硬芯高爾夫球及其制備方法
【專利摘要】提供了一種具有呈現(xiàn)出400MPa至200GPa的剛度的球形芯的高爾夫球。通過(guò)調(diào)節(jié)構(gòu)造材料和材料的比例可以控制球形芯的剛度。這導(dǎo)致了合法用于比賽且發(fā)球距離能夠基本等于目前可用的那些高性能高爾夫球的發(fā)球距離的高爾夫球，而且提供了在比賽過(guò)程中具有更少左旋球和右偏球的高爾夫球。
【專利說(shuō)明】硬巧高爾夫球及其制備方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年10月20日提交且指定美國(guó)申請(qǐng)?zhí)枮?1/893,268的臨時(shí)專利 申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)通過(guò)引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本公開(kāi)設(shè)及一種具有改善的比賽特性的高爾夫球，特別是具有硬忍的高爾夫球。
【背景技術(shù)】
[0004] 在美國(guó)出售的大多數(shù)高爾夫球列于美國(guó)高爾夫球協(xié)會(huì)化SGA)的符合列表上。USGA 已經(jīng)確定了多種規(guī)格且高爾夫球的重量、大小、初速度、總距離(射程和滾動(dòng))和球面對(duì)稱性 必須滿足與運(yùn)些規(guī)格相關(guān)的特定的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。為了被USGA接受，高爾夫球重量不得超過(guò) 1.620盎司，必須具有1.680英寸的最小直徑，當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)USGA球試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量時(shí)必須具有每 秒250英尺(加上最多2%的公差）的最大初始球速度，且當(dāng)通過(guò)USGA總距離測(cè)試程序測(cè)量時(shí) 必須具有最大317碼(加上最大3碼的公差）的總距離。此外，不能對(duì)球進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、或故 意修改W具有不同于球面對(duì)稱的球的性質(zhì)。當(dāng)從不同角度打擊球時(shí)，USGA通過(guò)檢查總距離 測(cè)試數(shù)據(jù)(距離變化和飛行時(shí)間變化)的統(tǒng)計(jì)偏差來(lái)測(cè)試對(duì)稱性。
[0005] 通常高爾夫球?yàn)?纏繞型"或"模塑型"。由于模塑高爾夫球生產(chǎn)更便宜，目前出售 的幾乎所有的高爾夫球?yàn)槟Ｋ艿?。由于它們的價(jià)格，現(xiàn)今出售的大多數(shù)高爾夫球?yàn)榫哂芯?下二締忍的雙層聚合物球。制備運(yùn)種類型的球的方法包含將聚下二締壓縮成型為不同直徑 的實(shí)忍，然后在該忍上注射成型包覆層。模具中包含凹坑(dimple,或稱為微坑、微凹、小凹 或淺凹），因此第二步的注射成型制造了基本完成的高爾夫，通常進(jìn)行清潔和涂裝W完成該 球。
[0006] 新高爾夫球的大多數(shù)開(kāi)發(fā)是基于該具有聚下二締實(shí)忍的雙層結(jié)構(gòu)，但在該忍和最 外面的包覆層之間增加各種層。可W增加介于兩層和六層之間的包覆層。一些球采用注射 成型的忍或覆蓋層(在忍和包覆層之間），但是大多數(shù)即使最楊銷的球采用壓縮成型的聚下 二締忍。
[0007] 大多數(shù)市售可得的高爾夫球是由非金屬橡膠和塑料(如彈性體、離聚物、聚氨醋、 聚異戊二締、尼龍和其它類似的材料)制成的。然而，最近幾年，市場(chǎng)上出現(xiàn)了具有空屯、金屬 忍的高爾夫球。該設(shè)計(jì)利用了金屬忍的高剛度（當(dāng)與典型的高爾夫球材料的剛度相比時(shí)）的 優(yōu)勢(shì)W制造同時(shí)具有高準(zhǔn)確度(更少左旋球和右偏球）的特性W及改善的投擲特性的高爾 夫球。相比于上述更加典型的模塑球，運(yùn)些類型的高爾夫球仍然具有一些缺點(diǎn)，包含粗硬手 感和距離的小損失。
[000引在高爾夫球的部分簡(jiǎn)單地使用金屬不足W顯著提高高爾夫球的剛度。運(yùn)樣的設(shè)計(jì) 具有幾個(gè)缺點(diǎn)，包含當(dāng)用球桿擊打時(shí)，空屯、金屬球設(shè)計(jì)不夠耐用W抵擋沖擊力。運(yùn)能夠?qū)е?永久變形。
[0009]其它最近的開(kāi)發(fā)沒(méi)有提供剛度顯著更高的核屯、。
