KR102055203B1

KR102055203B1 - 카본나노튜브 및 이오노머 마스터배치 제조방법 및 탄소나노튜브 함유 골프공 제조방법

Info

Publication number: KR102055203B1
Application number: KR1020170141230A
Authority: KR
Inventors: 송철호; 박승근; 문경안
Original assignee: 주식회사 볼빅
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2019-12-12
Also published as: KR20190047386A

Abstract

본 발명은 골프공 코어용 고무 조성물에 CNT를 고르게 분산시켜 넣어 골프공의 내구성을 강화한 것으로 특히 CNT/이오노머 마스터배치를 사용한 것을 특징으로 컴프레션이 낮은 부드러운 골프공에 있어서 내구성이 한층 강화된 CNT 함유 골프공에 관한 것이다.
CNT/이오노머 마스터배치 제조에 있어, 그 제조단계가 이오노머 분산용액 제조단계, 탄소나노튜브 투입단계, 현탁액(서스펜션) 제조단계, 필터/건조단계로 이루어지는 것이며, CNT 함량이 이오노머 100중량부에 대해 1~30중량부로 이루어지는 것이다.
본 발명으로 제조된 CNT 골프공에 있어, CNT 함량은 고무 100중량부에 대해 0.1~10중량부로 이루어지는 것이다. 그리고 본 발명으로 제조된 CNT 골프공은 그 커버가 폴리우레탄 또는 이오노머의 단독 또는 이들의 혼합으로 이루어 진 것이며, 그 중심 고무코어가 이중, 삼중 또는 그 이상의 다층구조로 이루어 진 것이다.

Description

카본나노튜브 및 이오노머 마스터배치 제조방법 및 탄소나노튜브 함유 골프공 제조방법{METHOD FOR PREPARING MASTERBATCH COMPRISING CARBON NANOTUBE AND IONOMER AND METHOD FOR PREPARING GOLF BALL CONTAINING CARBON NANOTUBE}

본 발명은 골프공 형성용 조성물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 커버 및 코어를 포함하는 골프공에 있어서 코어 형성용 조성물에 관한 것이다.

현재 사용되고 있는 골프공은 주로 중심 코어(core)가 폴리부타디엔 계열의 경화된 탄성체 고무로 되어있다. 한편, 이 중심 코어 주위에는 골프 클럽으로 타격 시 강한 충격으로부터 상기 중심 코어를 보호하고 힘을 온전히 내부의 중심 코어로 전달하기 위해 폴리우레탄 또는 이오노머 수지(폴리에틸렌 아크릴산 공중합체로 카르복실산 일부가 금속이온으로 중화된 것, Dupont사의 Surlyn 계열) 등의 다양한 플라스틱 재질로 된 커버가 코어 주변을 덮고 있다.

골프공은 대체로 중심에 위치한 코어 고무의 경화된 정도에 따라 골프공의 전반적인 딱딱함을 나타내는 컴프레션이 달라진다. 컴프레션은 ATTI 엔지니어링(ATTI Engineering)사의 컴프레션 테스터(compression tester)로 측정할 때, 일정 하중을 가하였을 경우 공이 압축 변형이 되는 정도의 크기를 수치화 한 것으로 0에서부터 200 사이의 값을 가진다.

골프공의 컴프레션은 압축 변형이 전혀 일어나지 않으면 컴프레션 200이며 공이 0.001inch(0.0254mm) 변형될 때마다 컴프레션 1만큼 떨어진다. 0.2inch(5.08mm) 또는 그 이상 압축변형이 일어나면 컴프레션 0이 되는 것이다.

따라서 골프공은 컴프레션 값이 높을수록 딱딱한 것이며, 컴프레션 값이 낮을수록 부드러운 것이다. 대체로 요즈음 골프공은 대체로 컴프레션이 낮게는 60, 높게는 최고 110 정도로 제작되는 것이 보통이다.

골퍼(golfer)들이 드라이버로 스윙할 때 헤드스피드(또는 스윙스피드)는 제 각각 골퍼들마다 다르다. 골퍼들은 골프공은 선택할 때 자신의 헤드스피드를 고려하여 거기에 맞는 골프공 컴프레션을 선택하여야 한다. 대게 헤드스피드가 90mph 이상으로 빠른 사람이면 컴프레션을 95~105 정도로, 헤드스피드가 80~95mph 정도이면 컴프레션 85~95 정도로, 헤드스피드가 80mph 이하이면 컴프레션 85 이하로 선택하는 것이 바람직하다.

