(57)【要約】ゴルフボールは、４００ＭＰａから２００ＧＰａの剛性を有する球状コアを備える。コアの剛性は、構成材料及び材料の割合の調整によって制御され得る。その結果、プレーに適合すると共に、現在入手可能な高性能のゴルフボールと同等の飛距離が可能なだけでなく、プレー中のフック及びスライスを少なくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のディンプルを規定する外面と、空洞を規定すると共に、前記外面に対向した内面と、を有するカバー層と、
前記空洞内に配置された球状コアと、を備え、
前記球状コアは、ポリマーマトリックス複合材料を含むと共に、４００ＭＰａから２００ＧＰａの剛性を有する
ことを特徴とするゴルフボール。
【請求項２】
前記ポリマーマトリックス複合材料は、有機または無機の強化相を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項３】
前記強化相は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び炭化ホウ素の集合から選ばれるセラミックを含む
ことを特徴とする請求項２に記載のゴルフボール。
【請求項４】
前記強化相は、炭素繊維、カーボンナノチューブ、及びグラフェンの集合から選ばれる材料を含む
ことを特徴とする請求項２に記載のゴルフボール。
【請求項５】
前記強化相は、前記球状コアの５重量％から８０重量％である
ことを特徴とする請求項２に記載のゴルフボール。
【請求項６】
前記ポリマーマトリックス複合材料は、ナイロン、ポリエチレン、ポリスチレン、及びアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）の集合から選ばれるポリマーを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項７】
前記ポリマーマトリックス複合材料は、エチレン（メタ）アクリル酸アイオノマー、ポリエーテルブロックアミド、ウレタン、ポリウレタン、及びポリブタジエンの集合から選ばれるポリマーを含み、さらに、前記ポリマーマトリックス複合材料は、炭化ケイ素を有する強化相を含み、前記炭化ケイ素は、５重量％から８０重量％である
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項８】
前記ポリマーマトリックス複合材料は、ポリブタジエン及びグラフェンを含み、前記グラフェンは、１重量％から２０重量％である
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項９】
前記ポリマーマトリックス複合材料は、ポリマー樹脂及び３０重量％の重量の炭化ケイ素ウィスカーを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１０】
前記ポリマーマトリックス複合材料は、ポリエーテルブロックアミド及び４０重量％の重量の窒化ケイ素繊維を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１１】
前記ポリマーマトリックス複合材料は、エチレン（メタ）アクリル酸イオノマーと窒化ケイ素の混合物を含み、前記窒化ケイ素は、１０重量％から８０重量％である
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１２】
前記ポリマーマトリックス複合材料は、エラストマーを含む
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１３】
前記球状コアは、１１０から２００のＡＴＴＩ圧縮を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１４】
前記球状コアは、０．７より大きな反発係数を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１５】
さらに、前記球状コアと前記カバー層との間に少なくとも１つの追加の層を備える
ことを特徴とする請求項１に記載のゴルフボール。
【請求項１６】
複数のディンプルを規定する外面と、空洞を規定すると共に、前記外面に対向した内面と、を有するカバー層と、
前記空洞内に配置された球状コアと、を備え、
前記球状コアは、金属マトリックス複合材料を含むと共に、４００ＭＰａから２００ＧＰａの剛性を有する
ことを特徴とするゴルフボール。
【請求項１７】
前記金属マトリックス複合材料は、鉄、マグネシウム、チタン、アルミニウム、コバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、及びこれらの合金の集合から選ばれる金属を含み、さらに、前記金属マトリックス複合材料は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭素繊維、カーボンナノチューブ、及びグラフェンの集合から選ばれる強化相を含む
ことを特徴とする請求項１６に記載のゴルフボール。
【請求項１８】
前記強化相は、前記球状コアの５重量％から８０重量％である