[0010] 因此，存在對(duì)具有高剛度的忍，不呈現(xiàn)出現(xiàn)有高爾夫球的缺點(diǎn)的高爾夫球的持續(xù) 且未得到滿足的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 提供了一種具有高剛度的球形忍，耐用并能夠維持結(jié)構(gòu)完整和對(duì)稱性，且具有良 好的手感、回彈和飛行軌跡的高爾夫球。該高爾夫球包含球形忍和環(huán)繞該球形忍的包含例 如當(dāng)受到高爾夫球桿壓縮時(shí)可W承受力的耐用的共混聚合物的一個(gè)或多個(gè)外層。球形忍是 實(shí)屯、的且可W為聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、或者納米結(jié)構(gòu)材料。在一個(gè)示例中， 球形忍為組分的共混物，其中組分之一為可注射成型的聚合物、可壓縮成型的聚合物或彈 性體，或二者的組合。球形忍還可W包含高模量的材料，如石墨締、碳化娃、氮化娃或另一種 無(wú)機(jī)材料或化合物。環(huán)繞球體的外層可W為可注射成型的聚合物、可壓縮成型的聚合物、或 包括至少兩種組分的共混物的共混聚合物。
[0012] -方面，高爾夫球包括包覆層和球形忍。包覆層具有外表面和內(nèi)表面，外表面具有 凹坑，內(nèi)表面與外表面相對(duì)且限定出空腔。空腔中的球形忍包括聚合物基復(fù)合材料且具有 400M化至200G化的剛度。聚合物基復(fù)合材料包括有機(jī)或無(wú)機(jī)增強(qiáng)相。增強(qiáng)相可W為氮化娃、 碳化娃、二棚化鐵、碳化鐵、氧化侶、氧化錯(cuò)、碳化棚、碳纖維、碳納米管或石墨締。增強(qiáng)相為 球形忍重量的5%至80%。聚合物基復(fù)合材料包括聚合物，聚合物例如為尼龍、聚乙締、聚苯 乙締或丙締臘-下二締-苯乙締(ABS)。聚合物基復(fù)合材料還可W包含彈性體。在球形忍和包 覆層之間可能存在至少一個(gè)附加層。球形忍具有從110至200的ATTI硬度(compress ion)和 大于0.7的恢復(fù)系數(shù)。
[0013] 另一方面，高爾夫球包括包覆層和球形忍。包覆層具有外表面和內(nèi)表面，外表面具 有凹坑，內(nèi)表面與外表面相對(duì)且限定出空腔?？涨恢械那蛐稳贪ń饘倩鶑?fù)合材料且具有 400M化至200G化的剛度。金屬基復(fù)合材料包括金屬和增強(qiáng)相。金屬可W為鐵、儀、鐵、侶、鉆、 鋼、鶴、儀或其合金。增強(qiáng)相可W為氮化娃、碳化娃、二棚化鐵、碳化鐵、氧化侶、氧化錯(cuò)、碳化 棚、碳纖維、碳納米管或石墨締。增強(qiáng)相為球形忍重量的5%至80%。在球形忍和包覆層之間 可能存在至少一個(gè)附加層。球形忍具有從110至200的ATTI硬度和大于0.7的恢復(fù)系數(shù)。
[0014] 另一方面，高爾夫球包括包覆層和球形忍。包覆層具有外表面和內(nèi)表面，外表面具 有凹坑，內(nèi)表面與外表面相對(duì)且限定出空腔。空腔中的球形忍包括納米結(jié)構(gòu)材料且具有 400MPa至200G化的剛度。納米結(jié)構(gòu)材料包含碳鋼、不誘鋼或鐵且具有小于1WI1的粒度。納米 結(jié)構(gòu)材料還可W包含納米級(jí)的增強(qiáng)相。在球形忍和包覆層之間可能存在至少一個(gè)附加層。 球形忍具有從110至200的ATTI硬度和大于0.7的恢復(fù)系數(shù)。
[0015] 另一方面，提供了一種制備高爾夫球的方法。采用多螺桿擠出機(jī)將陶瓷纖維在聚 合物中進(jìn)行用于控制球形忍的剛度W使剛度為400M化至200G化的限定時(shí)間量的共混。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 為了進(jìn)一步理解本公開(kāi)的性質(zhì)和目的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合附圖參考W下詳細(xì)描述，其中：
[0017] 圖1為包含Ξ個(gè)元素：由高剛度的球體組成的最里面的忍、中間覆蓋層和包覆層的 高爾夫球的局部截面透視圖；
[0018] 圖2為包含Ξ個(gè)元素：由高剛度的球體組成的最里面的忍、中間覆蓋層和包覆層的 Ξ層高爾夫球的截面圖；
[0019] 圖3為包含兩個(gè)元素：由高剛度的球體組成的最里面的忍和包覆層的雙層高爾夫 球的截面圖；和
[0020] 圖4為包含四個(gè)元素：由高剛度的球體組成的最里面的忍、內(nèi)部覆蓋層、外部覆蓋 層和包覆層的四層高爾夫球的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 盡管就某些實(shí)施例對(duì)所要求保護(hù)的主題進(jìn)行描述，但是其它實(shí)施例，包含沒(méi)有提 供本文所闡述的全部益處和特征的實(shí)施例，也在本公開(kāi)的范圍內(nèi)。在不脫離本公開(kāi)的精神 或范圍的情況下可W做出多種結(jié)構(gòu)、邏輯和方法步驟的改變。因此，本公開(kāi)的范圍僅通過(guò)參 考所附權(quán)利要求來(lái)限定。
[0022] 本文所公開(kāi)的為用于剛度為400Μ化至200G化的高爾夫球的球形忍。具有該高剛度 球形忍的高爾夫球提供了更好的比賽特性。較高剛度的忍影響旋轉(zhuǎn)速率(諸如回旋、側(cè)旋、 來(lái)復(fù)旋(rifle spin))、水平和垂直發(fā)射角、W及發(fā)射速度。
