KR19990028536A - 연성 이오노머 조성물 및 그의 배합물 및 골프공 구조 재료로서의 그의 용도 - Google Patents

Abstract

아크릴레이트 연화 단량체를 함유하며 마그네슘 또는 리튬 이온으로 중화된 새로운 연성, 저-모듈러스 에틸렌 공중합체 이오노머 조성물은 일정한 수준의 PGA 압축치에서 공지된 이오노머보다 더 높은 수준의 복원력을 지닌다. 이 장점은 순수구 PGA 압축치가 약 155 미만인 배합물의 경우 보다 경성인 이오노머와의 일부 배합 조성물에서도 유지된다. 배합되지 않았거나 배합된 조성물 모두가 골프공 및 골프공의 성분으로서 원피스 공, 골프공의 중심, 코어 및 외피에 유용하다.

Description

연성 이오노머 조성물 및 그의 배합물 및 골프공 구조 재료로서의 그의 용도

관련 출원과의 상호참조

본 출원은 1993년 6월 18일자로 출원되었다가 현재는 포기된 미국 특허 출원 번호 제08/077,581호의 부분 계속 출원인, 1994년 11월 21일자로 출원되어 계류중인 미국 특허 출원 번호 제08/345,349호의 부분 계속 출원이다.

발명의 배경

에틸렌과 (메트)아크릴산, 그리고 경우에 따라서는 광범위한, 구체적으로는 비닐 아세테이트, 메틸 메타크릴레이트 및 에틸 아크릴레이트를 비롯한 단량체 중 어느 하나일 수 있는 제3의 단량체의 공중합체를 바탕으로 한 에틸렌 공중합체 이오노머는 미국 특허 제3,264,272호 (Rees)에서 처음 개시되었다. 가능한 중화 이온으로 개시된 금속 이온의 목록에는 Na, K, Li, Cs, Ag, Hg, Cu, Be, Mg, Ca, Sr, Ba 및 기타 많은 것을 비롯해 주기율표의 I, II, III, IV-A 및 VIII족의 금속이 포함되었다. 제3의 단량체가 있는 이오노머로 예시된 것에는 나트륨 및 마그네슘으로 중화된 에틸렌/비닐 아세테이트/메타크릴산, 그리고 나트륨으로 중화된 에틸렌/메틸 메타크릴레이트/메타크릴산이 포함되었다.

상기와 같은 제3의 단량체에 의해 연화된 '연성', 가요성 이오노머의 사용은 1987년경에야 상업적으로 주목을 받았다. 알킬 아크릴레이트가 바람직한 연화 단량체이며, 비닐 아세테이트는 보다 덜 안정한 중합체를 만든다. 삼원공중합체 이오노머에 n-부틸 아크릴레이트를 연화 단량체로 사용한 것은 미국 특허 제4,690,981호 (Statz)에 개시되어 있다. 이 특허는 가능한 중화 이온을 주기율표 상의 Ia, Ib, IIa, IIb, IIIa, IVa, VIb 및 VIII 족의 것, 예컨대 Na, K, Zn, Ca, Mg, Li, Al, Ni 및 Cr으로 열거하고 있다.

1993년 12월 21일 출원된 미국 특허 제5,415,939호 (Cadorniga 등)에는 연성 리튬 이오노머 및 이러한 이오노머와 경성 이오노머의 배합물이 개시되어 있다. 1993년 6월 18일 출원된-즉, 본 문헌에 선행하는-, 본 출원이 그의 일부계속출원인 모출원에는 리튬 및 마그네슘 연성 이오노머 및 경성 이오노머와의 배합물이 개시되어 있다.

많은 다른 특허에서도 각종 금속의 이원공중합체 및 삼원공중합체 이오노머를 역시 개괄적으로 다루어왔다. 알킬 아크릴레이트를 (메트)아크릴산과 함께 사용하며 리튬 또는 마그네슘 중 하나로 중화된 삼원공중합체 이오노머는 구체적으로 개시되거나 예시된 적이 전혀 없는 것으로 알려져 있다. 이들에 대한 언급은 위에 서술한 것들처럼 목적 없는 것이었다.

골프공은 직접적으로 타구 특성에 강한 영향을 주는 몇 가지 측정가능한 성질들을 지닌다. 이들 중 가장 중요한 것은 복원력과 압축성이다. 높은 복원력은 골프공이 날아갈 수 있는 거리를 증가시키며 압축성은 "스핀"과 "촉감" 면에서 타구편의성을 증가시킨다. 복원력과 압축성은 구체로 된 재료를 검사함으로써 재료 자체에 대해 측정할 수 있다. 이들 재료 성질은 그 재료를 원피스 공에서나, 쓰리피스 공의 중심, 투피스 공의 코어, 또는 공의 외피를 형성시키는 데 원료로 사용했을 때 골프공 타구 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이오노머의 경우 이들 두 가지 성질, 복원력과 압축성을 역비례 관계에 있기 쉽다. 따라서 복원력이 큰 재료는 일반적으로 보다 경성의, 압축성이 작은 재료이고, 그 역도 성립한다. 상기 관계에 관해서 이미 공지된 재료보다 나은 재료, 또는 비용이 낮은 재료, 또는 상기 성질들의 비슷한 균형과 함께 부가적인 장점을 가진 재료에 대한 탐색이 꾸준히 진행되어 왔다.

골프공과 관련하여, 타구편의성에 직접적으로 관련되지는 않지만 공의 전반적인 유용성에 관련되는 한 가지 특성은 공의 사용 내구성이다. 나쁜 내구성은 공의 균열에서 드러나며, 낮은 온도에서의 균열은 두드러진 문제점이다. 재료가 원피스 공이나 골프공 외피에 사용될 때 재료 자체의 성질은 골프공 내구성에 현저히 영향을 끼치게 된다. 코어 및 중심의 경우에는 이들 성질이 덜 중요할 수 있지만 완전히 무관한 것은 아니다. 발라타 고무는 좋은 압축 성형 특성뿐 아니라 다소의 복원력과 함께 좋은 스핀 특성을 부여했기 때문에 초기에 선호되던 골프공 외피 재료였다. 그러나 발라타 고무 외피는 공에 매우 저조한 절단 저항을 부여한다. 대체로 보다 나은 내구성을 부여하는 이오노머는 곧 시장의 상당한 부분을, 외피 재료에서 가장 현저하게, 접수하기 시작하였다.

이오노머를 골프공 외피 재료로 사용하는 것과 관련한 다수의 특허가 있는데, 그들 거의 전부가 이오노머 배합물에 관련된 것이다. 이들은 일부 바람직한 특성에 있어서 배합물이 단일 이오노머에 비해 상승적인 거동을 보인다는 발견에 기초한 것이다. 두 가지 뚜렷한 종류의 이오노머 배합물이 개시되었다. 한 종류의 배합물은 상이한 금속으로 중화된 이오노머의 배합물이고 두 번째 것은 경성 이원공중합체 이오노머와 연성 삼원공중합체 이오노머의 배합물로 된 것이다. 두 번째 종류의 배합물은 첫번 째 종류의 배합물을 포함할 수도 있다-즉, 연성 이오노머는 경성 이오노머와는 다른 금속을 이용할 수도 있다. 이들 조합과 교차되는 것은 특별한 산, 일반적으로는 메타크릴산 또는 아크릴산을 산 공단량체로 사용하는 것이다. 몇몇 경우에서 이들 산 중 어느 하나가 일부 특별한 효용 면에서 다른 하나에 비해 바람직한 것으로 개시된 바 있다. 또한, 산 공단량체의 양에는 바람직한 한계가 있을 수 있으며, 높은 복원력을 달성하기 위해 높은 농도의 산에 강조가 더해지고 있다. 이들 특허 또는 문헌의 예에는 다음의 것들이 포함된다.

