JP7081147B2 - ゴルフボールの製造方法 - Google Patents
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Description
前記第1工程では、(a)基材ゴム、(b)共架橋剤として炭素数が3~8のα,β-不飽和カルボン酸および/またはその金属塩、(c)分子内に重合性不飽和結合を2個以上有する架橋性化合物、および、(d)架橋開始剤を混練してゴム組成物を調製する。なお、本発明において、「混練」とは、ゴム組成物の配合に基づいて、基材ゴムに対して数種類の性状の異なる配合材料を機械的剪断力を加えて、混合分散することを意味する。
前記(a)基材ゴムとしては、天然ゴムおよび/または合成ゴムを使用することができ、例えば、ポリブタジエンゴム、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレンポリブタジエンゴム、エチレン-プロピレン-ジエンゴム(EPDM)などを使用できる。これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、特に、反発に有利なシス-1,4-結合を、40質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上有するハイシスポリブタジエンが好適である。前記(a)基材ゴム中のポリブタジエンの含有率は、70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。
前記(b)炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸および/またはその金属塩は、共架橋剤として、ゴム組成物に配合されるものであり、基材ゴム分子鎖にグラフト重合することによって、ゴム分子を架橋する作用を有する。共架橋剤として炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸のみを配合する場合、ゴム組成物には、後述する(e)金属化合物をさらに配合することが好ましい。ゴム組成物中で炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸を金属化合物で中和することにより、共架橋剤として炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸の金属塩を使用する場合と実質的に同様の効果が得られる。なお、共架橋剤として、炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸の金属塩を配合する場合においても、任意成分として、(e)金属化合物を用いてもよい。
前記(c)架橋性化合物が有する重合性不飽和結合としては、炭素-炭素二重結合、炭素-炭素三重結合が挙げられ、炭素-炭素二重結合が好ましい。前記(c)架橋性化合物が分子中に有する重合性不飽和結合の個数は、2個以上であり、6個以下が好ましく、より好ましくは4個以下である。前記(c)架橋性化合物は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、(c)架橋性化合物には、前記(b)共架橋剤として使用される炭素数が3~8のα,β-不飽和カルボン酸およびその金属塩は含まない。
前記(d)架橋開始剤は、(a)基材ゴム成分を架橋するために配合されるものである。(d)架橋開始剤としては、有機過酸化物が好適である。前記有機過酸化物は、具体的には、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシケタール、ハイドロパーオキサイドなどが挙げられる。ジアルキルパーオキサイドとしては、例えば、ジ(2-t-ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン(175.4℃)、ジクミルパーオキサイド(175.2℃)、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキサン(179.8℃)、t-ブチルクミルペルオキシ(173.3℃)、ジ-t-ヘキシルペルオキシ(176.7℃)、ジ-t-ブチルペルオキシ(185.9℃)、2,5-ジメチル-2,5-ジ(t-ブチルペルオキシ)ヘキシン-3(194.3℃)などが挙げられる。パーオキシエステルとしては、例えば、t-ブチルペルオキシマレエート(167.5℃)、t-ブチルペルオキシ-3,3,5-トリメチルシクロヘキサノエート(166.0℃)、t-ブチルペルオキシラウレート(159.4℃)、t-ブチルペルオキシイソプロピルモノカーボネート(158.8℃)、t-ヘキシルペルオキシベンゾエート(160.3℃)、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルペルオキシ)ヘキサン(158.2℃)、t-ブチルペルオキシアセテート(159.9℃)、t-ブチルペルオキシベンゾエート(166.8℃)などが挙げられる。