KR0142269B1 - 골프공 커버 조성물 - Google Patents

Abstract

골프공 커버 조성물로서, 올레핀에 불포화 가르복실산의 리튬염을 이온 중합시킨 경질 이오노머와 올레핀에 메타아크릴산이나 아크릴레이트 에스테르계의 불포화 모노머의 아연염을 이온 중합시킨 연질 이오노머의 혼합으로 구성되는 골프공 커버의 조성물로서, 골프공의 내구성, 비거리특성 및 경질성능을 개선시키기 위한 것이다.

Description

골프공 커버 조성물

본 발명은 골프공의 구성물 중 커버의 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 커버 조성물은 적절한 경도의 경질-연질 이오너머(Ionomer) 수지를 혼합함을 특징으로 한 것으로서, 이와 같은 조성물로 제조되는 골프공의 내구성 및 비거리특성은 물론 경기성능까지도 개선시키고자 한 것이다.

골프공은 탄성(Resilience), 내구성(Durability), 비거리특성(Flight distance characteristic) 또는 타격시 골프공의 방향 및 거리의 조절을 용이하게 하는 경기성능(Playability Properties)등이 요구된다.

골프공의 특성 중 대표되는 기본물성은 경도와 탄력성이다.

탄력성은 클럽헤드의 속도, 탄도의 각, 볼의 딤플 패턴의 구조등과 같은 인자와 더불어 골프공의 타격시 비거리를 결정하는 일반적인 특성이 된다.

탄력성은 충돌전과 충돌직후의 탄성체의 속도의 비로 나타내는 탄성복원계수(COR : Coefficient of Restitution)로 측정할 수 있으며, 비탄성충돌의 값은 0이고 완전 탄성충돌의 값은 1로 나타내어 탄성복원계수(COR)의 값은 0에서 1까지로 측정된다.

탄력성은 골프공의 초기속도에 크게 영향을 미치게 되므로, 영국로얄왕실골프협회(PA) 또는 미국골프협회(USGA) 등 인증기관에 의해 설정된 골프공의 초기속도는 초당 255피트를 초과해서는 안된다는 규정에 맞추기 위해서 조심스럽게 조절되어야만 한다.

경도는 골프공의 타격시 클릭(CLICK) 특성 및 경기성능에 큰 영향을 미치고 있으며, 이러한 경도의 측정은 볼의 일정변형정도에서 걸리는 다양한 하중정도로 측정할 수 있다.

경도가 낮은 커버 조성물로 구성된 골프공은 타격시 볼의 변형정도가 크기 때문에 클립페이스에 오래 머무르게 할 수 있으며, 이로 인하여 골프공을 타격시 홀드, 드로우, 페이드 등을 조절하는 데 용이하게 되며, 높은 스핀속도를 갖게함으로 골프공의 콘트롤을 쉽게 하여 준다.

따라서 상기와 같은 골프공 커버의 개선된 특성을 나타내도록 하기 위한 골프공의 커버 조성물이 필요하게 되었고, 또 이에 대한 다양한 연구결과가 제안된 바 있다.

종래에 사용되고 있는 대부분의 골프공들의 커버 조성물은 이오노머(Ionomeric resin) 또는 발라타(Balata)(Trans polyisoprene, Natural or synthetic) 고무를 재료로 사용하여 왔다.

특히, 종래의 3피스(3-piece) 골프공의 커버에 주로 사용되는 발라타 고무는 연한 경도를 가져서 경기성능(Playability properties)은 우수하나 반복되는 경기에서 요구되는 내구성을 갖지 못한 단점을 가지고 있었다.

이러한 골프공 커버의 단점인 내구성을 향상시키기 위하여 골프공 커버 조성물의 재료로서 이오너머 수지를 사용하여 골프공 커버의 내구성 및 비거리특성을 개선코져 시도해 왔다.

상기 이오노머 수지는 이온결합으로 구성된 중합체로서, 이.아이.듀퐁 데네모우스 앤드 캄파니(E.I DuPont deNemours Company)로부터 SURLYN이라는 상표로 개발되었으며, 또한 엑숀 코퍼레이션(US PAT. NO 4,911,451)에서 상표 IOT EK이라는 상표이름으로 개발된 것이다.

이오노머 수지는 에틸렌과 같은 불포화 탄화수소 화합물에 아크릴산이나 메타아크릴산과 같은 불포화 카르복실산과 나트륨, 아연 또는 리튬과 같은 금속염을 이온중합시킨 공중합체로 되어 있다.

