JPS6224011B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はゲール用ボール、特に熱可塑性の芯を
有する野球用ボールおよびソフトボール用ボール
に関する。

スローピツチやフアストピツチの両方のソフト
ボール連盟で用いられるようなスローボール用ボ
ールは、広い範囲の物理的特性をもつて、種々の
寸法で製造される。ある普通の設計ではコルクも
しくはカポツクの芯に合成の糸もしくは捩り糸を
巻き、表面上に包被を形成したものを用いる。典
型的には、包被は縫い合された二つの片からな
る。包被を構成する材料は革、プラスチツク、ビ
ニル等のいずれでもよい。さらに、実用のソフト
ボール用ボールは耐久性を増すために成形された
ゴムの包被をもつた、前記したような芯を有する
ものが製造されている。その結果、ソフトボール
用ボールの密度はその附随する性質とともに、そ
の構成材料、およびボールが巻かれている締め加
減によつて決まる。したがつて、ソフトボール用
ボールの製造には十分に制御出来ない条件があ
り、ソフトボール用ボールの製造業者は、彼等の
製品に一貫性（均一性）を与える十分な構成材料
を探索する努力をして来た。

米国で職業的な連盟およびリトル・リーグ（少
年リーグ）で用いられているような野球用ボール
はコルクもしくはゴムの芯に毛糸と木綿の捩り糸
を巻いて形成され、そして縫い合された二片の革
の包被で包まれている。ある場合には、包被はビ
ニルもしくはゴムであつてもよく、特に練習用ボ
ールの耐久性が重要なリトルリーグの場合はそう
である。したがつて、野球用ボールの密度は、そ
れに伴う性質とともに、その構成材料と巻かれて
いる毛糸の締め加減によつて決まる。したがつて
野球用ボールの製造には十分に制御できない条件
があり、野球用ボールの製造業者は彼等の製品に
一貫性（均一性）を与えるのに十分な構成材料の
探索に努力して来た。

さらに、ソフトボール用ボールおよび野球用ボ
ールの製造における大きな因子は芯を巻く費用で
あつて、それは実質的な労力もしくは巻きつけ機
の投資を含む。

労力および資本の費用の増加とともに均一な製
品の問題に直面して、ソフトボール用ボールおよ
び野球用ボールの製造業者はこれらの問題を解決
するためにプラスチツク材料のボールの芯を形成
する努力をしている。このような努力の例として
米国特許第3976295号およびカナダ特許第632220
号の教示がある。しかしながら、他のスポーツの
場合と同様に、その関係者およびかかる用具の販
売業者は現行の用具から変更したがらず、したが
つて、慣用のソフトボール用ボールおよび野球用
ボールに代替しようと企図されたボールは広く受
け入れられないでいる。

しかしながら、米国特許第4211407号には、単
一な球状の芯をもつたソフトボール用ボールおよ
び野球用ボールの形成方法がボール自体の形成方
法とともに開示されており、それによるとかかる
ソフトボール用ボールおよび野球用ボールは慣用
のソフトボール用ボールおよび野球用ボールと本
質的に同じ特性を有する。

米国特許第4211407号によつて製造されたソフ
トボール用ボールは慣用のソフトボール用ボール
より耐久性はよいけれども、長期間の打撃によつ
て、時として、平たくなつた点（flat spots）が
生じる。これはフアストピツチ連盟で用いられる
ソフトボール用ボールに関する特別の問題であ
る。その競技ではボールにかかる打撃の力が、ボ
ールが投げられる速度と合成される。

ソフトボール用ボールには二つの一般的なタイ
プがあり、一つはフアストピツチで用いられ、一
つはスローピツチで用いられる。スローピツチの
ボールは飛行が制限されたボールであり、これは
それらがフアストピツチのボールより少く反撥す
るように設計されている。

さらに、米国特許第4211407号により製造され
た野球用ボールはすでに一般に使用されている。
しかしながら、それらは本発明によりさらに改良
される。

本発明によつて、慣用のソフトボール用ボール
と本質的に同じである勝れた競技特性を有し、さ
らに、実質的に改良された耐久性を有し、そして
長期間打撃を加えても平たくなつた点（flat
spots）を生じないソフトボール用ボールが提供
される。

