專利名稱：整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及高爾夫球，更具體地說(shuō)，涉及適用于短程及“場(chǎng)外(off-course)”擊打的整體模制結(jié)構(gòu)的單層高爾夫球，以及與之相關(guān)的制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上將高爾夫球分為不同的三類；即，(1)整體模制結(jié)構(gòu)的單層高爾夫球，(2)層狀結(jié)構(gòu)的多層高爾夫球(即兩個(gè)或多個(gè)同心層)，和(3)層狀結(jié)構(gòu)的纏繞高爾夫球(wound golf ball，即由纏繞彈性線組成的核)。這三種不同種類的高爾夫球構(gòu)造之間在物理上和結(jié)構(gòu)上的差異非常顯著；它們的擊打特性也有顯著差異。
纏繞高爾夫球(通常稱為三層高爾夫球)，舉例來(lái)說(shuō)，通常由張力下圍繞固體或半固體中心的硫化橡膠線形成的纏繞核制成。然后將纏繞核裝入由一種或多種硬質(zhì)保護(hù)材料制成的單層或多層殼。同樣地，多層高爾夫球通常由其上具有單層或多層外殼的固體彈性核制成。在兩種類型的層狀高爾夫球中，內(nèi)層的材料傾向于有很大不同，而最外層殼的材料一般大多數(shù)為巴拉塔樹膠或SURLYN(美國(guó)杜邦公司，E.I.DuPont de Nemours and Company)。在這一點(diǎn)上，通常認(rèn)為SURLYN提供了更強(qiáng)固、更耐久的外殼，而巴拉塔樹膠提供了較柔軟的外殼，從而給予更好的旋轉(zhuǎn)控制。不管哪種表層材料，層狀結(jié)構(gòu)的高爾夫球在這些年中大大發(fā)展，其中之一是實(shí)現(xiàn)更好的飛行和距離特征(部分地，新型合成聚合物和其它特種化學(xué)品的發(fā)展使得其革新成為可能)。事實(shí)上，美國(guó)專利與商標(biāo)局維護(hù)的檢索數(shù)據(jù)庫(kù)顯示，迄今已經(jīng)授權(quán)了幾千個(gè)涉及層狀結(jié)構(gòu)高爾夫球的發(fā)明的美國(guó)專利。
與之對(duì)比地，整體模制結(jié)構(gòu)的單層高爾夫球典型地由可模制合成材料的均一物質(zhì)構(gòu)成。同樣地，該類結(jié)構(gòu)的高爾夫球通常具有均一的組成(即每個(gè)球內(nèi)部和外部之間的組成基本一致)；通常沒(méi)有單獨(dú)的外層保護(hù)殼。整體模制結(jié)構(gòu)的單層高爾夫球是本領(lǐng)域公知技術(shù)，在專利文獻(xiàn)中已經(jīng)公開(kāi)數(shù)年。這方面的例子是美國(guó)專利第3,238,156號(hào)、美國(guó)專利第3,239,228號(hào)、美國(guó)專利第3,241,834號(hào)、美國(guó)專利第3,313,545號(hào)、美國(guó)專利第3,373,123號(hào)、美國(guó)專利第3,384,612號(hào)、美國(guó)專利第3,421,766號(hào)、美國(guó)專利第3,438,933號(hào)、美國(guó)專利第3,452,986號(hào)、美國(guó)專利第3,992,014號(hào)、美國(guó)專利第4,165,877號(hào)、美國(guó)專利第4,266,772號(hào)、美國(guó)專利第4,836,552號(hào)、美國(guó)專利第4,839,116號(hào)、美國(guó)專利第5,082,285號(hào)、美國(guó)專利第5,330,837號(hào)和美國(guó)專利第6,227,924號(hào)。通常，這些專利中說(shuō)明的整體高爾夫球僅僅適用于練習(xí)，而不適用于比賽。然而，更重要的是這些專利顯示，多年來(lái)在單層高爾夫球方面相對(duì)來(lái)說(shuō)很少做出技術(shù)創(chuàng)新，尤其是在最新發(fā)展的合成聚合物和其它特種化學(xué)品的應(yīng)用方面。
特別地，盡管人們?cè)谥圃煺w模制結(jié)構(gòu)的單層高爾夫球方面做出了大量努力，單層高爾夫球仍然沒(méi)有發(fā)展到既相對(duì)輕，又能夠像層狀結(jié)構(gòu)的高爾夫球那樣從球桿表面“瞬間離去”。另外，仍然沒(méi)有開(kāi)發(fā)出具有很好的彈性和跳躍特性，并適用于短程及場(chǎng)外擊打的單層高爾夫球。因此，本領(lǐng)域仍然需要新型整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球，以及與之相關(guān)的制造方法。本發(fā)明滿足了這些需求，并提供了進(jìn)一步的相關(guān)優(yōu)勢(shì)。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)單地說(shuō)，本發(fā)明一般涉及高爾夫球，更具體地說(shuō)，涉及到適于短程(例如3桿洞場(chǎng)地)及“場(chǎng)外”擊打的整體模制結(jié)構(gòu)的單層高爾夫球，以及與之相關(guān)的制造方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明關(guān)注于整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球，其中整個(gè)高爾夫球由包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、熱塑性彈性材料和起泡劑的組合物起泡。