KR20070055507A - 골프공용 열가소성 성분의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 물질을 사용한 골프공 제조를 위한 사출 성형 방법에 관한 것이다. 사출 몰드에는 가열 공급원 및 1 이상의 밸브 게이트가 제공된다. 가열 공급원은 그를 통해 몰드 공동에 전달되는 도관내에서의 용융된 열가소성 물질의 온도를 유지하며, 밸브 게이트는 몰드 공동으로의 용융된 열가소성 물질의 흐름을 차단한다. 이러한 방법은 "트림" 또는 폐소재를 감소 내지는 배제시켜 열가소성 물질을 재활용할 필요성을 유리하게 최소화한다.
열가소성 물질, 골프공, 사출 성형, 가열 공급원, 밸브 게이트
Description
본 출원은 본 명세서에서 참고로 인용하는 2004년 8월 25일자로 출원된 미국 가출원 제60/604,332호를 우선권 주장으로 한다.
본 발명은 골프공의 제조 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 열가소성 중심 또는 코어 또는 1 이상의 열가소성 층을 갖는 골프공의 성형 방법에 관한 것이다.
본 발명이 관련된 분야의 기술을 더욱 명백하게 설명하기 위하여 본 명세서에는 다수의 특허 및 문헌이 인용되어 있다. 이들 특허 및 문헌의 개시는 본 명세서에서 참고로 인용한다.
통상적으로, 여러 유형의 프리미엄 골프공, 특히 3-구획 공, 2-구획 공 및 다층 공 등이 현재 존재한다. "3-구획" 공은 통상적으로 구형의 성형 중심을 갖고, 이의 주위를 권취시킨 엘라스토머 실 유사 소재를 포함하며, 열가소성 또는 열경화성 소재로 피복되어 있다. "2-구획" 공은 통상적으로 열가소성 물질로 피복된 구형의 성형 코어를 포함한다. "다층" 공은 통상적으로 코어 및 커버의 사이에 1 이상의 중간층 (또는 맨틀) 및 코어를 갖는다.
3-구획 중심 및 2-구획 및 다층 코어를 성형하는데 사용되는 소재는 통상적으로 열경화성 고무, 예컨대 폴리부타디엔 고무, 가교된 EVA, 가교된 SBS 및 가교된 우레탄이었다. 열경화성 소재는 일반적으로, 예컨대 탄성(resilience), 내구성 및 낮은 경도가 바람직한 성질인 적용예에 사용되어 왔다.
골프공 및, 골프공의 일부분을 생산하는데 사용되는 사출 성형 공정은 통상적으로 상당 비율의 폐기물 또는 "트림"을 생성한다. 예를 들면, 몰드 공동으로 용융된 중합체가 운반되는 도관인 몰드의 "러너"에서 고화되는 소재는 공 또는 부분적으로 완성된 공으로부터 트리밍 처리하여야만 한다. 명백하게, 새로운 골프공 또는 골프공 부품을 생성하기 위하여 생 소재와 조합하여 트리밍 처리한 소재를 재순환시키는 것이 경제적으로 및 친환경적으로 바람직하다. 그러나, 재순환 소재로서 열경화성 고무의 사용에는 단점이 있는데, 재순환 소재는 완성된 골프공에서의 임계 성질의 손실을 야기할 수 있기 때문이다.
통상의 골프공 제조업자는 일반적으로 코어에 열가소성 물질을 사용하지 않기는 하나, 골프공에서의 열경화성 소재를 가공이 더 용이하고 그의 스트립이 일반적으로 재활용 가능한 열가소성 물질로 대체하는 것에 있어서는 일부 제한적으로 성공적이었다. 예를 들면, 제한된 비거리의 공은 미국 특허 제5,155,157에서 개시된 바와 같이 열경화성 고무 및 특정의 열가소성 물질로부터 제조되며, 여기서 공은 코폴리에테르에스테르 또는 코폴리에테르아미드 및 에폭시 함유 화합물과 에틸렌 공중합체 이오노머의 혼합물을 포함한다.
영국 특허 출원 제2,164,342A호에는 사출 성형에 의하여 1-구획 골프공을 생성하기 위하여 특정의 열가소성 물질, 예컨대 폴리에테르 블록 코폴리아미드, 폴리에테르 블록 코폴리에스테르 등과 혼합된 이온 공중합체를 포함하는 성형성 조성물이 기재되어 있다.
미국 특허 출원 제09/422,122호(1999년 10월 21일 출원) 및 이를 우선권주장으로 하는 특허 출원에는 골프공 코어, 커버 및/또는 맨틀로서 사용하기 위하여 사출 또는 압축 성형에 의하여 성형 가능한 열가소성 에틸렌 산 공중합체 이오노머 조성물이 개시되어 있다.
