(57)【要約】【課題】ゴルフボールの物理的性質の改善【解決手段】カバー及びコア、及びカバーとコアとの間に挿入された少なくとも一つの中間層を含むゴルフボールであって、カバーが、ポリエーテル（又はエステル）−エステル及びポリエーテル（又はエステル）−アミドのセグメント化ポリウレタンエラストマーコポリマーを含むブレンドで形成されているゴルフボール。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの層のコア及びコアの周りに同心円状に配置された少なくとも一つの層のカバーを含むゴルフボールであって、カバーがセグメント化ポリウレタンエラストマーを含む事を特徴とするゴルフボール。
【請求項２】
セグメント化ポリウレタンエラストマーが、アイオノマー及び高度に中和されているポリマーを含むそれらの酸ポリマー、ポリオレフィン、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリフェニレンオキシド、ポリイソプレン、ブロックコポリ（エーテル又はエステル−アミド）、ブロックコポリ（エーテル又はエステル−エステル）、ポリスルホン、反応射出成形性熱可塑性及び熱硬化性ポリマー、スチレン−ブタジエンのブロックコポリマー及びその水素化誘導体、動的に加硫されたエチレン−プロピレンゴム、ポリ弗化ビニリデン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、エポキシ樹脂、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリブタジエン、ポリエステル、シリコーン−ウレタン又はポリカーボネート−ウレタンから成る群から選ばれる少なくとも一種の熱可塑性又は熱硬化性ポリマーとブレンドされる、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項３】
セグメント化ポリウレタンエラストマーが表面変性末端基を含む、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項４】
ゴルフボールが、カバーとコアとの間に配置された少なくとも一つの中間層を更に含む、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項５】
中間層の少なくとも一つが伸張されたエラストマー材料を含む、請求項４に記載のゴルフボール。
【請求項６】
中間層の少なくとも一つが、少なくとも３４４．７ＭＰａ（５０，０００ｐｓｉ）の曲げ弾性率を有する熱可塑性材料を含む、請求項４に記載のゴルフボール。
【請求項７】
セグメント化ポリウレタンエラストマーが、３４．４ＭＰａ（約５，０００ｐｓｉ）より大きい引張り強度を有する、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項８】
セグメント化ポリウレタンエラストマーが、６８．９ＭＰａ（約１０，０００ｐｓｉ）より大きい引張り強度を有する、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項９】
セグメント化ポリウレタンエラストマーが、約４００〜８００％の極限伸びを有する、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１０】
セグメント化ポリウレタンエラストマーが、２．０ＭＰａ（約３００ｐｓｉ）より大きい初期弾性率を有する、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１１】
セグメント化ポリウレタンエラストマーが、約３０〜６５のショアＤ硬度を有する、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１２】
カバーが０．５０８ｍｍ〜３．１７５ｍｍ（０．０２〜０．１２５インチ）の厚さを有する、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１３】