該實(shí)施例的高爾夫球可以具有的(i)直徑范圍為約1.6到約2.4英寸，(ii)重量范圍為約10到約28克，和/或(iii)恢復(fù)系數(shù)值范圍為約0.30到約0.45，更優(yōu)選范圍為約0.33到約0.42。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物組分一般占總組合物的約0wt.％到約99wt.％，優(yōu)選占總組合物的約40wt.％到約90wt.％，更優(yōu)選占總組合物的約60wt.％到約70wt.％。同樣地，熱塑性彈性材料組分也一般占總組合物的約0wt.％到約99wt.％，優(yōu)選占總組合物的約5wt.％到約60wt.％，更優(yōu)選占總組合物的約10wt.％到約25wt.％。另外，起泡劑組分一般占總組合物的約1wt.％到約13wt.％，優(yōu)選占總組合物的約5wt.％到約9wt.％。用來(lái)制造本發(fā)明的高爾夫球的組合物可以進(jìn)一步包含一種或多種本領(lǐng)域技術(shù)人員所認(rèn)知的處理添加劑和/或著色劑。例如，可以向組合物中加入少量的聚丙烯，因?yàn)樗鼉A向于減少某些表面瑕疵，例如不希望有的分枝狀或漩渦狀“類腦”表面標(biāo)記?？梢约尤氲木郾┑牧空伎偨M合物的約0wt.％到約10wt.％，優(yōu)選占總組合物的約1.5wt.％到約6.5wt.％，更優(yōu)選占總組合物的約5wt.％到約6wt.％。
在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明關(guān)注于整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球，其中該高爾夫球由含有(i)占主要重量的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物；(ii)占次要重量的熱塑性彈性材料；和(iii)起泡劑的組合物起泡。與幾個(gè)本文公開(kāi)的實(shí)施方式相關(guān)的熱塑性彈性材料可以是一種或幾種的(i)基于動(dòng)態(tài)硫化的彈性材料-熱塑塑料混合物的熱塑性彈性材料，(ii)苯乙烯三元嵌段共聚物熱塑性彈性材料，和(iii)乙烯-α-烯烴共聚物熱塑性彈性材料。
在又一實(shí)施方式中，本發(fā)明關(guān)注于整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球的制造方法。在該實(shí)施方式中，該方法包括至少以下步驟從包含乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和熱塑性彈性材料的成分配制聚合組合物；將聚合組合物與起沫劑結(jié)合而生成原料；將原料注入完全為球形的模子；將模子冷卻而形成高爾夫球。該方法可以進(jìn)一步包括將高爾夫球在攪拌的水浴中淬火的步驟。本發(fā)明還涉及根據(jù)這些方法制造的高爾夫球。
參考以下詳細(xì)的描述將更容易理解本文公開(kāi)的本發(fā)明的這些方面和其它方面。
具體實(shí)施例方式
如上文中提及，本發(fā)明主要涉及高爾夫球，更具體地說(shuō)，涉及適用于短程及“場(chǎng)外”擊打的整體模制結(jié)構(gòu)的單層高爾夫球，以及與之相關(guān)的制造方法。在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的高爾夫球包含與乙烯-醋酸乙烯酯共聚物混合在一起的熱塑性彈性材料。更具體地說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)從包括(i)一種或多種熱塑性彈性材料、(ii)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、和(iii)其它任選的填充劑和/或處理添加劑的組合物制造的整體高爾夫球，具有使得它們?cè)诙坛碳啊皥?chǎng)外”擊打方面令人非常滿意的極為理想的性能和特征。例如，已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在其諸多優(yōu)點(diǎn)當(dāng)中，由于它們的彈性極好(因此從球桿表面擊出時(shí)具有好的“彈跳”感覺(jué))、耐久、并且運(yùn)行距離為傳統(tǒng)層狀結(jié)構(gòu)的高爾夫球的約三分之一到約二分之一，這種新型組合物制造的高爾夫球極為適合“場(chǎng)外”擊打。另外，本發(fā)明的整體高爾夫球的成本通常相對(duì)低于許多其它類型的練習(xí)用或場(chǎng)外高爾夫球。
在一些示范性實(shí)施方式中，本發(fā)明的整體高爾夫球由泡沫熱塑性彈性材料/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的混合物制造，將其模塑成標(biāo)準(zhǔn)尺寸的高爾夫球形狀(即高爾夫球的直徑約為1.68英寸)。然而，應(yīng)當(dāng)理解同樣可以制造非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的整體高爾夫球(例如直徑為約1.6英寸或更小到約2.4英寸或更大的高爾夫球)。這樣的混合物的熱塑性彈性材料組分優(yōu)選為苯乙烯三元嵌段共聚物熱塑性彈性材料，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的醋酸乙烯酯含量?jī)?yōu)選為約15％到約18％。每個(gè)這樣的典型的高爾夫球的重量通常為約10到約28克(優(yōu)選約12到約16克)；而“恢復(fù)系數(shù)”(COR)通常為約0.33到約0.42(優(yōu)選從約0.36到約0.39)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，“恢復(fù)系數(shù)”僅僅是彈性球在直接沖擊前后立即測(cè)量的相對(duì)速度比?！盎謴?fù)系數(shù)”可以從零到一之間變化，其中一相當(dāng)于完全彈性碰撞，零相當(dāng)于完全非彈性碰撞。
