KR920006255B1 - 세겹으로 이루어진 골프공 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

세겹으로 이루어진 골프공
제1-3도는 본 발명에 의한 세겹으로 이루어진(three piece solid) 골프공의 단면도이다.
제4도는 종래의 세겹으로 이루어진 골프공의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, la, lb : 내핵 2, 2a, 2b : 외층
3, 3a, 3b : 커버
본 발명은 이중핵의 크기, 비중, 경도의 조절을 통해서 우수한 반발탄성, 비거리, 알맞은 스핀성능을 갖는 세겹으로 이루어진 (three piece solid) 골프공에 관한 것이다.
시합용 골프공의 중요한 기능은 비거리와 스핀성능이다. 두겹으로 이루어진 골프공은 일반적으로 반발탄성, 비거리는 우수하나 핵이 딱딱하여 스핀성능이 좋지 않고 사권(thread-wound) 골프공은 일반적으로 스핀성능은 우수하나 제조후 시간이 경과함에 따라 고무실이 느슨해져서 반발탄성이 낮아지고 비거리가 떨어지는 결함이 있다.
종래, 제4도와 같이 이중핵 각부의 크기와 경도를 조절하여 두겹으로 이루어진 골프공과 유사한 비거리를 가지며 사권 골프공에 근접하여 타구감을 갖는 내핵이 부드럽고 외층이 딱딱한 세겹으로 이루어진 골프공이 개발되어 시판되고 있으나 비거리와 스핀성능에 있어서 충분히 만족스러운 것은 못되고 개선할 여지가 있다.
골프공의 총거리는 비거리와 구르는 거리로 나누어 지는데 구르는 거리는 지면의 요철 때문에 정확성이 없으므로 비거리가 매우 중요하다. 골프공의 비거리는 반발탄성에 가장 직접적인 영향을 받으나 드라이버로 타격시 반발탄성과 공기 역학적 성질(딤플(dimple)의 특성)이 동일한 조건하에서는 스핀성능이 좋으면 떠오르는 능력이 높아져서 일반적으로 스핀율이 약 2500RPM까지는, 스핀율이 높아지면 탄도의 정점이 높아지면서 비거리가 늘어난다.
본 발명의 목적은 이중핵 각부의 크기, 비중, 경도의 조절을 통해서 우수한 반발탄성, 비거리, 알맞은 스핀성능을 갖는 세겹으로 이루어진 골프공을 만드는 것이다. 제시된 제1도는 본 발명에 의해 만들어지는 세겹으로 이루어진 골프공의 도면이며, 내핵(1)과, 내핵을 둘러싸고 있는 외층(2)와, 그 외층을 보호하는 커버(3)으로 이루어쳐 있다. 일반적으로 두겹으로 이루어진 골프공의 핵의 표면이 부드러우면 핵과 커버의 탄성률(MODULUS OF ELASTICITY)의 차가 커져서 반발탄성이 낮아지는 경향이 있으나, 본 발명에 의한 세겹으로 이루어진 골프공은 이중핵의 경도의 분포를 제시된 제1도의 범위내에서 내핵과 외층과의 내핵폭접경부위를 제일 높게 하고 중심 쪽으로 차차 낮게 하고 표면쪽으로 차차 낮게 만듬으로써 제일 높은 경도부위에 높은 에너지의 축적이 이루어지게 하여 타격시 클럽면의 에너지가 가창 높은 경두부위에 효율적으로 전달되고 그 부위의 축적된 높은 에너지가 손실 없이 쉽게 내측으로 전달되어 높은 반발탄성을 나타내게된다. 이때 내핵의 중심 쪽으로 차차 낮아지는 경도 분포가 쇼아D로 2정도 다시 높아졌다 낮아지는 것은 효율적인 에너지의 전달을 저해하지 않는 허용한도이며 표면쪽이 외층의 중심보다 경도가 쇼아D로 2정도 다시 높아지는 것 까지가 효율적인 에너지 전달을 저해하지 않고 알맞은 스핀성능을 나타내는 허용한도이다. 또한 외층이 부드럽고 내핵이 외층보다 딱딱하여 알맞은 스핀성능을 나타내게 되어 적절한 탄도를 형성하여 비거리가 증가한다. 또한 퍼팅(putting)시에 이구가 늣어져서 유리하다.
