高爾夫球的空氣動力學的表面幾何學的製作方法

2023-04-25 22:05:46 2

專利名稱：高爾夫球的空氣動力學的表面幾何學的製作方法
技術領域：
本發明涉及高爾夫球的空氣動力學的表面幾何學.更具體地說， 本發明涉及具有點陣結構的髙爾夫球.背景技術高爾夫球手可能早在18世紀就體會到表面帶有凹窩的高爾夫球比 表面光滑的球飛得好.手工錘制的古塔膠離爾夫球至少到1860年代才 可買到，而帶有荊棘(隆起而不是凹窩)的高爾夫球從十八世紀末到1908 年裙風行一時.在1卯8年，莢國人Wimam Taylor取得帶有凹穴(酒窩)的高爾夫球的英國專利，此種球比帶有辨棘的高爾夫球飛得好而且更 準確.A.G. Spalding & Brothers買下了該專利的權利(可以體現在美國 專利號1，286，834中，1918年授予)並推出了以TAYLOR小凹窩為特徵 的GLORY球.直到上個世紀70年代，GLORY球以及大多數其它帶 有小凹窩的球都具有336個同樣大小的小凹窩，採取同樣的困案，ATTI 困案.ATTI困案是一種八邊形困案，分為8條同心的直線排，並由此 高爾夫球模具的主要生產商得名.在這60年期間涉及高爾夫球表面的唯一發明可能來自Albert Penfold，他發明了網故困案高爾夫球.該專利發明於1912年，但直到 1930年代才被世人接受. 一種網紋田案與凹窩的組合公開在Young的 美閨專利號2,002,726中，該專利，涉及高爾夫球，於193S年授予.傳統高爾夫球，正是被消費大眾樂於的接受的，為帶有大量小凹 窩的球形，其中每個小凹窩具有鵬形斷面.雖然公開了許多打破這一傳統的高爾夫球，但是這些非傳統高爾夫球大多未取得商業上的成 功.這些非傳統高爾夫球大多數依然試困閎守由美國高爾夫球協會("USGA")和皇家古典聖安德普高爾夫俱樂部("R&A")規定的離爾夫規 則.正如在高爾夫規刺的附錄III中規定的，球的重量不應大於1.620 盎司重(45.93 g)，球的直徑不小於1.680英寸(42.67 mm)，如果滿足這 些，則在其自重作用下，球將在100個隨機挑選的位置中有少於25個 能漏過1.680英寸直徑圃環規，該試膾在23土1TC的盜度實施，而且球 不得設計，製造或故意修改成使其性能不同於球形對稱的球的性能.一個例子是Simosaka等人，美閨專利號S，916，044，關於高爾夫球， 公開了許多凸起的採用，以便滿足USGA和R&A關於1.68英寸(42，67 mm)直徑的限制.Simosaka的專利公開一種髙爾夫球，其表面具有大 量小凹窩以及幾行從表面量起0.001 ~ 1.0 mm高的凸起.於是，紋間表 面區域的直徑就小於42.67 mm 了 .非傳統高爾夫球的另一個例子是Puckett等人的美國專利號 4，836，552，關於短距離高爾夫球，公開一種高爾夫球，具有荊棘而不是凹窩，以便使飛行距離縮短到傳統高爾夫球的一半，這樣便可以在短 距離球場上玩了.非傳統高爾夫球的另一個例子是Pocklington的美閨專利號 5,536,013,關於高爾夫球，公開一種高爾夫球，它在其每個凹窩內具 有隆起的部分，並且還公開具有備種不同幾何形狀的凹窩，例如，方 塊、菱形和五邊形.Pocklington的每個曰窩內的隆起部分幫助控制凹 窩的總容積.另一個例子是Kobayashi的美國專利號4，787，638，關於高爾夫球， 公開一種高爾夫球，它具有在每個凹窩內的齒痕.Kobayashi的凹窩內 的齒痕旨在降低低速時氣壓的拖曳力，以便增加距離.又一個例子是TreadweU的美國專利號4，266，773，關於高爾夫球， 公開一種高爾夫球，在其表面具有粗械帶和光滑帶以便在高爾夫球飛 行期間颳起氣流邊界層.Aoyama,美閨專利號4，830，378，關於具有均勻紋間表面構型的高爾 夫球，公開一種高爾夫球，它具有三角形的凹窩.Aoya鵬a的總紋間表 面面積不大於高爾夫球表面的20%,，因此該專利的目的是優化該均勻的紋間表面構型而不是凹窩.凹窩形狀的另一種方案由Steifel在美頃專利號5，紗0，975中提出， 它涉及高爾夫球以及在其表面成形凹窩的方法.Steifel的某些凹窩是 狹長的斷面，而不是鵬形斷面的.該狹長凹窩能提離表面襲JL面積. 一項授予Steifel的式樣專利，美國專利號406，623，將所有凹窩都設計成 狹長的.