さらに、本発明による野球用ボールは勝れた耐
久性および競技特性を示す。

ゲール用ボールが単一の球状の芯および包被か
らなる。この芯は、部分的にふくらせられた、エ
チレンと少くとも一つの、３ないし８個の炭素原
子を有する不飽和モノカルボン酸のコポリマーで
できた単一の球状塊からなる。このコポリマー
は、その中に共重合された前記の酸を30重量％ま
で含み、かつ前記の芯の中心部にフオーム（発泡
部分）を有し、そしてこのコポリマーの密度と実
質的に等しい密度を有する表皮をもつている。

本発明のソフトボール用ボールおよび野球用ボ
ールを提供するのに必要なコポリマーは、少くと
も一つのオレフインと少くとも一つの不飽和カル
ボン酸のコポリマーであり、分子鎖が異なつたモ
ノマーの重合によつて構成されているランダム・
コポリマー（ランダム共重合体）でもよいし、不
飽和カルボン酸モノマーをポリオレフインの幹分
子鎖へ重合させることにより造られるグラフト・
コポリマー（接木共重合体）であつてもよい。グ
ラフト・コポリマーはポリオレフインと不飽和カ
ルボン酸の混合物を例えばガンマー線もしくは紫
外線で照射することによつて製造できる。コポリ
マーは、所望ならば、少量、例えば10重量％より
少い量の他のモノマー、例えばアルカン酸ビニル
エステル、アクリル酸アルキルおよびメタクリル
酸アルキルを含んでいてもよい。

好ましくは、オレフインは分子中に少数個の炭
素原子を含み、特に有用なコポリマーはエチレン
から製造される。不飽和カルボン酸はジカルボン
酸でもよいが、好ましくはモノカルボン酸、例え
ば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、ク
ロトン酸およびソルビン酸である。異るカルボン
酸の混合物を用いることもでき、そして１ないし
４価の金属の塩類、例えばナトリウムもしくは亜
鉛の塩類をオレフインおよび遊離の酸と一緒に用
いてターポリマー（三元共重合体）を生成するこ
とができる。典型的なターポリマーはエチレン、
メタクリル酸およびメタクリル酸ナトリウムのタ
ーポリマーである。

コポリマーは30重量％までの不飽和カルボン酸
を含むことができるが、好ましくは15重量％まで
を含む。酸の金属塩を用いるときは、金属は、カ
ルボン酸の化学量論的当量の通常10ないし75％、
好ましくは15ないし60％、そして特に20ないし50
％の量で存在する。このコポリマーは熱可塑性で
あり、オレフインのホモポリマーより低い軟化点
を有する。

好ましくは、このコポリマーは多数の熱で変化
し易い架橋を有し、それはポリマー製品の硬度お
よびステイフネス（こわさ）を増加させる。この
ような架橋は前記のように酸の金属塩を含むター
ポリマーを用いることによつて達成され、およ
び／またはソフトボール用ボールを形成する直前
に架橋剤を組成物中に導入することも可能であ
る。例えば金属塩をコポリマーと反応させること
ができる。熱によつて変化し易い架橋を含む組成
物は、その溶融した組成物の粘度が熱によつて変
化し易い架橋を含まない組成物の場合より高い
が、熱可塑性である。架橋された組成物は架橋さ
れていない組成物にくらべて硬度およびタフネス
（こわさ）が増加している。

コポリマー組成物中に熱により変化し易い架橋
を導入するのに用いられる架橋剤は無機または有
機の金属化合物であつてその金属イオンをポリマ
ー中の反応性のカルボキシル基に結合させること
ができるものであり、典型的な金属化合物は酢酸
塩、酸化物、炭酸塩および水酸化物である。好ま
しくは、一価もしくは二価の金属化合物が用いら
れ、適当な化合物の例としてはナトリウムおよび
カリウムの酢酸塩、もしくはカルシウム、マグネ
シウムおよび亜鉛の酸化物である。アルミニウム
もしくは鉛のような三価および四価金属の化合物
も使用できる。

