KR20160010893A - 골프공 또는 골프공 부분의 형성 방법, 및 이에 의해 얻어지는 골프공 - Google Patents

골프공 또는 골프공 부분의 형성 방법, 및 이에 의해 얻어지는 골프공 Download PDF

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Abstract

골프공 형성 방법은 엘라스토머와 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제 및 제3 자유 라디칼 개시제를 포함하는 엘라스토머 컴파운드로부터 한 쌍의 열가소성 반구각을 형성하는 단계로서, 엘라스토머는 제1 가교 밀도로 예비 가교되는 단계, 그 후 구형 요소를 반구각 사이에 배치하는 단계 및 구형 요소 주위에서 반구각을 제2 가교 밀도로 압축 성형하고 경화시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 3개의 상이한 가교 온도를 사용한다.

Description

골프공 또는 골프공 부분의 형성 방법, 및 이에 의해 얻어지는 골프공{METHOD OF FORMING A GOLF BALL OR A PART OF A GOLF BALL, AND GOLF BALLS OBTAINED THEREBY}
본 개시 내용은 경화된 엘라스토머의 형성 방법 및 경화된 엘라스토머로부터 형성되는 물품에 관한 것이다.
본 섹션에서는 본 발명을 이해하는데 도움이 되는 정보를 제공하지만 반드시 선행 기술인 것은 아니다.
경화된 엘라스토머로부터 형성된 물품은 우수한 물성, 예컨대 안정성, 내구성, 가요성, 탄성, 및 복원력(resilience)을 가질 수 있다. 예를 들어, 골프공의 코어는 경화된 엘라스토머로부터 형성될 수 있으며, 특이한 특성, 예컨대 압축, 스핀, 속도, 및 복원력을 가진 골프공을 제공하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 경화된 엘라스토머로부터 형성된 코어를 포함하는 골프공은 다양한 플레이 기능과 조건에 최적화될 수 있다.
본 섹션에서는 본 개시 내용의 일반적인 요약을 제공하며, 이의 전체 범위 또는 개시된 특징 모두를 포괄하지 않을 수도 있다.
경화된 엘라스토머의 형성 방법은 엘라스토머 컴파운드(compound)를 제1 가교 온도에서 부분적으로 가교시켜 전구체 컴파운드를 형성하는 것을 포함한다. 엘라스토머 컴파운드는 엘라스토머, 예컨대 에틸렌계 불포화 엘라스토머 또는 다른 열가소성 엘라스토머; 제1 가교 온도에서 제1 반감기가 약 0.2분 내지 약 5분인 제1 자유 라디칼 개시제; 및 제2 자유 라디칼 개시제를 포함한다. 전구체 컴파운드는 제1 가교 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높은 제2 가교 온도에서 추가적으로 가교되며 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성한다. 제2 자유 라디칼 개시제는 제2 가교 온도에서 제2 반감기가 약 0.2분 내지 약 5분이다.
물품은 경화된 엘라스토머를 포함한다. 경화된 엘라스토머는 전구체 컴파운드로부터 형성되며, 최종 가교 밀도를 가진다. 전구체 컴파운드는 열가소성이며, 엘라스토머 컴파운드로부터 형성된다. 엘라스토머 컴파운드는 에틸렌계 불포화 엘라스토머, 제1 자유 라디칼 개시제, 및 제2 자유 라디칼 개시제를 포함한다. 제1 자유 라디칼 개시제는 제1 가교 온도에서 제1 반감기가 약 0.2분 내지 약 5분이다. 제2 자유 라디칼 개시제는 제1 가교 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높은 제2 가교 온도에서 제2 반감기가 약 0.2분 내지 약 5분이다. 엘라스토머 컴파운드는 제1 가교 온도에서 최종 가교 밀도의 최대 약 40%인 제1 가교 밀도로 부분적으로 가교된다. 전구체 컴파운드는 제2 가교 온도에서 추가로 가교되어 경화된 엘라스토머를 형성한다.
골프공 형성 방법은 제1 가교 온도에서 엘라스토머 컴파운드를 부분적으로 가교시켜 전구체 컴파운드를 형성하는 것을 포함한다. 엘라스토머 컴파운드는 에틸렌계 불포화 엘라스토머, 제1의 1분 반감기 온도(one-minute half-life temperature)를 가진 제1 자유 라디칼 개시제, 및 제1의 1분 반감기 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높은 제2의 1분 반감기 온도를 가진 제2 자유 라디칼 개시제를 포함한다. 제1 가교 온도는 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 높은 온도와 동일하다. 본 방법은 또한 전구체 컴파운드를 제2 가교 온도에서 추가로 가교시켜 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성함으로써 코어를 형성하는 것을 포함한다. 제2 가교 온도는 제1 가교 온도보다 더 높으며, 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 높은 온도와 동일하다. 본 방법은 커버가 코어를 둘러싸서 이에 의해 골프공을 형성하도록 코어 위에 커버를 배치하는 것을 더 포함한다.
골프공은 경화된 엘라스토머를 포함하는 코어, 및 코어 위에 배치되고 코어를 둘러싸는 커버를 포함한다. 경화된 엘라스토머는 에틸렌계 불포화 엘라스토머, 제1의 1분 반감기 온도를 가진 제1 자유 라디칼 개시제, 및 제1의 1분 반감기 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높은 제2의 1분 반감기 온도를 가진 제2 자유 라디칼 개시제를 포함하는 엘라스토머 컴파운드로부터 형성된다. 엘라스토머 컴파운드는 제1 가교 온도에서 부분적으로 가교되어 전구체 컴파운드를 형성한다. 제1 가교 온도는 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 높은 온도와 동일하다. 전구체 컴파운드는 제2 가교 온도에서 추가로 가교되어 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성한다. 제2 가교 온도는 제1 가교 온도보다 더 높으며, 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 높은 온도와 동일하다.
경화된 엘라스토머를 형성하기 위한 엘라스토머 컴파운드는 에틸렌계 불포화 엘라스토머, 제1의 1분 반감기 온도가 적어도 약 120℃ 및 최대 약 170℃인 제1 자유 라디칼 개시제, 및 제1의 1분 반감기 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높은 제2의 1분 반감기 온도를 가진 제2 자유 라디칼 개시제를 포함한다. 제1 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제의 총량 100 중량부를 기준으로 최대 약 40 중량부의 양으로 존재한다.
경화된 엘라스토머, 및 경화된 엘라스토머로부터 형성된 물품은 우수한 물성을 가질 수 있다. 예를 들어, 경화된 엘라스토머 및 물품은 우수한 복원력을 가질 수 있다. 특히, 엘라스토머 컴파운드를 제1 가교 온도에서 제1 자유 라디칼 개시제에 의해 부분 가교시키고, 전구체 컴파운드를 제2 가교 온도에서 제2 자유 라디칼 개시제에 의해 추가 가교시키면 이중(dual)-스테이지 경화 및 이중-경화 온도 방법에 의해 형성되지 않는 그 밖의 다른 경화된 엘라스토머와 비교할 때 경화된 엘라스토머에 우수한 복원력과 유연함을 제공할 수 있다. 예를 들어, 본 방법에 의해 형성된 골프공은 우수한 반발 계수 및 탄성 계수를 가질 수 있으며, 사용 수명에 걸쳐 우수한 내구성 및 비행(flight) 중 우수한 스핀을 나타낼 수 있다.
본 개시 내용의 상기 특징과 장점 및 그 밖의 다른 특징과 장점은 첨부 도면과 관련하여 취할 때 본 개시 내용의 개념을 실시하기 위한 최선의 모드에 대한 하기 상세한 설명으로부터 명백하다.
도 1은 경화된 엘라스토머의 형성 방법에 대한 플로차트이다.
도 2는 도 1의 방법에 의해 형성된 경화된 엘라스토머를 포함하는 물품의 개략 측면도이다.
도 3은 골프공의 형성 방법에 대한 플로차트이다.
도 4는 도 3의 방법에 의해 형성된 골프공의 개략적인, 확대된, 부분 단면도이다.
도 5A는 골프공 코어를 형성하기 위한 한 쌍의 사출 성형 다이의 개략 단면도이다.
도 5B는 본원에서 형성되는 골프공의 열가소성 코어가 있는 한 쌍의 사출 성형 다이의 개략 단면도이다.
도 6A는 러버 스톡(rubber stock) 조각의 개략 단면도이다.
도 6B는 층 냉간 성형 블랭크(blank)의 개략 단면도이다.
도 6C는 금속 구형 코어 주위에 한 쌍의 냉간 성형 블랭크를 형성하는데 사용되는 한 쌍의 압축 성형 다이의 개략 단면도이다.
도 6D는 중합체 코어 주위에 골프공의 층을 압축 성형하는데 사용되는 한 쌍의 압축 성형 다이의 개략 단면도이다.
도면에 관해, 비슷한 참조번호는 비슷하거나 동일한 요소를 의미하며, 경화된 엘라스토머의 형성 방법(10)이 일반적으로 도 1에 도시되어 있다. 방법(10) 및 경화된 엘라스토머는 골프공(112)(도 4), 스포츠 용품, 신발 부품, 예를 들어 밑창(212)(도 2) 및 밑창(212)의 견인 요소(312)(도 2), 차량 부품, 건설용품, 방음용품, 방진용품, 에너지 저장 장치, 탄성 폼, 가구 부품, 가든 툴(garden tool), 컨베이어 벨트, 에스컬레이터 벨트와 난간, 및 바닥재(이들에 한정되지 않음)와 같은 다수의 엘라스토머 물품(12)(도 2) 또는 엘라스토머 물품(12)의 구성요소를 형성하는데 유용할 수 있다. 더 구체적으로는, 경화된 엘라스토머는 경화된 산물, 예를 들어 열경화성 물질이지만, 가공 가능한 열가소성인 전구체 컴파운드로부터 형성된다.
비제한적인 일예에서, 방법(10)은 골프공(112)의 코어 또는 코어 구성요소, 예를 들어 중심부(16)(도 4) 또는 1 이상의 중간층(18, 19)(도 4)을 형성하는데 유용할 수 있다. 도 4에서는 골프공(112)의 분해된, 부분 단면도를 개략적으로 도시한다. 도시한 바와 같이, 골프공(112)은 1 이상의 중간층(18, 19)이 둘러싸는 중심부(12)가 있는 코어, 및 커버(24)(즉, 커버(24)는 코어를 둘러싸고, 골프공(112)의 최외층을 형성한다)를 포함하는 다층 구조일 수 있다. 도 4에서는 일반적으로 4 피스(piece) 구조인 공(112)을 도시하고 있지만, 현재 기술된 구조와 기술은 5 피스 이상인 공뿐만 아니라, 3 피스 공에 동일하게 적용될 수 있다. 일반적으로, 커버(24)는 공(112)의 최외층을 획정할 수 있으며, 예를 들어 280 내지 432개의 총 딤플(dimples), 및 일부 예에서는, 300 내지 392개의 총 딤플, 및 전형적으로는 298 내지 360개의 총 딤플을 포함하여, 원하는 수의 딤플(26)을 포함할 수 있다. 당업계에서 알려진 바와 같이, 딤플의 포함으로 일반적으로 공의 공기 저항을 감소시키며, 이는 공을 적절히 타격할 때 더 긴 비행 거리를 제공할 수 있다.
완전히 조립된 공(112)에서, 각 층(중심부(16), 커버(24), 및 1 이상의 중간층(18, 19)을 포함함)은 모든 층이 공통의 기하학적 중심을 공유하도록 모든 다른 층과 실질적으로 동일한 중심을 가질 수 있다. 추가로, 각 층의 질량 분포는 각 층, 및 공 전체에 대한 질량 중심이 기하학적 중심과 일치하도록 균일할 수 있다. 비제한적인 일예에서, 방법(10)은 골프공(112)의 코어 또는 코어 구성요소, 예를 들어 중심부(16)(도 4) 또는 1 이상의 중간층(18, 19)(도 4)을 형성하는데 유용할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "하나"("a", "an", "the"), "적어도 하나", 및 "1 이상"은 상호 교환 가능하며, 적어도 하나의 품목이 존재하는 것을 나타낸다. 문맥에서 명백히 달리 표시되지 않는 한 이러한 품목 다수가 존재할 수 있다. 첨부 청구범위를 포함하여, 본 개시 내용에서 파라미터(예를 들어 수량 또는 조건)의 모든 수치는 수치 앞에 "약"이 실제로 보이거나 안 보여도 모든 경우에 용어 "약"에 의해 수식되는 것으로서 이해될 것이다. "약"은 언급된 수치가 다소 부정확을 허용한다는 것을 나타낸다(예를 들어, 수치에서 정확성에 대한 몇몇 접근으로서; 수치에 대략 또는 합리적으로 가깝게; 거의). 다르게는 "약"에 의해 제공된 부정확이 이러한 의미로서 이해되지 않는 경우, 본원에서 사용된 "약"은 적어도 이러한 파라미터의 측정 방법 및 사용 방법으로부터 일어날 수 있는 변화를 나타낸다. 부가적으로, 범위의 개시는 전체 범위 내의 모든 값과 더 분할된 범위의 개시를 포함한다. 범위 내 각 값과 범위의 종점은 별도 실시형태로서 모두 개시된다. 본 개시 내용에서, 편의상, "중합체" 및 "수지"는 수지, 올리고머, 및 중합체를 포함하도록 상호 교환하여 사용된다. 용어 "포함한다", "포함하는", "함유하는", 및 "가지는"은 포괄적이며, 따라서 언급된 품목의 존재를 명시하지만, 다른 품목의 존재를 배제하지 않는다. 본 개시 내용에서 사용되는 바와 같이, 용어 "또는"은 열거한 품목 중 임의의 것 또는 1개 이상의 모든 조합을 포함한다. 용어 "제1", "제2", "제3", 등이 다양한 품목을 서로 구별하는데 사용되는 경우, 이들 칭호는 편의를 위한 것일 뿐이며, 그 품목을 제한하지 않는다. 또한, 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "적어도"는 "~를 초과하거나 동일한"에 상당하고, 용어 "최대"는 "~ 미만이거나 동일한"에 상당한다.