[0023] 忍的剛度可能歸因于用于構(gòu)造球體的材料的性質(zhì)（諸如硬度、彈性模量和初性 等）。忍的剛度還可能歸因于材料是否為金屬、陶瓷、聚合物、彈性體、或運(yùn)些材料中的兩種 或更多種與其它材料的復(fù)合材料。球體的表面性質(zhì)和整體尺寸和形狀（如慣性矩、截面模 量)等是影響忍的剛度的其它因素。另外，環(huán)繞球形忍的聚合物或其它材料的性質(zhì)影響比賽 性能。
[0024] 本文所公開(kāi)的高爾夫球包括具有凹坑圖案的外包覆層和球形忍，該球形忍的剛度 為現(xiàn)今市場(chǎng)上多數(shù)高爾夫球中發(fā)現(xiàn)的典型的聚下二締忍的剛度的至少約2倍或至少約5倍。 本文所公開(kāi)的高爾夫球的剛度可能小于現(xiàn)今市場(chǎng)上的空屯、金屬忍的剛度。
[0025] ATTI硬度測(cè)試可W用于測(cè)量剛度。Am硬度測(cè)試測(cè)量了當(dāng)暴露于彈黃所施加的力 時(shí)高爾夫球或高爾夫球忍的曉度。式[1]示出了曉度和ATTI硬度之間的關(guān)系。
[00%] ATTI硬度= 200-(曉度X 1000) [1]
[0027] 典型的聚下二締忍具有小于110的ATTI硬度。典型的空屯、金屬忍具有大于190的 ATTI硬度。本文所公開(kāi)的改善的高爾夫球忍的ATTI硬度為110至200,包含其間的所有值和 范圍。
[0028] 本文所公開(kāi)的高爾夫球可W為雙層高爾夫球，其中球由包覆層W及硬球形忍組 成。本文所公開(kāi)的高爾夫球還可W為采用多于雙層，諸如Ξ層、四層、五層等的其它多層設(shè) 計(jì)，其中球體作為最里面的球形忍。因此，本文所公開(kāi)的球形忍可W用于圖1至圖4的實(shí)施例 中的任何一個(gè)或其它高爾夫球設(shè)計(jì)。
[0029] 圖1示出了高爾夫球11，高爾夫球11包含剛性球形忍12,剛性球形忍12被第一聚合 物層13環(huán)繞，第一聚合物層13與表面14 一起形成兩部分球形體。該兩部分球形體被包含本 領(lǐng)域已知的用來(lái)改善飛行特性的凹坑或其它表面特征的包覆層15所環(huán)繞。包覆層15具有外 表面和內(nèi)表面，外表面具有凹坑，內(nèi)表面與外表面相對(duì)且限定出空腔。包覆層15的外表面和 內(nèi)表面一起限定了包覆厚度，其為約4mm，但是可W為約1mm和約6mm之間的任意厚度，包含 其間的所有值和范圍，或?yàn)榧s2mm和約5mm之間的任意厚度。具有表面凹坑圖案的包覆層15 由W商品名SURLYN? (由杜邦公司制造）出售的聚合物制成。在另一個(gè)示例中，包覆層15 由離聚物、氨基甲酸醋、己拉塔樹(shù)膠、聚下二締、其它合成彈性體或適合于高爾夫球包覆層 的任何其它材料。包覆層15還形成高爾夫球的直徑。在一個(gè)實(shí)施例中，高爾夫球的直徑為約 42.67mm(l.68英寸），但是可W為等于、大于或小于42.67mm且能夠比賽的任意直徑。例如， USGA法定的高爾夫球的直徑為1.68英寸或更大。在一個(gè)示例中，高爾夫球的直徑可W在約 40mm和約45mm之間，包含其間的所有值和范圍。
[0030] 球形忍12的直徑可W為約10mm(0.39英寸）至約38mm(1.5英寸）的任意直徑，包含 其間的所有值和范圍。例如，USGA法定的具有剛性忍的高爾夫球具有小于或等于0.9英寸的 忍直徑。在一個(gè)示例中，高爾夫球11的球形忍12具有小于約31.75mm( 1.25英寸）的直徑，包 含其間的所有值和范圍。在另一個(gè)示例中，高爾夫球11的球形忍12具有小于或等于約 22.86mm(0.90英寸）的直徑。在再另一個(gè)示例中，球形忍12具有約0.9英寸至約0.25英寸的 直徑。
[0031] 第二層14為聚合物材料，如乙締（甲基)丙締酸離聚物(如杜邦公司的HPFTM樹(shù)脂）、 聚酸嵌段酷胺(如Arkema集團(tuán)制造的W商品名PEBAX?出售的材料）、聚下二締或本領(lǐng)域已 知的用于高爾夫球的其它材料中的一種或多種。第二層13可W具有模塑構(gòu)造。第二層14通 常具有約1.52至1.60英寸（3.86至4.06厘米）的外徑和0.05至0.65英寸(0.13至1.65厘米） 的厚度，包含其間的所有值和范圍。在另一個(gè)示例中，第二層14具有約0.21至0.55英寸 (0.53至1.4厘米)的外徑。
[0032] 圖2示出了改善的高爾夫球11的另一個(gè)實(shí)施例。高爾夫球11包含由薄的第一覆蓋 層13環(huán)繞、由第二覆蓋層14環(huán)繞和進(jìn)一步由包覆層15環(huán)繞的剛性球形忍12。
[0033] 圖3示出了改善的高爾夫球11的另一個(gè)實(shí)施例。高爾夫球11包含由薄的第一覆蓋 層13環(huán)繞和進(jìn)一步由包覆層15環(huán)繞的剛性球形忍12。圖3的高爾夫球11缺少圖2中示出的第 ^覆蓋層14。