コポリマーに混合する架橋剤の量はコポリマー
中の酸基のすべてと反応するために理論的に要求
される量より少く、通常、カルボン酸の化学量論
的当量の75％より少い。好ましくは、カルボン酸
の化学量論的当量の15ないし60％、特に20ないし
50％が用いられる。

本発明のソフトボール用ボールを形成するため
には、オレフインおよび不飽和カルボン酸のコポ
リマーに加えて、他の熱可塑性ポリマーを混合し
てもよい。しかしながら、ソフトボール用ボール
中に、オレフインおよび不飽和カルボン酸のコポ
リマーを少くとも60重量％、そしてより好ましく
は少くとも75重量％有する。野球用ボールの場合
は、オレフインおよび不飽和カルボン酸のコポリ
マーを少くとも５重量％、好ましくは少くとも10
重量％存在せしめることが好適である。

オレフインおよび不飽和カルボン酸のコポリマ
ーに加えて用いる熱可塑性樹脂はオレフイン性不
飽和化合物およびそれらの誘導体のポリマーおよ
びコポリマーで、例えばエチレン−酢酸ビニル・
コポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リスチレン、ビニル樹脂、ナイロン、ポリカーボ
ネート、熱可塑性ポリウレタン、ポリヒドロキシ
エーテル、熱可塑性フエノール樹脂等である。最
も好ましくは、エチレン酢酸ビニル・コポリマー
が用いられ、特に重合させられる。酢酸ビニルの
含量が12ないし30％および最も好ましくは18ない
し25％のものが用いられている。熱可塑性樹脂の
使用に対する基準としてはソフトボール用ボール
および野球用ボールの反撥性とともに繰り返えし
打撃の際の耐久性である。本発明を実施してゲー
ル用ボールの芯を形成する際に用いられる発泡剤
は成形条件下で熱分解し得る化合物、気体もしく
は揮発性である液体であればよい。

熱分解性の発泡剤の例としては：アゾ−Ｎ−ニ
トロースカーボネート（azo−Ｎ−Nitrose
carbonate）、スルホニルヒドラジドおよびアゾジ
カルボンアミドである。分解すると、これらの化
合物は炭酸ガスもしくは窒素のような気体を与え
る。発泡剤として用い得る気体は典型的には塩化
メチル、プロピレン、ブチレンおよび気体状のフ
ルオロカーボンである。水のような液体発泡剤お
よび当業者に公知の液体フルオロカーボン発泡剤
もまたコポリマーもしくはコポリマー混合物を発
泡させるのに用い得る。

熱分解性の発泡剤は本発明の実施に好ましく、
0.06ないし１重量％、好ましくは0.12ないし0.6重
量％の範囲で使用される。本発明のソフトボール
用ボールに対する発泡剤の水準は、典型的には、
熱可塑性材料の全量に基いて0.48ないし0.72重量
％である。

発泡剤を選ぶときに留意すべき条件は、ポリマ
ーのレオロジー的性質に関連するその分解もしく
は活性化温度である。かくして、例えば、ジアゾ
アミノベンゼンは95ないし105℃で活性化および
分解して用い得るが、アゾジカルボンアミドは
160ないし200℃の温度範囲で活性化および分解し
て用いることができる。発泡剤は操作上は比較的
不連続な温度で活性化されるが、活性化温度を低
下させる賦活性（活性化剤）を加えることにより
活性化の温度範囲がより広くなる。典型的な賦活
性は酸化亜鉛で、発泡剤の重量に基づいて0.1な
いし0.2％の程度の量で用いればよい。更に、モ
ノオレフイン−不飽和カルボン酸ポリマーに対す
る架橋剤として用いられるときには酸化亜鉛もし
くは他の金属の酸化物の濃度をより高くすること
ができる。