由于本發(fā)明的許多實(shí)施方式包括寬范圍的可能的聚合物組合物(尤其關(guān)于例如熱塑性彈性材料和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的成分)，包括了與下列內(nèi)容有關(guān)的相關(guān)公開(kāi)內(nèi)容(i)聚合物術(shù)語(yǔ)和理論的概述；(2)適當(dāng)?shù)臒崴苄詮椥圆牧希?3)適當(dāng)?shù)囊蚁?醋酸乙烯酯共聚物；(4)適當(dāng)?shù)奶砑觿?5)典型的配制技術(shù)；和(6)典型的整體高爾夫球制造方法。另外，還包括了幾個(gè)說(shuō)明性的實(shí)施例，以助于說(shuō)明與本發(fā)明的整體高爾夫球相關(guān)的新穎性質(zhì)和特征。最后，盡管下面闡述了本發(fā)明某些實(shí)施方式的許多具體細(xì)節(jié)，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明可以具有另外的實(shí)施方式，而且本發(fā)明缺少幾個(gè)本文所述的細(xì)節(jié)也是可以實(shí)施的。
為了清楚起見(jiàn)，提供了聚合物術(shù)語(yǔ)的簡(jiǎn)要綜述，以助于理解本發(fā)明。通常，聚合物是從單體單元的聚合而合成得到的大分子(即長(zhǎng)鏈分子鏈)或天然存在的大分子(但是其仍由單體單元的聚合而得到)。分子鏈的鏈接是單體單元。例如，聚丙烯是從單體丙烯(CH2CHCH3)得到的聚合物。更具體地說(shuō)，聚丙烯是“均聚物”，即由單一的重復(fù)單元，也就是單體丙烯(CH2CHCH3)組成的聚合物。
與此相反，“共聚物”是包含兩種(或多種)不同單體單元的聚合物。共聚物通?？梢杂蓭追N方式合成。例如，共聚物可以通過(guò)將兩種(或多種)不同單體聚合來(lái)制備。這種方法生成了兩種(或多種)不同單體沿聚合物鏈無(wú)規(guī)分布的共聚物。這種共聚物稱為“無(wú)規(guī)共聚物”。另外可選地，共聚物可以通過(guò)將兩種均聚物共價(jià)結(jié)合或連接來(lái)制備。例如，將一種均聚物共價(jià)連接到第二種不同均聚物的末端，便提供了“嵌段共聚物”。下列化學(xué)式可以示意性地代表含有均聚物A和均聚物B的嵌段共聚物(A)x(B)y，其中(A)x是由x個(gè)單體A組成的均聚體，(B)y是由y個(gè)單體B組成的均聚體，其中兩種均聚物通過(guò)適當(dāng)?shù)墓矁r(jià)鍵或連接間隔基團(tuán)結(jié)合。雖然上述化學(xué)式舉例說(shuō)明了具有兩個(gè)嵌段組分的嵌段共聚物(即“二元嵌段共聚物”)，嵌段共聚物還可以具有三個(gè)或多個(gè)嵌段成分(例如由化學(xué)式(A)x(B)y(A)x或僅由A-B-A示意性表示的“三元嵌段共聚物”，以及化學(xué)式(-A-B)n示意性表示的“多元嵌段共聚物”)。
如上文中提及，本發(fā)明中典型的熱塑性彈性材料(即TPEs)包括但不限于以下的任意一種或組合熱塑性聚氨酯彈性材料(即TPUs)、聚烯烴基熱塑性彈性材料(即TPOs)、基于動(dòng)態(tài)硫化的彈性材料-熱塑塑料混合物的熱塑性彈性材料(即TPVs)、熱塑性聚醚酯彈性材料、基于含鹵素的聚烯烴的熱塑性彈性材料、基于聚酰胺的熱塑性彈性材料、基于苯乙烯的熱塑性彈性材料、和乙烯-α-烯烴共聚物熱塑性彈性材料。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，許多這些材料可能具有如下特征(與傳統(tǒng)的單相熱塑性材料不同)，其具有一種或多種共聚物，該共聚物包括柔性片段的主要部分和剛性片段的次要部分，以產(chǎn)生具有兩相形態(tài)的組合物。
沒(méi)有必要規(guī)定任何具體的科學(xué)理論，相信本發(fā)明采用的許多熱塑性彈性材料具備獨(dú)特的熱性質(zhì)和機(jī)械性質(zhì)，因?yàn)樗鼈冇删哂懈卟ＡB(tài)轉(zhuǎn)變溫度(Tg)或熔點(diǎn)(Tm)的剛性片段和具有低的Tg(＜＜室溫)的柔性片段交替組成。除了這些限制，剛性和柔性片段的選擇通常使得混合的自由能為正值。同樣，片段的相互不兼容性導(dǎo)致了固態(tài)中的微相分離剛性片段傾向于聚集而形成玻璃態(tài)或半晶質(zhì)的剛性微區(qū)，其散布于連續(xù)的柔性片段基體中(因此形成兩相形態(tài))。因?yàn)榇嬖谥撤N程度的強(qiáng)制性兼容，兩相之間的邊界并不明確，該強(qiáng)制性兼容是由于與兩種類型片段的每一個(gè)有關(guān)的相對(duì)短的平均鏈長(zhǎng)和分子量分布(即通常低于4,000原子質(zhì)量單位)。