본 발명에 의한 세겹으로 이루어진 골프공은 다음과 같은 제한이 주어져 있는데, 내핵의 크기가 23-35m/m로 이루어진 이유는 23m/m미만에서는 부드러운 외층의 두께가 너무 두꺼워져서 반발탄성이 저하되어 비거리의 저하가 오는 경향이 있으며, 또 내핵의 크기가 35m/m가 넘으면 외층의 두께가 너무 얇아 딱딱한 내핵이 느끼져서 타구감이 나빠진다.
내핵의 경도가 쇼아D 30-62로 이루어진 이유는, 30미만에서는 내핵이 너무 부드러워 영국과 미국 골프협회의 제한 초속 250ft/sec(+2%허용오차)에 근접하는 반발탄성을 얻을 수 없으며, 62를 넘으면 타구감이 나빠진다. 외층의 크기가 36-41m/m로 이루어진 이유는, 36m/m미만이면 커버의 두께가 두꺼워져서 비거리의 저하가 오고, 41m/m이상에서는 커버의 두께가 너무 얇아져 내구성이 약해진다. 외층의 경도가 쇼아D 30-56로 이루어진 이유는 30미만에서는 외층이 너무 부드러워 영국과 미국 골프 협회의 제한 초속 250ft/sec(+2%허용오차)에 근접하는 반발탄성을 얻을 수 없으며, 56을 넘으면 알맞은 스핀성능을 내기가 어렵게 된다.
내핵과 외층과의 내핵쪽 접경부위의 경도가 쇼아D 50-62로 이루어진 이유는, 50미만에서는 높은 에너지의 축적이 이루어지게 할수없고, 62이상에서는 타구감이 나빠진다. 본 발명에 의한 세겹으로 이루어진 골프공은 다음과 같은 2가지 유형의 구조를 갖고 있다.
(1) 제2도에서 제시한 유형으로서 내핵(1a)에 있어서 크기 23-35m/m, 비중 1.15-1.5, 경도(쇼아D)30-62, 외층(2a)에 있어서 크기 36-41m/m, 비중 1.0-1.2, 경도(쇼아D) 30-56, 내핵과 외층과의 내핵쪽 접경부위가 경도(쇼아D) 50-62로 이루어진 것이다.
이 유형의 세겹으로 이루어진 골프공은 커버(3a)가 딱딱한 수지로 되어 있을 경우에도 타격시 이중핵의 외층(2a)가 부드럼고 내핵의 비중이 외층보다 무거워서 알맞은 스핀성능을 얻을 수 있어 적절한 탄도를 형성하여 우수한 비거리를 낸다. 특히 숏아이언 타격시에 예리한 백스핀 효과를 낸다.
(2) 제3도에서 제시한 유형으로 내핵(1b)에 있어서 크기 23-35m/m, 비중 1.0-1.2, 경도(쇼아D) 30-62, 외층(2b)에 있어서 크기 36-41m/m, 비중 1.15-1.8, 경도(쇼아D) 30-56, 내핵과 외층과의 내핵쪽 접경부위가 경도(쇼아D) 50-62로 이루어진 것이다.
이 유형의 세겹으로 이루어진 골프공은 커버(3b)가 딱딱한 수지로 되어 있을 경우에도 타격시 이중핵의 외층(2b)가 부드러워서, 외층의 비중이 내핵보다 높게 되어 있을 때에 구르는 거리가 많아져 정확성이 저하되는 일반적인 경향에도 불구하고, 알맞은 스핀성능을 얻을 수 있어 적절한 탄도를 형성하여 우수한 비거리를 낸다. 특히 드라이버 타격시에 바람이 강한 특성이 있다.