有關這一課趙的一種方案由Moriya鵬a等人在美鵬專利號 5，722，卯3，關於高爾夫球，中提出，它公開一種具有傳統西窩和柵圃形 凹窩的高爾夫球.非傳統高爾夫球的另一個例子公開在Shaw等人的美閨專利號 4，722，529中，關於離爾夫球，它公開一幹高爾夫球，具有凹窩和30個 光面啞鈴形塊，用以改善空氣動力學特性.非傳統高爾夫球的另一個例子是Cadomiga的美國專利號 5，470，076，關於高爾夫球，它公開的大量凹窩中每一個具有附加的凹 陷.據信，Cadorniga的主和輔下陷凹窩在高爾夫球飛行期間造成較小 的空氣尾流.Oka等人在美頃專利S，143，377，關於高爾夫球，中公開一種,形和 非圃形凹窩.非困形凹窩是方形、矩形、規則八邊形和規則六邊形的. 非圃形凹窩的數目佔到高爾夫球表面332個凹窩的至少40%. Oka的 這些非圃形凹窩具有雙坡度，依靠此種坡度能將空氣從周邊掃開以便 造成空氣漓流.Machin，美國專利號S,"7，989,關於具有等徑凹窩的高爾夫球， 公開一種高爾夫球，其凹窩具有奇數曲面倒壁和弓形頂點，以便減少 飛行期間作用在高爾夫球上的拖曳力.Lavallee等人，美國專利號5，3S6，1S0公開一種高爾夫球，它具有 重疊的狹長凹窩以便達到在高爾夫球表面襲大的凹窩襲益率.Oka等人，美國專利號5,338，039公開一種高爾夫球，其凹窩的至 少40%具有多邊形的形狀.Oka的高爾夫球形狀是五角形、六角形和 八角形.Ogg，美國專利號6，290,61S，關於具有管狀點陣困案的離爾夫球， 公開一種具有非-凹寫空氣動力學緝案的離爾夫球.HX RED高爾夫球和HX BLUE高爾夫球，由CaUaway Golf公司(Carlsbad,加利福尼亞)出品，是具有非-凹窩空氣動力學田隸的髙 爾夫球.該空氣動力學田案大致由在高爾夫球表面田成六邊形和五邊 形的管狀點陣網格組成.每個六邊形一般由13個小面圍成，其中6個 小面是共享的小面，而其餘7個小面是內小面.發明概述本發明能提供一種高爾夫球，它滿足USGA要求並且提供最小故 間表面面積以便在飛行期間颳起高爾夫球周爾空氣的邊界層從而造成 飛行更大距離所需要的鵜流.本發明通過提供一種高爾夫球得以達到 這一點，該球具有一種點陣結構，該結構包括一級多邊形，和在一級 多邊形邊界內的二級多邊形.該雙重多邊形被設計成能通過激勵該多 小面、 一級多邊形內的氣流來促進湍流倒圃.本發明一個方面是一種高爾夫球，它具有一個內球形，內球形具 有一個表面和大量點陣成員.每個點陣成員具有一個斷面輪麻，該輪 廓在從高爾夫球中心伸出最遠之處具有頂點.點陣成員的頂點規定了 一個外球形.大量點陣成員彼此連接在一起形成在高爾夫球表面的規 定困案.該規定的困案由大量多小面的多邊形構成，每個多邊形具有 至少14個小面和在大量多小面多邊形每個內的一個多小面二級多邊 形.在簡要描述了本發明之後，上面以及進一步的目的及其優點，在 本領域技術人員在結合附困研讀了下面有關本發明的詳細描述以後就 會明白.附困簡述閨l是高爾夫球的赤道視困. 困2是雙多邊形的孤立俯視困. 困3是雙多邊形的孤立俯視困. 困4是沿閨2的線4-4的斷面視困.困5是現有技術高爾夫球表面的孤立視田，用以展示飛行期間的 澳流流動，圖6是本發明高爾夫球表面的孤立的視田，用以展示飛行期間的 溪流流動，田7是本發明高爾夫球的雙多邊形的孤立斷面視田.困8是本發明高爾夫球的局部斷面梘困.田9是雙多邊形的一種替代實施方案的孤立俯視田.困io是雙多邊形的一種替代實施方案的孤立俯視困.困ll是雙多邊形的一種替代實施方案的孤立俯視田. 困12是雙多邊形的一種替代實施方案的孤立俯視困， 困13是現有技術高爾夫球的多小面六邊形的示意田. 困14是本發明多小面雙多邊形的示意困.困15是從高爾夫球內球形表面高出的凸起的放大、孤立、斷面視閨.困16是從髙爾夫球內球形表面高出的凸起的放大、孤立、斷面視閨.閨17是從高爾夫球內球形表面高出的凸起的放大、孤立、斷面視困.發明詳述如困1所示， 一個高爾夫球被,恭地稱作20.高爾夫球20可以是一 種兩塊(拼合)式高爾夫球、三塊(拼合)式高爾夫球或更多塊(拼合)式高 爾夫球.下面將詳細討論離爾夫球的構造.高爾夫球20優選具有內球形21，後者具有內球形表面22(困15). 