ことを特徴とする請求項１７に記載のゴルフボール。
【請求項１９】
前記球状コアは、１１０から２００のＡＴＴＩ圧縮を有する
ことを特徴とする請求項１６に記載のゴルフボール。
【請求項２０】
前記球状コアは、０．７より大きな反発係数を有する
ことを特徴とする請求項１６に記載のゴルフボール。
【請求項２１】
さらに、前記球状コアと前記カバー層との間に少なくとも１つの追加の層を備える
ことを特徴とする請求項１６に記載のゴルフボール。
【請求項２２】
複数のディンプルを規定する外面と、空洞を規定すると共に、前記外面に対向した内面と、を有するカバー層と、
前記空洞内に配置された球状コアと、を備え、
前記球状コアは、ナノ構造材料を含むと共に、４００ＭＰａから２００ＧＰａの剛性を有する
ことを特徴とするゴルフボール。
【請求項２３】
前記ナノ構造材料は、炭素鋼、ステンレス鋼、またはチタンを含み、さらに、前記ナノ構造材料は、１μｍより小さな粒径を有する
ことを特徴とする請求項２２に記載のゴルフボール。
【請求項２４】
前記ナノ構造材料は、ナノメートルサイズの強化相を含む
ことを特徴とする請求項２２に記載のゴルフボール。
【請求項２５】
前記球状コアは、１１０から２００のＡＴＴＩ圧縮を有する
ことを特徴とする請求項２２に記載のゴルフボール。
【請求項２６】
前記球状コアは、０．７より大きな反発係数を有する
ことを特徴とする請求項２２に記載のゴルフボール。
【請求項２７】
さらに、前記球状コアと前記カバー層との間に少なくとも１つの追加の層を備える
ことを特徴とする請求項２２に記載のゴルフボール。
【請求項２８】
剛性が４００ＭＰａから２００ＧＰａになるように、球状コアの剛性を制御するように構成された所定の時間の間で多軸押出機を使用することで、セラミック繊維をポリマーに混合する
ことを特徴とするゴルフボールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[対応出願]
本願は、２０１３年１０月２０日出願の米国仮出願第６１／８９３，２６８号に対する優先権を主張するもので、これを引用することで開示内容を本願中に組み込む。
【０００２】
本願は、プレー特性を向上させるゴルフボール、特に、剛性コアを有するゴルフボールに関する。
【背景技術】
【０００３】
米国で販売される大抵のゴルフボールは、米国ゴルフ協会（ＵＳＧＡ）の適合リストに記載されている。数種類の仕様がＵＳＧＡによって設定され、ゴルフボールは、重量、サイズ、初速、総合飛距離（キャリー及びロール）及び球対称に対するこれらの仕様について、所定の試験基準を満たす必要がある。ＵＳＧＡに適合するためには、ゴルフボールは、重量が１．６２０オンスを超えてはならず、最小直径が１．６８０インチであり、最小初速が、標準ＵＳＧＡボール試験機で測定される２５０フィート毎秒（最大２％の許容誤差あり）であり、さらに、最大総合飛距離が、ＵＳＧＡ総合飛距離試験方法で測定される３１７ヤード（最大３ヤードの許容誤差あり）である必要がある。さらに、ボールは、球対称のボールとは異なる特性を有するように設計、製造または意図的な改良を行ってはならない。ＵＳＧＡは、ボールが様々な角度から打たれたときの総合飛距離の試験データ（距離変動及び飛行時間変動）の統計的偏差を調査することで、対称性に対する試験を行う。
【０００４】
一般的なゴルフボールは、「巻かれた」タイプまたは「成形された」タイプのいずれかである。成形されたゴルフボールは製造費用が安価で、現在販売される略全てのゴルフボールは成形されている。費用を考慮して、現在販売される大抵のゴルフボールは、ポリブタジエンのコアを有するツーピースのポリマーのボールである。このタイプのボールを製造する方法は、ポリブタジエンを様々な直径の中実コアに圧縮成形する工程と、その後、このコアにカバーを射出成形する工程と、を含む。ディンプルが型に設けられているので、第２工程の射出成形で略完成したゴルフボールが製造され、洗浄及び塗装が行われて、ゴルフボールが完成する。
【０００５】
新しいゴルフボールの大抵の改良は、ポリブタジエンの中実コアを有するツーピース構造を基礎とするものであって、コアと外側カバーとの間に様々な層が付加されている。２から６の間の層が追加され得る。いくつかのボールは射出成形のコアまたはマントル層（コアとカバー層との間）を使用するが、最も販売されるツアーボールは、圧縮成形のポリブタジエンのコアを採用する。
【０００６】
大抵の市販されるゴルフボールは、非金属のゴム及びプラスチック、例えば、エラストマー、アイオノマー、ポリウレタン、ポリイソプレン、ナイロン及びその他の類似の材料からなる。しかし、近年では、金属の中空コアを有するゴルフボールが市場に出ている。この設計は、金属製コアの高い剛性（一般的なゴルフボールの剛性と比較したとき）の利点を利用して、高い精度（小さいフック及びスライス）の同時特性（simultaneous characteristics）だけではなく、向上されたプット特性（putting characteristics）を有するゴルフボールを製造する。これらのタイプのゴルフボールは、硬い感じがあり、一般的な成形のゴルフボールに比べて小さな距離ロスがある等、いくつかの欠点がある。
【０００７】
