KR101539799B1 - 고도로 중화된 에틸렌 공중합체 및 유기산으로부터 제조된 코어 또는 중간층을 갖는 골프공 - Google Patents

고도로 중화된 에틸렌 공중합체 및 유기산으로부터 제조된 코어 또는 중간층을 갖는 골프공 Download PDF

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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

반발 계수가 0.83 이상이고 PGA 압축도가 100 초과인 열가소성 조성물로부터 제조된 코어 또는 중간층을 포함하는 골프공이 개시된다. (a) 16 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 적어도 하나의 지방족, 1작용성 유기산 - 유기산은 불포화 및 선형임 - ; (b) 에틸렌의 공중합된 공단량체와, 에틸렌 산 공중합체의 총 중량을 기준으로 18 내지 24 중량%의 적어도 1종의 C3 내지 C8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 이루어지고, 용융 지수가 10분당 약 200 내지 약 600 g인 에틸렌 산 공중합체 - (a)와 (b)의 조합된 산 부분들은 명목상으로 약 120% 내지 약 200%의 수준으로 중화됨 - ; 및 선택적으로 (c) 충전제를 포함하거나 그로부터 제조되는 조성물이 또한 개시된다.

Description

고도로 중화된 에틸렌 공중합체 및 유기산으로부터 제조된 코어 또는 중간층을 갖는 골프공{GOLF BALLS WITH CORES OR INTERMEDIATE LAYERS PREPARED FROM HIGHLY-NEUTRALIZED ETHYLENE COPOLYMERS AND ORGANIC ACIDS}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2007년 11월 1일자로 출원된, 미국 가특허 출원 제61/001,454호의 우선권을 주장한다.
본 발명은 유기산 또는 유기산의 염 및 에틸렌과 C3 내지 C8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 중화된 공중합체를 포함하는 용융-가공성 열가소성 조성물로부터 제조된 코어 또는 중간층을 갖는 골프공에 관한 것이다.
다수의 특허 및 간행물이 본 발명이 속하는 분야의 상태를 더욱 상세히 기술하기 위해 본 명세서에 언급된다. 이러한 특허 및 간행물 각각의 전체 서술은 본 명세서에 참고로 포함된다.
최고급 골프공에는 와운드형 공(wound ball), 투피스 공 및 다층 공이 포함된다. 와운드형 공은 구형의 성형된 심, 이 심에 감겨진 탄성중합체사-유사(elastomeric thread-like) 재료, 및 열가소성 또는 열경화성 커버를 가질 수 있다. 투피스 공은 열가소성 또는 열경화성 재료의 얇은 층으로 덮인 구형의 성형된 코어를 갖는다. 다층 공은 구형의 성형된 코어, 커버, 및 코어와 커버 사이의 하나 이상의 중간층을 갖는다.
와운드형 공의 심과 투피스 공 및 다층 공의 코어는 폴리부타디엔 고무와 같은 열경화성 고무를 사용해 제조되어 왔다. 열경화성 고무를 사용하는 경우, 코어와 심을 제조하는 데에는 복잡한 다단계 공정이 요구된다. 이러한 공정은 재활용이 어려운 부스러기(scrap)를 초래한다. 열경화성 고무를 열가소성 고무로 대체하여 이러한 문제점을 해결하려는 시도는 제한적인 성공을 거두었다.
알파 올레핀, 특히 에틸렌과, C3 -8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합체의 열가소성 이오노머가 커버와 같은 골프공 부품과 기타 용도에 유용한 것으로 밝혀졌다. 미국 특허 제3,264,272호는 이러한 이오노머를 제조하는 방법을 교시한다. 이오노머의 모체가 되는 산 공중합체는 미국 특허 제4,351,931호에 기재된 바와 같이 제조될 수 있다.
일부 이오노머 조성물, 및 이들 조성물을 포함하는 골프공 커버가 미국 특허 제5,688,869호; 제6,150,470호; 제6,277,921호; 제6,433,094호; 제6,451,923호; 제6,573,335호 및 제6,800,695호에 기술되어 있다. 이오노머 조성물은 16 중량% 초과의 알파, 베타-불포화 카르복실산과 잔여분의 알파-올레핀의 공중합체를 포함하고, 이 공중합체의 산기의 약 10 내지 약 90%가 금속 양이온으로 중화되는, 금속 양이온 중화된 고도의 산 이오노머 수지를 포함한다.
이오노머는 또한 지방산으로 개질되어 왔다. 예를 들어, 미국 특허 제6,777,472호는 (a) 20 내지 45 중량%의 36개 미만의 탄소 원자를 갖는 지방족, 1작용성 유기산(들) 또는 그의 염(들); 및 (b) 에틸렌, C3 내지 C8 알파, 베타 에틸렌계 불포화 카르복실산 공중합체(들) 또는 그의 용융-가공성 이오노머(들)로 본질적으로 이루어진 용융-가공성인 열가소성 조성물로, (a) 및 (b)의 용융 블렌드에 90% 초과의 중화를 얻는 데 필요한 양의 양이온 공급원을 동시에 또는 연속적으로 첨가하여 (a) 및 (b)의 모든 산의 90% 초과가 중화되는 조성물을 기술한다.
개질된 이오노머는 골프공 부품으로 사용되어 왔다. 미국 특허 제6,565,456호는 고체 코어, 주변층, 중간층 및 커버를 포함하고, 주변층, 중간층 또는 커버 중 적어도 1종이 (a) 올레핀-카르복실산-선택적 카르복실레이트 랜덤 공중합체 및/또는 (d) 금속 이온-중화된 올레핀-카르복실산-선택적 카르복실레이트 랜덤 공중합체; (b) 지방산 또는 유도체; 및 (c) 중화 염기성 무기금속 화합물을 포함하는 가열된 혼합물로 성형되는 다층 골프공을 기술한다.
골프공의 코어, 심 또는 중간층에 사용되는 고성능 재료를 제공하는 것이 바람직하다.
본 명세서에는 코어와 커버, 및 선택적으로 코어와 커버 사이에 위치하는 적어도 하나의 중간층을 포함하며, 코어 또는 존재하는 경우 중간층은 열가소성 조성물을 포함하거나 또는 그로부터 제조되고, 열가소성 조성물은 직경 3.81 센티미터(1.50 인치) 내지 4.27 센티미터(1.68 인치)의 구로 성형되는 경우, 열가소성 조성물이 비충전된다면, 반발 계수("COR")가 0.860 또는 0.870 이상이고, 열가소성 조성물이 추가로 충전제를 포함한다면, 반발 계수가 0.830 또는 0.845 또는 0.850 초과인 골프공이 제공된다. 반발 계수는 초기 속도가 결정되는 지점에서 0.91 미터(3 피트) 떨어진 곳에 위치한 강판(steel plate)에 38.1 미터/초(125 피트/초)의 초기 속도로 구를 발사하고, 판으로부터의 반발 속도(velocity of rebound)를 초기 속도로 나누어 측정된다. 열가소성 조성물은 또한 PGA 압축도(compression)가 100 초과이다.
열가소성 조성물이 하기에 기재된 바와 같은 골프공이 추가로 제공된다.
또한, 열가소성 조성물은:
(a) 4개 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 적어도 1종의 지방족, 1작용성 유기산 - 상기 산의 가장 긴 탄소 사슬은 독립적으로 C1 내지 C8 알킬기로부터 선택되는 1개 내지 3개의 치환체로 선택적으로 치환됨 - 과;
(b) 에틸렌의 공중합된 공단량체와, 에틸렌 산 공중합체의 총 중량을 기준으로 18 내지 24 중량%의 적어도 1종의 C3 내지 C8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 이루어지고, 2160 g 추를 사용하여 190℃에서 ASTM D1238에 따라 측정된 용융 지수(melt index)가 10분당 약 200 내지 약 600 g인 에틸렌 산 공중합체
- 여기서, (a)와 (b)의 조합된 산 부분들은 명목상으로 약 120% 내지 약 200%의 수준으로 중화됨 - 와; 그리고 선택적으로
(c) 충전제를 포함하거나 또는 그로부터 제조될 수 있다.
특정 예에서 달리 한정되지 않는다면, 하기 정의가 본 명세서 전체에 사용되는 용어에 적용된다.
본 명세서에 사용되는 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 본 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 의미를 갖는다. 상충되는 경우, 본 명세서의 정의를 비롯한 본 명세서가 우세할 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "포함하다(comprise)", "포함하는(comprising)", "함유하다(include)", "함유하는(including) ", "포함하는(containing)", "~을 특징으로 하는(characterized by)" "갖는다(has)" "갖는(having)"이라는 용어들 또는 이들의 임의의 기타 변형은 배타적이지 않은 포함을 커버하고자 한다. 예를 들어, 구성요소들의 목록을 포함하는 공정, 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 그러한 구성요소만으로 제한되지는 않고, 명확하게 열거되지 않거나 그러한 공정, 방법, 물품, 또는 장치에 내재적인 다른 구성요소를 포함할 수 있다.
"이루어진(consisting of)"이라는 이행적 어구(transitional phrase)는 청구항에 명시되지 않은 임의의 요소, 단계, 또는 성분을 배제하여, 통상 그와 관련된 불순물을 제외한 언급된 것들 이외의 재료들을 포함하는 것에 대해 청구항을 폐쇄한다. "이루어진다"라는 어구가 전제부에 바로 이어지기 보다는, 청구항의 본문의 절(clause of the body of a claim)에 나타나는 경우, 이 어구는 그 절 내에 개시된 요소만을 한정하며; 다른 요소들은 전체적로서 청구항으로부터 배제되지 않는다.
"본질적으로 이루어진(consisting essentially of)"이라는 이행적 어구는 특정된 재료들 또는 단계들과 청구된 발명의 기본적 및 신규한 특징(들)에 실질적으로 영향을 미치지 않는 것들로 청구항의 범주를 제한한다. '본질적으로 이루어지는'의 형태의 청구항은 '이루어진'의 형식으로 작성된 폐쇄형 청구항(closed claim)과 '포함하는' 형식으로 작성된 완전 개방형 청구항(fully open claim) 사이의 중간적 견지(middle ground)를 차지한다. 본 명세서에 정의된 바와 같은 선택적 첨가제들 - 이러한 첨가제에 적합한 수준임 - 및 미량의 불순물은 "본질적으로 이루어진"이라는 용어에 의해 조성물로부터 배제되지 않는다.
조성물, 방법, 구조, 또는 조성물, 방법, 또는 구조의 일부분이 "포함하는 "과 같은 개방-종결 용어를 사용하여 기술되는 경우, 달리 지시되지 않는 한, 서술은 또한 조성물, 방법, 구조의 요소들, 또는 조성물, 방법, 또는 구조의 일부분으로 "본질적으로 이루어지는" 또는 "이루어지는" 실시형태를 포함한다.
관사 "a" 및 "an"은 본 명세서에 기재된 조성물, 방법 또는 구조의 다양한 요소들 및 성분들과 관련하여 사용될 수 있다. 이는 단순히 편의를 위한 것으로 조성물, 방법 또는 구조의 일반적인 의미를 제공하기 위한 것이다. 이러한 서술은 "하나 또는 적어도 하나의"요소들 또는 성분들을 포함한다. 더욱이, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수 관사는 또한 복수가 배제되는 특정 문맥에 의해 자명하지 않는 한, 복수의 요소들 또는 성분들의 서술을 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "또는"이라는 용어는 포괄적인데; 즉, "A 또는 B"라는 어구는 "A, B, 또는 A와 B 둘 모두"를 의미한다. 더욱 구체적으로, 조건 "A 또는 B"는 하기 중 어느 하나에 의해 만족된다: A는 참(또는 존재함)이고 B는 거짓(또는 존재하지 않음)이고; A는 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B는 참(또는 존재함)이고; 또는 A 및 B 모두가 참(또는 존재함). 배타적 "또는"은 예를 들어, "A 또는 B 중 어느 하나" 및 "A 또는 B 중 하나"와 같은 용어에 의해 본 명세서에 지정된다.
"약"이라는 용어는, 양, 크기, 제형, 파라미터, 및 기타 정량 및 특징이 정확하지 않으며 정확할 필요가 없지만, 요구되는 대로, 허용 공차(tolerance), 환산 계수(conversion factor), 반올림(rounding off), 측정 오차 등, 및 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 기타 인자들을 반영하여 어림되고/어림되거나 또는 더 크거나 더 작을 수 있음을 의미한다. 일반적으로, 양, 크기, 제형, 파라미터 또는 기타 정량 또는 특징은 "약" 또는 "대략" 인데, 그러한 것으로 명백히 언급되는지 여부에 상관 없다.
달리 언급되지 않는 한, 모든 백분율, 부, 비, 및 유사한 양은 중량 기준으로 정의된다. 또한, 본 명세서에 개시된 범위는 달리 명백히 지시되지 않는 한 그 종점을 포함한다. 추가로, 양, 농도, 또는 다른 값 또는 파라미터가 범위, 하나 이상의 바람직한 범위 또는 바람직한 상한치 및 바람직한 하한치의 열거로서 주어지는 경우, 한 쌍의 임의의 위쪽 범위 한계치 또는 바람직한 값 및 임의의 아래쪽 범위 한계치 또는 바람직한 값으로 형성된 모든 범위 (이러한 쌍이 별도로 개시되는 지에 상관없이)를 구체적으로 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 발명의 범주는 범위를 정의할 때 언급되는 특정 값들로 한정되지 않는다.
재료, 방법, 또는 기계는 "본 기술 분야의 숙련자에게 알려진", "통상적인"이라는 용어 또는 동의어 또는 동의구와 함께 본 명세서에 기술되는 경우, 이 용어는 본 출원의 출원 시점에 통상적인 재료, 방법, 및 기계가 이러한 설명에 의해 포함되는 것을 의미한다. 현재 통상적이진 않지만, 유사한 목적에 적합한 것으로 본 기술 분야에 인식될 수 있는 재료, 방법, 및 기계가 또한 포함된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "공중합체"라는 용어는 2개 이상의 공단량체의 공중합에 의해 얻어지는 공중합된 단위를 포함하는 중합체를 말한다. 이와 관련하여, 공중합체는 그의 구성 공단량체 또는 그의 구성 공단량체의 양과 관련하여, 예를 들어, "에틸렌 및 18 중량%의 아크릴산을 포함하는 공중합체" 또는 이와 유사한 서술로 본 명세서에 기재될 수 있다. 이러한 서술은 공중합된 단위로서 공단량체를 지칭하지 않는다는 점에서; 공중합체에 대한 통상적인 명명법, 예를 들어 국제 순수 및 응용 화학 연맹(International Union of Pure and Applied Chemistry, IUPAC) 명명법을 포함하지 않는다는 점에서; 제법 한정 물건 용어법(product-by-process terminology)을 사용하지 않는다는 점에서; 또는 다른 이유로 비공식적인 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 그의 구성 공단량체 또는 그의 구성 공단량체의 양과 관련한 공중합체의 서술은 공중합체가 특정된 공단량체의 공중합된 단위를 (특정될 때 특정된 양으로) 포함하는 것을 의미한다. 제한된 상황에서 그러한 것으로 명백히 언급되지 않는 한, 공중합체는 주어진 양으로 주어진 공단량체를 포함하는 반응 혼합물의 생성물이 아닌 것으로 추론된다. "이중합체"라는 용어는 2개의 단량체로 본질적으로 이루어진 중합체를 말한다.