高爾夫球20還具有赤道24(用虛線表示)，總地將高爾夫球20分割為笫 一半球26和第二半球28.笫一極30大致地位於沿縱向孤從第一半球 26中的赤道24開始卯。的位置.第二極32大致位於沿縱向孤從第二半 球28中的赤道24開始卯。的位置.朝內球形21的表面22(逐漸)下凹的是大童一級點陣成員40.在優 選的實施方案中， 一級點陣成員40由五次貝濟埃曲線構成.然而，本 領域技術人員公知的，點陣成員40可具有其它類似形狀. 一級點陣成 員40連接在一起構成一個在高爾夫球20表面上的點陣結構.該互聯 的點陣成員40構成大重包圍內球形21的表面22的半連續區域的一級 多邊形.這些不連續的一鼓被圍區城44的大多數優選是六邊形一級被 圍區域44a和44b，其餘少數幾個是五邊形一級被圃區域44c,在困1 的實施方案中，有！332個一級多邊形.在優選的實施方案中，每個一級點陣成員40優選與至少另一個一級點陣成爽40相連.每個一級點 陣成員40優選在頂點處連接至少2個其它一級點陣成員40,大多數頂 點是3個一級點陣成貝40的線匯，某些頂點是4個一級點陣成員40 的線匯.每個一級點陣成貝40的長度優選介於0.150英寸~ 0.160英寸之間.本發明優選的實施方案已將高爾夫球20的表面紋間表面面積減少到幾乎零，因為優選地每個大量一級點陣成員僅有一奈線位於高爾夫 球20的優逸具有至少1.68英寸直徑的假想外球形23(田IS)上.更具體 地說，傳統高爾夫球的紋間表面區域是構成，按照USGA和R&A，至 少1.68英寸的球形的區域，它與高爾夫球共形.該紋間表面面積傳統 上利用小凹窩被大大減少，因為小凹窩相對於形成高爾夫非-凹陷表面 上的紋間表面面積的傳統高爾夫球球形表面下凹.但是，本發明高爾 夫球20僅有一條沿每個一級點陣成員40頂點SO延伸的線位於並規定 離爾夫球20的外球形23.傳統高爾夫球設計成利用其小凹窩"颳起"飛行中的高爾夫球表 面的邊界層以造成湍流流動從而獲得較大升力和較小拖戈力.本發明 的高爾夫球20具有點陣結構42在飛行中在該高爾夫球20的表面颳起 了空氣的邊界層.如困15所示，外球形23由虛線23表示.在優選的實施方案中， 每個一級點陣成員40的頂點50位於外球形23上，並且該外球形代表 高爾夫球的直徑1.6S英寸.本發明高爾夫球20與傳統小凹窩高爾夫球 之間的一個區別在於，在本發明高爾夫球20的情況下，高爾夫球位於 或接近外球形23的部分比傳統高爾夫球少.因此，就本發明高爾夫球 20來說，直徑略小於外球形23直徑的球形，與傳統小凹窩高爾夫球的 同樣球形相比，將包含高爾夫球20的較大體積百分數.如圖W所示，每個大量一鈒點陣成員40從內球形21到一級點陣 成員40的頂點50的高度HT,為使高爾夫球20滿足或超過1.68英寸 的要求，將有變化.例如，如果內球形21的直徑DK如困15所示)是 1."6英寸，則困l6中的距離Ht猶逸是0.007英寸，閎為在高爾夫球 20 —倒的 一級點陣成員40與該高爾夫球20相反一側對應的 一級點陣 成員40將合起來達到離爾夫球直徑等於1.68的USGA要求.在替代的 實施方案中，內球形21的直徑D!小於1.666莢寸，並且每個大量一級點陣成員40的高度Ht大於0.007英寸.例如，在一種替代的實施方案 中，內球形21的直徑D,是1.662，而每個一級點陣成員40的高度Ht是 0. 09英寸，由此導致外球形23的直徑等於1.68莢寸.在本發明優選 的實施方案中，距離Ht介於0.005英寸~ 0.015英寸.每個頂點50的 寬度極小，因為每個頂點位於一級點陣成員40的孤上，在理論上，每 個頂點50的寬度應接近線的寬度.實際上，每個一級點陣成員40的 每個頂點50的寬度由生產高爾夫球20使用的棋具的精度決定.如困15-17所示，每個一級點陣成員40優選利用位於高爾夫球 20的內球形21內的想像管集的半徑RT構成.該想像的管子非常靠近 頂端的部分伸出到內球形21的表面22以外.在優選的實施方案中， 半徑Rr為約0.05英寸. 一級點陣成員40的頂端50優選位於想像管子 的半徑Rt上.點55a和55b代表一級點陣成員40的拐點，而該拐點 55a和55b都優選地位於想像管子的半徑Rt上.在拐點S5a和55b， 點陣成員的表面輪廊優選地從凹陷改變到凸起，點57和57a代表一級 點陣成員40的開始，然後將伸出到內球形21以外.