単にゴルフボールの一部に金属を使用するだけでは、ゴルフボールの剛性を十分に上げることはできない。このような設計はいくつかの欠点があり、金属製の中空の球の設計では、クラブで打たれたときの衝撃力に耐えるのに十分な耐性がない欠点を含む。これは永久歪みを導く。
【０００８】
近年の他の改良では、十分に高い剛性を有するコアを提供できない。
【０００９】
従って、現存するゴルフボールの欠点が現れない高い剛性のコアを有するゴルフボールに対して、満たされていない要求がある。
【発明の概要】
【００１０】
ゴルフボールは、耐久性、構造的整合性及び対称性を維持可能な高い剛性の球状コアを備え、良好な感触、リバウンド及び飛行軌道を有する。ゴルフボールは、球状コアと、例えば、ゴルフクラブで圧縮されたときの力に耐えることができる耐久性の混合ポリマーが含まれた球状コアを囲む１以上の外層と、を含む。球状コアは、中実であり、ポリマーマトリックス複合材料、金属マトリックス複合材料またはナノ構造材料とできる。例えば、球状コアは、複数成分の混合物であって、成分の一つは、射出成形可能なポリマー、圧縮成形可能なポリマーまたはエラストマー、または両方の組み合わせである。高弾性材料、例えば、グラフェン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、または他の無機材料または化合物を、球状コアに含めることができる。球状コアを囲む外層は、射出成形可能なポリマー、圧縮成形可能なポリマー、または、少なくとも２種類の成分の混合物からなる混合ポリマーにできる。
【００１１】
一実施形態では、ゴルフボールは、カバー層及び球状コアを備える。カバー層は、ディンプルを有する外面と、空洞を規定すると共に、外面に対向した内面と、を有する。空洞内の球状コアは、ポリマーマトリックス複合材料を含み、４００ＭＰａから２００ＧＰａの剛性を有する。ポリマーマトリックス複合材料は、有機または無機の強化相を含む。強化相は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭素繊維、カーボンナノチューブ、またはグラフェンとすることができる。強化相は、球状コアの５重量％から８０重量％である。ポリマーマトリックス複合材料は、例えば、ナイロン、ポリエチレン、ポリスチレン、またはアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）であるポリマーを含む。ポリマーマトリックスは、エラストマーを含んでもよい。球状コアとカバー層との間に少なくとも１つの追加の層があってもよい。球状コアは、１１０〜２００のＡＴＴＩ圧縮と、０．７より大きな反発係数と、を有する。
【００１２】
別の実施形態では、ゴルフボールは、カバー層及び球状コアを備える。カバー層は、ディンプルを有する外面と、空洞を規定すると共に、外面に対向した内面と、を有する。空洞内の球状コアは、金属マトリックス複合材料を含み、４００ＭＰａから２００ＧＰａの剛性を有する。金属マトリックス複合材料は、金属や強化相を含む。金属は、鉄、マグネシウム、チタン、アルミニウム、コバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、またはこれらの合金にできる。強化相は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、二ホウ化チタン、炭化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化ホウ素、炭素繊維、カーボンナノチューブ、またはグラフェンにできる。強化相は、球状コアの５重量％から８０重量％である。球状コアとカバー層との間に少なくとも１つの追加の層があってもよい。球状コアは、１１０〜２００のＡＴＴＩ圧縮と、０．７より大きな反発係数と、を有する。
【００１３】
別の実施形態では、ゴルフボールは、カバー層及び球状コアを備える。カバー層は、ディンプルを有する外面と、空洞を規定すると共に、外面に対向した内面と、を有する。空洞内の球状コアは、ナノ構造材料を含み、４００ＭＰａから２００ＧＰａの剛性を有する。ナノ構造材料は、炭素鋼、ステンレス鋼、またはチタンを含むことができ、１μｍより小さな粒径とできる。ナノ構造材料は、ナノメートルサイズの強化相を含むことがでる。球状コアとカバー層との間に少なくとも１つの追加の層があってもよい。球状コアは、１１０〜２００のＡＴＴＩ圧縮と、０．７より大きな反発係数と、を有する。
【００１４】
別の実施形態では、ゴルフボールを製造する方法が提供される。球状コアの剛性が４００ＭＰａから２００ＧＰａになるよう制御するように構成された所定時間の間で多軸押出機を使用することで、セラミック繊維をポリマーに混合する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
開示の本質及び目的を完全に理解するために、図面と共に以下の詳細な説明を参照すべきである。
【図１】高い剛性の球からなる最内側コアと、中間マントル層と、カバー層と、からなる３つの要素を含むゴルフボールの一部断面斜視図。
【図２】高い剛性の球からなる最内側コアと、中間マントル層と、カバー層と、からなる３つの要素を含むスリーピースのゴルフボールの断面図。