上述之外，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解的，柔性片段有助于熱塑性彈性材料的柔韌性和延展性，而剛性片段的玻璃態(tài)或半晶質(zhì)微區(qū)作為阻止鏈滑移和粘性流的物理交聯(lián)。由于與剛性片段相關(guān)的交聯(lián)在本質(zhì)上是物理的(與硫化橡膠中發(fā)現(xiàn)的化學(xué)鍵不同)，它們是熱力學(xué)可逆的。同樣地，加熱到剛性片段的軟化溫度或熔點(diǎn)以上通常會(huì)導(dǎo)致剛性微區(qū)分離并變成流體。沒(méi)有剛性片段的交聯(lián)點(diǎn)，熱塑性彈性材料便能夠流動(dòng)，因此能夠在傳統(tǒng)的熱塑加工設(shè)備中熔融加工，例如傳統(tǒng)的注模設(shè)備。
而且，應(yīng)當(dāng)理解與柔性和剛性片段相關(guān)的聚合物鏈可以用任何數(shù)量的單體單元合成(以得到短鏈至長(zhǎng)鏈)，其中柔性和剛性片段的鏈長(zhǎng)在很大程度上限定了熱塑性彈性材料的物理性質(zhì)。不管柔性和剛性片段的長(zhǎng)度，本文公開(kāi)的任何熱塑性彈性材料(及其各種組合)可以用于制造本發(fā)明的高爾夫球。為了更加清楚，以下將上面確定的幾種不同類的熱塑性彈性材料進(jìn)行更為充分地確認(rèn)和說(shuō)明。
本發(fā)明的熱塑性聚氨酯彈性材料(即TPUs)通常由平均分子量為60到4,000的長(zhǎng)鏈多羥基化合物、分子量為61到400的擴(kuò)鏈劑和聚異氰酸酯制成。在TPUs類中，柔性的可彎曲片段通常包含末端為羥基的聚酯或末端為羥基的聚醚，而剛性片段通常包含4，1’-二苯基甲烷二異氰酸酯。剛性片段仍然可以包含六亞甲基二異氰酸酯、4，4”-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、3，3’-二甲基-4，4”-二苯基二異氰酸酯、1，4-苯二異氰酸酯、反-環(huán)己烷-1，4-二異氰酸酯、和1，5-萘二異氰酸酯。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，剛性片段的特征和很大程度上TPU的物理性質(zhì)，通常是由聚異氰酸酯和它的相關(guān)擴(kuò)鏈劑的選擇決定的。在本發(fā)明的上下文中，上面確定的TPUs的最重要的擴(kuò)鏈劑是線性二醇，例如乙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇和氫醌雙(2-羥乙基)醚。商品化的TPU熱塑性彈性材料的例子包括美國(guó)杜邦公司提供的商品名為HYLENE的產(chǎn)品，以及莫頓公司(Morton International Specialty Chemicals)提供的商品名為IROGRAN的產(chǎn)品。
本發(fā)明的聚烯烴基熱塑性彈性材料(即TPOs)通常包括無(wú)規(guī)嵌段共聚物(例如乙烯α-烯烴共聚物)、嵌段共聚物(例如氫化丁二烯-異戊二烯-丁二烯嵌段共聚物)、立構(gòu)規(guī)正嵌段聚合物(例如立構(gòu)規(guī)正嵌段聚丙烯)、接枝共聚物(例如聚異丁烯-g-聚苯乙烯和EPDM-g-新戊酰內(nèi)酯)、和混合物(例如乙烯-丙烯無(wú)規(guī)共聚物與等規(guī)聚丙烯的混合物，以及EPDM與結(jié)晶聚烯烴的動(dòng)態(tài)硫化混合物)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，所有這些熱塑性彈性材料通常取決于聚合物鏈結(jié)晶而生成彈性結(jié)構(gòu)。例如，在TPO無(wú)規(guī)嵌段共聚物中(其在結(jié)構(gòu)上與TPU無(wú)規(guī)嵌段共聚物類似)，足夠長(zhǎng)能夠結(jié)晶的乙烯序列在使用溫度下，對(duì)無(wú)定形彈性鏈片段起物理交聯(lián)的作用。在TPO立構(gòu)規(guī)正嵌段共聚物中，鏈內(nèi)立構(gòu)規(guī)正度(tacicity)的變化(即改變立構(gòu)規(guī)正性)提供了結(jié)晶和無(wú)定形序列的交替。而且，本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，許多TPO熱塑性彈性材料包含一種以上上述的熱塑性彈性材料類別。
本發(fā)明的基于含鹵素聚烯烴的熱塑性彈性材料包括那些聚合物骨架上連有鹵原子的熱塑性彈性材料，以及聚氯乙烯(PVC)與交聯(lián)或彈性聚合物的某些混合物。這一方面的例子有熔融可加工的橡膠(MBR)，以及PVC與丙烯腈-丁二烯彈性材料(NBR)的混合物、共聚酯(CPO)和一些熱塑性聚氨酯彈性材料(TPUs)。
本發(fā)明的基于動(dòng)態(tài)硫化的彈性材料-熱塑塑料混合物的熱塑性彈性材料，通常通過(guò)稱為“動(dòng)態(tài)硫化”的相對(duì)新型的加工技術(shù)制成。該專利加工技術(shù)已提供了幾種新穎的熱塑性彈性材料(本文中稱為“熱塑性硫化產(chǎn)品”)，其具有許多相當(dāng)于，甚至在某些方面更優(yōu)于更為傳統(tǒng)的苯乙烯三元嵌段共聚物的性能。這一方面的例子有通過(guò)烯烴橡膠與聚烯烴樹脂的混合物的動(dòng)態(tài)硫化而制備的專利產(chǎn)品，例如由殼牌和Advanced Elastomer Systems(美國(guó)殼牌化學(xué)公司；美國(guó)AdvancedElastomer Systems，L.P.)出售的商品名為SANTOPRENE的產(chǎn)品。其它的熱塑性硫化產(chǎn)品，現(xiàn)在通常稱為TPVs，包括各種乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)彈性材料與聚丙烯和/或聚乙烯的混合物，以及聚烯烴與例如丁基橡膠、天然橡膠、丙烯腈-丁二烯共聚物(NBR)和苯乙烯-丁二烯共聚物(SBR)的二烯橡膠的混合物。