상기 문헌들에는 사출 성형이 열가소성 코어 및 층을 형성하는데 사용될 수 있음이 기재되어 있으나, 종래 기술 문헌 어느 것에서도 열가소성 물질을 사용한 사출 성형에 대하여서는 충분하게 기재되어 있지 않다. 게다가, 특정의 열가소성 물질은 취급 곤란성, 예컨대 흡습성 성질을 나타낸다. 흡습성 열가소성 물질, 예를 들면 특정의 이오노머의 트림 또는 과잉의 그라운드(ground)["리그라인드(regrind)"]의 공정으로의 재순환은 수지의 수분 민감성으로 인하여 바람직하지 않을 수 있다. 바람직하지 않은 수준의 수분을 취하는 트림은 이로부터 성형된 골프공 부품의 성질에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 열가소성 트림 소재의 재순환이 문제가 될 수 있기 때문에, 이는 통상적으로 배제된다. 커버에 사용되는 소재는 일반적으로 흡습성이 적어, 리그라인드를 포함한 것은 문제가 덜 된다. 그러나, 통상의 방법을 사용한 골프공의 성형은 상당량의 중합체 트림을 생성할 수 있으며, 트림이 공정으로 재투입되지 않을 경우, 미가공 소재의 실질적인 손실을 나타낼 수 있다. 이는 골프공에 사용하기 위한 소재, 특히 열가소성 코어 소재로서 이오노머를 사용하지 못하게 하는 주요한 요인이었다. 예를 들면, 폐소재의 함량은 통상의 골프공 러너 코어 몰드를 사용할 경우, 코어의 15 중량% 초과 내지 50 중량% 이하가 될 수 있다.
그러므로, 골프공 제조 공정에서 생산되는 중합체 트림의 양을 감소 내지는 배제시키는 열가소성 물질로부터 골프공 코어 및 층을 성형하는 개선된 방법이 바람직하다.
발명의 개요
한 구체예에서, 본 발명은 성형된 코어(중합체 트림)로부터 트리밍 처리된 과잉의 중합체가 제조된 코어 중량의 15 중량% 미만인 열가소성 골프공 코어를 형성하기 위한 사출 성형 방법이다.
한 구체예에서, 본 발명은 골프공의 일부분에 층을 과성형(overmolding)시키기 위한 사출 성형 장치 및, 본 발명의 장치를 사용하여 골프공 또는 골프공 부품을 성형시키는 방법을 제공한다.
한 구체예에서, 본 발명은 열가소성 골프공을 형성하는 사출 성형 방법에 관한 것으로서, 열가소성 물질을 이의 융점 이상의 온도로 가열하는 단계 및, 골프공 몰드로 전달하고 몰드에 부착될 때까지 열가소성 물질을 상기 온도에서 유지하는 단계를 포함한다.
또다른 구체예에서, 본 발명은 에틸렌 산 공중합체 이오노머를 포함하는 열가소성 골프공을 형성하는 사출 성형 방법으로서, 에틸렌 산 공중합체 이오노머 조 성물을 골프공 몰드에 적어도 약 405℉ 내지 약 550℉의 온도에서 사출 성형하는 단계를 포함하며, 여기서 이오노머가 그를 통해 몰드로 수송되는 도관은 적어도 약 405℉ 내지 약 550℉의 온도로 이오노머를 유지하기 위한 외부 열 공급원을 포함한다.
또다른 구체예에서, 본 발명의 방법으로부터 얻을 수 있는 골프공이 제공된다.
본 명세서에서의 정의는 특별하게 특정의 경우로 한정하지 않는 한, 본 명세서에서 사용한 바와 같은 용어에 적용한다.
본 명세서에서 사용한 바와 같은 용어 "중합체 트림"이라는 것은 (1) 다이를 통하여 사출시키고 도관을 통하여 골프공 몰드로 수송시키기에 충분히 용융되거나 또는 연화되고, (2) 몰드에 투입되지는 않으나, 그럼에도 불구하고, 성형된 소재로서 동일한 열 이력을 지니며, (3) 사용 가능한 성형 공 또는 공의 일부분을 얻기 위하여 성형된 코어 또는 층으로부터 특정의 수단에 의하여 절단 또는 제거되어야만 하는 과잉의 열가소성 수지를 나타낸다.
본 명세서에서 사용한 바와 같이, 단독으로 또는 파생어의 형태의 용어 "(메트)아크릴"은 "아크릴, 메타크릴 또는, 아크릴과 메타크릴의 혼합물"을 나타낸다. 예를 들면, 본 명세서에서 사용한 바와 같은 "알킬 (메트)아크릴레이트"는 알킬 아크릴레이트, 알킬 메타크릴레이트 또는, 알킬 아크릴레이트와 알킬 메타크릴레이트의 혼합물을 나타낸다.
용어 "유한의 양" 및 "유한의 값"은 0이 아닌 양을 의미한다.
용어 "약"이라는 것은 양, 크기, 배합, 파라미터 및 기타의 함량 및 특징이 정확하지는 않고 그러나 정확하여야만 할 필요도 없으나, 필요할 경우 허용차, 환산 인자, 반올림, 측정 오차 등 및 당업자에게 공지된 기타의 요인의 근사치 및/또는 이보다 더 크거나 또는 더 작을 수 있다. 일반적으로, 함량, 크기, 배합, 파라미터 또는 기타의 함량 또는 특징은 이와 같이 명백하게 명시하지는 않았으나, "약" 또는 "대략적"이다.