상기와 같은 이오노머 수지를 사용한 골프공 커버 조성물로 이루어진 골프공은 내구력은 증가되었지만 경기성능은 그만큼 감소되는 단점을 갖고 있었다. 그 이유는 이오노머수지는 경질이어서 매우 견고하기 때문에 골프공에서 요구되는 내구력은 가질 수 있었으나, 골프공이 날으는 방향 등을 조절할 수 있는 회전력을 갖추기 위한 연성정도가 부족하여 경기성능이 떨어지는 결과를 가져오기 때문이다.

이러한 이유로 듀퐁과 액숀에서는 에틸렌과, 메타아크릴산 또는 아크릴산의 조성비, 분자량, 금속이온의 량 및 종류의 조절과 보강체 첨가 등의 방법으로 특성이 다른 50여종의 매우 다양한 종류의 이오노머를 상품화하여 골프공의 커버 조성물에 적용하므로써, 골프공의 비거리특성 및 볼의 타격시 초기조건 등을 개선하고 숙련된 골퍼들로부터 요구되는 스핀능력을 증대시켜 경기성능을 높이기 위한 커버 조성물의 연구가 끊임없이 계속되어 왔다.

또한 이러한 골프공 커버 조성물을 얻기 위하여 경질-연질 이오노머 수지로 혼합된 커버 조성물의 사용이 매우 다양하게 시도되어 왔으나, 이러한 경질-연질 이오노머 수지로 된 조성물에 의한 골프공은 비거리와 내구력은 증대시켰지만 경기성능은 증대시키지 못하였다.

경질-연질 이오노머 수지로 된 골프공 커버 조성물의 예로서, 미국특허 4,884,814호에서는 스팔딩(Spalding)(골프공제조업체)사의 투어 에디션(Tour Editi on) 골프공에 적용되는 연질-경질의 이오노머 혼합 조성물로서 그중 연질 이오노머로서 에틸렌-메타아클릴산-부틸아클릴레이트 종류인 듀퐁사의 SURLYN 8265와 SU RLYN 8269를 사용하였으며, 미국특허 5,120,791호의 연질-경질의 혼합조성물에서는 연질의 이오노머 수지로 아크릴산을 기본으로한 엑숀사의 IOTEX 7520을 사용하였다.

또 다른 예로서는 연질의 폴리우레탄과 같은 연질의 고분자 물질과 경질의 이오노머 수지와의 혼합물을 골프공 커버 조성물로 사용하기도 하였으나, 이러한 혼합물은 골프공 제조공정에서의 많은 문제점을 안고 있으며, 이러한 혼합물로 만들어진 골프공은 매우 짧은 비거리를 나타내는 단점이 있었다.

본 발명의 골프공 커버 조성물은 상기와 같은 종래의 골프공 커버의 결점을 완전히 개선하여 골프공의 비거리특성 및 내구력은 물론이고 경기성능을 좋게하며 골프공의 스핀특성을 적절하게 증대시키기 위한 골프공 커버용 조성물에 관한 것으로서, 특히 본 발명은 2피스 골프공에 적용하기에 적절한 골프공 커버 조성물에 관한 것으로서 이를 실시예를 들어 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 골프공 커버조성물은 연질-경질의 이오노머 수지를 혼합함을 특징으로 한것으로서 특히 본 발명에서 사용된 연질-경질의 이오노머는 메타 아크릴산을 기본으로한 이오노머를 사용하였으며 그 재료들의 기본물성은 표 1에 나타나 있고, 이 표에 나타낸 이오노머의 물성은 듀퐁사로부터 얻은 실험정보에 의한 것이다.

더욱 상세히 설명하면, 본 발명의 골프공 커버 조성물에 유용한 이오노머 중 경질이오노머는, 2∼8개의 탄소원자를 갖는 올레핀에, 3∼8개의 탄소원자를 갖는 불포화 카르복실산과 리튬염을 이온중합시킨 공중합체이다. 상기 공중합체 중 그룹은 전부 또는 일부가 중화된 것이다.

골프공의 원하는 특성을 나타내기 위해서는 골프공 커버 조성물에 하나 또는 둘 그 이상의 많은 종류의 경질 이오노머 수지가 사용된다. 이러한 내용의 이오노머 수지들은 많이 알려져 있으나 상업적으로 유용한 이오노머 수지는 한계가 있다.

경질 이오노머 수지로서 상업적으로 유용한 것은 SURLYN이라 불리우는 이.아이.듀퐁의 제품과 IOTEX라고 불리우는 엑숀 코퍼레이션의 제품이다.

이러한 경질의 이오노머 수지는 ASTM D-2240 방법으로 측정하여 쇼어(D) 경도가 50이상 정도이다.

그중 본 발명의 골프공 커버 조성물에 사용된 경질 이오노머 수지로는 듀퐁사의 상품으로서, 메타아크릴산을 기본으로하여 리튬염을 중화시틴 SURLYN #7930을 사용하였으며, 이로 인하여 비거리특성을 개선하고져 한 것이다.