【図３】高い剛性の球からなる最内側コアと、カバー層と、からなる２つの要素を含むツーピースのゴルフボールの断面図。
【図４】高い剛性の球からなる最内側コアと、内側マントル層と、外側マントル層と、カバー層と、からなる４つの要素を含むフォーピースのゴルフボールの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本願で請求される内容は、所定の実施形態に基づいて説明されるが、全ての効果及び特徴が提供されない実施形態を含む他の実施形態もまた本開示の範囲内である。本開示の精神または範囲から逸脱しない種々の構造、論理及び処理工程の変更を実行できる。従って、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲を参照することによって定義される。
【００１７】
ここで開示されるゴルフボールに使用される球状コアは、４００ＭＰａから２００ＧＰａの剛性を有する。この高い剛性の球状コアを有するゴルフボールは、より好ましいプレー特性を提供する。高い剛性のコアは、スピン速度（例えば、バックスピン、サイドスピン、ライフルスピン）、水平及び垂直発射角度、及び起動速度に影響を与える。
【００１８】
コアの剛性は、球を構成するために使用される材料の特性（例えば、硬度、弾性、靱性等の係数）に起因し得る。また、コアの剛性は、材料が金属、セラミック、ポリマー、エラストマー、または２以上のこれらまたは他の材料の複合であるか否かに起因し得る。球の表面特徴及び全体的な大きさ及び形状、例えば、慣性モーメント、断面係数等は、コアの剛性に影響を与える他の要因である。さらに、球状コアを囲むポリマーまたは他の材料の特性が、プレー特性に影響を与える。
【００１９】
ここに開示されたゴルフボールは、ディンプルパターンを有する外側カバーと、現在の市場でのゴルフボールの大部分に見られる一般的なポリブタジエンのコアの少なくとも約５倍または約２倍の剛性を有する球状コアと、を備える。ここに開示されたゴルフボールの剛性は、現在の市場での金属製の中空コアよりも小さくてよい。
【００２０】
ＡＴＴＩ圧縮試験は、剛性を測定するために使用され得る。ＡＴＴＩ圧縮試験は、ばねによって力が加えられるときのゴルフボールまたはゴルフボールコアの撓みを測定する。撓みとＡＴＴＩ圧縮との間の関係は、式［１］に示される。
ＡＴＴＩ圧縮＝２００−（撓み×１０００）  ・・・  ［１］
一般的なポリブタジエンのコアは、１１０未満のＡＴＴＩ圧縮を有する。一般的な金属製の中空コアは、１９０より大きなＡＴＴＩ圧縮を有する。ここに開示される改良されたゴルフボールのコアのＡＴＴＩ圧縮は１１０〜２００であり、これらの間の全ての値及び範囲を含む。
【００２１】
ここで開示されるゴルフボールは、ツーピースのゴルフボールでよく、この場合、硬い球状コアを有するカバーで構成される。ここで開示されるゴルフボールは、ツーピースより多い、例えば、３つ、４つ、５つ等のピースを用いた他の複数ピースの設計でよく、この場合、球が最内側の球状コアとして機能する。従って、ここで開示された球状コアは、図１〜４の実施形態のいずれか、または、他のゴルフボールの設計で使用され得る。
【００２２】
図１の通り、ゴルフボール１１は、第１のポリマー層１３で囲まれた剛性の球状コア１２を含み、表面を有するツーパートの球状体１４を形成する。ツーパートの球状体は、カバー層１５によって囲まれ、カバー層は、この分野で周知の、飛行距離を向上するためのディンプル、または、他の特徴を含む。カバー層１５は、ディンプルを有する外面と、空洞を規定すると共に、外面と対向した内面と、を備える。カバー層１５の内面及び外面が、約４ｍｍのカバー厚さを規定するが、厚さは約１ｍｍと約６ｍｍとの間でよく、それらの間の全ての値及び範囲を含み、または、約２ｍｍと約５ｍｍとの間でもよい。表面にディンプルを有するカバー層１５は、（デュポン社製）ＳＵＲＬＹＮ（登録商標）の商品名で販売されているポリマーからなる。他の実施形態では、カバー層１５は、アイオノマー、ウレタン、バラタ、ポリブタジエン、他の合成エラストマー、または、ゴルフボールカバーに適した任意の他の材料からなる。カバー層１５は、また、ゴルフボールの直径を形成する。実施形態では、ゴルフボールの直径は約４２．６７ｍｍ（１．６８インチ）であるが、プレーすることが可能であれば、４２．６７ｍｍと同等、大きい、または、小さくてもよい。例えば、ＵＳＧＡ適合のゴルフボールは、直径が１．６８インチ、またはそれ以上である。例えば、ゴルフボールの直径は、約４０ｍｍと約４５ｍｍとの間でよく、それらの間の全ての値及び範囲を含む。
【００２３】
球状コア１２の直径は、約１０ｍｍ（０．３９インチ）から約３８ｍｍ（１．５０インチ）の任意の直径でよく、それらの間の全ての値及び範囲を含む。例えば、剛性コアを有するＵＳＧＡ適合のゴルフボールは、コアの直径が０．９インチと同等または未満となっている。例では、ゴルフボール１１の球状コア１２は、約３１．７５ｍｍ（１．２５インチ）未満の直径であって、その間の全ての値及び範囲を含む。別の例では、ゴルフボール１１の球状コア１２は、約２２．８６ｍｍ（０．９０インチ）と同等または未満の直径である。さらに別の例では、球状コア１２は、約０．９インチから約０．２５インチの直径である。