點陣成員40的表 面輪廓優選地在點57與拐點55a之間凹陷、在拐點S5a與拐點55b之 間凸起並在拐點SSb與S7a之間的凹陷.如困16所示，倒W長度LB是從點57到頂點50的距離.表l提供優選實施方案的一級點陣成負40的優選倒圃長度.進入角ocea是相對於拐點5Sa處的垂直線與通過頂點SO的垂直線的(夾)角.在優逸的實 施方案中，進入角(xea是14,65°.表l被田區城數曰倒W半徑，子-點陣 距離，Lo倒圃長度，管離度， Ht五邊形，44o12CU5獎寸0.045莢寸0.075莢寸0.(U03莢寸六邊形 ，44b600.23英寸0.062美寸0.090英寸0.(no3莢寸六邊形，44a2600.23英寸0.062莢寸O.IOO英寸0,0103英寸每個一級點陣成貝40的輪廊優選具有第一凹陷段54(介於點$7與 拐點55a之間)、凸起段S6(介於拐點SSa與拐點S5b之間)，和第二凹 陷段58(介於拐點55b與點57a之間).在優逸的實施方案中，每個一級 點陣成貝40具有半徑沿著整個表面輪靡變化的連續輪廊.每個一鼓點陣成員40的半徑Rr優選介於0.020英寸~ 0.070英寸，更優選0.040 英寸-0.050英寸，最優逸0.048英寸.規定凸起段56的起點和終點的 拐點55a和5Sb由半徑Rr規定.然而，凸起段56的曲率不一定由半 徑Rt決定.而是，本領域技術人員將懂得，凸起段56可具有任何合 適的曲率.如上面所討論的， 一級點陣成員40被互聯形成大量多邊形.2個 點陣成員40的相交形成一個摺痕，然後將其表面抹平順或者釆取倒圃 半徑Rb倒圃.表1提供該優選實施方案的點陣成員40的優選倒鵬半 徑.倒圃半徑RB優選介於0.100英寸~ 0.300莢寸，更優選0.15莢寸 0.2S英寸，襲優選0,23英寸，對於大多數一級點陣成貝40而言.作為 例子，在困14所示六邊形圍成的區域中，小面72、 72a和80是採取倒 圃半徑Rb倒圃的摺痕區.每個二級多邊形4S由子-點陣成員41構成，其中每個子點陣成員 41從多小面一級多邊形44的一個小面延伸.每個子點陣成員41的髙 度優選地是0.0015英寸，從該小面的表面到子點陣成員41的頂點，優 選的是，子點陣成員41的頂點介於0.045 ~ 0.062水平英寸，從一級點 陣成員40的頂點50量起.每個子點陣成夷的半徑優選是0.038英寸.高爾夫球20的連續表面輪廉提供高爾夫球20飛行期間空氣的平 滑過渡.髙爾夫球20飛行期間作用在其上的空氣壓力由每個一級點陣 成員40的輪廊推動.某些傳統小凹窩在其過渡點具有不連續的曲羋.減少輪廓的不連續性能降低高爾夫球20飛行期間氣壓分布的不連續 性，這能減少高爾夫球20飛行期間造成的湍流邊界層分離現象，每個一級點陣成員40的表面輪廊優選地基於具有下式的五次貝濟 埃多項式其中P(t)是規定點陣成貝40的凸起段和凹瞎段各點的參數，貝濟 埃倒,函數是並且n等於定義貝濟埃倒,函數的次數(或階數)，在本發明的情況 下優選是5次.t是垂直於小凹窩徒轉軸線的麥數坐標.Bt是規定多邊 形的第i頂點的數值，i=n+l.有關本發明採用的貝濟埃多項式的描述 可見諸於Mathematical Elements For Computer Graphics,笫二版， McGraw-Hill,公司，David F. Rogers和J. Alan Adams, pp. 289 ~ 305， 在此收作參考.就點陣成員40而言，規定斷面形狀的方程要求點57和57a、拐點 S5a和SSb、頂點50的位置、進入角otEA、高爾夫球的半徑RbaH、想像 的管的半徑Rt、在頂點so處的曲率和管高度ht.另外，在困17所示，正切振械點也規定了該過波曲線.正切振幅 點L對應於頂點50(凸起曲線)，優選的正切振幅點值是O.S.正切振幅 點T2對應於拐點55a(凸起曲線)，而優選的正切振幅點值是0.5.正切 振幅點T3對應於拐點55a(凹陷曲線)，優選的正切振幅點值是l.正切 振幅點T4對應於點57(凹陷曲線)，優選的正切振械點值是1.該信息使我們得以將點陣成員40的表面輪廊設計成沿整個一級點 陣成員40到處都連續.在構建該輪廊的過程中，準備2個關聯的過渡 曲線作為該輪廊的基礎.第一過渡曲線襲益交疊在從點57起到拐點55a 之間，這就消除了由於要使真孤點連續並相切所造成的曲率的階梯不 連續性.