이는 헤드스피드가 빠른 사람이 압축강도가 낮은 볼을 사용하면 타격 시 볼의 변형이 과도하게 일어나게 되어 불필요하게 힘의 손실이 발생하게 되어 비거리의 손실을 보게 되는 것이다. 반대로 헤드스피드가 느린 사람이 컴프레션이 높은 딱딱한 볼을 치게 되면 볼 중심부까지 그 힘을 충분히 전달하기가 어려워 역시 비거리에서 손실을 보게 되는 것이다.

골프공은 성능 면에서 우수한 비거리와 정확한 그린 컨트롤, 그리고 일정한 탄착군을 형성하는 것이 중요할 뿐만 아니라, 또한 타구감과 타구음이 좋아야 즐거운 플레이를 할 수 있는 것이다. 따라서 이상적인 골프공은 부드러운 타구감과 좋은 타구음으로 일정하게 멀리, 정확히 날아가는 공이라 할 수 있다.

최근의 골프공 세계시장을 보면 여러 골프공 제조회사에서 컴프레션이 낮은 골프공을 경쟁적으로 출시하고 있다. 이는 골퍼들이 비거리 성능과 컨트롤 성능 외에도 공의 부드러운 타구감과 타구음을 선호하는 것에 기인한 것으로 볼 수 있는 것이다.

이러한 골프공 시장 트렌드는 국내외적으로 증가되는 여성골퍼 인구와 또한 골퍼 연령의 노령화되는 현실에서 부드러운 골프공이 인기를 끌고 있는 것으로 보여진다.

하지만 컴프레션이 낮은 부드러운 골프공은 탄성력(modulus of elasticity)이 떨어져 반복되는 타격으로 인해 갈라지는 정도가 컴프레션이 높은 딱딱한 공에 비해 보다 빈번하게 발생하는 취약점을 보이고 있으며 이는 골프공 클레임의 주요 원인이 되고 있다.

한국특허출원번호 제2017-0010558호의 '고내구성 골프공 코어용 복합소재 마스터배치 및 그 제조방법'에는 CNT/고무의 마스터배치를 만든 다음 이를 골프공 코어에 적용하고자 하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이 기술은 CNT/고무 마스터배치 제조 과정과 이를 적용한 골프공 코어 배합 공정에서 장시간의 과도한 전단응력(shear stress)을 수반하며, 이로 인해 탄소나노튜브의 손상이 크게 일어나는 단점을 회피할 수 없다.

또한, 미국특허번호 제4,329,305호 'Process for regulating the particle size distribution of self-dispersing ionically crosslinked thermoplastic polymer'에는 이오노머를 오토클레이브(autoclave)에 물과 함께 넣은 다음 고온, 고압으로 처리하고 아세트산이나 수산화나트륨 같은 산, 염기를 첨가하여 입자화 하는 기술이 개시되어 있다.

본 발명은 탄소나노튜브를 이용하여 골프공의 내구성을 강화하고자 한다.

본 발명은 부드러운 골프공에서 컴프레션을 유지하면서 내구성(내충격성)을 향상시킨 골프공을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 견지에 따르면 CNT/이오노머 마스터배치 분말 제조방법을 제공하며, 상기 방법은 이오노머를 테트라하이드로퓨란(THF) 용제에 용해하여 이오노머 함유 용액을 제조하는 단계, 상기 이오노머 함유 용액에 CNT를 분산시켜 이오노머-CNT 함유 용액을 제조하는 단계, 상기 이오노머-CNT 함유 용액에 물, 알코올 또는 물과 알코올의 혼합액 중 어느 하나를 첨가하여 CNT/이오노머 분말의 현탁액을 제조하는 단계 및 CNT/이오노머 입자의 현탁액을 고액 분리하여 CNT/이오노머 분말을 회수하고, 건조하는 단계를 포함한다.

이때, 이오노머 100중량부에 대하여 CNT 1-30중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 이오노머는 폴리에틸렌-아크릴산 또는 폴리에틸렌-메타크릴산의 공중합체이며, 상기 아크릴산 또는 메타크릴산의 카르복실산기의 일부가 Na, Li, K, Mg 및 Zn으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속으로 중화된 것을 사용할 수 있다.

