Brevet FR2666018A1 — publié le 19920228

BALLE DE GOLF La présente invention concerne les balles de golf et plus particulièrement la structure d'une balle composée de plusieurs parties. L'art antérieur distingue deux types principaux de balles de golf D'une part, il existe les balles dites "deux pièces" solides Leurs propriétés résultent de l'association d'un noyau sphérique monopièce de type caoutchouc et d'une enveloppe thermoplastique dure en résine ionomère Ces balles ont pour principal avantage d'être très performantes dans les tirs longs grâce à leur vitesse de départ élevée En revanche, elles procurent une sensation de dureté à l'impact dont la cause essentielle est leur importante rigidité Ainsi, dans les tirs courts ou 1 O coups d'approche, la vitesse initiale élevée et la faible surface de contact avec la face perturbe le contrôle de la balle et le manque de vitesse de rotation pénalise la tenue de la balle au point de chute. D'autre part, on distingue les balles enroulées "trois pièces" Elles sont constituées d'un noyau central solide ou liquide, d'un enroulement de fils caoutchouc et d'une enveloppe 1 5 thermoplastique en résine ionomère ou en caoutchouc du type balata de un à deux millimètres d'épaisseur La grande déformabilité des couches externes du noyau enroulé provoque une sensation de douceur à l'impact, due à un taux de compression plus faible et par conséquent une surface de contact plus importante En revanche, ce type de balle affiche une baisse de performance dans les tirs longs, à l'inverse des balles "deux pièces". La présente invention vise à proposer une balle de conception nouvelle dont les performances donnent satisfaction dans tous les compartiments du jeu; à savoir, une vitesse initiale importante, proche de celle des balles les plus rapides, de bonnes sensations et un bon contrôle dans le jeu d'approche et également une reproductibilité des coups et une durabilité excellente. Un autre but de l'invention est de permettre de couvrir une large gamme de performances pouvant répondre à des demandes précises des utilisateurs en ne faisant varier qu'un minimum de paramètres. Un autre but de l'invention est de permettre l'utilisation d'un procédé de fabrication automatisé et fiable autorisant une grande productivité en raison de la structure et du choix des 3 O matériaux utilisés. Les propriétés désirables sont obtenues conformément à la présente invention par une structure en trois parties La balle de golf est constituée d'un noyau élastomère, d'une couche intermédiaire et d'une enveloppe thermoplastique, et se caractérise principalement par le fait que la couche intermédiaire est réalisée en matériau thermoplastique contenant 10 % au moins de copolymère bloc éther, de préférence 35 % au moins. Par copolymère bloc éther, on entend les copolymères séquences formés à partir de blocs présentant une certaine longueur de chaîne de leurs divers constituants. Ils présentent deux phases l'une souple, le bloc éther et l'autre rigide En jouant sur la nature et la proportion de ces phases, on peut obtenir une gamme assez large de produits allant du très souple au relativement rigide. Parmi ces copolymères, ceux particulièrement préférés par la demanderesse sont les copolymères bloc amides d'une part, et les copolyéther bloc esters d'autre part Les copolymères bloc amides (PEBA) sont plus connus sous le nom de marque PEBAX commercialisés par la Société ATOCHEM On peut noter également l'emploi des GRILAMID commercialisés par la Société EMS ou encore les VESTAMID) par la Société HJLS. Quant aux polyéther bloc esters (PEBE), ce sont des produits présentant une phase rigide 1 O du type polybutylène