非加熱分解性の発泡剤に関して用いられる場
合、活性化とは発泡剤が気体状になる温度および
圧力を意味する。

実際の実施の際は、発泡剤をモノオレフインと
不飽和カルボン酸のコポリマーおよび所望ならば
他の熱可塑性樹脂と均一に混合する。コポリマー
および熱可塑性樹脂は微粒状であり、還境温度
（室温）で回転ブレンダー（回転混合機）により
混合する。微粒形の混合物を、その混合物を均一
化し樹脂中の発泡剤の分散物もしくは溶液を形成
しそしてさらに、もし実際にそれらが異るなら
ば、樹脂性成分の均一な微粒状混合物を形成する
のに適した温度および圧力の条件の下に混合す
る。分散物もしくは溶液を押出し、ペレツト状に
切断もしくは粉末状に粉砕する。押出された材料
は時としてマスターパツチ（親練り）と呼ばれ
る。発泡剤は最終製品のソフトボール用ボール中
に用いられる樹脂中へ、微粒状の熱可塑性材料を
マスターバツチと回輪ブレンダーにかけることに
よつて加えられる。典型的には、標準温度および
圧力で30ないし50ml／ｇ、好ましくは35ないし45
ml／ｇの気体を発生するマスターバツチが望まれ
る。したがつて、マスターバツチは全樹脂の重量
に基づいてソフトボール用ボールについては１な
いし６重量％、好ましくは4.5ないし5.5重量％の
範囲、野球用ボールについては１ないし２重量％
の範囲で用いられる。

ソフトボール用ボールおよび野球用ボールを形
成する方法は慣用の射出成形機で実施される。微
粒状の樹脂性成分はマスターバツチと共に回転ブ
レンダーにかけて均一にする。混合物を射出成形
機のホツパー中へ移し、熱と圧力の下に樹脂を溶
融し流動性の熱可塑性塊に転化する。好ましく
は、モノオレフインと不飽和カルボン酸および架
橋剤（および、所望により他の熱可塑性樹脂が用
いられ、供給温度は約200ないし220℃、そして押
出機のバレル温度230ないし250℃およびノズル温
度は240〜260℃である。

射出成形機のノズルは金型（mold）と液体流
通関係にあり、この金型の一個もしくは複数個の
キヤビテイー（空腔）は最終製品のソフトボール
用ボールもしくは野球用ボールの芯の寸法と実質
的に同じである。金型は０（32）ないし18.3℃
（65〓）、好ましくは1.7（35）ないし7.2℃（45
〓）の温度に水冷されている。この温度は金型内
に射出された熱可塑性塊の表面に表皮を形成する
のに必要である。金型のキヤビテイー内へ熱可塑
性塊の必要量を射出する際、金型は水で継続的に
冷却され金型キヤビテイーの表面を低温に保持す
る。熱可塑性塊は金型中に４ないし６分間、より
好ましくは４1/2ないし５分間保持され、熱可塑
性塊が十分な強度の表皮を形成していてその塊を
金型から取出しても塊内に含まれれている発泡剤
が表皮を破壊しないようにしている。熱可塑性の
塊が金型内に前記の時間留まつている前に金型か
ら取り出されると、発泡剤が表皮を破壊し溶融し
た樹脂がボールの内部から押出されてくる。金型
内での滞留時間の上限は、熱可塑性の塊が金型内
に不特定の時間保持されていてもよいから、経済
性の問題である。しかしながら、製産速度および
金型の再使用が望まれるから、経済的な滞留時間
が上限として存在する。金型から塊を取り出した
後、スプールを収縮分を見込んで球の表面上に少
し余分を残して切断し、そして形成されたボール
の芯を０（32）ないし18.3℃（65〓）、より好ま
しくは1.7（35）ないし7.2℃（45〓）の水浸漬浴
中へ移す。水溶中にある間に最初、ボールの芯は
発泡剤の内部圧力によつて、ソフトボール用ボー
ルの場合、周囲が29.7（11−11/16）ないし30.0
cm（11−13/16インチ）に膨脹し、それからその
ものとの寸法29.4cm（11−9/16インチ）に収縮す
る。水浴内での急冷の最少時間は約15分である。
もしボールの芯が水中で十分に冷却されないと、
それは収縮せず大き過ぎる寸法の製品が得られ
る。水浴から取出した後ボールを環境温度で棚に
置く。スプルー（湯口部分）をサンドペーパーが
けなどの方法で除去するとボールの芯は包被を施
すばかりになる。