삭제

상기 CNT는 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 분산은 초음파 처리 또는 초음파 처리와 함께 교반하여 수행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 견지에 따르면, 골프공 제조방법을 제공하며, 상기 방법은 골프공 코어용 고무 100중량부 및 상기 골프공 코어용 고무 100중량부에 대하여 CNT 함량이 0.1 내지 10중량부가 되는 함량의 상기의 CNT/이오노머 마스터배치 제조방법에서 제조된 CNT/이오노머 마스터배치를 혼합하여 골프공 코어용 조성물을 제조하는 단계, 상기 골프공 코어용 조성물을 열성형, 사출성형 또는 캐스팅에 의해 골프공 코어를 제조하는 단계 및 상기 골프공 코어 표면에 폴리우레탄 또는 이오노머로 되는 커버를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 골프공은 코어가 단일코어이거나, 2 내지 4층 중 어느 하나의 다층코어일 수 있다.

본 발명에 의해 제공되는 탄소나노튜브/이오노머 마스트배치를 이용하여 제조된 골프공 코어는 특히 컴프레션이 낮은 골프공에 적용되어 컴프레션이 유지되면서 내구성이 강화되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 탄소나노튜브/이오노머 마스터배치 분말 제조 과정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 2는 탄소나노튜브/이오노머 마스터배치 분말을 적용한 CNT 함유 코어를 포함하는 골프공의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 3은 탄소나노튜브(a)와 이오노머(b)를 촬영한 사진이다.
도 4는 실시예 1에서 제조된 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명에 의해 제조된 CNT 함유 코어를 갖는 2피스 골프공 및 그 단면을 촬영한 사진이다.

본 발명은 컴프레션이 낮은 골프공의 내구성을 강화한 골프공을 제공하고자 하는 것으로서, 이를 위해 본 발명은 골프공의 코어에 탄성과 강도가 뛰어난 탄소나노튜브(CNT)를 적용하고자 한다.

지금까지 CNT가 뛰어난 물성에도 불구하고 실제로 적용되지 못한 이유가 가격문제뿐 만 아니라 무엇보다도 매트릭스 내에 CNT를 균일하게 분산하는 기술이 미흡한 것에 주로 기인된 것이다.

종래 CNT를 골프공의 코어에 적용하기 위해, CNT를 분산시키는 방법으로는 니더나 반바리 믹서를 이용하여 바로 직접적으로 고무에 분산시키는 방법을 적용하였다. 그러나, 이러한 방법은 시간이 많이 소요되고 또 믹싱 과정에서 CNT가 파괴되고 끊어지는 등 심한 손상을 야기하였다.

본 발명은 골프공의 코어를 구성하는 고무 매트릭스 내에 CNT를 고르고 효율적으로 분산시키기 위해 CNT/이오노머 마스터배치를 먼저 분말 형태로 제조하고, 이를 골프공 코어의 매트릭스인 고무에 배합하여 골프공의 내구성을 강화하는 기술을 제공하고자 한다.

이와 같이 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 먼저 만들어 고무와 배합함으로써 기존의 고무 배합공정에서 시간을 지연시키는 것 없이 효율적으로 배합할 수 있으며, CNT의 균일한 분산 효과를 얻을 수 있어 고른 품질을 얻을 수 있다. 또한 CNT 고무 배합공정에서 CNT가 비산되지 않아 깨끗한 제조환경을 유지할 수 있는 장점도 있는 것이다.

본 발명에 있어서, CNT/이오노머 마스터배치를 제조하는데 사용되는 CNT로는 단일벽 탄소나노튜브(single-walled carbon nanotube) 또는 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube)을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 MWCNT를 사용할 수 있다. 이들 중 어느 하나의 CNT를 사용할 수 있음은 물론, 이들을 혼합하여 사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서 상기 CNT는 직경이 주로 1~30nm이며, 직경 대 길이의 종횡비(aspect ratio)가 100~1,000인 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 CNT는 이오노머와 혼합하여 마스터배치를 제조하여 사용한다. 이오노머는 골프공 제조시에 일반적으로 커버 제조를 위해 사용되는 것이나, 코어의 매트릭스 재질인 고무와 용이하게 혼합되어 분산될 수 있는 것으로서, 이오노머를 사용하여 CNT와의 마스터배치를 제조하면 코어의 매트릭스인 고무에 CNT를 보다 용이하게 균일 분산시킬 수 있다.