téréphtalate (PBT) On les connaît sous le nom de marque HYTREL de la Société DU PONT DE NEMOURS ou ARNITEL de la Société AKZO. Les compositions de l'invention peuvent être utilisées pures pour former la couche intermédiaire On obtient alors des balles appréciées pour leur toucher excellent et leur vitesse initiale élevée En revanche, en raison d'un module élastique faible, elles ont tendance à se 1 5 déformer excessivement lors de l'impact. Ce problème peut être avantageusement résolu en réalisant un mélange de copolymère bloc éther et d'ionomère(s) Le taux de ionomère(s) peut varier de 0 à 90 % en poids par rapport au poids total du mélange et de préférence est compris entre 20 et 65 % Les ionomères préférés par la demanderesse ont une dureté shore D comprise entre 55 et 65 et un module de flexion 2 0 compris entre 250 et 350 N/mm 2 Dans ce cas, la proportion de polyether bloc amide dans la composition est de 35 à 80 % pour une dureté de 30 à 40 shore D La présente invention sera mieux comprise et ses avantages ressortiront de la description suivante des modes de réalisation de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe partielle d'une balle de golf selon l'invention. 2 5 La balle de l'invention est une balle de type "trois pièces", c'est-à-dire constituée de trois couches distinctes. Comme le montre la figure 1, le noyau 1 est constitué d'un élastomère thermoplastique ou thermodurcissable ou vulcanisable dont le diamètre est compris entre 34 et 38 millimètres Sa densité est comprise entre 1 et 1,3 g/cm 3 et sa dureté se situe entre 40 et 50 shore D La 3 0 compression de ce noyau mesuré sous 150 Kg de charge est comprise entre 2,8 et 4,5 mm environ pour un diamètre fixé de 36 mm. L'élastomère particulièrement préféré par la demanderesse est un élastomère diène réticulé de type polybutadiène cis 1,4 contenant un produit de réaction à base d'oxyde de zinc et de diacrylate de zinc La composition contient en outre, un agent de réticulation tel qu'un peroxyde 3 5 dicumyl par exemple. La partie intermédiaire 2 est un copolymère thermoplastique injectable et extrudable de polyéther-bloc amide et préférenciellement de polyétheresteramide du type de celui dont le procédé d'obtention est décrit dans le brevet français n 2 273 021 de la Société ATOCHEM. A titre d'exemple, des balles ont été réalisées avec une couche intermédiaire en PEBAXO pur Les caractéristiques et propriétés figurent dans le tableau I et Il en annexe. Dans un mode de réalisation préféré, la partie intermédiaire 2 est constituée d'un mélange de polyéther-bloc amide et d'ionomère(s) Les tableaux 3 et 4 rapportent les caractéristiques et propriétés des balles dont la couche intermédiaire est réalisée dans une composition à base de PEBAX 3533 et d'ESCOR . D'une manière générale, la couche 2 réalisée autour du noyau 1 a une épaisseur de 1 à 3 mm environ et un module d'élasticité compris entre 15 et 250 N/mm 2 Suivant le type de copolymère utilisé, la dureté peut varier de 25 à 50 shore D environ L'influence de ces 1 O paramètres est importante et conditionne les caractéristiques de performance de la balle Les balles dont la couche intermédiaire a une dureté faible de Tordre de 30 à 37 shore D (module de flexion faible) pour une épaisseur donnée seront appréciées pour leur toucher et leur contrôle en raison d'une vitesse de rotation ou "spin" élevée Au contraire, les balles dont la dureté de la couche intermédiaire est comprise entre 40 et 50 shore D (Module de flexion supérieur 1 5 également) seront appréciées pour leur vitesse initiale optimale et leur durabilité. Si l'on compare les tableaux I et HI, on remarque que si l'on ajoute un