、前記2層コアまたは多層コアの場合、前記センターの直径は、30mm以上が好ましく、より好ましくは32mm以上であり、41mm以下が好ましく、より好ましくは40.5mm以下である。前記センターの直径が30mm以上であれば、中間層またはカバー層の厚みが厚くなり過ぎず、その結果反発性がより良好となる。また、センターの直径が41mm以下であれば、中間層またはカバー層が薄くなり過ぎず、中間層またはカバー層の機能がより発揮される。
前記中間層を形成する樹脂成分としては、例えば、前記カバーの樹脂成分として例示したアイオノマー樹脂、熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。また前記中間層には、前記樹脂成分に加えてさらに、硫酸バリウム、タングステン等の比重調整剤、老化防止剤、顔料などが配合されていてもよい。
次に、本発明のゴルフボールの好ましい製造方法について説明する。本発明のゴルフボールの製造方法は、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の製造方法であって、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陽イオン化工程;単一層の平均アスペクト比が10以上50以下である層状珪酸塩を、前記陽イオン化されたポリオールに分散して、ポリオール複合化珪酸塩を得る複合化工程;前記ポリオール複合化珪酸塩、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分を混合して、カバー用組成物を調製する調製工程;および、前記カバー用組成物を用いてカバーを成型する成型工程;を含むことを特徴とする。
前記陽イオン化工程では、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(以下、「アミン導入ポリオール」と称する場合がある)について、分子内の2級または3級アミン構造を陽イオン化する。前記「アミン導入ポリオール」は、分子内に2級または3級アミン構造と複数の水酸基とを有している。このような化合物には、例えば、前記アミン含有化合物として例示したものが挙げられる。
前記複合化工程では、単一層の平均アスペクト比が10以上50以下である層状珪酸塩を、前記陽イオン化されたポリオールに分散して、ポリオール複合化珪酸塩を得る。
前記調製工程では、前記ポリオール複合化珪酸塩、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分を混合して、カバー用組成物を調製する。カバー用組成物は、ポリオール複合化珪酸塩、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分を未硬化の状態で含有するものでもよいし;ポリオール複合化珪酸塩、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分を予め反応させて、層状珪酸塩と陽イオン化ポリウレタン樹脂とを含有するペレット状としてもよい。なお、カバー用組成物を調製する際は、前記ポリオール複合化珪酸塩を前記ポリオール成分に分散させて超音波処理した後、ポリイソシアネート成分を混合することが好ましい。
前記成型工程では、前記カバー用組成物を用いてカバーを成型する。前記ペレット状のカバー用組成物を使用する態様では、例えば、カバー用組成物を予め半球殻状のハーフシェルに成形し、それを2枚用いてコアを包み、130〜170℃で1〜5分間加圧成形するか、または上記カバー用組成物を直接コア上に射出成形してコアを包み込む方法が用いられる。前記カ未硬化のバー用組成物を使用する態様では、例えば、前記組成物を注入した半球状の金型にコアを保持し、前記組成物を硬化させて半球状のカバーを作製し、次いで、これを反転させて、前記組成物が注入された別の半球状金型と合せて、前記組成物を硬化させてカバーを作製する。
(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、各打撃部を観察して下記評価基準に基づいて評価した。2箇所の評価結果の平均値を、そのゴルフボールの評価とした。
評価基準
0点:打撃痕が判別できない。
1点:点(最大幅3mm未満)でめくれている。
2点:点(最大幅3mm以上5mm未満)でめくれている。
3点:線(最大幅5mm以上)で、めくれている。
4点:線(最大幅5mm以上)で、しっかりめくれている。
5点:線(最大幅5mm以上)で、深く、広くめくれている。
6点:深く、広くめくれており、面になりかけている。
7点:面で削れている(ディンプル底までめくれている状態)。
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)
同時に、カバー用組成物のX線回折ピークより、カバー用組成物中の無機成分に含まれる各元素(Ti、Si、Al、その他の無機元素)の重量比を求め、Tiを酸化チタン(TiO2)、SiおよびAlをクレー成分、その他の無機元素をその他の無機成分として、カバー用組成物中の層状珪酸塩の含有率を求めた。
なお、X線回折の測定は、以下の条件で行った。
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)
まず、TEM試料前処理装置(Leica社製、クライオミクロトームEM UC6)を用いて、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の条件で、ゴルフボールからカバーの一部を切り出して試料を作製した。得られた試料について、透過型電子顕微鏡(日立製作所製、「H7100」)を用いて、以下の測定条件で試料を観察し、視野内に存在する全ての層状珪酸塩の最大幅を測定し、その平均値を単一層の平均幅とした。なお、最大幅の測定は、層状珪酸塩が剥離している場合には、各剥離物の最大幅を測定し、層状構造を維持している場合には、層状構造の幅方向の最大値を測定した。
TEM観察条件 加速電圧:100kV
倍率:5000倍〜10万倍
視野:20μm×20μm
(A1)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、反応物についてJIS規定の滴定を行い、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。
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354.9g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、表2に示す層状珪酸塩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珪酸塩の分散液を得た。
クロイサイト(Cloisite)Na+:Southern Clay Products社製、天然モンモリロナイト(平均アスペクト比85(単結晶の結晶間隔1.17nm、単一層の平均幅100nm)、陽イオン交換容量92.6meq/100g)
Benton EW:Elementis社製、天然ヘクトライト(平均アスペクト比109(単結晶の結晶間隔0.92nm、単一層の平均幅100nm)、陽イオン交換容量50meq/100g)
(C1)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(MDI)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(BD)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、層状珪酸塩および/またはその層剥離物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(H12MDI)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、ポリオール分散液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(BD)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、層状珪酸塩および/またはその層剥離物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。
(D1)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℃、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:日本蒸溜工業社製、「ZNDA−90S」
酸化亜鉛:東邦亜鉛社製、「銀嶺(登録商標) R」
ジクミルパーオキサイド:日油社製、「パークミル(登録商標) D」
ジフェニルジスルフィド:住友精化社製
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、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つずつ投入し、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。
(D2)で得られたコアを(D3)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。
Claims (7)
- 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、
前記カバーが、分子鎖に2級または3級アミン構造を有し、該2級または3級アミン構造が陽イオン化されているポリウレタン樹脂と、単一層の平均アスペクト比が10以上50以下である層状珪酸塩の層剥離物を含有し、X線回折測定において、前記層状珪酸塩に由来するピークが観察されないことを特徴とするゴルフボール。 - 前記カバー中の前記層状珪酸塩の層剥離物の含有率が、0.05質量%以上7.5質量%以下である請求項1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ウレタン樹脂中の2級アミンまたは3級アミン構造含有量が1×10-5mmol/g以上2×10-1mmol/g以下である請求項1または2に記載のゴルフボール。
- 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の製造方法であって、
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陽イオン化工程;
単一層の平均アスペクト比が10以上50以下である層状珪酸塩を、前記陽イオン化されたポリオールに分散して、ポリオール複合化珪酸塩を得る複合化工程;
前記ポリオール複合化珪酸塩、ポリオール成分およびポリイソシアネート成分を混合して、カバー用組成物を調製する調製工程;および、
前記カバー用組成物を用いてカバーを成型する成型工程;を含むことを特徴とするゴルフボールの製造方法。 - 前記陽イオン化工程において、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、酸を用いて陽イオン化する請求項4に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記調製工程において、前記ポリオール複合化珪酸塩を前記ポリオール成分に分散させて超音波処理した後、前記ポリイソシアネート成分を混合する請求項4または5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が、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ある請求項4〜6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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