상기 마스터배치를 제조함에 있어서 사용되는 상기 이오노머는 골프공의 제조시에 커버용으로 일반적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서도 적합하게 사용될 수 있다. 상기 이오노머로는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, Dupont사의 상품명 Surlyn과 같이, 폴리에틸렌에 아크릴산 또는 메타크릴산이 공중합된 공중합체를 들 수 있으며, 상기 아크릴산 또는 메타크릴산은 카르복실산기의 일부가 금속이온으로 중화된 것을 사용할 수 있다.

상기 금속으로는 Na, Li, K, Mg, Zn 등을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 이오노머는 아크릴산 또는 메타크릴산의 함량에 따라, 카르복실산의 중화되는 정도에 따라, 그리고 Na, Li, K, Mg, Zn 등의 중화 금속의 종류에 따라 얻어지는 물성이 상이하게 되는바, 얻고자 하는 물성 및 목적에 따라 중화 금속의 종류를 선택할 수 있으며, 나아가, 이오노머를 단독 또는 두 가지 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 CNT/이오노머 마스터배치 분말은 이오노머 100중량부에 대하여 CNT를 1~30중량부 포함할 수 있으며, 바람직하게는 5~20중량부일 수 있다. 본 발명에 의해 제공되는 CNT/이오노머 마스터배치 분말은 골프공에 첨가되는 이오노머로 인해 고무 내에 CNT 분산이 보다 효과적으로 이루어져 소량의 CNT 첨가로 내구성을 향상시킬 수 있는 것이다.

상기 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 제조하는 방법으로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이오노머 함유 용액 제조단계, 탄소나노튜브 투입단계, 현탁액(서스펜션) 제조단계, 필터단계, 그리고 건조단계로 이루어질 수 있다.

상기 이오노머 함유 용액 제조단계는 이오노머를 용제에 용해하는 단계이다. 상기 이오노머를 분산, 용해하기 위한　용제로는 에테르류, 키톤류, 알코올류 등을 사용할 수 있다. 이 중, 에테르류의 용제로는 에틸에테르, 테트라하드로퓨란(THF) 등을 들 수 있으며, 케톤류로는 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 들 수 있으며, 알코올류로는 에탄올, 메탄올, 이소프로판올 등을 들 수 있다. 이들 용제들을 단독 또는 두 가지 이상 혼합 사용할 수 있으며, 이오노머의 빠른 분산과 용해를 위해 교반하면서 열을 가하여 주는 것이 보다 효과적이다.

상기 이오노머 함유 용액에 CNT를 투입한다. 상기 CNT의 투입은 분말 형태로 그대로 넣을 수도 있으나, 보다 바람직하게는 이오노머 함유 용액 제조에 사용된 동일한 용제에 CNT를 분산하여 이오노머 함유 용액 에 투입할 수 있다. 상기 CNT의 보다 균일한 분산을 위해 상기 용제에 CNT를 투입한 후에 초음파 처리를 가하는 것이 바람직하다. 이때, 교반을 함께 수행할 수 있다.

다음으로, 상기 단계에서 얻어진 CNT/이오노머 분산용액을 빠르게 교반하면서 물, 알코올 또는 물과 알코올의 혼합액을 서서히 첨가하는 단계를 포함한다. 이에 의해 CNT/이오노머 분말의 현탁액을 제조할 수 있다. 이때 물 또는 알코올의 첨가 속도 및 교반 속도를 조절함으로써 생성되는 CNT/이오노머 입자의 크기 등을 조절할 수 있다.

다음으로, 상기 단계에서 얻어진 CNT/이오노머 분말을 포함하는 현탁액으로부터 CNT/이오노머 분말을 회수 및 건조함으로써 CNT/이오노머 마스터배치를 얻을 수 있다. 상기 CNT/이오노머 입자의 회수는 필터링에 의해 고액분리함으로써 수행할 수 있다. 상기 고액분리는 특별히 한정하지 않으나, CNT의 파괴를 방지할 수 있는 것이라면 본 발명에서 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들면 거름장치와 같은 필터링을 들 수 있다.

이와 같은 거름 장치를 사용하여 CNT/이오노머 입자를 액체성분으로부터 분리하여 회수하고, 상기 회수된 CNT/이오노머 입자를 건조함으로써 분말 형태로 CNT/이오노머 마스터배치를 얻을 수 있다.