[0034] 圖4示出了改善的高爾夫球11的再另一個(gè)實(shí)施例。高爾夫球11包含主要的剛性球 形忍12a、環(huán)繞主要忍12a的被覆蓋層14環(huán)繞且進(jìn)一步被包覆層15環(huán)繞的空屯、球形忍13?？?屯、球形忍13可W為金屬的或塑料的。主要的剛性球形忍12a為聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù) 合材料或碳基復(fù)合材料。
[0035] 圖1中的高爾夫球11或球形忍12的尺寸可W用于圖2至圖4中的一些或所有的高爾 夫球11或球形忍12、12a中。
[0036] 當(dāng)分析高爾夫球（如圖1至圖4的高爾夫球）的比賽性能時(shí)，通常測(cè)量恢復(fù)系數(shù) (C0R)。在給定的沖擊速度下，C0R是球的整體彈性的量度并通過(guò)(通常用空氣炮)對(duì)球體固 定不動(dòng)的球進(jìn)行射擊來(lái)測(cè)試。用下式[2]計(jì)算球的C0R:
[0037] C0R =沖擊后球的速度/沖擊前球的速度[2]
[0038] 本文所公開(kāi)的改善的高爾夫球的C0R為大于約0.7。在一個(gè)示例中，本文所公開(kāi)的 改善的高爾夫球的C0R為大于0.75。使用聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料或納米結(jié)構(gòu)材 料使得通過(guò)調(diào)節(jié)各種材料的性質(zhì)使C0R優(yōu)化或調(diào)整。較剛性材料往往具有較小的曉度。
[0039] 對(duì)于大多數(shù)現(xiàn)代的高爾夫球，在固定目標(biāo)情況下，沖擊后球的速度通常比沖擊前 高爾夫球的速度小約20%。在沖擊過(guò)程中發(fā)生的動(dòng)能（即速度)的損失是轉(zhuǎn)化成球材料中的 振動(dòng)能的結(jié)果，該球材料在沖擊時(shí)激發(fā)且當(dāng)它們轉(zhuǎn)化為分子水平的熱量時(shí)振幅減小。能夠 使振動(dòng)的損失最小化或減少振動(dòng)的損失通常會(huì)減少由于沖擊而喪失的動(dòng)能，由此提高球的 COR。在高爾夫球的振動(dòng)響應(yīng)方面能夠發(fā)揮作用的另一個(gè)參數(shù)為球的抑制由沖擊引起的振 動(dòng)的能力。抑制可W歸因于環(huán)繞球形忍或設(shè)置在球形忍中的材料的性質(zhì)，如材料的密度、粘 度、彈性模量、摩擦系數(shù)等。材料可W為氣體(加壓或其它方式的）、液體、凝膠、泡沫、固體 等。此外，材料的狀態(tài)也是考慮因素，如材料是否為預(yù)應(yīng)力的?？蒞對(duì)運(yùn)些參數(shù)中的任何一 個(gè)進(jìn)行修改W調(diào)整高爾夫球的振動(dòng)響應(yīng)。
[0040] 下式[3]描述了當(dāng)在高沖擊碰撞中擊打時(shí)圖1中所示的Ξ層高爾夫球11的曉度。應(yīng) 當(dāng)注意的是盡管等式描述了 Ξ層球的曉度，但是通過(guò)添加或減少項(xiàng)數(shù)，分析對(duì)其它類型的 球同樣有效。例如，在雙層球的情況下，將與覆蓋層相關(guān)的部分設(shè)置為0。
[0041] D= (deiX (F)+d?giX (F)+cteX (F)) XF [3]
[0042] 其中D為球的總變形（即所有層的曉度），F(xiàn)為施加給球的力，d極?Χ (F)為包覆層的 曉度，dai張X (F)為覆蓋層的曉度，且d芯X (F)為球形忍的曉度。包覆層的曉度、覆蓋層的曉 度和球形忍的曉度分別為所施加的力、層的厚度、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造材料的所有因素的函數(shù)。對(duì)于 小負(fù)載，Ξ層高爾夫球的球形忍和彈性覆蓋層往往W線性方式曉曲，且隨著負(fù)載增加，Ξ層 高爾夫球的球形忍和彈性覆蓋層變得越來(lái)越硬，因此W非線性的方式曉曲。
[0043] 高爾夫球的各個(gè)層的曉度與其厚度和層的模量(其可W為關(guān)于所施加的力的非線 性函數(shù))有關(guān)。特定層的曉度可W隨著層的組成而變化。
[0044] 圖1至圖4中所示的球形忍12或12a的剛度影響高爾夫球的比賽性能。因此，球形忍 的剛度可W為設(shè)計(jì)工具W實(shí)現(xiàn)高爾夫球中的某些性能特征。硬忍的剛度（當(dāng)與典型的彈性 體或聚合物的忍的剛度相比時(shí))可W用作設(shè)計(jì)因素 W控制高爾夫球的C0R和其它性能特征。 當(dāng)創(chuàng)造在比賽中允許較少的左旋球和右偏球的設(shè)計(jì)方案時(shí)，設(shè)計(jì)者可W通過(guò)控制硬忍的剛 度控制C0R。
[0045] 在一個(gè)示例中，圖1至圖4中所示的球形忍12或1^1的剛度為約400M化至約200MPa， 包含其間的所有范圍和數(shù)值。在另一個(gè)示例中，圖1至圖4中所示的球形忍12或12a的剛度為 約600M化至約100M化。在再另一個(gè)示例中，圖1至圖4中所示的球形忍12或1姑的剛度為約 1G化至約lOOMPa。