다시 도 1을 참조하면, 방법(10)은 제1 가교 온도에서 엘라스토머 컴파운드를 부분적으로 가교시켜(20) 전구체 컴파운드를 형성하는 단계, 및 전구체 컴파운드를 제1 가교 온도보다 더 높은 제2 가교 온도에서 추가로 가교시켜(22) 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성하는 단계를 포함한다. 즉, 방법(10)은 우선 엘라스토머 컴파운드를 제1 스테이지 경화 작업으로 부분 가교시키고(20), 그 후에 전구체 컴파운드를 더 높은 제2 가교 온도에서 제2 스테이지 경화 작업으로 가열하거나 경화시키는 단계를 포함한다.
엘라스토머 컴파운드
방법(10)(도 1)은 또한 개개 성분들을 배합하거나 조합하여 엘라스토머 컴파운드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개개 성분들은 연속식 믹서 또는 배치식 믹서, 예를 들어 치합형 로터(intermeshing rotor) 믹서, 예컨대 인터믹스(Intermix) 믹서, 이축 압출기, 밴버리(Banbury) 믹서와 같은 탄젠셜 로터 믹서, 또는 투 롤 밀(two roll mill)에서 함께 혼합될 수 있다. 믹서는 단일 단계 또는 다단계에 의해 성분들을 함께 섞을 수 있고, 분산 혼합 또는 분배 혼합을 통해 성분들을 혼합하여 결과적으로 엘라스토머 컴파운드를 형성할 수 있다.
A. 에틸렌계 불포화 엘라스토머
더 구체적으로, 엘라스토머 컴파운드는 에틸렌계 불포화 엘라스토머를 포함한다. 엘라스토머 컴파운드는 또한 1종 초과의 에틸렌계 불포화 엘라스토머를 포함할 수 있다. 에틸렌계 불포화 엘라스토머는 방법(10)(도 1)의 다양한 스테이지에서 다양한 가교도, 예를 들어 다양한 가교 밀도로 가교될 수 있다.
에틸렌계 불포화 엘라스토머는 예를 들어 불포화 고무 또는 디엔 중합체 또는 공중합체일 수 있다. 이러한 엘라스토머를 제조하는데 사용될 수 있는 적합한 디엔 단량체의 비제한적인 예는 1,3-부타디엔, 이소프렌, 1,3-펜타디엔(피페릴렌), 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 1-페닐-1,3-부타디엔, 1,3-헥사디엔, 디시클로펜타디엔, 틸리덴 노르보렌, 및 비닐 노르보렌을 포함한다. 이들과 함께 사용될 수 있는 적합한 공단량체의 비제한적인 예는 에틸렌, 프로필렌, 및 스티렌과 같은 방향족 비닐 화합물을 포함한다.
적합한 불포화 고무의 비제한적인 예는 천연 고무(NR), 합성 고무, 및 천연 고무와 합성 고무의 혼합물 예컨대 발라타(balata), 구타페르카(gutta-percha), 아크릴레이트-부타디엔 고무(ABR), 브로모-이소부틸렌-이소프렌 고무(BIIR), 부타디엔 고무(BR), 클로로-이소프렌-이소프렌 고무(CIIR), 클로로프렌 고무(CR), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 에틸렌-프로필렌 고무(EPM), 구아율(guayule) 고무(GR), 이소부틸렌-이소프렌 고무(IIR), 폴리이소부틸렌 고무(IM), 합성 이소프렌 고무(IR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 아크릴로니트릴-클로로프렌 고무(NCR), 아크릴로니트릴-이소프렌 고무(NIR), 비닐피리딘-스티렌-부타디엔 고무(PSBR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 스티렌-클로로프렌 고무(SCR), 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SBS), 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체(SEBS), 스티렌-이소프렌 고무(SIR), 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 비닐피리딘-부타디엔 고무(VPBR), 카르복실릭-아크릴로니트릴-부타디엔 고무(XNBR)를 포함한다. 이들 및 그 외에 임의의 다른 디엔 함유 엘라스토머가 임의 조합으로 사용될 수 있다.
골프공(112)(도 4)의 코어(14)(도 4)를 형성하는데 특히 적합한 비제한적인 일 실시형태에서, 불포화 고무는 1,4-시스 함량이 적어도 약 60%, 바람직하게는 적어도 약 80%, 더 바람직하게는 적어도 약 90%, 및 가장 바람직하게는 적어도 약 95%인 고 1,4-시스-폴리부타디엔 고무일 수 있다. 또 다른 비제한적인 실시형태에서, 불포화 고무는 1,4-시스 함량이 최대 약 50%인 저 1,4-시스-폴리부타디엔 고무일 수 있다. 또 다른 비제한적인 실시형태에서, 불포화 고무는 1,4-트랜스 함량이 적어도 약 60%, 바람직하게는 적어도 약 70%, 예컨대 75% 또는 80%, 더 바람직하게는 적어도 약 90%, 및 가장 바람직하게는 적어도 약 95%인 고 1,4-트랜스-폴리부타디엔 고무일 수 있다. 또한 또 다른 비제한적인 실시형태에서, 불포화 고무는 1,4-트랜스 함량이 약 40% 미만인 저 1,4-트랜스-폴리부타디엔 고무일 수 있다. 대안으로, 불포화 고무는 1,2-비닐 함량이 적어도 약 40%, 예컨대 50% 또는 60%, 및 바람직하게는 적어도 약 70%인 고 1,2-비닐 폴리부타디엔 고무일 수 있다. 또 다른 비제한적인 실시형태에서, 불포화 고무는 1,2-비닐 함량이 최대 약 30%, 바람직하게는 최대 약 20%, 및 더 바람직하게는 최대 약 15%, 예컨대 약 10%, 약 5%, 또는 약 2%인 저 1,2-비닐 폴리부타디엔 고무일 수 있다.
부가적으로, 폴리부타디엔 고무는 1,4-시스-, 1,4-트랜스-, 및 비닐 구조 또는 함량의 임의 조합을 가질 수 있으며, 예컨대 1,4-시스-함량 또는 1,2-비닐 함량보다 더 큰 1,4-트랜스-함량을 갖거나; 1,4-트랜스-함량 또는 1,2-비닐 함량보다 더 큰 1,4-시스-함량을 갖거나; 또는 1,4-시스-함량 또는 1,4-트랜스-함량보다 더 큰 1,2-비닐 함량을 가질 수 있다. 또한, 상기에 언급된 불포화 고무 중 1종 초과의 조합이 선택되어 엘라스토머 컴파운드로부터 형성된 물품(12)(도 2), 예컨대 코어(14)(도 4), 중심부(16)(도 4), 또는 1 이상의 중간층(18)(도 4)을 포함하는 골프공(112)(도 4)의 바람직한 물리적, 화학적, 또는 성능 특성을 제공할 수 있다.
다양한 실시형태에서 바람직한 에틸렌계 불포화 엘라스토머는 고 1,4-시스-폴리부타디엔 고무이다.
B. 단량체
골프공(112)(도 4)의 코어(14)(도 4)를 형성하는데 특히 유용한 일부 실시형태에서, 엘라스토머 컴파운드는 또한 에틸렌계 불포화 단량체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머 컴파운드는 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염을 추가로 포함할 수 있으며, 이는 부분 가교(20)(도 1) 동안 성분들의 가교를 달성할 수 있다. 엘라스토머 컴파운드는 또한 1종 초과의 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염을 포함할 수 있다.
불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염은 하나 이상의 에틸렌 불포화를 가질 수 있다. 적합한 불포화 카르복실산은 탄소 원자가 3 내지 30개인 α,β-에틸렌계 불포화 산 또는 내부 불포화 산 또는 무수물, 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레산, 푸마르산, 올레산, 리놀레산, 에루스산, 말레산, 및 말레산 무수물을 포함할 수 있다.
불포화 카르복실산의 적합한 금속염은 I족 알칼리 금속염, II족 알칼리 토금속염, 전이 금속염을 포함할 수 있거나, 더 구체적으로는, 마그네슘염, 아연염, 칼슘염, 코발트염, 철염, 티탄염, 니켈염, 망간염, 알루미늄염, 나트륨염, 및 구리염을 포함할 수 있다.
바람직한 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염에 대한 구체적인 예는 아연 디아크릴레이트, 마그네슘 디아크릴레이트, 칼슘 디아크릴레이트, 아연 디메타크릴레이트, 마그네슘 디메타크릴레이트, 칼슘 디메타크릴레이트, 아연 디올리에이트, 마그네슘 디올리에이트, 칼슘 디올리에이트, 아연 에루시케이트, 마그네슘 에루시케이트, 칼슘 에루시케이트, 아연 말리에이트, 마그네슘 말리에이트, 칼슘 말리에이트, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염은 엘라스토머 컴파운드에 에틸렌계 불포화 엘라스토머 100 중량부를 기준으로 최대 약 80 중량부까지의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염은 바람직하게는 엘라스토머 컴파운드에 에틸렌계 불포화 엘라스토머 100 중량부를 기준으로 적어도 약 15 중량부 내지 최대 약 60 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 더 바람직하게는, 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염은 엘라스토머 컴파운드에 에틸렌계 불포화 엘라스토머 100 중량부를 기준으로 적어도 약 15 중량부 내지 최대 40 중량부의 양으로 존재할 수 있다.
골프공 코어(14)(도 4)의 형성에 특히 적합한 비제한적인 일 실시형태에서, 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염은 아연 디아크릴레이트 또는 아연 디메타크릴레이트일 수 있다.
C. 제1 자유 라디칼 개시제 및 제2 자유 라디칼 개시제
다시 방법(10)(도 1)에 관해, 엘라스토머 컴파운드는 또한 제1 자유 라디칼 개시제 및 제2 자유 라디칼 개시제를 포함한다. 엘라스토머 컴파운드는 또한 1종 초과의 제1 자유 라디칼 개시제 또는 1종 초과의 제2 자유 라디칼 개시제를 포함할 수 있다. 제1 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드의 부분 가교를 개시하며, 제2 자유 라디칼 개시제는 전구체 컴파운드의 추가 가교(22)(도 1)를 개시한다.
제1 자유 라디칼 개시제 및 제2 자유 라디칼 개시제는 상이한 온도에서, 즉 각각 제1 가교 온도 및 제1 가교 온도보다 더 높은 제2 가교 온도에서 에틸렌계 불포화 엘라스토머의 가교를 개시할 수 있다. 이와 같이, 에틸렌계 불포화 엘라스토머를 포함하는 엘라스토머 컴파운드는 대략 제1 가교 온도, 즉 비교적 더 낮은 온도에서 부분적으로 가교되며, 대략 제2 가교 온도, 즉 비교적 더 높은 온도에서 추가로 가교된다. 따라서 제1 자유 라디칼 개시제는 비교적 더 낮은 온도의 자유 라디칼 개시제로서 특징지을 수 있다. 이에 반해, 제2 자유 라디칼 개시제는 비교적 더 높은 온도의 자유 라디칼 개시제로서 특징지을 수 있다. 또한, 제2 자유 라디칼 개시제는 방법(10)(도 1)의 제1 스테이지 중에 임의의 상당한 정도로 엘라스토머 컴파운드의 부분 가교를 개시할 수 없지만, 방법(10)의 제2 스테이지에서 단지 전구체 컴파운드의 추가 가교(22)(도 1)를 개시할 수 있다.
제1 및 제2 자유 라디칼 개시제 사이의 제1 관계에서, 제1 자유 라디칼 개시제는 제1 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분의 반감기를 가질 수 있으며, 제2 자유 라디칼 개시제는 제2 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분의 반감기를 가질 수 있고, 제2 가교 온도는 제1 가교 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높다. 일부 비제한적인 실시형태에서, 제1 자유 라디칼 개시제는 제1 가교 온도에서의 반감기가 약 0.5분 내지 약 4분 또는 약 1분 내지 약 3분일 수 있다. 이들 또는 다른 실시형태에서, 제2 자유 라디칼 개시제는 제2 가교 온도에서의 반감기가 약 0.5분 내지 약 4분 또는 약 1분 내지 약 3분일 수 있다. 또한, 제2 가교 온도는 제1 가교 온도보다 적어도 약 35℃ 또는 적어도 약 45℃ 또는 적어도 약 50℃ 또는 적어도 약 55℃ 또는 적어도 약 60℃ 또는 적어도 약 65℃ 또는 적어도 약 70℃ 정도 더 높을 수 있다. 다양한 실시형태에서, 제2 가교 온도는 제1 가교 온도보다 약 30℃ 또는 약 35℃ 또는 약 40℃ 내지 약 90℃ 또는 약 95℃ 또는 약 100℃, 또는 바람직하게는 약 40℃ 내지 약 90℃ 또는 약 40℃ 내지 약 85℃ 또는 약 45℃ 내지 약 85℃ 또는 약 40℃ 내지 약 80℃ 또는 약 45℃ 내지 약 80℃ 또는 약 45℃ 내지 약 75℃ 또는 약 50℃ 내지 약 90℃ 또는 약 50℃ 내지 약 85℃ 또는 약 50℃ 내지 약 80℃ 또는 약 50℃ 내지 약 75℃ 정도 더 높을 수 있다.