パーオキシケタールとしては、例えば、1,1-ジ(t-ヘキシルペルオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン(147.1℃)、1,1-ジ(t-ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン(149.2℃)、1,1-ジ(t-ブチルペルオキシ)-2-メチルシクロヘキサン(142.1℃)、1,1-ジ(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン(153.8℃)、2,2-ジ(t-ブチルペルオキシ)ブタン(159.9℃)、n-ブチル-4,4-ジ(t-ブチルペルオキシ)バレレート(172.5℃)、2,2-ジ(4,4-ジ(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキシル)プロパン(153.8℃)などが挙げられる。ハイドロパーオキサイドとしては、例えば、p-メンタンハイドロパーオキサイド(199.5℃)、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド(232.5℃)などが挙げられる。上記有機過酸化物の化合物名の後の括弧内に記載した数値は、これらの1分間半減期温度である。これらの有機過酸化物は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。なお、上記有機過酸化物を2種以上併用する場合、使用される有機過酸化物の1分間半減期温度の最大値と最小値との差は25℃以下が好ましく、より好ましくは10℃以下である。
前記共架橋剤として炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸のみを配合する場合、コア用ゴム組成物に(e)金属化合物をさらに配合することが好ましい。前記(e)金属化合物としては、ゴム組成物中において(b)炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸を中和することができるものであれば、特に限定されない。前記(e)金属化合物としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、水酸化カルシウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化銅などの金属水酸化物;酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化銅などの金属酸化物;炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸カリウムなどの金属炭酸化物が挙げられる。前記(e)金属化合物として好ましいのは、二価金属化合物であり、より好ましくは亜鉛化合物である。二価金属化合物は、炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸と反応して、金属架橋を形成するからである。また、亜鉛化合物を用いることにより、反発性の高いゴルフボールが得られる。(e)金属化合物は単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。(e)金属化合物の含有量は、所望とする(b)炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸の中和度に応じて、適宜調整すればよい。
前記コア用ゴム組成物には、さらに(f)有機硫黄化合物を配合してもよい。前記ゴム組成物が(f)有機硫黄化合物を含有することにより、球状コアの反発性がより向上する。前記(f)有機硫黄化合物は、単独もしくは二種以上を混合して使用することができる。
前記コア用ゴム組成物には、さらに(g)カルボン酸および/またはその金属塩を配合してもよい。なお、(g)カルボン酸および/またはその塩には、前記(b)共架橋剤として使用する炭素数が3~8個のα,β-不飽和カルボン酸およびその金属塩は含まない。前記(g)カルボン酸および/またはその塩としては、飽和脂肪酸、飽和脂肪酸金属塩、芳香族カルボン酸および芳香族カルボン酸金属塩が挙げられる。前記(g)カルボン酸および/またはその金属塩は、単独または2種以上の混合物として使用することもできる。