本發(fā)明的熱塑性聚醚酯彈性材料通常是通過(guò)酯鏈接與交替的、無(wú)規(guī)鏈長(zhǎng)序列的長(zhǎng)鏈或短鏈氧化烯二醇(oxyalkylene glycol)連接的多元嵌段聚醚酯。這些材料在結(jié)構(gòu)上與聚氨酯和聚酰胺熱塑性彈性材料相關(guān)，它們也包含能夠結(jié)晶的重復(fù)的高熔點(diǎn)嵌段(剛性片段)和具有相對(duì)低的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度的無(wú)定形嵌段(柔性片段)。典型地，剛性片段由例如對(duì)苯二酸四亞甲基酯的短鏈環(huán)狀酯單元組成，而柔性片段通常由脂肪族聚醚二醇得到。熱塑性聚醚酯彈性材料的例子有杜邦(杜邦工程塑料，DuPont Engineering Polymers)出售的商品名為HYTREL的聚醚-酯嵌段共聚物。
本發(fā)明的基于聚酰胺的熱塑性彈性材料通常特征是具有聚酰胺剛性片段和脂肪族聚酯、脂肪族聚醚和/或脂肪族聚碳酸酯柔性片段。基于聚酰胺的熱塑性彈性材料，如TPVs，是熱塑性彈性材料家族相對(duì)新的成員。
本發(fā)明的苯乙烯類熱塑性彈性材料通常特征為聚苯乙烯-聚二烯嵌段共聚物，其中每個(gè)聚二烯鏈的兩個(gè)末端均以聚苯乙烯片段終止。對(duì)于該類型的熱塑性彈性材料，剛性聚苯乙烯微區(qū)起多功能結(jié)合點(diǎn)的作用，生成在某些方面與傳統(tǒng)的硫化橡膠類似的交聯(lián)彈性材料網(wǎng)。聚苯乙烯片段可以包括取代的聚苯乙烯，例如聚(α-甲基苯乙烯)、α-甲基苯乙烯的共聚物、和聚(對(duì)叔丁基苯乙烯)，盡管這些類型的聚苯乙烯片段一般不太優(yōu)選。另外，聚二烯片段可以包括，例如，聚異戊二烯、聚丁二烯、乙烯-丙烯共聚物和乙烯-丁烯共聚物。苯乙烯類熱塑性彈性材料的例子有殼牌(美國(guó)殼牌化學(xué)公司)出售的商品名為KRATON的產(chǎn)品，和GLS(美國(guó)GLS Corporation，Thermoplastic Elastomers Division)出售的產(chǎn)品。在這一方面，本發(fā)明的熱塑性彈性材料可以包括一種或多種苯乙烯類嵌段共聚物。優(yōu)選地，這樣的苯乙烯類嵌段共聚物包括一種或多種苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)(例如美國(guó)殼牌化學(xué)公司提供的KRATON熱塑性彈性化合物)。在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的熱塑性彈性材料包括苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(例如日本Asahi Chemicals的Tuftec)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，SBS和SIS是具有不飽和彈性中央片段的A-B-A型嵌段共聚物，而SEBS和SEPS是具有飽和彈性中央片段的A-B-A型嵌段共聚物。因此，由于它們的結(jié)構(gòu)，SBS和SIS比SEBS和SEPS對(duì)氧化更加敏感，因而不太優(yōu)選。
本發(fā)明的乙烯-α-烯烴共聚物通常包括茂金屬催化的乙烯-α-烯烴共聚物，更優(yōu)選地，茂金屬催化的乙烯-α-烯烴共聚物選自一種或多種乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烷共聚物、和乙烯-辛烯共聚物(其任何一種也可以分類為熱塑性彈性材料)。通常，乙烯-α-烯烴共聚物中的α-烯烴組分占共聚物的2wt.％到30wt.％。并且，茂金屬催化的乙烯-α-烯烴共聚物的密度(gm/cc)通常為0.86到0.95，熔化指數(shù)(ASTM 1238)通常為0.2到30，熔點(diǎn)(℃，根據(jù)DSC)通常為50-120。在一個(gè)實(shí)施方式中，茂金屬催化的乙烯-α-烯烴共聚物包括乙烯-辛烯共聚物(例如美國(guó)杜邦陶氏彈性體(Dupont Dow Elastomers)的Engage)。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，使用茂金屬基催化劑技術(shù)制造的聚合物僅在1990年代初期才商品化。然而更重要的是，現(xiàn)在正是茂金屬聚合技術(shù)為相對(duì)高分子量、具有非常特殊的立構(gòu)規(guī)正度的共聚物(如全同立構(gòu)和間同立構(gòu)聚合物)的制造提供了可能，并且以精確的方式為幾乎任何單體(除傳統(tǒng)的C3-C8烯烴以外)的聚合提供了可能。(注意如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，茂金屬是夾在兩個(gè)帶負(fù)電的環(huán)戊二烯基陰離子之間的帶正電的金屬離子)。
另外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還認(rèn)識(shí)到，茂金屬基催化劑技術(shù)得到的乙烯-α-烯烴共聚物包括聚烯烴“塑料”或POPs(Exxon的EXACT產(chǎn)品系列的名字，其由美國(guó)?？松瘜W(xué)(Exxon Chemical)的專利性EXXPOL催化劑技術(shù)制造)和聚烯烴“彈性材料”或POEs(杜邦陶氏彈性體的ENGAGE產(chǎn)品系列的名字，其由美國(guó)杜邦陶氏彈性體有限責(zé)任公司的專利性INSITE催化劑技術(shù)制造)。這些新型聚烯烴塑料(POPs)和彈性材料(POEs)公認(rèn)是由于茂金屬基催化劑技術(shù)而成為可能的低分子量的線性低密度乙烯-α-烯烴共聚物。而且，任何一種上述確認(rèn)的乙烯-α-烯烴共聚物或其組合均可以用于本發(fā)明的各種組合物。
