TWI516376B - For bonding the ionic polymer layer and the thermoplastic polyurethane layer - Google Patents

Description

用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法

本發明是有關於一種用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，特別是指一種不需使用昂貴表面處理機器之用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法。

高爾夫球一般可分為兩類，實心高爾夫球或纏繞式高爾夫球，目前大多是使用實心高爾夫球。實心高爾夫球一般是由多層材料熔接、混摻、壓製在一起所形成，其中，兩層(two-piece)高爾夫球主要分為核心部及覆蓋部。核心部通常由交聯橡膠所構成，覆蓋部是由離子聚合物或離子聚合物與其他熱塑性材料之摻混物所組成，離子聚合物例如杜邦公司所生產之Surlyn^®樹脂。為了改良高爾夫球的擊出性能(如擊出距離)，目前希望朝向研發具有多層結構之高爾夫球，特別是最外層表面為熱塑性材料(如聚氨酯)的高爾夫球。

多層結構的高爾夫球除了製程上較為複雜且製造成本增加外，尚有因各層結構間無法良好接合而導致擊 出性能不佳的問題。又因使用黏著方式來接合各層，將會產生不易塗佈、污染機台及各層結構不易接合等問題，更讓整體製程繁瑣且不易操作，所以，業界為簡化製程並避免上述問題，多以不使用黏著劑的方式接合高爾夫球的多層結構，例如對核心部或離子聚合物層進行表面處理。US 6,609,987揭示一種高爾夫球，包含一核心、一含有離子聚合物之內覆蓋層及一圍繞該內覆蓋層成型的外覆蓋層，其中，該內覆蓋層的外表面是以增加黏著力的表面處理方式(如電漿處理)進行處理，該外覆蓋層是由聚氨酯所構成。

其他表面處理方式還包括機械研磨(abrasion)、化學研磨(如蝕刻)、高電壓靜電放電(如電暈處理)等。惟，前述各種表面處理需要搭配額外且較昂貴的表面處理機器，且多數表面處理機器需要耗費較多能源及找尋較佳的處理條件，因而無法在節省成本的考量下，良好地接合內覆蓋層(離子聚合層)與外覆蓋層(如聚氨酯層)。

因此，本發明之目的，即在提供一種不需使用昂貴表面處理機器且可節省製造成本之用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法。

於是本發明用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，包含以下步驟：(a)將一處理劑塗佈於該離子聚合物層上並形成一處理界面層，其中，該處理劑含有一多元異氰酸酯化合物及一溶劑；以及 (b)將該熱塑性聚氨酯層覆蓋成型於該處理界面層上，以與該離子聚合物層進行接合。

本發明之功效在於：利用含有多異氰酸酯化合物的處理劑塗佈於該離子聚合物層上並形成一處理界面層，而能讓該離子聚合物層與該熱塑性聚氨酯層之間具有良好的接合力。本發明方法不需使用昂貴表面處理機器，並讓整體製程更為簡單且可大幅降低製造成本。

以下將就本發明內容進行詳細說明：

較佳地，上述所提及之離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層是組成高爾夫球的一或多層。

[離子聚合物層]

較佳地，離子聚合物層是由一離子聚合物所構成。該離子聚合物可為任何供運用於形成高爾夫球之內覆蓋層之離子聚合物材料。較佳地，該離子聚合物為烯烴(olefin)與α,β-乙烯系不飽和羧酸之共聚物(α,β-ethylenically unsaturated carboxylic acid)且部份酸基被金屬離子所中和。更佳地，該離子聚合物為乙烯與甲基丙烯酸之共聚物且部份酸基被金屬離子所中和。該離子聚合物的市售產品例如但不限於：杜邦公司所生產的Surlyn^®系列產品，如Surlyn鎂離子聚合物(型號如6230、6910等)、Surlyn鋰離子聚合物(型號如7930、7940等)、Surlyn鈉離子聚合物(型號如8140、8150、8320、8528、8660、8920、8940、8945等)、Surlyn鋅離子聚合物(型號如9020、9120、9150、9320、9520、9650、9720、9721、9910、9945、9950 等)。於本發明之具體例中，該離子聚合物是使用Surlyn^®8920及9120。

[熱塑性聚氨酯層]

較佳地，該熱塑性聚氨酯層是由一熱塑性聚氨酯所構成。該熱塑性聚氨酯可為任何供運用於形成高爾夫球之外覆蓋層的熱塑性聚氨酯材料。較佳地，該熱塑性聚氨酯選自於聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯、含不飽和基之聚氨酯或此等之一組合。市售商品可例如大東樹脂公司所製造之型號3095A及B1095A的聚氨酯。