이때, 상기 건조는 CNT/이오노머 입자의 응집을 방지하기 위해, 40℃ 이하의 온도를 유지하면서 건조하는 것이 바람직하다. 상기 건조는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 열풍 건조나 건식 건조 등을 들 수 있다.

다음으로, 상기 얻어진 CNT/이오노머 마스터배치를 사용하여 골프공을 제조하는 과정을 설명한다. 이는 도 2에 나타낸 바와 같은 방법으로 수행할 수 있다.

구체적으로, 투롤 밀에 코어 형성을 위한 매트릭스인 고무를 배합하고, 여기에 상기 얻어진 CNT/이오노머 마스터배치 분말 및 필요에 따른 첨가제를 투입하여 CNT 함유 코어 형성용 조성물을 제조하는 단계, 이에 의해 얻어진 코어 형성용 조성물을 사용하여 코어를 열성형하는 단계, 코어 표면에 커버를 성형하는 단계에 의해 골프공을 제조할 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 제조된 탄소나노튜브/이오노머 마스터배치 분말을 골프공 코어용 고무에 가교제, 중량제, 개시제, 산화안정제 등의 조성물과 함께 일정 조성비로 배합, 열성형 되어 CNT 함유 골프공 코어를 제조할 수 있다.

골프공 코어는 고무 100중량부에 CNT가 0.1~10중량부 포함되도록 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 배합하는 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나 CNT의 함량이 0.1중량부 미만으로 포함되면 내구성 향상 효과를 얻을 수 없으며, 10중량부를 초과하는 경우에는 CNT 함량이 지나치게 높아 골프공의 탄성(COR)을 저하시킬 수 있으며, 부드러운 타구감을 회손시킬 수 있으며, CNT의 응집을 야기할 수 있다. 바람직하게는 CNT의 함량이 0.5~5중량부 포함되도록, 더욱 바람직하게는 CNT의 함량이 1~3중량부가 되도록 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 혼합할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 매트릭스인 고무로는 골프공 제조에 일반적으로 사용되는 것이라면 본 발명에서 적합하게 사용할 수 있으며, 예를 들면, PBR(polybutadiene rubber), SBR(styrene-butadiene rubber), 실리콘 고무, 니크릴 고무, 불소 고무, 우레탄 고무 등을 들 수 있다. 이들 고무는 단독으로 사용할 수 있음은 물론, 2 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다.

상기 고무에 CNT/이오노머, 가교제, 중량제, 개시제, 산화안정제 등의 코어 고무조성물과 함께 일정 조성비로 투입하고 투롤 밀에서 배합(compounding)하여 1일 동안 숙성시키는 것이 바람직하다.

이에 의해 얻어진 CNT 함유 골프공 코어 형성용 조성물을 이용하여 골프공의 코어를 제조할 수 있다. 상기 코어는 열성형 공정, 커버 성형(사출 또는 캐스팅) 공정 등의 공지된 기술들을 사용하여 코어를 성형함으로써 얻을 수 있다.

예를 들어, 본 발명에서 상기의 제조된 CNT 함유 코어 골프공 코어 형성용 조성물을 열프레스기를 이용하여 열과 압력을 가하여 코어를 제조할 수 있으며, 이에 의해 얻어진 코어는 탄성을 갖는 경화체로서, 컴프레션이 낮은 소프트한 골프공을 얻을 수 있음은 물론, 종래 소프트한 골프공에서 나타나는 내구성 문제를 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 CNT 함유 코어 골프공 코어 형성용 조성물에 의해 얻어진 골프공은 중심 코어가 단일 코어인 2피스 또는 3피스 골프공은 물론, 2중코어 또는 3중코어를 형성함으로써 3피스, 4피스 또는 5피스의 골프공을 제조할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 CNT/이오노머 마스터배치 이용하여 중심 코어가 단일 코어인 고무 코어를 제조하고 여기에 폴리우레탄 또는 이오노머의 커버를 단일(single) 또는 이중(dual)으로 씌움으로써 CNT 함유 코어를 갖는 2피스 또는 3피스 골프공을 얻을 수 있다. CNT 골프공은 간단하게는 2피스 뿐 만 아니라 3피스 이상의 다중 피스로 만들어 질 수 있는 것이다.

