KR100956805B1 - 산화 아연을 포함하는 골프 공 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커버 층 또는 투명 도료 층에 산화아연을 포함하는 골프 공에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명의 골프 공은 커버 층 또는 투명 도료 층의 고분자 수지에 산화아연 단결정체를 포함함으로써, 커버 층 또는 투명 도료 층의 정지마찰계수를 상승시켜, 제동성 및 스핀 량의 조절이 우수하고, 동마찰계수는 낮추어 공기의 저항이 줄고 내마모성이 우수한 것을 특징으로 한다.

산화아연, 침상, 커버 층, 투명 도료 층, 마찰계수, 제동성, 내마모성, 골프 공.

Description

산화 아연을 포함하는 골프 공{Golf ball comprising zinc oxide}

본 발명은 산화 아연을 포함하는 골프 공에 관한 것으로, 골프 공의 커버 층 또는 투명 도료 층의 고분자 수지에 산화 아연 단결정체를 포함하여 골프 공의 정지마찰계수를 상승시켜 제동성이 우수하고, 동마찰계수를 낮추어 내마모성을 개선한 골프 공에 관한 것이다.

최근에 골프 게임은 레져 스포츠로서 많은 사람들이 즐기기 시작하였고, 이에 따라 다양한 기능 및 향상된 성능을 갖는 골프 공에 대한 수요가 증가하고 있다.

골프 게임은 티잉 그라운드(teeing ground)에서 그린(green)을 향하여 타격하여 3타, 4타, 또는 5타에 그린의 홀(hole)에 골프 공을 넣는 방식으로 진행된다. 1개의 골프 코스는 페어웨이(fairway)를 중심으로 다수의 벙커(bunker), 워터해저드(water hazard), 러프(rough) 등이 있다. 상기 지역들은 퍼팅을 하기 위해 잔디를 짧게 깎아 놓은 그린 지역과 달리 의도적인 비정비 지대로써, 타구를 어렵게 만든다. 이들 지역은 그린으로부터 경사로를 따라 형성되는 것이 일반적이다.

따라서, 잘못된 퍼팅으로 골프 공이 페어웨이 지역을 벗어나, 벙커, 워터해 저드, 러프 등으로 진입하였을 때, 제동성이 우수한 골프 공을 사용하는 것은 골프 게임에 있어서 장점으로 작용할 수 있다.

또한 골프 게임은 날씨에 많은 영향을 받게 되는데, 골프 공은 공기에 의한 저항을 많이 받고, 바람이 강하거나 비가 오는 경우 그 저항은 보다 강해진다. 이러한 환경조건에서 골프 게임이 진행되는 경우 골프 공은 쉽게 마모되기 쉬워 자주 교체해 주어야 한다.

골프 공의 구조는 일반적으로 중심에 있는 코어 및 코어를 둘러싸고 있는 반발력과 탄성이 다른 물질로 된 외피 층으로 되어 있는데, 외피 층에는 딤플(dimple)이 형성되어 있다. 코어를 포함해서 몇 가지로 구성되었느냐에 따라 2 피스, 3 피스, 4 피스 공으로 나누어 진다. 1 피스 공도 있지만 요즘엔 거의 사용되지 않고 있고, 2 피스 공은 아마추어 선수가 많이 사용하고 있으며, 3 피스 또는 4 피스 공은 거리보다는 스핀 량이 우수하여 프로 선수가 많이 사용하고 있다.

일반적으로 골프 공의 코어는 탄성고무재질로 만들어 지고, 외피를 구성하는 커버 층은 합성수지로 만들어 진다. 최근에는 골프 공의 비거리, 직진성, 스핀 량, 내구성을 개선하기 위하여 다양한 소재를 사용한 골프 공이 개발되고 있다.

골프 공 코어의 경우에는 단순소재보다 티타늄, 텡스텐과 같은 메탈 성분을 추가한 복합소재의 코어가 개발되고 있고, 딤플(dimple)의 경우에는 배열 패턴 및 깊이 등을 변화시킨 다양한 특허가 존재하고 있다.

일본공개특허 제1998-179799호는 코어에 붕산 알루미늄을 포함하여 골프 공 의 반발 성능을 향상시키는 방법에 대하여 개시하고 있고, 일본공개특허 제2000-070412호는 압축 변형량이 적정화되는 골프 공이 개시되어 있으며, 일본공개특허 제2002-239033호는 커버가 2층으로 되어 타구 느낌 및 내구성이 우수한 골프 공을 개시하고 있다.