미국 특허 제3,819,768호 (Molitor)에는 나트륨 및 아연 경성 이원공중합체 이오노머의 배합물이 외피 재료로 개시되어 있다. 아연은 "냉온 균열" 저항 면에서 내구성을 향상시키는 것으로 드러났다. 나트륨은 일반적으로 냉온 균열 내구성에 관해서는 특히 열등하다.

미국 특허 제4,884,814호 (Sullivan) 및 동 5,120,791호 (Sullivan)-전자는 후자와 관련하여 시효 포기되었음-는 모두 경성 이원공중합체와 연성 삼원공중합체 이오노머의 배합물을 개시하고 있으며, 두 번째 특허는 연성 삼원공중합체 이오노머를 아크릴산 기재 이오노머로 한정하고 있다. 경성 이오노머는 나트륨 또는 아연 이오노머라고 개시되었는데, 두 번째 특허에는 리튬 및 마그네슘 역시 개시되어 있다. 두 특허 모두에서 연성 이오노머는 나트륨 및 아연 이오노머로 한정되었다. 바람직한 조성물은 나트륨 아연 배합물이다.

1995년 1월 5일 공개된 국제 특허 공개 제95/00212호는 본 출원의 모체가 공개된 출원이다. 여기에는 또다른 경성과 연성 이오노머의 배합물이 개시되어 있다. 이 출원은 연성 이오노머를 중화시키는 데 사용되는 이온이 나트륨, 아연, 마그네슘 및 리튬일 수 있다고 개시하고 있다. 마그네슘 또는 리튬 연성 이오노머는 예시되지 않았다.

미국 특허 제4,298,571호 (Statz 등)에는 아연, 리튬, 나트륨 및 마그네슘을 함유한 경성 이오노머의 배합물이 개시되어 있다. 고수준 산 공중합체로 된 아연 및 리튬 경성 이오노머의 배합물은 최적의 복원력을 갖는 것으로 개시되어 있다. 마그네슘의 존재는 아연, 리튬 및 나트륨 이오노머 중 어느 하나 또는 모두와의 어떤 배합물에서나 최고의 복원력을 얻는 데는 불리한 점이라고 밝혀졌다. 그러나, 개시된 중합체들은 매우 경성이며 일반적으로 본 발명의 중합체에서 주목되는 가요성 또는 압축성 범위 내에 들지 못한다.

이오노머는 미국 특허 제5,155,157호 (Statz 등)에서 중심, 코어 및 원피스 골프공에 유용한 충전 삼종 중합체 배합물의 한 중합체 성분으로 사용하는 것으로 개시되었다. 각종 금속 이온을 함유한 삼원공중합체 및 이원공중합체 이오노머 모두 이 중합체 배합물의 일부분으로 사용하는 것으로 개시되었지만 이원공중합체가 각 유형의 용도에서 바람직하다. 나트륨 및 리튬 경성 이원공중합체가 예시된 유일한 중합체이다. 이오노머는 비-이오노머 열가소성 물질과 다른 두 중합체를 위한 상용화제로 작용하는 에틸렌 글리시딜 단량체 공중합체도 포함하는 삼종 중합체 배합물의 한 중합체 성분만을 형성한다.

일반적으로, 리튬 이오노머는 나트륨 및 마그네슘 이오노머보다 경성이며 아연이 최고 연성 이오노머를 만들어낸다. 리튬 및 마그네슘 경성 이오노머는 공지되어 있으며, 일부 용도로는 리튬이 바람직한 경성 이오노머이다. 대체로, 임의의 금속과, 메타크릴산과 아크릴산 중 어느 하나 또는 기타 적당한 카르복실산을, 임의의 농도로, 또한 삼원공중합체 이오노머의 경우에는 거의 모든 가능한 연화 단량체를 함유하는 사실상 무제한적인 수의 이오노머 조성물이 가능하다. 똑같이 무제한적인 수의 배합물 가능성도 역시 가능하다. 가능한 조성물의 수는 상기한 변수들의 조합에 기초하면 어마어마하다. 그러나 특히 바람직한 성질들을 지니는 숫자는 훨씬 더 제한된다. 알킬 아크릴레이트 연화 단량체, 산으로서 메타크릴산 또는 아크릴산, 그리고 중화 이온으로서 리튬 및 마그네슘을 사용한 연성 이오노머는 본 발명 이전에는 만들어졌던 것으로 보이지 않는다. 따라서, 광범위한 가능한 이오노머에 속하는 것으로 대체적으로 개시되기는 했지만 상기와 같은 이오노머가 만들 가치가 있다든지 이들이 다른 이오노머에 비해 독특한 특성을 지녔을지도 모른다는 인식은 없었다.

특히 골프공에 보다 연성 재료에 의해 부여되는 타구편의성을 제공하지만 공지된 연성 이오노머에 비해 향상된 수준의 복원력을 부여하는 구성성분으로 사용하기 위해, 연성 이오노머에 대한 지속적인 요구가 남아있다. 골프공에 구성성분으로 사용될 때 경성 이오노머와 배합되는 경우에 그의 복원력/타구편의성 장점의 일부를 부여할 수 있는 이오노머에 대한 요구도 있다.

발명의 요약

본 발명은 연성 이오노머에서 이온으로 사용되는 리튬 및 마그네슘 이온이 일정한 수준의 복원력에서 압축성의 수준에 큰 증가를 보이거나 역으로 동일한 압축성에서 더 높은 수준의 복원력을 보일 수 있는 이오노머를 만들어낸다는 발견에 기초한 것이다. 이 발견은 메타크릴산 이오노머에서보다 아크릴산 이오노머에서 훨씬 더 강력하게 확대된다.

구체적으로는, 본 발명은 a) 에틸렌, b) 알킬기가 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 아크릴레이트 3 내지 40 중량%, 및 c) 메타크릴산 또는 아크릴산, 바람직하게는 아크릴산 5 내지 25 중량%의 제1 산 공중합체인 삼원공중합체로부터 제조되며, 산 공중합체의 산기의 20 내지 80 %를 마그네슘 또는 리튬 이온으로 중화시킴으로써 만들어진, 순수구 PGA 압축치가 약 155 미만인 연성, 가요성 이오노머로 이루어진 조성물을 제공한다.

다른 한 실시태양에서, 본 발명은 배합물의 순수구 PGA 압축치가 155를 넘지 않는 조건으로, 배합물을 기준으로 10 중량%까지도 낮은 상기 이오노머와, 에틸렌과 5 내지 25 중량%의 메타크릴산 또는 아크릴산의 산 공중합체인 이원공중합체로부터 제조되며 산 공중합체의 산기의 20 내지 80 %를 바람직하게는 마그네슘 이온으로, 그러나 리튬 또는 나트륨 이온으로도 중화시킴으로써 만들어진, 굴곡 모듈러스가 275.8 내지 758.4 N/㎟ (40,000 내지 110,000 psi)인 경성 이오노머와의 배합물을 제공한다. 나트륨 경성 이오노머의 경우에는 50% 이하의 경성 이오노머가 존재한다.