【００２４】
第２の層１４は、ポリマー材料であって、例えば、１以上のエチレン（メタ）アクリル酸アイオノマー（例えば、デュポン社製のＨＰＦＴＭ樹脂）、ポリエーテルブロックアミド（例えば、アルケマグループ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標）の商品名で販売されている材料）、ポリブタジエン、または、この分野で周知の、ゴルフボールに使用される他の材料である。第２の層１３は、成形構造とできる。第２の層１４は、一般的に、外径が約１．５２〜１．６０インチ（３．８６〜４．０６センチメートル）、かつ、厚さが０．０５〜０．６５インチ（０．１３〜１．６５センチメートル）であり、その間の全ての値及び範囲を含む。別の例では、第２の層１４は、外径が約０．２１〜０．５５インチ（０．５３〜１．４センチメートル）である。
改良されたゴルフボール１１の別の実施形態が、図２に示される。ゴルフボール１１は、薄い第１のマントル層１３に囲まれ、第２のマントル層１４に囲まれ、さらに、カバー層１５に囲まれた剛性の球状コア１２を含む。
【００２５】
改良されたゴルフボール１１の別の実施形態が、図３に示される。ゴルフボール１１は、薄い第１のマントル層１３に囲まれ、さらに、カバー層１５に囲まれた剛性の球状コア１２を含む。図３のゴルフボール１１は、図２に示された第２のマントル層１４がない。
【００２６】
改良されたゴルフボール１１の別の実施形態が、図４に示される。ゴルフボール１１は、一次の剛性の球状コア１２ａと、一次のコア１２ａを囲み、マントル層１４に囲まれ、さらに、カバー層１５に囲まれた中空の球状コア１３と、を含む。中空の球状コア１３は、金属、または、プラスチックでよい。一次の球状コア１２ａは、ポリマーマトリックス複合材料、金属マトリックス複合材料、または、炭素マトリックス複合材料である。
【００２７】
図１のゴルフボール１１または球状コア１２の直径は、図２〜図４のゴルフボール１１または球状コア１２，１２ａの一部または全てに適用できる。
【００２８】
反発係数（ＣＯＲ）は、一般的に、ゴルフボール、例えば、図１〜４のゴルフボールのプレー性能を分析する際に測定される。ＣＯＲは、加えられた衝突速度でのボールの全体的な弾力性の尺度であり、移動不能に固定された躯体で（一般的には、空気砲で）ボールを発射することによって試験される。ボールのＣＯＲは、以下の式［２］で計算される。
ＣＯＲ＝衝撃後のボールの速度／衝撃前のボールの速度  ・・・  ［２］
【００２９】
ここで開示された改良されたゴルフボールのＣＯＲは、約０．７より大きい。例えば、ここで開示された改良されたゴルフボールのＣＯＲは、０．７５より大きい。ポリマーマトリックス複合材料、金属マトリックス複合材料、またはナノ構造材料を使用して、様々な材料特性を調整することによって、ＣＯＲを最適化し、または適合させることができる。剛性の材料は、より少ない撓みを有する傾向がある。
【００３０】
最近のゴルフボールでは、衝撃後のボールの速度は、通常、固定目標における衝撃の直前のゴルフボールの速度より約２０％少ない。この衝撃の間に生じる運動エネルギー（すなわち速度）の損失によって、ボール材料が分子レベルで熱に変換されるので、衝突で励起されると共に、振幅が減少されたボール材料内で振動エネルギーに変換される。振動損失を最小化または減少させる特性によって、一般的には、衝撃からの損失運動エネルギーが減少し、それによって、ボールのＣＯＲが増大する。ゴルフボールの振動反応に起因する他のパラメータは、衝撃によって生じる振動を減衰するボールの特性である。減衰は、球状コアを囲みまたはコア内に配置された材料の特性、例えば、物質の密度、粘度、弾性率、摩擦係数等に起因し得る。材料は、加圧されたまたはそうでない、気体、液体、ゲル、泡、固体であってもよい。さらに、材料の状態、例えば、材料がプレストレスされているか否かも考慮される。これらのパラメータのいずれかが、ゴルフボールの振動応答を調整するために変更されてもよい。
【００３１】
次式［３］は、強い衝撃の衝突の間に打たれたときの、図１に示したスリーピースのゴルフボール１１の撓みを説明する。この式はスリーピースのボールの撓みを説明するが、この解析は、条件を追加または減少させることによって、他のタイプのボールにも等しく有効であることに留意すべきである。例えば、ツーピースボールの場合、マントル層に関連する部分をゼロに設定することになる。
Ｄ＝（ｄｃｏｖｅｒ×（Ｆ）＋ｄｍａｎｔｌｅ×（Ｆ）＋ｄｃｏｒｅ×（Ｆ））×Ｆ
・・・  ［３］
ここで、Ｄはボールの合計変形（すなわち全ての層の撓み）であり、Ｆはボールに加えられる力であり、ｄｃｏｖｅｒ×（Ｆ）はカバー層の撓みであり、ｄｍａｎｔｌｅ×（Ｆ）はマントル層の撓みであり、ｄｃｏｒｅ×（Ｆ）は球状コアの撓みである。カバー、マントルおよびコアの撓みが、加えられた力、層の厚さ、構成および構造の材料のそれぞれの全ての関数となる。スリーピースのゴルフボールの球状コアおよび弾性マントル層は、小さい負荷に対して線形に偏向する傾向があり、負荷が増加すると、次第に剛性になることによって、非線形となる。