ゴルフボールが１２０未満の圧縮を有する、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１４】
コアが２５．４ｍｍ〜４１．１４８ｍｍ（約１．０〜約１．６２インチ）の直径を有する、請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１５】
少なくとも一つの層のコア、コアの周りに同心円状に配置された少なくとも一つの層のカバーであって、３０〜６５のショアＤ硬度を有するカバー及びカバーとコアとの間に挿入された少なくとも一つの中間層を含むゴルフボールであって、カバーが表面変性末端基を有するセグメント化ポリウレタンエラストマーを含む事を特徴とするゴルフボール。
【請求項１６】
ヒドロキシル末端化ポリカーボネート、芳香族ジイソシアネート及び低分子量ジアミンの反応生成物としてセグメント化ポリウレタンエラストマーを含む、請求項１５に記載のゴルフボール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はゴルフボールに関し、特に、ゴルフボールの物理的性質を改善する為に、ゴルフボール層でのセグメント化ポリウレタン材料の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常のゴルフボールは二つの一般的なタイプ又はグループ、即ち、ソリッドボールと巻付けボールに分けること出来る。これらの異なるタイプの構造がもたらすプレー特性の相違は極めて顕著なものである。
ソリッド構造を有するボールは、非常に耐久性のあるボールであって然も最大限の飛距離を提供するので普通の趣味のゴルファーにとって一般的に最もポピュラーである。ソリッドボールは、一般的に、単一のソリッドコア、通常は架橋ゴム製のコアで造られていて、カバー材料によって覆われている。一般的に、ソリッドコアは、亜鉛ジアクリレート及び／又は類似の架橋剤で化学的に架橋されたポリブタジエンで造られ、強靭で切断に耐えるブレンドカバーで被覆されている。カバーは、一般的に、サーリン（デュポン社製のアイオノマー樹脂）の様な材料である。その様な組合せは、改善された飛距離をもたらすボールに対して高い初期速度を与える。これらの材料は非常に硬いので、ツーピースボールはクラブで打撃した時に硬い「感触」を持つ。同様に、その硬度によって、これらのボールは比較的に低いスピン速度を有し、大きな飛距離を与える。
【０００３】
巻付けボールは、一般的に、その周りに数ヤードの伸張された弾性糸又はヤーンが巻き付けられている固体ゴム又は液体中心コアを有する。この巻付けコアは、次いで、アイオノマー又はポリウレタンの様な耐久性のカバー材料で被覆される。巻付けボールは、一般的にソフトで更にスピンを与え、熟練したゴルファーにボールの飛行を調節する事ができる様にする。特に、グリーンへのアプローチショットでは、ソフトな巻付けボールの高いスピン速度はゴルファーに、ボールの着地点の極近くでボールを停止させることができる様にする。
ゴルフボールの設計技術は、合衆国ゴルフ協会（ＵＳＧＡ）が、ＵＳＧＡの認定イベントにおいて、４３．５ｍ（１４３フィート）／秒の速度を有する装置で打撃した時に、７７．７ｍ（２５５フィート）／秒の初期速度を達成し得るゴルフボールの使用を禁止する規則（以後、「ＵＳＧＡテスト」と称する）を制定した点まで進歩している。
製造業者は、この制限を越えずにＵＳＧＡテストにおいて最も高い可能な速度を常に達成するゴルフボールであって、異なる性質及び特性、例えば、速度、スピン及び圧縮の範囲で利用できるゴルフボールを製造する事にかなりの力点を置いている。この様に、異なるボールの多様性は、広範囲のゴルファーの要求並びに要望に合致させるのに役立つ。
【０００４】
ボールの形状に関係なく、プレヤーは、一般的に、打撃時に高い初期速度必要とする最大飛距離を実現させるゴルフボールを求める。従って、市場の要求に合致させる為の努力において、製造業者は高い初期速度を持つゴルフボールを製造しようと努める。