상기(1), (2) 유형의 세겹으로 이루어진 골프공은 각각의 특징이 있어 골퍼들의 스윙의 특성(클럽 헤드 속도, 스핀을 내는 능력, 골프공을 쳐 올리는 각도)에 맞추어 선택할 수 있다. 본 발명에 있어서의 내핵과 외층을 구성하는 재질로서는 일반적으로 고무, 공가교제, 충진제, 개시제, 노화방지제 등인데 여기서 고무는 시스-1, 4 폴리부타디엔을 단독으로 사용하는 것이 좋으나 필요에 따라서 천연고무, 이소프렌 고무, S.B.R. 등을 알맞게 배합하여 사용해도 좋다.
공가교제로서는 αㆍβ-에틸렌성 불포화 카본 산, 또는 그의 금속염이 좋으나, 필요에 따라 트리메틸롤프로판 트리메타크릴레이트 등을 알맞게 배합하여 사용해도 좋다. αㆍβ-에틸렌성 불포화 카본산으로서는 아크릴산 및 메타크릴산 등을 들수 있고 그의 금속염으로서는 아크릴산아연 및 메타크릴산아연등을 들수 있으며 배합사용량은 기재고무 100중량부에 대해 내핵은 35-50중량부, 외층은 25-40중량부가 사용된다.
충진제로서는 산화아연, 산화연, 산화철 등과 같은 금속산화물, 황산바륨, 실리카, 탄산칼슘등이 사용되나, 상기 공가교제로써 아크릴산 또는 메타크릴산등을 사용하는 경우에는 산화아연이 알맞다. 배합사용량은 내핵이나 외층의 비중 또는 경도 등을 감안해 결정하나 특별히 제한되지는 않는다. 대체로 충진제의 배합사용량은 기재고무 100중량부에 대해 1중량부-50중량부가 사용된다.
개시제로서는 유기과산화룰이 쓰이게 되는데, 그의 종류로서는 디큐밀 퍼옥사이드, N-부틸-4, 4'-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트, 비스(t-부틸퍼옥시 이소프로필)벤젠, 1-1'-비스(t-부틸퍼옥시)-3, 3, 5-트리메틸 사이클로헥산 등이 알맞다.
개시제의 사용량은 기재고무 100중량부에 대해 0.2-3중량부가 사용된다. 필요에 따라 N-N'-m-페닐렌 디말레이미드 등과 같은 공용약품(coagent)이 사용되기도 한다. 노화방지제로서는 일반적으로 2, 2'-메틸렌-비스(4-메틸-6-t-부틸페놀)등이 사용되는데 그 사용량은 기재고무 100중량부에 대해 0.5-1.5중량부가 사용된다.
본 발명에 의한 내핵을 만들기 위해서는 상기에 소개한 성분등을 통상의 배합기구인 인터널 믹서류, 투롤밀 등을 사용하여 잘 배합한 후 일정 크기의 몰드에 넣고 성형하여 만든다. 이때의 성형방법은 압축성형이나 사출성형으로 행한다. 성형작업 조건은 본 발명에 있어서 중요한 문제인데 이는 알맞은 비중, 경도의 조정을 기하기 위함으로써 공가교제가 개시제의 도움을 받아 본 발명에 알맞는 경도 분포가 이루어질 수 있는가교반응이 일어날 수 있게 일정온도, 시간이 필요케 되는 것이다.
본 발명에 알맞는 경도 분포를 만들기 위해서 본 발명자등은 공가교제의 종류에 따른 여러가지 개시제의 적성과 가교 경화에 필요한 온도 및 시간에 따른 경도의 분포를 면필히 검토한 결과 다음과 같은 점을 발견하였다. 즉, 공가교제의 종류마다 알맞는 개시제가 있고, 그 개시제의 분해 개시 온도보다 10°-50℃높은 온도에서 가교를 시킬때가 가교제의 양을 최소화 시키면서 적절한 경도 분포를 나타낸다는 것이었다. 그보다 낮은 온도에서는 본 발명에 알맞는 경도의 순차적인 분포가 일어나지 않고, 그보다 높은 온도에서는 바깥쪽과 안쪽의 경도 차이가 너무 심하게 차이가 나는 뷸균일 반응이 일어났다. 또한, 개시제를 선택하는데 있어서도 공가교제가 휘발하는 성능이 높을때는 분해개시 온도가 낮은 것을 선택하는 것이 알맞고 휘발하는 성능이 낮을때는 분해개시 온도가 높은 것을 선택하는 것이 알맞는 경향이 있다는 것도 알게 되었다. 그러나, 고무분자는 너무 높은 온도에서의 반응은 극심한 마이크로브라운 운동과 발생기 상태의 산소로 인하여 오히려 탄소 주쇄가 끊어져서 물성이 현저히 저하되어 탄성이 나빠지고 내구성이 저하되는등 여러가지 문제점이 발생하였다.