또다른 실시태양에서는, 본 발명은 완성된 공에 적절한 밀도를 제공하기에 충분한 무기 충전제를 함유한, 상기 이오노머 또는 이오노머 배합물로 제조한 원피스 골프공, 또는 코어 또는 중심을 제공한다.

또다른 실시태양에서, 본 발명은 상기 연성 이오노머 또는 연성 이오노머와 경성 이오노머의 배합물로 이루어진 골프공 외피를 제공한다.

본 발명은 복원력이 매우 높은 새롭고, 연성이며, 가요성인 에틸렌 공중합체 이오노머 조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 높은 복원력이 요망되는 다른 용도들과 함께 특히 골프공에서 구성 재료로서 유용하다. 이 재료는 원피스 골프공, 골프공의 중심 또는 코어를 위한 주된 중합체 재료로, 그리고 골프공의 외피 재료로 유용할 수 있다. 이오노머는 에틸렌, 연화 공단량체 및 (메트)아크릴산의 공중합체로서 마그네슘 또는 리튬으로 중화된 것이다. 골프공 재료로서 이들은 가요성과 높은 복원력을 함께 가진다. 이것은 골프공의 여러 부분에 단독으로, 또는 다른 이오노머와의 배합물로, 또는 충전되어 사용되는 재료에 대한 이상적인 성질 조합이다.

도 1은 본 발명의 조성물을 다른 조성물과 대비하여 보여주는, 순수구에서 측정한 PGA 압축치 대 COR의 그래프.

도 2는 동일한 성질에 대한 것이지만 상기 조성물들을 외피 재료로 가진 골프공에서 측정한, 유사한 그래프.

본 발명에서, 공중합체라는 용어는 둘 이상의 단량체를 함유한 중합체를 일컫는 데 사용한다. 이원공중합체 또는 삼원공중합체라는 용어는 각각 둘 또는 세 가지 단량체만을 함유한 중합체를 말한다. (각종 단량체)'의 공중합체'라는 어구는 그 각종 단량체에서 단위가 유래한 공중합체를 뜻한다.

본 발명의 이오노머는 '직접' 산 공중합체, 즉 단량체 또는 기타 단위가 기존의 중합체 상에 흔히 후속 중합 반응에 의해 그래프팅되는 그래프트 공중합체와 구별되게 모든 단량체를 동시에 반응시킴으로써 중합된 공중합체로부터 제조된다. 이오노머를 제조하는 방법은 공지되어 있으며, 본 명세서에 참고로 포함시키는 미국 특허 제3,264,272호 (Rees)에 기재되어 있다. 이오노머의 바탕이 되는 산 공중합체를 제조하는 방법은 역시 본 명세서에 참고로 포함시키는 미국 특허 제4,351,931호에 기재되어 있다.

본 발명의 재료는 다른 목적으로도 유용하지만 골프공에 사용하는 재료로 특히 유용하다. 본 명세서는 이 최종 용도에서 주목되는 특별한 성질들을 강조하는데, 그렇게 해서 밝혀진 우수한 성질들은 상기 이오노머의 독특함을 보여준다. 다른 이오노머에서 측정된 특별한 성질들 간의 큰 차이를 고려하면, 다른 특별한 최종 용도에 관련된 다른 특성 또는 성질들 역시 독특할 것으로 여겨지며 따라서 본 조성물은 많은 경우 다른 최종 용도에도 유리할 것이다.

상이한 수준의 타구 기술 및 타구 조건에 알맞게 여러 가지 종류의 골프공이 있다. 한 가지 목표는 복원력을 강조하는 것이었는데, 이것은 높은 복원력이 더 큰 비거리에 대응하기 때문이다. 보다 높은 복원력은 보다 단단한 공에 수반된다. 보다 무른 공은 일반적으로 더 높은 타구편의성 또는 스핀을 가진다. 높은 복원력과 높은 스핀, 두 가지 분야 모두의 최고를 갖는 것이 숙원이었다. 따라서 이제까지보다 무른 공이 보다 높은 복원력을 갖도록 만들 수 있다면 매우 바람직할 것이다. 본 발명은 복원력이 높은 보다 무른 재료 및 보다 무른 공을 지향하는 것이다.

골프공 업계에서 복원력의 보편적인 척도는 공의 반발 계수 (COR)이다. 그러나 어떤 재료의 "순수구"의 COR은 골프 공 용도, 특히 원피스 공, 뿐만 아니라 외피를 위한 그 재료의 효용, 그리고 어느 정도까지는 공의 코어 및 중심의 한 성분으로서의 재료의 효용에 대한 유용한 지침이 될 수 있다. 그러나 공의 COR은 분명히 코어의 특질에 좌우되며, 따라서 코어의 주의 깊은 선택이 필요하다.

COR의 측정이 어지러울 정도로 다양한 조건하에서 행해져 왔기 때문에 많은 특허 또는 기타 발표된 데이터와의 비교는 어렵다. 그러나 어느 한 특정한 방법에 대해서는 수지의 '순수구'에서의 측정치를 써서 각종 재료의 비교가 유의하게 이루어질 수 있다. 본 명세서에서 순수구라는 용어는 충전제 또는 첨가제가 없이 수지만으로 성형된 구를 뜻한다.

표준 업계 시험인 "PGA 압축"으로 지칭되는 시험을 이용하여 공의 '타구편의성' 또는 '스핀'의 좋은 상관관계를 얻을 수 있다. 이 시험은 순수구에서 실시할 수 있으며 COR과 마찬가지로 그러한 측정은 재료 자체의 특질을 가장 잘 파악하는 길이 될 것이다. 혼란스럽겠지만 PGA 압축치로 지칭되는 수치가 높은 것은 높은 경성 및 강성, 또는 낮은 압축성에 대응한다. PGA 시험과 관련된 '압축치'라는 말과 일반적 용어인 '압축성'의 사용은 혼동해서는 안되는데, 이들이 역비례 관계에 있기 때문이다.

본 발명의 연성 이오노머 또는 이오노머 배합물은 PGA 압축치가 순수 수지구 측정치를 기준으로 약 155 미만일 것이다. 골프공 재료의 경우에 155를 넘는 값은 일반적으로 재료가 공에 좋은 스핀을 제공하기에는 너무 높다. 바람직하게는, 재료의 PGA 압축치는 약 140 미만이다. PGA 압축치가 80 내지 120 범위인 본 발명의 수지는 선행 기술의 재료에 비해 가장 큰 이점을 보여준다. PGA 압축치가 더 높은 재료는 일반적으로 더 빳빳한, 고-모듈러스 재료이다. 굴곡 모듈러스와 PGA 압축치 사이에 정확한 상관관계는 없지만 굴곡 모듈러스가 241.3 N/㎟ (35,000 psi)인 수지는 PGA 압축치가 130 내지 160 범위가 된다. 본 발명의 재료에서 관찰되는 주어진 PGA 압축치에서의 복원력 증가는 약 130을 넘는 PGA 값에서는 감소하며, 155를 넘어서면 종래 선행기술의 이오노머 및 이오노머 배합물에 비한 이점이 없어질 수 있다.