ionomère à la composition de copolymère bloc-éther, les valeurs de dureté ne changent pas; en revanche, le module d'élasticité en traction mesuré augmente considérablement Cet effet est particulièrement intéressant car la couche intermédiaire contribue à la tenue mécanique du noyau lors de l'impact et limite sa déformation avantageusement La couche intermédiaire se comporte dynamiquement comme la couche d'enroulement filamentaire élastique des balles dites "enroulées". L'ensemble des deux parties 1 et 2 formant la structure interne de la balle a une compression sous 150 Kg de 2,5 à 4 pour un diamètre donné total de 40 mm. La couche externe 3 forme l'enveloppe de la balle Elle est réalisée en matériau thermoplastique et a une épaisseur comprise entre 0,9 et 3 mm. Le choix des matériaux est relativement large dans la mesure o les qualités essentielles demandées à l'enveloppe sont la résistance à rimpact et la durabilité Aussi, pour conserver ces caractéristiques à la balle de l'invention, il est important que la dureté de l'enveloppe soit supérieure à celle de la couche intermédiaire. La plage de dureté admise varie de 40 à 55 shore D et de préférence entre 43 et 48, pour une densité de 0,8 à 1,2 g/cm 3 et un module de flexion de 30 à 280 N/mm 3. Parmi les matériaux préférés par la demanderesse, on choisira de préférence les ionomères de type SURLYN , commercialisés par la Société du PONT de NEMOURS, ou les ionomètres de type IOTEK de la société EXXON, les copolymères bloc amides du type de ceux utilisés pour la couche intermédiaire, mais de dureté supérieure, les mélanges de ionomères et copolymères bloc amides, les polyuréthanes thermoplastiques ainsi que les mélanges de ces matériaux. L'association des trois couches 1, 2 et 3 donne naissance à une balle finie de diamètre compris entre 42,7 et 42,8 mm Sa compression mesurée sous 150 kg de charge est comprise entre 2,5 et 4 mm. A titre d'exemple, les caractéristiques physiques, de comportement et les propriétés de plusieurs balles de l'invention ont été comparées aux balles antérieures communément utilisées commercialement Les résultats sont présentés dans les tableaux I à IV suivants: TABLEAU 1 COMPOSITION DIAMETRE (mm) DENSITE (g/cm 3) COMPRESSION en mm sous 150 KG de charge constante COMPOSITION DURETE (shore D) EPAISSEUR (mm) DENSITE (g/cm 3) MODULE D'ELASTICITE(N/mm 2) EN TRACTION COMPOSITION DURETE (shore D) EPAISSEUR (mm) DENSITE (g/cm 3) MODULE D'ELASTI- CITE EN TRACTION (N/mm 2) IN V M Nl'ii UIN Balle 01 I Balle 02 I Balle 03 Balle 04 NOYAU ELASTOMERE POLYBUTADIENE CIS 1,4 1,18 3,8 1,8 1,01 36,4 1,18 3,8 36,4 1,18 3,8 COUCHE INTERMEDIAIRE POLYETHER-BLOC-AMIDE (PEBAX) 1,8 1,01 1,8 1,01 36,4 1,18 3,8 1,8 1,01 ENVELOPPE THERMOPLASTIQUE 1,35 1,35 1,35 1,35 Balle 2 pièces NOYAUCAOUTCHOUC SOLIDE ART ANTERIEUR A Balle 3 pièces NOYAU ENROULE 1 1 I I ENVELOPPE SURLYN ENVELOPPE SURLYN B NOYAU ENROULE ENVELOPPE BALATA ln bo 6 ' oa INVENTION | ART ANTERIEUR Balle 01 Balle 02 Balle 03 Balle 04 Balle 2 pièces Balle 3 pièces A B DIAMETRE (mm) 42,7 42,7 42,7 42,7 42,7 42,7 42,7 POIDS (g) 45,4 45,4 45,5 45,4 45,5 45,4 45,3 COMPRESSION (mm) 3,7 3,6 3,4 3,1 2,8 3,3 3,2 DRIVER: VITESSE INITIALE (m/s) 64,2 64,1 64,2 64,4 64,7 64,3 64,2 ROTATION (SPIN) (t/mn) 3800 3650 3600 3300 2900 3300 3700 ROTATION (SPIN) (t/mn) 7500 7300 7300 6800 5600 6500 7300 PROPRIETES: CONTROLE B B E E M B E SENSATIONS A B B E B M B E L'IMPACT (Feel) DURABILITE B B B B E B M REPRODUCTIBILITE E E E E B M M E = EXCELLENT B = BON M = MEDIOCRE m. w, oa TABLEAU 2 OO T J ç ' j çil J Wl Fúb Hdd Oq EHANEl ozi J 8 ' J I 8 'I (Ew Jo No JO/vagd) EI Xl VJUHJAJUEHINJ a H Dfl OD (ZLUI/N) NOIJIDV-'I Ij Ns Elli -IJISV'fl LU( HF 1 fl IGON (M Wn) x Jfiass J Vda (a i aoqs) mairu NOJIJS Od JNOD NOIILDVXQJLN 3 (zu/UN)MJD Iw''-sv'cu E Tif (lON Núo J If gis NEIOI Lt IU UO NOISSEI Ud N Oo V'9 Vq t/9 ú V'9 (tutu) g>J Ji JAçlcj V'1 SID E 1 NÂU(V IflaÀXI Od NOUJLSOJNOD Hu Ml YOISV Hi E Fl VÀON CO (O t.O G t. txl OLI LI Lt, O I 8 '1 ú rnv H'lav LO allé 09 1 90 ollus O O llesf IUDOIîaa I = A NOI = a Jx I Tqat D Ma = ' a a a al E a Dniavuan t at J d IA NOLLVS NalS : SLEI Id O Id 0069 00 OL 00 SL (ur/,l) (N Id S) NOIUVIOX : g u Elat oo 00 E 090 008 ú (uw/i) (N Id S) NOLLVIOI Z't 9 ú',9 Z't 9 (s/u) a IVILJJNI ISSILIA (S/N 9 P): IXAIXCI g' j 'g 1, V'(X) Sc II Od L'Z úL'Z L'Z (u) Iso Eli VIQ Co (O (O (O q O G L O lle a olléE O O O 3 URS 2 f V Etq{t VJL REVENDICATIONS 1 Balle de golf constituée d'un noyau ( 1) en matériau élastomère, d'une couche intermédiaire ( 2) et d'une enveloppe ( 3) en matériau thermoplastique, caractérisée en ce que ladite couche intermédiaire ( 2) est réalisée en une composition contenant au moins 10 % en poids de copolymère bloc éther et préférentiellement au moins 35 % en poids, par rapport au poids total de la composition. 2 Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que le copolymère bloc-éther est choisi parmi les copolymères bloc amide,préférentiellement un polyétheresteramide. 3 Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que le copolymère bloc-éther 1 O est choisi parmi les polyéther bloc esters. 4 Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que la composition de la dite couche intermédiaire ( 2) est constituée d'un mélange de copolymnère bloc-éther et d'ionomère(s). Balle de golf selon la revendication 4, caractérisée en ce que la composition contient 1 5 entre O et 90 %, et de préférence 20 à 65 % en poids d'ionomère(s) de dureté shore D comprise entre 55 et 65 et de module de flexion compris entre 250 et 350 N/rm 2. 6 Balle de golf selon la revendication 5, caractérisée en ce que la composition contient 35 à 80 % en poids de polyéther bloc amide de dureté comprise entre 30 et 40 shore D. 7 Balle de golf selon rune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les 2 O caractéristiques physiques et dimentionnelles sont les suivantes: NOYAU COUCHE ENVELOPPE INIERMEDIAIRE ( 1) ( 2) ( 3) DIAMETRE 34 38 en mm 37 41 42,7 42,8 EPAISSEUR 1 3 0, 9 3 en mm COMPRESSION 2,8 4,5 pour en mm sous 1 diamètre 36 mm Kg de charge 2,5 4 pour ldiamètre de 40 mm 2,5 4 Module d'élasticité 15 250 30 280 N/mm 2 ASTM l I 8 Balle de golf selon la revendication 1, caractérisée en ce que le noyau ( 1) est constitué d'un élastomère réticulé du type diène. 9 Balle de golf selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'élastomère est à base de 2 5 polybutadiène cis 1,4. Balle de golf selon la revendication 1 ou 7, caractérisée en ce que la dureté du noyau ( 1) est comprise entre 40 et 50 shore D. 11 Balle de golf selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la dureté de l'enveloppe ( 3) est supérieure à celle de la couche intermédiaire ( 2). 12 Balle de golf selon la revendication 11, caractérisée en ce que la dureté de la couche intermédiaire ( 2) est comprise entre 25 et 50 shore D. 13 Balle de golf selon la revendication 11, caractérisée en ce que la dureté de l'enveloppe ( 3) est comprise entre 40 et 55 shore D, de préférence entre 43 et 48 shore D. 14 Balle de golf selon l'une quelconque des revendications 1 et 9, caractérisée en ce que le matériau constituant l'enveloppe ( 3) est choisi parmi les ionomères, les copolymères bloc amides, Ies mélanges d'ionomères et de copolymères bloc amides, les polyuréthanes 1 O thermoplastiques ou les mélanges différents de ces matériaux.