上記の方法で形成されたソフトボール用ボール
および野球用ボールは実質的に金型キヤビテイー
と同じ寸法である。ボールは円周において±0.1
％の偏差および重量において±0.6％の偏差で製
造できる。

ソフトボール用ボールおよび野球用ボールの内
部はその断面により検査され、芯の中心のフオー
ムの気泡の寸法が半径方向に外側に向つて表皮ま
で漸次減少しており、この表皮は成形操作に用い
たコポリマーもしくはコポリマー混合物の密度に
実質的に等しい密度を有するものであることによ
つて特徴づけられる。表皮は芯の球の半径の約３
ないし５％、より好ましくは８ないし12％を構成
する。

次の実施例は本発明を限定するためのものでは
なく説明するためのものである。

実施例 その中に共重合されたアクリル酸を有し、商標
名Surlyn1652として販売されている微粒状のエ
チレン・アクリル酸コポリマー100部を、170℃の
活性化温度を有し標準温度および圧力で40mlの気
体を発生する発泡剤4.5部を回転混合機にかけ
た。この回転混合した混合物をスクリユーおよび
ラム式射出成形機に仕込み、フイード部温度220
℃、バレル温度250℃およびノズル温度260℃にし
た。全押出し時間は約４ないし６秒で全滞留時間
は約20秒であつた。溶融した樹脂塊をノズルから
6.7℃（44〓）に循還水冷した金型のキヤビテイ
ー内へ射出した。金型キヤビテイーは３個の分離
した球状区分を有し、各各は約29.4cm（11−9/16
インチであり金型の外側で通じるチヤンネル（通
路）によつて結合されている。このチヤンネル
は、樹脂塊を射出する間中射出成形機のノズルと
液体流通関係にある。熱可塑性の流動性の塊を金
型キヤビテイー中へ射出すると、発生する気体が
熱可塑性の流動性の塊を膨張し発泡させて金型キ
ヤビテイーを充満させた。熱可塑性の塊を金型中
に約５分間保持してから取り出した。金型された
樹脂は取り出すと３個のソフトボール用ボールの
芯がチヤンネル内で形成されたスプルーにより結
合された形状をしている。スプルーは球面上に少
し余分を残して切断した。個々のボールを5.6
（42）ないし7.8℃（46〓）に保持された水浴中に
15分間入れた。冷却中に芯は約30.0cm（11−13/1
６インチ）まで膨張し、29.4cm（11−9/16イン
チ）まで収縮した。ボールの芯を水浴から取り出
し環境温度（室温）で24時間貯蔵した。ボールの
表皮の厚さは3.2mm（1/8インチ）である。スプル
ーを砥石車で研磨し、２片の革包被を芯の上で縫
い合せてソフトボール用ボールを製造した。この
ようにして形成したソフトボール用ボールは6.10
mm（20フイート）の高さから落すと1.83ｍ（72イ
ンチ）反撥したので、特にスローピツチのソフト
ボールに有用である。ソフトボール用ボールをバ
ツトで繰返へし打撃した後もそれらは平たくなつ
た点を発生せずその反撥特性を保持していた。

実施例 熱可塑性塊がSurly1559の商標名をつけて販売
されているエチレン−カルボン酸コポリマー75％
およびElvax660の商品名をつけて販売されてい
るエチレン−酢酸ビニル・コポリマー25％である
ことを除いて実施例を繰返えした。実施例に
よつて製造されたソフトボール用ボールは6.10ｍ
（20フイート）の高さから落下させて2.54ｍ（100
インチ）の反撥を示したので、特にフアストピツ
チのソフトボール用ボールとして有用である。ソ
フトボール用ボールをバツトで繰返えし打撃する
試験の後も、それらはその反撥特性を保持してい
た。