笫二過渡曲線從拐點55a襲益到頂點50.過渡曲線在拐點55a 處的附加提供了曲率的等效並能控制點陣成員40的表面輪廊.在頂點 50處，曲率的大小也控制點陣成員的表面輪廊.該輪廖的形狀可利用 在每個過渡曲線處存在的參數剛性控制加以精練.這些控制允許通過 縮放過渡曲線的每個端點上的正切和曲率極點來徵調每個點陣成員的 形狀.本發明的附加特徵是如困14所示多小面一級六邊形圃成的區域. 本發明六邊形閨成的區域44a,與現有技術的六邊形-田成的區域44，(圍 13)，也就是由Callaway Golf公司(Carlsbad，加利福尼亞)出品的HX RED高爾夫球和HX BLUE高爾夫球相比，具有較大小面數目.小面 數目的增加是因為在點陣成貝相交處的倒鵬區的貢獻.六邊形兩成的 區域44a具有外小面80和82、第 一 內小面72和第二內小面72a和73, 二級多邊形45由二級小面75、 76和77構成.二級小面75、 76和77 從笫一內小面72和笫二內小面72a的匯合處朝上隆起.在優選的實施方案中，六邊形閨成的區域4紐具有1Z個外小面80和82,12個笫一內 小面72、 12個笫二內小面72a和單一小面73. 二級小面優選地包括18 個二級小面75、 12個二級小面76和12個二級小面77.現有技術的六 邊形閨成的區域44'具有7個內小面170和172(內球形表面)和6個外小 面.在本發明六邊形閨成的區域44a中的較大的小面數目提供對表面 輪廊較好的控制，從而導致較好的提升和拖戈力性能，進而導致較大 的距離.如困1S所示，子點陣成員41的頂點S1與一級點陣成員40的頂點 SO之間的距離LD優選介於0.020英寸-0.030英寸範圍，最優選0.025 英寸.如困17所示，每個子點陣成員41的高度Bb優逸介於0.001英 寸- 0.002英寸，最優選0.0015英寸，按照從一級點陣成員40的表面 測定.如困17所示，子點陣成員41的半徑Ru優選介於0.030英寸~ 0.045英寸，最優選0.038英寸.在一種實施方案中，高爾夫球20按照美閨專利號6，ln，024，關於 髙爾夫球，公開的那樣製造，具有聚氨鐮包復層，在此將有關內容收 作參考.高爾夫球20具有大於0.7964的在143英尺每秒鐘的復原係數 (COR)，以及小於255.0英尺每秒鐘的USGA初速度.優選的高爾夫球 20具有約0.81S2的在143英尺每秒鐘的COR，和介於2S0英尺每秒鐘~ 255英尺每秒鐘的初速度，在USGA初始速度條件下.有關高COR高 爾夫球的更詳細描述公開在美閨專利號6，443，8S8中，在此將有關內容 收作參考.另外，高爾夫球20的芯可以是實心的、空心的或者是充填流體如 氣體或液體的，或者具有金屬心軸.離爾夫球20的包襲層可以是任何 合適的材料. 一種優選用於三塊式高爾夫球的包襲層由熱國性聚JL酯 材料構成.替代地，包襲層可由熱塑性聚氨瞎、離聚物共混物、離聚 物橡膠共混物、離聚物和熱蹇性聚A皤共混物之類的材料構成.優選 用於兩塊式高爾夫球的包襲層材料是離聚物的共混物.替代地，高爾 夫球20可具有錄線層.相關技術人員將懂得，也可採用其它包復層材 料，仍不偏離本發明範頃和精神.高爾夫球20可具有由1或2道底塗 層和/或1或2道軍面塗層組成的塗飾，在高爾夫球20的替代實施方案中，其構造正如困8所示，界面層 16或包度層14由高酸(即，大於16 wt。/o酸)離聚物樹脂或高酸離聚物共混物構成.更優選的是，界面層16由用不同金屬陽離子中和到各種不 同程度的2或更多種髙酸(即，大於16 wtW酸)離聚物樹簾的共混物構 成.在高爾夫球20的脊代實施方案中，其錄構正如田8所示，界面層 16或包襲層14由低酸(即，等於或小於16 wt。/。酸)離聚物樹脂或低酸離 聚物共混物構成.更優選的是，界面層16由用不同金屬陽離子中和到 各種不同程度的2或更多種低酸(即，等於或小於16 wtW酸)離聚物樹 脂的共混物構成.這裡所描迷的實施方案的界面層16組合物可包括高 酸離聚物如由杜邦公司以SURLYN牌研發的那些，和由Exxon公司以 ESCOR或IOTEK牌研發的那些，或其共混物.可用作這裡的界面層 16的組合物的例子詳細描述在美閨專利5,688,869中，在此收作參考， 當然，界面層16高酸離聚物組合物從任何意義上都不局限於所述專利 所列舉的那些.