その結果、ゴルフボール製造業者は、全てに熟練した水準のゴルファーに最高の腕前を実現させるゴルフボールを与える為に、且つ、低い圧縮で高い圧縮ボールの性能を与える組成を発見する為に、新たな方法を絶えず探求している。
ゴルフボールの物理的特性は、コア、任意の中間層及びカバーの組合わさった性質で決まる。これらは、次には、夫々の化学組成で決まる。或ボールの組成は飛距離の増加を与える。別の組成は改善されたスピンを与える。製造業者は、常に理想的な材料の開発を探求している。例えば、熱可塑性ポリウレタン尿素は、ゴルフボールの製造において非常に望ましい性質である非常に高い引張り強度を有する材料を与えるその固有の性能に対して試されている。
【０００５】
セグメント化ポリウレタンは溶剤ベースのエラストマーである。これらは、芳香族ポリエーテルウレタン尿素と、軟質セグメントのポリカーボネートと硬質セグメントのジフェニルメタンジイソシアネートと混合ジアミンとを組合せる方法で加工する事ができる。硬質セグメントは、通常、芳香族ジイソシアネートと低分子量の連鎖延長ジアルコール又はジオールとの反応生成物である。軟質セグメントは、末端ヒドロキシル（−ＯＨ）基を持つポリカーボネートポリオールから合成されても良い。ヒドロキシル基はウレタン基を生み出し、一方、イソシアネートと存在する尿素基との間の反応が、少量の共有的架橋を生成する事のできるアロファネート基を形成する。加熱すると、水素結合した硬質セグメントとアロファネート架橋が解離してポリマーが溶融し流動できる様になる。又、極性溶媒中での溶解は、隣接する鎖上の硬質セグメントを保持している水素結合を破壊する事ができる。一旦これらの架橋が破壊されると、ポリマーはゴルフボール層として加工する事ができる。冷却又は溶媒蒸発により、硬質セグメントは、軟質セグメントから分離して水素結合によって再結合する。これは、熱可塑性エラストマーの元の機械的性質を回復する。通常のセグメント化ポリウレタンは、一般的に、高い伸びと高い引張り強度の組合わさった優れた物理的性質を有するが、それらは元来溶剤である。最初に第一級アミンがイソシアネートと反応して第二級アミンを形成し、次いで、第二級アミン上に残る水素が、二度目にその他のイソシアネート部分と反応して第三級アミンを形成する。この二番目の反応が架橋を形成し熱硬化性材料とする。第二級アミンは二番目の反応を形成する事ができないので、尿素基は更にイソシアネートと反応して架橋を形成する事が出来ず、生成物はアミンで硬化される熱可塑性のものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、改善されたゴルフボールの性能の為に、セグメント化ポリウレタンを含むゴルフボールに対する必要性が存在する。合成中に尿素の硬質セグメントを変化させる事によって、広範囲の硬度、弾性率、引張り強度及び伸びを有する関連する化学のポリマーの全部のファミリーが製造できる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、ゴルフボールのコア、カバー又は中間層の形成の為の、硬質セグメントに尿素を含むセグメント化ポリウレタンの使用に関する。
最初の実施態様は、コア及びカバーを含むゴルフボールであって、それらの少なくとも一つが、芳香族尿素硬質セグメントとポリカーボネートをベースとした軟質セグメントを含むセグメント化ポリウレタンから形成されるゴルフボールである。バイオスパンＣ(BioSpan  C)（登録商標）は適当なセグメント化ポリウレタン材料の一例であり、ポリマーテクノロジーグループ社(Polymer Technology Group Inc.)から市販されている。
本発明のその他の実施態様は、芳香族尿素硬質セグメントとポリエーテルをベースとした軟質セグメントを含むセグメント化ポリウレタンを含む。一例はバイオスパンＳＰＵ(BioSpan SPU)であり、これはポリマーテクノロジーグループ社から市販されているセグメント化ポリウレタン材料の登録商標である。
【０００８】