본 발명의 목적은 제동성 및 스핀 양의 조절이 우수하여 골프 게임 능력을 향상시킬 수 있고, 내마모성이 우수한 골프 공을 제공하기 위한 것으로, 골프 공의 커버 층 또는 도료 층에 산화아연 단결정체를 포함하여 정지마찰계수는 크고, 동마찰계수는 낮은 골프 공을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 커버 층 또는 투명 도료 층에 산화아연 단결정체를 포함하는 골프 공을 제공한다.

상기 산화아연 단결정체는 침상(whisker)인 것이 바람직하고, 평균입경은 5 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다.

또한 상기 커버 층은 아이오노머 수지, 폴리에스테르계 일래스토머, 및 폴리우레탄계 일래스토머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 커버 층에 포함되는 산화아연 단결정체의 함량은 상기 커버 층 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.

또한, 상기 투명 도료 층은 폴리올, 글리콜 및 이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 수지를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 투명 도료 층에 포함되는 산화아연 단결정체의 함량은 상기 투명 도료 층 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 골프 공은 3차원의 테트라 형상인 산화아연 단결정체를 커버 층 또는 도료 층에 포함하여 골프 공의 정지마찰계수는 상승시키고, 동마찰계수는 낮춘다. 본 발명에 따른 골프 공은 정지마찰계수가 상승함에 따라 스핀 양의 조절이 쉽고, 잘못된 타구로 골프 공이 페어웨이 지역을 벗어나 러프, 워터 해저드, 벙커 등으로 진입하는 경우 경사로에서 우수한 제동성을 발휘하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 골프 공은 동마찰계수가 낮아, 비행 중에 바람 등에 의한 공기의 저항이 줄어 내마모성이 우수하고, 내구성이 향상되어 수명이 긴 장점을 갖는다. 본 발명의 골프 공은 또한 동마찰계수가 낮아 공기의 저항이 작고, 이에 따라 비거리가 상승하는 장점이 있다.

본 발명은 커버 층 또는 투명 도료 층에 산화아연 단결정체를 포함하는 골프 공에 관한 것이다. 본 발명에 따른 골프 공은 커버 층 또는 투명 도료 층의 어느 하나의 층에 산화아연 단결정체를 포함할 수 있고, 커버 층 및 투명 도료 층 모두에 산화아연 단결정체를 포함할 수 있다.

일반적으로 커버 층 또는 투명 도료 층을 이루는 고분자 수지는 소프트(soft)한 물질로써 마찰 계수가 작으나, 본 발명에 따라 산화 아연 단결정체를 포함함으로써 정지마찰 계수는 상승하게 된다. 이에 따라 골프 공의 스핀 양의 조절이 우수하고, 제동성이 향상된다. 또한 동마찰계수는 낮아져 공기의 저항이 작아 내마모성이 우수하고, 비거리가 상승하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.

일반적으로 골프 공은 중심부를 구성하는 코어, 상기 코어를 둘러싸고 있는 커버 층 및 상기 커버 층 위에 형성된 투명 도료 층으로 형성되고, 종류에 따라서는 상기 코어 및 커버 층 사이에 하나 이상의 컨트롤 층을 포함할 수 있다. 골프 공은 코어를 포함해서 몇 가지 층으로 구성되었느냐에 따라 2 피스, 3 피스, 4 피스 공으로 나뉘어 진다.

첨부된 도면을 참조하여 설명하면, 도 3 내지 도 5는 각각 2 피스, 3 피스, 및 4 피스 공을 도시한 것이다. 도 3의 2 피스 공은 코어(1) 및 커버 층(3)으로 구성되고, 커버 층 위에는 투명 도료 층(4)이 형성되어 있다. 또한 도 4의 3 피스 공은 코어(1) 및 커버 층(3) 사이에 컨트롤 층(2)을 포함하고 있고, 도 5의 4 피스 공은 컨트롤 층(2’)을 추가로 더 포함하고 있다.