상술한 대로 한 가지 다른 특질이 항상 요망되고, 때로는 필수적인데 그것은 골프공 구조에서 재료의 내구성이다. 대개 이것은 저온에서의 시험을 포함해서 반복되는 충격 시험을 이용하여, 그 재료로 만들어진 외피를 가진 완성된 골프공에서 측정된다. 순수구에서의 내구성 측정은 일반적으로 그리 결정적이지 않은데 이것은 많은 순수 수지의 고유한 강인성 때문이다. 순수 수지와 충전제로 구성된 구에서의 내구성 측정은 물론 원피스 공에 연관성이 있을 것이다. 완성된 공에서 적어도 어느 정도의 내구성이 없이는 높은 COR과 낮은 PGA 압축치는 거의 쓸모가 없어질 수 있다.

본 발명에 따르면 놀랍게도, 다른 것들이 모두 동등하다면 이오노머들 중 가장 경성 및 강성 이오노머를 만드는 이온인 리튬이 우수한 연성 이오노머를 만드는 데 이상적으로 적합하다는 것이 밝혀졌다. 그 역시 보다 단단한 이오노머를 만드는 마그네슘 역시 우수한 연성 이오노머를 만드는 데 이상적으로 적합하다. 이들 이온으로 중화된 삼원공중합체 산 공중합체로 된 연성 이오노머는 여기서 선행기술의 재료에 비해 낮은 PGA 압축치와 높은 COR 복원력간의 훨씬 개선된 균형을 가져다주는 것으로 밝혀졌다. 골프공 구성에 사용되는 단일 이오노머 조성물에서는 연성 리튬이 연성 마그네슘 이오노머 보다 대체로 선호된다.

상기 연성 이오노머는 이오노머 배합물의 최종 PGA 압축치가 약 155 미만으로 남는다면 연성 이오노머/경성 이오노머 배합물의 일부분을 형성할 수도 있다. 대개 이것은 약 241.3 N/㎟ (35,000 psi) 미만의 굴곡 모듈러스에 대응하지만 최고 굴곡 모듈러스는 이 값으로 한정되지 않으며 일부 경우에는 이를 초과할 수도 있다. 연성 이오노머 단독 또는 연성/경성 배합물을 코어, 중심 또는 원피스 공 어느 것이든 골프공 구성에 사용하고 충전제를 써서 재료의 밀도를 조정하여 규격에 맞는 중량 또는 밀도를 가진 공을 생산할 때, 충전된 재료의 굴곡 모듈러스는 종종 241.3 N/㎟ (35,000 psi)를 넘을 수도 있다. 그러나 배합물에 사용되는 충전되지 않은 재료의 PGA 압축치는 약 155 미만이어야 한다.

본 발명의 연성 이오노머의 산 공중합체 전구체는 에틸렌, 알킬기가 1 내지 8 개의 탄소를 갖는 알킬 아크릴레이트 3 내지 40 중량%, 및 메타크릴산 또는 아크릴산 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%의 공중합체이다. 바람직한 알킬 아크릴레이트는 n-부틸 아크릴레이트이다. 알킬 아크릴레이트 및 산에 대한 % 한계가 지켜진다면 2종 이상의 알킬 아크릴레이트 및 아크릴산과 메타크릴산 모두가 존재할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이런 이유로 본 발명의 조성물에 대해 삼원공중합체보다는 공중합체라는 일반명을 사용하는데, 이것은 삼원공중합체가 단지 세 가지 단량체만을 내포하기 때문이다. 산 공중합체가 상이한 함량 및(또는) 종류의 연화 공단량체, 산 또는 둘 다를 함유한 상이한 연성 산 공중합체의 배합물일 수도 있다는 것 역시 이해해야 한다. '연성 산 공중합체', '연성 가요성 이오노머' 등과 같은 용어는 이런 가능성을 포용한다. 많은 공중합체 제제는 그런 '공중합체'가 실질적으로는 어쨌든 배합물이 될 만큼 분자마다 공단량체 함량이 충분히 불균일하다.

연화 공단량체가 3% 미만이면 불충분한 연화 (모듈러스 저하)가 일어나며, 40%를 넘으면 중합체 및 결과적인 이오노머가 지나치게 물러진다. 10 내지 30%가 바람직하다. 연성 산 공중합체 중의 아크릴산은 다소 복원력이 더 큰 연성 이오노머를 유도하고, 또 일반적으로 바람직하다.

마그네슘 또는 리튬 이온의 경우에 존재하는 산기의 총 중화 백분율은 20 내지 80%이다. 바람직하게는 이 수준이 25 내지 65%이며, 가장 바람직하게는 30 내지 60%이다. 결과적으로 얻어지는 이오노머의 모듈러스는 대개 약 34.47 내지 241.3 N/㎟ (5000 내지 35,000 psi)가 될 것이다. 모듈러스는 마그네슘보다는 리튬의 경우에 더 높을 것이며, 산의 함량과 같이 증가할 것이다. 모듈러스는 알킬 아크릴레이트의 양이 높을수록 더 낮아질 것이다. 본 명세서에서 제조된 연성 리튬 및 마그네슘 이오노머의 모듈러스는 약 34.47 내지 186.1 N/㎟ (5000 내지 27000 psi) 범위이지만 모듈러스가 241.3 N/㎟ (35,000 psi)에 이르는, 또 그보다도 높은 마그네슘 및 리튬 삼원공중합체 이오노머를 제조하는 것도 쉽게 가능하다. 산, 특히 아크릴산 함량이 매우 높고 리튬 이온을 사용하며 알킬 아크릴레이트의 양이 적어서 굴곡 모듈러스가 241.3 N/㎟ (35,000 psi) 보다 더 커질 것들과 같은 특정한 삼원공중합체 이오노머 조성물을 만들 수 있다. 그러나 이오노머 순수구의 PGA 압축치가 약 155 미만이라면 그것도 적합할 것이다. 단량체, 중화 수준 및 산 종류의 어떤 조합이 요구되는 순수구 PGA 압축치 한계 내의 이오노머를 만들어낼 것인지를 결정하는 것은 당업자의 기술력으로 용이하다.

선행기술에서는 '연성' 이오노머를 약 68.94 N/㎟ (10,000 psi)미만의 굴곡 모듈러스를 지니는 것으로, 그리고 '경성' 이오노머를 모듈러스가 약 206.84 N/㎟ (30,000 psi)를 넘는 것으로 지칭하는 것이 보편적이었다. 본 명세서에서, 연화 알킬 아크릴레이트 공단량체를 함유한 삼원공중합체 이오노머는 굴곡 모듈러스가 훨씬 높은데도 여전히 '연성'으로 지칭된다. 위에 서술한 것처럼 본 발명의 연성 이오노머는 굴곡 모듈러스가 241.3 N/㎟ (35,000 psi), 일부 경우에는 이보다도 더 높을 수 있다.