前記第2工程では、前記コア用ゴム組成物から球状コアを成形する。混練して得られたコア用ゴム組成物を、押出機により棒状に押し出し、所定の長さに切断して、予備成形体(「プラグ」とも呼ばれる)を作製する。プラグの作製に押出機を使用する場合、混練時にゴム組成物を加熱してもよいが、加熱温度は75℃以下とすることが好ましい。また、コア用ゴム組成物を厚みのあるシート状に成形し、これを打ち抜いてプラグにしてもよい。プラグの大きさは、圧縮成形用金型のサイズに応じて適宜変更すればよい。得られたプラグは、例えば、お互いにくっつかないように防着剤液に浸漬し、乾燥後、約8~48時間熟成することが好ましい。
前記第3工程では、前記球状コア上に、前記球状コアを被覆する少なくとも一層のカバーを成形する。カバーを成形する方法としては、例えば、樹脂成分を含有するカバー用組成物から中空殻状のシェルを成形し、コアを複数のシェルで被覆して圧縮成形する方法(好ましくは、カバー用組成物から中空殻状のハーフシェルを成形し、コアを2枚のハーフシェルで被覆して圧縮成形する方法)、あるいは、樹脂成分を含有するカバー用組成物をコア上に直接射出成形する方法を挙げることができる。
本発明の製造方法により作製されるゴルフボールの構造は、球状コアと、前記球状コアを被覆する一層以上のカバーとを有するものであれば、特に限定されない。前記球状コアは、単層構造であることが好ましい。単層構造の球状コアは、多層構造の界面における打撃時のエネルギーロスがなく、反発性が向上するからである。また、カバーは、一層以上の構造であればよく、単層構造、あるいは、少なくとも二層以上の多層構造を有していてもよい。前記ゴルフボールとしては、例えば、球状コアと前記球状コアを被覆するように配設された単層のカバーとからなるツーピースゴルフボール;球状コアと前記球状コアを被覆するように配設された二層以上のカバーを有するマルチピースゴルフボール(スリーピースゴルフボールを含む);球状コアと前記球状コアの周囲に設けられた糸ゴム層と、前記糸ゴム層を被覆するように配設されたカバーとを有する糸巻きゴルフボールなどを挙げることができる。上記いずれの構造のゴルフボールにも本発明を好適に利用できる。
(1)(c)架橋性化合物の熱による重合温度
(c)架橋性化合物の熱による重合温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した。測定は、昇温速度を10℃/min、測定温度範囲を-10℃~250℃とした。得られたDSC曲線について、ピークトップにおける温度を読み取り、これを熱による重合温度とした。
コアの表面部において測定した硬度をコア表面硬度とした。また、コアを半球状に切断し、切断面の中心において測定した硬度をコア中心硬度とした。硬度は、自動硬度計(H.バーレイス社製、デジテストII)を用いて測定した。検出器は、「Shore D」を用いた。
コアまたはゴルフボールに初期荷重98Nを負荷した状態から終荷重1275Nを負荷したときまでの圧縮方向の変形量(圧縮方向にコアまたはゴルフボールが縮む量)を測定した。
ゴルフラボラトリー社製のスイングロボットM/Cに、メタルヘッド製W#1ドライバー(ダンロップスポーツ社製、XXIO S ロフト11°)を取り付け、ヘッドスピード40m/秒でゴルフボールを打撃し、飛距離(発射始点から静止地点までの距離)を測定した。なお、測定は、各ゴルフボールについて12回ずつ行って、その平均値をそのゴルフボールの測定値とした。なお、各ゴルフボールの飛距離は、ゴルフボールNo.7の飛距離との差(飛距離の差=各ゴルフボールの飛距離-ゴルフボールゴルフボールNo.7の飛距離)で示した。
各ゴルフボールを12個ずつ、エアガンを用いて金属板に45m/秒の速度で衝突させて、ゴルフボールが壊れるまでの繰返し回数を測定した。なお、耐久性は、ゴルフボールNo.16の耐久性を100として、指数化した値で示した。
(1)コア用ゴム組成物の調製
表1、2に示す配合材料を、ニーダーを用いて混練し、混合物を調製した。続いて、得られた混合物と(c)成分および(d)成分とを、表1、2に示す配合となるように混練ロールを用いて混練し、コア用ゴム組成物を調製した。なお、硫酸バリウムは、得られるゴルフボールの質量が、45.4gとなるように適量加えた。
ポリブタジエンゴム:JSR社製、BR730(ハイシスポリブタジエンゴム(シス-1,4-結合含有量=95質量%、1,2-ビニル結合含有量=1.3質量%、ムーニー粘度(ML1+4(100℃))=55、分子量分布(Mw/Mn)=3))
ZN-DA90S:日触テクノファインケミカル社製、アクリル酸亜鉛(ステアリン酸亜鉛を10質量%含有)
酸化亜鉛:東邦亜鉛社製、「銀嶺R」
硫酸バリウム:堺化学社製、「硫酸バリウムBD」
パーヘキサ(登録商標)C-40:日油社製、1,1-ジ(t-ブチルペルオキシ)シクロヘキサン
パーヘキサHC:日油社製、1,1-ジ(t-ヘキシルペルオキシ)シクロヘキサン
パークミル(登録商標)D:日油社製、ジクミルパーオキサイド