방금 기재한, 각 가교 온도에서 개시제 반감기 및 제1 가교 온도와 제2 가교 온도 사이의 차이 대신에 또는 이에 더하여, 제1 자유 라디칼 개시제가 제2 자유 라디칼 개시제의 1분 반감기 온도보다 적어도 약 30℃ 더 낮은 1분 반감기 온도를 갖도록 제1 개시제와 제2 개시제 사이에 제2 관계가 있을 수 있으며, 다양한 실시형태에서 제1 자유 라디칼 개시제의 1분 반감기 온도는 제2 자유 라디칼 개시제의 1분 반감기 온도보다 적어도 약 35℃ 더 낮거나, 적어도 약 40℃ 더 낮거나, 적어도 약 45℃ 더 낮거나, 적어도 약 50℃ 더 낮거나, 적어도 약 55℃ 더 낮거나, 적어도 약 60℃ 더 낮거나, 적어도 약 65℃ 더 낮거나, 적어도 약 70℃ 더 낮거나, 적어도 약 75℃ 더 낮거나, 적어도 약 80℃ 더 낮을 수 있다. 이들 실시형태에서, 제1 가교 온도는 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 약 20℃ 더 높은 온도일 수 있고, 제2 가교 온도는 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 약 20℃ 더 높은 온도일 수 있다. 예시의 실시형태에서, 제1 가교 온도는 제1의 1분 반감기 온도보다 약 10℃ 더 낮은 온도 내지 약 10℃ 더 높은 온도 또는 제1의 1분 반감기 온도보다 약 5℃ 더 낮은 온도 내지 약 5℃ 더 높은 온도일 수 있으며, 제2 가교 온도는 제2의 1분 반감기 온도보다 약 10℃ 더 낮은 온도 내지 약 10℃ 더 높은 온도 또는 제2의 1분 반감기 온도보다 약 5℃ 더 낮은 온도 내지 약 5℃ 더 높은 온도일 수 있다. 제1 개시제와 제2 개시제 사이의 제2 관계에 대한 구체적인 실시형태에서, 제1 개시제의 1분 반감기 온도는 적어도 약 120℃ 및 최대 약 170℃, 바람직하게는 적어도 약 130℃ 및 최대 약 155℃, 또는 적어도 약 135℃ 및 최대 약 150℃, 또는 최대 약 145℃일 수 있으며, 반면에 제2 개시제의 1분 반감기 온도는 적어도 약 185℃ 및 최대 약 260℃, 바람직하게는 적어도 약 190℃ 및 최대 약 250℃, 또는 적어도 약 200℃ 및 최대 약 250℃, 또는 적어도 210℃ 및 최대 250℃, 또는 최대 약 230℃일 수 있다.
제1 개시제와 제2 개시제는 바람직하게는 제1 가교 온도가 적어도 약 100℃ 및 최대 약 190℃일 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 제1 가교 온도는 적어도 약 110℃ 및 최대 약 190℃, 또는 적어도 약 110℃ 및 최대 약 180℃, 또는 적어도 약 120℃ 및 최대 약 180℃, 또는 적어도 약 130℃ 및 최대 약 180℃, 또는 적어도 약 130℃ 및 최대 약 170℃, 또는 적어도 약 150℃ 및 최대 약 170℃일 수 있다. 제1 가교 반응열이 공칭(nominal) 제1 가교 온도로부터 엘라스토머 컴파운드가 가열될 때까지 온도를 상승시킬 수 있다는 사실에 주의해야 한다. 제1 가교 단계 중 온도는 증가될 수 있지만, 제2 가교 온도보다 적어도 약 30℃ 더 낮게 유지해야 한다. 마찬가지로, 제1 개시제와 제2 개시제는 바람직하게는 제2 가교 온도가 적어도 약 160℃ 및 최대 약 280℃일 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 제2 가교 온도는 적어도 약 170℃ 및 최대 약 270℃, 또는 적어도 약 180℃ 및 최대 약 260℃, 또는 적어도 약 190℃ 및 최대 약 250℃, 또는 적어도 약 200℃ 및 최대 약 240℃, 또는 적어도 약 210℃ 및 최대 약 240℃일 수 있다.
제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제는 각각 유기 과산화물 또는 아조 화합물일 수 있으며, 임의적인 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염에 의해 달성되는 이온 가교와 함께, 엘라스토머 컴파운드로부터 형성되는 물품(12)(도 2)에 개선된 내열성, 가요성, 유연함, 복원력, 및 영구압축 변형(compression set)을 제공할 수 있다.
적합한 유기 과산화물은 디알킬 유기 과산화물, 디아실 유기 과산화물, 퍼옥시케탈 유기 과산화물, 퍼옥시에스테르 유기 과산화물, 퍼옥시디카르보네이트, 및 퍼옥시모노카르보네이트를 포함할 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다. 더 구체적으로는, 적합한 유기 과산화물은 디-t-아밀 퍼옥시드; 디-t-부틸 퍼옥시드; t-부틸 쿠밀 퍼옥시드; 디쿠밀 퍼옥시드; 디(2-메틸-1-페닐-2-프로필) 퍼옥시드; t-부틸-2-메틸-1-페닐-2-프로필 퍼옥시드; 디(t-부틸퍼옥시)-디이소프로필벤젠; 벤조일 퍼옥시드; 1,1-디(t-부톡시)-3,3,5-트리메틸 시클로헥산; 3,3,5,7,7-펜타메틸-1,2,4-트리옥세판; 쿠밀 히드로퍼옥시드; t-부틸 히드로퍼옥시드; 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산; 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥신; 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산; 2,2'-비스(t-부틸퍼옥시)-디-이소-프로필벤젠; n-부틸 4,4-비스(t-부틸-퍼옥시)발레레이트; t-부틸 퍼벤조에이트; 벤조일 퍼옥시드; n-부틸 4,4'-비스(부틸퍼옥시)발레레이트; t-아밀 퍼벤조에이트; α,α-비스(t-부틸퍼옥시)디이소프로필벤젠; 및 구체적인 실시형태에서 제1 및 제2 자유 라디칼 개시제를 위한 파라미터에 맞는 이들의 조합을 포함하나, 이들에 한정되지 않는다.
비제한적인 일 실시형태에서, 제1 자유 라디칼 개시제는 제1 유기 과산화물 또는 제1 아조 화합물일 수 있으며, 제2 자유 라디칼 개시제는 제1 유기 과산화물 또는 제1 아조 화합물과 각각 상이한 제2 유기 과산화물 또는 제2 아조 화합물일 수 있다. 제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제는 서로 상이하다. 예를 들어, 제1 자유 라디칼 개시제는 디벤조일 퍼옥시드 또는 1,1-비스(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산일 수 있으며, 제2 자유 라디칼 개시제는 디-t-부틸 퍼옥시드, 쿠밀 히드로퍼옥시드, t-부틸 히드로퍼옥시드, 또는 3,3,5,7,7-펜타메틸-1,2,4-트리옥세판일 수 있다.
적합한 아조 화합물은 아조비스이소부티로니트릴(AIBN); 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴)(ABCN); 2,2'-아조디(2-메틸부티로니트릴)(AMBN); 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]디히드로클로라이드; 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]디설페이트 데히드레이트(dehydrate); 2,2'-아조비스(2-메틸프로피온아미딘)디히드로클로라이드; 2,2'-아조비스[N-(2-카르복시에틸)-2-메틸프로피온아미딘]히드레이트; 2,2'-아조비스{2-[l-(2-히드록시에틸)-2-이미다졸린-2-일]프로판}디히드로클로라이드; 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]; 2,2'-아조비스(l-이미노-l-피롤리디노-2-에틸프로판)디히드로클로라이드; 2,2'-아조비스{2-메틸-N-[1,1-비스(히드록시메틸)-2-히드록시에틸]프로피온아미드}; 2,2'-아조비스[2-메틸-N-(2-히드록시에틸)프로피온아미드]; 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되지 않는다.
제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 조합하여 에틸렌계 불포화 엘라스토머 100 중량부를 기준으로 적어도 약 0.1 중량부 및 최대 약 20 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제는 바람직하게는 조합하여 엘라스토머 컴파운드에 에틸렌계 불포화 엘라스토머 100 중량부를 기준으로 적어도 약 0.1 중량부 및 최대 약 15 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 에틸렌계 불포화 엘라스토머 100 중량부를 기준으로 약 0.1 중량부보다 작거나 약 10 중량부보다 큰 양에서는 에틸렌계 불포화 엘라스토머가 부분 가교(20)(도 1) 중에 충분히 가교될 수 없거나, 추가 가교(22)(도 1) 중에 초과 가교될 수 없거나, 엘라스토머 컴파운드가 불량하게 형성될 수 있다.
제1 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제를 조합하여 총량 100 중량부를 기준으로 최대 약 40 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 제1 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제의 총량 100 중량부를 기준으로 적어도 2 중량부 및 최대 약 40 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 제1 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제의 총량 100 중량부를 기준으로 적어도 약 5 중량부 내지 최대 약 40 중량부, 또는 적어도 2 중량부 내지 최대 약 35 중량부, 또는 적어도 약 5 중량부 내지 최대 약 35 중량부, 또는 적어도 약 8 중량부 내지 최대 약 35 중량부, 또는 적어도 약 10 중량부 내지 최대 약 30 중량부, 또는 적어도 약 10 중량부 내지 약 30 중량부, 또는 적어도 약 5 중량부 내지 최대 약 25 중량부, 또는 적어도 약 8 중량부 내지 약 25 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 예에서, 제1 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제의 총량 100 중량부를 기준으로 적어도 5 중량부 및 최대 약 20 중량부의 양으로 존재할 수 있다.
D. 제3 자유 라디칼 개시제
엘라스토머 컴파운드는 임의로 제3 자유 라디칼 개시제를 포함할 수 있다. 포함되는 경우, 제3 자유 라디칼 개시제는 또한 엘라스토머 컴파운드의 부분 가교를 개시할 수 있지만, 제1 자유 라디칼 개시제의 온도보다 더 낮은 온도에서 부분 가교를 개시할 수 있다. 즉, 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 및 제3 자유 라디칼 개시제는 각각 상이한 온도에서, 즉 각각 제1 가교 온도, 제2 가교 온도, 및 제3 가교 온도에서 엘라스토머 컴파운드의 가교를 개시할 수 있다.
더 구체적으로는, 제3 자유 라디칼 개시제는 제3 가교 온도에서 엘라스토머 컴파운드의 부분 가교를 개시하며, 이후에 얻어진 부분 가교된 엘라스토머 컴파운드는, 제1 개시제에 의해 개시되는 추가 가교가 앞서 기재한 바와 같이 전구체 컴파운드를 생성하는 제1 가교 온도로 가열된다. 제3 자유 라디칼 개시제는 제1 가교 온도보다 비교적 더 낮은 제3 가교 온도에서 엘라스토머 컴파운드의 부분 가교를 도입하기 위해 엘라스토머 컴파운드에 존재할 수 있으며, 제1 가교 온도에서 제1 자유 라디칼 개시제와 함께, 전구체 컴파운드에 충분한 강성을 부여하며, 그 결과 전구체 컴파운드가 예를 들어 골프공(112)(도 4)을 위한 반각(half shell)(미도시)과 같이 원하는 형상을 유지할 수 있다.
제3 자유 라디칼 개시제는 제3 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분의 반감기, 또는 제3 가교 온도에서 약 0.5분 내지 약 4분 또는 약 1분 내지 약 3분의 반감기를 가질 수 있다. 또한, 제3 가교 온도는 제1 가교 온도보다 적어도 약 20℃ 정도, 또는 적어도 약 25℃ 정도, 또는 적어도 약 30℃ 정도, 또는 적어도 약 35℃ 정도 더 낮을 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 제3 자유 라디칼 개시제는 제1 개시제의 1분 반감기 온도보다 예를 들어 적어도 약 20℃ 정도, 또는 적어도 약 25℃ 정도, 또는 적어도 약 30℃ 정도, 또는 적어도 약 35℃ 정도 더 낮은 1분 반감기 온도를 가질 수 있다. 구체적인 예에서, 제3 개시제는 적어도 약 60℃ 또는 적어도 약 65℃ 또는 적어도 약 70℃ 또는 적어도 약 75℃ 및 최대 약 120℃ 또는 최대 약 110℃ 또는 최대 약 100℃ 또는 최대 약 90℃의 1분 반감기 온도를 가질 수 있다. 예를 들어, 제3 개시제는 약 65℃ 내지 약 90℃ 또는 약 70℃ 내지 약 100℃의 1분 반감기 온도를 가질 수 있다.