在此將那些組合物收入本文僅作為參考.可能適用於配製界面層16組合物的高酸離聚物是這樣的離子共聚 物，它是約2~8個碳原子的蜂烴與約3~8個破原子不飽和單羧酸的 反應產物的金屬(例如，鈉、鋅、鎂等)鹽.優逸的是，離聚物樹脂是乙 烯與丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物.在某些情況下，也可包括附加共 聚羊體如丙蜂酸癬(例如，異-或正-丁基的丙烯酸醋等)來生產較軟的三 元共聚物.共聚物的羧酸基團被金屬離子部分地中和(例如，約10-100 /。，優選30-70%).可包括在本發明內層包屋組合物中的高酸離 聚物中每一種，包含大於16 wt。/。羧酸，優選約17% ~約25 wtM欺酸， 更優選約18.5% ~約21.5 wtyo羧酸.據發現適合用於本發明的高酸甲 基丙烯酸為基礎的離聚物的例子包括但不限於，SURLYN 8220和 8240(二者以前都被稱作SURLYN AD-8422)、 SURLYN 9220(鋅陽離 子)、SURLYN SEP-503-l(鋅陽離子)和SURLYN SEP-503-2(鎂陽離 子).按照杜邦公司，所有這些離聚物都包含約18.5~約21.5^%甲基丙烯酸.適合用於本發明的高酸丙蜂酸為基礎的離聚物的例子包括但 不限於，Exxon生產的高酸乙烯丙蜂酸離聚物，例如，Exl001、 1002、 959、 960、 989、 990、 1003、 1004 、 993和994.在這方面，ESCOR 或IOTEK 959是鈉離子中和的乙烯-丙烯酸中和、乙烯-丙蜂酸共聚物. 按照Exxon， IOTEKS 959和960包含約19,0 ~約21.0 wt。/o丙烯酸，其 中約30~約70%酸基團分別被鈉和鋅離子中和.另外，根振本申請受讓人的多種以幾種不同類型金屬陽離子如 錳、銀、鉀、鈣和鎳陽離子中和到各種不同程度的離酸離聚物的此前 研髮結果，除了鈉、鋅和鎂高酸離聚物或離聚物共混物之外的幾種高 酸離聚物和/或離酸離聚物共混物也可應用於高爾夫球包覆層的生產. 現已發現，用這些附加陽離子中和的高酸離聚物共混物生產出的界面層16組合物，由於加工期間協同效應的出現，表現出改善的硬度和回 彈.因此，可摻混這些金屬陽離子中和的高酸離聚物樹脂，以產生大 大高於比目前市售供應的低酸離聚物界面層16組合物產生的C.O.R. 的C.O.R.更具體地說，幾種陽離子中和的高酸離聚物樹腳已由本發明受讓 人通過以多種多樣不同金屬陽離子鹽將a-蜂炫和a，p-不飽和羧酸的高 酸共聚物中和到各種不同程度而生產出來.多種金屬陽離子中和的高 酸離聚物樹腳可通過令高酸共聚物(即，包含大於16 wt。/o酸，優選約 17 ~約25 wt。/。酸，更優選約20 wt^。酸的共聚物)與能電離或中和該共 聚物達到要求程度(例如，約10% ~ 90%)的金屬陽離子鹽起反應獲得.該基礎共聚物由大於16 wt。/oa，j3-不飽和羧酸與a-烯烴構成.任選 地，在共聚物中可包括軟化共聚單體。 一舨而言，a-烯烴具有2-10 個破原子並且優選是乙烯，該不飽和羧酸是約3~8個破原子的羧酸。 此類酸的例子包括丙埽酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、氯丙蜂酸、巴 豆酸、馬來酸、富馬酸和衣康酸，其中以丙烯酸為優選.可任選地包括在本發明高爾夫球的界面層16中的軟化共聚單體可 選自脂族羧酸的乙烯基酯，其中酸具有2~10個破原子；乙浠基醚，其 中烷基基團包含1 ~ 10個破原子，'和丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯，其 中烷基基團包含1 - 10個碳原子.合適的軟化共聚單體包括醋酸乙烯、 丙烯酸甲醋、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯 酸丁醋、甲基丙蜂酸丁癍等.因此，大量適合用於生產本發明包括的高酸離聚物的共聚物例子 包括但不限於以下高酸實施方案乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/甲基丙烯 酸共聚物、乙烯/衣康酸共聚物、乙烯/馬來酸共聚物、乙蜂/甲基丙闢酸 共聚物/醋酸乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸/乙蜂酵共聚物等。