【００３２】
ゴルフボールの各層の変形は、その厚さ及び（加えられた力に対して非線形関数となり得る）層の係数に関係する。特定の層の変形は、層の構成に応じて変化し得る。
【００３３】
図１〜４に示す球状コア１２，１２ａの剛性は、ゴルフボールのプレー性能に影響を与える。従って、球状コアの剛性は、ゴルフボールにおける所定の性能特性を達成するための設計ツールとなり得る。（一般的なエラストマー又はポリマーコアの剛性と比較した場合の）硬いコアの剛性は、ＣＯＲ、及びゴルフボールの他の性能特性を制御する設計要素として使用され得る。設計者は、プレー中の少ないフックとスライスを許容する設計体制を構築しながら、硬いコアの剛性を制御することにより、ＣＯＲを制御できる。
【００３４】
例えば、図１〜４に示された球状コア１２，１２ａの剛性は、約４００ＭＰａから約２００ＧＰａであり、その間の全ての値及び範囲を含む。別の例では、図１〜４に示された球状コア１２，１２ａの剛性は、約６００ＭＰａから約１００ＧＰａである。別の例では、図１〜４に示された球状コア１２，１２ａの剛性は、約１ＧＰａから約１００ＧＰａである。
【００３５】
球状コアの剛性は、材料設計を介して制御される。ここで開示されたゴルフボールは、ローサイドスピン速度、長距離、及び反発性能に悪影響を及ぼすことのないバイトを含む改善された性能特性を提供する。不適切に打ったときのボールのフックやスライスを最小限に抑える。性能特性を最適化するために、ゴルフボールの設計で、球形コア、第２のまたは他の追加の層の材料及び大きさ、および外側カバーを変更できる。例えば、球状コアをより高い剛性とすることで、より高いライフルスピンまたは下側スピンに影響を及ぼすことができ、それにより、フックまたはスライスを減少できる。この高い剛性はまた、改善された、または最適なバックスピンを生み出す。
【００３６】
例えば、ゴルフボールは、所定の層に適合するスピン特性の幅で製造される。
【００３７】
ここで開示されるゴルフボールは、球状で、同等の空気力学特性を有し、中心軸まわりの同等の慣性モーメントを有するように、例えば、射出成形および／または圧縮成形などの工程および技術を用いて製造され得る。ナノ構造材料が、射出成形されたポリマー内に組み込まれる場合、射出成形中にスクリュー背圧を増加することで、ポリマー中の材料の分散性を向上できる。
【００３８】
［ポリマーマトリックス複合材料］
【００３９】
１以上のポリマーおよび１以上の強化相が、ポリマーマトリックス複合材料から製造される球状コアに使用され得る。最終的な複合体は、設??計要件（例えば、係数、靭性、表面仕上げ）を満たさなければならないことを除いて、使用され得る材料の種類に制限はない。これらの１以上のポリマーと１以上の強化相が、いずれかの単一の材料では得られない一連の特性を提供する混合物を形成する。現在のコア複合材料のための射出成形ポリマーとしては、これらに限定されないが、ナイロン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、及びこれらの組み合わせがある。ポリマーマトリックス複合材料で強化相として使用され得るセラミックスとしては、限定されないが、例えば、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ２）、炭化チタン（ＴｉＣ）、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）、及びこれらの組み合わせがある。炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴｓ）、グラフェン、または他の材料は、強化相として使用することができ、上記のようにポリマーマトリックス複合材料で使用される場合、ポリマーまたはエラストマーの十分な剛性を付与できる。また、エラストマーは、マトリックスとして使用され、またはポリマーと混合されてマトリックスを提供し得る。
【００４０】
実施形態において、球状コアは、１以上のポリマーおよび１以上の強化相からなる。
【００４１】
例えば、強化相は、球状コアの約５重量％から８０重量％であって、それらの間のすべての値および範囲を含む。別の例では、強化相は、球状コアの約１０重量％から６０重量％である。
【００４２】
実施形態では、ポリマーマトリックスのコアは、エチレン（メタ）アクリル酸アイオノマー（例えば、デュポン社製ＨＰＦＴＭ樹脂）、ポリエーテルブロックアミド（例えば、アルケマグループ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標）の商品名で販売されている材料）、ウレタン／ポリウレタン、及び／又はポリブタジエンを含む１以上のポリマーを含む。炭化ケイ素ウィスカー（ＳｉＣ−Ｗ）材料は、複合コアを形成するポリマーおよび／またはエラストマーに添加される。ＳｉＣ−Ｗ材は、球状コアの約５重量％から８０重量％、または約１０重量％から６０重量％の間である。ＳｉＣ−Ｗは、ナノ複合材料の形態で添加され、例えば、ＳｉＣ−Ｗは、ポリプロピレン又は他のポリマー等のポリマー担体中に含まれる。ポリマー複合コアは、１以上の層を含むことができる。ゴルフボールは、コアを囲む１または複数の追加の層を含むことができる。中間層または複数の層が使用される場合、（デュポン社製）ＳＵＲＬＹＮ（登録商標）の商品名で販売されているポリマー等、ゴルフボールに適した硬質で耐久性のあるポリマーからなるカバーで囲まれる。本実施形態に係るゴルフボールは、従来のゴルフボールに比べて、より高い反発係数及びより高精度を有することができる。