구체적인 예에서, 선택되는 제3 자유 라디칼 개시제 및 제1 자유 라디칼 개시제에 따라, 제3 가교 온도는 약 50℃, 약 55℃, 또는 약 60℃ 내지 최대 약 120℃, 약 110℃, 또는 약 100℃일 수 있다.
제3 자유 라디칼 개시제는 또한 우수한 열안정성, 가요성, 복원력, 및 영구압축 변형을 가진 엘라스토머 컴파운드를 제공하도록 선택될 수 있다. 제3 자유 라디칼 개시제는 또한 아조 화합물 또는 유기 과산화물, 예컨대 디알킬 유기 과산화물, 디아실 유기 과산화물, 퍼옥시케탈 유기 과산화물, 퍼옥시에스테르 유기 과산화물, 퍼옥시디카르보네이트, 및 퍼옥시모노카르보네이트(이들에 한정되지 않음)로부터 선택될 수 있다. 또한, 제3 자유 라디칼 개시제는 제1 자유 라디칼 개시제 및 제2 자유 라디칼 개시제와 상이하다.
포함되는 경우, 제3 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 및 제3 자유 라디칼 개시제를 조합하여 총량 100 중량부를 기준으로 최대 약 25 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 제3 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 및 제3 자유 라디칼 개시제의 총량 100 중량부를 기준으로 적어도 약 1 중량부 또는 약 2 중량부 및 최대 약 25 중량부 또는 약 20 중량부의 양으로 존재할 수 있다. 더 바람직하게는, 제3 자유 라디칼 개시제는 엘라스토머 컴파운드에 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 및 제3 자유 라디칼 개시제의 총량 100 중량부를 기준으로 적어도 약 2 중량부 및 최대 약 20 중량부, 적어도 약 3 중량부 및 최대 약 20 중량부, 적어도 약 2 중량부 및 최대 약 15 중량부, 적어도 약 3 중량부 및 최대 약 15 중량부의 양으로 존재할 수 있다.
E. 첨가제
경화된 엘라스토머의 물성은 또한 엘라스토머 컴파운드에 1종 이상의 첨가제를 포함함으로써 개질될 수 있다. 즉, 엘라스토머 컴파운드는 가공제, 항산화제, 자외선 안정제, 안료, 가소제, 리올로지 개질제(예컨대 종횡비가 비교적 큰 나노입자, 나노클레이, 나노카본, 흑연, 나노실리카, 등), 및 이들의 조합과 같으나, 이들에 한정되지 않는 1종 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.
경화된 엘라스토머로 제조된, 골프공(112)(도 4) 또는 코어(14)(도 4) 또는 다른 물품의 물성은 또한 충전제 성분을 엘라스토머 컴파운드에 포함함으로써 개질될 수 있다. 엘라스토머 컴파운드는 점토, 탈크, 석면, 흑연, 유리, 운모, 칼슘 메타실리케이트, 황산바륨, 황화아연, 수산화알루미늄, 규산염, 규조토, 탄산염(예컨대 탄산칼슘, 탄산마그네슘 등), 금속(예컨대 티탄, 텅스텐, 아연, 알루미늄, 비스무트, 니켈, 몰리브덴, 철, 구리, 황동, 붕소, 청동, 코발트, 베릴륨, 및 이들의 합금), 금속 산화물(예컨대 산화아연, 산화철, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화마그네슘, 산화지르코늄 등), 미립자 합성 플라스틱(예컨대 고 분자량 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 이오노머 수지, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리이미드, 등), 미립자 탄소질 재료(예컨대 카본블랙 등), 그 외에 코튼 플록(flock), 셀룰로오스 플록, 셀룰로오스 펄프, 피혁 섬유(leather fiber), 및 이들의 임의의 것의 조합과 같으나, 이들에 한정되지 않는 충전제 성분을 포함할 수 있다. 경화된 엘라스토머의 비중을 증가시키는데 사용될 수 있는 헤비급(heavy-weight) 충전제 성분의 비제한적인 예는 티탄, 텅스텐, 알루미늄, 비스무트, 니켈, 몰리브덴, 철, 강철, 납, 구리, 황동, 붕소, 탄화붕소 위스커(whisker), 청동, 코발트, 베릴륨, 아연, 주석, 금속 산화물(예컨대 산화아연, 산화철, 산화알루미늄, 산화티탄, 산화마그네슘, 및 산화지르코늄), 금속 황산염(예컨대 황산바륨), 금속 탄산염(예컨대 탄산칼슘), 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 경화된 엘라스토머의 비중을 줄이는데 사용될 수 있는 경량급 충전제 성분의 비제한적인 예는 미립자 플라스틱, 중공 유리구, 세라믹스, 및 이들의 중공구, 분쇄 재생 재료(regrind), 또는 폼을 포함할 수 있다. 이러한 충전제는 예를 들어 골프공의 중량 또는 관성 모멘트에 영향을 미치기 위해 골프공에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 골프공(112)의 코어를 형성하는 중심부(16) 또는 중간층(18, 19) 중 어느 것은 고무 영역(domain)이 골프공(112)에 특정 중량 또는 중량 배분을 제공하도록 선택되는 1종 이상의 충전제를 포함하는 현존하는 동적 가교된 열가소성 재료로부터 제조될 수 있다.
이들 및 다른 충전제의 전형적인 수준은 약 10 phr 내지 100 phr 또는 그 이상(여기서 "phr"은 엘라스토머 100부를 기준으로 한 중량부를 나타낸다)을 포함한다. 다양한 실시형태에서, 조성물은 10-80, 30-70, 40-60, 또는 50-60 phr의 충전제를 함유할 수 있다. 다양한 실시형태에서, 엘라스토머 컴파운드는 실리카 충전제를 포함한다. 실리카 충전제의 전형적인 수준은 약 10 phr 내지 100 phr 또는 그 이상을 포함한다. 다양한 실시형태에서, 엘라스토머 컴파운드는 10-80, 30-70, 10-60, 40-60, 50-60, 또는 35-60 phr의 충전제를 함유할 수 있다.
엘라스토머 컴파운드는 광범위한 흑색, 백색, 또는 착색 안료 중 어느 것을 포함할 수 있다.
특히 고무 엘라스토머의 경우에, 엘라스토머는 임의로 프로세스 오일(process oil)과 배합되어 배합과 가공 둘 다를 용이하게 할 수 있다. 프로세스 오일은 석유 공급원으로부터 나올 수 있으며, 즉 식물 또는 동물 공급원으로부터 유래한 오일일 수 있다. 석유 프로세스 오일을 수소 처리하여 적어도 대부분의 방향족 화합물을 제거할 수 있다. 석유계 오일은 파라핀계 오일, 나프텐계 오일, 및 방향족 오일로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 비석유계 오일은 충분한 수준과 배분의 지방산 측쇄를 함유하여서 낮은 수준으로 고무 조성물에 부분적으로 혼입될 수 있거나 더 높은 수준에서 내부 가소제로서 작용할 수 있다. 식물 또는 동물 공급원으로부터 유래한 오일은 이들의 요오드가에 의해 분류될 수 있다. 식물- 및 동물-유래 오일은 이중 결합을 함유할 수 있으며, 각 이중 결합은 하나의 요오드 분자와 반응할 수 있다. 오일 100 그램이 취한 요오드의 그램 수로서 정의되는 요오드가는 오일 중 이중 결합 수의 개략적인 척도를 제공한다. 오일은 요오드가가 50 초과 및 바람직하게는 60 초과일 수 있다. 가교 중에 이중 결합은 불포화 엘라스토머 분자와 반응에 이용 가능하다. 또 다른 양태에서, 이들 오일은 1 이상의 불포화 지방산의 트리글리세리드이다. 이러한 식물- 또는 동물-유래 오일은 오일 분자가 오일 분자 중 3개 지방산 측쇄 중 2개 이상에 이중 결합을 함유하면 가교 중 불포화 엘라스토머를 효과적으로 가교할 수 있다. 바람직한 오일은 1개 이상의 불포화 부위가 있는 지방산 측쇄를 적어도 50% 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 불포화 오일은 배합 단계 동안 고무의 가공을 용이하게 할 수 있으며, 경화 단계 중 고무 네트웍에 혼입되어 고무 조성물의 물성을 향상시키고 블루밍(blooming)을 방지할 수 있다.
일부 실시형태에서 엘라스토머 컴파운드는 5 phr(엘라스토머 100부당 중량부) 미만, 바람직하게는 3 phr 이하의 프로세스 오일을 함유한다. 엘라스토머 조성물은 약 0.1 내지 약 5 phr의 식물성 오일을 함유할 수 있다. 다른 실시형태에서, 엘라스토머 컴파운드는 최대 3 phr, 또는 3 phr 미만의 식물성 오일을 함유한다. 다른 실시형태에서, 엘라스토머 컴파운드는 0.1 내지 2 phr의 식물성 오일을 함유할 수 있다. 식물성 오일의 비제한적인 예는 낙화생유, 해바라기유, 면실유, 아마인유, 대두유, 채종유, 참기름, 홍화유, 양귀비씨 기름, 동유, 소맥유, 올리브유, 팜유, 야자유, 옥수수유, 팜 핵유, 피마자유, 코코아 버터, 코코아유, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 피마자유는 1개의 이중 결합을 가진 18개 탄소 히드록실화 지방산(12-히드록시올레산 또는 리시놀레산)의 유일한 공급원이라는 점에서 독특한 화학적 성질을 가진다. 이 지방산은 일관되게 피마자유의 약 90%를 구성한다. 히드록실기의 존재는 특히 부틸 고무(IIR) 및 할로겐화 부틸 고무(BIIR, CIIR)와 같은 대부분 포화된 고무에서 이 오일에 이점을 제공한다. 피마자유는 또한 할로겐화 고무와 같은 더 극성인 고무 컴파운드에서 사용될 수 있다. 이는 특히 전통적인 석유계 오일이 이들 타입의 고무에서 제한된 용해도를 가지기 때문에 유리하다.
에틸렌계 불포화 엘라스토머, 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 임의의 제3 자유 라디칼 개시제, 임의의 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염, 및 임의의 첨가제를 함께 배합하여 엘라스토머 컴파운드를 형성할 수 있다. 예를 들어, 성분들은 연속식 믹서 또는 배치식 믹서, 예를 들어 치합형 로터 믹서, 예컨대 인터믹스 믹서, 압출기(예를 들어, 이축 압출기), 밴버리 믹서와 같은 탄젠셜 로터 믹서, 또는 투 롤 밀에서 함께 혼합될 수 있다. 믹서는 단일 단계 또는 다단계에 의해 성분들을 함께 섞을 수 있고, 분산 혼합 또는 분배 혼합을 통해 성분들을 혼합하여 결과적으로 엘라스토머 컴파운드를 형성할 수 있다.
생성되는 엘라스토머 컴파운드는 비교적 고 분자량 성분과 비교적 저 분자량 성분의 블렌드일 수 있으며, 취급과 추가 가공에 적합한 점도를 가진 일반적으로 유동성이 있는 컴파운드일 수 있다. 비교적 더 큰 분자량 성분은 엘라스토머 컴파운드의 경도(solidity)를 증가시킬 수 있으며, 비교적 더 작은 분자량 성분은 엘라스토머 컴파운드의 유동성을 향상시킬 수 있다.
제1 가교 온도에서 부분 가교
다시 도 1을 참조하면, 경화된 엘라스토머의 형성 방법(10)은 제1 가교 온도에서 엘라스토머 컴파운드를 부분 가교하여(20) 전구체 컴파운드를 형성하는 단계를 포함한다. 방법(10)은 또한 제2 가교 온도에서 전구체 컴파운드를 추가 가교하는 단계(22)를 포함한다.
방법(10)(도 1)에 대해, 부분 가교(20)(도 1)는 엘라스토머 컴파운드를 대략 제1 가교 온도로 약 0.5분 내지 약 15분간 가열하는 것(30)(도 3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부분 가교(20)는 엘라스토머 컴파운드를 제1 가교 온도에서 약 0.5분 또는 적어도 약 1분 또는 적어도 약 2분 또는 적어도 약 3분 또는 적어도 약 4분 또는 적어도 약 5분 내지 최대 약 15분 또는 최대 약 13분 또는 최대 약 10분, 또는 최대 약 7분, 또는 최대 약 6분 동안 경화하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 부분 가교(20)는 엘라스토머 컴파운드를 제1 가교 온도에서 약 0.5분 동안 또는 적어도 약 1분 또는 적어도 약 2분 내지 최대 약 3분 동안 경화하는 것을 포함할 수 있다.
일예에서, 부분 가교(20)(도 1)는 엘라스토머 컴파운드를 제1 가교 온도에서 약 0.5 내지 약 5분 또는 약 0.5 내지 약 3분간 경화하는 것을 포함할 수 있다.