最も好ましいのは、本発明のセグメント化ポリウレタンは中間層である。本発明のその他の実施態様は、ポリカーボネート−ポリ尿素のブロックコポリマーと、アイオノマー及び高度に中和されたポリマーを含むコポリマー、エポキシ、スチレン及びオレフィン系ホモ−及びコポリマー（メタロセン及び単一部位を含む）；ポリアミド；ポリエステル；ポリジエン；ポリエーテル（又はエステル）−エステル及びポリエーテル（又はエステル）−アミドのブロックコポリマーを含む少なくとも一種の熱可塑性又は熱硬化性ポリマーとをブレンドする。これらの例は、米国特許第４，６７５，３６１号明細書、米国特許第５，４２８，１２３号明細書、米国特許第５，５８９，５６３号明細書、米国特許第５，８６３，６２７号明細書、米国特許第５，２２１，７２４号明細書及び米国特許第５，４６１，１３４号明細書に記載されていて、参照によってその全体がここに導入される。 
本発明は、好ましくは、３８．１ｍ（１２５フィート）／秒の入力速度で測定される約０．７より大きい反発係数と少なくとも約５０のアッティ圧縮を有するツーピース又は多層ゴルフボールである。中間層は本発明の好ましい使用であり、２０．６ＭＰａ（約３０００ｐｓｉ）より大きい材料引張り強度を有するセグメント化ポリウレタンを含む。
表面変性末端基（ＳＭＥ）は合成中にベースポリマーに共有的に結合される表面活性オリゴマーである。本発明は、ポリマーのバルク性を損なう事なく表面化学を調節するＳＭＥを含む事ができる。鍵となる表面特性、例えば、耐摩耗性は、更なる後加工処理又は局所被覆なしで持続的に高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のゴルフボール１０は、少なくとも一つの層のコア１４、コア１４の周りに同心円状に配置された少なくとも一つの層のカバー１２を含み、任意に、カバー１２とコア１４との間に配置された少なくとも一つの中間層１６を含んでも良い。これらの層のいずれもが、コポリマーの軟質セグメントにポリカーボネートを有する熱可塑性ウレタンコポリマーを含んでも良いが、好ましくは、中間層は伸張されたエラストマ−材料を含んでも良い。コアの中心１８は、固体の、中空の、液充填された、又はゲル充填された中間層を含んでも良い。
現在利用できるセグメント化ポリウレタンとしてはバイオスパン（ポリマーテクノロジーグループ社の登録商標）が挙げられる。ポリマーは、材料が、良好な酸化安定性、優れた機械的強度及び耐摩耗性、そしてゴルフボールの製造業者にとっては極めて重要な優れた光学特性を示す様に造られている。バイオスパン化合物の極限引張り強度は６８．９ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）を超えるかも知れない。
【００１０】
米国特許第５，７５６，６３２号明細書には市販のバイオスパンの加工法が記載されている。バイオスパンＣは、ヒドロキシル末端化ポリカーボネート、芳香族ジイソシアネート及び連鎖延長剤として使用される低分子量ジアミンの反応生成物として形成されるセグメント化ポリウレタンである。バイオスパンＳＰＵは、ヒドロキシル末端化ポリエーテル、芳香族ジイソシアネート及び低分子量ジアミンの反応生成物として形成されるセグメント化ポリエーテルである。好ましい実施態様では、イソシアネート基と低分子量二官能試薬との反応は連鎖延長をもたらし、ウレタン基を介してポリカーボネートの軟質セグメントを連結している硬質セグメントの形成をもたらす。連鎖延長剤がジオールの場合は、硬質セグメントはウレタン基で連結された繰返し単位を有し、一方、連鎖延長剤がジアミンである場合は、硬質セグメントは尿素基を含む。後者の場合、得られるポリマーはポリウレタン尿素と称される。ポリウレタン尿素は高度に相分離したエラストマーであり、一般的に、ジアミン連鎖延長剤が水で完全に置き換えられない限り、溶液中で製造される。硬質セグメントの全含有量が低くなると、有用な尿素含有ウレタンが得られる。これらは天然ゴムの特性に近いエラストマーである。ポリウレタン尿素は、良好な相分離、低い硬度及び極端な強靭性を示す。
ＳＭＥ、適当な相溶化剤、着色剤、反応促進剤、架橋剤、発泡剤、染料、潤滑剤、充填剤（密度変更剤を含む）、賦形剤、加工助剤及び、ポリマー材料及び／又はゴルフボール組成物に通常添加されるその他の化合物の様な更なる成分が本発明のセグメント化ポリウレタン成分に添加されても良い。