廣義地，該基 礎共聚物包含大於16 wt。/n不飽和羧酸、約39~約83 wt^A乙蜂和0-約40 wt。/。軟化共聚單體.優選的是，共聚物包含約20 w"/。不飽和羧酸和約80wt。/。乙蜂.最優選的是，共聚物包含約20%丙錄酸，其餘為 乙烯.界面層16組合物可包括低酸離聚物如由杜邦公司以SURLYN的 商品名和由Exxon公司以ESCOR和IOTEK品牌研發和銷售的那些， 其現場製作的離聚物或共混物.另一種界面層16的實施方棄包舍非-離聚物熱塞性材料或熱圃性 材料.合適的非離聚物材料包括但不限於，金屬茂催化的聚蜂烴或聚 醯按、聚醯胺/離聚物共混物、聚笨鍵/離聚物共混物等，它們優選地具 有至少60的邵爾A硬度(或至少約90的邵爾C硬度)和大於約30,000 psi 的撓曲模重，優選大於約50,000psi，或其它硬度和輓曲棋重數值，只 要與上面描述的離聚物性能可比.其它合適的材料包括但不限於，熱 塑性或熱固性聚A酶、熱壅性嵌段聚欲，例如，由杜邦公司以品牌 HYTREL銷售的聚糖彈性體，或熱塑性嵌段聚醯胺，例如，聚鍵耽胺 如由Elf Atochem公司以品牌PEBEX銷售的那種，2或更多種非離聚 物熱塑性彈性體的共混物，或1或多種離聚物與1或多種非離聚物熱 塑性彈性體的共混物.這些材料可與上面描迷的離聚物樓混以降低使 用較高數重離聚物造成的(高)成本.適合用於本發明界面層16或包襲層14的附加材料包括聚我豳、 這些聚氛雜將在下面做詳細描述.在一種實施方案中，復益層14由較軟、低撓曲棋量(約500 psi-約50,000 psi，優選地約l，OOO psi -約25,000 psi，更優選約5，000 psi ~ 約20,000 psi)材料或材料共混物構成.優選的是，襲蓋層14包含聚氨 癍、聚脲、2或更多種聚A醣/聚脲的共混物，l或多種離聚物或l或多 種非離聚物熱塑性材料與聚4ft麻/聚脲的共混物，優選地熱塑性聚我酯 或反應注塑聚氨麻/聚脲(下面將更詳細地描述).襲蓋層14優選地具有0.005英寸~約0.15英寸範禹的厚度，更優 選約0.010英寸~約0.050英寸，最優選0.015英寸~ 0.025莢寸.在一 種實施方案中，襲蓋層14具有等於或小於60的邵爾D硬度(或等於或 小於90的邵爾C),更優選等於或小於55(或約80邵爾C或更低).在 另一種優選的實施方案中，復益層14比界面層16還硬.在一種優選的實施方案中，義益層14包含聚氨鐮、聚脲或聚氨酶 /聚脲的共混物.聚氨醋是應用於成形多種多樣產品的聚合物.它們一般地說是通過在加工期間混合2種主要組分而製成的.就大多數常用 聚A豳而言，這兩種主要組分是多異氛酸睡(例如，4，4'-二苯甲垸二異 氛酸酯單體("MDI")和甲笨二異氛酸鐮("TDI")及其衍生物)和多元 醇(例如，聚癍多元醉或聚醚多元醉).多異氛酸錄與多元醉，乃至其它成分的多種多樣組合有現成供 應.另外，聚教糖的最終使用性能可通過所用聚教瞎的類型，例如， 該材料是熱固性(不可通過加熱而流動的交聯分子結構)或熱塑性(線型 分子結構，可通過加熱流動)的.交聯發生在異氛酸糖基團(-NCO)與多元醇羥端基(-OH)之間.交聯 也會發生在胺的NH2基團與異氰酸嘛的NCO基團之間，形成聚脲.另 外，聚氨酯的最終使用特性也可通過不同類型反應性化學品和加工參 數來控制.例如，採用催化刑來控制聚合速率.視加工方法而定，反 應速羋可以非常快(像在某些反應注塑系統("RIM")中，或者可在幾個 小時或更長的數量級(像在若干塗布系統中，例如，在鑄造系統中).因 此，有多種多樣聚氨酶適用於不同最終用途.聚氨酶一般被劃分為熱閨性或熱塑性的.聚氨饍在聚教糖預聚物 以多官能固化刑如多胺或多元醇進行交聯時就不可逆地變得"固化" 了.該預聚物一般由聚醚或聚糖製成.預聚物一般是通過令異氛酸酯 與具有活性氣基團的部分如聚醋和/或聚醚多元醇起反應生產的異氰酸 酯鏈端的聚合物.反應性部分是羥基基團.二異氛酸豳聚酸是優選的， 因為它防水.熱固性聚氨糖的物理性能基本上由交聯度和硬與軟鏈段含量來控 制.緊密交聯的聚A鐮是相當硬和結實的.降低交聯度導致材料柔軟 和具有回彈性.