본 발명은 골프 공의 외피를 구성하는 커버 층(3) 및 투명 도료 층(4)에 산화아연 단결정체를 포함하는 것인데, 상기 커버 층(3) 및 투명 도료 층(4)은 고분자 수지로 제조되어 소프트한 성질을 가지나, 본 발명에서는 상기 고분자에 산화아연 단결정체를 포함하여 정지 마찰 계수가 상승한 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 사용 가능한 산화아연 단결정체는 침상(whisker)인 것이 바람직하다. 보다 구체적으로 산화아연 단결정체는 도 1에 도시한 것과 같이 4 개의 침상부(12)를 갖고, 4개의 침상부는 삼각 뿔(10)의 정점(11)을 향하고 있는 3차원의 테트라 형상인 것이 바람직하다. 테트라 형상에 의하여 산화아연 단결정체는 고분 자 수지와의 상용성이 우수한 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에서 사용 가능한 산화 아연은 평균 입경이 5 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 평균 입경이 5㎛ 미만인 경우에는 정지마찰계수의 상승효과가 미비하고, 10㎛를 초과하는 경우에는 고분자 수지와의 분산성이 저하될 우려가 있다.

본 발명에 따른 골프 공 커버 층의 소재 및 제조방법은 특별히 제한되는 것은 아니고, 해당 분야에서 통상적으로 사용되는 수지를 사용하여 제조될 수 있다. 골프 공의 커버 층의 제조에 사용되는 수지는 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들면 아이오노머(ionomer) 수지, 폴리에스테르계 일래스토머, 또는 폴리우레탄계 일래스토머 등이 있으며, 아이오노머 수지가 보다 바람직하다. 상기 아이오노머 수지의 구체적인 예로는 α-올레핀(olefin), 탄소수 3 내지 8의 α,β-불포화 카르복시산 및 탄소수 2 내지 22의 α,β-불포화 카르복시산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택되는 2원 공중합체 또는 3원 공중합체 등을 들 수 있다. 상기 α-올레핀은 구체적으로 에틸렌 또는 프로필렌이 있고, α,β-불포화 카르복시산은 아크릴산 또는 메타크릴산이 있다.

상기 커버 층 수지에 포함되는 산화아연 단결정체의 함량은 상기 커버 층 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량부 미만인 경우 정지마찰계수의 상승 효과가 미비하고, 20 중량부를 초과하는 경우 골프 공의 제조가 어려워질 우려가 있다.

또한 본 발명에 따른 골프 공 투명 도료 층의 소재 및 제조방법은 특별히 제한되지 아니하고, 예를 들면 폴리올, 글리콜 및 이소시아네이트를 포함하는 폴리우레탄 수지를 사용하여 제조될 수 있다.

상기 폴리올의 구체적인 예로는 폴리에스테르 폴리올, 아크릴 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 또는 폴리올레핀 폴리올 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 포함할 수 있다.

상기 글리콜의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜, 1,3-프로필렌글리콜, 비스페놀A, 또는 1,4-부탄디올 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

또한 상기 이소시아네이트의 구체적인 예로는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-테트라 메틸렌 디이소시아네이트, 2,2,4- 또는 2,4,4-트리메틸 헥사메틸렌디이소시아네이트, 또는 크실렌 디이소시아네이트 등이 있으며, 이들을 단독 또는 2 종 이상 포함할 수 있다.

상기 투명 도료 층에 포함되는 산화아연 단결정체의 함량은 투명 도료 층 수지 100 중량부에 대하여 5 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량부 미만인 경우 정지마찰계수의 상승효과가 미비할 우려가 있고, 20 중량부를 초과하는 경우 골프 공의 제조가 어려워질 우려가 있다.

보다 구체적으로 산화아연 단결정체를 포함하는 투명 도료 층의 제조방법은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 하기와 같이 제조될 수 있다.

도료 층의 폴리우레탄 수지는 폴리올 성분과 상기 글리콜 성분을 1 : 0.1 또는 1 : 0.05의 중량비로 혼합하고, 이소시아네이트를 혼합하여 80 내지 200℃ 에서 합성될 수 있다. 이때 투입 당량비는 0.97 내지 1.02가 바람직하다. 투입 당량비라 함은, 상기 글리콜 및 상기 폴리올을 합친 당량수에 대한 디이소시아네이트의 당량수 비율이다. 상기 투입 당량비가 0.97 미만인 경우 고분자량을 얻지 못하게 되므로, 양호한 물성을 얻지 못하게 된다. 또한 상기 투입 당량비가 1.02를 초과하는 경우 부반응을 통해 합성시 겔(Gel) 등이 발생될 수 있다. 이의 반응식은 하기 반응식 1 내지 3으로 나타낼 수 있다.

하기 반응식에서, P는 폴리올, Q는 글리콜, R은 이소시아네이트 잔기를 의미한다.

[반응식 1]

[반응식 2]

[반응식 3]

상기 반응식 1은 연질부가 수득되는 반응에 대한 것으로, 상기 폴리올과 상기 디이소시아네이트가 반응하여 연질부(Soft segment)가 수득되며, -NCO기와 -OH기가 부가반응(Addition reaction)하여 양 말단에 -OH기가 형성된다.

