JP5425037B2 - 高度に中和したエチレンコポリマーおよびそのゴルフボールへの用途 - Google Patents
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Description
(a)(1)エチレンα,β−エチレン性不飽和C3~8カルボン酸コポリマー(1種または複数種)または溶融加工可能なそのイオノマー(1種または複数種)(扱いにくくなる、すなわち、溶融加工できなくなるレベルまでは中和していないイオノマー)を(1)1種または複数種の36個未満の炭素原子を有する脂肪族の一官能性の飽和もしくは不飽和有機酸またはその有機酸の塩と溶融ブレンドし、それから、同時にまたは引き続いて、
(b)十分量のカチオン源を加えて中和のレベルを酸部分の全体(酸コポリマー中および有機酸中のものを含む)の90%より多く、好ましくはほぼ100%まで、より好ましくは100%まで増加することにより生成させることができる。
(a)(1)エチレンα,β−エチレン性不飽和C3~8カルボン酸コポリマー(1種または複数種)または軟化モノマーの添加または他の手段によってその結晶性を壊してある溶融加工可能なそのイオノマー(1種または複数種)を(2)エチレンの残留する結晶性を実質的に除去するために十分な不揮発性、非移行性薬品と溶融ブレンドし、それから、同時にまたは引き続いて、
(b)十分量のカチオン源を加えて中和のレベルを酸部分の全体(酸コポリマー中、および、不揮発性、非移行性薬品が有機酸である場合は有機酸中のものを含む)の90%より多く、好ましくはほぼ100%まで、より好ましくは100%まで増加することにより生成させることができる。
本発明でイオノマーを製造するために使用する酸コポリマーは、好ましくは、「直接型」酸コポリマーである。それらは、好ましくは、α−オレフィン、特に、エチレンと、C3~8のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸、特に、アクリル酸およびメタクリル酸とのコポリマーである。それらは、任意で、第3の軟化モノマーを含有していてもよい。「軟化」とは、結晶性を壊す(ポリマーの結晶性を減少させる)ことを意味する。適当な「軟化」コモノマーは、アクリル酸アルキルおよびメタクリル酸アルキルから選択され、アルキル基が1〜8の炭素原子を有するものである。
本発明で使用する未変性の融解加工可能なイオノマーは、「イオノマー調製技術分野で知られる方法による酸コポリマー」の表題のもとで上に記した(関連技術の説明の項を参照されたい)酸コポリマーから調製される。それらは、部分中和した酸コポリマー、特に、エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーを含む。未変性イオノマーは、有用な物理的性質を持たない、扱いにくくなる(溶融加工できない)ようなポリマーとならないレベルまで中和することができる。好ましくは、酸コポリマーの酸部分の約15%から約80%、好ましくは、約50%から約75%をアルカリ金属カチオンまたはアルカリ土類金属カチオンによって中和する。高い酸濃度を(たとえば、15質量%を超えて)有する酸コポリマーには、中和百分率を低くして溶融加工性を保持しなければならない。
本発明で採用される有機酸は、脂肪族一官能性(飽和、不飽和、または、多不飽和)有機酸で、特に、36個未満の炭素原子を有するものである。また、これら有機酸の塩も採用することができる。その塩は、特に、有機酸の、バリウム塩、リチウム塩、ナトリウム塩、亜鉛塩、ビスマス塩、カリウム塩、ストロンチウム塩、マグネシウム塩、またはカルシウム塩を含む広範囲のさまざまなもののいずれでもよい。
本発明の任意の成分である充填剤は、前記成分のブレンドに付加的な密度を与えるために選択するが、その選択は、以下でより十分に詳述するように所望のゴルフボールのタイプ(すなわち、ワンピース、ツーピース、スリーピースまたは中間層)に依存する。通常、充填剤は、約4グラム/立法センチメートル(gm/cc)より大きく、好ましくは、5gm/ccより大きい密度を有する無機物であって、組成物の全重量を基準として0と約60質量%の間の量で存在させる。有用な充填材の例としては、酸化亜鉛、硫酸バリウム、ケイ酸鉛と炭化タングステン、酸化スズ、ならびにその他周知のそれらの相当する塩および酸化物が挙げられる。充填剤材料は、非反応性または殆ど非反応性であり、顕著に、硬直させたり圧縮を上げたりまたは反発係数を減少させたりしないことが好ましい。
本発明の実施において有用な任意の追加的添加剤としては、充填剤材料(たとえば、ZnO)とエチレンコポリマー中の酸部分との間の反応を防ぐ助けとなる酸コポリマーワックス(たとえば、数平均分子量2,040を有するエチレン/16〜18%アクリル酸コポリマーと思われるアライドワックス(Allied wax)AC143)がある。他に任意の添加剤としては、白色化剤として使用するTiO2、任意の光沢剤、界面活性剤、加工助剤、その他がある。