[0046] 通過(guò)材料設(shè)計(jì)控制球形忍的剛度。本文所公開(kāi)的高爾夫球提供了改善的性能特 征，包含低側(cè)旋速度、長(zhǎng)距離和沒(méi)有對(duì)回彈特征造成不利影響的強(qiáng)后施球(bite)。當(dāng)不適當(dāng) 地?fù)舸驎r(shí)，球使左旋球和右偏球最小化。高爾夫球的設(shè)計(jì)允許球形忍、第二層或其它附加層 W及外包覆層的材料和尺寸變化W優(yōu)化性能特征。例如，更高的來(lái)復(fù)旋或更低的側(cè)旋可W 受更高的球形忍剛度的影響，其又可W減少左旋球或右偏球。該更高的剛度還可W產(chǎn)生提 高的或優(yōu)化的回旋。
[0047] 在一個(gè)示例中，針對(duì)特定層制造了具有一系列旋轉(zhuǎn)特性的高爾夫球。
[0048] 可W采用如注射成型和/或壓縮成型的方法和技術(shù)制造本文所公開(kāi)的高爾夫球W 使球?yàn)榍蛐?，具有相同的空氣?dòng)力特性，且關(guān)于穿過(guò)其中屯、的任意軸線具有相同的慣性矩。 如果將納米結(jié)構(gòu)材料合并到注射成型的聚合物中，在注射成型過(guò)程中增加的螺旋和背壓可 W改善材料在聚合物中的分散。
[0049] 聚合物基復(fù)合材料
[0050] 聚合物基復(fù)合材料制成的球形忍中可W使用一種或多種聚合物和一種或多種增 強(qiáng)相。除了最終的復(fù)合材料必須滿足設(shè)計(jì)要求(諸如模量、初性、表面光潔度)外，對(duì)可W使 用的材料的類型沒(méi)有限制。運(yùn)些一種或多種聚合物和一種或多種增強(qiáng)相形成混合物，該混 合物提供了不能在任何一種單一材料中獲得的一組性能。用于當(dāng)前的忍復(fù)合材料的注射成 型聚合物包含但不限于尼龍、聚乙締、聚苯乙締和丙締臘-下二締-苯乙締(ABS)及其組合。 在聚合物基復(fù)合材料中可W用作增強(qiáng)相的陶瓷包含但不限于，例如氮化娃(Si3N4)、碳化娃 (SiC)、二棚化鐵(TiB2)、碳化鐵(TiC)、氧化侶(Ab〇3)、氧化錯(cuò)(Zr〇2)、碳化棚(B4C)及其組 合。碳纖維、碳納米管(CNT)、石墨締或其它材料可W用作增強(qiáng)相且當(dāng)用于如上所述的聚合 物基復(fù)合材料中時(shí)可W提供顯著增強(qiáng)的聚合物或彈性體。此外，彈性體還可W用作基體或 與聚合物混合W提供基體。
[0051] 在一個(gè)實(shí)施例中，球形忍由一種或多種聚合物和一種或多種增強(qiáng)相組成。
[0052] 在一個(gè)示例中，增強(qiáng)相為球形忍重量的約5%至80%，包含其間的所有值和范圍。 在另一個(gè)示例中，增強(qiáng)相為球形忍重量的約10%至60%。
[0053] 在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物基忍包括一種或多種聚合物，該聚合物包含乙締（甲基） 丙締酸離聚物(如杜邦公司制造的HPFTM樹(shù)脂）、聚酸嵌段酷胺(如Arkema集團(tuán)制造的W商品 名PEBAX?出售的材料）、氨基甲酸醋/聚氨醋、和/或聚下二締。將碳化娃晶須(SiC-W)材料 加入到形成復(fù)合材料忍的聚合物和/或彈性體。SiC-W材料為球形忍的約5重量％和80重 量％之間或者約10重量％至60重量％?？蒞 W納米復(fù)合材料的形式添加 SiC-W，例如聚合物 (如聚丙締或其它聚合物)載體中含有的SiC-W。聚合物復(fù)合材料忍可W包括一個(gè)或多個(gè)層。 高爾夫球可W包括環(huán)繞忍的一個(gè)或多個(gè)附加層。如果使用一個(gè)中間層或多個(gè)中間層，其被 由硬的、耐用的適合用于高爾夫球的聚合物(如由杜邦公司制造的W商品名SURLYN忠出售 的聚合物）制成的包覆層所環(huán)繞。根據(jù)該實(shí)施例的高爾夫球相比于傳統(tǒng)的高爾夫球可W具 有更高的恢復(fù)系數(shù)和更高的準(zhǔn)確度。
[0054] 在另一個(gè)實(shí)施例中，采用了包括聚合物基復(fù)合材料的材料組。例如，杜邦公司的 HPF樹(shù)脂提供了填充有陶瓷微粒和/或纖維(如碳化娃(SiC)纖維)和/或晶須的注射成型的 基體。
[0055] 在一個(gè)實(shí)施例中，高剛度的球形忍由含有球形忍的1重量％至20重量％之間的石 墨締的聚下二締組成且被共混聚合物層環(huán)繞，如乙締（甲基)丙締酸離聚物(如杜邦公司的 HPFTM樹(shù)脂）的混合物，該共混聚合物層被最外層表面包含凹坑圖案的離聚物包覆層環(huán)繞。 約1重量％和80重量％之間，包含其間的所有值和范圍，或約10重量％和60重量％之間的共 混聚合物層的聚合物共混物為聚下二締。