본 발명의 골프공 커버 조성물로 사용되어진 연질의 이오노머 수지로는 역시 메타아크릴산을 기본으로 한 것입니다.

이러한 연질의 이오노머 수지는 2∼8개의 탄소원자를 갖는 올레핀에, 메타아크릴산이나 1∼21개의 탄소원자를 갖는 아크릴레이트 에스테르계의 불포화 모노머와 아연염 또는 나트륨염을 이온중합시킨 공중합체이다.

이러한 연질의 이오노머 수지의 쇼어(D) 경도는 ASTM D-2240 법에 의한 측정으로 20∼40정도이다.

본 발명의 커버 조성물에서 사용된 연질 이오노머 수지로는 듀퐁사의 상품으로서, 메티아크릴산을 기본으로하여 아연염을 중화시킨 SURLYN #9320을 사용하였다.

상기 표 1에서 나타난 바와 같이 경질 이오노머인 SURLYN #7930의 ASTM D-2240에 의한 쇼어(D) 경도는 63을 나타내고, 연질 이오노머인 SURLYN #9320의 쇼어(D) 경도는 26을 나타내고 있다.

이렇게 서로 다른 경도의 이오노머 수지를 적절히 혼합하여 골프공 커버 조성물로 사용함으로써, 기존 경질의 이오노머 수지를 사용한 커버 조성물로 만들어진 골프공에 비해, 내구성을 충분히 가지며 경기성능을 증가시키기 위한 스핀능력을 증대시킨 특성을 갖게됨을 실험을 통하여 발견하였다.

본 발명에서는 상기한 공지된 미국특허들 4,884,814 및 5,120,791에서, 연질 이오노머수지인 SURLYN 8265, 8269 또는 IOTEK 7520을 사용한 대신에 상기된 바와 같이 듀퐁사의 메타아크릴산을 기본으로한 연질 이오노머 수지인 SURLYN 9320을 사용한 연질-경질의 이오노머 수지의 혼합 조성물로 구성함으로써, 이미 공지된 여러가지 연질-경질의 이오노머 수지 조성물을 사용한 골프공의 성능에서 보다 훨씬 개선된 성능을 나타냈다.

아울러 본 발명에서 비교실험을 위해 사용된 기존경질의 이오노머 수지의 전형적성질을 표 2에 나타내었다. 표 2에 나타낸 경질 이오노머 수지는 듀퐁사의 SURLYN 8220과 엑숀사의 IOTEK 8000, 7020의 물리적 특성을 보여준 것이다.

본 발명의 연질-경질의 이오노머 조성물에서의 조성비는 메타 아크릴산을 기본으로 한 경질의 이오노머 수지를 90∼10％로 하고, 메타아크릴산을 기본으로한 연질의 이오노머수지를 10∼90％로 조합하는 것이 바람직하고, 고형코어로 제조하여 얻을 수 있다.

더욱 좋은 것은, 경질 이오노머 수지 70∼30％와 연질 이오노머 수지 30∼70％로 조성하는 것이고, 이것을 고형코어로 제조하였을 때 더욱 좋은 내구성과 비거리특성 및 경기성능을 갖춘 골프공을 얻을 수 있었다.

본 발명의 커버 조성물에는 첨가제로서 티탄화이트(TiO), 자외선 흡수제, 군청(Ultramarine Blue)등의 안료가 사용되며, 텀블러에 의해 혼합하고 압출기로 재가공하여 조성물을 얻을 수 있다.

본 발명의 골프공 커버 조성물 실험을 위한 골프공의 성형은 사출성형으로 제조하였으며, 폴리 부타디엔 고무를 주성분으로 하는 고형 코어를 사용한 2피스 골프공으로, RA 인중규정에 의해 1.68 inches이상의 크기와 1.62ounces이하의 중량으로 제조되었다. 본 실험에서 사용되어진 고형코어는 하이 시스 폴리부타디엔(High cis polybutadien)과, 아크릴레이트 아연염 또는 디아크릴레이트 아연염, 메타아크릴레이트 아연염 등과 같은 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 금속염과 반응하여 성형된 고형코어이다.

본 실험에서의 커버 조성물의 사출성형 온도조선은 175∼230℃ 범위내로 하였으며, 이에 적용된 골프공의 딤플 패턴은 428개의 딤플수를 갖는 골프공으로 하였다.

사출성형 이후의 가공공정으로는 디버링(Deburring), 버핑(Buffing), 페인팅(Painting) 그리고 마킹 등의 순으로 처리하였다.

커버 조성물 혼합비에 따른 실험의 결과는 표 3과 표 4에 나타내었으며, 이러한 내용의 실험은 비교를 목적으로 나타낸 것이다.