본 명세서에는 반발 계수(COR)가 0.870 초과인 열가소성 조성물이 제공된다. 바람직한 열가소성 조성물에는 유기산 또는 유기산의 염, 산 공중합체의 이오노머, 및, 선택적으로, 충전제가 포함된다. 그러나, 열가소성 조성물이 충전제를 포함하는 경우, 그 COR은 하기에 상세히 논의된 이유로, 0.830 초과, 0.845 초과, 또는 0.850 초과이다.
산 공중합체
본 명세서에 기재된 열가소성 조성물을 제조하는데 사용된 산 공중합체는 바람직하게는 "직접적인" 산 공중합체이다. "직접적인" 공중합체에서, 공중합된 단량체는 중합체 골격 또는 사슬의 일부분이다. 반대로, 그래프트 공중합체에서는, 다른 공단량체가, 종종 연속된 자유 라디칼 반응에 의해, 존재하는 중합체 사슬 내의 비-말단 반복 단위에 부착된다.
본 명세서에 기재된 바와 같은 다른 성분들과 조합될 때, 에틸렌의 공중합된 공단량체와, 약 18 내지 약 24 중량%의 C3 내지 C8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 이루어진 에틸렌 이중합체가, 열가소성 조성물이 충전제를 추가로 포함하는 경우에, 반발 계수가 0.830 또는 0.845 또는 0.850 초과이고, 또는 열가소성 조성물이 비충전되는 경우에, 반발 계수가 0.860 또는 0.870 초과인 열가소성 조성물을 제조하는데 특이 유용하다. 바람직하게는, 이중합체는 약 19 내지 약 21 중량%의 공중합된 카르복실산을 포함할 수 있다.
C3 내지 C8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합된 공단량체가 아크릴산 또는 메타크릴산인 이중합체 및 이중합체를 포함하는 조성물이 바람직하다. 특정 산 공중합체에는 에틸렌/아크릴산 이중합체 및 에틸렌/메타크릴산 이중합체가 포함된다. 더욱 바람직하게는, 이중합체는 19 내지 20 중량%의 공중합된 메타크릴산, 또는 약 21 중량%의 공중합된 아크릴산을 포함할 수 있다.
아크릴산이 동일한 중량의 메타크릴산보다 더 많은 산 부분들을 제공할 것이기 때문에 에틸렌/아크릴산 이중합체가 더욱 주목된다.
높은 수준의 산을 갖는 에틸렌 산 이중합체가 미국 특허 제5,028,674호에 기재된 바와 같은 "공-용매 기술"의 사용을 통해 또는 더 낮은 수준의 산을 갖는 공중합체가 제조될 수 있는 것보다 다소 더 높은 압력을 사용함으로써 제조될 수 있다.
이중합체 수지는 2160 g 추를 사용하여 190℃에서 용융 지수 유량이 10분당 약 200 g 내지 10분당 약 600 g의 범위, 또는 그보다 크고, 예컨대 이중합체 수지는 용융 지수 유량이 2160 g 추를 사용하여 190℃에서 10분당 약 300 g 내지 10분당 약 550 g이다.
이오노머
비개질된, 용융-가공성 이오노머가 본 기술 분야에 공지된 방법에 의해 상기에 기재된 산 공중합체로부터 제조될 수 있다. "비개질된"은, 블렌딩되지 않은 이오노머의 특성을 개질할 목적으로 첨가되어 왔던 임의의 재료들과 이오노머가 블렌딩되지 않는 것을 의미한다. 이오노머에는 부분적으로 중화된 산 공중합체, 특히 에틸렌과 아크릴산 또는 메타크릴산의 공중합으로부터 제조된 공중합체가 포함된다. 비개질된 이오노머는 유용한 물리적 특성을 갖지 않는 가공하기 어려운(용융-가공성이 아닌) 중합체를 초래하지 않는 임의의 수준으로 중화될 수 있다. 바람직하게는, 산 공중합체의 산 부분들의 약 15 내지 약 90%, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 75%가 중화되어 카르복실레이트기를 형성한다. 카르복실레이트기의 바람직한 반대이온에는 알칼리 금속 양이온, 알칼리 토금속 양이온, 전이 금속 양이온, 및 이들 금속 양이온의 2개 이상의 조합이 포함된다.
더욱 구체적으로, 비개질된 이오노머에 유용한 양이온에는 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨, 또는 아연, 또는 이들 양이온의 2개 이상의 조합이 포함된다. 마그네슘 양이온 또는 칼슘 양이온이 바람직하다.
유기산 및 염
적합한 유기산에는, 제한 없이, 4개 내지 36개의 탄소 원자를 갖고, 가장 긴 탄소 사슬은 독립적으로 C1 내지 C8 알킬기로부터 선택되는 1개 내지 3개의 치환체로 선택적으로 치환될 수 있는 지방족, 1작용성 유기산이 포함된다. 유기산은 포화 또는 불포화될 수 있고, 불포화인 경우, 1개 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함할 수 있다. "1작용성"이라는 용어는 하나의 카르복실산 부분을 갖는 산을 말한다. 적합한 유기산에는 C4 내지 C36 (예를 들어 C18), 더욱 구체적으로 C6 내지 C26, 및 훨씬 더욱 구체적으로 C6 또는 C12 또는 C16 내지 C24 산이 포함된다.
적합한 유기산의 특정 예에는, 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 스테아르산, 아이소스테아르산, 베헨산, 에루크산, 올레산, 아이소-올레산, 및 리놀레산이 포함되지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 팔미트산, 스테아르산, 올레산, 에루크산, 베헨산 및 그 혼합물과 같은 자연 유래 유기 지방산이 또한 사용될 수 있다.
본 기술 분야에 잘 알려져 있는 바와 같이, 상업용 등급의 유기산은 다양한 더 적은 양의 구조적으로 상이한 다수의 유기산을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 제한된 상황에서 달리 특정되지 않는 한, 지정된 산을 포함하는 조성물은 또한 상업용 등급에서 이들의 수준에 비례하는 수준으로 상업용 등급의 지정된 산에 존재하는 다른 산들을 포함할 수 있다. 더욱이, "본질적으로 이루어진"이라는 이행적 용어가 지정된 산을 포함하는 조성물에 적용되는 경우, 상업용 등급에서 이들의 수준에 비례하는 수준으로 상업용 등급의 지정된 산에 존재하는 다른 산들은 조성물로부터 배제되지 않는다.
주목되는 포화 산에는 스테아르산 및 베헨산이 포함된다. 포화 선형 유기산(예컨대 스테아르산 및 베헨산)은 단 1개의 CH3 (메틸)을 포함하며 CH(메테닐) 부분은 포함하지 않는 산이다.
불포화 선형 유기산(예를 들어, 올레산 및 에루크산)은 단 1개의 CH3 부분 및 적어도 1개의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 산이다. 이들은 상기에 개시된 탄소 총수 한계 내에서, 임의의 개수의 CH2 (메틸렌) 기를 포함한다. 일불포화 산은 1개의 탄소-탄소 이중 결합을 함유한다. 올레산, 에루크산 및 리놀레산을 포함하지만 이로 한정되지 않는, 16개 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 선형, 불포화(다중-불포화 포함) 유기산이 주목된다. (특히) 올레산과 같은 자연 유래 유기 지방산, 및 그 혼합물이 사용될 수 있다. 올레산은 상품명 인더스트렌(INDUSTRENE) 106 또는 인더스트렌 206 (미국 코네티컷주 미들베리 소재의 피엠씨 바이오제닉스 (PMC Biogenix)) 또는 프리오렌(PRIOLENE) 6900 또는 프리오렌 6910(미국 델라웨어주 뉴캐슬 소재의 크로다 유니케마(Croda Uniqema))으로 구매 가능하다.
산의 가장 긴 탄소 사슬이 1개 내지 3개의 C1 내지 C8 알킬 치환체, 바람직하게는 메틸기로 치환된 산은 본 명세서에서 분지형 산으로 지칭된다. 포화, 분지형 유기산은 적어도 1개의 CH(메테닐) 부분 및 적어도 2개의 CH3 (메틸) 부분을 포함하는 산이다. 산의 가장 긴 탄소 사슬이 1개의 C1 내지 C8 알킬기로 치환된 포화, 분지형 유기산이 주목된다. 바람직하게는 6개 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 포화, 분지형 유기산, 예컨대 아이소옥타데칸산 또는 16-메틸-헵타데칸산으로도 알려진, C18 포화 분지형 유기산 아이소-스테아르산이 또한 주목된다.
불포화 분지형 산은 적어도 1개의 탄소-탄소 이중 결합, 적어도 2개의 CH3 (메틸) 부분 및 적어도 1개의 CH(메테닐) 부분을 포함하는 산이다. 이들은 상기에 개시된 분자량 한계 내에서, 임의의 개수의 CH2 (메틸렌) 기를 포함할 수 있다. 산의 가장 긴 탄소 사슬이 1개의 C1 내지 C8 알킬기로 치환된 불포화, 분지형 유기산이 주목된다. 바람직하게는 6개 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 불포화, 분지형 유기산, 예컨대 아이소-올레산으로 알려진 C18 일불포화 메틸-분지형 유기산이 또한 주목된다.
산 공중합체 또는 이오노머와 용융-블렌딩될 때 유기산(및 염)이 낮은 휘발성을 갖는 것이 유용할 수 있지만, 휘발성은 특히 100%를 초과하는, 높은 명목상 중화(nominal neutralization) 수준을 갖는 블렌드를 제조하는 경우 제한적이지 않은 것으로 확인되었다. 100% 명목상 중화(즉, 충분한 염기성 화합물이 첨가되어 공중합체 및 유기산 내의 모든 산 부분이 명목상으로 중화됨)에서, 또는 과량의 중화제의 사용이 100%를 훨씬 초과하는 명목상 중화 수준을 초래하는 경우, 이러한 성분의 휘발성은 중요하지 않다. 따라서, C4 및 C6 산과 같은, 더 낮은 분자량을 갖는 유기산이 사용될 수 있다. 그러나, 유기산(또는 염)이 비-휘발성이고 비-이동성(non- migratory)인 것이 바람직하다. 비-휘발성은, 유기산과 산 공중합체 또는 이오노머의 용융 블렌딩 온도에서 이들이 유의하게 증발되거나 승화되지 않음을 의미한다. 비-이동성은, 산이 주위 온도의 보편적인 저장 조건 하에서 중합체 물품의 표면으로 블루밍(blooming)되지 않음을 의미한다.
바람직하게는, 유기산은 그의 비-중화된 또는 유리-산 형태로 조성물에 첨가된 유기산의 양을 기준으로, 이오노머 및 유기산 염의 총 중량의 약 5 중량% 내지 약 60 중량%, 및 더욱 바람직하게는, 약 30 내지 약 50 중량% 또는 약 35 내지 약 46 중량%로 존재한다. 만약 실질적으로 모든 유기산이 중화되어 염을 형성한다면, 이들 중량 백분율의 상한은 초과될 수 있는 것으로 이해된다.
유기산 염에 적합하고 바람직한 양이온은 이오노머에 대해 상기에 개시된 바와 같다. 다시 말해, 마그네슘 염 또는 칼슘 염이 바람직하다.
이오노머 조성물의 제조 방법
용융-가공성, 개질된 이오노머 블렌드는 카르복실산 공중합체(들) 또는 이오노머(들), 유기산(들) 또는 이의 염(들), 및 산 공중합체와 유기산의 조합된 산 부분을 중화시킬 수 있는 적어도 1종의 염기성 화합물의 혼합물을 가열함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 조성물의 성분들은
(a) 상기에 기재된 바와 같은 1종 이상의 유기산 또는 이의 염과 가공되기 어려운(용융-가공성이 아닌) 수준으로 중화되지 않은 상기에 기재된 바와 같은 에틸렌, C3-8 α,β-에틸렌계 불포화 카르복실산 공중합체(들) 또는 이의 이오노머(들)를 용융-블렌딩하고, 이와 동시에 또는 후속하여,
(b) 산 공중합체 및 유기산 내의 산 부분을 중화시킬 수 있는 염기성 화합물을 약 120% 내지 약 200% 이상의 명목상 중화 수준을 달성하기에 충분한 양으로 첨가하여 혼합할 수 있다.
이 과정은 용매와 같은 불활성 희석제를 사용할 필요가 없다. 이러한 방식으로 산 공중합체 및 유기산을 염기성 화합물로 처리하여 본 명세서에 기재된 조성물을, 이오노머 단독의 경우의 용융 가공성 및 특성의 손실을 초래하는 것보다, 더 높은 수준으로 중화시킬 수 있다. 예를 들어, 유기산(들)과 블렌딩된 산 공중합체는 용융 가공성의 손실 없이 명목상으로 120% 초과의 수준으로 중화될 수 있다. 또한, 120% 초과의 명목상 중화는 유기산의 휘발성을 감소시킨다.
대안적으로, 산 공중합체(들) 또는 비개질된, 용융-가공성 이오노머(들)는 유기산(들) 또는 염(들) 및 다른 중합체들과 본 기술 분야에 공지된 임의의 방식으로 용융-블렌딩될 수 있다. 예를 들어, 성분들의 대략적인 블렌드(salt and pepper blend)를 만들고, 이를 압출기에서 용융-블렌딩시킬 수 있다.
용융-가공성, 산 공중합체/유기-산-또는-염 블렌드를 용융-혼합과 같은 본 기술 분야에 공지된 방법에 의해 염기성 화합물로 처리할 수 있다. 예를 들어, 베르너 운트 플라이데러(Werner & Pfleiderer) 이축 압출기를 산 공중합체와 유기산을 혼합하고 이와 동시에 염기성 화합물로 처리하는 데 사용할 수 있다. 성분들이 친밀히 혼합되어 염기성 화합물이 산성 부분을 중화시키는 것이 가능하도록 혼합을 수행하는 것이 바람직하다.
산 공중합체 및 유기산(들) 내의 산성기를 중화시키는데 필요한 염기의 양은 화학량론적 원리에 의해 결정될 수 있다. 염기와의 반응의 목표가 되는 블렌드 중의 산 공중합체 및 유기산(들) 내의 산 부분의 양은 본 명세서에서 "% 명목상 중화" 또는 "% 명목상으로 중화된"으로 언급된다. 따라서, 충분한 염기성 화합물이 블렌드 내에서 이용가능하게 되어, 응집체 내에서, 지시된 수준의 명목상 중화가 달성될 수 있다. 약 120% 내지 약 150%, 약 150% 내지 약 180%, 또는 약 150% 내지 약 200%의 명목상 중화 수준이 주목된다.