[0056] 在另一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合球形忍由氮化娃和乙締（甲基)丙締酸離聚物（如杜邦公 司的HPFTM樹(shù)脂）的混合物的共混物制成并被共混聚合物覆蓋層環(huán)繞，如乙締（甲基)丙締酸 離聚物（如杜邦公司的HPFTM樹(shù)脂）的混合物，該共混聚合物覆蓋層被包含凹坑圖案的離聚 物包覆層環(huán)繞。在忍中，約10重量％和80重量％之間或約10重量％和60重量％之間的復(fù)合 共混物為氮化娃。在覆蓋層中，約1重量％和80重量％之間或約10重量％和60重量％之間的 聚合物共混物為聚下二締。
[0057] 聚合物基復(fù)合材料可W通過(guò)例如物理混合或原位聚合來(lái)制造。在物理混合中，通 過(guò)如超聲、高速剪切或漉磨的方法將增強(qiáng)相分散在聚合物基體中。可W將表面活性劑用作 潤(rùn)濕劑W提高分散。在填充劑或添加劑的存在下原位聚合促使單體直接聚合。在原位聚合 中，獲得分子尺寸的增強(qiáng)相的分散，允許更大的混合和分離。用于制備聚合物和它們的復(fù)合 材料的起始材料可W采用光聚合和縮聚反應(yīng)步驟。在120Wcnfi的常規(guī)中壓UV燈和光引發(fā)劑 的幫助下可W完成UV-誘導(dǎo)的聚合。預(yù)先固化的/縮合的聚合物復(fù)合材料基體的最終交聯(lián)在 恒溫烘箱中任選地可W加熱進(jìn)行。所有的制備和改性步驟或材料處理可W在受控氣氛中進(jìn) 行。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中，采用多螺桿擠出機(jī)將陶瓷纖維共混進(jìn)聚合物中一段時(shí)間W控制 球形忍的剛度使得該剛度為400M化至200G化。
[0化9] 示例1
[0060] Ξ層球-包括與W30重量％裝載的碳化娃晶須共混的杜邦HPF 1000或HPF 2000樹(shù) 脂的聚合物復(fù)合忍，包括聚下二締彈性體的第二聚合物層，和由W商品名SURLYN?出售 的聚合物（由杜邦公司制造)制成的包覆層。構(gòu)造該忍具有0.90英寸(22.86毫米)的外徑，聚 下二締具有0.330英寸（8.38毫米）的層厚且由W商品名SURLYN及出售的聚合物（由杜邦 公司制造）制成的包覆層具有0.060英寸（1.52毫米）的厚度。球的總質(zhì)量為1.620盎司 (45.93克），外徑為1.680英寸(42.67毫米）。
[0061 ]示例 2
[0062] Ξ層球-包括與W40重量％裝載的氮化娃纖維共混的聚酸嵌段酷胺(諸如Arkema 集團(tuán)制造的W商品名化ΒΑΧ?出售的材料)樹(shù)脂的聚合物復(fù)合忍，包括杜邦HPF 1000或HPF 2000樹(shù)脂的第二聚合物層和離聚物包覆層。構(gòu)造該忍具有0.90英寸(22.86毫米)的外徑，杜 邦HPF 1000或HPF 2000具有0.330英寸(8.38毫米）的層厚且由^商品名8以則乃^.運(yùn)出售的 聚合物（由杜邦公司制造)制成的包覆層具有0.060英寸（1.52毫米)的厚度。球的總質(zhì)量為 1.620盎司（45.93克），外徑為1.680英寸(42.67毫米）。
[0063] 金屬基復(fù)合材料
[0064] 金屬基復(fù)合材料(MMC)為另一類可W用于制造剛性球形忍的復(fù)合材料。MMC包括至 少兩種組成部分:金屬和增強(qiáng)相。可W采用的金屬包含但不限于鐵和合金，如碳鋼、合金鋼、 和不誘鋼，儀，鐵，侶，鉆，鋼，鶴，儀，和合金或運(yùn)些金屬和其它金屬的混合物。增強(qiáng)相可W為 另一種金屬或陶瓷，有機(jī)或其它類型的材料?？蒞用作金屬基復(fù)合材料中的增強(qiáng)相的陶瓷 包含但不限于氮化娃(Si3N4)、碳化娃(SiC)、二棚化鐵(TiB2)、碳化鐵(TiC)、氧化侶(Ab〇3)、 氧化錯(cuò)(Zr〇2)、和碳化棚(B4C)。其他材料也可W用作或用于金屬基復(fù)合材料中的增強(qiáng)相。例 如，當(dāng)用于上述復(fù)合材料中時(shí)，硬化鋼、硬化不誘鋼、碳纖維、碳納米管(CNT)、石墨締和其它 材料可W提供變硬。
[0065] 在一個(gè)實(shí)施例中，球形忍由一種或多種金屬和一種或多種增強(qiáng)相組成。
[0066] 在一個(gè)實(shí)施例中，鋼或不誘鋼與侶基體的硬化合金可W用于球形忍。
[0067] 在一個(gè)示例中，增強(qiáng)相為球形忍重量的約5%至80%，包含其間的所有值和范圍。 在另一個(gè)示例中，增強(qiáng)相為球形忍重量的約10%至50%。在再另一個(gè)示例中，增強(qiáng)相為球形 忍重量的約10%至30%。
[0068] 可W采用如鑄造、壓力鑄造、熱壓、熱等靜壓、燒結(jié)、通過(guò)注射成型的無(wú)壓燒結(jié)、通 過(guò)壓縮成型的無(wú)壓燒結(jié)的方法或本領(lǐng)域中已知的其它方法制造金屬基復(fù)合材料。
[0069] 在一個(gè)示例中，通過(guò)將增強(qiáng)相混合進(jìn)干燥的金屬粉末，將該金屬粉末壓成球形，然 后采用如燒結(jié)、等靜壓制和熱壓的方法通過(guò)溫度和壓力的結(jié)合使球體致密化來(lái)生產(chǎn)金屬基 復(fù)合材料。在另一個(gè)示例中，將增強(qiáng)相混合進(jìn)烙融金屬并采用真空、重力或壓力輔助將形成 的混合物鑄成球形或近似球形并隨后冷卻至固體形式。如果需要，可w通過(guò)加工、研磨或其 它技術(shù)將該固體形式進(jìn)一步簡(jiǎn)化成最終的形狀和尺寸。