부분 가교(20)(도 1) 후, 생성되는 전구체 컴파운드는 열가소성이며, 추가 가교 가능하다. 즉, 전구체 컴파운드는 성형성이 유지된다. 또한, 전구체 컴파운드는 제1 가교 밀도를 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "가교 밀도"는 전구체 컴파운드 또는 경화된 엘라스토머의 단위 체적당 가교들 사이의 사슬 세그먼트의 평균 수를 의미한다. 즉, 가교 밀도는 전구체 컴파운드 또는 경화된 엘라스토머 내 가교 농도를 의미한다. 이에 반해, 추가 가교(22)(도 1) 후, 경화된 엘라스토머는 완전히 경화될 수 있으며, 최종 가교 밀도를 가질 수 있다. 특히, 부분 가교(20)는 제1 가교 밀도가 최종 가교 밀도의 최대 약 40%이도록 엘라스토머 컴파운드를 경화하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부분 가교(20) 후 전구체 컴파운드의 제1 가교 밀도는 최종 가교 밀도의 약 1% 내지 약 40%, 또는 약 2% 내지 약 40%, 또는 약 2% 내지 약 30%, 또는 약 5% 내지 약 30%, 또는 약 5% 내지 약 20%, 또는 약 10% 내지 약 30%, 또는 약 20% 내지 약 30%일 수 있다. 즉, 엘라스토머 컴파운드는 제1 가교 온도에서 최종 가교 밀도의 최대 약 40%인 제1 가교 밀도로 부분 가교된다. 다른 예에서, 부분 가교(20) 후 전구체 컴파운드의 제1 가교 밀도는 최종 가교 밀도의 약 1% 내지 약 20%, 또는 약 2% 내지 약 20%, 또는 약 2% 내지 약 10%, 또는 약 5% 내지 약 20%, 또는 약 5% 내지 약 10%일 수 있다.
생성되는 전구체 컴파운드는 비유동성 물리적 형상을 가질 수 있으며, 비록 전구체 컴파운드가 열가소성이더라도 원하는 형상을 유지하는데 충분한 기계적 온전성을 가질 수 있다. 즉, 전구체 컴파운드는 원하는 형상을 유지하도록 충분한 가교를 포함하여, 취급 및 추가 가공에 적합한 물리적 형상을 가질 수 있다. 전구체 컴파운드는 최종 완전 경화된 엘라스토머 컴파운드와 비교하여 가교도가 비교적 더 낮다.
A. 엘라스토머 컴파운드 성형
계속하여 도 1을 참조하면, 방법(10)은 부분 가교(20)와 병행하여 엘라스토머 컴파운드를 금형에 의해 획정된 캐비티(cavity)에서 성형하여(42) 전구체 컴파운드를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 엘라스토머 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 부분 가교될 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머 컴파운드는 사출 성형 장치(미도시)에 공급될 수 있고, 사출 성형 장치를 통해 1개 이상의 스크루(미도시)에 의해 금형 캐비티 쪽으로 진행될 수 있다. 1개 이상의 스크루가 엘라스토머 컴파운드를 사출 성형 장치를 통해 진행시킬 때, 엘라스토머 컴파운드는 대략 제1 가교 온도로 가열될 수 있고, 금형의 캐비티 내로 사출될 수 있다. 이와 같이, 엘라스토머 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 부분적으로 가교되어, 이에 의해 전구체 컴파운드를 형성할 수 있다. 본 실시형태의 경우, 전구체 컴파운드는 원하는 형상, 예컨대 프리폼(preform)으로 성형될 수 있다.
또 다른 실시형태에서, 성형 단계(42)는 엘라스토머 컴파운드를 금형에 의해 획정된 캐비티 내에서 압축 성형하는 것(32)(도 3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금형은 제1 부분 및 제1 부분과 합치(mate)될 수 있는 제2 부분을 포함하여 이들 사이에 캐비티를 획정할 수 있다. 엘라스토머 컴파운드는 대략 제1 가교 온도로 가열될 수 있고 금형의 개방된, 가열된 캐비티의 제1 부분 내에 배치될 수 있으며, 제2 부분은 제1 부분과 합치되어 캐비티를 봉쇄할 수 있다. 엘라스토머 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 부분적으로 가교되어, 이에 의해 전구체 컴파운드를 형성할 수 있다.
B. 엘라스토머 컴파운드 압출
대안으로, 계속하여 도 1을 참조하여 기재된 또 다른 실시형태에서, 방법(10)은 압출기에서 엘라스토머 컴파운드를 부분 가교(20)한 다음 부분 가교된 엘라스토머 컴파운드를 다이에 의해 획정된 다수의 개구부를 통해 가닥으로서 압출하고(34) 절단하여 다수의 펠릿을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 엘라스토머, 개시제, 및 다른 성분들은 예를 들어 호퍼 또는 다른 포트 또는 포트들에 의해 압출기로 공급되고, 1개 이상의 스크루에 의해 성분들을 혼합하고 반죽하면서 압출기를 통해 그 스크루에 의해 진행된 다음, 압출기의 하류 단부에 있는 다이에서 개구부 또는 개구부들을 통해 압출될 수 있다. 1개 이상의 스크루가 혼합된 엘라스토머 컴파운드를 압출기를 통해 진행시킬 때, 엘라스토머 컴파운드는 제1 가교 온도로 가열되어 압출기 내에서 엘라스토머를 부분 가교시켜 압출기 단부에 있는 다이를 통해 압출되는 전구체 컴파운드를 형성할 수 있다. 엘라스토머 컴파운드는 또한 다른 설비에서 제조된 다음, 제1 가교 온도에서 부분 가교를 위해 압출기로 도입될 수 있다. 다이는 예를 들어 다수의 개구부를 가질 수 있으며, 압출물은 필라멘트로서 압출되며, 이는 전구체 컴파운드를 고화하도록 냉각되고(예를 들어, 수조에서), 예를 들어 회전 커터를 이용한 절단에 의해 제2 가교 온도에서의 후속 성형을 위한 펠릿으로 펠릿화되어 경화된 엘라스토머 물품을 형성할 수 있다. 예를 들어, 전구체 컴파운드 펠릿은 이후에 사출 성형 장치로 공급될 수 있거나 압축 성형 장치에서 성형될 수 있다. 대안으로, 펠릿은 또한 수중 다이 페이스 펠릿타이저(underwater die face pelletizer)에 의해 형성될 수 있다.
유리하게도, 전구체 컴파운드로부터 형성되는 결과적인 다수의 펠릿은 다수의 펠릿이 함께 융합하지 않고, 대신에 개개 펠릿으로서 분리되어 유지될 수 있도록 충분한 기계적 온전성을 가질 수 있다. 이와 같이, 다수의 펠릿은 임의로 다른 공급 원료와 혼합될 수 있거나 원하는 형상으로 후속 가공될 수 있으며, 예를 들어 사출 또는 압축에 의해 성형될 수 있다.
대체 실시형태에서, 엘라스토머, 개시제, 및 다른 성분들은 압출기로 도입되기 전에 배합될 수 있다. 예를 들어, 배합은 상이한 압출기, 투 롤 밀, 또는 이러한 재료를 혼합하는데 유용한 다른 설비에서 일어날 수 있다.
대체 실시형태에서, 부분적으로 가교된 엘라스토머 컴파운드는 상이한 형상, 예를 들어 시트 또는 튜브로 압출될 수 있거나 사출 금형 내로 압출될 수 있으며 여기서 이것은 제2 가교 온도에서 추가로 가교된다.
제2 가교 온도에서 추가 가교
다시 방법(10)(도 1)에 관해, 방법(10)은 또한 전구체 컴파운드를 제1 가교 온도보다 더 높거나 앞서 기재한 바와 같은 제2 개시제의 1분 반감기 온도와 관련된 제2 가교 온도에서 추가 가교하여(22)(도 1), 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성하는 단계를 포함한다. 추가 가교(22)(도 1)는 일반적으로 엘라스토머의 가교 또는 공유 결합의 총수를 증가시키며, 전구체 컴파운드를 추가로 경화시켜, 이에 의해 경화된 엘라스토머 물품을 형성한다. 즉, 추가 가교(22)는 제1 가교 온도에서 이전에 달성된 부분 가교를 기반으로 한다. 제1 가교 온도의 전구체 컴파운드 생성물은 추가 가교(22)를 받으면 제2 가교 온도에서 경화된 엘라스토머로 이행한다.
추가 가교(22)(도 1)는 전구체 컴파운드를 제2 가교 온도로 일정 시간, 예컨대 약 1분 내지 약 30분간 가열하는 것(30)(도 3)을 포함한다. 예를 들어, 추가 가교(22)는 전구체 컴파운드를 제2 가교 온도에서 약 1 내지 약 30분, 또는 약 3 내지 약 30분, 또는 적어도 약 3분 내지 약 25분, 또는 적어도 약 3분 내지 약 20분, 또는 약 5 내지 약 30분, 또는 적어도 약 5분 내지 약 25분, 또는 적어도 약 5분 내지 약 20분, 또는 약 7 내지 약 30분, 또는 적어도 약 7분 내지 약 25분, 또는 적어도 약 7분 내지 약 20분, 또는 약 10 내지 약 30분, 또는 적어도 약 10분 내지 약 25분, 또는 적어도 약 10분 내지 약 20분간 경화시키는 것을 포함할 수 있다.
추가 가교(22)(도 1) 후, 얻어진 경화된 엘라스토머는 열경화성 물질이며, 이는 추가로 가교될 수 없을 수 있다. 즉, 경화된 엘라스토머는 최종 가교 밀도를 가질 수 있다. 따라서 방법(10)(도 1)은 이중(dual) 자유 라디칼 개시제, 이중-스테이지, 이중-경화 온도 공정일 수 있으며, 경화된 엘라스토머는 임의의 원하는 형상을 가질 수 있다. 즉, 경화된 엘라스토머는 실질적으로 완전히 가교되거나 경화될 수 있으며, 성형된 대로의 형상 또는 최종 형태를 나타낼 수 있거나, 최종 형상 또는 형태로 절단되거나, 연마되거나, 깎일 수 있다.
전구체 컴파운드 성형
계속하여 도 1을 참조하면, 방법(10)은 추가 가교(22)에 병행하여 금형에 의해 획정된 캐비티에서 전구체 컴파운드를 성형하는 단계(42)를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머 컴파운드가 대략 제1 가교 온도에 도달할 때 전구체 컴파운드가 사출 성형 장치 내에서 형성되는 실시형태의 경우, 전구체 컴파운드는 사출 성형 장치(미도시)의 제2 부분을 통해 금형의 캐비티 쪽으로 계속 진행될 수 있다. 전구체 컴파운드는 캐비티 내로 사출되고 캐비티 내에서 성형되어 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다.
또 다른 예에서, 전구체 컴파운드는 압축 성형될 수 있다. 예를 들어, 전구체 컴파운드는 대략 제2 가교 온도로 가열될 수 있고 금형의 개방된, 가열된 캐비티의 제1 부분 내에 배치될 수 있으며, 제2 부분은 제1 부분과 합치되어 캐비티를 봉쇄할 수 있다. 이와 같이, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 추가로 가교되어, 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다.
대안으로, 다시 도 1을 참조하면, 압출 도중 전구체 컴파운드로부터 형성되는 결과적인 다수의 펠릿은 이후에 후속 가공되어 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다. 예를 들어, 추가 가교(22)는 금형에 의해 획정된 캐비티 내에서 다수의 펠릿을 성형하는 것(42)을 포함할 수 있다. 일 실시형태에서, 펠릿화된 형태의 전구체 컴파운드는 사출 성형 장치(미도시)에 의해 추가로 가교될 수 있다. 예를 들어, 전구체 컴파운드는 사출 성형 장치를 통해 1개 이상의 스크루에 의해 금형 캐비티 쪽으로 진행될 수 있다. 1개 이상의 스크루가 전구체 컴파운드를 사출 성형 장치를 통해 진행시킬 때, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내로 사출될 수 있고, 대략 제2 가교 온도로 가열될 수 있다. 이와 같이, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 추가로 가교되어 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다.
대안으로, 도 1에 도시한 바와 같이, 압출(34) 도중에 형성되는 결과적인 다수의 펠릿은 이후에 후속하여 압축 성형되어 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다. 예를 들어, 추가 가교(22)는 다수의 펠릿을 금형에 의해 획정된 캐비티 내에서 압축 성형하고(32) 전구체 컴파운드를 대략 제2 가교 온도로 가열하는 것(30)(도 3)을 포함할 수 있다. 즉, 전구체 컴파운드는 펠릿화된 형태의 전구체 컴파운드를 금형 캐비티 내에서 압축 성형함으로써(32)(도 3) 추가로 가교될 수 있다. 예를 들어, 전구체 컴파운드는 대략 제2 가교 온도로 가열되고 금형의 개방된, 가열된 캐비티의 제1 부분 내에 배치될 수 있으며, 제2 부분은 제1 부분과 합치되어 캐비티를 봉쇄할 수 있다. 이와 같이, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 추가로 가교되어 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다.
제3 자유 라디칼 개시제 배합
엘라스토머 컴파운드가 임의적인 제3 자유 라디칼 개시제를 포함하는 실시형태의 경우, 방법(10)(도 1)은 부분 가교(20)(도 1) 전에, 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 엘라스토머(에틸렌계 불포화 엘라스토머일 수 있음), 및 제3 자유 라디칼 개시제를 배합하여(26)(도 1) 이에 의해 엘라스토머 컴파운드를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 게다가, 엘라스토머 컴파운드가 불포화 단량체(예를 들어, 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염)를 포함하는 실시형태의 경우, 방법(10)은 부분 가교(20) 전에, 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 임의적인 제3 자유 라디칼 개시제, 에틸렌계 불포화 엘라스토머, 및 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염을 배합하여(26) 이에 의해 엘라스토머 컴파운드를 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 성분들은 연속식 믹서 또는 배치식 믹서, 예를 들어 치합형 로터 믹서, 예컨대 인터믹스 믹서, 밴버리 믹서와 같은 탄젠셜 로터 믹서, 또는 투 롤 밀에서 함께 혼합될 수 있다. 믹서는 단일 단계 또는 다단계에 의해 성분들을 함께 섞을 수 있고, 분산 혼합 또는 분배 혼합을 통해 성분들을 혼합하여 결과적으로 엘라스토머 컴파운드를 형성할 수 있다.