本発明は、柔軟で弾性のある熱可塑性ポリマー(「柔軟で高CORの熱可塑性物質」)に関する。この柔軟で高CORの熱可塑性物質は、直径が1.50から1.54インチ(約3.81から3.91cm)である球を形成したとき、その球を125フィート/秒(約38.1m/秒)の初期速度で、初期速度を測定する点から3フィート(約0.91m)の位置にあるスチール板に向かって発射し、板からのはね返りの速度を初期速度で割ることによって測定すると、少なくとも0.785の反発係数、および100以下のAtti圧縮を有する。本発明は、さらに、0.790、0.795、0.800、0.805、0.810、0.815、0.820、0.825、0.830、0.835のCORおよび95、90、85、80、75およびそれ以下の優れたAtti圧縮を有する柔軟で高CORの熱可塑性物質に関する。
本発明の実施において使用する弾性と圧縮の組合せは、所望するゴルフボールのタイプ(すなわち、ワンピース、ツーピース、スリーピース、または、多層)および以下に詳述する結果として得られるゴルフボールに望まれる性能のタイプに大部分が依存する。
スリーピースのボールは、たとえば、特許文献7に記載されているような周知の技術によって製造する。本発明の目的のためには、これらスリーピースボールの中心部は、PGAによって設定されている重量制限(45グラム)に適合するゴルフボールを製造するために、中心部の直径、巻き方、および、カバーの厚さと組成によって中心部の密度が約1.6gm/ccから約1.9gm/ccとなるように十分な充填剤が詰まった上記の柔軟で高CORの熱可塑性物質から所望の大きさの球を射出成形または圧縮成形することによって製造する。
ツーピースボールは、カバーを芯の上に射出成形または圧縮成形する周知の技術によって製造する。本発明の目的のためには、これらツーピースボールの芯は、PGAによって設定されている重量制限(45グラム)に適合するゴルフボールを製造するために、芯の直径、および、カバーの厚さと組成によって、芯密度が約1.14gm/ccから約1.2gm/ccとなるように十分な充填剤が詰まった上記の柔軟で高CORの熱可塑性物質から所望の大きさの球を射出成形または圧縮成形することによって製造する。
多層ボールは、射出成形または圧縮成形した芯に1つまたは複数の中間層または外被および外側カバーを射出成形または圧縮成形によってかぶせる周知の技術によって製造する。芯および/または外被(1種または複数種)は、PGAによって設定されている重量制限(45グラム)に適合するゴルフボールを提供するために十分な充填剤が詰まった上記の柔軟で高CORの熱可塑性物質から所望の大きさまたは厚さの球または層を射出成形または圧縮成形することによって製造する。芯および外被(1つまたは複数)に採用する充填剤の量は、最終的なボールが必要な重量制限に適合するという条件で、構成部分の大きさ(厚さ)およびボールの中の所望される重量の位置によって0から約60質量%まで変化させることができる。充填剤は、芯に使用できて外被には使用できないか、外被に使用できて芯に使用できないか、または両方に使用できる。可能な組合せに関して限定する意図はないが、この実施形態は、
1.スリーピースの中心部に使用するものと同一組成物を含む芯で、当該技術で知られている組成物でできている外被を有するものと、
2.ツーピースの芯またはスリーピースの中心部に使用するものと同一組成物を含む芯で、充填剤を含むかまたは含まない本発明の組成物からできている外被を有し、ゴルフボールの必要な重量を提供するように調整してあるものと、
3.(ポリブタジエンゴム等の熱硬化性組成物を含む)いずれかの組成物からできている芯で、充填剤を含むかまたは含まない本発明の組成物からできている外被を有するものであって、完成したゴルフボールの重量が必要な制限に適合するものとを含む。
上記の柔軟で高CORの熱可塑性物質を含むゴルフボール用のカバーは、本発明に含まれる。カバーは、上記の柔軟で高CORの熱可塑性物質(充填剤、他の成分、および、他のイオノマーを含む他の熱可塑性物質を有するかまたは有さないもの)を、ツーピースゴルフボールの熱可塑性または熱硬化性芯の上に、または、熱可塑性または熱硬化性中心部のまわりの巻きの上に、または、多層ゴルフボールの外層として、射出成形または圧縮成形することによって製造することができる。
ワンピースボールは、周知の射出または圧縮技術によって製造することができる。それらは、伝統的なくぼみパターンをもち、ウレタンラッカーでコートするかまたは外観をよくする目的で塗装してあるが、そのようなコーティングおよび/または塗装は、ボールの性能特性には影響しない。
本発明の溶融加工可能な高度に中和した酸コポリマーのイオノマーは、