除了具有一種或多種前述的熱塑性彈性材料之外，本發(fā)明一些典型的整體高爾夫球還包括乙烯-醋酸乙烯酯共聚物組分。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物是沿著鏈無(wú)規(guī)分布有醋酸酯基團(tuán)的長(zhǎng)鏈乙烯碳?xì)浠衔?。乙烯通常與醋酸乙烯酯共聚，生成乙烯醋酸乙烯酯共聚物。商品化的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物的例子包括杜邦(美國(guó)杜邦公司)提供的商品名為ELVAX的產(chǎn)品。
為了對(duì)加工性能進(jìn)行最優(yōu)化，上述的許多熱塑性彈性材料和/或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可以在很大程度上與其它聚合物(例如聚丙烯、聚乙烯等)配制(雖然是任選的)，還可以與各種油、增塑劑、填充劑和擴(kuò)鏈劑以及其它特種添加劑(統(tǒng)稱為處理添加劑)配制。實(shí)際上，如聚合物配制領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，可以加入任何數(shù)量的各種處理添加劑，以提高本文公開(kāi)的整體高爾夫球的一種或多種物理特性和性質(zhì)。這樣的處理添加劑的例子在Gǎchter R.和Müller H.所著的、德國(guó)慕尼黑Hanser Publishers出版(1996)的第四版《塑料添加劑手冊(cè)》(ThePlastics Additives Handbook)指出的添加劑(在此引入其全部?jī)?nèi)容作為參考)。因此，在一些實(shí)施方式中，本發(fā)明的熱塑性彈性材料和/或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物可以任選地與“填充油”和/或“填充劑”配制，例如碳酸鈣。這樣的處理添加劑可以改善基礎(chǔ)組分的整體可加工性，并提高由此制造的整體高爾夫球的某些性能特征。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，選定量的一種或多種上述確定的成分(其都與本發(fā)明的某些實(shí)施方式相關(guān))可以用下面的典型方式一起配制。首先，可以將適當(dāng)重量百分含量的選定的熱塑性彈性材料(例如10-25％的具有約45到75肖氏硬度的SEBS嵌段共聚物)和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(例如65-75％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，其中醋酸乙烯酯的含量約為15-18％)、以及適當(dāng)量的處理添加劑和其它特種化學(xué)品(例如著色劑和穩(wěn)定劑)一起加到適當(dāng)大小的一級(jí)攪拌器中。然后可以攪拌該干混物，在向適當(dāng)大小的二級(jí)連續(xù)攪拌器投料之前讓其達(dá)到80°F的溫度。然后可以轉(zhuǎn)動(dòng)二級(jí)連續(xù)攪拌器的葉片(例如以175rpm)，使得干混物在升高的溫度下(例如340°F)熔融為均一的熔體。然后可以將熔化的組合物轉(zhuǎn)移(例如通過(guò)有氮?dú)鈯A套的傳輸管線)到單螺桿堆垛擠壓機(jī)，通過(guò)擠壓機(jī)的模具(例如多孔模具)壓出，在水浴中冷卻，通過(guò)切割機(jī)絞合切割。得到的小球接下來(lái)準(zhǔn)備制造本發(fā)明典型的整體高爾夫球。
如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解的，本發(fā)明中配制的成分(例如小球)可以通過(guò)諸如注模成型為整體高爾夫球(例如結(jié)合熱澆道系統(tǒng)(hot-runner system)使用選通產(chǎn)品模具(gated production mold))。由于與注模相關(guān)的處理參數(shù)傾向于從一個(gè)成型機(jī)到另一個(gè)成型機(jī)大為改變(歸因于例如注入筒(injection barrel)的壓縮比、螺桿行程的間距、尺寸、使用年限等的因素)，與任何具體機(jī)器相關(guān)的優(yōu)選處理參數(shù)(例如注入速率、壓力、在筒內(nèi)和注入模具之后組合物混合的溫度等)需要如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的來(lái)建立和最優(yōu)化。因此，連同典型的選通和熱澆道注模方法，將原料成分與合適的起泡劑(例如使用直接裝在注模機(jī)上的自動(dòng)計(jì)量和攪拌裝置)結(jié)合，加熱到適當(dāng)?shù)臏囟?，注入到一個(gè)或多個(gè)模具中。
例如，將近似13.5克于本文公開(kāi)的適當(dāng)聚合組合物注入到高爾夫球形狀的模具，可以制造標(biāo)準(zhǔn)尺寸的高爾夫球。在這一方面已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通常，注入的速度越快，完成的產(chǎn)品則越好。更確切地說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)快于0.2秒的注入速度傾向于制造出廢品率最低的高爾夫球；但是低如0.45的速度也可以接受。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)如果注入速度太低的話，可能發(fā)生不希望的預(yù)發(fā)泡，它傾向于降低泡沫高爾夫球中的表面品質(zhì)，還傾向于增加泡沫高爾夫球中內(nèi)部單元結(jié)構(gòu)的可變性。