전형적으로, 아연 또는 나트륨 연성 이오노머와 같은 선행기술의 연성 이오노머를 사용하여 241.3 N/㎟ (35,000 psi) 부근의 모듈러스값을 얻어서 이오노머의 순수구 PGA 압축치가 155정도로 높게 하려면 일반적으로 경성 이오노머와 배합하는 것이 필요할 것이다. 그러나 하기 표 1에 나타난 모듈러스값에서, 리튬 및 마그네슘이 중화 이온일 때 굴곡 모듈러스값이 선행기술의 아연 및 나트륨 연성 이오노머의 경우보다 상당히 높아질 수 있다는 것을 알 수 있다. 이런 이유로, 본 발명의 연성 이오노머는 경성 이오노머와 배합할 수도 있기는 하지만 본 명세서에서 밝힌 것처럼 단독으로도 유용하다. 그러나 연성 이오노머에서 주어진 PGA 압축치에서의 복원력 이점은 보다 고강성의 연성 이오노머 단독으로 비슷한 강도 재료의 배합물만큼 좋은 성질을 제공하리라는 것을 뜻할 수도 있다. 그러나 배합은 비용 및 여러 가지 다른 이점을 제공할 수 있으며, 실제로 주어진 수준의 전체 강성을 동반하면서 가능한 한 많은 경성 이오노머를 쓰는 것이 과거에는 종종 선호되었다. 그러나 경성 이오노머와의 배합은 상기 독특한 연성 이오노머가 제공하는 주어진 PGA 압축치에서의 복원력 이점을 희석시킬 수도 있다.

전체 모듈러스 범위 내에 있는 수지는 골프공의 여러 부분에 사용하기에 적절할 것이다. 외피용으로는, 단일 연성 이오노머 또는 연성/경성 이오노머 배합물 어느 것을 사용하든지 모듈러스가 바람직하게는 약 68.94 N/㎟ (10,000 psi)를 넘고, 더욱 바람직하게는 약 103.42 N/㎟ (15,000 psi)를 넘어야 한다. 따라서 연성 이오노머의 모듈러스가 68.94 N/㎟ (10,000 psi) 보다 훨씬 아래인 경우, 외피 재료로는 경성 이오노머와 배합하여 최종 모듈러스가 68.94 내지 241.3 N/㎟ (10,000 내지 35,000 psi) 범위 또는 그보다 다소 위에 해당하도록 하는 것이 바람직하다.

연성 이오노머를 경성 이오노머와 배합하는 경우 10% 이상, 바람직하게는 25% 이상의 연성 이오노머가 있어야 하며 그렇지 않으면 본 발명의 특별한 연성 이오노머의 이점이 실현되지 않거나 상당히 희석될 것이다.

연성 이오노머와 배합할 수 있는 경성 이오노머는 에틸렌과 5 내지 25 중량%, 바람직하게는 10 내지 22 중량%의 산-이 때 산은 메타크릴산 또는 아크릴산, 또는 두 가지 모두임-의 산 공중합체에서 유래한다. 경성 이오노머는 연성 이오노머의 경우에서와 마찬가지로 각각이 상이한 함량의, 그리고(또는) 상이한 산을 함유하고 있는 2 종 이상의 경성 이오노머의 배합물일 수 있다는 것을 이해해야 한다. '경성 산 공중합체' 및 '경성 강성 이오노머' 등의 용어는 이 가능성을 포용한다.

조성물이 경성 이오노머/연성 이오노머 배합물인 경우 경성 이오노머가 연성 이오노머 보다 산 함량이 높은 것이 바람직하다. 높은 산 함량은 경도를 증가시키므로 특정한 최종 배합물 모듈러스를 갖는 배합물을 만들려면 경성 이오노머의 산 함량이 높을수록 배합물에 그 물질이 더 적게 필요하다. 모듈러스는 275.8 내지 758.4 (40,000 내지 110,000 psi) 범위일 수 있다. 일반적으로, 조성물이 경성 이오노머를 함유한 배합물인 경우 산 함량, 산 종류, 중화 이온 또는 중화 정도 어느 것으로 인해서든 경성 이오노머가 더 경성이거나 모듈러스가 높을 수록 주어진 최종 배합물 모듈러스에 대해 배합물에 더 많은 양의 연성 이오노머를 쓸 수 있다. 본 명세서에서 그러한 매력적인 PGA 압축치와 COR의 균형을 가진 것으로 분명히 밝혀진 것이 보다 연성의 삼원공중합체 이오노머이므로 마그네슘 또는 리튬 연성 이오노머가 많을 수록 주어진 PGA 압축치 수준에서 복원력이 더 높을 수 있다. 배합물에 사용되는 임의의 경성 이오노머의 중화 이온은 바람직하게는 마그네슘 또는 리튬이지만 나트륨일 수도 있다.

연성 또는 경성 이오노머의 용융지수는 약 0.1 내지 30 g/10분, 바람직하게는 0.1 내지 10, 그리고 가장 바람직하게는 0.1 내지 6 g/10분일 수 있다. 이오노머가 유래하는 산 공중합체의 용융지수는 약 20 내지 350 g/10분일 수 있다.

본 발명의 조성물이 배합물인 경우 바람직한 배합물은 리튬 연성/마그네슘 경성이다. 마그네슘/마그네슘 및 리튬/리튬 배합물 역시 매력적이다. 마그네슘 연성/리튬 경성 배합물은 대체로 덜 바람직하며, 그런 배합물 하나는 그 반대의 배합물에 비해 감소된 복원력 이점을 보였다. 어째서 그렇게 되는지는 분명하지 않다. 그러나 바람직한 연성 수지 및 실시예에 사용된 것들은 경성 수지보다 산을 더 적게 함유한다. 따라서, 주어진 중화된 산기 백분율에서 이들의 경우에는 존재하는 금속 당량이 더 적을 것이다. 따라서 마그네슘 연성/리튬 경성 배합물 중의 리튬 당량 수치는 경성 이오노머에 보다 많은 산이 있을 경우, 리튬 연성/마그네슘 경성 배합물에서보다 높을 것이다. 따라서 리튬과 마그네슘 이온 모두를 함유한 배합물의 경우 마그네슘 당량이 더 높은 것이 바람직하게 보인다.

설명한 대로 경성 이오노머는 나트륨 이오노머일 수도 있다. 그러나 나트륨 경성 이오노머를 배합할 때에는 50 중량% 이하로 해야 한다. 아연 이오노머는 일부 경우에 리튬 연성 이오노머와의 배합물에서 양호한 성질을 보였으나 일반적으로는 아연 경성 이오노머가 그 정도로 큰 이점을 보이지는 않았다.

흔히들 이오노머 배합물 중의 이온은 거의 완전히 불안정하고 중합체 사슬들 사이에서 자유롭게 움직이는 것으로 가정해왔다. 이것은 동일한 산 공중합체를 기재로 한 두 이오노머의 배합물에 대해서는 사실일 수 있다. 그러나 어떤 특정한 방식으로 얽매이지는 않더라도, 연성 및 경성 이오노머와 같이 두 이오노머의 바탕이 되는 산 공중합체가 아주 다른 배합물에서는 이것이 완전히 옳지 않을 수도 있다. 물론 연성과 경성 이오노머의 금속이 동일하다면 이것은 전혀 문제되지 않는다. 이것은 이온들이 상이할 때 보다 중요할 수 있다. 원래 연성 이오노머에 수반되었던 이온은, 어느 정도는, 배합물 중에서 연성 이오노머와 더 연결된 채로 있으려는 경향이 있을 수 있고, 이것이 연성 및 경성 성분에 반대의 이온을 가진 배합물와는 다른 성질을 가진 배합물을 만들어 낼 수 있다. 그러나 바탕이 되는 산 공중합체가 상이할 때에는, 이것은 단지 전체 조성물에 걸쳐 무작위적인 이온 분포를 달성하는 데 매우 고전단 압출 배합과 같은 더 큰 강도의 배합이 요구된다는 것만을 뜻할 수도 있다. 어느 경우이든 실제적으로는 연성과 경성 이오노머에 대한 이온이 역전되었을 때 연성/경성 배합물에서 성질의 차이가 있다는 것이 밝혀졌다.