(a)エチレンα,β−エチレン性不飽和C3~8カルボン酸コポリマー(1種または複数種)または、扱いにくくなる(溶融加工できなくなる)レベルまでは中和していないそのイオノマー(1種または複数種)を、1種または複数種の36個未満の炭素原子を有する脂肪族の一官能性の飽和もしくは不飽和の有機酸またはその有機酸の塩と溶融ブレンドし、
(b)十分量のカチオン源を同時にまたは続いて加えて中和のレベルを酸部分の全体(酸コポリマー中および有機酸中のものを含む)の90%より多く、好ましくは、ほぼ100%まで、より好ましくは、100%まで増加することにより製造することができる。
(a)(1)酸コポリマーのエチレンの結晶性を壊してある、エチレンα,β−エチレン性不飽和カルボン酸コポリマーまたは溶融加工可能なそのイオノマー、および(2)エチレンα,β−エチレン性不飽和カルボン酸コポリマーまたは溶融加工可能なそのイオノマーの残留するエチレンの結晶性を実質的または完全に抑制するために十分な不揮発性、非移行性薬品を溶融ブレンドするステップと、
(b)酸コポリマーまたはそのイオノマーおよび不揮発性、非移行性薬品が酸部分を含有する場合はその不揮発性、非移行性薬品の酸部分の酸部分全体の90%より多く(好ましくはほぼ100%または少なくとも100%)を中和するために十分なカチオン源を同時にまたは続いて加えるステップとを含む。
高度に中和した溶融加工可能なイオノマー
本発明により得られる熱可塑性組成物は、本質的に、(a)36個未満の炭素原子を有する脂肪族一官能性有機酸(1種または複数種)、および(b)エチレンとC3からC8のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸のコポリマー(1種または複数種)およびそれのイオノマー(1種または複数種)であって(a)および(b)の酸全体の90%より多く、好ましくはほぼ100%、より好ましくは100%が中和されているものからなる。
反発係数(COR)は、射出成形したゴルフボールの大きさを有する適切な樹脂球を空気砲から空気圧によって決定される速度で発射して測定する。初期速度は通常125フィート/秒(約38.1m/秒)を採用する。球は、初期速度が測定される点から3フィート(約0.91m)離れた位置にあるスチール板に当たり、はね返って初期速度が測定される点と同じ位置にあるスピードモニター装置を通過する。はね返り速度を初期速度で割ったものがCORである。
次の例は、試験用の球のためのブレンドの調製について説明する。表5に記載したブレンドを製造する押し出し条件を表4に示す。
以下に、本発明の好ましい態様を示す。
[1] 熱可塑性ポリマーを含む組成物であって、直径が1.50から1.54インチ(約3.81から3.91cm)である球を形成したとき、その球を125フィート/秒(約38.1m/秒)の初期速度で、初期速度を測定する点から3フィート(約0.91m)の位置にあるスチール板に向かって発射し、板からのはね返りの速度を初期速度で割ることによって測定する、少なくとも0.785の反発係数と、100以下のAtti圧縮を有することを特徴とする組成物。
[2] CORが少なくとも0.800であることを特徴とする[1]に記載の組成物。
[3] CORが少なくとも0.810であることを特徴とする[2]に記載の組成物。
[4] 本質的に、(a)Eはエチレンであり、XはC3からC8のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸であり、Yは軟化コモノマーである、E/X/YコポリマーまたはE/X/Yコポリマーのイオノマー(ここで、XはE/X/Yコポリマーの約3〜30質量%であり、YはE/X/Yコポリマーの0から約30質量%である)、および(b)36個未満の炭素原子を有する1種または複数種の脂肪族一官能性有機酸またはその塩からなる溶融加工が可能な熱可塑性組成物であって、(a)および(b)の酸全体の90%より多くが中和されていることを特徴とする組成物。
[5] 有機酸またはその塩が、不揮発性、非移行性であり、イオン配列を効果的に可塑化し、および/または、E/X/Yコポリマーまたはイオノマーの結晶性を抑制するものであることを特徴とする[4]に記載の組成物。
[6] XがE/X/Yコポリマーの約4〜25質量%であり、YがE/X/Yコポリマーの約3〜25質量%であることを特徴とする[5]に記載の組成物。
[7] XがE/X/Yコポリマーの約5〜20質量%であり、YがE/X/Yコポリマーの約10〜23質量%であることを特徴とする[6]に記載の組成物。
[8] Xが18質量%より多く存在するメタクリル酸または15質量%より多く存在するアクリル酸であり、Yが存在しないことを特徴とする[5]に記載の組成物。
[9] 有機酸が実質的にまたは完全にエチレンの結晶性を抑制するように選択されることを特徴とする[6]、[7]、または[8]に記載の組成物。
[10] (a)および(b)中の酸の約100%が中和されていることを特徴とする[4]に記載の組成物。