위의 실험에서 보면, 표 3과 표 4의 실시예 1∼5 및 비교예 1∼6에서 메타아크릴산을 기본으로한 연질 이오노머인 SURLYN #9320과 경질 이오노머인 SURLYN #8220, 7930을 적절히 조합하여 구성한 골프공 커버 조성물을 사용하여 제조한 골프공으로 스핀속도를 보여준 경기성능은, 비교예 7∼9에서의 일반적인 경질 이오노머 수지의 커버 조성물을 사용하여 제조한 골프공으로 스핀속도를 보여준 경기성능에 비해 훨씬 높은 경기성능을 가짐을 알 수 있다.

또한, 실시예 1∼5의 리튬염을 기본으로한 경징 이오노머 수지(SURLYN #7930)와 연질의 이오노머 수지(SURLYN #9320)와의 커버 조성물로 제조된 골프공의 비거리 특성은, 비교예 1∼6에서 나트륨염을 기본으로한 경질 이오노머 수지(SURLYN #8220)로 구성된 커버 조성물을 사용하여 제조한 골프공의 비거리성능보다 우수함을 보여주고 있다.

비교예 7∼9는 경질의 이오노머로 구성된 커버 조성물을 사용하여 제조한 골프공의 실험예이다. 이때의 골프공의 높은 탄성도와 비거리 특성을 나타내고 있으나, 충분한 경기성능을 제공하기에는 너무 높은 경도를 가지고 있어서 매우 낮은 스핀속도를 보여주고 있다.

본 실험에서는 경도의 측정을 볼의 변형정도로 경도를 측정할 수 있는 압축강도의 측정방법을 사용하였으며, 그 측정은 당사보유 기기에서 하였다.

골프공의 탄성도를 측정하기 위하여 본 실험에서는 자유낙하 측정법을 사용하였다.

내구력의 측정은 에어건 타격방법을 사용하여 실시하였다.

비거리의 측정은 로버트 자동타격기에 의해서 측정하였고, 이때 사용된 클럽은 105도 메탈 우드 드라이브 스틸 샤프트를 사용하였으며, 클럽의 헤드 스핀드는 103miles/hours의 조건으로 측정하였다. 그 측정결과는 총 비거리 중 굴러간 거리를 제외한 날아간 거리로만 측정하였다.

스핀속도의 측정은 자동타격기에 의해 9-iron에 의해, 103 miles/hours의 클럽 헤드 스피드로 타격시, 광 계측장치(Stroboscope)에 의해 골프공의 회전수를 측정한 것이다.

상기 표 3 및 표 4에서 제시된 커버 조성물을 사용하여 제조된 골프공과 일반 사용제품과의 비교평가를 표 5에 나타내었다.

본 실험에서의 시험예 1, 2 및 3은 각각 실시예 2, 비교예 3, 비교예 8의 커버조성물을 적용하여 제조된 골프공이며, DDH는 일반 경질의 이오노머 수지를 사용하여 제조된 골프공, DDH SF는 일반 연질-경질 이오노머 수지를 사용하여 제조된 골프공, MAXFLI는 발라타를 커버 조성물로 사용한 골프공이며 이들을 비교평가한 실험결과는 각각의 골프공을 2 Dz씩 측정하여 평균값으로 산출한 것이다.

표 5에서 보여주듯이, 본 발명의 커버 조성물로 제조된 골프공(시험예 1) 성능은 내구성의 희생없이 낮은 경도를 갖추어 스핀속도를 높임으로 경기성능을 개선시켰으며, 같은 경도에서 높은 비거리특성을 갖는 결과를 보여주었다.

Claims (4)

1. 골프공의 커버 조성물에 있어서, 2∼8개의 탄소원자를 갖는 올레핀에, 3∼8개의 탄소원자를 갖는 불포화 카르복실산과 리튬염을 이온 중합시켜서 된 공중합체인 경질이오노머와, 2∼8개의 탄소원자를 갖는 올레핀에, 메타아크릴산이나 1∼21개의 탄소원자를 갖는 아크릴레이트 에스테르계의 불포화 모노머와 나트륨염 또는 아연염을 이온중합시켜서 된 공중합체인 연질 이오노머수지를 혼합함을 특징으로 한 골프공 커버 조성물.
2. 제 1항에 있어서, 올레핀은 에틸렌이며 불포화 카르복실산은 메타아크릴산은 것을 특징으로 하는 골프공 커버 조성물.
3. 제 1항에 있어서, 불포화 모노머는 메틸아크릴레이트이며, 금속염은 아연염인 것을 특징으로 하는 골프공 커버 조성물.
4. 제 1항에 있어서, 경질 이오노머 수지는 중량비 10∼90％로 혼합하고 연질 이오노머 수지는 중량비 90∼10％로 혼합함을 특징으로 하는 골프공 커버 조성물.