한 구체예에서, 본 발명은 열가소성 중합체를 몰드에 사출시켜 골프공 코어 또는 층을 성형하는 방법에 관한 것이다. 이와 같이 열가소성 골프공 및 골프공의 일부를 성형하는 개선된 방법은 대규모 제조에 적절하다. 본 발명의 방법은 성형 방법에서 성형된 코어 또는 층의 주위에서 중합체 트림의 생성을 감소시키거나 최소화시키거나 또는 실질적으로 배제시킨다. 예를 들면, 본 발명의 실시에서, 중합체 트림은 열가소성 코어 중량의 약 15 중량% 미만으로 감소된다. 중합체 트림의 중량은 열가소성 코어의 약 10 중량% 미만인 것이 바람직하며, 열가소성 코어의 약 5 중량% 미만인 것이 더욱 바람직하다. 특히 바람직한 구체예에서, 본 발명의 방법을 사용하여 생성된 중합체 트림은 제조된 열가소성 중합체 코어의 1 중량% 미만이다. 골프공 코어/맨틀에서 과잉의 중합체 트림을 완전히 제거하는 것이 가장 바람직하다.
사출 몰드는 매니폴드 또는 바디를 포함한다. 또한, 몰드는 희망하는 코어, 공 또는 공의 일부의 크기에 따른 형태를 갖는 1 이상의 공동을 포함한다. 용융된 소재는 공동으로 개구부 또는 도입부를 갖는 러너 또는 채널을 통하여 몰드 공동으로 매니폴드에 의하여 이송된다. 몰드 공동이 열가소성 물질의 융점 또는 처리 온도보다 유의적으로 더 낮은 온도에서 유지되도록, 공동은 냉각 수단, 예컨대 물 자켓에 의하여 냉각될 수 있다. 골프공이 구형이기 때문에, 사출 몰드는 통상적으로 2 개의 대칭 절반체를 지니며, 이들 각각은 반구형 몰드 공동을 포함한다. 몰드 절반체는 접합선을 따라 분리된다. 접합선의 위치는 종종 공 또는 부품의 "적도"로 지칭한다. 그리하여, "북극 및 남극"은 접합선 또는 적도를 횡단하는 면으로부터 가장 멀리 있는 공 또는 부품의 지점을 지칭한다.
본 발명의 방법에서 유용한 사출 몰드는 몰드 공동으로의 중합체의 흐름을 차단하기 위한 1 이상의 밸브 게이트를 포함한다. 밸브 게이트는 통상적으로 몰드 공동으로의 중합체의 흐름을 차단하는 핀을 포함한다. 몰드 공동으로 가능한 한 가장 근접하게 밸브 게이트를 배치하는 것은 성형후 부품에 접착된 상태를 유지하는 러너의 길이를 단축시켜 중합체 트림을 최소화하게 된다. 또한, 대안의 열적 게이트의 배제는 성형된 부품에서의 허용 가능하지 않은 공극이 형성될 우려를 감소시킨다.
본 발명의 방법에서, 용융된 열가소성 중합체는 반경 흐름 채널이 되는 러너 또는 채널을 통하여 몰드 공동으로 전달된다. 반경 흐름 채널은 층류를 촉진하게 되어 중합체의 흐름 경로에서 사점 또는 고전단의 예리한 모서리를 비롯한 난류를 배제하게 된다. 난류는 용융된 중합체가 더 장시간 체류하게 되는 "고온의 지점"을 생성할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 중합체의 열 이력의 균일성은 특히 열가소성 물질이 흡습성인 경우 완성된 골프공에서의 일정하고 최적인 성질을 유지하는데 있어서 중요하다. 유동 채널은, 열가소성 물질이 겪게 되는 전단력이 1,000 초-1 이하가 되도록 하는 크기 및 형태를 갖는 것이 바람직하다. 당업자는 용융된 소재의 점도 및 유속 또는 압력도 또한 전단율에 영향을 미친다는 것을 숙지하고 있을 것이다.
본 발명의 방법에서, 매니폴드 및 중합체 흐름 채널의 온도는 열가소성 중합체에 사용된 공정 온도의 20℉ 이내로 조절되는 것이 바람직하다. 또한, 매니폴드 및 중합체 흐름 채널은 가열기를 사용하여 가열하는 것이 바람직하다. 가열기는 중합체 흐름 채널을 가로지르지 않도록 배치되는 것이 더욱 바람직하다. 추가로, 이러한 방법에서, 고온의 지점이 배제된다. 밸브 게이트 및 가열된 매니폴드 및/또는 가열된 러너를 사용하면, 용융된 열가소성 물질은 몰드를 충전시키는데 사용될 때까지 용융된 상태를 유지할 수 있으며, 몰드 공동에서의 소재를 냉각시켜 중실 성형 공 또는 공의 일부를 형성한다.