【００１１】
表面変性末端基（ＳＭＥ）は、合成中にベースポリマーに結合される表面活性オリゴマーで、シリコーン、スルホネート、フルオロカーボン、ポリエチレンオキシド及び炭化水素基が挙げられ、ポリマーのバルク性を損なう事なく表面化学を調節する。鍵となる表面特性、例えば耐摩耗性は、更なる後加工処理又は局所被覆なしに持続的に高められる。ＳＭＥの添加は、添加剤の使用なしに所望の表面化学を実際に達成する事のできる一連のベースポリマーを提供する。これは、無傷の元のポリマー骨格を残し、ポリマーは強度と加工性能を保持する。全てが表面変性部分を運ぶポリマー鎖を有する事によって、添加剤に係る潜在的な問題点の多くが解消する。
ここに開示された本発明のセグメント化ポリウレタンを含まない、任意のゴルフボール成分の組成物は、当業者に公知の組成物である事ができる。その様な組成物は当業者によって容易に選択できる。
得られるゴルフボールは、一般的に、３８．１ｍ（１２５フィート）／秒の入力速度で測定された時に、約０．７、好ましくは約０．７５、更に好ましくは約０．７８より大きい反発係数を有する。又、ゴルフボールは、一般的に、少なくとも約４０、好ましくは約５０〜１２０、更に好ましくは約６０〜１００のアッティ圧縮を有する。ここで使用される「圧縮」と言う用語は、アッティ圧縮ゲージ(ATTI Compression Gauge) で測定される圧縮を意味する。
これらのゲージは当業者には公知であり、ニュジャージー州ユニオン市のアッティエンジニヤリング社から市販されている。
【００１２】
本発明は任意のサイズのゴルフボールに係るものである。ＵＳＧＡの規格は、競技用のゴルフボールのサイズを直径で４２．６７２ｍｍ（１．６８インチ）より大きいものに限定しているが、任意のゴルフボールのサイズはレジャーゴルフプレーには使用できる。ゴルフボールの好ましい直径は４２．６７２ｍｍ〜４４．７０４ｍｍ（約１．６８インチ〜約１．７６インチ）である。４２．６７２ｍｍ〜４４．１９６ｍｍ（約１．６８インチ〜約１．７４インチ）の直径が最も好ましい。ボールのコアは２５．４ｍｍ〜４１．１４８ｍｍ（約１．０〜約１．６２インチ）の直径を有する。ゴルフボールのカバーは、一般的に、少なくとも０．７６２ｍｍ（約０．０３インチ）の厚さを有する。本発明のカバーは、好ましくは、０．５０８ｍｍ〜３．１７５ｍｍ（約０．０２〜０．１２５インチ）、更に好ましくは０．７６２ｍｍ〜２．５４ｍｍ（約０．０３〜０．１０インチ）である。また、ゴルフボールは、一般的に、表面積の少なくとも６０％の窪み被覆率、好ましくは少なくとも約７０％の窪み被覆率を有する。カバー層は、少なくとも約２０、好ましくは約３０〜６５のショアＤ硬度を有する。本発明のゴルフボールは約１２０未満の圧縮を有する。
【実施例】
【００１３】
本発明のゴルフボールは多くの方法で製造できる。コアは、通常の巻付けコア構造又は一つ以上の層の通常のソリッド構造を使用して、当該技術分野で公知の方法で製造されても良い。巻付けコア構造は、その周りに或長さの弾性糸が巻付けられている固体ゴムベースの中心又は液体充填中心である事ができる。通常のソリッド構造は、好ましくは、亜鉛ジアクリレートの様な不飽和脂肪酸の金属塩で架橋されているシス−１，４−ポリブタジエンを含む。通常の多層構造は、内側層と外側層を形成する為に、異なるポリブタジエンベースの材料の多層コアを含んでも良い。
次いで、これらのコア構造は、通常の圧縮射出成形又はキャスティング方法を使用して、軟質セグメントのポリカーボネートと尿素の硬質セグメンを含むバイオスパンＣの様なセグメント化ポリウレタンを含むカバー組成物で被覆される。バイオスパンＳＰＵは軟質セグメントにポリエーテルを含む。この材料を活用する為には多くの方法が存在する。一例として、バイオスパンＣがワンショット（或いは、別途、プレポリマーアプローチ）プロセスでゴルフコア上に形成される事が挙げられる。これは、例えば、ポリカーボネートポリオール（ＰＣ）の軟質セグメントと、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）の硬質セグメント、エチレンジアミン（ＥＤ）及び１，３−シクロヘキサンジアミン（ＣＨＤ）並びに一般的な末端基、例えば、ドデシルアミン（ＤＤＡ）とを混合する事によって行われる。カバーは、好ましくは、１．２７ｍｍ〜２．５４ｍｍ（約０．０５〜０．１０インチ）厚である。