【００４３】
別の実施形態では、ポリマーマトリックス複合材料を含む一連の材料が使用される。例えば、デュポン社のＨＰＦ樹脂は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）繊維及び／又はウィスカー等のセラミック微粒子および／または繊維で充填された射出成形マトリックスを提供する。
【００４４】
一実施形態では、高い剛性の球形コアは、球状コアの１〜２０重量％の間のグラフェンを含有するポリブタジエンからなり、エチレン（メタ）アクリル酸イオノマーの混合物（例えばデュポン社製のＨＰＦＴＭ樹脂）等のブレンドポリマー層によって囲まれ、それは、カバーの表面にディンプルパターンを含むアイオノマーカバーに囲まれる。ポリマーブレンドの混合ポリマー層の約１重量％〜８０重量％の間、その間の全ての値および範囲を含み、または、約１０重量％〜６０重量％の間が、ポリブタジエンである。
【００４５】
他の実施形態では、複合球状コアは、窒化ケイ素とエチレン（メタ）アクリル酸イオノマーの混合物（例えば、デュポン社のＨＰＦＴＭ樹脂）との混合からなり、ブレンドポリマーのマントル層、例えば、エチレン（メタ）アクリル酸イオノマーの混合物（例えば、デュポン社のＨＰＦＴＭ樹脂）に囲まれ、それは、ディンプルパターンを含むアイオノマーカバーに囲まれる。複合混合物の約１０重量％と８０重量％との間、又は、約１０重量％と６０重量％との間が、コア中の窒化ケイ素である。ポリマーブレンドの約１重量％と８０重量％との間、又は、約１０重量％と６０重量％との間が、マントル層中のポリブタジエンである。
【００４６】
ポリマーマトリックス複合材料は、例えば、物理的混合またはその場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）重合によって製造され得る。物理的混合では、強化相は、例えば、超音波、高速せん断、またはロールミルなどの方法によってポリマーマトリックス中に分散される。界面活性剤は、分散を改善するために湿潤剤として使用され得る。その場重合は、モノマーに力を加えて、充填剤又は添加剤の存在下で直接重合する。その場重合によって、強化相の分散が分子スケールで得られ、より大きな混合および分離を可能にする。ポリマーおよびそれらの複合体の調製のための出発材料は、光重合または縮合重合の反応工程を使用できる。ＵＶ誘発重合は、１２０Ｗｃｍ−１での従来の中圧ＵＶランプ及び光重合開始剤を用いて達成され得る。予備硬化／凝縮ポリマー複合マトリックスの最終的な架橋結合は、必要に応じて、温度制御されたオーブン内で加熱され得る。全ての調製及び修正工程又は材料処理が、制御された雰囲気中で実行され得る。
【００４７】
例えば、剛性が４００ＭＰａから２００ＧＰａになるように、球状コアの剛性を制御するように構成された所定の時間の間で多軸押出機を使用することで、セラミック繊維をポリマーに混合する
【００４８】
［例１］
【００４９】
スリーピースボール  −  ３０重量％の重量の炭化ケイ素ウィスカーが混合されたデュポン社製ＨＰＦ１０００又はＨＰＦ２０００樹脂を含むポリマー複合コアと、ポリブタジエンエラストマーを含む第２のポリマー層と、（デュポン社製）ＳＵＲＬＹＮ（登録商標）の商品名で販売されるポリマーと、カバーと、からなる。コアは、外径が０．９０インチ（２２．８６ミリメートル）であって、０．３３０インチ（８．３８ミリメートル）の層厚さのポリブタジエン、及び０．０６０インチ（１．５２ミリメートル）の厚さを有する（デュポン社製）ＳＵＲＬＹＮ（登録商標）の商品名で販売されるポリマーからなるカバーで構成される。ボールの総質量が１．６２０オンス（４５．９３グラム）で、外径が１．６８０インチ（４２．６７ミリメートル）である。
【００５０】
［例２］
【００５１】
スリーピースボール  −  ４０重量％の重量の窒化ケイ素繊維が混合されたポリエーテルブロックアミド（例えば、アルケマグループ社製のＰＥＢＡＸ（登録商標）の商品名で販売されている物質）樹脂を含むポリマー複合コアと、デュポン社製ＨＰＦ１０００又は ＨＰＦ２０００樹脂を含む第２のポリマー層と、アイオノマーカバーと、からなる。コアは、外径が０．９０インチ（２２．８６ミリメートル）であって、０．３３０インチ（８．３８ミリメートル）の層厚さのデュポン社製ＨＰＦ１０００またはＨＰＦ２０００、及び厚さ０．０６０インチ（１．５２ミリメートル）のデュポン社製のＳＵＲＬＹＮ（登録商標）の商品名で販売されるポリマーからなるカバーで構成される。ボールの総質量が１．６２０オンス（４５．９３グラム）で、外径が１．６８０インチ（４２．６７ミリメートル）である。
【００５２】
［金属マトリックス複合材料］
【００５３】