본 발명의 이오노머 또는 이오노머 배합물을 원피스 공 또는 공의 코어 또는 중심에 사용하려고 할 때에는 공의 중량이 골프공에 정상적인 중량 범위 내에 있도록 일정한 밀도를 달성하기 위해 금속 산화물 또는 기타 불활성 무기 충전제를 첨가할 필요가 생긴다. 임의의 불활성 무기 충전제를 사용할 수 있지만 산화아연 및 황산바륨과 같은 충전제가 적합하다. 공의 최종 밀도는 1.115 내지 1.135 g/cc 범위 이내여야 한다. 따라서 원피스 공의 경우 충전제의 양은 재료에서 상기 밀도 정도를 이끌어내는 것이어야 한다. 코어 및 중심은 공의 일부분만을 형성한다. 중심은 직경이 상당히 다를 수 있으며, 코어조차도 직경이 여러 가지일 수 있다 (상이한 두께의 외피에 대응하여). 중량 또는 밀도 제한이 완성된 공에 대한 것이므로 코어 및 중심의 경우에 충전제의 양은 크기, 및 공의 나머지에 사용된 재료에 따라 달라질 것이다. 코어 또는 중심의 크기와 다른 성분의 두께 및 밀도를 알면 요구되는 공의 밀도를 얻기 위해 코어 또는 중심에 필요한 일정한 무기 충전제의 양을 결정하는 것은 단순한 계산에 의해 그 양을 얻을 수 있으므로 당업자의 기술로 가능하다.

원피스 공에서와 같이 본 발명의 이오노머 또는 이오노머 배합물이 골프공의 외부의 일부분을 형성하거나 외피 재료로 사용되는 모든 용도에서는 이오노머가 안료, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 증백제 등과 같은 통상적인 첨가제 역시 함유할 수 있다.

시험 방법 및 기준

굴곡 모듈러스는 ASTM D790-B를 이용하여 측정하며, 대부분의 다른 시험에서와 같은 구체 재료에 대해서가 아니라 표준 '플렉스 바'를 사용하여 측정한다.

반발 계수 (COR)는 순수구와 시험 대상 재료로 된 외피를 가진 완성된 공 모두에 대해 측정하였다. 이 값은 이오노머 조성물을 외피로 가진 피복된 공이나 이오노머 조성물의 순수구 중 하나를 공기포에서, 공기포로부터 0.91 내지 1.83 m (3 내지 6 ft) 거리에 걸쳐 속도 계측 장치로 측정한 초기 속도가 54.86 m/초 (180 ft/초)가 되게 발사함으로써 측정한다. 공은 포에서 2.74 m (9 ft) 떨어져 있는 강철판을 때린 다음 속도 계측 장치를 지나면서 되튀어나온다. 복귀 속도를 초기 속도로 나눈 것이 COR이다.

순수구의 COR은 0.50과 0.70 사이 어디에나 해당될 수 있다. 그러나 본 발명의 유용한 피복된 공의 경우에는 그 범위가 약 0.67과 0.74 사이이다.

PGA 압축치는 표준 공업 ATTI 기계를 사용하여 측정한 골프공의 변형에 대한 저항으로 정의된다. 이것은 수지 순수구와 수지 외피를 가진 공에 대해 측정하였다. 이오노머가 외피 재료로 사용되었을 때 공의 적절한 스핀을 위해서는, 순수구에서 측정된 PGA 압축치가 약 155 미만, 바람직하게는 140 미만 및 가장 바람직하게는 130 미만이어야 한다.

수지를 외피로 사용하는 공의 PGA 압축치는 물론 공의 코어에 따라 달라진다. 일반적으로, 완성된 공의 PGA 압축치는 155보다 훨씬 낮으며, 대개는 80 내지 100 범위에 있다. 따라서 어떤 재료를 외피로 사용한 완성된 공에서는 COR과 PGA 압축치가 재료의 순수구에 대한 값과는 다른 범위에 놓인다. 공 자체의 바람직한 PGA 압축치는 대개 80 내지 100 범위이다. 공에 대한 PGA 압축치/COR 상관관계는, 완성된 공의 경우에 직선이 오른쪽으로 크게 이동한 것에서 나타나는 대로 순수구에 대한 것보다 훨씬 더 흥미롭다. 그러나 이 범위는 종래의 코어와 순수구 PGA 압축치가 대략 110 내지 155 범위에 있는 외피 재료를 사용하여 도달할 수 있다.

명백히, 수지와 충전제 및 미량의 전형적인 첨가제로부터 성형된 구인 원피스 공은 일반적으로 코어와 외피로 만들어진 공만큼 양호한 PGA 압축치/COR 관계를 갖지 않을 것이다. 그러한 원피스 공은 충전제의 효과 때문에 순수구와 동일한 PGA 압축치/COR 관계를 갖지는 않겠지만 코어가 있는 공보다는 순수구의 경우에 더 가까운 상관관계를 가질 것이다. '연습장' 공으로 유용하기는 하지만 그러한 원피스 공은 투피스 및 쓰리피스 공의 우수한 성질들을 갖지 않을 것이다. 그럼에도 불구하고 본 발명의 재료는 그래도 '연습장' 공 범주에서 특성을 갖는 우수한 공이 될 것이다. 본 발명의 모든 재료는 원피스 공에 적합할 것이다. 그러나 충전제가 PGA 압축치를 상승시킬 것이라는 사실를 고려하면 외피 경우에서보다 더 가요성인 재료를 사용할 수 있다는 것이 명백하다.

용융지수 (MI)는 2160 g 중량을 사용하여 190℃에서 ASTM D-1238, 조건 E를 이용하여 측정하였다. MI의 값은 g/10분으로 나타낸다.

내구성은 윌슨 울트라 (Wilson Ultra(등록상표)) 기존 솔리드 코어에서 본 발명의 재료를 외피로 하여 완성된 공에 대한 반복 충격 시험을 이용하여 측정하였다. 이러한 코어는 과산화물과 아연 (메트)아크릴레이트와 같은 공가교제를 써서 가교결합된 1,4-시스 폴리부타디엔으로 만들어진 것으로 여겨진다. 내구성은 COR 경우에서와 동일한 기계를 사용하지만 초기 속도를 53.34 m/초 (175 ft/초)로 하여 측정한다. 내구성 수치는 파괴시까지의 타격 회수이다. 저온에서의 내구성은 특히 바람직하며, 이 때문에 -28.88 ℃ (-20 ℉)에서의 내구성 시험을 행하였다. 실온에서만의 양호한 내구성이 일부 장소에서 사용되는 골프공에 적합하기는 하지만 차가운 날씨에서의 사용을 위해서는 상기 조건에서 시험하였을 때 바람직하게는 적어도 10을 넘는 저온 내구성 수치가 바람직하다. 실온에서의 내구성은 -28.88 ℃ (-20 ℉)에서의 내구성보다 거의 반드시 더 양호하므로 저온 내구성은 예상되는 최악의 성능에 대한 지표이다. 재료를 외피로 사용했을 때의 시험에 기초한 재료의 좋은 내구성은 원피스 공에 재료로 사용할 경우의 양호한 내구성을 시사할 수 있다.