본 발명의 방법을 사용하여 구형의 골프공 코어를 형성할 경우, 밸브 게이트 및 가열된 매니폴드 및/또는 가열된 러너를 갖는 몰드의 절반체 하나만을 제공하는 것이 충분하다. 이는 러너의 투입부가 통상적으로 몰드 공동의 적도를 따라 배치되기 때문이다. 일반적으로, 가열기를 비롯한 몰드의 절반체는 고정시키고, 몰드의 나머지 절반체는 완성된 부품을 제거하도록 이동이 가능하다.
특정의 변형은 중간층 또는 맨틀을 형성하거나 또는 커버를 형성하기 위한 열가소성 물질을 사용하여 구체를 과성형시키는 방법의 사용을 돕는다. 예를 들면, 과성형시키고자 하는 구체는 일반적으로 북극 및 남극의 방향으로부터 몰드로 연장되는 핀에 의하여 공동내의 적소에 유지된다. 그리하여, 코어 또는 중심의 중앙 점은 과성형된 코어 또는 중심의 중앙 점에 가능한 한 근접하게 되며, 몰드로의 중합체 흐름은 핀으로부터 구체를 이동시키지 않아야 한다. 이를 실시하기 위하여, 러너의 투입부는 통상적으로 몰드 공동의 북극 및 남극에 또는 북극 및 남극의 부근에 배치된다. 그리하여, 몰드 절반체 2 개는 밸브 게이트 및 가열된 매니폴드 및/또는 가열된 러너를 필요로 하게 된다. 또한, 본 발명의 과성형 방법은 몰드에 이의 2 개의 절반체 사이에 가열된 통로를 제공하여 촉진하게 된다. 가열된 통로의 목적은 몰드의 하나의 절반체 채널로부터 몰드의 다른 하나의 절반체의 채널로 통과할 때 용융된 열가소성 물질의 온도, 바람직하게는 이의 처리 온도의 20℉ 이내로 유지하고자 하는 것이다. 가열된 통로는, 몰드로부터 떼어내거나 또는 몰드의 절반체가 분리되어 과성형된 공 또는 부품을 제거할 경우 해체할 필요가 없도록, 편의상 가요성인 것이 바람직하다. 가열된 가요성 통로는 상업적으로 입수 가능하다.
골프공에서 유용한 열가소성 물질은 중량 평균 분자량이 약 80 kD 내지 약 500 kD인 것이 바람직하다. 적절한 열가소성 물질의 비제한적인 예로는 폴리우레탄; 폴리우레아; 폴리-에테르-에스테르; 폴리-아미드-에테르; 폴리에테르-우레아; 미국 펜실베이니아주 필라델피아에 소재하는 아토피나 케미칼스, 인코포레이티드로부터 입수 가능한 폴리에테르-블록-아미드계 PEBAXTM 블록 공중합체; 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌(에틸렌-부틸렌)-스티렌 블록 공중합체 등; EPDM; 폴리아미드(올리고머 및 중합체); 폴리에스테르; HDPE, LDPE, LLDPE, PP, E/P 공중합체 등을 비롯한 폴리올레핀; 각종 공단량체, 예컨대 비닐 아세테이트, 알킬 (메트)아크릴레이트, 알킬 (메트)아크릴산, 에폭시 작용화된 단량체, CO, 말레산, 말레산 에스테르, 말레산 무수물, (메트)아크릴로니트릴 등과의 에틸렌 공중합체; 공중합화 또는 그래프팅에 의한 말레산 무수물, 에폭시 작용기 등과의 작용화된 중합체; 메탈로센 촉매화 PE, PP 및 에틸렌 공중합체; 열경화성 엘라스토머의 그라운드 업(ground up) 분말; 폴리스티렌 및 공중합체 등이 있으며, 이들 유형의 중합체는 당업자에게 공지되어 있다.
바람직한 열가소성 수지의 예로는 코폴리에테르에스테르, 코폴리에테르아미드, 엘라스토머 폴리올레핀, 스티렌 디엔 블록 공중합체, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 에틸렌 공중합체, 무수물 개질 에틸렌 또는 프로필렌 단독중합체 및 공중합체, mPE 등이 있다.
특정의 열가소성 수지는 추가로 엘라스토머인 것을 특징으로 할 수 있다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 용어 "엘라스토머"는 1 이상의 엘라스토머 특징을 갖는 중합체를 지칭한다. 본 명세서에서 사용한 바와 같은 용어 "엘라스토머 특징"은 변형력 제거시 이의 초기 치수의 1 이상을 전체적으로 또는 부분적으로 복구하며, 완전 복구가 반대의 힘에 의하여 방지될 경우, 이의 초기 치수의 1 이상을 복구하는 힘을 지속적으로 나타내는 소재의 성질을 의미한다.
또한, 엘라스토머로서의 특징을 지닐 수 있는 적절한 열가소성 수지의 예로는 폴리에테르-에스테르, 폴리아미드-에테르, 폴리에테르-우레아, PEBAXTM 블록 공중합체, 엘라스토머 폴리올레핀, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌(에틸렌-부틸렌)-스티렌 블록 공중합체 등이 있다.