実施例 その中に共重合されたアクリル酸を含み
Surlyn1652の商標名をつけて市販されている微
粒状のエチレン−アクリル酸コポリマー90部を、
その中に重合された酢酸ビニル12％を有する微粒
状のエチレン−酢酸ビニル・コポリマー10部、お
よび170℃の活性化温度を有し標準の温度と圧力
の下で40mlの気体を発生する発泡剤1.37部と一緒
に回転混合した。回転混合した混合物をスクリユ
ーおよびラムを有する射出成形機に仕込み、フイ
ード部温度を220℃、バレル温度を250℃そしてノ
ズル温度を260℃にした。全押出時間は約４ない
し６秒で、全滞留時間は約20秒であつた。溶融樹
脂塊2.55Kg（90オンス）をノズルから金型のキヤ
ビテイー中へ射出した。金型は循還水で6.7℃
（44〓）に冷却されており、金型のキヤビテイー
は４個の球状区分を有し、それぞれは22.9cm（９
インチ）であつて、金型の外側へ通じているチヤ
ンネルによつて互に結合されている。チヤンネル
は樹脂塊の射出中は射出成形機のノズルと液体流
通関係にある。

熱可塑性の流動させ得る塊を金型のキヤビテイ
ー中へ射出すると、発生する気体によつて熱可塑
性の流動させ得る塊が膨張し発泡して金型キヤビ
テイーを満たす。熱可塑性の塊は金型内に約５分
間保持してから取り出した。取り出された成形さ
れた樹脂は、チヤンネル中で形成されたスプルー
で結合された４個の野球用ボールの芯であつた。
スプルーを球面上に少しの余分を残して切断し
た。個々の芯を5.6（42）ないし7.8℃（46〓）に
保持された水浴中に15分間入れた。冷却中に芯は
約23.2cm（９−1/8インチ）膨張し、そして22.9
cm（９インチ）まで収縮した。芯を水浴から取り
出し環境温度（室温）で24時間貯蔵した。芯の表
皮の厚さは約3.2mm（1/8インチ）であつた。スプ
ルーを砥石車で研磨して除き、こうして形成され
た芯は２片の革の包被で包んだ。このようにして
形成された野球用ボールは優秀な競技特性と耐久
性を示した。

本発明を特定の材料および特定の条件に関して
記載したが、本発明は添付した特許請求の範囲に
記載された限りにより限定されるものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 球状の芯と包被からなるゲーム用ボールにお
   いて、前記の芯が、部分的に発泡させられたエチ
   レンと少くとも１つの、３ないし８個の炭素原子
   を有する不飽和モノカルボン酸のコポリマーであ
   つて、このコポリマーがその中に共重合させられ
   た前記の酸を30重量％まで含み、かつ前記の芯の
   中心部にフオーム（気泡）を有し、そして前記コ
   ポリマーの密度に実質的に等しい密度をもつた表
   皮を有するものである単一の球状塊からなつてい
   るものである改良されたゲーム用ボール。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のゲーム用ボール
   であつて、前記球状塊がエチレンと酢酸ビニルの
   コポリマーを含むもの。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のゲーム用ボール
   であつて、それがソフトボール用ボールであり、
   そして前記球状塊がエチレンと不飽和モノカルボ
   ン酸の前記コポリマーを少くとも60重量％有する
   もの。 ４ 特許請求の範囲第３項記載のソフトボール用
   ボールであつて、前記球状塊がエチレンと前記不
   飽和モノカルボン酸の前記コポリマーを少くとも
   75重量％含むもの。 ５ 特許請求の範囲第４項記載のソフトボール用
   ボールであつて、エチレンと少くとも１つの不飽
   和モノカルボン酸の前記コポリマーから本質的に
   なり、そしてこのソフトボール用ボールは制限さ
   れた飛行性のソフトボール用ボールであるもの。 ６ 特許請求の範囲第１項記載のゲーム用ボール
   であつて、それが野球用ボールであり、エチレン
   と不飽和モノカルボン酸の前記コポリマーを少く
   とも５重量％含むもの。