【００１４】
その他の実施態様では、セグメント化ポリカーボネート−ポリウレタン又はポリエーテル−ポリウレタンのコポリマーは、アイオノマー及び高度に中和されている酸ポリマーを含むそれらの酸アイオノマー；ポリオレフィン；ポリアクリレート；ポリアミド；ポリフェニレンオキシド；ポリイソプレン；ブロックコポリ（エーテル又はエステル−アミド）；ブロックコポリ（エーテル又はエステル−エステル）；ポリスルホン、反応射出成形性熱可塑性及び熱硬化性ポリマー；スチレン−ブタジエンのブロックコポリマー及びその水素化誘導体；動的に加硫されたエチレン−プロピレンゴム；ポリ弗化ビニリデン；アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー；エポキシ樹脂；ポリスチレン；アクリル樹脂；ポリエチレン；ポリブタジエン及びポリエステルを含む少なくとも一種の熱可塑性又は熱硬化性ポリマーとブレンドされる。
その他の実施態様は、コア、３４４．７ＭＰａ（５０，０００ｐｓｉ）より大きい曲げ弾性率を有する内側カバー及びセグメント化ポリカーボネート−ウレタンエラストマーから成るカバーを含む。カバーは、好ましくは、０．５０８ｍｍ〜１．２７ｍｍ（約０．０２〜０．０５インチ）の厚さと、６８．９ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）未満の初期弾性率を有する。その他の実施態様では、初期弾性率は６８．９ＭＰａ（１０，０００ｐｓｉ）より大きい。セグメント化ポリウレタンエラストマーは、好ましくは、少なくとも約４０％〜１０００％、好ましくは約４００％〜８００％の極限伸びを有する。
【００１５】
別の実施態様は、コア、カバー及びセグメント化ポリカーボネート−ウレタンエラストマーを含む中間層を含む。中間層は、好ましくは、０．５０８ｍｍ〜２．０３２ｍｍ（約０．０２〜０．０８インチ）の厚さを有し、６８．９ＭＰａ（約１０，０００ｐｓｉ）未満、好ましくは２．０〜６８．９ＭＰａ（約３００〜１０，０００ｐｓｉ）の初期弾性率を有する。
或実施態様では、コアはポリブタジエンゴムを含み、カバー及び中間層は熱可塑性シリコーン−ウレタンコポリマーを含む。コアは、好ましくは、少なくとも３８．１ｍｍ（約１．５インチ）の直径を有する。好ましくは、中間層の厚さは０．５０８ｍｍ〜２．０３２ｍｍ（約０．０２〜０．０８インチ）であり、カバーと中間層を合わせた厚さは２．５４ｍｍ（約０．１インチ）未満である。コアのポリブタジエンゴム組成物は少なくとも約２．２ｐｐｈのハロゲン化有機硫黄化合物、好ましくは、亜鉛ペンタクロロチオフェノールを含む。
ここに開示された発明は、上で述べられた目的を満足させるのに十分に計算されたものである事は明らかであるが、多数の変更及び実施態様が当業者によって考案されるかも知れない。その様な変更は密度変更剤、紫外線吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、蛍光増白剤、水分バリヤー層等を含むものであるかも知れない。ゴルフボールにおけるその使用に加えて、本発明は、その他のゴルフ装置で、例えばゴルフクラブのインサートで使用できる。従って、添付された特許請求の範囲は、本発明の真の精神並びに範囲内に入る全てのその様な変更を包含せんとするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のゴルフボールの断面図を示す。
【図１】
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【外国語明細書】
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