바람직한 열가소성 엘라스토머의 예로는 코폴리에테르에스테르, 코폴리에테르아미드, 엘라스토머 폴리올레핀, 스티렌 디엔 블록 공중합체 및 열가소성 폴리우레탄 등이 있다. 코폴리에테르에스테르는 특히 미국 특허 제 3,651,014호, 제3,766,146호 및 제3,763,109호에서 상세하게 설명되어 있다. 바람직한 코폴리에테르에스테르 중합체는 폴리에테르 세그먼트가 테트라히드로푸란의 중합에 의하여 얻으며, 폴리에스테르 세그먼트는 테트라메틸렌 글리콜 및 프탈산의 중합에 의하여 얻은 것이다. 코폴리에테르에스테르에 혼입된 폴리에테르 단위가 많을수록, 중합체는 더 연질이 된다.
또한, 코폴리에테르아미드는 예를 들면 미국 특허 제4,331,786호에 설명된 바와 같이 당업계에 공지되어 있다. 이들은 규칙 및 직쇄형 경질 폴리아미드 세그먼트 및 가요성 폴리에테르 세그먼트를 포함한다.
엘라스토머 폴리올레핀은 에틸렌 및 고급 1차 올레핀, 예컨대 프로필렌, 헥센, 옥텐 및 임의로 1,4-헥사디엔 및/또는 에틸리덴 노르보르넨 또는 노르보르나디엔을 포함하는 중합체이다. 엘라스토머 폴리올레핀은 말레산 무수물로 작용화될 수 있다.
열가소성 폴리우레탄은 경질 블록 및 연질 엘라스토머 블록으로 이루어진 직쇄형 또는 약간의 분지쇄형 중합체이다. 이는 연질 히드록시 말단 엘라스토머 폴리에테르 또는 폴리에스테르를 디이소시아네이트, 예컨대 메틸렌 디이소시아네이트(MDI) 또는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)로 반응시켜 생성된다. 이들 중합체는 글리콜, 디아민, 이산 또는 아미노 알콜로 연쇄 연장될 수 있다. 이소시아네이트 및 알콜의 반응 생성물을 우레탄으로 지칭하며, 이들 블록은 비교적 경질이며, 융점이 높다. 이러한 경질의 고 융점 블록으로 인하여 폴리우레탄이 열가소성을 띠게 된다.
블록 스티렌 디엔 공중합체는 폴리스티렌 단위 및 폴리디엔 단위로 이루어진다. 폴리디엔 단위는 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 단위 또는 이들 둘의 공중합체로부터 유도된다. 공중합체의 경우, 폴리올레핀을 수소화하여 포화 고무 주쇄 세그먼트를 얻을 수 있다. 이들 소재는 일반적으로 SBS, SIS 또는 SEBS 열가소성 엘라스토머로 지칭되며, 또한 이들은 말레산 무수물로 작용화될 수 있다.
이오노머는 본 발명의 방법에서 사용하기에 바람직한 열가소성 물질이다. α-올레핀, 특히 에틸렌, C3-C8 α,β-에틸렌형 불포화 카르복실산, 특히 (메트)아크릴산, 공중합체의 이오노머가 특히 바람직하다. 산 공중합체는 산-그래프팅된 공중합체보다는 "직접" 산 공중합체인 것이 바람직하며, 여기서 산 단량체를 이미 형성된 중합체와 반응시키거나 또는 "이에 그래프팅시킨다". 이들은 제3의 연화 단량체를 임의로 포함할 수 있다. 용어 "연화"라는 것은 결정화도가 파괴되는 것(중합체는 결정성이 적어지게 됨)을 의미한다. 적절한 "연화" 공단량체는 알킬 (메트)아크릴레이트로부터 선택된 단량체이며, 여기서 알킬기는 1 내지 8 개의 탄소 원자를 포함한다.
α-올레핀이 에틸렌인 경우 산 공중합체는 E/X/Y 공중합체로서 설명될 수 있으며, 여기서 E는 에틸렌이고, X는 α,β-에틸렌형 불포화 카르복실산이며, Y는 연화 공단량체이다. X는 바람직하게는 중합체의 약 3 내지 약 30 중량%, 바람직하게는 중합체의 약 4 내지 약 25 중량%, 더욱 바람직하게는 중합체의 약 5 내지 약 20 중량%이고, Y는 바람직하게는 중합체의 30 중량% 이하의 유한의 함량, 또는 약 3 내지 약 25 중량% 또는 약 10 내지 약 23 중량%로 존재한다.
고 농도의 산(X)과의 에틸렌-산 공중합체는 단량체-중합체 상 분리로 인하여 연속 중합기내에서 제조하는 것이 곤란하다. 그러나, 이와 같은 곤란성은 미국 특허 제5,028,674호에 기재된 바와 같은 "공용매 기법"의 사용에 의하여 또는 저급 산과의 공중합체를 생성할 수 있는 것보다 다소 더 높은 압력을 사용하여 배제될 수 있다.