제3 자유 라디칼 개시제를 포함하는 이들 실시형태의 경우, 부분 가교(20)(도 1)는 우선 엘라스토머 컴파운드를 제3 가교 온도에서 경화하는 것을 포함할 수 있다. 따라서 제3 자유 라디칼 개시제를 포함하는 실시형태의 경우, 부분 가교(20)(도 1)는 엘라스토머 컴파운드를 제3 가교 온도에서 최대 약 15분간 경화하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부분 가교(20)는 엘라스토머 컴파운드를 제3 가교 온도에서 적어도 약 0.5분 또는 약 1분, 또는 약 2분, 또는 약 3분, 또는 약 4분, 또는 약 5분 및 최대 약 15분, 또는 최대 약 12분, 또는 최대 약 10분, 또는 최대 약 8분 동안 경화하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 부분 가교(20)는 엘라스토머 컴파운드를 제3 가교 온도에서 적어도 약 0.5분, 또는 약 1분, 또는 약 2분 최대 약 6분, 또는 최대 약 5분, 또는 최대 약 4분 동안 경화하는 것을 포함할 수 있다.
제3 가교 밀도는 제1 가교 밀도의 약 1% 내지 약 50%일 수 있다. 예를 들어, 제3 가교 밀도는 제1 가교 밀도의 약 1% 내지 약 40%, 또는 약 2% 내지 약 40%, 또는 약 2% 내지 약 30%, 또는 약 5% 내지 약 30%, 또는 약 5% 내지 약 20%, 또는 약 10% 내지 약 30%, 또는 약 20% 내지 약 30%일 수 있다. 다른 예에서, 전구체 컴파운드의 제1 가교 밀도는 부분 가교(20) 후 제1 가교 밀도의 약 1% 내지 약 20%, 또는 약 2% 내지 약 20%, 또는 약 2% 내지 약 10%, 또는 약 5% 내지 약 20%, 또는 약 5% 내지 약 10%일 수 있다.
제3 자유 라디칼 개시제를 포함하는 실시형태의 경우, 부분 가교(20)는 또한 이중 자유 라디칼 개시제 공정, 즉 제3 자유 라디칼 개시제와 제1 자유 라디칼 개시제; 이중-스테이지 공정, 즉 제3 가교 온도에서 부분 가교(20) 및 제1 가교 온도에서 부분 가교(20); 및 이중-경화 온도 공정, 즉 제3 가교 온도와 제1 가교 온도일 수 있다.
성형
이제 도 3을 참조하면, 골프공(112)(도 4)의 형성 방법(110)은 엘라스토머 컴파운드를 제1 가교 온도에서 부분 가교하여(20) 전구체 컴파운드를 형성하는 단계를 포함한다. 엘라스토머 컴파운드는 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 및 에틸렌계 불포화 엘라스토머를 포함한다. 엘라스토머 컴파운드는 또한 임의로 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염을 포함할 수 있다. 추가로, 엘라스토머 컴파운드는 또한 임의로 제3 자유 라디칼 개시제를 포함할 수 있다. 방법(110)(도 3)은 또한 전구체 컴파운드를 제2 가교 온도에서 추가로 가교하여(22) 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성함으로써 골프공 코어 또는 코어 구성요소를 형성하는 단계(122)(도 3)를 포함한다.
A. 사출 성형
계속하여 도 3을 참조하면, 방법(110)은 부분 가교(20)에 병행하여 엘라스토머 컴파운드를 금형에 의해 획정된 캐비티 내로 사출하는 단계(28)를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 엘라스토머 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 부분적으로 가교될 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머 컴파운드는 사출 성형 장치(미도시)에 공급될 수 있으며, 사출 성형 장치를 통해 1개 이상의 스크루(미도시)에 의해 금형 캐비티 쪽으로 진행될 수 있다. 1개 이상의 스크루가 엘라스토머 컴파운드를 사출 성형 장치를 통해 진행시킬 때, 엘라스토머 컴파운드는 대략 제1 가교 온도로 가열되고 금형 캐비티 내로 사출될 수 있다. 이와 같이, 엘라스토머 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 부분 가교되어 이에 의해 전구체 컴파운드를 형성할 수 있다. 본 실시형태의 경우, 전구체 컴파운드는 원하는 형상, 예컨대 프리폼 또는 이후에 골프공(112)(도 4)의 코어 중심부(16) 또는 중간층(18, 19)을 형성하도록 합치될 수 있는 1개 이상의 반각으로 성형될 수 있다. 예를 들어, 전구체 컴파운드로부터 형성된 2개의 반각은 이후에 예를 들어 압축에 의해 골프공(112)의 1 이상의 중간층(18, 19)(도 4)으로 융합될 수 있다.
방법(110)(도 3)의 경우, 전구체 컴파운드는 이후에 가공되어 경화된 엘라스토머를 형성한다. 비제한적인 예로서, 방법(110)은 열 성형, 진공 성형, 사출 성형, 압축 성형, 절단, 스탬핑(stamping), 연삭, 및 다른 성형 공정에 의해 전구체 컴파운드를 가공하는 것을 포함할 수 있다.
예를 들어, 엘라스토머 컴파운드가 사출 성형 장치(미도시) 내에서 부분적으로 가교되는 실시형태의 경우, 추가 가교(22)(도 3)는 사출 성형 장치 내에 전구체 컴파운드를 계속 가공하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 추가 가교(22)는 전구체 컴파운드를 금형에 의해 획정된 캐비티 내로 사출하고(28)(도 3) 전구체 컴파운드를 대략 제2 가교 온도로 가열하는 것(30)(도 3)을 포함할 수 있다. 즉, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 추가 가교될 수 있다.
예를 들어, 전구체 컴파운드는 사출 성형 장치를 통해, 예를 들어 사출 성형 장치의 제2 부분을 통해 계속 이동할 수 있으며, 사출 성형 장치를 통해 1개 이상의 스크루(미도시)에 의해 금형 캐비티 쪽으로 진행할 수 있다. 1개 이상의 스크루가 전구체 컴파운드를 사출 성형 장치를 통해 계속 진행시킬 때, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내로 사출되고 대략 제2 가교 온도로 가열될 수 있다. 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 추가 가교되어 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다.
B. 압축 성형
계속하여 도 3을 참조하면, 또 다른 실시형태에서, 방법(110)은 부분 가교(20)에 병행하여 엘라스토머 컴파운드를 금형에 의해 획정된 캐비티 내에서 압축 성형하는 단계(32)를 포함할 수 있다. 즉, 엘라스토머 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 부분적으로 가교될 수 있다. 예를 들어, 금형은 제1 부분 및 제1 부분과 합치될 수 있는 제2 부분을 포함하여 이들 사이에 캐비티를 획정할 수 있다. 엘라스토머 컴파운드는 대략 제1 가교 온도로 가열되고 금형의 개방된, 가열된 캐비티의 제1 부분 내에 배치될 수 있으며, 제2 부분은 제1 부분과 합치되어 캐비티를 봉쇄할 수 있다. 이와 같이, 엘라스토머 컴파운드는 금형 캐비티 내에 부분적으로 가교되어 이에 의해 전구체 컴파운드를 형성할 수 있다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 압축 성형(32) 중에 형성되는 결과적인 전구체 컴파운드는 이후에 후속 가공되어 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다. 예를 들어, 추가 가교(122)는 전구체 컴파운드를 금형에 의해 획정된 캐비티 내에서 압축 성형하고(32) 전구체 컴파운드를 대략 제2 가교 온도로 가열하는 것(30)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전구체 컴파운드는 대략 제2 가교 온도로 가열되고, 금형의 개방된, 가열된 캐비티의 제1 부분 내에 배치될 수 있으며, 제2 부분은 제1 부분과 합치되어 캐비티를 봉쇄할 수 있다. 이와 같이, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 추가로 가교되어 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다. 본 실시형태의 경우, 경화된 엘라스토머는 경화된 엘라스토머 물품으로 성형될 수 있다.
C. 압출
대안으로, 계속하여 도 3을 참조하여 기재한 또 다른 실시형태에서, 방법(110)은 부분 가교(20)에 병행하여 엘라스토머 컴파운드를 다이에 의해 획정된 다수의 개구부를 통해 압출하여(34), 이에 의해 전구체 컴파운드로부터 형성되는 다수의 펠릿을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머 컴파운드는 다수의 개구부를 통해 압출되고 절단되어 다수의 펠릿을 형성할 수 있다. 특히, 엘라스토머 컴파운드는 압출기(미도시) 내로 사출되고, 압출기를 통해 1개 이상의 스크루(미도시)에 의해 다이의 다수 개구부 쪽으로 진행될 수 있다. 1개 이상의 스크루가 엘라스토머 컴파운드를 압출기를 통해 진행시킬 때, 엘라스토머 컴파운드는 대략 제1 가교 온도로 가열될 수 있다. 이와 같이, 엘라스토머 컴파운드는 압출기 내에서 부분적으로 가교되고 다수의 개구부를 통해 압출되어, 이에 의해 전구체 컴파운드를 펠릿화된 형태로 형성할 수 있다. 본 실시형태의 경우, 전구체 컴파운드는, 후속하여 사출 성형 장치 또는 압축 성형 장치로 공급될 수 있는 다수의 펠릿으로 성형될 수 있다.
유리하게도, 전구체 컴파운드로부터 형성되는 결과적인 다수의 펠릿은 다수의 펠릿이 함께 융합하지 않고, 대신에 개개 펠릿으로서 분리되어 유지될 수 있도록 충분한 기계적 온전성을 가질 수 있다. 이와 같이, 다수의 펠릿은 임의로 다른 공급 원료와 혼합될 수 있거나 골프공(112)(도 4)의 1 이상의 중간층(18, 19)(도 4) 또는 중심부(16)(도 4)로 후속 가공될 수 있으며, 예를 들어 사출 또는 압축에 의해 성형될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 압출 도중 전구체 컴파운드로부터 형성되는 결과적인 다수의 펠릿은 이후에 후속 가공되어 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다. 예를 들어, 추가 가교(22)는 다수의 펠릿을 금형에 의해 획정된 캐비티 내로 사출하고(28) 다수의 펠릿을 대략 제2 가교 온도로 가열하는 것(30)을 포함할 수 있다. 즉, 펠릿화된 형태의 전구체 컴파운드는 사출 성형 장치(미도시)에 의해 추가로 가교될 수 있다. 예를 들어, 전구체 컴파운드는 사출 성형 장치를 통해 1개 이상의 스크루에 의해 금형 캐비티 쪽으로 진행할 수 있다. 1개 이상의 스크루가 전구체 컴파운드를 사출 성형 장치를 통해 진행시킬 때, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내로 사출되고 대략 제2 가교 온도로 가열될 수 있다. 이와 같이, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 추가로 가교되어, 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다. 본 실시형태의 경우, 경화된 엘라스토머는 임의의 원하는 형상, 예컨대 이후에 골프공(112)(도 4)을 형성하도록 합치될 수 있는 1개 이상의 반각(미도시)을 가질 수 있다. 경화된 엘라스토머로부터 형성되는 2개의 반각은 이후에 예를 들어 열 또는 접착제에 의해 골프공(112)의 1 이상의 중간층(18, 19)(도 4) 또는 중심부(16)로 융합될 수 있다.
대안으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 압출(34) 중에 형성되는 결과적인 다수의 펠릿은 이후에 후속하여 압축 성형되어 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다. 예를 들어, 추가 가교(22)는 다수의 펠릿을 금형에 의해 획정된 캐비티 내에서 압축 성형하고(32) 전구체 컴파운드를 대략 제2 가교 온도로 가열하는 것(30)을 포함할 수 있다. 즉, 전구체 컴파운드는 펠릿화된 형태의 전구체 컴파운드를 금형 캐비티 내에서 압축 성형(32)함으로써 추가로 가교될 수 있다. 예를 들어, 전구체 컴파운드는 대략 제2 가교 온도로 가열되고 금형의 개방된, 가열된 캐비티의 제1 부분 내에 배치될 수 있으며, 제2 부분은 제1 부분과 합치되어 캐비티를 봉쇄할 수 있다. 이와 같이, 전구체 컴파운드는 금형 캐비티 내에서 추가 가교되어, 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성할 수 있다. 본 실시형태의 경우, 경화된 엘라스토머는 원하는 형상, 예컨대 골프공(112)(도 4)의 중심부(16)(도 4)로 성형될 수 있다.
골프공 제조
이제 도 3 및 4를 참조하면, 방법(110)(도 3)은 또한 커버(24)가 최외각 중간층(19)을 둘러싸서 골프공(112)(도 4)을 형성하도록, 커버(24)(도 4)를 최외각 중간층(19)(도 4) 상에 배치하는 단계(36)(도 3)를 포함한다. 예를 들어, 커버(24)는 또한 압축 성형 또는 사출 성형에 의해 형성될 수 있으며, 협력하여 코어(14)를 둘러쌀 수 있는 제1 반구형 절반 및 제2 반구형 절반을 포함할 수 있다. 커버(24)는 다수의 딤플(26)(도 4)을 가질 수 있으며, 골프공(112)의 비행 중 스핀 속도에 영향을 미치도록 구성되거나 배열될 수 있다. 이와 같이, 커버(24)는 골프공(112)의 비교적 얇은, 외부 구조 층일 수 있다. 커버(24)는 또한 비구조 층, 예컨대 코팅, 예를 들어, 브랜드 마킹, 컬러 코트, 또는 클리어코트를 포함할 수 있다.