하기 표 1은 실시예에서 사용된 각종 이오노머를 열거한 것이다. 이 목록에는 본 발명의 일부인 연성 이오노머와 함께 본 발명의 것이 아닌 연성 이오노머가 포함되어 있다. 여기에는 또한 본 발명의 배합물의 일부가 될 수 있는 경성 이오노머와 함께 그렇지 않은 경성 이오노머도 포함되어 있다. 굴곡 모듈러스는 측정된 경우 표시하였다. S8이 거의 186.1 N/㎟ (27,000 psi)의 모듈러스를 가진 것에 주목한다. 이것은 그 자체로, 즉 경성 이오노머와 배합하지 않고 비교적 강직한 외피 재료가 되기에도 충분히 강직한 것이다.

하기 표 2는 지시된 조성물에 대한 순수구의 COR 및 PGA 압축치를 열거한 것이다. 비교실시예는 두문자 C와 함께 번호를 붙였다. 동일한 수치를 도 1에서 작도하였다. 각 조성물을 기존의 솔리드 코어 상에 외피로 사용한 공의 내구성 역시 측정한 경우에는 나타내었다.

도 1은 원으로 나타낸, 본 발명을 벗어난 비교실시예와 십자표로 나타낸 실시예를 보여준다. 본 조사 이전에 측정된 이전의 데이터 (삼각형으로 표시)에 기초한, 본 발명을 벗어난 선행기술 재료에 대한 PGA 압축치와 COR 값을 상관시키는 직선이 본 조사에서 측정된 선행기술 재료에 대한 데이터 (원으로 표시)와 함께 나타나 있다. 이 직선은 '시각적 최적' 직선이며, 이온 또는 이온들, MI, 사용된 산 (아크릴산 또는 메타크릴산), 산의 양 및 연성 이오노머의 경우에는 아크릴레이트 연화 단량체의 양이 서로 다른 재료를 기초로 한 것이다. 이 직선은 PGA 압축치 약 140까지는 데이터에 잘 맞는다. 이것을 넘으면 데이터가 더 흩어지면서 더 빈약한 상관관계가 있는 것으로 보인다. 물론, 본 발명의 일부이든 아니든 신규 연성 리튬 및 마그네슘 이오노머 및 배합물은 새로운 이오노머이므로 직선이 기초한 데이터의 일부가 아니다.

위와 같은 직선을 그릴 수 있다는 것은, 대부분의 이오노머 및 배합물에 있어서 PGA 압축치와 COR이 대체로 공단량체 또는 이온 조성과 무관하게 독특하게 관련되며 근본적으로는 주목하는 특정한 강성 수준에만 의존한다는 것을 시사한다. 이것은 물론 본 발명의 조성물을 제외하고서다.

놀랍게도, 마그네슘 및 리튬의 연성 이오노머, 및 이들 이오노머의 경성 이오노머와의 배합물에 대한 데이터를 조사하면, 비교를 위해 선택한 축에 따라 오른쪽 또는 낮은 PGA 값으로의 급격한 이동이 보인다. 따라서 이들 연성 이오노머 및 그를 함유한 배합물의 경우에는 일정한 PGA 압축치 수준에서 복원력 이점이 있는 것이 명백하고, 그 역도 마찬가지이다. 이것은 원피스 공용으로, 그리고 투피스 또는 쓰리피스 공 각각의 중심 및 코어 및 외피용으로 기존의 알려진 조성물보다 최소한 동등하거나 약간 더 나은, 그러나 일반적으로는 현저히 더 나은 조성물로 나타날 것이다. 물론 우월함의 정도는 상기 골프공 용도들 중 어떤 것이 고려되느냐에 따라 달라질 것이다.

아연은 오랫동안 저온에서 양호한 내구성을 제공하는 것으로 알려져 왔으며 아연을 함유한 비교실시예의 조성물은 하기 표 2에서 볼 수 있는 것처럼 저온 내구성 면에서 분명히 양호하다. 그러나 아연 및 나트륨 연성 이오노머 모두 단독으로는 대체로 34.47 N/㎟ (5,000 psi) 이하의 굴곡 모듈러스를 가질 것이다. 일반적으로 이것은 본 발명의 재료로 사용하는 데 단독으로 유용하기에는 지나치게 가요성이 된다. 리튬 연성 이오노머와 배합된 아연 경성 이오노머는 PGA 압축치가 약 140을 넘을 때에는 실제로 양호한 조성물을 제공하는 것으로 보인다. 그러나 위에서 설명한 것처럼 높은 PGA 값에서는 상관관계의 단일성이 덜 명확해진다.

나트륨 경성 이오노머는 열등한 저온 내구성을 제공하는 것으로 알려져 있다 (실시예 2C 및 배합물 3C). 그러나 이것은 50% 이하의 양으로라면 배합물의 경성 이오노머 부분을 형성할 수 있다 (실시예 7)

리튬 연성 이오노머는 나트륨 (2C)만큼 저조하지는 않지만 저온에서 특별히 내구적이지 않다 (실시예 2). 그러나 리튬 연성 이오노머에서나 본 발명의 배합물에서 특정한 PGA 수준에서의 COR을 증가시키는 데 대한 효과는 이 점에서 양호한 조성물을 제공할 수 있다. 경성 분획으로서 마그네슘 이오노머는 탁월한 내구성을 제공한다. 따라서 마그네슘 연성/마그네슘 경성 배합물은 탁월한 최종 조성물을 제공할 수 있다 (실시예 8 참조).

기존의 코어를 사용하고 골프공 외피에 재료를 사용하는 경우에는 형성되는 공 자체의 PGA 압축치 및 COR에서 이점이 두드러질 수 있다. 그러나, 전체 PGA 압축치 및 COR이 외피뿐만 아니라 코어에 따라서도 달라지기 때문에 PGA/COR 향상은 일부 경우에 다소 줄어들 수도 있다. 상이한 코어는 다소 상이한 PGA 압축치/COR 상관관계를 제공하므로 코어만을 조정하여 개선된 볼을 얻을 수 있다. 외피 재료의 비교는 동일한 코어를 사용하는 공에 대해 이루어져야 한다. 위에서 설명한 것처럼 골프공에 대한 PGA 압축치와 COR 사이의 관계는 순수구에서 관측되는 것에서 멀리 떨어진 직선 또는 직선들을 제공한다.

하기 표 3은 윌슨 울트라(등록상표) 코어와, 표 2의 대응 실시예 번호로 표시되는 조성을 가진 재료를 외피로 가진 골프공에서 측정된 PGA 압축치와 COR 값을 보여준다. 도 2에서, 원으로 둘러싸인 십자표는 선행기술의 외피를 가진, 완성된 공의 PGA 압축치와 COR 값을 나타내고 십자표 단독인 것은 본 발명의 외피 재료를 사용한 값을 나타낸다. 그려진 직선은 '시각적 최적' 직선이지만 직선을 큰 확실성으로 성립시키기에는, 낮은 PGA 값에 있는 데이터가 불충분하다. 연성 이오노머 단독으로 만들어진 외피는 PGA 값이 78-81 범위로 약간의 향상만을 보이는 것으로 나타나는 반면 배합물을 시험했을 때에는 83-94 범위의 PGA를 보여 향상이 대부분은 급격하다는 것을 알 수 있다. 실시예 7 (PGA 94)이 왜 그렇게 낮은 COR 값을 보이는지, 그리고 실시예 8 (역시 PGA 94)이 왜 근소한 향상만을 보이는지는 분명하지 않다. 그럼에도 분명하고 급격한 향상이 가능하다는 것은 명백하다.