적합한 염기성 화합물에는 알칼리 금속의 화합물, 예컨대 리튬, 나트륨 또는 칼륨, 전이 금속 이온 및/또는 알칼리 토금속 및 이러한 양이온들의 혼합물 또는 조합이 포함된다. 여기에는 포르메이트, 아세테이트, 니트레이트, 하이드로겐카르보네이트, 카르보네이트, 옥사이드, 알칼리 금속 이온의 하이드록사이드 또는 알콕사이드, 및 알칼리 토금속 및 전이 금속 이온의 포르메이트, 아세테이트, 니트레이트, 옥사이드, 하이드록사이드 또는 알콕사이드가 포함된다. 마그네슘 또는 칼슘 이온을 갖는 염기성 화합물, 예컨대 마그네슘 하이드록사이드를 비롯한 상응하는 포르메이트, 아세테이트, 하이드록사이드, 옥사이드, 알콕사이드 등이 주목된다.
수분을 포함한 임의의 과량의 휘발성 물질을 제거하기 위해 진공 포트가 구비된 압출기를 사용해 블렌딩/중화 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 과량의 수분과 휘발성 물질은 성형 물품 내에 바람직하지 않은 기포와 빈 공간을 형성할 수 있다는 점에서 수분은 후속 성형 작업에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
조성물의 전체 염("전체 염"은 카르복실레이트 음이온의 총 몰 수와 동일한 몰 수임)이 적어도 약 75 당량%의 마그네슘 반대이온 또는 칼슘 반대이온을 포함하는 조성물이 주목된다. 다른 양이온이 존재할 수 있다고 하더라도, 최종 블렌딩된 이오노머 조성물 내의 마그네슘 염 또는 칼슘 염의 당량 백분율은 블렌딩된 조성물 내에 존재하는 전체 염을 기준으로 바람직하게는 적어도 약 75 당량%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 80 당량%, 및 가장 바람직하게는 적어도 약 90 당량%이다.
염기성 화합물(들)은 산 공중합체 또는 그의 이오노머 및 유기산 또는 그의 염에 순수하게(neat) 첨가될 수 있다. 염기성 화합물(들)은 또한 산 공중합체와 같은 중합체 재료와 사전 혼합되어, 산 공중합체 또는 그의 이오노머 및 유기산 또는 그의 염에 첨가될 수 있는 "마스터배치"를 형성할 수 있다. 주목할 만한 마스터배치는 약 40 내지 60 중량%의 에틸렌, 아크릴산 또는 메타크릴산, 및 선택적으로 알킬기가 1개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬 아크릴레이트의 공중합체; 및 상기에 기재된 바와 같은 약 40 내지 60 중량%의 염기성 화합물(예: Mg(OH)2)을 포함한다. 마스터배치를 포함하거나 이로부터 제조된 조성물이 또한 주목된다. 마스터배치를 포함하거나 이로부터 제조된 바람직한 조성물은
(1) 16개 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 적어도 1종의 지방족, 불포화 유기산 약 30 내지 약 50 중량%;
(2) (a) 에틸렌과, 18 내지 24 중량% (에틸렌 산 공중합체의 총 중량을 기준으로)의 아크릴산 또는 메타크릴산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 이루어지고, 용융 지수가 10분당 약 200 내지 약 600 g인, 에틸렌 산 공중합체 약 30 내지 약 60 중량%;
아니면 (b) 에틸렌과, 18 내지 24 중량%(에틸렌 산 공중합체의 총 중량을 기준으로)의 아크릴산 또는 메타크릴산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 이루어지고, 용융 지수가 10분당 약 50 내지 약 200 g인, 에틸렌 산 공중합체 약 30 내지 약 60 중량%; 및
(3) 에틸렌과, 5 내지 10 중량%(공중합체의 총 중량을 기준으로)의 아크릴산 또는 메타크릴산과, 15 내지 30 중량%(공중합체의 총 중량을 기준으로)의 알킬 아크릴레이트 - 알킬기가 1개 내지 4개의 탄소 원자를 가짐 - (예컨대 부틸 아크릴레이트)의 공중합체 약 5 내지 약 15 중량%를 포함하고; 여기서 (1) 및 (2) 및 (3)의 양은 조성물의 총 중량을 기준으로 하고; 및
(1) 및 (2) 및 (3)의 조합된 산 부분들은 명목상으로 약 120% 내지 약 200%의 수준으로 중화된다.
다른 성분들
본 조성물은 부가적으로 중합체 재료에 사용하기 위한 첨가제를 비롯한 선택적인 재료 소량을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 첨가제의 예에는, 제한 없이, 가소제, 점도 안정제 및 가수분해 안정제와 같은 안정제, 예를 들어 이르가녹스(IRGANOX) 1010과 같은 일차 및 이차 항산화제, 자외선 흡수제 및 안정제, 대전방지제, 염료, 안료 또는 기타 착색제, 난연제, 윤활제, 가공조제, 슬립 첨가제(slip additive), 실리카 또는 활석과 같은 블로킹 방지제(antiblock agent), 이형제, 및/또는 그 혼합물이 포함된다. 부가적인 선택적인 첨가제에는 하기에 기재된 바와 같은 무기 충전제; 예를 들어, 허니웰 왁스(Honeywell wax) AC540과 같은 산 공중합체 왁스; 미백제로 사용되는 TiO2; 광학 증백제(optical brightener); 계면활성제; 및 골프공 성능 및/또는 승인에 결정적이진 않지만 골프공 제작 분야에 유용한 것으로 알려진 다른 성분들이 포함될 수 있다. 다수의 이러한 첨가제들이 문헌[Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th edition, John Wiley & Sons(Hoboken, 2005)]에 기술되어 있다.
이들 첨가제는 조성물의 기본적이고 신규한 특징을 손상시키지 않고 조성물 또는 이 조성물로 제조된 골프공의 성능에 유의미하게 부정적인 영향을 미치지 않는 한, 총 조성물의 0.01 내지 15 중량%, 바람직하게는 0.01 내지 10 중량%, 또는 0.01 내지 5 중량%일 수 있는 양으로 조성물 중에 존재할 수 있다.
이러한 통상적인 성분들의 조성물 내로의 선택적 혼입은 임의의 공지된 방법에 의해, 예를 들어, 건식 블렌딩에 의해, 다양한 구성성분들의 혼합물의 압출에 의해, 통상적인 마스터배치 기술 등에 의해 수행될 수 있다.
충전제
다양한 선택적인 충전제가 비용을 절감하고, 밀도, 굴곡 탄성율(flex modulus), 경도(예를 들어, 쇼어 D), 및/또는 용융 유동 지수 등과 같은 유동학적, 혼합 및 물리적 특성에 영향을 미치고, 중량을 증가 또는 감소시키고/시키거나 재료를 보강하기 위해 조성물에 첨가될 수 있다. 사용되는 충전제의 양은 일차적으로 골프공의 중량 요건 및 중량 분포의 함수이다. 충전제는 골프공 층의 특성을 조절하고, 층을 보강하거나, 또는 임의의 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 본 조성물은 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 광범위한 밀도-조절 충전제, 예컨대, 세라믹, 유리구(중실 또는 중공의, 그리고 충전 또는 비충전된), 및 섬유, 무기 입자, 및 금속 입자, 예를 들어, 금속 박편, 금속성 분말, 산화물, 및 이의 유도체와 블렌딩함으로써 보강될 수 있다.
충전제는 앞서 기재된 성분들의 조성물에 부가적인 밀도를 부여함으로써, 요구되는 한계를 만족하도록 골프공의 중량을 변경시키기 위해 사용될 수 있다. 충전제는 골프공의 하나 이상의 층들, 예컨대 코어층 또는 중간층(들) 내에 포함될 수 있고, 이 선택은 하기에 더욱 상세히 기술되는 바와 같은, 요구되는 골프공의 유형(즉, 투피스, 와운드 또는 다층)에 따라 좌우된다.
충전제는 밀도가 약 4 그램/입방 센티미터(g/cc), 또는 약 5 g/cc, 내지 약 10 g/cc 이상인 무기물일 수 있고 조성물의 총 중량을 기준으로 0 내지 약 60 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 유용한 충전제의 예에는 티타늄, 텅스텐, 알루미늄, 비스무트, 니켈, 몰리브덴, 철, 강철, 납, 구리, 황동, 붕소, 탄화붕소 휘스커(boron carbide whisker), 청동, 코발트, 베릴륨, 아연, 주석과 같은 금속, 산화아연, 산화철, 산화알루미늄, 산화주석, 산화티타늄, 산화마그네슘, 산화아연 및 산화지르코늄을 비롯한 금속 산화물, 뿐만 아니라 잘 알려진 상응하는 이들의 염 및 산화물이 포함된다. 다른 바람직한 충전제에는 황산바륨, 납 실리케이트, 탄화텅스텐, 석회석(연마된 칼슘/탄산마그네슘(ground calcium/magnesium carbonate)), 황산아연, 탄산칼슘, 탄산아연, 탄산바륨, 점토, 텅스텐, 실리카, 및 이들의 임의의 혼합물이 포함된다. 바람직하게는 충전제 재료는 비-반응성 또는 거의 비-반응성이다. 황산바륨 및 텅스텐 분말 충전제가 주목된다. 약 19.3 g/cc의 비중을 갖는 결정질 텅스텐 분말이 올딘 파우더 테크놀러지스(Alldyne Powder Technologies), 쿨라이트 텅스텐 코포레이션(Kulite Tungsten Corporation) 또는 버팔로 텅스텐 인코포레이티드(Buffalo Tungsten Incorporated)로부터 입수가능하다.
충전제는, 신장될 수 있는 섬유 및 플록(flock)을 제외하고는, 미분된 형태로, 예를 들어, 약 20 메시 U.S. 표준 크기보다 작은 크기로, 바람직하게는 약 100 메시 내지 약 1000 메시로 사용될 수 있다. 플록 및 섬유 크기는 가공을 용이하게 하기에 충분히 작은 것이 바람직하다. 충전제 입자 크기는 요구되는 효과, 비용, 첨가의 용이성, 및 분진 고려사항에 따라 좌우될 수 있다.
충전제가 특정 조성물에 사용되는 경우, 하기에 기재된 바와 같이, 반발 계수(COR)는 충전제에 의한 중합체의 체적 변위(volumetric displacement)에 대략 비례하여 감소할 것이다. 예를 들어, 만약 5 부피%의 충전제가 요구되는 비중을 제공하기 위해 사용된다면, 충전된 조성물로 제조된 구의 COR은 비충전된 조성물로 제조된 비교되는 구의 COR의 약 95%일 수 있다.
텅스텐이 본 명세서에 기재된 조성물과 함께 충전제로 사용되는 경우, 약 3.89 센티미터(1.53 인치)의 직경을 갖는 구의 COR은, 충전된 조성물 내에 존재하는 텅스텐의 양에 따라서, 상응하는 비충전된 조성물로부터 제조된 동일한 크기의 구에 비해 약 0.038 내지 0.051(0.015 내지 0.020) 감소할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 제공된 열가소성 조성물은, 충전제를 포함하는 경우, COR이 0.830 초과, 0.845 초과, 또는 0.850 초과이다.
(1) 16개 내지 22개의 탄소 원자를 갖는 적어도 1종의 지방족, 불포화 유기산 약 30 내지 약 50 중량%;
(2) (a) 에틸렌과, 18 내지 24 중량% (에틸렌 산 공중합체의 총 중량을 기준으로)의 아크릴산 또는 메타크릴산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 이루어지고, 용융 지수가 10분당 약 200 내지 약 600 g인, 에틸렌 산 공중합체 약 30 내지 약 60 중량%;
아니면 (b) 에틸렌과, 18 내지 24 중량%(에틸렌 산 공중합체의 총 중량을 기준으로)의 아크릴산 또는 메타크릴산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 이루어지고, 용융 지수가 10분당 약 50 내지 약 200 g인, 에틸렌 산 공중합체 약 30 내지 약 60 중량%; 및
(3) 에틸렌과, 5 내지 10 중량%(공중합체의 총 중량을 기준으로)의 아크릴산 또는 메타크릴산과, 15 내지 30 중량%(공중합체의 총 중량을 기준으로)의 알킬 아크릴레이트 - 알킬 기가 1개 내지 4개의 탄소 원자를 가짐 - (예컨대 부틸 아크릴레이트)의 공중합체 약 5 내지 약 15 중량%를 포함하고;
- 여기서 (1) 및 (2) 및 (3)의 양은 블렌드의 총 중량을 기준으로 하고 (1) 및 (2) 및 (3)의 조합된 산 부분은 명목상으로 약 120% 내지 약 200%의 수준으로 중화됨 - ;
및 선택적으로 0.1 내지 10, 0.1 내지 5, 또는 0.1 내지 3 부피%의 충전제를 포함하는, 90 내지 99.9 부피%, 95 내지 99.9 부피%, 또는 97 내지 99.9 부피%의 블렌드를 포함하거나 그로부터 제조되는 조성물 및 이 조성물을 포함하거나 그로부터 제조된 골프공이 주목된다.
발포제 또는 기포제
본 조성물은 적어도 1종의 물리적 또는 화학적 발포제 또는 기포제의 첨가에 의해서 또는 중합체, 세라믹, 금속 및 유리 미소구체와의 블렌딩에 의해서 발포될 수 있다. 발포된 중합체를 사용함으로써 골프공 디자이너가 공의 밀도 또는 질량 분포를 조절하여, 각 관성 모멘트 (angular moment of inertia)를 조절하고, 따라서, 공의 스핀 속도(spin rate) 및 성능을 조절하는 것이 가능하다. 발포된 재료는 또한 중합체 재료 사용의 감소로 인해 잠재적인 비용 절감을 제공한다.
유용한 발포제 또는 기포제에는 유기 발포제, 예컨대, 아조비스포름아미드; 아조비스아이소부티로니트릴; 다이아조아미노벤젠; N,N-다이메틸-N,N-다이니트로소 테레프탈아미드; N,N-다이니트로소펜타메틸렌-테트라민; 벤젠설포닐-하이드라지드; 벤젠-1,3-다이설포닐 하이드라지드; 다이페닐설폰-3-3, 다이설포닐 하이드라지드; 4,4'-옥시비스 벤젠 설포닐 하이드라지드; p-톨루엔 설포닐 세미카르비지드; 바륨 아조다이카르복실레이트; 부틸아민 니트릴; 니트로우레아; 트라이하이드라지노 트라이아진; 페닐-메틸-우란탄; p-설폰하이드라지드; 퍼옥사이드; 및 무기 발포제, 예컨대, 중탄산암모늄 및 중탄산나트륨이 포함되지만, 이로 한정되는 것은 아니다. 공기, 질소, 이산화탄소 등과 같은 기체가 또한 사출 성형 공정 중에 조성물 내로 주입될 수 있다.
발포된 조성물은 성형 공정 도중에 아니면 그 전에 미소구체를 조성물과 블렌딩하여 형성될 수 있다. 최대 약 1000 마이크로미터의 직경을 갖는 중합체, 세라믹, 금속, 및 유리 미소구체가 유용하고, 이는 중실 또는 중공이며 충전되거나 비충전될 수 있다.