추가적으로, 골프공 표면을 버핑 및 연마하는 단계, 표면 코팅 및 마킹 단계를 더 포함할 수 있으나, 이들에 대하여는 본 발명에서는 구체적인 설명은 생략한다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명한다. 이하의 실시예는 본 발명에 대한 일 예로서, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

2L 4구 플라스크에 메커니컬 교반기와 컨덴서, 온도조절 장치를 부착하고 1,000mL THF/isopropanol(80/20 Volume%)와 이오노머로서 펠렛 형태의 Nucrel2806 200g을 넣고 60℃에서 6시간 동안 약 150rpm으로 교반하여 녹였다.

그리고 나서 준비된 다중벽 탄소나노튜브 50g을 넣고 교반속도를 300rpm 정도로 빠르게 교반하여 CNT를 고르게 분산시켰다.

교반속도를 보다 빠르게 하면서 물을 천천히 가하여 현탁액을 제조하였다.

얻어진 현탁액을 거름 장치에서 필터링한 후, 얻어진 분말을 40℃ 이하(상온)에서 완전히 건조하여 분말 형태의 CNT/이오노머 마스터배치를 제조하였다.

상기 얻어진 CNT/이오노머 마스터배치를 촬영하고, 이를 도 4에 나타내었다.

실시예 2

이오노머로서 Surlyn8150을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 분말 형태의 CNT/이오노머 마스터배치를 제조하였다.

얻어진 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 육안으로 확인하였는바, 실시예 1의 결과와 실질적으로 동일하였다.

실시예 3

이오노머로서 Surlyn 8150과 Surlyn 9150을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 분말 형태의 CNT/이오노머 마스터배치를 제조하였다.

실시예 4

NdBR 고무 100중량부에 상기 실시예 3에서 얻어진 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 CNT 함량이 0, 2, 4, 6 및 8중량부가 되도록 첨가하고, 이와 함께, 산화방지제, 안정제, 충진제, 가교제, 개시제 등과 함께 첨가하였다(CNT 함량이 0중량부인 경우는 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 첨가하지 않은 경우이다).

이후, 얻어진 조성물을 투롤 밀에서 배합하여 CNT 함유 코어 형성용 조성물을 각각 제조하였다.

얻어진 CNT 함유 코어 형성용 조성물을 실온에서 하루 동안 숙성시켰다.

상기 얻어진 각각의 CNT 함유 코어 형성용 조성물 약 40g 크기로 잘라서 코어 형성용 열성형 프레스기에 넣고 150℃ 10분간 유지하여 성형하고, 성형과정에서 가스빼기를 2회 실시하였다.

성형된 코어는 실온에서 하루동안 냉각시킨 다음, 센터리스 그라인딩으로 표면처리하여 코어 크기를 39.4mm로 하였다.

상기 제조된 CNT 함유 코어 표면에 커버를 사출성형에 의해 형성하였다. 상기　커버 사출성형은 ENGEL insert 100 수직 사출기를 사용하였으며 금형은 hot runner 타입 몰드를 사용하였고, 커버는 332개의 딤플 캐비티(cavity)를 사용하였다.

이때, 커버는 이오노머를 사용하여 단일커버를 형성하여 커버 두께 1.65mm인 골프공을 제조하였다.

제조된 골프공의 무게는 45.32g 이었고, 직경은 42.70mm이었다(R&A 규정: 직경> 42.67mm, 무게 < 45.93g).

골프공의 컴프레션, 내구성 및 COR 측정

상기 실시예 4에서 얻어진 CNT 골프공을 버핑공정 및 연마공정, 코팅공정 등으로 마무리하고 컴프레션, 내구성 및 COR 등을 측정하였다.

컴프레션 측정은 ATTI Compression tester를 사용하였다.

볼의 내구성(내충격성) 측정은 미국 ADC(Automatic Design Corp.)사의 제품을 사용하였다.

내구성 측정 방법으로는 골프공을 포신(cannon)에 장착한 다음 압축공기로 밀어　2.54m 전방에 위치한 2cm 두께의 철판을 향해 발사하는 장비를 사용하여 측정하는 것으로서, 골프공을 175ft/sec의 속도로 쏘아 골프공에 균열 또는 파괴가 일어날 때까지 반복하여 충돌 시험하고 그때까지의 반복 충돌횟수로 내구성을 평가하였다. 충돌횟수 값이 클수록 볼의 내구성이 좋은 것으로 평가할 수 있다.