바람직한 산 공중합체의 예로는 에틸렌/(메트)아크릴산 공중합체 등이 있다. 또한, 이의 예로는 에틸렌/(메트)아크릴산/n-부틸(메트)아크릴레이트, 에틸렌/(메트)아크릴산/이소부틸 (메트)아크릴레이트, 에틸렌/(메트)아크릴산/메틸(메트)아크릴레이트 및 에틸렌/(메트)아크릴산/에틸(메트)아크릴레이트 삼원공중합체 등이 있다.
E/X/Y 공중합체는 유용한 물리적 성질을 갖지 않는 처리가 곤란한 (용융 가공성을 갖지 않는) 중합체를 초래하지 않는 임의의 농도로 중화될 수 있다. E/X/Y 공중합체의 산 부분의 바람직하게는 약 15 내지 약 80%, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 75%를 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 양이온을 포함하는 중화제에 의하여 중화시키는 것이 바람직하다. 높은 산 농도(예를 들면 15 중량% 이상)를 갖는 산 중합체의 경우, 중화의 정도는 다소 낮아서 용융 가공성을 보유하는 것이 바람직하다.
이오노머를 제조하는데 유용한 바람직한 양이온의 비제한적인 예로는 리튬, 나트륨, 칼륨, 마그네슘, 칼슘 또는 아연 또는, 이들 2 이상의 양이온의 조합 등이 있다.
이오노머는 1 이상의 유기 산과 임의로 조합될 수 있다. 적절한 유기 산은 지방족, 다중작용성 유기 산, 특히 36 개 미만의 탄소 원자를 갖는 것이다. 특히 유용한 유기 산은 C4-C34, C6-C26, C6-C18 및 C6-C12 유기 산이며, 이들의 바람직한 정도는 순서대로 점차로 커진다. 산은 포화, 단일 불포화 또는 다중불포화될 수 있다. 또한, 유기 산의 염, 유기 산과 유기 산 염의 조합이 적절하다. 염의 예로는 각종 양이온, 바람직하게는 바륨, 리튬, 나트륨, 아연, 비스무트, 칼륨, 스트론튬, 마그네슘 또는 칼슘 또는, 2 이상의 이들 양이온의 조합 등이 있다. 본 발명에서 유용한 유기 산의 특정예로는 카프로산, 카프릴산, 카프르산, 라우르산, 스테아르산, 베헨산, 에루스산, 올레산 및 리놀레산 등이 있다.
산 공중합체 또는 이오노머와 용융 혼합되는 경우 유기산(및/또는 염)은 휘발도가 낮은 것이 유용하며, 혼합물을 높은 정도로, 특히 100% 또는 그 부근으로 중화시키는 경우 휘발도는 제한되지 않는 것으로 밝혀졌다. 100% 중화도(중화되는 공중합체 및 유기산에서의 모든 산)에서, 단순히 휘발도는 더 이상 문제가 되지 않는다. 그러므로, 탄소 함량이 낮은 유기 산을 사용할 수 있다. 그러나, 유기 산 (및/또는 염)은 비휘발성이고 비이동성인 것이 바람직하다. 비휘발성이라는 것은 제제와 산 공중합체의 용융 혼합 온도에서 휘발되지 않는다는 것을 의미한다. 비이동성이라는 것은 제제가 정상의 저장 조건(상온)하에서 중합체의 표면이 전개되지 않는다는 것을 의미한다. 바람직하게는, 유기 산 (및/또는 염)은 이온 어레이를 효과적으로 가소화시키거나 및/또는 에틸렌, C3-C8 α,β-에틸렌형 불포화 카르복실산 공중합체 또는 이의 이오노머로부터의 에틸렌 결정화도를 제거하는 제제이다.
1 이상의 유기 산이 열가소성 물질중에 존재할 경우, 이는 산 형태로, 염 형태로 또는, 산(들)과 염(들)의 혼합물로서 첨가될 수 있다. 압출기 가공의 높은 온도 및 전단율에서 또는 더 온화한 조건하에서 더 장시간에 걸쳐 유기산의 중화도와 이오노머의 중화도 사이에는 다소 평형이 존재할 것이라는 것은 당업자에게 자명하다. 그래서, 혼합물에 대하여 요구되는 총 중화도에 따라서, 산 공중합체를 과중화시킬 수 있으며, 유기 산을 이의 산 형태로 첨가하여 역적정할 수 있다. 반대로, 완전 중화된 유기 산을, 이오노머와 유기 산의 혼합물에 대하여 요구되는 것보다 낮은 중화도를 갖는 산 공중합체에 첨가할 수 있다. 또한, 산 공중합체의 중화 및 유기 산의 중화는 각각 혼합 이전에 열가소성 물질의 소정의 최종 정도와 같아지도록 조절할 수 있다. 당업자는 기타의 순열이 가능하며, 특정의 환경하에서 방법이 바람직할 수 있는지를 결정할 수 있다. 또한, 당업자는 유사한 주요부 및 방법을 사용하여 양이온의 소정의 균형을 이룰 수 있다는 것을 숙지하고 있다.