발포된 조성물을 포함하는 물품, 예컨대 발포된 조성물로 제조된 코어 또는 심을 포함하는 공이 주목된다. 골프공에 더하여, 이러한 공에는 야구공 및 소프트볼 공이 포함된다. 사출 성형 또는 압축 성형이 발포된 중합체 재료를 포함하는 층 또는 코어를 형성하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 조성물은 하기에 기재된 바와 같은 골프공을 위한 코어 또는 중간층을 포함하는, 다양한 형상의 물품으로 사출 성형 또는 압축 성형될 수 있다. 비제한적인 예로서, 사출 성형 조건에는 표 A에 지시된 바와 같은 온도, 압력 및 사이클 시간이 포함될 수 있다.
<표 A>
Figure 112010034724791-pct00001
골프공 제작
본 명세서에 기재된 조성물은 임의의 유형의 공 제작에 사용될 수 있다. 골프공은 2 가지의 일반적인 부류: 즉 와운드형(wound) 및 솔리드형(solid)으로 구분될 수 있다. 와운드형 골프공은 인장된 탄성중합체사-유사 재료의 감김체(wounding)에 의해 둘러싸인, 중실, 중공, 또는 유체-충전 심(center) 또는 코어(core), 및 커버(cover)를 포함할 수 있다. 초기의 와운드형 공은 3개의 부분(심, 감김체 및 커버)을 갖고 있기 때문에, 추가 층들이 존재한다고 하더라도 와운드형 공은 또한 쓰리피스("three-piece") 공으로 지칭될 수 있다. 솔리드형 골프공은 원피스, 투피스(즉, 고체 코어 및 커버), 및 다층(즉, 1개 이상의 층의 코어, 1개 이상의 중간층 및/또는 1개 이상의 층의 커버) 골프공을 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "솔리드형 골프공"이라는 용어는 또한 1개 이상의 고체 층들로 둘러싸인 중공 또는 유체-충전 심을 포함하는 공을 포함한다.
골프공은 전체 직경이 임의의 크기일 수 있다. 미국 골프 협회(United States Golf Association, "USGA") 규정은 경기용 골프공의 최소 크기를 4.267 센티미터(1.680 인치)로 제한하지만, 최대 직경에 대해서는 아무런 규정이 없다. 그러나, 임의의 크기의 골프공은 오락 경기용으로 사용될 수 있다. 본 발명의 골프공의 직경은 4.32 내지 약 4.95 센티미터(1.7 내지 약 1.95 인치), 바람직하게는 약 4.27 내지 약 4.57 센티미터(1.68 인치 내지 약 1.80 인치), 더욱 바람직하게는 약 4.27 내지 약 4.47 센티미터(1.68 인치 내지 약 1.76 인치), 및 가장 바람직하게는 약 4.27 내지 약 4.42 센티미터(1.68 인치 내지 약 1.74 인치)일 수 있다. 바람직하게는, 코어 및 모든 중간층의 전체 직경은 완성된 공의 전체 직경의 약 80% 내지 약 98%이다.
골프공은 대체로 이들의 공기역학 성능에 영향을 미치는 표면 윤곽(surface contouring)을 갖는다. 표면 윤곽은 복수개의 작고, 얕은 함몰부("딤플(dimple)")에 의해 구현될 수 있는데, 이 함몰부는 골프공의 그 이외의 구형 표면 내로 성형되어 있다. 다양한 딤플 패턴 및 프로파일의 사용은 골프공의 공기역학적 특성을 변경하는 데에 있어 상대적으로 효과적인 방식을 제공한다. 딤플은 공의 비행 특성을 변경하기 위해 수많은 패턴 중 임의의 하나로 배열될 수 있다. 예를 들어, 골프공의 표면 윤곽은 미국 특허 제6,213,898호에 기재된 바와 같은 통상의 딤플 패턴, 미국 특허 제4,560,168호에 기재된 바와 같은 20면체형 패턴, 또는 미국 특허 제4,960,281호에 기재된 바와 같은 8면체형 패턴일 수 있다. 딤플 패턴의 예에는 하기가 포함된다.
골프공은 약 362개 딤플로 이루어진 20개 삼각형을 포함하고, 아마도 주형 분할선(mold parting line)을 제외하고는 어떠한 딤플도 가로지르지 않는 대원(great circle)을 갖지 않는 20면체 딤플 패턴을 가질 수 있다. 큰 삼각형의 각각은, 바람직하게는, 각 변(side)을 따라 홀수 개(7)의 딤플을 갖고 작은 삼각형은 각 변을 따라 짝수 개(4)의 딤플을 갖는다. 딤플을 적절히 채우기(pack) 위해, 큰 삼각형은 작은 삼각형보다 9개 더 많은 딤플을 갖는다. 공은 총 5개의 상이한 크기의 딤플을 가질 수 있다. 큰 삼각형의 변들은 4개의 상이한 크기의 딤플을 가질 수 있고 작은 삼각형은 2개의 상이한 크기의 딤플을 갖는다.
골프공은 3개의 상이한 딤플을 포함하는 큰 삼각형 및 단 하나의 직경의 딤플을 갖는 작은 삼각형을 갖는 20면체 딤플 패턴을 가질 수 있다. 392개 딤플과 어떠한 딤플도 가로지르지 않는 하나의 대원이 있을 수 있다. 5개 초과의 대안적인 딤플 직경이 사용될 수 있다.
골프공은 약 440개 딤플로 이루어진 8개의 삼각형 및 어떠한 딤플도 가로지르지 않는 3개의 대원을 포함하는 8면체 딤플 패턴을 가질 수 있다. 8면체 패턴에서, 패턴은 작은 삼각형의 내부 및 그에 인접한 가장 작은 삼각형 내에 형성된 제3 세트의 딤플을 포함한다. 딤플을 적절히 채우기 위해, 큰 삼각형은 작은 삼각형보다 9개 더 많은 딤플을 갖고 작은 삼각형은 가장 작은 삼각형보다 9개 더 많은 딤플을 갖는다. 공은 공의 표면 전체에 분포된 6개의 상이한 딤플 직경을 갖는다. 큰 삼각형은 5개 상이한 딤플 직경을 갖고, 작은 삼각형은 3개의 상이한 딤플 직경을 갖고, 가장 작은 삼각형은 2개의 상이한 딤플 직경을 갖는다.
대안적으로, 딤플 패턴은, 미국 특허 제6,338,684호에 기재된 바와 같은, 필로택틱 패턴(phyllotactic pattern)에 따라 배열될 수 있다. 딤플 패턴은 또한 패턴이 미국 특허 출원 제10/078,417호에 기재된 바와 같이 비선형 분할선을 갖는 깍은 팔면체(truncated octahedron), 부풀려깍은 육팔면체(great rhombcuboctahedron), 깍은 십이면체(truncated dodecahedron), 및 부풀려깍은 십이면체(great rhombicosidodecahedron)를 포함하는 아르키메데스(Archimedean) 패턴을 기초로 할 수 있다. 골프공을 타격하는 시점에서 최적의 충격을 제공하기 위한 다양한 크기의 복수의 딤플로 이루어진 다른 딤플 패턴이 미국 특허 출원 공개 제2006/0276267호에 기술되어 있다. 골프공은 또한 미국 특허 제6,409,615호에 기재된 바와 같이 비원형 무정형 모양의 딤플로 덮일 수 있다.
높은 백분율의 표면 커버리지(surface coverage)를 제공하는 딤플 패턴이 바람직하며 본 기술 분야에 잘 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 제5,562,552호, 제5,575,477호, 제5,957,787호, 제5,249,804호, 및 제4,925,193호는 딤플을 골프공에 위치결정하기 위한 기하학적 패턴을 기술한다. 골프공은 적어도 약 60%, 또는 적어도 약 65%, 또는 적어도 70% 이상의 커버의 표면 영역의 딤플 커버리지를 가질 수 있다. 훨씬 더 높은 딤플 커버리지 값을 갖는 딤플 패턴이 또한 사용될 수 있다. 따라서, 골프공은 적어도 약 75% 이상, 약 80% 이상, 또는 심지어는 약 85% 이상의 딤플 커버리지를 가질 수 있다.
다양한 크기의 딤플을 갖는 딤플 패턴의 몇몇 추가적인 비제한적 예가 또한 미국 특허 출원 제09/404,164호 및 미국 특허 제6,213,898호에 제공된다.
공 위의 딤플의 전체 개수, 또는 딤플 총수(count)는 딤플의 크기 및 선택된 패턴과 같은 인자(factor)들에 따라 달라질 수 있다. 공 위의 딤플의 전체 개수는 약 100개 내지 약 1000개의 딤플일 수 있는데, 그럼에도 불구하고 본 기술 분야의 숙련자는 이러한 범위 내에서 딤플 총수를 달리하는 것이 공의 비행 성능을 상당히 변경시킬 수 있다는 것을 알게 될 것이다. 예를 들어, 딤플 총수는 약 380개 이상의 딤플, 또는 약 400개 이상의 딤플, 또는 약 420개 이상의 딤플, 예컨대 약 422개의 딤플일 수 있다. 일부 경우에, 공 위에 더 적은 개수의 딤플을 갖는 것이, 예를 들어 딤플 총수가 약 380개 이하의 딤플 또는 약 350개 이하의 딤플인 것이 바람직할 수 있다.
그의 대칭축 주위로 현수 곡선(catenary curve)을 회전시키는 딤플 프로파일은 공기역학적 효율을 증가시키고, 딤플 패턴을 변화시키지 않으면서도 공의 성능을 조절하기 위해 딤플을 변경하는 편리한 방식을 제공하고, 모든 스윙 속도의 골퍼들에게 균일하게 증가된 비거리를 가져올 수 있다. 따라서, 미국 특허 출원 제09/989,191호에 기재된 바와 같이 현수 곡선 딤플 프로파일이 사용될 수 있다.
대안적으로, 골프공의 표면 윤곽은 미국 특허 제6,290,615호에 기재된 것과 같이, 관형 격자 패턴과 같은 비-딤플 패턴을 가질 수 있다.
임의의 표면 윤곽 또는 딤플 패턴은 본 명세서에 기재된 골프공에 대해 고려되고, 이들 참고 문헌에 기재된 딤플 패턴으로 한정되지 않는다.
대부분의 골프공은 그 제작 중에 재료들의 동심 층(concentric layer)을 포함한다. 골프공의 적어도 하나의 층이 본 명세서에 기재된 조성물을 포함하는 골프공이 고려된다. 예를 들어, 본 조성물은 이중 코어(내부 코어 및 외부 코어와 같은 2개의 부분 또는 층들을 포함하는 코어), 중간층(들), 및/또는 이중 커버(내부 커버 및 외부 커버와 같은 2개의 부분 또는 층들을 포함하는 커버)를 갖는 골프공을 비롯하여 투피스 골프공, 와운드형 골프공, 및 다층 골프공의 디자인의 코어 또는 심에 사용될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자에게 알려진 바와 같이, 제작된 골프공의 유형, 즉 이중 코어, 이중 커버 등은 공에 요망되는 성능의 유형에 좌우된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "층"이라는 용어는 골프공의 임의의 실질적으로 구형인 또는 구형 대칭인 부분, 즉 코어 또는 심, 중간층, 및/또는 커버를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "내부 층"이라는 용어는 골프공의 최외측 구조층 아래의 임의의 골프공 층을 말한다. 공은 예컨대 우레탄 래커(urethane lacquer)로 코팅되고, 외관상 목적을 위해 인쇄되거나 달리 마무리될 수 있지만, 이러한 코팅, 인쇄 및/또는 마무리는 일반적으로 공의 성능 특성에 유의한 영향을 미치지 않는다. 따라서, 골프공의 표면 또는 커버에 적용된 코팅, 인쇄 층, 톱코트(top coat), 마무리 등은 본 명세서에 사용되는 바와 같이 "층" 또는 "구조층"이라는 용어의 의미 내에 속하지 않는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 개수를 특정하지 않은 "다층"이라는 용어는 코어, 중간층 및 커버를 포함하는 적어도 3개의 구조층들을 갖는 골프공을 말한다.
골프공의 최외측 구조층은 커버로 알려져 있고, 이는 공과 클럽 사이에 계면을 제공한다. 커버에 바람직한 특성은, 그 중에서도 특히, 우수한 성형성(moldability), 높은 내마모성, 높은 인열강도, 높은 탄성, 및 우수한 이형성(mold release)이다.
커버는 이오노머 수지, 발라타 고무 또는 열경화성/열가소성 폴리우레탄 등과 같은 임의의 통상적인 골프공 커버 재료로 제조될 수 있고, 표면 윤곽 또는 딤플 패턴을 포함할 수 있다. 커버는, 투피스 골프공의 경우 열가소성 또는 열경화성 코어 위에, 와운드형 골프공의 경우 열가소성 또는 열경화성 심 주위의 감김체 위에, 또는 다층 골프공의 최외측 층으로서 커버 조성물을 사출 성형 또는 압축 성형에 의해 제조될 수 있다.
커버는 충분한 강도, 우수한 성능 특성 및 내구성을 제공하도록 두께를 갖는다. 예를 들어, 커버 층은 두께가 약 0.013 센티미터 내지 약 0.89 센티미터(약 0.005 인치 내지 약 0.35 인치), 또는 약 0.051 센티미터 내지 약 0.89 센티미터(약 0.02 인치 내지 약 0.35 인치)일 수 있다. 커버는 두께가 약 0.051 센티미터 내지 약 0.30 센티미터(0.02 인치 내지 약 0.12 인치), 또는 약 0.25 센티미터(0.1 인치) 이하일 수 있다. 외부 커버 층은 두께가 약 0.051 센티미터(0.02 인치) 내지 약 0.18 센티미터(0.07 인치) 또는 약 0.13 센티미터(0.05 인치) 이하, 예컨대 약 0.051 센티미터(0.02 인치) 내지 약 0.13 센티미터(0.05 인치), 약 0.051 센티미터(0.02 인치) 내지 약 0.114 센티미터(0.045 인치), 약 0.0635 내지 약 0.102 센티미터(0.025 내지 약 0.04 인치), 또는 약 0.076 센티미터(0.03 인치)일 수 있다.
폴리우레탄 커버를 위해 사용되는 예비중합체(prepolymer)는 폴리에테르, 폴리카프로락톤, 폴리카르보네이트 또는 폴리에스테르와 같은 적어도 1종의 폴리올, 및 적어도 1종의 아이소시아네이트를 조합하여 생성된다. 열경화성 폴리우레탄은 적어도 1종의 폴리우레탄 예비중합체를 폴리아민, 트라이올 또는 테트라올로부터 선택된 경화제로 경화시켜 수득된다. 열가소성 폴리우레탄은 적어도 1종의 폴리우레탄 예비중합체를 다이올 경화제로 경화시켜 수득된다. 다이올 및/또는 다이올들의 블렌드로 경화된 일부 우레탄 탄성중합체는 골프공 커버에 요구되는 내충격성을 갖는 우레탄 탄성중합체를 생성하지 않을 수 있기 때문에 경화제의 선택이 중요할 수 있다. 폴리아민 경화제와 다이올-경화된 우레탄 탄성중합체 제형의 블렌딩은 개선된 내충격성 및 내절단성을 갖는 열경화성 우레탄을 제공할 수 있다.