通常，化學(xué)起泡劑或泡沫劑是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)放出例如N2或CO2的氣體的特種添加劑，以在聚合的基體內(nèi)生成泡沫內(nèi)部單元結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，起泡劑為偶氮二酰胺(或修飾的偶氮二酰胺)、碳酸氫鈉、或其混合物(例如美國(guó)Quantum Chemical Corp.的SpectratechFM1150H)。起泡劑通常是熱敏的，并且包含原料總重的約1％以上，典型地包含原料總重的約6％到約8％。通常，將原料成分和起泡劑在注入的時(shí)候加熱(優(yōu)選從約310到約410°F，更優(yōu)選從約350到約365°F，但是通常在選定起泡劑的“分離”溫度以下)，主要?dú)w因于迅速通過(guò)澆口的小開(kāi)口的剪切摩擦(從而促使起泡劑發(fā)泡)。經(jīng)過(guò)一段足以使全部組合物在模具內(nèi)有效硬化的時(shí)間之后(優(yōu)選輔以將模具冷卻到約50到約60°F溫度步驟)，將模具打開(kāi)，取出形成的整體高爾夫球。
為了保證更好的均一性，通常也希望將剛?cè)〕龅母郀柗蚯蛲ㄟ^(guò)浸沒(méi)到冷水浴中約5到7分鐘來(lái)冷卻。重要的是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)冷水浴優(yōu)選通過(guò)迅速混合和旋轉(zhuǎn)水來(lái)徹底攪拌，以使浸沒(méi)其中的高爾夫球四處旋轉(zhuǎn)，因而保證它們能夠比冷水浴未攪拌時(shí)更加均一地冷卻。簡(jiǎn)單地說(shuō)，如果水浴沒(méi)有充分?jǐn)嚢?，那么任何放置于其中的高爾夫球?qū)A向于在一側(cè)飄浮(即較輕的一側(cè)沖上)，結(jié)果便不能均一地冷卻。因此，靜止水浴促使了非均一的冷卻，因而傾向于形成一側(cè)略比另外一側(cè)致密的高爾夫球。
為了進(jìn)行說(shuō)明而不是限定，下列實(shí)施例更具體地公開(kāi)了本發(fā)明的各個(gè)方面。
實(shí)施例
為了說(shuō)明本發(fā)明的整體高爾夫球的一些物理特性，制造并測(cè)試了幾種高爾夫球(重量分布為約11克到約14克)，其平均COR值如下所示
表1整體高爾夫球的組成和平均COR值
其中，Santoprene 8211的肖氏硬度約為35；Dynaflex G 7736的肖氏硬度約為36；Dynaflex 2771的肖氏硬度約為45；Kraton 2104的肖氏硬度約為39；Kraton RP6653的肖氏硬度約為32；Kraton 2701的肖氏硬度約為70；Dupont Engage的肖氏硬度約為60。
在另外的實(shí)施例中，從含有相對(duì)重量約25％的EVA和相對(duì)重量約75％的TPE(排除了起泡劑和著色劑的重量百分含量)的聚合混合物，制造并測(cè)試了幾種其它高爾夫球(重量分布為約11克到約14克)，其平均COR值如下
圖表1ALMOST GOLF提供的球(黃#2-25％EVA/75％TPE)測(cè)試樣品的C.O.R.測(cè)試
球2A 球2B
球2C 球2D
球2E 球2F
球2G 球2H
球2I 球2J
在又一實(shí)施例中，從含有相對(duì)重量約50％的EVA和相對(duì)重量約50％的TPE(排除了起泡劑和著色劑的重量百分含量)的聚合混合物，制造并測(cè)試了幾種其它高爾夫球(重量分布為約11克到約14克)，其平均COR值如下
圖表2ALMOST GOLF提供的球(黃#1-50％EVA/50％TPE)測(cè)試樣品的C.O.R.測(cè)試
球1A 球1B
球1C 球1D
球1E 球1F
球1G球1H
球1I 球1J
球1K 球1L
在又一實(shí)施例中，從含有約68wt.％的EVA、約16.5wt.％的聚丙烯、約5.7wt.％的TPE、約8wt.％的起泡劑和約1.8wt.％的黃色著色劑的聚合混合物，制造并測(cè)試了幾種其它高爾夫球(重量分布為約11克到約14克)，其平均COR值如下
圖表3ALMOST GOLF提供的球(黃68％EVA/16.5％PP/5.7％TPE)測(cè)試樣品的C.O.R.測(cè)試
球1 球2
球3球4
球5 球6
球7球8
球9 球10
球11 球12
盡管本發(fā)明以本文舉例說(shuō)明的實(shí)施方式的上下文加以說(shuō)明，本發(fā)明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式實(shí)施，而不偏離本發(fā)明的要旨或本質(zhì)特征。因此，描述的實(shí)施方式從任何方面來(lái)看均應(yīng)視為說(shuō)明性而非限定性的。因此，本發(fā)明的范圍由附加的權(quán)利要求說(shuō)明，而非前文的描述，任何與權(quán)利要求的意圖和范圍等效的變化也要包含在它們的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球，其中整個(gè)高爾夫球由含有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、熱塑性彈性材料和起泡劑的組合物起泡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述高爾夫球具有的(i)直徑范圍是約1.6到約2.4英寸，(ii)重量范圍是約10到約28克，并且(iii)恢復(fù)系數(shù)值范圍是約0.30到約0.45。