또한, 본 발명에 사용하기에 바람직한 이오노머 조성물의 예로는 연질 및 탄성 에틸렌 공중합체, 예컨대 미국 특허 출원 제10/108,793호 및 이를 우선권주장으로 하는 출원에 기재되어 있는 것 등이 있다. 간단히, 구체로 형성시킬 경우 연질, 탄성 열가소성 물질은 직경이 1.50 내지 1.54 인치이며, 반발 계수(COR)는 0.785 이상이다. COR은 초기 속도를 측정한 지점으로부터 3 피트에 배치된 강철판에 125 ft/초의 초기 속도로 구체를 발사하고, 강철판으로부터의 반발 속도를 초기 속도로 나누어 측정한다. 또한, 연질, 탄성 열가소성 물질은 Atti 압축율이 100 이하이다. COR이 0.790, 0.795, 0.800, 0.805, 0.810, 0.815, 0.820, 0.825, 0.830, 0.835 또는 그 이상이고, Atti 압축율이 95, 90, 85, 80, 75 또는 그 이하인 소재가 특히 바람직하다. 본 발명의 실시에 사용되는 탄성 및 압축의 특이적 조합은 대부분은 원하는 골프공의 유형(즉, 1-구획, 2-구획, 3-구획 또는 다층) 및, 생성된 골프공에 대하여 요구되는 성능의 유형에 의존한다.
또한, 본 발명은 에틸렌 산 공중합체 이오노머를 포함하는 열가소성 골프공의 사출 성형 방법을 제공하고자 하며, 이러한 방법은 에틸렌 산 공중합체 이오노머 조성물을 골프공 몰드에 적어도 약 405℉ 내지 약 550℉의 온도에서 사출 성형하는 단계를 포함하며, 여기서 이오노머를 몰드 공동으로 수송하는 도관은 적어도 약 405℉ 내지 약 550℉의 온도에서 이오노머를 유지하도록 가열한다.
또한, 열가소성 물질은 골프공에 유용한 1 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 1 이상의 충전제는 전술한 성분의 혼합물에 추가의 밀도를 부여하도록 첨가되며, 이의 선택은 원하는 골프공의 유형(즉, 1-구획, 2-구획, 3-구획 또는 중간층)에 따라 결정된다. 일반적으로, 충전제는 밀도가 약 4 g/㎤(g/cc) 초과, 바람직하게는 5 g/cc 초과인 무기 소재가 될 것이며, 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0 내지 약 60 중량%의 함량으로 존재할 것이다. 충전제의 유용한 예로는 산화아연, 황산바륨, 규산납, 탄화텅스텐, 산화주석 등이 있다. 충전제 소재는 비반응성 또는 거의 비반응성인 것이 바람직하다. 또한, 충전제는 열가소성 물질의 물리적 성질에 유해한 효과가 적거나 또는 전혀 없는 것, 예를 들면 충전제가 압축을 경화시키거나 또는 증가시키지 않고 또한 반발 계수를 유의적으로 감소시키지 않는 충전제가 바람직하다.
본 발명의 실시에서 유용한 기타의 임의의 첨가제로는 충전제 소재(예, ZnO) 및 에틸렌 공중합체중의 산 부분 사이의 반응을 방지하는데 도움이 되는, 산 공중합체 왁스(예, 수평균 분자량이 2,040 D인 에틸렌/16-18% 아크릴산 공중합체인 것으로 판단되는 Allied 왁스 AC143) 등이 있다. 기타의 임의의 첨가제로는 증백제로서 사용되는 TiO2; 형광 발광제; 계면활성제; 가공 조제; 등이 있다.
또한, 본 발명의 방법에 의하여 제조된 골프공이 제공된다. 공 또는 이의 코어 또는 이의 커버 또는 1 이상의 이의 중간층 또는 맨틀이 가령 본 발명의 방법에 의하여 제조되는 경우, 1-구획 골프공 및 2-구획, 3-구획 및 다층 골프공이 포함된다.
본 발명의 특정의 바람직한 구체예를 상기에서 설명 및 예시하기는 하였으나, 본 발명은 이와 같은 구체예로 한정되지 않는다. 각종의 변형예는 하기의 청구의 범위에서 설명한 바와 같은 본 발명의 범위 및 정신으로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.
Claims (22)
- 2 개의 절반체(half)를 포함하며, 각각의 절반체는 매니폴드; 사출 몰드의 또다른 절반체와 합체시 골프공 또는 골프공의 일부를 생성하도록 하는 형상을 가지며, 극(pole)을 갖는 반구형 몰드 공동; 골프공의 구형 부분을 지지하기 위한 핀; 용융된 열가소성 물질을 몰드 공동으로 이송하기 위한 도관; 용융된 열가소성 물질을 몰드 공동에 유입시키기 위한 극에 또는 극 부근에 배치된 도입부; 몰드 공동으로의 용융된 열가소성 물질의 흐름을 차단하기 위한 밸브 게이트; 및 열가소성 물질이 도관내에 있는 동안 처리 온도로 유지되도록 하는 열 공급원을 포함하며, 상기 2 개의 절반체는 가열된 가요성 통로에 의하여 연결되어 있는 것인 사출 몰드.