본 명세서의 다른 곳에 논의된 바와 같이, 커버 조성물은 임의의 공지된 방식으로, 예컨대, 주조, 압축 성형, 사출 성형, 반응 사출 성형 등에 의해 골프공 상에 성형될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자는 사용된 성형 방법이 적어도 부분적으로는 조성물의 특성에 의해 결정될 수 있음을 알 것이다. 예를 들어, 재료가 열경화성인 경우에는 주조가 바람직할 수 있는 반면, 열가소성 조성물을 위해서는 압축 성형 또는 사출 성형이 바람직하다.
골프공의 최내측 층은 심 또는 코어로 알려져 있다. 코어는 고체이거나, 반-고체이거나, 중공이거나, 기체 또는 액체와 같은 유체로 충전되거나, 분말-충전될 수 있거나 또는 금속층을 가질 수 있다. 이는 원피스 또는 다중-성분 코어일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 "반-고체"라는 용어는 페이스트, 젤 등을 말한다. 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 코어 재료가 본 발명의 골프공에 사용하기에 적합하다. 적합한 코어 재료에는 고무, 스티렌 부타디엔, 폴리부타디엔, 아이소프렌, 폴리아이소프렌, 트랜스-아이소프렌과 같은 열경화성 재료, 및 이오노머 수지, 폴리아미드 또는 폴리에스테르와 같은 열가소성 재료, 및 열가소성 및 열경화성 폴리우레탄 또는 폴리우레아 탄성중합체가 포함된다. 바람직하게는, 코어는 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로부터 제조될 수 있다.
고체 코어는 실질적으로 구형이거나 또는 구형 대칭인 고체 내로 사출 성형 또는 압축 성형되는 조성물로부터 제조된다. 코어는 구형일 수 있거나 더욱 복잡한 구형 대칭 형상(예를 들어, 중심부 및 복수의 돌출부 및/또는 함몰부를 포함)을 가질 수 있다. 비제한적인 예로서, 복잡한 형상을 갖는 코어가 미국 특허 공개 제2004/0209705호에 기술되어 있다. 코어는 플라즈마 처리, 코로나 방전, 화학적 처리 또는 기계적 처리에 의해 표면 처리될 수 있다.
코어는, 커버 및 임의의 층들의 두께가 코어의 직경에 추가되어 요구되는 크기의 골프공을 제공할 수 있도록 하는 평균 직경을 가지며, 예를 들어, 직경이 적어도 약 4.27 센티미터(1.68 인치)이다. 골프공의 코어는 또한 공의 나머지 부분에 비해 극단적으로 클 수 있다. 예를 들어, 코어는 공의 약 90% 내지 약 98%, 또는 공의 약 94% 내지 약 96%를 차지할 수 있다. 코어의 직경은 약 3.91 센티미터(1.54 인치) 이상, 약 3.94 센티미터(1.55 인치) 이상, 약 4.04 센티미터(1.59 인치) 이상, 또는 약 4.17 센티미터(1.64 인치) 이하일 수 있다. 코어는 평균 직경이 약 0.23 센티미터(0.09 인치) 내지 약 4.19 센티미터(1.65 인치), 약 3.05 센티미터(1.2 인치) 내지 약 4.140 센티미터(1.630 인치), 약 3.3 센티미터(1.3 인치) 내지 약 4.06 센티미터(1.6 인치), 약 3.53 센티미터(1.39 인치) 내지 약 4.06 센티미터(1.6 인치), 약 3.8 센티미터(1.5 인치) 내지 약 4.06 센티미터(1.6 인치), 또는 약 3.94 센티미터(1.55 인치) 내지 약 4.19 센티미터(1.65 인치)일 수 있다.
코어가 내부 코어층 및 외부 코어층을 포함하는 경우, 내부 코어층은 바람직하게는 약 2.3 센티미터(0.9 인치) 이상일 수 있고 외부 코어층은 바람직하게는 두께가 약 0.25 센티미터(0.1 인치) 이상이다. 내부 코어층은 직경이 약 0.23 센티미터(0.09 인치) 내지 약 3.05 센티미터(1.2 인치)일 수 있고 외부 코어층은 두께가 약 0.25 센티미터(0.1 인치) 내지 약 2.0 센티미터(0.8 인치)일 수 있다. 내부 코어층의 직경은 약 0.241 센티미터(0.095 인치) 내지 약 2.8 센티미터(1.1 인치)일 수 있고 외부 코어층은 두께가 약 0.21 센티미터(0.20 인치) 내지 약 0.076 센티미터(0.03 인치)일 수 있다.
통상적인 코어 재료에는 천연 또는 합성 고무를 비롯한 베이스 고무, 가교결합제, 충전제, 및 공-가교결합제 (co-crosslinking agent) 또는 개시제가 포함될 수 있다. 예시적인 베이스 고무는 적어도 40%의 시스-구조를 갖는 1,4-폴리부타디엔이다. 바람직하게는, 베이스 고무는 고-무니(Mooney) 점도 고무를 포함한다. 요구된다면, 폴리부타디엔은 또한 코어의 특성을 개질하기 위해 천연 고무, 폴리아이소프렌 고무 및/또는 스티렌-부타디엔 고무와 같은 본 기술 분야에 공지된 다른 탄성중합체와 혼합될 수 있다. 가교결합제에는 아크릴산 또는 메타크릴산과 같은 3개 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 불포화 지방산의 아연 염 또는 마그네슘 염과 같은 불포화 지방산의 금속염이 포함될 수 있다. 적합한 가교결합제에는 금속 염 다이아크릴레이트, 다이메타크릴레이트 및 모노메타크릴레이트 - 금속은 마그네슘, 칼슘, 아연, 알루미늄, 나트륨, 리튬 또는 니켈임 - 가 포함된다. 가교결합제는 고무의 약 15 내지 약 30 pph(parts per hundred), 바람직하게는 고무의 약 19 내지 약 25 pph 및 가장 바람직하게는 고무의 약 20 내지 24 pph의 양으로 존재할 수 있다. 코어 조성물은 또한, 요구되는 바와 같이, 폴리부타디엔의 시스-이성체의 일부분을 트랜스-이성체로 전환시키는 적어도 1종의 유기 또는 무기 시스-트랜스 촉매를 포함할 수 있다. 개시제는 경화 사이클 중에 분해하는 임의의 공지된 중합 개시제일 수 있다. 적합한 개시제에는 다이쿠밀 퍼옥사이드, 1,1-다이-(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트라이메틸 사이클로헥산, α-α 비스-(t-부틸퍼옥시)다이아이소프로필벤젠, 2,5-다이메틸-2,5 다이-(t-부틸퍼옥시)헥산 또는 다이-t-부틸 퍼옥사이드 및 그 혼합물과 같은 퍼옥사이드 화합물이 포함된다.
커버와 코어 사이의 중간층은 또한 "맨틀(mantle)", "내부 커버 ", "외부 코어", "외피층" 또는 "경계층"으로 알려져 있을 수 있다. 이들 중간층은 코어 주위에 실질적으로 구형의 또는 구형 대칭의 쉘(shell)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 중간층은 코어의 외부 표면 및/또는 커버의 내면과 같은 골프공의 다른 층들 내의 임의의 돌출부 및/또는 함몰부에 상보적인 복수의 돌출부 및/또는 함몰부를 가질 수 있다. "맨틀" 또는 "경계층"은 커버층의 내면과 접촉하는, 두께가 예를 들어, 약 0.51 센티미터(0.20 인치) 내지 약 0.19 센티미터(0.075 인치)인 상대적으로 얇은 층을 말할 수 있다.
중간층은 이오노머 재료 및/또는 비-이오노머 재료, 예를 들어, 폴리비닐 클로라이드, 비닐 클로라이드와 비닐 아세테이트, 아크릴 에스테르 또는 비닐리덴 클로라이드의 공중합체, 폴리올레핀, 예를 들어, 단위-부위 촉매 또는 메탈로센 촉매를 사용해 제조된 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 공중합체 및 단일중합체, 폴리페닐렌 에테르, 공중합체, 예를 들어, 에틸렌 메틸아크릴레이트, 에틸렌 에틸아크릴레이트, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메타크릴산, 에틸렌 아크릴산, 프로필렌 아크릴산, 폴리아미드, 예를 들어, 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드) 및 다이아민 및 이염기산으로부터 제조된 다른 것들, 및 폴리(카프로락탐)과 같은 아미노산으로부터 제조된 것들 및 폴리아미드/이오노머 블렌드, 폴리페닐렌 에테르/이오노머 블렌드 등을 포함하는 상기의 임의의 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 적합한 재료에는 열가소성 또는 열경화성 폴리우레탄, 열가소성 블록 폴리에스테르, 예를 들어, 상표명 하이트렐(HYTREL)로 미국 델라웨어주 윌밍톤(Wilmington, DE) 소재의 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E.I. du Pont de Nemours & Co.)("듀폰")에 의해 시판되는 것과 같은 폴리에스테르 탄성중합체, 또는 열가소성 블록 폴리아미드, 예를 들어, 상표명 페박스(PEBAX)로 프랑스 파리 소재의 아르케마 에스 에이(Arkema S.A.)에 의해 시판되는 것과 같은 폴리에테르 아미드, 2개 이상의 비-이오노머 열가소성 탄성중합체의 블렌드, 또는 1종 이상의 이오노머들과 1종 이상의 비-이오노머 열가소성 탄성중합체의 블렌드가 포함되지만, 이로 한정되지 않는다. 더 많은 양의 이오노머의 사용에 비해 비용을 절감하기 위해 이들 재료는 이오노머와 블렌딩될 수 있다. 바람직하게는, 맨틀 또는 중간층은 본 명세서에 기재된 조성물로부터 제조될 수 있다.
중간층에 사용된 이오노머에는 소위 에틸렌 산 공중합체의 "저급 산(low acid)" 및 "고급 산(high acid)" 이오노머, 뿐만 아니라 그 블렌드가 포함될 수 있다. 일반적으로, 비중화된 에틸렌 산 공중합체의 총 중량을 기준으로 최대 약 15%의 공중합된 산 잔기를 포함하는 산 공중합체를 중화시켜 제조된 이오노머는 "저급 산" 이오노머로 간주되는 반면, 약 15% 초과의 산을 포함하는 것들은 "고급 산" 이오노머로 간주된다.
저급 산 이오노머는 고도의 스핀을 부여하는 것으로 여겨진다. 따라서, 중간층은, 산이 약 10 내지 15 중량%로 존재하며, 더욱 연질인 삼원공중합체를 생성하도록, 공중합된 유연화 공단량체, 예컨대, 아이소- 또는 n-부틸아크릴레이트를 선택적으로 포함하는 저급 산 이오노머를 포함할 수 있다.
낮은 스핀 속도 및 최대 거리를 위해, 중간층은 적어도 1종의 고급 산 이오노머를 포함할 수 있다. 이들 고 모듈러스 이오노머에서, 아크릴산 또는 메타크릴산은 공중합된 카르복실산의 약 15 내지 약 35 중량%, 예컨대 약 16 중량%, 또는 약 17 내지 약 25 중량%, 또는 약 18.5% 내지 약 21.5 중량%로 존재한다. 부가적인 공중합된 공단량체가 또한 더욱 연질인 삼원공중합체를 생성하기 위해 포함될 수 있다.
저급 산 이오노머 또는 고급 산 이오노머에서, 부가적인 공단량체는 산이 2개 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 지방족 카르복실산의 비닐 에스테르, 알킬기가 1개 내지 10개의 탄소 원자를 포함하는 비닐 에테르, 및 알킬기가 1개 내지 10개의 탄소 원자를 포함하는 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 적합한 유연화 공단량체에는 비닐 아세테이트, 아크릴레이트 에스테르, 예컨대, 아이소- 또는 n-부틸 아크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 등이 포함된다.
따라서, 고 모듈러스 이오노머를 생산하는데 사용하기에 적합한 다수의 공중합체의 예에는 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/메타크릴산 공중합체, 에틸렌/이타콘산 공중합체, 에틸렌/말레산 공중합체, 에틸렌/메타크릴산/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산/비닐 알코올 공중합체 등의 고급 산 실시형태가 포함되지만, 이로 한정되지 않는다.
중간층은 또한 결합 재료 및 이 결합 재료 내에 분산된 격자간(interstitial) 재료로 형성될 수 있는데, 중간층의 효과적인 재료 특성은 공의 표면에 법선으로 가해진 힘에 대해서와 공의 표면에 접선으로 가해진 힘에 대해서가 특유하게 상이하다. 이러한 유형의 중간층의 예는 미국 특허 출원 제10/028,826호에 개시되어 있다. 격자간 재료는 중간층으로부터 코어 내로 연장될 수 있거나, 또는 커버 내로 매입(embedded)될 수 있거나, 또는 커버의 내부 표면과 접촉할 수 있거나, 커버 내에만 매입될 수 있다.
적어도 하나의 중간층은 또한 미국 특허 제5,820,488호에 기재된 것과 같은, 수분 배리어층일 수 있다. 수분 배리어층은 공의 코어와 외부 표면 사이의 다른 층들, 즉 커버, 프라이머(primer), 및 클리어 코트(clear coat) 보다 더 낮은 수증기 투과율(water vapor transmission rate)을 갖는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 수분 배리어층은 공이 37.8℃(100℉) 및 70% 상대 습도에서 6주간 보관되는 경우, 수분 배리어를 포함하지 않고 동일한 유형의 코어와 커버를 가지며 실질적으로 동일한 조건 하에서 보관된 골프공의 COR 손실과 비교할 때, 골프공의 COR 손실을 적어도 5% 감소시키기에 충분히 낮은 수증기 투과율(MVTR)을 가질 수 있다. 예를 들어, 수분 배리어층용 재료는 100% RH 및 대략 38℃에서 ASTM F1249에 따라 측정될 때 2.54(㎜.g)/(㎡·일)(100(mil·gm)/(㎡·일)) 미만의 MTVR을 가질 수 있다.
대안적으로, 수분 배리어층은 실온(약 20-25℃)에서 90일간 50% 상대습도(RH)에 노출 후, 2.0% 미만의 중량 증가, 바람직하게는 1.6% 이하의 중량 증가, 더욱 바람직하게는 1.3% 이하의 중량 증가, 또는 1.2% 이하의 중량 증가, 또는 1.0% 이하의 중량 증가, 또는 0.8% 이하의 중량 증가, 또는 0.55% 이하의 중량 증가를 갖는 재료로 제조될 수 있다.