이오노머의 조성

번호	조성	단량체 비율	MI	이온	중화 (%)	굴곡 모듈러스
S1	E/nBA/MAA	68/23/9	0.6	Zn	∼50	18.61 (∼2700)
S2	E/nBA/MAA	68/23/9		Na	∼50	28.26 (4100)
S3	E/nBA/MAA	68/23/9		Mg	∼50	48.95 (7100)
S4	E/nBA/MAA	68/23/9		Li	∼50	34.47 (5000)
S5	E/nBA/AA	70/22/8	1.9	Mg	∼45	53.77 (7800)
S6	E/nBA/AA	70/22/8	0.4	Li	∼75	65.50 (9500)
S7	E/nBA/AA	69.4/18/11.6*	1.6	Mg	∼45	115.14 (16,700)
S8	E/nBA/AA	69.4/18/11.6*	0.5	Li	∼75	183.71 (26,500)
H1	E/MAA	80/20	∼1	Na		544.68 (∼79,000)
H2	E/MAA	85/15	∼1	Na	∼57	344.73 (50,000)
H3	E/MAA	85/15	∼1	Zn	∼57	330.94 (48,000)
H4	E/MAA	85/15	∼1	Mg	∼50
H5	E/MAA	85/15	∼4	Li	∼50
H6	E/MAA	81/19	∼4	Li	∼50
H7	E/MAA	85/15	∼4	Mg	∼50
H8	E/MAA	85/15	∼1	Li	∼50
H9	E/MAA	80/20	∼1	Mg	∼50
H10	E/AA	80/20	∼1	Mg	∼50
E = 에틸렌, MAA = 메타크릴산, AA = 아크릴산, nBA = n-부틸 아크릴레이트. 휨 모듈러스값은 N/㎟ (psi) 단위. 중화수치는 완전 이오노머화를 가정하고 이오노머를 제조할 때 공급 원료 중 중화 이온의 양을 기준으로 한 것임. * 이 공단량체 함량은 가능한 최량의 데이터를 기준으로 한 것이며, 일부 확증되지 않은 데이터는 이 공단량체 함량에 약간 오차가 있을 수 있다는 것을 시사함.

이오노머 조성물의 PGA 압축치 및 COR

실시예 번호	조성	배합 비율	COR	PGA 압축치	내구성 타격/균열 -28.88 ℃ (-20 ℉)
1C	S1	-	0.511	58
2C	S2	-	0.553	67	1
1	S3	-	0.593	86	28
2	S4	-	0.584	83	8
3	S5	-	0.618	95	25
4	S6	-	0.656	116
5	S7	-	0.621	126
6	S8	-	0.672	144
3C	S1/H1	50/50	0.637	140	7
4C	S1/H2	50/50	0.645	143	48
5C	S2/H3	50/50	0.619	132	50
6C	S3/H3	50/50	0.602	127	50
7C	S4/H3	50/50	0.621	133	38
8C	S5/H3	50/50	0.619	131	50
9C	S6/H3	50/50	0.645	139	47
10C	S7/H3	75/25	0.618	135	50
11C	S8/H3	75/25	0.674	148	26
12C	S3/H3	75/25	0.590	109
7	S3/H2	50/50	0.645	130	22
8	S3/H4	50/50	0.641	136	50
9	S3/H5	50/50	0.647	142	8
10	S3/H6	50/50	0.654	146	14
11	S3/H7	75/25	0.620	117	15
13C	S1/H2	50/50	0.650	143	50
12	S4/H4	50/50	0.644	141	45
13	S5/H8	50/50	0.638	142	5
14	S5/H4	50/50	0.634	138	50
15	S6/H9	50/50	0.668	147	44
16	S6/H10	50/50	0.633	132	7
17	S6/H9	75/25	0.655	126	50

골프공의 PGA 압축치 및 COR (외피 조성은 표 2와 같고, Ultra(등록상표) Core)

실시예 번호	COR	PGA 압축치
1	0.678	79
2	0.673	81
3	0.672	78
7	0.687	94
8	0.681	94
13C	0.693	90
12	0.708	83
13	0.709	87
14	0.711	88
15	0.714	89
16	0.708	86
17	0.708	85

Claims (7)

1. a) 에틸렌,

   b) 알킬기가 1 내지 8개의 탄소 원자를 갖는, 알킬 아크릴레이트 또는 알킬 아크릴레이트들의 혼합물 3 내지 40 중량%, 및

   c) 메타크릴산 또는 아크릴산, 또는 메타크릴산과 아크릴산의 혼합물인 카르복실산 5 내지 25 중량%

   의 제1 산 공중합체로부터 제조되며, 상기 제1 산 공중합체의 산기의 20% 내지 80%를 리튬 또는 마그네슘 이온 또는 2가지 모두로 중화시킴으로써 만들어진, 순수구 PGA 압축치가 약 155 미만인 연성, 가요성 이오노머인 제1 중합체 성분

   을 포함하는 외피, 및 코어를 포함하는 골프공.
2. 제1항에 있어서, 카르복실산의 함량이 5 내지 15 중량%인 골프공.
3. 제1항에 있어서, 카르복실산이 아크릴산인 골프공.
4. 제1항에 있어서, 중화 이온이 리튬인 공프공.
5. 제1항의 제1 중합체 성분 10 중량% 이상과,

   a) 에틸렌, 및

   b) 메타크릴산 또는 아크릴산, 또는 메타크릴산과 아크릴산의 혼합물인 카르복실산 5 내지 25 중량%

   의 제2 산 공중합체로부터 제조되며, 상기 제2 산 공중합체의 산기의 20% 내지 80%를 마그네슘 또는 리튬 이온 또는 2가지 모두로 중화시킴으로써 만들어진, 굴곡 모듈러스가 275.8 내지 758.4 N/㎟ (40,000 내지 110,000 psi)인 경성, 강성 이오노머인 제2 중합체 성분으로 이루어지되, 배합 조성물의 순수구 PGA 압축치는 약 155를 넘지 않는 중합체 배합물

   을 포함하는 외피, 및 코어를 포함하는 골프공.
6. 제5항에 있어서, 제1 중합체 성분의 카르복실산이 5 내지 15 중량%의 아크릴산이고, 제1 중합체 성분의 중화 이온이 리튬이며, 제2 중합체 성분의 중화 이온이 마그네슘인 골프공.
7. 제1항의 제1 중합체 성분 50 중량% 이상과,

   a) 에틸렌, 및

   b) 메타크릴산 또는 아크릴산, 또는 메타크릴산과 아크릴산의 혼합물인 카르복실산 5 내지 25 중량%

   의 제2 산 공중합체로부터 제조되며, 상기 제2 산 공중합체의 산기의 20% 내지 80%를 나트륨 이온으로 중화시킴으로써 만들어진, 굴곡 모듈러스가 275.8 내지 758.4 N/㎟ (40,000 내지 110,000 psi)인 경성, 강성 이오노머인 제2 중합체 성분으로 이루어지되, 배합 조성물의 순수구 PGA 압축치는 약 155를 넘지 않는 중합체 배합물

   을 포함하는 외피, 및 코어를 포함하는 골프공.