그래서 본 발명자등은 공가교제의 αㆍβ-에틸렌성 불포화 카본 산기의 비점보다 0°-50℃ 낮은 온도에서 분해하는 개시제를 선택하여 가교반응을 행하였다. 또한, 가교반응의 시간의 경우도 비교적 낮은 온도에서 분해되는 개시제를 쓰는 경우에는 그 개시제의 분해개시 온도보다 20°-50℃ 높은 온도 조건에서 시간을10-40분 정도로 길게 하여 반응을 수행하였고, 비교적 높은 온도에서 분해되는 개시제를 쓰는 경우에는 그 개시제의 분해개시 온도보다 10°-40℃ 높은 온도 조건에서 시간을 5-25분 정도로 짧게 하는 것이 본 발명에 적합한 경도 분포를 이룰수 있었고 제품성도 저하되지 않는 핵을 얻을 수 있었다.
본 발명자등은 다음과 같은 현상을 유도하여 본 발명에 알맞은 경도 분포를 이루기 위하여 위와 같은 성형작업 조건을 선택하었다. 고무의 시스 결합에 공가교제가 가교를 이루기 위해서는 중합개시제의 종류에 따라 적절한 열과 압력을 주어 각 성분 모두가 열전달을 받아 첨가된 공가교제가 가교반응이 일어나고 그반응은 일정시간 동안 경과하여 가교, 경화가 진행완료케 되는 것인데, 열이 전달됨과 동시에 고무는 열팽창이 일어나고, 배합성분중의 공가교제는 첨가한 금속산화물, 또는 금속염 상태의 금속 주위에서 부분적으로 기체상태가 되어 내부로 부터 외부로 분자이동이 일어나게 되며, 팽창되는 고무와 개시제의 작용을 받아 가교가 일어난다.
따라서, 내핵도 내부보다 외부로 가교반응이 더 활발하게 진행되어 내핵의 제일 바깥쪽이 경도가 높은 부위가 되게 하는 것이다. 물론, 이때에 금형은 배합성분이 팽창함으로써 벌어지는 것을 일정 압력으로 눌러서 막아주어야 한다. 이 상태에서의 아크릴산이나 메타크릴산등은 금속 입자를 핵으로하는 메트릭스 구조의 고분자물이 되는데 시스 결합과 가교가 균일하게 됐느냐 아니냐 하는 것은 각 성분의 배합상태, 열전달의균일성 등에 의해 좌우되는 것이다. 가교가 완결된 후에도 작업완료 시간까지는 계속되는 열로 인해 내부로부터 외부로 팽창이 계속되나 이 팽창은 금형이 일정 압력으로 누르고 있기 때문에 결과적으로 캐비티와 가까운쪽, 다시 말해 성형물의 제일 바깥쪽이 가장 치밀한 층으로 형성되며 이는 성형물 내부로부더 순차적으로 외부를 향하여 진행되기 때문에 경도의 순차적인 배분이 가능케 되는 것이다.