골프공의 중간층의 두께는 중간층이 외부 코어층, 내부 커버층, 와운드층, 수분/증기 배리어층으로 다양하게 사용될 수 있기 때문에 그 범위가 넓다. 본 발명의 골프공에 사용되는 경우, 중간층, 또는 내부 커버층은 두께가 약 0.76 센티미터(0.3 인치) 이하일 수 있다. 중간층의 두께는 약 0.0051 센티미터(0.002 인치) 내지 약 0.25 센티미터(0.1 인치), 바람직하게는 약 0.025 센티미터(0.01 인치) 이상일 수 있다. 중간층의 두께는 약 0.23 센티미터(0.09 인치) 이하, 바람직하게는 약 0.15 센티미터(0.06 인치) 이하일 수 있다. 중간층 두께는 약 0.13 센티미터(0.05 인치) 이하, 더욱 바람직하게는 약 0.025 센티미터(0.01 인치) 내지 약 0.114 센티미터(0.045 인치)일 수 있다. 대안적으로, 중간층 두께는 약 0.051 센티미터(0.02 인치) 내지 약 0.10 센티미터(0.04 인치), 또는 약 0.064 센티미터(0.025 인치) 내지 약 0.089 센티미터(0.035 인치), 또는 약 0.089 센티미터(0.035 인치) 두께, 또는 약 0.076 센티미터(0.03 인치) 내지 약 0.089 센티미터(0.035 인치) 두께이다. 중간층과 외부 커버층의 두께에 대한 이러한 범위들의 다양한 조합이 본 명세서에 기재된 다른 실시형태와 조합되어 사용될 수 있다.
커버층에 대한 중간층의 두께 비는 약 10 이하, 또는 약 3 이하, 또는 약 1 이하일 수 있다. 코어 및 중간층(들)은 함께 4.27 센티미터(1.68 인치) 공에 대해 바람직하게는 약 3.76 센티미터(1.48 인치) 이상, 또는 약 3.86 센티미터(1.52 인치) 이상의 직경을 갖는 내부 공을 형성한다. 4.27 센티미터(1.68 인치) 공의 내부 공은 직경이 약 4.22 센티미터(1.66 인치) 이하일 수 있다. 4.37 센티미터(1.72 인치)(또는 그보다 큰) 공은 약 3.81 센티미터(1.50 인치) 이상, 또는 약 4.32 센티미터(1.70 인치) 이하의 내부 공 직경을 가질 수 있다.
골프공은 또한 중간층 표면의 약 20% 내지 약 80%를 커버할 수 있는, 미국 특허 제6,383,092호에 개시된 바와 같이, 중간층 상에 배치된 복수의 피라미드형 돌출부를 가질 수 있다. 골프공은 복수의 피라미드형 돌출부의 일부가 균분원(eqautor) 부근에 배치되게 하는 비-평면 분할선을 가질 수 있다. 이러한 골프공은 미국 특허 출원 제09/442,845호에 개시된 몰드를 사용해 제조될 수 있으며, 이는 피라미드형 돌출부의 보다 우수한 균일성을 가능하게 한다.
폴리우레탄 또는 폴리우레아 조성물로부터 제조된 커버; 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 코어 또는 중간층을 포함하는 골프공이 주목된다. 이오노머 조성물로부터 제조된 커버; 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 코어 또는 중간층을 포함하는 골프공이 또한 주목된다.
투피스 골프공의 바람직한 실시 형태
투피스 공은 커버가 코어 위에 사출 또는 압축 성형되는 잘 알려진 기술에 의해 제작된다. 투피스 공의 코어는 요구되는 코어 밀도를 제공하기에 충분한 충전제로 선택적으로 충전된 본 명세서에 기재된 열가소성 조성물로부터 요구되는 크기 및 형상의 실질적으로 구형이거나 또는 구형 대칭인 고체를 사출 또는 압축 성형하여 제조된다. 바람직한 코어 밀도는 PGA에 의해 규정된 중량 한계(45 그램)를 충족하는 골프공을 생산하기 위해 코어의 직경 및 커버의 두께 및 조성에 따라, 예를 들어, 약 1.14 g/cc 내지 약 1.2 g/cc일 수 있다.
폴리우레탄 또는 폴리우레아 조성물로부터 제조된 커버; 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 코어를 포함하는 골프공이 주목된다. 이오노머 조성물로부터 제조된 커버; 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 코어를 포함하는 골프공이 또한 주목된다.
와운드형 골프공의 바람직한 실시형태
와운드형 공은 예컨대 미국 특허 제4,846,910호에 기재된 바와 같은 잘 알려진 기술에 의해 제작된다. 와운드형 공의 심 또는 코어는 USGA 중량 한계를 충족하는 골프공을 생산하기 위해 심의 직경, 감김체, 커버의 두께 및 조성에 따라 요구되는 심 밀도를 제공하기에 충분한 충전제로 선택적으로 충전된 상기에 기재된 열가소성 조성물로부터, 요구되는 크기 및 형상의 고체(선택적으로 반-고체, 중공, 유체-충전, 또는 분말-충전)를 사출 또는 압축 성형하여 제조된다. 심의 크기 및 형상은 탄성중합체 재료로 감을 수 있도록 한 것이다. 감김체는 와운드형 골프공에 통상적으로 사용되는 임의의 탄성중합체 재료일 수 있고 심 주위에 감긴다. 이어서 커버가 이 감김체 위에 사출 또는 압축 성형된다. 중간층은 감김체와 커버층 사이에 사용될 수 있다.
인장된 탄성중합체 재료에는 상기에 논의된 폴리부타디엔 반응 생성물을 포함할 수 있다. 이는 또한 통상적인 폴리아이소프렌, 또는 폴리우레아 조성물로부터 형성될 수 있다. 미국 특허 제6,149,535호에 개시된 바와 같은, 용매 방사 폴리에테르우레아가 인장된 탄성중합체 재료를 형성하는데 사용될 수 있으며, 이는 다중 가닥을 갖는 더 작은 단면적을 달성하는데 유용할 수 있다. 인장된 탄성중합체층은 미국 특허 출원 제09/842,829호에 기재된 바와 같은, 약 68,947.6 ㎫(10,000 kpsi) 이상의 인장 탄성율(tensile modulus)을 갖는 고 인장 필라멘트일 수 있다. 인장된 탄성중합체층은, 미국 특허 출원 제09/841,910호에서와 같이, 활성화되는 경우 코어 및 그 자체에 접착되어 인장된 탄성중합체층의 가닥들을 팽창시키고 층의 단면적을 적어도 약 5% 증가시키는 결합 재료로 코팅될 수 있다.
폴리우레탄 또는 폴리우레아 조성물을 포함하거나 그로부터 제조된 커버; 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 코어 또는 중간층을 갖는 와운드형 골프공이 주목된다. 이오노머를 포함하거나 이오노머 조성물로부터 제조된 커버; 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 코어 또는 중간층을 갖는 와운드형 골프공이 또한 주목된다.
다층 골프공의 바람직한 실시형태
다층 골프공은 커버와 코어에 더하여, 커버와 코어 사이에 맨틀 또는 중간층으로도 알려진 적어도 하나의 부가적인 층을 갖는다. 다층 공은 사출 또는 압축 성형된 코어를 사출 또는 압축 성형에 의해 하나 이상의 중간층 또는 맨틀과 커버로 피복하는 잘 알려진 기술에 의해 제작된다. 공의 다양한 층들(즉, 코어, 맨틀(들), 및/또는 중간층)은 임의의 요구되거나 필요한 중량 한계를 충족하는 골프공을 제공하기에 충분한 충전제로 선택적으로 충전된 본 명세서에 기재된 열가소성 조성물로부터, 요구되는 크기 또는 두께의 구 또는 층을 사출 또는 압축 성형하여 제조된다. 코어 및/또는 맨틀(들) 내의 충전제의 양은 그 구성요소들의 크기(두께) 및 공 내에서의 원하는 중량 위치에 따라서 0 내지 약 60 중량%로 다양할 수 있다. 바람직하게는, 공이 1.14 g/cc의 총 밀도를 갖도록 충분한 충전제가 사용된다. 충전제는 코어에는 사용되고 맨틀에는 사용되지 않거나, 맨틀에는 사용되고 코어에는 사용되지 않거나, 또는 둘 모두에 사용될 수 있다. 가능한 조합을 제한하고자 하는 것은 아니지만, 하기 예가 포함된다:
1. 요구되는 중량의 골프공을 제공하도록 조절되는 충전제를 갖거나 갖지 않는 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물을 포함하는 코어와, 본 기술 분야에 커버로서 유용한 것으로 공지된 임의의 조성물로 제조된 커버;
2. 다층 골프공 코어에 사용되는, 요구되는 중량의 골프공을 제공하도록 조절되는 충전제를 갖거나 갖지 않는 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물을 포함하는 코어와, 요구되는 중량의 골프공을 제공하도록 조절되는 충전제를 갖거나 갖지 않는 적어도 하나의 맨틀, 및 본 기술 분야에 커버로서 유용한 것으로 공지된 임의의 조성물로 제조된 커버;
3. 완성된 골프공의 중량이 요구되는 한계를 충족하는 조건으로 충전제를 갖거나 갖지 않는 임의의 조성물(폴리부타디엔 고무와 같은 열경화성 조성물 포함)로 제조된 코어와, 완성된 골프공의 중량이 요구되는 한계를 충족하는 조건으로 충전제를 갖거나 갖지 않는 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물을 포함하는 중간층.
폴리우레탄 조성물로부터 제조된 커버; 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 코어를 포함하고, 적어도 하나의 부가적인 중간층을 추가로 포함하는 골프공이 주목된다. 이오노머 조성물로부터 제조된 커버; 및 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 코어를 포함하고, 적어도 하나의 부가적인 중간층을 추가로 포함하는 골프공이 또한 주목하다. 폴리우레탄 조성물로부터 제조된 커버; 및 코어를 포함하고, 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 적어도 하나의 부가적인 중간층을 추가로 포함하는 골프공이 또한 주목된다. 이오노머 조성물로부터 제조된 커버; 및 코어를 포함하고, 본 명세서에 기재된 바와 같은 조성물로 제조된 적어도 하나의 부가적인 중간층을 추가로 포함하는 골프공이 또한 주목된다.
성형 후, 생산된 골프공은 미국 특허 제4,911,451호에 기재된 바와 같이, 추가적인 이점을 위해서 버핑(buffing), 도장, 코팅, 표면 처리 및 마킹과 같은 다양한 추가적인 가공 단계를 거칠 수 있다. 보호 및 장식 코팅 재료, 뿐만 아니라 이러한 재료를 골프공 커버의 표면에 도포하는 방법은 골프공 분야에 잘 알려져 있다. 이러한 코팅 재료에는 우레탄, 우레탄 하이브리드, 에폭시, 폴리에스테르 및 아크릴이 포함된다. 요구된다면, 하나 초과의 코팅층이 사용될 수 있다. 코팅층(들)은 미국 특허 제5,849,168호에 기재된 바와 같은, 몰드 내(in-mold) 코팅 공정과 같이, 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 적합한 방법에 의해 도포될 수 있다.
백색을 더 밝게 하기 위한 통상적인 기술은 이산화티타늄으로 백색을 띤 커버를 형성하고, 이 커버에 코로나 처리, 플라즈마 처리, UV 처리, 화염 처리, 또는 전자 빔 처리와 같은 표면 처리를 하고, 형광 증백제를 포함할 수 있는, 투명 도료의 하나 이상 층을 도포하는 것이다.
골프공 커버는 요구되는 색상 특성을 달성하기 위해 종종 형광 재료 및/또는 염료 또는 안료를 포함한다. 골프공은 또한, 개선된 내후성 및 밝기를 제공하기 위해 형광 증백제로서 7-트라이아지닐아미노-3-페닐쿠마린의 유도체를 포함하는, 미국 특허 공개 제2002/0082358호에 개시된 바와 같은 베이스 수지 도료 조성물로 처리될 수 있다.
또한, 상표 또는 다른 표시가 공 커버의 외부 표면 위에 날인, 즉 패드-인쇄될 수 있고, 날인된 외부 표면은 공에 광택성 마감을 제공하고 커버 위에 날인된 표시를 보호하기 위해 적어도 하나의 클리어 코트로 처리될 수 있다. 골프공은 또한 외부 표면 내의 깊이로 이동하여 표시를 형성하는 적어도 하나의 승화 잉크를 적어도 하나의 골프공 성분에 적용하는 염료 승화(dye sublimation)로 처리될 수 있다. 승화 잉크는 미국 특허 출원 제10/012,538호에 기재된 바와 같은 아조 염료, 니트로아릴아민 염료, 또는 안트라퀴논 염료 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
미국 특허 제5,248,878호 및 제6,075,223호에 개시된 바와 같이, 레이저 광-조사된 부분의 색상 변화를 야기하는 골프공의 선택된 표면 부분의 레이저 마킹(laser marking)이 또한 고려된다. 또한, 골프공은 융삭(ablation)될 수 있으며, 즉, 커버의 일부분 상에 레이저 방사 빔을 향하게 하고, 커버 부분을 조사할 수 있고, 이때 조사된 커버 부분은 검출 가능한 마크를 형성하도록 융삭되며, 커버 부분에는 어떠한 유의미한 탈색도 일어나지 않는다. 융삭은 미국 특허 출원 제09/739,469호에 논의되어 있다.
성능 기준을 위한 재료의 선택
골프공의 경도, 모듈러스, 압축도, 탄성, 코어 직경, 중간층 두께 및 커버 두께와 같은 특성은 골프공의 회전, 초기 속도 및 촉감과 같은 경기 특성에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다.
골프공의 제작 및 원하는 특성에 따라서, 코어, 중간층 및 커버는 원하는 성능 특성을 달성하기 위해 상이한 탄성, 압축도 또는 경도를 가질 수 있다. 본 명세서에 기재된 조성물은 골프공 내에 탄성, 압축도, 모듈러스 또는 경도 구배를 갖는 골프공을 제조하는 데 유용할 수 있다.
초기 속도 및 COR
본 명세서에 기재된 조성물은 반발 계수(coefficient of restitution; COR)로 표시되는 바와 같이 맞춤 탄성(tailored resiliency)을 제공한다. 반발 계수(COR125)는 초기 속도가 결정되는 지점에서 0.91 미터(3 피트) 떨어진 곳에 위치한 강판에 직경이 3.81 내지 4.27 센티미터(1.50 내지 1.68 인치)인 구를 38.1 미터/초(125 피트/초)의 초기 속도로 발사하고 판으로부터의 반발 속도를 초기 속도로 나누어 측정될 수 있다. 또한 수 개의 초기 속도에서 COR을 측정하고, 상관관계를 작성한 후 이 상관관계에 기초하여 특정된 초기 속도에서 COR을 결정할 수 있다. COR은 단일 조성물로 제조된 구 또는 둘 이상의 층들을 갖는 구(예를 들어, 완성된 골프공)에 대해 결정될 수 있다. 당해 분야의 숙련자는 1.0보다 클 수 없다는 것을 알 것이다.
본 명세서에 기재된 조성물은 매우 탄성적인데, 즉 이들은 높은 COR 값을 나타낸다. 충전제를 함유하지 않는 조성물로 제조된 구의 경우, 조성물은 본 명세서에 기재된 COR 방법에 따라 측정할 때 약 0.860 또는 약 0.870 내지 약 0.90 이상의 COR 측정치를 제공한다. 이 범위 내의 임의의 COR 값은 "고 COR"로 간주될 수 있다. 상기에 나타낸 바와 같이, 충전제의 존재는 시험 구의 부피의 수지 분획의 부피 감소에 대략 비례하여 COR을 감소시킨다. 본 명세서에 기재된 조성물은, 충전제를 함유하는 경우, COR이 약 0.83보다 크고, 예를 들어 약 0.830 또는 약 0.845 또는 약 0.850 내지 약 0.86 이상이다.