일반적으로, 골프공(112)은 1 이상의 사출 성형 또는 압축 성형 단계를 통해 형성될 수 있다. 예를 들어, 한 구조에서, 다층 골프공(112)의 제조는 중심부(16)를 사출 성형을 통해 형성하는 단계; 중심부(16) 주위에 냉간 성형 또는 부분 가교된 엘라스토머 중간층(18)을 압축 성형하는 단계; 중간층(18) 주위에 추가 중간층(19)을 압축 또는 사출 성형하는 단계; 및 중간층(19) 주위에 커버 층(24)을 사출 성형 또는 압축 성형을 통해 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
특정 실시형태에서, 중심부(16)는 2-가교 온도 방법에 의해 엘라스토머 컴파운드로부터 예를 들어 압축 또는 사출 성형에 의해 제조될 수 있다. 특정 실시형태에서, 1 이상의 중간층이 중심부(16)와 엘라스토머 중간층(18) 사이에 형성될 수 있으며, 공은 이후에 중간층(18) 주위에 중간층(19) 또는 다른 중간층들을 포함할 수 있거나 포함하지 않을 수 있다. 다른 실시형태에서, 커버 층(24)은 엘라스토머 컴파운드 또는 부분 가교된 엘라스토머로부터 형성되는 중심부 또는 중간층 대신에 또는 이에 더해 엘라스토머 컴파운드 또는 부분 가교된 엘라스토머로부터 형성될 수 있다.
도 5A 및 5B에 개략적으로 도시한 바와 같이, 중심부(16)를 형성하는데 사용되는 사출 성형 공정 중에, 2개의 반구형 다이(150, 152)는 협력하여 유동가능한 상태의 열가소성 재료(156)로 충전될 수 있는 금형 캐비티(154)를 형성할 수 있다. 반구형 성형 다이(150, 152)는 분할선(158)에서 만날 수 있다. 중심부는 본원에서 개시한 방법에 따라 제1 가교 온도에서 부분 가교되고, 제2 가교 온도에서 추가 가교되는, 엘라스토머, 제1 개시제, 및 제2 개시제가 있는, 엘라스토머 조성물로 제조될 수 있다. 또 다른 실시형태에서는, 열가소성 이오노머가 중심부(16)를 형성하는데 사용될 수 있다. 적합한 열가소성 이오노머 재료는 예를 들어 이 아이 듀퐁사(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 상업적으로 입수가능하다. 구체적인 실시형태에서, 중심부는 고도로 중화된 열가소성 이오노머 조성물로부터 형성될 수 있으며, 여기서 이오노머만이 용융 가공 가능하지 않게 할 수준을 넘는 수준으로 산 공중합체 또는 이오노머가 가공성을 상실하지 않고 중화될 수 있도록 산 공중합체 또는 이오노머에 충분히 큰 분자량의, 단량체성, 일작용성 유기산 또는 유기산의 염을 첨가함으로써 이오노머 수지가 형성된다.
일단 재료(156)가 주위 온도로 냉각되면, 이것을 성형 다이로부터 빼낼 수 있다. 일단 중심부(16)를 형성하고 금형로부터 빼내면, 절단, 연삭, 샌딩, 연마제 매질에 의한 텀블링, 및/또는 극저온 디플래싱(deflashing)의 임의 조합을 사용하여 임의의 성형 플래시(flash)를 제거할 수 있다. 디플래싱 후, 예컨대 분무, 텀블링, 및/또는 침지를 통해 접착제 또는 결합제를 중심부의 외부 표면에 도포할 수 있다. 추가로, 이 단계에서 1 이상의 표면 처리, 예컨대 기계적 조면 처리(surface roughening), 플라스마 처리, 코로나 방전 처리, 또는 화학적 처리를 사용하여 중간층(18)에 대한 후속 접착성을 증가시킬 수 있다. 사용될 수 있는 접착제와 결합제에 대한 비제한적인, 적합한 예는 중합체 접착제 예컨대 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 이성분 접착제 예컨대 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 아크릴 수지, 폴리에스테르 수지, 및 셀룰로오스 수지 및 이들을 위한 가교제, 예를 들어, 폴리에폭시드 수지를 위한 폴리아민 또는 폴리카르복실산 가교제, 폴리알코올 작용성 수지를 위한 폴리이소시아네이트 가교제, 등등; 또는 실란 커플링제 또는 실란 접착제를 포함한다. 접착제 또는 결합제는 기계적 조면 처리, 플라스마 처리, 코로나 방전 처리, 또는 화학적 처리와 같은 표면 처리와 함께 또는 없이 사용될 수 있다.
일단 (필요하다면) 임의의 표면 코팅/제제가 도포되고/수행되면, 중간층(18)은 중심부(16) 주위에 예를 들어 압축 성형 공정을 통해 형성될 수 있다. 압축 성형 동안, 엘라스토머 컴파운드 또는 전구체 컴파운드의 2개 반구형 블랭크를 중심부(16) 주위에 프레스-피팅시킬 수 있다. 일단 배치되면, 적합한 다이는 열 및/또는 압력을 블랭크의 외부에 적용하여 엘라스토머 컴파운드의 블랭크에 대해 제1 및 제2 가교 온도에서 2-스테이지 경화 또는 전구체 컴파운드의 블랭크에 대해 제2 가교 온도에서 최종 가교로 블랭크를 함께 융합하면서 이들을 경화/가교시킬 수 있다. 경화 공정 동안, 열과 가해진 압력의 적용으로 엘라스토머 재료가 중심부(16)의 외부 표면에 일치하고 이에 부착하도록 할 수 있다.
도 6A-6D에서는 골프공의 구형 요소 주위에 층을 압축 성형하는데 사용될 수 있으며, 예컨대 중심부(16) 주위에 중간층(18) 또는 중심부와 이미 적용된 중간층 또는 층들로 이루어진 구형 요소 주위에 층(19) 또는 커버(24)와 같은 추가 중간층을 성형하는데 사용될 수 있는 공정의 실시형태를 추가로 도시한다. 도 6A에 도시한 바와 같이, 층은 엘라스토머, 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 제3 자유 라디칼 개시제, 가교제 또는 다른 가교제들로서 작용할 수 있는 불포화 단량체, 예를 들어 불포화 카르복실산 또는 불포화 카르복실산의 금속염, 및 임의로 엘라스토머 컴파운드의 피스(160) 전체에 걸쳐 균일하게 또는 불균일하게 혼합될 수 있는 충전제 또는 다른 첨가제를 포함하는 엘라스토머 컴파운드의 피스(160)로서 시작될 수 있다. 피스(160)는 예를 들어 압출기에서 배합되고, 추가 가공을 위해 시트 또는 다른 적절한 형태로 압출될 수 있다. 일 실시형태에서, 배합된 엘라스토머는 압출기 내에서 제3 가교 온도에서 부분적으로 가교된다. 또 다른 실시형태에서, 엘라스토머는 압출기 내에서 제1 및 제2 가교 온도에서 순차적으로 부분 가교되어 피스(160)는 전구체 컴파운드를 포함한다. 엘라스토머는 전구체 컴파운드에서 열가소성으로 유지된다.
피스(160)는 1 이상의 절단, 스탬핑, 또는 프레싱 공정을 통해 실질적으로 반구형 블랭크(162)(도 6B에 도시됨)로 성형될 수 있다. 도 6C에 개략적으로 도시된 바와 같이, 2개의 압축 성형 다이(164, 166)는 구형 금속 코어(172) 주위에 한 쌍의 대향(opposing) 블랭크(168, 170)를 형성할 수 있다. 또 다른 실시형태에서는, 반구각(hemispherical shell)이 수 금형과 암 금형 세트를 사용하여 예를 들어 압축 성형 또는 사출 성형에 의해 성형된다. 엘라스토머 중합체의 가교가 압출기에서 수행되지 않았던 실시형태에서는, 압축 성형 다이들 사이에 한 쌍의 대향 블랭크(168, 170)로 피스(160)의 성형은 제3 가교 온도에서 부분 가교하여 부분 가교된 엘라스토머의 대향 블랭크(168, 170)를 제공하는 것을 포함할 수 있거나 제3 가교 온도 및 제1 가교 온도 둘 다에서 부분 가교하여 전구체 컴파운드의 대향 블랭크(168, 170)를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 추가 예에서, 배합된 엘라스토머가 압출기 내에서 제3 가교 온도에서 부분적으로 가교되는 경우, 엘라스토머는 이 단계에서 제1 가교 온도에서 추가 가교되어 전구체 컴파운드의 대향 블랭크(168, 170)를 제공할 수 있다.
끝으로, 도 6D에 도시한 바와 같이, 구형 금속 코어(172)가 중심부(16)(또는 다른 구형 골프공 요소)에 의해 대체될 수 있으며, 블랭크(168, 170)는 제2의 한쌍의 대향 성형 다이(172, 174)(이전 단계에서 사용된 동일한 다이(164, 166)일 수 있거나 아닐 수 있음)에 의해 다시 압축 성형될 수 있다. 이 단계 중에, 다이(172, 174)는 충분한 양의 열과 압력을 가해 블랭크(168, 170)가 금형 캐비티 내에서 흐르고, 서로 융합하며, 가교하게 하여 경화된 엘라스토머 물품을 형성한다. 엘라스토머가 가교를 경험하지 않은 경우, 경화는 2-스테이지 경화일 수 있으며, 이때 임의로 제3 가교 온도에서 부분 가교한 다음, 제1 가교 온도에서 부분 가교하여 전구체 컴파운드를 형성한 다음 전구체 컴파운드를 제2 가교 온도에서 추가로 가교하여 경화된 엘라스토머 물품을 형성한다. 엘라스토머가 제3 가교 온도에서 부분 가교되는 경우, 압출기에서든지 또는 대향 블랭크(168, 170)의 형성 중이든지, 압축 금형에서의 경화는 2-스테이지 경화일 수 있으며, 이때 제1 가교 온도에서 부분 가교하여 전구체 컴파운드를 형성한 다음 전구체 컴파운드를 제2 가교 온도에서 추가 가교하여 경화된 엘라스토머 물품을 형성한다. 대향 블랭크(168, 170)가 이미 가교되어 전구체 컴파운드를 형성한 경우, 대향 블랭크(168, 170)는 압축 금형 내에서 제2 가교 온도에서 추가로 경화되어 경화된 엘라스토머 물품을 형성한다.
일단 경화되면, 구형 요소와 추가된 층(예를 들어, 결합된 중심부(16)와 중간층(18))을 금형으로부터 빼낼 수 있다.
골프공 또는 골프공 부분의 형성 방법에서, 반구각으로서, 제1 및 제2 열가소성 반구각은 엘라스토머, 제1 개시제, 제2 개시제, 및 불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산의 금속염, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 일원(member)을 포함하는 혼합물로부터 형성된다. 제1 및 제2 반구각은 각각 구형 요소를 수용하기 위한 캐비티와 반구각들 중 나머지 반구각에 일치하는 가장자리를 가진다. 구형 요소는 정반대에 위치한(diametrically opposed) 제1 및 제2 반구각 사이에 배치된 다음, 반구각들은 구형 요소 주위에 압축 성형되어 구형 요소를 둘러싸는 경화된 엘라스토머의 단일(unitary) 층을 형성한다.
제1 실시형태에서, 압축 성형 단계는 제1 및 제2 반구각을 제1 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 제1 가교 밀도로 부분 가교한 다음, 제1 및 제2 반구각을 제1 가교 온도보다 더 높은 제2 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 최종 가교 밀도로 추가 가교하는 것을 포함한다. 엘라스토머 혼합물은 추가로 제3 자유 라디칼 개시제를 포함하며, 제1 및 제2 반구각을 제1 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 제1 가교 밀도로 부분 가교하기 전에, 제1 가교 온도보다 더 낮은 제3 가교 온도에서 가열되어 엘라스토머를 제1 가교 밀도보다 더 작은 제3 가교 밀도로 부분 가교한다. 엘라스토머는 제3 가교 밀도에서 열가소성이다. 제3 가교 온도에서 부분 가교는 압축 성형 단계에서, 또는 반구각을 형성하는 중에, 또는 반구각을 형성하기 전에, 예를 들어 배합 중 압출기에서 수행된다.
제2 실시형태에서, 반구각의 형성 단계는 제1 및 제2 반구각을 제1 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 엘라스토머가 열가소성인 제1 가교 밀도로 부분 가교하는 것을 포함하며, 압축 성형 단계는 제1 및 제2 반구각을 제1 가교 온도보다 더 높은 제2 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 최종 가교 밀도로 추가 가교하는 것을 포함한다. 제1 및 제2 반구각을 제1 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 제1 가교 밀도로 부분 가교하기 전에, 혼합물은 제1 가교 온도보다 더 낮은 제3 가교 온도에서 가열되어 엘라스토머를 제1 가교 밀도보다 더 작지만 엘라스토머가 열가소성인 제3 가교 밀도로 부분 가교한다. 제3 가교 온도에서 부분 가교는 반구각 형성 중에, 또는 반구각 형성 전에, 예를 들어 배합 중 압출기에서 수행된다.