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占組合物的約0到約99wt.％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述熱塑性彈性材料占組合物的約0到約99wt.％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述起泡劑占組合物的約1到約10wt.％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中的醋酸乙烯酯含量為約15wt.％到約18wt.％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述熱塑性彈性材料的肖氏硬度為約40到約90。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述熱塑性彈性材料為一種或多種(i)基于動(dòng)態(tài)硫化的彈性材料-熱塑塑料混合物的熱塑性彈性材料，(ii)苯乙烯三元嵌段共聚物熱塑性彈性材料，和(iii)乙烯-α-烯烴共聚物熱塑性彈性材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述熱塑性彈性材料為苯乙烯三元嵌段共聚物熱塑性彈性材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高爾夫球，其中所述苯乙烯三元嵌段共聚物熱塑性彈性材料為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、或其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高爾夫球，其中所述苯乙烯三元嵌段共聚物熱塑性彈性材料為苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其進(jìn)一步含有聚丙烯。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高爾夫球，其中所述聚丙烯占組合物的約1.5到約10wt.％。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其進(jìn)一步含有聚乙烯。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的高爾夫球，其中所述聚乙烯占組合物的約1.5到約10wt.％。
16.一種制造整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球的方法，包括至少以下步驟
從含有乙烯-醋酸乙烯酯共聚物和熱塑性彈性材料的成分配制聚合組合物；
將所述聚合組合物與起泡劑結(jié)合生成原料；
將所述原料注入完全為球形的模具；以及
將所述模具冷卻而形成所述高爾夫球。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造高爾夫球的方法，進(jìn)一步包括將所述高爾夫球在攪拌的水浴中淬火的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造高爾夫球的方法，其中所述乙烯-醋酸乙烯酯共聚物占組合物的約0到約99wt.％。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造高爾夫球的方法，其中所述熱塑性彈性材料占組合物的約0到約99wt.％。
20.一個(gè)整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球，其根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法制造。
全文摘要
本文公開(kāi)的發(fā)明在一個(gè)實(shí)施方式中涉及一種整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球，其中該高爾夫球由包含乙烯－醋酸乙烯酯共聚物、熱塑性彈性材料和起泡劑的組合物起泡，并且其中該高爾夫球具有的(i)直徑范圍是約1.6到約2.4英寸，(ii)重量范圍是約10到約28克，并且(iii)恢復(fù)系數(shù)值范圍是約0.30到約0.45。在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及一種整體模制結(jié)構(gòu)的高爾夫球，其中該高爾夫球由一種組合物起泡，該組合物含有占主要重量的乙烯－醋酸乙烯酯共聚物；占次要重量的熱塑性彈性材料，其中該熱塑性彈性材料為一種或多種(i)基于動(dòng)態(tài)硫化的彈性材料－熱塑塑料混合物的熱塑性彈性材料，(ii)苯乙烯三元嵌段共聚物熱塑性彈性材料，和(iii)乙烯－α－烯烴共聚物熱塑性彈性材料和起泡劑。
文檔編號(hào)A63B41/00GK1777458SQ20048000688
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2004年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者R·彼得森 申請(qǐng)人:歐摩思特高爾夫有限公司