USGA는, 기계적 헤드로 구를 타격하고 구가 2개 광선을 통과할 때 공의 초기 속도를 결정함으로써 탄성을 평가한다. USGA는 현재 골프공의 COR에 대한 제한을 두고 있지 않지만, 골프공의 초기 속도가 76.2 ± 1.5 미터/초(m/s) (250 ± 5 피트/초)(ft/s)를 초과할 수 없음을 요구한다. 따라서, 골프공의 초기 속도는 약 74.7 m/s (245 ft/s) 이상, 또는 약 76.2 m/s (250 ft/s) 이상, 또는 약 77.7 m/s (255 ft/s) 이상일 수 있다. 초기 속도는 약 77.1 m/s (253 ft/s) 내지 약 77.4 m/s (254 ft/s) 또는 약 77.7 m/s (255 ft/s)일 수 있다.
초기 속도에 대한 현재 규정은 골프공 제조사들이 공식 행사에 사용하기 위한 골프공을 생산할 때 USGA 제한 내에 있을 것을 요구하지만, 당해 분야의 숙련자는 본 명세서에 기재된 골프공이 USGA의 규정 범위를 벗어난 초기 속도를 제공할 수 있음을 인식할 것이다. 그러나, 상기에 논의된 바와 같이, 구정에 따르지 않는 골프공(noncompliant golf ball)이 순수한 오락 경기에서 유용할 수 있다.
USGA의 초기 속도 제한의 결과로, 77.7 m/s (255 ft/s) 한도를 위반하지 않으면서 COR을 최대화하는 것이 목표이다. 단일 조성물로 제조된 고체 시험 구의 경우, COR은 그의 경도를 비롯한 조성물의 다양한 특성에 좌우될 것이다. COR은 일반적으로 경도가 증가함에 따라 증가할 것이다. 코어 및 커버를 갖는 투피스 솔리드형 골프공에서, 커버의 목적 중의 하나는 코어의 COR보다 큰 COR의 증대를 얻고자 하는 것이다. 고 COR에 대한 코어의 기여가 상당한 경우, 커버에 의한 낮은 기여가 요구된다. 유사하게는, 커버가 공의 고 COR에 상당히 기여할 때, 코어에 의한 낮은 기여가 요구된다.
압축도
골프공 분야에 사용된 "압축도" 또는 "PGA 압축도"라는 용어는 압축 하중이 가해질 때 골프공이 겪는 변형(deflection)에 대한 전체 저항력으로 정의한다. 압축도는 타격시 골프공 모양의 변화에 대한 저항력의 양을 나타낸다. 이는 관심 조성물로 제조된 완성된 공 또는 시편(test piece)에 대해 측정될 수 있다. PGA 압축도는 0 내지 200의 무단위 척도를 기초로 한다. 200으로부터 PGA 압축도의 각 1점의 하락은 표준력(889.6 N (200 파운드))이 공의 외부 표면에 가해질 때 변형이 0.0025 센티미터 (0.001 인치) 변하는 것을 나타낸다. 예를 들어, 변형을 나타내지 않는 (변형이 0.0 센티미터(0.0 인치)인) 공은 200으로 평가되고, 0.25 센티미터 (0.1 인치)만큼 변형되는 공은 100으로 평가되고, 0.279 센티미터 (0.110 인치)만큼 변형되는 공은 90으로 평가되고, 0.51 센티미터 (0.2 인치)만큼 변형되는 공은 0으로 평가된다. PGA 압축도 값이 낮을수록, 타격시 공의 감촉은 더 부드러워진다.
PGA 압축도는 상부 및 하부 앤빌(anvil)이 구비된 소형 프레스(press)의 형태로 만들어진 장치에 의해 결정될 수 있다. 공을 889.6 N (200 파운드) 다이 스프링(die spring)에 대해 정지 상태인 상부 앤빌과, 크랭크 메커니즘에 의해 이동가능한 하부 앤빌 사이에 위치시킨다. 하부 앤빌이 크랭크에 의해 상승됨에 따라, 하부 앤빌은 상부 앤빌에 대해 공을 압착하게 되고, 이어서 공이 상부 앤빌에 하중을 가하고 다음에는 상부 앤빌이 스프링에 하중을 가한다. 상부 앤빌의 평형점은, 앤빌이 공에 의해 0.25 센티미터 (0.100 인치)(그보다 작은 변형은 압축도 영(zero)으로 간주됨)보다 더 변형되면 다이얼식 측미계(dial micrometer)에 의해 측정되고 측미계 다이얼 상의 판독치가 공의 압축도로 간주된다. 예시적인 압축도 시험 장치는 미국 펜실베이니아주 싱킹 스프링 소재의 오케이 오토메이션(OK Automation)(예전에는, 미국 뉴저지주 뉴왁 소재의 아티 엔지니어링 코포레이션(Atti Engineering Corporation))에 의해 생산된다. 페더럴 다이알 게이지(Federal Dial Gauge), 모델 D81-C를 장착한 이러한 기계는 알려진 하중 하에서 조정된 스프링을 사용한다. 이러한 기기를 이용하여 측정한 압축도는 "아티 압축도(Atti compression)"으로 간주될 수 있고 "PGA 압축도"에 상응한다.
압축도를 측정하는 다른 방법들이 알려져 있고, 이들 방법으로부터 측정된 압축도 값은 일반적으로 알려진 알고리즘에 의해 PGA 압축도와 상관관계를 가질 수 있다.
미국 펜실베이니아주 필라델피아 소재의 리엘 브로스 테스팅 머신 컴퍼니(Riehle Bros. Testing Machine Company)에 의해 처음으로 생산된 개량된 리엘 압축도 머신은 골프공의 다양한 구성요소들(즉, 코어, 맨틀(mantle), 커버, 완성된 공 등)의 압축도를 평가하는 데 사용될 수 있다. 리엘 압축도 장치는 아티 또는 PGA 압축도 시험 장치의 889.6 N (200 파운드) 스프링 상수(spring constant)에 필적(emulate)하도록 설계된 하중 하에서 0.001 인치의 변형을 결정한다. 아티 또는 PGA 압축도는 하기 방정식에 의해 리엘 압축도와 대략적으로 관련될 수 있다:
아티 또는 PGA 압축도 = (160 - 리엘 압축도).
따라서, 100의 리엘 압축도는 60의 아티 압축도와 같을 것이다.
미국 메사추세츠주 첼름스포드 소재의 휘트니 시스템즈 인크.(Whitney Systems, Inc.)의 휘트니 시험 장치 또는 미국 메사추세츠주 칸톤 소재의 인스트론 코포레이션(Instron Corporation)의 인스트론 장치와 같은 다른 압축 장치가 또한 골프공 압축도를 측정하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 장치들은 설정된 관계 또는 식을 통해 PGA 또는 아티 압축도와 상관관계를 갖거나 또는 이에 상응하도록 설계된다. 인스트론 장치 (모델 5544)를 사용한 골프공, 코어 또는 골프공 구성요소의 압축도는 이 장치의 시스템 컴플라이언스(system compliance)에 더하여 0.89 N (0.2 lbf)의 예비 하중(preload)을 갖고서 15 kips (6.67 kN/sec (15x103 lbf/sec))의 속도와, 분당 50.8 센티미터(20 인치)의 접근 속도로 하중 제어 모드(Load Control Mode)로 가해진 889.6 N (200 파운드) 하중에 의해 야기된 변형(인치)인 것으로 측정된다. 인스트론 장치를 사용해 측정한 압축도 값은 약 0.1 내지 약 0.2의 범위일 수 있다.
골프공에 대한 탄성과 압축도의 조합은 "Nes 인자"로 요약될 수 있는데, 이 인자는 인스트론 장치에 의해 측정된 압축도와 탄성(COR) 측정치의 합을 구하고 이 값에 1000을 곱하여 결정된다. 이는 더 연성이지만 더 탄성적인 조성물의 최적의 조합을 나타낸다.
탄성의 다른 측정치는 "손실 탄젠트(loss tangent)" 또는 tan Δ이며, 이는 대상의 동강성(dynamic stiffness)을 측정할 때 얻어진다. 이러한 동특성과 관련된 손실 탄젠트 및 용어는 전형적으로 ASTM D4092-90에 따라 기술된다. 따라서, 더 낮은 손실 탄젠트는 더 높은 탄성을 나타내고, 그럼으로써 더 높은 반발 성능을 나타낸다. 낮은 손실 탄젠트는 클럽으로부터 골프공에 부여된 대부분의 에너지가 동적 에너지, 즉 발사 속도(launch velocity)로 변환되어 더 긴 거리로 이어진다는 것을 나타낸다. 골프공의 경직도(rigidity) 또는 압축 강성(compressive stiffness)은 예를 들어 골프공의 동강성에 의해 측정될 수 있다. 더 높은 동강성은 더 높은 압축 강성을 나타낸다. 바람직한 압축 강성을 갖는 골프공의 경우, 재료의 동강성은 -50℃에서 약 50,000 N/m 미만, 예를 들어 -50℃에서 약 10,000 내지 40,000 N/m, 또는 -50℃에서 약 20,000 내지 30,000 N/m이어야 한다.
경도
내부 공 경도에 대한 커버 경도의 비는 공의 공기역학 특성, 및 특히 공의 회전을 제어하는데 사용되는 주요 변수일 수 있다. 일반적으로, 내부 공이 경질일수록 드라이버 회전은 많아지고, 커버가 연질일수록 드라이버 회전이 많아진다.
예를 들어, 중간층은 공 내부의 가장 경질인 구조물인 것으로 여겨질 수 있다. 외부 커버층이 중간층 또는 내부 커버층보다 더 연질인 경우, 중간층 재료에 대한 외부 커버 재료의 쇼어 D 경도의 비는 약 0.8 이하, 또는 약 0.75 이하, 또는 약 0.7 이하, 또는 약 0.5 이하, 또는 약 0.45 이하일 수 있다. 커버층과 중간층 사이의 경도 차이가 현저한 것으로 생각되지 않는 경우, 커버는 약 55 쇼어 D 내지 약 65 쇼어 D의 경도를 가질 수 있고, 중간층에 대한 외부 커버의 쇼어 D 경도의 비는 약 1.0 이하, 또는 약 0.9 이하이다. 커버층이 중간층보다 더 경질인 경우, 중간층의 쇼어 D 경도에 대한 커버층의 쇼어 D 경도의 비는 약 1.0 내지 약 1.33, 또는 약 1.0 내지 약 1.14일 수 있다.
투피스 공이 제작되는 경우, 코어는 커버보다 더 연질일 수 있다. 예를 들어, 코어 경도는 약 30 쇼어 D 내지 약 50 쇼어 D의 범위일 수 있고, 커버 경도는 약 50 쇼어 D 내지 약 80 쇼어 D의 범위일 수 있다. 커버 경도와 코어 경도 사이의 비는 약 1.75 이하, 또는 약 1.55 이하일 수 있다.
당해 분야의 숙련자는 "재료 경도"와 "골프공에 대해 직접 측정한 경도" 사이에 근본적인 차이가 있음을 이해한다. 재료 경도는 ASTM-D2240에 기재된 절차에 의해 정의되고, 경도를 측정하고자 하는 재료로 형성된 평판(flat plaque)의 경도를 측정하는 것을 포함한다. 골프공 또는 다른 구형 표면에 대해 직접 측정하는 경우의 경도는 완전히 다른 측정치이고 상이한 경도 값으로 이어진다. 이러한 차이는, 공 구성 (즉, 코어 유형, 코어 및/또는 커버층의 개수 등), 공 (또는 구)의 직경, 및 인접 층들의 재료 조성을 포함하지만 이로 한정되는 않는 다수의 인자들로부터 기인한다. 2가지 측정 기술이 선형적으로 관련되지 않으며 따라서 하나의 경도 값이 다른 경도 값과 용이하게 상관관계를 가질 수 없음이 또한 이해되어야 한다.
본 명세서에 기재된 조성물은, 형성된 구에 대해 측정한 바와 같이, 적어도 약 30, 및 바람직하게는 약 40 내지 60의 쇼어 D 경도를 갖는다. 조성물은, 표준 시험판에 대해 측정한 바와 같이, 바람직하게는 약 50 내지 65의 쇼어 D 경도를 갖는다.
굴곡탄성율
골프공의 중간층의 굴곡탄성율 및/또는 인장탄성율은 공의 "감촉"에 영향을 미치는 것으로 생각된다. 본 명세서에 기재된 조성물은 약 103.4 ㎫ 내지 약 206.8 ㎫ (15,000 psi 내지 약 30,000 psi)의 굴곡탄성율을 갖는다.
특정 탄성, 압축도, 경도 및/또는 굴곡탄성율을 갖는 조성물의 선택은 요구되는 골프공의 유형 (즉, 투피스, 와운드형, 또는 다층), 및 상기에 상세히 설명된 바와 같이 얻어지는 골프공에 대해 요구되는 성능의 유형에 크게 좌우될 것이다.
본 명세서에 기재된 열가소성 조성물은 골프공의 맨틀, 중간층, 코어, 및 심 이외의 광범위한 대상에 유용할 수 있다. 앞서 논의한 바와 같이, 조성물, 및 선택적으로 발포 조성물이 골프공 이외의 공의 코어로서 사용될 수 있다. 본 조성물은 또한 다른 스포츠 용품 적용예, 특히 골프화 클리트(cleat), 골프 클럽의 구성요소들, 예를 들어 골프 클럽 페이스 플레이트(face plate) 또는 인서트(insert), 성형된 골프 클럽 헤드, 클럽 헤드 코팅 또는 케이싱, 및 골프 클럽 헤드의 내부 공동용 충전제 등에 유용할 수 있다. 본 조성물은 또한 클럽 페이스에의 사용을 위해 당해 분야에 교시된 재료, 예를 들어 충전제 또는 섬유로 보강된 폴리-이미드, 메틸(메트)아크릴레이트 공중합체, 탄소-섬유 보강 폴리카르보네이트, PMMA 및 가교결합성 단량체 기재 재료, 가교결합된 합성 고무 대신에 사용될 수 있다. 본 조성물은 또한 경화된 아크릴 단량체, 올리고머, 우드 클럽 헤드에 함침시키는 데 사용되는 중합체, 클럽 헤드 내 고무-유사 탄성 코어, 및 성형된 폴리우레탄 클럽 헤드를 대체할 수 있다. 이와 같이, 공을 타격하도록 구성된 전방 타격면과 타격면 상에 장착된 인서트를 갖는 골프 클럽 헤드가 제조될 수 있는데, 성형 물품을 포함하는 상기 인서트는 상기의 조성물을 포함한다. 또한, 골프 클럽 헤드는 금속 몸체 및 금속 몸체의 전방 타격 표면에 고정된 인서트 플레이트를 포함하며, 상기 인서트 플레이트는 상기 조성물로 제조되고 홈이 형성된 외부 금속 층으로 라미네이팅된다. 추가적으로, 본 발명은 또한 클럽 헤드가 고정된 샤프트를 갖는 골프 클럽을 포함하며, 상기 조성물을 포함하는 구성요소를 갖는 클럽 헤드는 상기에 기술되어 있다.