[11] (a)および(b)中の酸の100%を中和するために必要な量より多い量のカチオン源を(a)および(b)中の酸を中和するために使用することを特徴とする[10]に記載の組成物。
[12] 有機酸が1種または複数種のC6からC26の有機酸であることを特徴とする[4]に記載の組成物。
[13] 有機酸が1種または複数種のC6からC18の有機酸であることを特徴とする[12]に記載の組成物。
[14] 有機酸が1種または複数種のC6からC12の有機酸であることを特徴とする[13]に記載の組成物。
[15] 熱可塑性ポリマーが、直径が1.50から1.54インチ(約3.81から3.91cm)である球を形成したとき、その球を125フィート/秒(約38.1m/秒)の初期速度で、初期速度および板からのはね返り速度を測定する点から3フィート(約0.91m)の位置にあるスチール板に向かって発射し、はね返りの速度を初期速度で割ることによって測定する、少なくとも0.785の反発係数と、100以下のAtti圧縮を有することを特徴とする[4]に記載の組成物。
[16] 高度に中和した溶融加工可能なイオノマーを製造する方法であって、
(a)エチレンα,β−エチレン性不飽和カルボン酸コポリマーまたは溶融加工可能なそのイオノマーを有機酸または有機酸の塩と溶融ブレンドするステップと、
(b)酸コポリマーまたはそのイオノマーおよび有機酸またはその塩の酸部分全体の90%より多くを中和するのに十分なカチオン源を同時にまたは続いて加えるステップとを含むことを特徴とする方法。
[17] 酸部分の約100%を中和するために十分なカチオン源を加えることを特徴とする[16]に記載の方法。
[18] カチオン源の量が、酸コポリマーまたはそのイオノマーおよび有機酸またはその塩の酸部分全体を中和するために必要な量より多いことを特徴とする[17]に記載の方法。
[19] 高度に中和した溶融加工可能なイオノマーを製造する方法であって、
(a)(1)酸コポリマーのエチレンの結晶性を壊してあるエチレンα,β−エチレン性不飽和カルボン酸コポリマーまたは溶融加工可能なそのイオノマー、および(2)エチレンα,β−エチレン性不飽和カルボン酸コポリマーまたは溶融加工可能なそのイオノマーの残留するエチレンの結晶性を実質的または完全に除去するために十分な不揮発性、非移行性薬品を溶融ブレンドするステップと、
(b)酸コポリマーまたはそのイオノマーと、不揮発性、非移行性薬品が酸部分を含有する場合は、その不揮発性、非移行性薬品の酸部分との酸部分全体の90%より多くを中和するために十分なカチオン源を同時にまたは続いて加えるステップとを含むことを特徴とする方法。
[20] エチレンα,β−エチレン性不飽和カルボン酸コポリマーまたは溶融加工可能なそのイオノマーが、E/X/YコポリマーまたはE/X/Yコポリマーのイオノマー(ただし、Eはエチレンであり、XはC3からC8のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸であり、Yは軟化コモノマーであり、また、XはE/X/Yコポリマーの約4〜25質量%であり、YはE/X/Yコポリマーの約3〜25質量%である)であり、不揮発性、非移行性薬品が36個未満の炭素原子を有する1種または複数種の脂肪族一官能性有機酸、またはその塩であることを特徴とする[19]に記載の方法。
[21] 酸部分の約100%を中和することを特徴とする[20]に記載の方法。
[22] カチオン源の量が、酸部分全体を中和するために必要な量より多いことを特徴とする[21]に記載の方法。
[23] [1]、[2]、または[3]に記載の組成物を含むことを特徴とするゴルフボールのカバー。
[24] [1]、[2]、または[3]に記載の組成物を含むことを特徴とするツーピースゴルフボールの芯。
[25] [1]、[2]、または[3]に記載の組成物を含むことを特徴とするスリーピースゴルフボールの中心部。
「26」 [1]、[2]、または[3]に記載の組成物を含むことを特徴とする多層ゴルフボールの芯または外被。
「27」 [1]、[2]、または[3]に記載の組成物を含むことを特徴とするワンピースゴルフボール。
Claims (1)
- (a)Eはエチレンであり、XはC3からC8のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸であり、Yは軟化コモノマーである、E/X/YコポリマーまたはE/X/Yコポリマーのイオノマー(ここで、XはE/X/Yコポリマーの3〜30質量%であり、YはE/X/Yコポリマーの0から30質量%であり、Yはアクリル酸またはメタクリル酸のC1〜C8アルキルエステルである。)、および(b)36個未満の炭素原子を有する1種または複数種の脂肪族一官能性有機酸またはその塩を含む溶融加工が可能な熱可塑性組成物であって、(a)および(b)の酸全体のほぼ100%が中和されていることを特徴とする組成物。
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