상기 반응식 2는 경질부가 수득되는 반응에 대한 것으로, 상기 글리콜과 상기 이소시아네이트가 반응하여 경질부(Hard segment)가 수득되며, 상기 글리콜과 -NCO기가 부가반응하여 양 말단에 -NCO기가 형성된다.

상기 반응식 3은 폴리우레탄이 수득되는 반응에 대한 것으로, 상기 연질부의 상기 -OH기와 상기 경질부의 상기 -NCO기가 반응하여 폴리우레탄이 수득된다.

상기 반응에 의하여 폴리우레탄을 수득한 후 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 산화아연 단결정체 5 내지 20 중량부를 혼합하여 본 발명에 따른 투명 도료 층 수지를 제조할 수 있다.

또한 상기 커버 층 및 도료 층을 제조하기 위해서는 이의 제조에 일반적으로 사용되는 트리올, 테트라올, 폴리아민 등의 가교제 또는 개시제 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 커버 층 또는 도료 층에 산화아연 단결정체를 포함하는 골프 공은 커버 층 또는 도료 층의 수지에 산화아연을 혼합하는 것을 제외하면 당업계의 일반적인 제조방법에 의하여 제조할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

시스(cis)-1,4-폴리부타디엔, 아크릴산 아연 및 노화방지제 등을 포함하는 합성수지 조성물을 혼련하고, 코어 제조용 몰드에서 가열 가압하여 코어를 제조하였다. 커버 층 조성물로 폴리에스테르계 일래스토머 하이토렐 4047[듀폰(du pont)사 제품] 100 중량부, 산화아연 단결정체 10 중량부, 가교제로 트리올 5 중량부를 혼련하여 사출성형방법으로 코어에 커버 층을 형성하였다. 그 위에 폴리우레탄수지를 주재로 한 투명 도료 층을 형성하여 골프 공을 제조하였다. 골프 공의 질량은 45.93g 이였다.

실시예 2

커버 층 조성물에 산화아연 단결정체를 첨가하지 않고, 폴리우레탄수지 100 중량부에 산화아연 단결정체 5 중량부를 첨가하여 투명 도료 층을 형성한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 골프 공을 제조하였다.

비교예 1

커버 층 조성물로 산화아연 단결정체를 첨가하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 골프 공을 제조하였다.

[평가]

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1에서 제조한 골프 공의 마찰계수를 측정한 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1
정지마찰계수	1.53	1.55	0.90
동마찰계수	0.36	0.34	0.39

상기 표 1에서 보는 바와 같이 커버 층에 산화아연을 포함하는 실시예 1과 투명 도료 층에 산화아연을 포함하는 실시예 2는 정지마찰계수가 상승하였고, 동마찰계수는 낮아진 반면에, 산화아연을 포함하지 않는 비교예 1의 경우에는 실시예에 비하여 정지마찰계수는 낮고, 동마찰계수는 높았다.

따라서, 실시예 1 및 2에서 제조한 골프 공은 스핀 양의 조절이 쉽고, 잘못된 타구로 골프 공이 페어웨이 지역을 벗어나 러프, 워터 해저드, 벙커 등으로 진입하는 경우 경사로에서 우수한 제동성을 발휘하게 된다. 또한, 동마찰계수가 낮아서 비행 중에 바람 등에 의한 공기의 저항이 줄어 내마모성이 우수하고, 내구성이 향상되어 수명 긴 장점을 갖으며, 비행 중에 공기의 저항이 적어 비거리가 상승할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 골프 공에 포함되는 산화아연 단결정체의 구조를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 골프 공에 포함되는 산화아연 단결정체의 사진이다.

도 3는 2 피스 골프 공의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도 4은 3 피스 골프 공의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도 5는 4 피스 골프 공의 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

Claims (7)

1. 중심부를 구성하는 코어, 상기 코어를 둘러싸고 있는 커버층 및 상기 커버층 위에 형성된 투명 도료층을 포함하는 골프공에 있어서,

   상기 투명 도료층이 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대하여 테트라 형상의 침상형 산화아연 단결정체 5 내지 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 침상형 산화아연 단결정체는 평균 입경이 5 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 골프공.
4. 제1항에 있어서,

   상기 커버층은 아이오노머 수지, 폴리에스테르계 일래스토머, 및 폴리우레탄계 일래스토머로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프공.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

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