본 조성물은 또한 신발류의 구조적 구성요소들이고, 힐 카운터(heel counter), 토 퍼프(toe puff), 밑창(sole) 및 클리트와 같은 신발류 구성에 형상 지지를 제공하는 성형 물품을 제조하는 데 유용할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 "힐 카운터"는 신발의 뒤꿈치 영역에 형상 및 구조를 제공하는 딱딱한 곡선형 조각을 말한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "토 퍼프" 또는 "토 박스(toe box)"는 신발의 발가락 영역에 형상 및 구조를 제공하는 딱딱한 아치형의 조각을 말한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "밑창"은 신발의 바닥에 형상 및 구조를 제공하는 딱딱한, 일반적으로 평평한 조각을 말한다. 이들 구조적 구성요소들은 신발의 내부 구조체 내로 포함되고 착용 및/또는 외관을 위한 추가 구성요소들로 덮일 수 있다.
본 명세서에 기재된 조성물은 또한 코킹(caulking) 재료, 실런트(sealant), 시멘트 및 아스팔트용 개질제, 및 코팅과 같은 비-스포츠 상품 적용예에 유용할 수 있다. 본 조성물은 또한 장난감, 장식물, 및 불활성 재료용 용기에 유용할 수 있다.
하기 실시예는 본 발명을 더 상세히 기술하기 위해 제공된다. 발명을 수행하기 위해 현재 고려되는 바람직한 방식을 개시하는 이들 실시예는 발명을 제한하는 것이 아닌 설명하고자 하는 것이다.
<실시예>
실시예를 위한 시험 기준
골프공 크기를 갖는 수지의 사출 성형된 완전한 구를 대략 18.3 내지 54.9 m/s(60 내지 180 fps)의 범위에 걸친 몇몇 속도로 에어 캐논(air cannon)으로부터 발사하여 반발 계수(COR)를 측정하였다. 구는 초기 속도가 결정되는 지점에서 0.91 미터(3 피트) 떨어진 곳에 위치한 강판에 부딪히고, 초기 속도 측정과 동일한 지점에 위치하는 속도-감지 장치를 통과해 반발하였다. 각 측정의 COR을 초기 속도에 대한 반발 속도의 비로서 결정하였다. 개별적으로 결정된 COR 측정치를 초기 속도의 함수로서 플롯하였고, 38.1 m/s(125 fps)에서의 COR(즉, COR125)을 선형 회귀에 의해 결정하였다.
하기 실시예에 사용된 바와 같이, 용융 지수(MI)는 2160 g 추를 사용해 190℃에서 ASTM D1238에 따라 결정되는 바와 같은 용융 지수를 말하며, MI의 값은 10분당 g으로 보고한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 재료의 "쇼어 D 경도"는 일반적으로 판 상에서 또는 성형된 구의 구부러진 표면 상에서 ASTM D-2240에 따라 측정한다. 다층 구의 쇼어 D 경도는 존재하는 모든 층들을 이용해 측정한다. 경도 측정이 딤플이 형성된 구에 대해 이루어질 때, 쇼어 D 경도는 딤플이 형성된 구의 랜드 영역(land area)에서 측정된다.
5.1 센티미터(2 인치) 주간 거리(span length) 및 1.3 센티미터/분(0.50 인치/분)의 크로스헤드 속도(crosshead speed)로 3점 시험 고정구(3-point test fixture)를 사용하는, ASTM D790, 방법 1, 절차 A에 따라 굴곡 탄성율을 측정하였다. 이 방법은 접선탄성계수(Tangent Modulus of Elasticity)(3점 굴곡 탄성율)의 측정을 제공한다.
PGA 압축도를 "아티" 시험 장치를 사용해 이 기구를 위한 표준 절차에 따라서 측정하였다. 압축도 데이터의 정확한 비교를 위해, 공의 직경을 시밍(shimming)과 같은 허용된 방법을 이용하여 4.27 센티미터(1.68 인치) 직경으로 보정하였다.
사용된 재료:
EAC-1: 20 중량%의 MAA를 갖는, MI가 500인 에틸렌 메타크릴산 (MAA) 이중합체.
EAC-2: 19 중량%의 MAA를 갖는, MI가 305인 에틸렌 메타크릴산 (MAA) 이중합체.
EAC-3: 19 중량%의 MAA를 갖는, MI가 250인 에틸렌 메타크릴산 (MAA) 이중합체.
EAC-4: 21 중량%의 AA를 갖는, MI가 300인 에틸렌 아크릴산(AA) 이중합체.
EAC-5: 18 중량%의 AA를 갖는, MI가 60인 에틸렌 아크릴산(AA) 이중합체.
EAC-6: 15.4 중량%의 AA를 갖는, MI가 80인 에틸렌 아크릴산(AA) 이중합체.
MB-1: 6.2 중량% AA 및 28.0 중량% nBA를 갖는 에틸렌 아크릴산(AA) n-부틸 아크릴레이트(nBA) 삼원공중합체 중의 49 중량% Mg(OH)2를 갖는, MI가 300인 Mg(OH)2 농축액.
MB-2: 5 중량% MAA를 갖는 에틸렌 메타크릴산 (MAA) 이중합체 중의 50 중량% Mg(OH)2 를 갖는, MI가 500인 Mg(OH)2 농축액.. 충전제: 미국 앨라배마주 헌츠빌 소재의 에이티아이 올딘 파우더 테크놀러지스 또는 미국 뉴저지주 이스트 루터포드 소재의 쿨라이트 텅스텐 코포레이션으로부터 입수가능한, 비중이 19.3 g/cc인 결정질 텅스텐 분말.
올레산, 상표명 인더스트렌 106으로 피엠씨 바이오제닉스로부터 입수한 상업용 등급.
"PBR"은 통상적으로 충전된 열경화성 폴리부타디엔 고무 코어를 말한다.
하기 표에서, "NA"는 "이용가능하지 않음"을 의미한다.
블렌드를 하기 일반적인 절차에 따라 제조하였다.
베르너 운트 플라이데러 이축 압출기를 사용하여, 올레산, 에틸렌 산 이중합체, 및 중화제(MB-1, MB-2 및/또는 Mg(OH)2)를 용융 블렌딩하였다. 생성되는 블렌드가 35 내지 45 중량%의 올레산을 포함하도록 하는 양의 산 및 공중합체를 첨가하였다. 유기산 및 산 공중합체의 산 부분이 지시된 수준으로 명목상으로 중화되도록 블렌드를 충분한 양의 MB-1, MB-2 및/또는 Mg(OH)2으로 처리하였다.
표 2에 나타낸 블렌드를 제조하기 위한 압출 조건이 하기 표 1에 나타나 있다.
Figure 112010034724791-pct00002
블렌드의 구성요소들을 표 2에 요약한다. 비교예 C14 내지 비교예 C16은 실시예에 사용된 것과 유사한 절차를 이용하여 제조하고, Mg(OH)2를 사용하여 100% 미만의 명목상 중화로 중화한, 더 낮은 MI를 갖는 고급 산 에틸렌 공중합체를 포함하는 블렌드이다. Mg(OH)2를 분말에 직접 첨가한 실시예 3 및 비교예 C14를 제외하고는, Mg(OH)2는 마스터배치를 사용해 첨가하였다. 첨가된 Mg(OH)2의 양은 마스터배치 중의 그의 농도와 관련된다. "Mg(OH)2"로 표지된 칼럼은 첨가된 MB-1 또는 MB-2의 양에 기초하여 조성물 중에 존재하는 것으로 계산된 Mg(OH)2의 양을 나타낸다. "% 명목상 중화"는 이중합체 내에 존재하는 산 기의 양, 유기산의 양, 및 Mg(OH)2의 양으로부터 계산한다.
Figure 112010034724791-pct00003
또한, 실시예 2 및 8에서 제조된 조성물은 텅스텐 충전제로 충전된다(표 3). 중합체 조성물을 용융시키고 충전제를 혼입하는 조건에서 이축 압출기에 충전제를 첨가하였다. 충전제를 펠렛 공급(pellet feed)과 함께 압출기의 후미에, 아니면 압출기 배럴을 따라 하류 공급 포트에 첨가하였다. "수지 부피%"는 비-충전제 성분이 차지하는 조성물의 총 부피의 백분율이다.
Figure 112010034724791-pct00004
열가소성 구
조성물을 표 4에 나타낸 성형 조건을 이용해 직경 2.89 내지 3.94 센티미터(1.53 내지 1.55 인치)의 구로 성형하였다. 일반적인 성형 조건은 범위로서 보고하며, 선택된 실시예를 위한 특정 조건을 표시한다. 실시예 구를 표 5에 요약한다.
Figure 112010034724791-pct00005
Figure 112010034724791-pct00006
구의 반발 계수, PGA 압축도 및 쇼어 D 경도를 시험하였다. 조성물을 또한 0.317 센티미터(0.125 인치) 두께의 표준 시험판으로 압축 성형하고 1.3 센티미터(0.5 인치) 폭 및 7.6 내지 12.7 센티미터(3 내지 5 인치) 길이의 시편으로 절단하여 굴곡 탄성율 및 쇼어 D 경도를 측정하였다. 샘플을 ASTM 랩 조건(22.8℃(73℉) 및 50% RH)에서 2주간 컨디셔닝하였다. 결과가 표 6 및 7에 보고되어 있다. 표 7에서, "COR 손실"은 비충전 조성물과 충전 조성물 사이(실시예 2와 비교한 실시예 15 및 16, 및 실시예 8과 비교한 실시예 17)의 COR 차이이다.
Figure 112010034724791-pct00007
Figure 112010034724791-pct00008
본 발명의 소정의 바람직한 실시형태를 설명하고 상기에 구체적으로 예시하였지만, 발명을 이러한 실시형태로 한정하고자 하는 것은 아니다. 하기 특허청구범위에 설명되는 바와 같은 본 발명의 범주 및 사상을 벗어나지 않으면서 다양한 변형이 이루어질 수 있다.

Claims (13)

  1. 코어와 커버, 및 선택적으로 코어와 커버 사이에 위치하는 적어도 하나의 중간층을 포함하며, 코어 또는 존재하는 경우 중간층은 열가소성 조성물을 포함하거나 또는 그로부터 제조되고, 상기 열가소성 조성물은 선택적으로 충전제를 포함하며; 열가소성 조성물은 PGA 압축도(compression)가 100 초과이고; 추가로 열가소성 조성물은 직경 3.81 내지 4.27 cm (1.50 내지 1.68 인치)의 구로 성형되는 경우에 소정의 반발 계수를 갖고, 상기 반발 계수는 초기 속도가 결정되는 지점에서 0.92 미터 (3 피트) 떨어진 곳에 위치한 강판(steel plate)에 38.1 m/s (125 피트/초)의 초기 속도로 구를 발사하고 상기 강판으로부터의 반발 속도(velocity of rebound)를 초기 속도로 나누어 측정되고; 열가소성 조성물이 충전제를 포함하지 않는 경우 반발 계수는 0.870 이상이고; 열가소성 조성물이 충전제를 포함하는 경우 반발 계수는 0.830 이상이고,
    추가로 열가소성 조성물은:
    (a) 4개 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 적어도 1종의 지방족, 1작용성 유기산 - 상기 산의 가장 긴 탄소 사슬은 독립적으로 C1 내지 C8 알킬기로부터 선택되는 1개 내지 3개의 치환체로 선택적으로 치환됨 - 과;
    (b) 에틸렌의 공중합된 공단량체와, 에틸렌산 공중합체의 총 중량을 기준으로 18 내지 24 중량%의 적어도 1종의 C3 내지 C8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 구성되고, 2160 g 추를 사용하여 190℃에서 ASTM D1238에 따라 중화 전에 측정된 용융 지수(melt index)가 10분당 약 200 내지 약 600 g인 에틸렌산 공중합체를 포함하거나 그로부터 제조되며;
    (a)와 (b)의 조합된 산 부분들은 명목상으로 약 120% 내지 약 200%의 수준으로 중화되는 골프공.
  2. 제1항에 있어서, 유기산이 총 조성물의 약 35 내지 약 46 중량%로 존재하는 것인 골프공.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기산이 16개 내지 24개의 탄소 원자를 갖는 선형, 불포화 유기산을 포함하는 것인 골프공.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유기산이 올레산을 포함하는 것인 골프공.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, C3 내지 C8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산이 아크릴산 또는 메타크릴산 또는 아크릴산과 메타크릴산의 조합인 골프공.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열가소성 조성물이 충전제를 포함하거나, 또는 골프공이 폴리우레탄 조성물 또는 이오노머 조성물로부터 제조되는 커버를 갖는 것인 골프공.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충전제가 텅스텐, 황산바륨, 티타늄 또는 산화아연을 포함하는 것인 골프공.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 코어가 열가소성 조성물을 포함하는 것인 골프공.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 선택적인 중간층을 포함하고, 상기 선택적인 중간층이 열가소성 조성물을 포함하는 것인 골프공.
  10. (a) C1 내지 C8 알킬기로부터 독립적으로 선택된 1개 내지 3개의 치환체로 선택적으로 치환된, 4개 내지 36개의 탄소 원자를 갖는 적어도 1종의 지방족, 1작용성 유기산과;
    (b) 에틸렌의 공중합된 공단량체와, 에틸렌산 공중합체의 총 중량을 기준으로 18 내지 24 중량%의 적어도 1종의 C3 내지 C8 α,β 에틸렌계 불포화 카르복실산의 공중합된 공단량체로 본질적으로 구성되고, 2160 g 추를 사용하여 190℃에서 ASTM D1238에 따라 중화 전에 측정된 용융 지수가 10분당 약 200 내지 약 600 g인 에틸렌산 공중합체 - 여기서, (a)와 (b)의 조합된 산 부분들은 명목상으로 약 120% 내지 약 200%의 수준으로 중화됨 - 와; 그리고 선택적으로
    (c) 충전제
    를 포함하거나 또는 그로부터 제조되고;
    PGA 압축도가 100 초과이며, 직경 3.81 내지 4.27 cm (1.50 내지 1.68 인치)의 구를 성형하고 초기 속도가 결정되는 지점에서 0.91 미터 (3 피트) 떨어진 곳에 위치한 강판에 38.1 m/s (125 피트/초)의 초기 속도로 구를 발사하고, 상기 강판으로부터의 반발 속도를 초기 속도로 나누어 측정되는 반발 계수를 갖고;
    조성물이 충전제를 포함하지 않는 경우 반발 계수는 0.870 이상이고;
    조성물이 충전제를 포함하는 경우의 반발 계수는 0.830 이상인 열가소성 조성물.
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