이 치밀한 층에서의 고분자 분자쇄는 계속되는 팽창으로 구부러져 마치 스프링과 같은 형태의 치밀한 분자쇄가 되어 높은 에너지의 축적이 가능케되는 것이다. 외층도 내핵과 마찬가지 방법으로 배합된 일정 성분으로 만드는데 본 발명에 의한 이중핵을 만들기 위해서는 압축 성형이나 사출 성형 방법으로 일정 시간, 온도로 성형시킨다. 이때 외층의 표면이 딱딱해지는 것을 적절한 수단에 의하여 억제하여야 본 발명에 적합한이중핵을 만들수 있는 것이다. 외층의 접경부위가 가장 치밀한 분자쇄가 된다. 또한, 외층의 배합물은 열을 전달받음으로써 팽창이 일어나는데 안쪽의 고형 상태의 내핵도 열팽창이 일어나게 되지만 외층의 팽창이 더큼으로 인해 결과적으로 내핵과 외층의 배합물 중의 일부의 공가교제 기상 물질이 내핵의 표면으로 참투되어 강고한 접착력을 이룰수 있게 도움을 주기도 한다.
상기와 같이 행하여 얻어진 이중핵은 내핵과 외층과의 내핵쪽 접경 부위가 가장 치밀하게 경도가 높은 고에너지 축적 부위가 도며 그 접경 부위에서 안쪽으로 차차 경도가 낮아지고, 또한 바깥쪽으로도 경도가 낮아지는 본 발명에 적합한 이중핵이 만들어졌다. 이렇게 함으로써 타격시 클럽면의 에너지가 가장 높은 경도부위에 효율적으로 전달되고 그 부위의 축적된 높은 에너지가 손실없이 쉽게 내측으로 전달되어 높은 반발탄성을 나타내게 되는 것이다. 얻어진 이중핵의 크기는 36-41m/m, 경도는 쇼아D 30-62로, 앞서 설명한바와 같이 2가지 유형의 이중핵이 되었다. 만들어진 이중핵은 보호 커버를 씌우게 되는데, 커버 두께 0.9-2.6m/m의 내후성, 내충격성이 우수한 수지가 사용되며, 목적하는 바에 따라, 무기질 충진제, 안료 등을 배합하여 사용한다. 그 커버의 재질로는 발라라고무, 또는 아이오노머레진(시어린(SURLYN)이라는 상품명으로 듀퐁사 제품) 또는 폴리우레탄 등이 사용된다.
일반적으로 골프공에 사용되는 커버 재질로서는 아이오노머레진이 많이 쓰이는데 사출 성형 또는 압축 성형 방법에 의해 완성된다. 최종적으로 커버위에 페인트 처리를 하여 본 발명에 의한 세겹으로 이루어진 골프공이 만들어졌다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 이중핵 각부의 크기, 비중, 경도의 조절을 통해서 우수한 반발탄성, 비거리, 알맞은 스핀성능을 갖는 상기(1), (2) 유형의 세겹으로 이루어진 골프공이 제조되었다. 본 발명에 의한 세겹으로 이루어진 골프공은 상기(1), (2) 유형 모두 비거리가 우수하여 구르는 거리가 많은 골프공에 비하여 지면의 요철의 영향을 적게 받아 정확도가 높으며, 상기 (1), (2) 유형 모두 알맞은 스핀성능을 가졌으며, 더우기 상기 (1), (2) 유형의 판도모멘트가 다른 특성을 이용하여 탄도를 조절할 수 있어서 골퍼들이 스욍의 특성(클럽 헤드 속도, 스핀을 내는 능력, 골프공을 쳐 올리는 각도)에 따라 선택할 수 있는 골프공으로서의 적용이 크게 기대된다.
[실시예 1]
시스-1, 4 폴리부타디엔 고무(고무), 디아크릴산 아연(공가교제), 산화아연(충진제), 디큐필 퍼옥사이드(개시제), 2, 2'-메틸렌-비스-(4-메틸-6-t-부틸 페놀) (노화방지제)을 표1에 나타낸 조성으로 배합물을 조정했다. 이 조성물을 투롤 밀을 사용하여 30분간 혼합한 후 다음과 같이 작업을 하였다.