제3 실시형태에서, 엘라스토머 혼합물을 제1 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 엘라스토머가 제1 및 제2 반구각을 형성하기 전에 열가소성인 제1 가교 밀도로 부분 가교한다. 압축 성형 중에 반구각을 제1 가교 온도보다 더 높은 제2 가교 온도에서 가열하여 최종 가교 밀도로 엘라스토머를 추가 가교한다. 제1 및 제2 반구각을 제1 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 제1 가교 밀도로 부분 가교하기 전에, 혼합물을 제1 가교 온도보다 더 낮은 제3 가교 온도에 가열하여 엘라스토머를 제1 가교 밀도보다 더 작지만 엘라스토머가 열가소성인 제3 가교 밀도로 부분 가교한다. 제3 가교 온도에서 부분 가교와 제1 가교 온도에서 부분 가교는 둘 다 예를 들어 압출기에서, 예컨대 배합 중에 수행될 수 있다.
이들 실시형태에서, (i) 제1 자유 라디칼 개시제는 반감기가 제1 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분이며, 제2 자유 라디칼 개시제는 반감기가 제2 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분이고, 제3 자유 라디칼 개시제는 반감기가 제3 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분이며, 제2 가교 온도는 제1 가교 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높고, 제1 가교 온도는 제3 가교 온도보다 적어도 약 20℃ 정도 더 높거나; (ii) 제1 자유 라디칼 개시제는 제1의 1분 반감기 온도를 가지며, 제2 자유 라디칼 개시제는 제1의 1분 반감기 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높은 제2의 1분 반감기 온도를 가지고, 제3 자유 라디칼 개시제는 제1의 1분 반감기 온도보다 적어도 약 20℃ 더 낮은 제3의 1분 반감기 온도를 가지며, 제1 가교 온도는 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 약 20℃ 더 높은 온도이고, 제2 가교 온도는 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 약 20℃ 더 높은 온도이며, 제3 가교 온도는 제3의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 약 20℃ 더 높은 온도이다.
반구각은 중간층(예를 들어, 18, 19) 또는 커버 층(24)인 층을 형성할 수 있다. 구형 요소는 중심부(16)일 수 있거나 1 이상의 둘러싸는 중간층(예를 들어, 18, 19)이 있는 중심부일 수 있고, 각각은 경화된 엘라스토머일 수 있고, 방금 기재한 방법에 의해 제조될 수 있다.
커버 층(24)은 일반적으로 코어를 둘러쌀 수 있으며(도 4에서, 외부 중간층(19)을 에워싸는), 커버 층(24)은 공(112)의 최외부 표면을 획정한다. 커버는 일반적으로 본원에서 기재한 방법에 따른 엘라스토머 조성물로부터 또는 열가소성 재료, 예컨대 휨 모듈러스가 최대 약 1000 psi 일 수 있는 열가소성 폴리우레탄으로부터 형성될 수 있다. 다른 실시형태에서, 커버는 예컨대 상표명 서린(Surlyn®) 하에 이 아이 듀퐁사로부터 상업적으로 입수가능한 이오노머로부터 형성될 수 있다.
엘라스토머 컴파운드로부터 형성되는 결과적인 골프공은 코어와 코어 위에 배치되고 코어를 둘러싸는 커버를 포함한다. 다양한 실시형태에서, 골프공은 코어와 커버를 가진 2 피스 공일 수 있거나 코어가 중심부 및 중심부와 커버 사이에 배치된 중간층으로 이루어진 다중 피스 공일 수 있다. 도 4에서는 중심부(16) 및 중심부(16)와 커버(24) 사이에 2개의 중간층(18 및 19)으로 이루어진 코어가 있는 4 피스 공을 도시한다. 중심부 또는 중간층(18, 19) 중 하나 또는 둘은 경화된 엘라스토머로부터 형성될 수 있으며, 이는 골프공(112)의 반발 계수(COR)를 증가시킬 수 있다.
골프공에 대한 반발 계수(COR)는 골프공을 공기 대포로부터 40 m/sec의 초기 속도로 공기 대포로부터 약 1.2 미터 떨어져 배치된 강판 쪽으로 발사함으로써 측정될 수 있다. 추가로, 속도 관찰 장치가 공기 대포로부터 약 0.7 미터의 거리로 이격될 수 있다. 골프공이 강판을 타격한 후, 골프공은 속도 관찰 장치를 통해 복귀 속도로 다시 튀어나온다. 골프공에 대한 반발 계수는 골프공의 복귀 속도를 골프공의 초기 속도로 나눔으로써 계산된다.
코어는 경화된 엘라스토머를 포함하며, 경화된 엘라스토머는 에틸렌계 불포화 엘라스토머, 제1의 1분 반감기 온도를 가진 제1 자유 라디칼 개시제, 및 제1의 1분 반감기 온도보다 적어도 약 30℃ 정도 더 높은 제2의 1분 반감기 온도를 가진 제2 자유 라디칼 개시제를 포함하는 엘라스토머 컴파운드로부터 형성된다. 엘라스토머 컴파운드는 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 높은 온도와 동일한 제1 가교 온도에서 부분 가교되어 전구체 컴파운드를 형성한다. 전구체 컴파운드는 제1 가교 온도보다 더 높은 제2 가교 온도에서 추가로 가교된다. 제2 가교 온도는 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 높은 온도와 동일하며, 이에 의해 경화된 엘라스토머를 형성한다.
엘라스토머 컴파운드로부터 형성된 골프공(112)(도 4)은 우수한 반발 계수를 가질 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "반발 계수"는 골프공(112)의 복원력에 대한 측정치이다. 반발 계수는 골프공(112)이 부딪치고 강판으로부터 다시 튀어나온 후 골프공(112)의 복귀 속도를 골프공(112)의 초기 속도로 나눔으로써 계산될 수 있다.
엘라스토머 컴파운드의 형성 방법(110)(도 1) 및 골프공(112)(도 4)의 형성 방법(110)(도 3)은 골프공(112)의 우수한 반발 계수에 기여할 수 있다. 특히, 엘라스토머 컴파운드를 제1 자유 라디칼 개시제를 사용하여 제1 가교 온도에서 부분 가교하고(20)(도 1), 전구체 컴파운드를 제2 자유 라디칼 개시제를 사용하여 제2 가교 온도에서 추가 가교하면(22)(도 1) 앞서 언급된 이중-스테이지 경화 및 이중-경화 온도 방법(10, 110)에 의해 형성되지 않는 그 밖의 다른 엘라스토머 컴파운드와 비교하여 엘라스토머 컴파운드에 우수한 복원력과 유연함을 제공할 수 있다.
경화된 엘라스토머, 및 경화된 엘라스토머로부터 형성된 물품(12)(도 2)은 우수한 물성을 가질 수 있다. 예를 들어, 경화된 엘라스토머 및 물품(12)은 우수한 복원력을 가질 수 있다. 특히, 엘라스토머 컴파운드를 제1 자유 라디칼 개시제를 사용하여 제1 가교 온도에서 부분 가교하고, 전구체 컴파운드를 제2 자유 라디칼 개시제를 사용하여 제2 가교 온도에서 추가 가교하면 이중-스테이지 경화 및 이중-경화 온도 방법(10, 110)에 의해 형성되지 않는 그 밖의 다른 경화된 엘라스토머와 비교하여 경화된 엘라스토머에 우수한 복원력과 유연함을 제공할 수 있다. 예를 들어, 방법(110)(도 3)에 의해 형성된 골프공(112)(도 4)은 우수한 탄성을 가질 수 있고, 사용 수명에 걸쳐 우수한 내구성 및 비행 중 허용 가능한 스핀을 나타낼 수 있다.
본 개시 내용을 실시하기 위한 최선의 모드를 상세히 기재하였지만, 본 개시 내용이 관련된 기술에서 통상의 기술자는 첨부 청구범위 내에서 본 개시 내용을 실시하기 위한 다양한 대체 디자인과 실시형태를 인정할 것이다. 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 제반 사항은 예시만으로 해석될 것이며 한정으로서 해석되지 않을 것으로 의도된다.

Claims (11)

  1. 골프공 또는 골프공 부분의 형성 방법으로서,
    (a) 엘라스토머, 제1 개시제, 제2 개시제, 및 불포화 카르복실산, 불포화 카르복실산의 금속염, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 일원(member)을 포함하는 혼합물로부터 제1 열가소성 반구각(hemispherical shell) 및 제2 열가소성 반구각을 형성하는 단계로서, 제1 반구각과 제2 반구각 각각은 구형 요소(spherical component)를 수용하기 위한 캐비티(cavity)와 반구각들 중 나머지 반구각에 합치되는 가장자리를 가지며, 형성은 제1 반구각과 제2 반구각을 제1 가교 온도에서 가열하여, 엘라스토머가 열가소성인 제1 가교 밀도로 엘라스토머를 부분적으로 가교시키는 것을 포함하는 것인 단계;
    (b) 정반대에 위치한 제1 반구각과 제2 반구각 사이에 구형 요소를 배치하는 단계;
    (c) 제1 반구각과 제2 반구각을 구형 요소 주위에 압축 성형하여 구형 요소를 둘러싸는 경화된 엘라스토머의 단일(unitary) 층을 형성하는 단계로서, 압축 성형은 제1 가교 온도보다 더 높은 제2 가교 온도에서 제1 반구각과 제2 반구각을 가열하여 엘라스토머를 최종 가교 밀도로 추가 가교시키는 것을 포함하는 것인 단계
    를 포함하며,
    여기서, 제1 반구각과 제2 반구각을 제1 가교 온도에서 가열하여 엘라스토머를 제1 가교 밀도로 부분적으로 가교시키기 전에, 혼합물은 제3 자유 라디칼 개시제를 더 포함하고 제1 가교 온도보다 더 낮은 제3 가교 온도에서 가열되어 엘라스토머를 제1 가교 밀도보다 더 작은 제3 가교 밀도로 부분적으로 가교시키고, 엘라스토머는 제3 가교 밀도에서 열가소성이며;
    추가적으로
    (i) 제1 자유 라디칼 개시제가 제1 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분의 반감기를 가지고, 제2 자유 라디칼 개시제가 제2 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분의 반감기를 가지고, 제3 자유 라디칼 개시제가 제3 가교 온도에서 약 0.2분 내지 약 5분의 반감기를 가지고, 제2 가교 온도가 제1 가교 온도보다 약 30℃ 이상 더 높고, 제1 가교 온도가 제3 가교 온도보다 약 20℃ 이상 더 높거나; 또는
    (ii) 제1 자유 라디칼 개시제가 제1의 1분 반감기 온도(one-minute half-life temperature)를 가지고, 제2 자유 라디칼 개시제가 제1의 1분 반감기 온도보다 약 30℃ 이상 더 높은 제2의 1분 반감기 온도를 가지고, 제3 자유 라디칼 개시제가 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 이상 더 낮은 제3의 1분 반감기 온도를 가지고, 제1 가교 온도가 제1의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 약 20℃ 더 높은 온도이고, 제2 가교 온도가 제2의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 약 20℃ 더 높은 온도이고, 제3 가교 온도가 제3의 1분 반감기 온도보다 약 20℃ 더 낮은 온도 내지 약 20℃ 더 높은 온도인 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제3 가교 온도에서의 부분 가교는 형성 단계(a)에서 수행되는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제3 가교 온도에서의 부분 가교는 형성 단계(a) 전에 수행되는 것인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 제3 가교 온도에서의 부분 가교는 압출기 내에서 수행되는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 엘라스토머는 폴리부타디엔을 포함하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 가교 온도가 제1 가교 온도보다 약 50℃ 이상 더 높거나 제1 자유 라디칼 개시제의 1분 반감기 온도가 제2 자유 라디칼 개시제의 1분 반감기 온도보다 약 50℃ 이상 더 낮은 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가교 온도는 약 100℃ 내지 최대 약 190℃이고, 제2 가교 온도는 약 165℃ 내지 약 280℃이며, 제3 가교 온도는 약 50℃ 내지 약 130℃인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 자유 라디칼 개시제는 제1 자유 라디칼 개시제와 제2 자유 라디칼 개시제의 총합 중량 100 중량부를 기준으로 최대 약 40 중량부의 양으로 사용되고; 추가적으로 제3 자유 라디칼 개시제는 제1 자유 라디칼 개시제, 제2 자유 라디칼 개시제, 및 제3 자유 라디칼 개시제의 총합 중량 100 중량부를 기준으로 최대 약 25 중량부의 양으로 사용되는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 가교 온도에서의 가열은 약 0.5분 내지 약 15분간 수행되고; 제2 가교 온도에서의 가열은 약 1분 내지 약 30분간 수행되며; 제3 가교 온도에서의 가열은 약 0.5분 내지 약 15분간 수행되는 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 형성되고, 중심부, 커버, 및 중심부와 커버 사이에 1 이상의 중간층을 갖는 골프공으로서, 형성되는 단일(unitary) 층이 중간층인 골프공.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 형성되고, 중심부, 커버, 및 중심부와 커버 사이에 1 이상의 중간층을 갖는 골프공으로서, 형성되는 단일 층이 커버인 골프공.
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