[步驟(a)]

該處理劑含有一多元異氰酸酯化合物及一溶劑。較佳地，該多元異氰酸酯化合物是選自於參(4-異氰酸基苯基)硫磷酸酯[tris(4-isocyanatophenyl)thiophosphate]、三苯基甲烷-4,4’,4”-三異氰酸酯(triphenylmethane-4,4’,4”-triisocyanate)、2,4-甲苯二異氰酸酯聚異氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate polyisocyanate，TDI polyisocyanate)、三羥甲基丙烷與2,4-甲苯二異氰酸酯之加成物(trimethylolpropane/2,4-toluenediisocyanate，TMP/TDI adduct)、1,6-六亞甲基二異氰酸酯之三聚物(trimer of 1,6-hexamethylene diisocyanate，HDI biuret)或此等之一組合。

該溶劑可選用任何可與該多元異氰酸酯均勻混合且利於後續塗佈的溶劑。較佳地，該溶劑是選自於乙酸 乙酯、甲乙酮或此等之一組合。

該多元異氰酸酯與溶劑的比例沒有特別的限制，只要可以讓處理劑得以均勻塗佈於該離子聚合物層上即可。較佳地，基於製作一般尺寸之高爾夫球，以該處理劑的總重為100wt%計算，該多元異氰酸酯的用量範圍為5至30wt%，以及該溶劑的用量範圍為70至95wt%。

[步驟(b)]

該熱塑性聚氨酯層可經由各種已知覆蓋成型方式覆蓋並成型於該處理界面層上，較佳地，該步驟(b)是將該熱塑性聚氨酯層射出覆蓋成型(injection overmolding)於該處理界面層上。

[步驟(b1)]

較佳地，該方法更包含於步驟(b)之前的步驟(b1)，該步驟(b1)是移除該處理界面層內的溶劑。該步驟(b1)可以提昇該處理界面層的接合力，並藉此讓該熱塑性聚氨酯層與該離子聚合物層之間可以良好接合。

在該步驟(b1)中，可以運用各種已知方式來移除溶劑，例如自然風乾、加熱烘乾等，且該溶劑不需完全被移除，只要可以讓該熱塑性聚氨酯層與該離子聚合物層之間能透過該處理界面層而接合在一起。

本發明用以接合離子聚合物與熱塑性聚氨酯之方法主要是供接合如離子聚合物與熱塑性聚氨酯等材質，特別適合運用於高爾夫球的製作過程。

本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

[實施例]

以下實施例及對照例是模擬高爾夫球之覆蓋層的製作流程，其中所使用的離子聚合物及熱塑性聚氨酯如下：

1.離子聚合物：使用乙烯與甲基丙烯酸之共聚物且部份酸基被金屬離子所中和，係由杜邦公司所生產的Surlyn^®8920及Surlyn^®9120(重量比例為7：3)所組成。

2.熱塑性聚氨酯：使用聚醚型聚氨酯(購自大東樹脂公司，型號為3095A，下稱3095A聚氨酯)及聚酯型聚氨酯(購自大東樹脂公司，型號為B1095A，下稱B1095A聚氨酯)。熱塑性聚氨酯在使用前皆經過95℃除濕乾燥6小時。

[實施例1-I]

(a)將上述離子聚合物予以射出成型，並進行裁剪而獲得一離子聚合物層試片(尺寸為2.54公分×10公分×0.4公分)。將15wt%的參(4-異氰酸基苯基)硫磷酸酯(購自Bayer公司)及85wt%的乙酸乙酯進行混合而獲得一處 理劑。利用毛刷將該處理劑塗佈於該離子聚合物層試片上，以形成一處理界面層。

(b1)將上述已形成該處理界面層之離子聚合物層試片放入80℃的烘箱中乾燥5分鐘，以移除該處理界面層內的溶劑。

(b)將該經步驟(b1)之已形成該處理界面層之離子聚合物層放入模具中，再採用射出成型機(震雄公司所製造，型號為SM-90)，以B1095A聚氨酯進行射出覆蓋成型，其加工溫度由進料口至射嘴分別為205、215、215及210℃，獲得一樣品。該樣品由內至外分別含有一離子聚合物層、一處理界面層及一熱塑性聚氨酯層。