- 제1항에 있어서, 상기 도관이 반경 흐름 채널인 것인 사출 몰드.
- 제1항에 있어서, 상기 가열 공급원이 도관을 가로지르지 않도록 배치된 1 이상의 가열기인 사출 몰드.
- 제1항에 있어서, 상기 몰드 공동이 냉각되는 사출 몰드.
- 제4항에 있어서, 상기 몰드 공동이 물 자켓에 의하여 냉각되는 사출 몰드.
- 제1항의 사출 몰드 및 골프공 일부를 준비하는 단계;핀을 사용하여 몰드 공동내의 소정의 위치에 골프공의 위치를 고정하는 단계;용융된 열가소성 물질을 도관을 통하여 몰드 공동으로 이송하는 단계;열 공급원을 사용하여 열가소성 물질이 도관내에 있는 동안 처리 온도로 유지되도록 하는 단계;용융된 열가소성 물질을 몰드 공동으로 투입시키는 단계; 및밸브 게이트를 폐쇄시켜 몰드 공동으로의 용융된 열가소성 물질의 흐름을 차단하는 단계를 포함하는,골프공의 일부에 층을 사출 성형하는 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 층이 3-구획 또는 다층 골프공의 중간층 또는 맨틀인 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 층이 골프공의 커버인 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 열가소성 물질이 이오노머 및, 임의로, 유기 산 또는 유기 산의 염을 포함하는 것인 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 열가소성 물질이 반발 계수가 0.790 이상이고, Atti 압축율이 95 이하인 것인 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 열가소성 물질이 1 이상의 충전제, 산 공중합체 왁스, 증백제, 형광 발광제, 계면활성제 또는 가공 조제를 더 포함하는 것인 방법.
- 제6항의 방법에 의하여 얻을 수 있는 골프공.
- 열가소성 골프공 코어를 형성하는 단계 및과잉의 중합체를 코어로부터 트리밍 처리하는 단계를 포함하며,상기 과잉의 중합체의 중량은 코어 중량의 15% 미만인 것인 사출 성형 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 과잉의 중합체의 중량이 코어 중량의 5% 미만인 것인 사출 성형 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 과잉의 중합체의 중량이 코어 중량의 1% 미만인 것인 사출 성형 방법.
- 제13항의 방법에 의하여 얻을 수 있는 골프공.
- 열가소성 물질을 이의 융점 이상의 온도로 가열하는 단계 및열가소성 물질이 골프공 몰드로 전달될 때까지 열가소성 물질을 상기 온도로 유지하는 단계를 포함하는, 열가소성 골프공을 형성하기 위한 사출 성형 방법.
- 제17항의 방법에 의하여 얻을 수 있는 골프공.
- 에틸렌 산 공중합체 이오노머 조성물을 골프공 몰드에 적어도 약 405℉ 내지 약 550℉의 온도에서 사출 성형시키는 단계를 포함하며, 그를 통해 상기 이오노머가 몰드에 수송되는 도관이 적어도 약 405℉ 내지 약 550℉의 온도로 이오노머를 유지하기 위하여 외부 열 공급원을 포함하는 것인, 에틸렌 산 공중합체 이오노머를 포함하는 열가소성 골프공을 형성하기 위한 사출 성형 방법.
- 제19항의 방법에 의하여 얻을 수 있는 골프공.
- 매니폴드 및 중합체 흐름 채널을 포함하는 사출 성형 장치를 사용하여, 열가소성 골프공 코어 또는 층을 제조하고 성형된 골프공 또는 공의 일부로부터 중합체 트림을 최소화하는 방법으로서,열가소성 중합체가 성형 장치내의 중합체 흐름 채널을 통하여 유동될 수 있는 처리 온도로 열가소성 중합체를 가열하는 단계;중합체 흐름 채널을 가로지르지 않도록 배치되며 매니폴드 및 중합체 흐름 채널을 가열하는 성형 장치용 가열기를 제공하는 단계;중합체 흐름 채널의 교차가 일정한 모서리를 갖는 예리한 회전각을 생성하지 않도록 반경 흐름 채널을 제공하는 단계;몰드에 중합체 흐름 조절을 위한 밸브 게이트를 제공하는 단계;매니폴드 및 흐름 채널의 온도를 중합체 처리 온도보다 20℉ 낮은 온도로부터 중합체 처리 온도보다 약 20℉ 더 높은 온도까지의 범위내로 조절하는 단계;열가소성 중합체가 겪는 전단력이 1,000 초-1 이하가 되도록 하는 크기를 갖는 흐름 채널을 상기 장치에 제공하는 단계를 포함하는 방법.
- 제21항의 방법에 의하여 얻을 수 있는 골프공.
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