[0070] 納米結(jié)構(gòu)材料
[0071] 納米結(jié)構(gòu)材料為另一類可W用于形成忍或用于如上所述的復(fù)合材料中的材料。將 微觀結(jié)構(gòu)向下細(xì)化至納米范圍引起本體材料的特性發(fā)生變化且常常導(dǎo)致顯著的性能改善。 制成的具有納米晶粒尺寸的納米結(jié)構(gòu)材料或分散體具有通常在晶粒尺寸為幾十到幾百微 米數(shù)量級(jí)的常規(guī)材料中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的屬性。納米結(jié)構(gòu)材料還可W比常規(guī)材料具有例如不同的 強(qiáng)度、硬度、成型性或抗裂紋擴(kuò)展性能。
[0072] 納米結(jié)構(gòu)材料呈現(xiàn)出基于在亞微米級(jí)控制材料的組成的特征W改變強(qiáng)度、剛度、 延展性、硬度、成型性、抗裂紋擴(kuò)展性能、其它物理和機(jī)械性能或其組合。例如，材料，包括金 屬，例如碳鋼、不誘鋼和具有受控晶粒尺寸的鐵，可W用于制備由于晶粒尺寸具有有利特性 的高爾夫球的球形忍。晶粒尺寸可W小于約1微米。
[0073] 復(fù)合納米結(jié)構(gòu)材料還可W用于含有空屯、或?qū)嵧?、金屬球的高爾夫球的改性。例如?通過(guò)改變金屬基復(fù)合材料中的納米級(jí)增強(qiáng)相（即第二相分散體）的量可W調(diào)整用于球體的 基礎(chǔ)材料的強(qiáng)度和剛度。本文所公開(kāi)的聚合物基復(fù)合材料或金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)相材料 可W用于納米結(jié)構(gòu)材料。
[0074] 在一個(gè)實(shí)施例中，球形忍由一種或多種聚合物和一種或多種增強(qiáng)相組成或者由一 種或多種金屬和一種或多種增強(qiáng)相組成。
[0075] 可W采用如鑄造、壓力鑄造、熱壓、熱等靜壓、燒結(jié)、通過(guò)注射成型的無(wú)壓燒結(jié)、通 過(guò)壓縮成型的無(wú)壓燒結(jié)的方法或本領(lǐng)域中已知的其它方法制造納米結(jié)構(gòu)材料。
[0076] 盡管已經(jīng)就一個(gè)或多個(gè)特定的實(shí)施例對(duì)本公開(kāi)進(jìn)行了描述，可W理解的是在不脫 離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下可W形成本公開(kāi)的其它實(shí)施例。因此，認(rèn)為本公開(kāi)僅由所 附權(quán)利要求及其合理解釋來(lái)限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高爾夫球，包括： 包覆層，所述包覆層具有限定出多個(gè)凹坑的外表面和與所述外表面相對(duì)且限定出空腔 的內(nèi)表面;和 設(shè)置在所述空腔內(nèi)的球形芯，其中所述球形芯包括聚合物基復(fù)合材料且具有400MPa至 200GPa的剛度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述聚合物基復(fù)合材料包括有機(jī)或無(wú)機(jī)增強(qiáng) 相。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爾夫球，其中所述增強(qiáng)相包括選自由氮化硅、碳化硅、二硼 化鈦、碳化鈦、氧化鋁、氧化鋯和碳化硼組成的組的陶瓷。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爾夫球，其中所述增強(qiáng)相包括選自由碳纖維、碳納米管和石 墨烯組成的組的材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高爾夫球，其中所述增強(qiáng)相為所述球形芯重量的5 %至80 %。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述聚合物基復(fù)合材料包括選自由尼龍、聚乙 烯、聚苯乙烯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)組成的組的聚合物。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述聚合物基復(fù)合材料包括選自由乙烯（甲 基)丙烯酸離聚物、聚醚嵌段酰胺、氨基甲酸酯、聚氨酯和聚丁二烯組成的組的聚合物，且其 中所述聚合物基復(fù)合材料還包括含有碳化硅的增強(qiáng)相，其中所述碳化硅為5重量％至80重 量％。