표 1에는 CNT 함량에 따른 골프공의 컴프레션과 내구성 측정결과를 비교 나타내었다. 여기에는 비교군(CNT를 함유하지 않은 골프공, 컴프레션 60)에 대한 측정결과도 나타내었다.

	CNT 함량
	0 중량부	2 중량부	4 중량부	6 중량부	8 중량부
컴프레션	62	62	62	63	64
내구성(충돌횟수)	52	91	99	103	119
COR	0.815	0.811	0.804	0.800	0.796

* COR(Coefficient of restitution): 125ft/sec 속도로 공을 2.54 m 전방에 위치한 2cm 두께의 철판에 충돌시켜 충돌전후의 속도차이로 측정

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 컴프레션 측정 결과, CNT 함량을 8중량부까지 높여도 컴프레션 값은 큰 변화가 없이 유지되는 것을 알 수 있다. 이는 골프공의 컴프레션이 고무의 가교도와 밀접한 관련이 있는 것이며, 가교결합을 할 수 없는 CNT의 첨가 유무가 컴프레션에 큰 영향이 없음을 확인할 수 있는 것이다.

한편, 내구성 측정 결과, CNT를 함유하지 않은 골프공은 내구성이 52회로 나타나 일반적인 골프공 내구성 품질기준(> 70회)에 훨씬 못 미치는 결과를 나타내었다. 이는 최근 컴프레션이 낮은 부드러운 골프공의 내구성에서 취약한 문제를 다시 입증하여 보여 주는 것이다.

그러나, CNT 함량이 증가할수록 내구성이 현저히 증가함을 알 수 있다. 구체적으로, CNT를 2중량부 포함하는 경우 CNT를 포함하지 않는 경우에 비해 내구성이 91회로 75% 향상되었고, CNT를 4중량부 포함하는 경우 내구성이 99회로 90% 향상되었으며, CNT를 6중량부 포함하는 경우에는 내구성이 103회로 98% 향상되었고, CNT를 8중량부 포함하는 경우에는 내구성이 119회로 128% 향상되었음을 알 수 있었다. 이러한 CNT 골프공의 내구성 향상은 CNT의 외부 충격흡수 능력에 기인된 것이다.

따라서 본 발명의 CNT 함유 골프공 기술은 CNT가 포함되지 않은 골프공에 비해 부드러운 타구감의 컴프레션을 유지하면서도 내구성이 상당히 향상되어 쉽게 깨어지지 않음을 알 수 있다.

Claims

이오노머를 테트라하이드로퓨란(THF) 용제에 용해하여 이오노머 함유 용액을 제조하는 단계;
상기 이오노머 함유 용액에 CNT를 분산시켜 이오노머-CNT 함유 용액을 제조하는 단계;
상기 이오노머-CNT 함유 용액에 물, 알코올 또는 물과 알코올의 혼합액 중 어느 하나를 첨가하여 CNT/이오노머 분말의 현탁액을 제조하는 단계;
CNT/이오노머 입자의 현탁액을 고액 분리하여 CNT/이오노머 분말을 회수하고 건조하여, 이오노머 100중량부에 대하여 CNT 1-30중량부를 포함하는 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 제조하는 단계;
골프공 코어용 고무 100중량부 및 상기 골프공 코어용 고무 100중량부에 대하여 CNT 함량이 0.1 내지 10중량부가 되도록 상기 CNT/이오노머 마스터배치 분말을 혼합하여 골프공 코어용 조성물을 제조하는 단계;
상기 골프공 코어용 조성물을 열성형, 사출성형 또는 캐스팅에 의해 골프공 코어를 제조하는 단계; 및
상기 골프공 코어 표면에 폴리우레탄 또는 이오노머로 되는 커버를 형성하는 단계
를 포함하는 골프공 제조방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 이오노머는 폴리에틸렌-아크릴산 또는 폴리에틸렌-메타크릴산의 공중합체이며, 상기 아크릴산 또는 메타크릴산의 카르복실산기의 일부가 Na, Li, K, Mg 및 Zn으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 금속으로 중화된 것인 골프공 제조방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 CNT는 단일벽 탄소나노튜브, 다중벽 탄소나노튜브 또는 이들의 혼합물인 골프공 제조방법.
제1항에 있어서, 상기 분산은 초음파 처리 또는 초음파 처리와 함께 교반하여 수행하는 것인 골프공 제조방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 골프공은 코어가 단일코어이거나, 2 내지 4층 중 어느 하나의 다층코어인 골프공 제조방법.