金属マトリックス複合材料（ＭＭＣ）は、剛性の球状コアを製造するために使用され得る複合材料の別の分類である。ＭＭＣは、少なくとも２つの構成部品：金属と強化相から構成される。使用され得る金属としては、限定されないが、鉄及び合金、例えば、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、マグネシウム、チタン、アルミニウム、コバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、及びこれらおよび他の金属の合金又は混合物を含む。強化相は、他の金属又はセラミック、有機、または他のタイプの材料とできる。金属マトリックス複合材料の強化相として使用され得るセラミックスとしては、限定されないが、窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、二ホウ化チタン（ＴｉＢ２）、炭化チタン（ＴｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び炭化ホウ素（Ｂ４Ｃ）を含む。金属マトリックス複合材料の強化相として、または、含めるものとして、他の材料を使用できる。例えば、硬化鋼、ステンレス鋼、炭素繊維、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラフェン硬化、および他の材料が、上述した複合材に使用される場合に、剛性を付与し得る。
【００５４】
一実施形態では、球状コアは、１以上の金属および１以上の強化相からなる。
【００５５】
一実施形態では、アルミニウムマトリックスを有する鋼またはステンレス鋼の硬化合金が、球状コアに使用され得る。
【００５６】
例えば、強化相は、球状コアの約５重量％から８０重量％で、その間のすべての値および範囲を含む。別の例では、強化相は、球状コアの約１０重量％から５０重量％である。さらに別の例では、強化相は、球状コアの約１０重量％から３０重量％である。
【００５７】
金属マトリックス複合材料は、例えば、鋳造、圧力鋳造、ホットプレス、熱間静水圧プレス、焼結、射出成形を介した常圧焼結、圧縮成形を介した常圧焼結、またはこの分野で公知の他の方法を用いて製造され得る。
【００５８】
例えば、乾燥金属粉末に強化相を混合し、粉末混合物を球状に圧縮し、その後、焼結、静水圧プレス及びホットプレス等の工程を用いた温度及び圧力の組み合わせを介して、球体を圧縮することで、金属マトリックス複合材料を製造する。別の例では、強化相を溶融金属中に混合して、真空、重力又は圧力補助を用いて、得られた混合物を球状または略球状に流し込み、続いて固体状に冷却する。必要に応じて、さらに、機械加工、粉砕または他の技術を用いて、固体形態を最終形状および大きさに縮小する。
【００５９】
［ナノ構造材料］
【００６０】
ナノ構造材料は、コアを形成するために使用される、または、上述の複合材料で使用される材料の別の分類である。微細構造の精密化をナノメートルの範囲にすることで、バルク材料の特性の変化を引き起こし、しばしば重要な特性の改善をもたらす。ナノ結晶粒の大きさ又は分散状態で製造されたナノ構造材料は、数十?数百マイクロメートルのオーダーの粒径を有する従来の材料には見られない特性を有する。ナノ構造材料は、例えば、異なる強度、硬さ、成形性、または、伝搬特性の割れに対して従来の材料よりも抵抗を有することもできる。
【００６１】
ナノ構造材料は、サブミクロンレベルでの材料の組成の制御に基づく様々な特性を示し、強度、剛性、延性、硬度、加工性、割れ伝播特性、他の物理的および機械的特性、またはそれらの組み合わせを多様にする。例えば、粒子サイズに制御された炭素鋼、ステンレス鋼及びチタン等の金属を含む材料が、粒子サイズに対して有益な特性を有するゴルフボールの球状コアを製造するために用いられてもよい。粒子サイズは、約１μｍ未満とできる。
【００６２】
複合ナノ構造材料は、また、中空又は中実の金属球を含むゴルフボールの特性を変更するために使用され得る。例えば、金属マトリクス複合材料内のナノメートルサイズの強化相（すなわち、第２の相分散）の量を変化させることにより、球に用いられる基材の強度及び剛性を調整できる。ここで開示されるポリマーマトリックス複合材料または金属マトリックス複合材料の強化相材料は、ナノ構造材料において使用され得る。
【００６３】
一実施形態では、球状コアは、１以上のポリマー及び１以上の強化相または１以上の金属及び１以上の強化相からなる。
【００６４】
ナノ構造材料は、例えば、鋳造、圧力鋳造、ホットプレス、熱間静水圧プレス、焼結、射出成形を介した常圧焼結、圧縮成形を介した常圧焼結、またはこの分野で公知の他の方法を用いて製造され得る。
【００６５】
本開示は、１以上の特定の実施形態に関して説明してきたが、本開示の他の実施形態は、本開示の精神および範囲から逸脱することなくなされ得ることが理解される。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその合理的な解釈によってのみ、限定されるものとみなされる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2016538974.tif 000007