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述聚合物基復(fù)合材料包括聚丁二烯和石墨 稀，其中所述石墨稀包括1重量％至20重量％。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述聚合物基復(fù)合材料包括聚合物樹(shù)脂和裝 載量為30重量％的碳化娃晶須。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述聚合物基復(fù)合材料包括聚醚嵌段酰胺和 40重量％的氮化硅纖維。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述聚合物基復(fù)合材料包括乙烯（甲基)丙烯 酸離聚物和氮化硅，其中所述氮化硅為10重量％至80重量％。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述聚合物基復(fù)合材料包括彈性體。13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述球形芯具有從110至200的ATTI硬度。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，其中所述球形芯具有大于0.7的恢復(fù)系數(shù)。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高爾夫球，還包括在所述球形芯和所述包覆層之間的至少一 個(gè)附加層。16. -種高爾夫球，包括： 包覆層，所述包覆層具有限定出多個(gè)凹坑的外表面和與所述外表面相對(duì)且限定出空腔 的內(nèi)表面;和 設(shè)置在所述空腔內(nèi)的球形芯，其中所述球形芯包括金屬基復(fù)合材料且具有400MPa至 200GPa的剛度。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的高爾夫球，其中所述金屬基復(fù)合材料包括選自由鐵、鎂、鈦、 鋁、鈷、鉬、鎢、鎳及其合金組成的組的金屬，且其中所述金屬基復(fù)合材料包括選自由氮化 硅、碳化硅、二硼化鈦、碳化鈦、氧化鋁、氧化鋯、碳化硼、碳纖維、碳納米管和石墨烯組成的 組的增強(qiáng)相。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的高爾夫球，其中所述增強(qiáng)相為所述球形芯重量的5 %至 80% 〇19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的高爾夫球，其中所述球形芯具有從110至200的ATTI硬度。20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的高爾夫球，其中所述球形芯具有大于0.7的恢復(fù)系數(shù)。21. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的高爾夫球，還包括在所述球形芯和所述包覆層之間的至少 一個(gè)附加層。22. -種高爾夫球，包括： 包覆層，所述包覆層具有限定出多個(gè)凹坑的外表面和與所述外表面相對(duì)且限定出空腔 的內(nèi)表面;和 設(shè)置在所述空腔內(nèi)的球形芯，其中所述球形芯包括納米結(jié)構(gòu)材料且具有400MPa至 200GPa的剛度。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的高爾夫球，其中所述納米結(jié)構(gòu)材料包括碳鋼、不銹鋼或鈦， 且其中所述納米結(jié)構(gòu)材料具有小于lMl的粒度。24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的高爾夫球，其中所述納米結(jié)構(gòu)材料包括納米級(jí)的增強(qiáng)相。25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的高爾夫球，其中所述球形芯具有從110至200的ATTI硬度。26. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的高爾夫球，其中所述球形芯具有大于0.7的恢復(fù)系數(shù)。27. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的高爾夫球，還包括在所述球形芯和所述包覆層之間的至少 一個(gè)附加層。28. -種制造高爾夫球的方法，包括： 采用多螺桿擠出機(jī)將陶瓷纖維在聚合物中進(jìn)行用于控制球形芯的剛度以使所述剛度 為400MPa至200GPa的限定時(shí)間量的共混。
【文檔編號(hào)】A63B37/04GK106029182SQ201480064192
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2014年10月20日
【發(fā)明人】道格拉斯·P.·杜菲斯, 凱斯·A.·布萊克利
【申請(qǐng)人】昂康高爾夫技術(shù)股份有限公司