TMPT:新中村化学工業社製、トリメチロールプロパントリメタクリレート
A-TMPT:新中村化学工業社製、トリメチロールプロパントリアクリレート
EGDMA:東京化成工業社製、エチレングリコールジメタクリレート
HDDMA:東京化成工業社製、1,6-ヘキサンジオールジメタクリレート
得られたコア用ゴム組成物を、押出機で押出し、プラグを作製した。このプラグを半球状キャビティを有する上下金型内に投入し、表3、4に示した条件で加熱プレスすることにより球状コアを得た。得られた球状コアの圧縮変形量、硬度を測定し、結果を表3、4に示した。
表5に示した配合材料を用いて、二軸混練型押出機によりミキシングして、ペレット状のカバー用組成物を得た。押出条件は、スクリュー径45mm、スクリュー回転数200rpm、スクリューL/D=35であり、配合物は押出機のダイの位置で160℃~230℃に加熱された。
ハイミラン1605:三井・デュポン・ポリケミカル社製、ナトリウムイオン中和エチレン-メタクリル酸共重合体系アイオノマー樹脂
ハイミラン1706:三井・デュポン・ポリケミカル社製、亜鉛イオン中和エチレン-メタクリル酸共重合体系アイオノマー樹脂
酸化チタン:石原産業社製、A220
製造方法No.14、15および18は、ゴム組成物が(c)架橋性化合物を含有するが、コア成型時の成形温度が150℃超の場合である。これらの製造方法により得られたゴルフボールNo.14、15および18は、耐久性が劣る。
製造方法No.16および20は、ゴム組成物が(c)架橋性化合物を含有しない場合である。この製造方法により得られたゴルフボールNo.16および20は耐久性が劣る。
Claims (9)
- 球状コアと、前記球状コアを被覆する少なくとも一層以上のカバーとを有するゴルフボールの製造方法であって、
(a)基材ゴム、(b)共架橋剤として炭素数が3~8のα,β-不飽和カルボン酸および/またはその金属塩、(c)分子内に重合性不飽和結合を2個以上有する架橋性化合物、および、(d)架橋開始剤を混練してコア用ゴム組成物を調製する第1工程と、
前記コア用ゴム組成物を用いて、100℃~150℃の成形温度(T2)で球状コアを作製する第2工程と、
前記球状コア上に、前記球状コアを被覆する少なくとも一層のカバーを成形する第3工程とを有し、
前記第2工程において、前記成形温度(T2)と前記(c)架橋性化合物の熱による単独重合温度(Tc)との温度差(Tc-T2)が、1℃以上であることを特徴とするゴルフボールの製造方法。 - 前記(c)分子内に重合性不飽和結合を2個以上有する架橋性化合物が、分子内に(メタ)アクリロイル基を2個以上有する架橋性化合物である請求項1に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記(c)分子内に重合性不飽和結合を2個以上有する架橋性化合物が、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、および、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレートよりなる群から選択される少なくとも1種である請求項1または2に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記コア用ゴム組成物中の前記(c)分子内に重合性不飽和結合を2個以上有する架橋性化合物の含有量が、前記(a)基材ゴム100質量部に対して、2質量部~39質量部である請求項1~3のいずれか一項に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記第2工程の成形温度(T2)と前記(d)架橋開始剤の1分間半減期温度(Td)との温度差(Td-T2)が40℃以下である請求項1~4に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記コア用ゴム組成物中の前記(d)架橋開始剤の含有量が、前記(a)基材ゴム100質量部に対して、0.1質量部~5質量部である請求項1~5のいずれか一項に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記第1工程において、さらに(e)金属化合物を混練する請求項1~6に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記第1工程において、前記ゴム組成物を調製する際の混練温度が、95℃以上、125℃以下である請求項1~7のいずれか一項に記載のゴルフボールの製造方法。
- 前記(c)架橋性化合物の熱による単独重合温度(Tc)が、120℃~300℃である請求項1~8のいずれか一項に記載のゴルフボールの製造方法。
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