[測試]：使上述實施例1-I之樣品冷卻2小時，再依ASTM D-1876進行剝離強度測試。重複上述步驟(a)、(b1)及(b)以及後續測試共10次，並將所獲得的10個剝離強度值進行平均，即為實施例1-I之樣品的剝離強度值(單位為Kg/in，如下表1)。當剝離強度值越高，顯示需要花費較多拉力才可以將離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層分離，也就是剝離強度值越高表示離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層越不易分離。

[實施例1-II]

除了將聚氨酯改為使用3095A聚氨酯之外，其餘樣品製作流程及測試方式皆與實施例1-I相同，最後所測得的剝離強度值整理於下表1中。

[實施例2-I至5-I及2-II至5-II]

除依據下表1的多元異氰酸酯種類進行處理劑調配外，實施例2-I至5-I的樣品製作流程及測試方式皆與實施例1-I相同，最後所測得的剝離強度值整理於下表1中。

除依據下表1的多元異氰酸酯種類進行處理劑調配外，實施例2-II至5-II的樣品製作流程及測試方式皆與實施例1-II相同，最後所測得的剝離強度值整理於下表1中。

[對照例I及對照例II]

將上述離子聚合物予以射出成型，並進行裁剪而獲得一離子聚合物層試片(尺寸為2.54公分×10公分×0.4公分)。將該離子聚合物層放入模具中，再採用射出成型機(震雄公司所製造，型號為SM-90)，以B1095A聚氨酯進行射出覆蓋成型，其加工溫度由進料口至射嘴分別為205、215、215及210℃，獲得一對照例I的樣品。該樣品由內至外分別含有一離子聚合物層及一熱塑性聚氨酯層。對照例I的樣品依據上述【0031】段的步驟進行測試，所獲得的剝離強度值整理於下表1中。

對照例II的樣品除了將聚氨酯改為使用3095A聚氨酯之外，其餘樣品製作流程及測試方式皆與對照例I相同，最後所測得的剝離強度值整理於下表1中。

表1

由表1之結果可以得知，相較於對照例I，實施例1-I至5-I皆具有明顯較高的剝離強度(2.2至9.5Kg/in)，證明使用處理劑確實可以讓離子聚合層與熱塑性聚氨酯層之間具有較佳的接合力。將對照例II與實施例1-II至5-II進行比較，亦可發現實施例具有較高的剝離強度(1.9至10.2Kg/in)。

綜上所述，本發明利用含有多異氰酸酯化合物的處理劑塗佈於該離子聚合物層上並形成一處理界面層，而能讓該離子聚合物層與該熱塑性聚氨酯層之間具有良好的接合力，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (8)

1. 一種用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，包含以下步驟：(a)將一處理劑塗佈於該離子聚合物層上並形成一處理界面層，其中，該處理劑含有一多元異氰酸酯化合物及一溶劑；以及(b)將該熱塑性聚氨酯層覆蓋成型於該處理界面層上，以與該離子聚合物層進行接合。
2. 如請求項1所述的用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，其中，該多元異氰酸酯化合物是選自於參(4-異氰酸基苯基)硫磷酸酯、三苯基甲烷-4,4’,4”-三異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯聚異氰酸酯、三羥甲基丙烷與2,4-甲苯二異氰酸酯之加成物、1,6-六亞甲基二異氰酸酯之三聚物或此等之一組合。
3. 如請求項1所述的用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，其中，該溶劑是選自於乙酸乙酯、甲乙酮或此等之一組合。
4. 如請求項1所述的用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，其中，該離子聚合物層是由一離子聚合物所構成，該離子聚合物為烯烴與α,β-乙烯系不飽和羧酸之共聚物且部份酸基被金屬離子所中和。
5. 如請求項4所述的用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，其中，該離子聚合物為乙烯與甲基丙烯酸之共聚物且部份酸基被金屬離子所中和。
6. 如請求項1所述的用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，其中，該熱塑性聚氨酯層是由一熱塑性聚氨酯所構成，該熱塑性聚氨酯選自於聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯、聚碳酸酯型聚氨酯、含不飽和基之聚氨酯或此等之一組合。
7. 如請求項1所述的用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，更包含一於步驟(b)之前的步驟(b1)，該步驟(b1)是移除該處理界面層內的溶劑。
8. 如請求項1所述的用以接合離子聚合物層與熱塑性聚氨酯層之方法，其中，該步驟(b)是將該熱塑性聚氨酯層射出覆蓋成型於該處理界面層上。