내핵 조성물을 압축 성형 몰드에 넣고, 165℃에서 압력하에 10분간 성형을 하여 내핵을 얻고, 얻어진 내핵을 미리 예비 성형한 반구상의 외층으로 씌워 압축 성형 몰드에 넣고, 155℃에서 압력하에 20분간 성형을 하여 이중핵을 만들고, 이중핵위에 아이오노머 수지를 사용하여 사출 성형 방법으로 동일 딤플 디자인의 커버를 만들어 최종적으로 페인트를 칠하여 세겹으로 이루어진 골프공을 얻었다.
다른한편, 표1에서 나타낸 조성으로 두겹으로 이루어진 골프공용 핵의 배합물을 조정하여, 동일 방법으로 혼합하여 압축 성형 몰드에 넣고, 165℃에서 압력하에 20분간 성형을 하여 핵을 얻고, 동일 아이오노머수지로 동일 방법에 의해 동일 딤플 디자인의 커버를 하고 죄종적으로 페인트를 칠하여 두겹으로 이루어진 골프공을 얻었다. 얻어진 세겹으로 이루어진 골프공 2종류(표1의 1, 2), 두겹으로 이루어진 골프공 1종류(표1의 3), 각 24개씩을 미국의 골프용품 검사 기관에 의뢰하여 스윙 로보트를 사용하여 같은 날에 테스트한 제 성능을 비교하여 그 결과를 표1에 나타내었다.
시험 클럽-9.5° 드라이버 스틸 S 샤프트, TAYLORMADE사제 헤드 속도(MILES/HOUR)-108
탄도(TRAJECTORY)-사방 1인치의 사각망으로 이루어진 와이어 스크린을 통해 보고 측정했다. 그 범위는 -5부터 10으로 설정하고 골프공이 최정점에 도달 했을때의 수치를 읽었다. 이 수치는 이 테스트에서 단지 다른 골프공과의 비교치로서 사용했다.
[실시예 2]
시스-1, 4 폴리부타디엔 고무(고무), 디 아크릴산아연(공가교제), 산화아연(충진제), 디큐밀 퍼옥사이드, N-부틸-4, 4'-비스(t-부틸퍼옥시) 발러레이트(개시제), 2, 2'-에틸렌-비스(4-메틸-6-t-부틸 페놀) (노화방지제)를 표2에 나타낸 조성으로 배합물을 조정했다.
이 조성물로 실시예 1과 동일한 방법, 조건을 사용하여 세겹으로 이루어진 골프공을 얻었다. 얻어진 세겹으로 이루어진 골프공 2종류(표2의 1, 2), 시판되고 있는 세겹으로 이루어진 골프공 1종류(표2의 3), 사권골프공 1종류(표2의 4), 각 24개씩을 실시예1과 동일한 방법, 조건을 사용하여 같은날에 테스트한 제성능을 비교하여 그 결과를 표2에 나타내었다.
표1, 2에 의하여 본 발명에 의한 세겹으로 이루어진 골프공이 우수한 반발탄성, 비거리, 알맞은 스핀성능을 갖고 있다는 것이 명백히 입증되었다.
표1
Figure kpo00001
Figure kpo00002
표2
Figure kpo00003
Figure kpo00004

Claims (3)

  1. 내핵(1) 및 내핵(1)을 둘러싸고있는 외층(2)으로 구성되는 이중핵과, 이 이중핵의 보호 커버(3)로 구성되는 세겹으로 이루어진(three piece solid) 골프공에 있어서, 내핵(1)이 직경 23-35m/m, 쇼아 경도(shore hardness D) 30-62이고, 외층(2)이 직경 36-41m/m, 쇼아 경도 30-56이며, 경도의 분포가 내핵(1)과 외층(2)과의 내핵(1)쪽 접경부위가 쇼아 경도 50-62로 가장 높게 되어있는 것을 특징으로하는 세겹으로 이루어진 골프공.
  2. 제1항에 있어서, 내핵(1)의 비중이 1.15-1.50이고, 외층(2)의 비중이 1.00-1.20인 세겹으로 이루어진 골프공.
  3. 제1항에 있어서, 내핵(1)의 비중이 1.00-1.20이고, 외층(2)의 비중이 1.15-1.80인 세겹으로 이루어진 골프공
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