熱塑性聚氨酯具有一定的交聯，但主要靠物理方式，例如，氬鍵.該交聯可通過提高溫度被可逆地破壞，例如，在棋塑或 擠塑期間.就此而論，熱塑性聚JL酶可以是注塑，和擠塑的片材和吹 塑薄膜.它們可用到最高400。F，並且有寬範爾硬度可供逸擇.適用於本發明的聚氨糖材料可通過多異氛酸醋、多元醉以及任選 地1或多種增鏈刑的反應生成.多元酵組分包括任何合適的聚醚-或聚 酶多元醇.另外，在替代的實施方案中，多元醉組分是聚丁二烯二醇. 增鏈刑包括但不限於，二醉、三醉和膚增鏈刑.任何合適的多異氛酸 酶都可用來製備本發明聚氨酯.多異氛酸糖優選地選自二異氛酸豳，包括但不限於，4，4'-二苯甲烷二異氛酸糖("MM");2，4"甲笨二異氛酸艏 ("TDI");間二甲苯二異氛酸糖("XDI");亞甲基雙-(4-環己基異氛酸 癍)("HMDI");六亞甲基二異氛酸敏("HDI");萘-1,5- 二異氛酸醋 ("NDI");3，3'-二甲基-4，4'-聯笨二異氛酸豳("TODI");l，4-二異氰酸醋笨 ("PPDI");亞苯基-l，4-二異泉酸皤;和2，2，4-或2，4，4-三甲基六亞甲基二 異氰酸醋("TMDI").其它較次優逸的二異氛酸瞎包括但不限於，異佛爾鵬二異氛酸酶 ("IPDI");l，4-環己基二異氛酸糖("CHDI");二苯醚-4，4'-二異氛酸敏;對， 對一二苯基二異氛酸嘛;賴A酸二異氛酸瞎("LDI");l，3-雙-(異氰酸根合 甲基)環己烷;和多亞甲基多苯基異氛酸贈("PMDI").可用於本發明的一種附加聚氨醋組分包括TMXDI("META")脂族 異氛酸酶(Cytec工業公司，WestPaterson， NJ).基於間四甲基二甲苯 二異氛酸酯(TMXDI)的聚氨癍能提供改善的光澤保持紫外光穗定性、 熱穗定性和水解穗定性.另外，TMXDI("META")脂族二異氛酸酯表 現出有利的毒理學性能.另外，由於它具有低粘度，它可與較寬範閨 二醉(製備聚氨謝)和二胺(製備聚脈)一起使用.如果使用TMXDI，則 一舦地但不一定要求，將它直接作為部分或全部其它脂族異氛酸酶的 替代物加入，像供應商建議的那樣.由於TMXDI的反應性低，故可能 有用和必須的是使用催化劑以達到實用的脫棋時間.硬度、抗張強度 和伸長可通過，按照供應商的說明，加入進一步的材料加以調節.復蓋層14優選包含邵爾D硬度(試樣片)約10 ~約55(邵爾C約 15~約75)的聚氨酯，更優選約25-約55(邵爾C約40-約75)，最優 選約30 ~ 55(邵爾C約45 ~約75)用以製造軟覆蓋層14;和約20 ~約90 的聚氨酯，優選約30~約80，更優選約40~約70用以製造硬復蓋層 14,聚氨酯優逸具有約1 ~約310 Kpsi的撓曲模量，更優選約3 ~約100 Kpsi，最優選約3 ~約4 Kpsi以製造軟襲益層14;和40 ~ 90 Kpsi，製造 硬襲l層14.適用於產蓋層14(或界面層16)的聚我錄的非限制性例子包括熱塑 性聚瞎聚氨,如拜耳公司的TEXIN聚瞎聚氨糖(例如，TEX1N DP7-10"和TEXIN 285品級)和聚糖聚氨瞎如圃特異>^司的ESTANE聚睇 聚氨欲(例如，ESTANE X-4517品級).熱塑性聚氨瞎材料可與軟離聚物或其它非離聚物進行摻漲.例如，聚貌胺能很好地與軟離聚物棒混， 其它軟、較低棋量非離聚物熱蹇性或熱鬭性聚A嘛也可使用，只 要該非離聚物材料能產生所要求的可用和耐久特性，而不對高酸離聚 物樹脂組合物所產生的飛行距離的延長產生負面影響.這些材料包括但不限於，熱塑性聚A糖如PELLETHANE熱蹇性聚氨嘛，由Dow化 學公司出品;和非離聚物熱罔性聚氛嘛，包括但不限於，美國專利號 5,334,673中公開的那些，在此收作參考.就典型而言，有2種類型熱塑性聚A瞎材料:脂族聚氨癍和芳族聚 醯氨酯.脂族材料由1或多種多元醇與脂族異氛酸翻如HuMDl或HDI 生成;芳族材料由1或多種多元醇與芳族異氰酸嘛如MDI或TDI生成， 熱塑性聚氨酯也可由膽族與芳族材料的共混物生產，例如，HDI和TDI 與l或多種多元醉的共混物.一般而言，脂族熱塑性聚氨酶耐光，即，它們在受到紫外光照射 後不顯著變黃.相反，芳族熱塑性聚氛酶在受到紫外光照射後趁於變 黃.阻止芳族材料變黃的一種方法是在成品球外表面塗以包含顏料如 二氣化鈦之類的漆，以防止紫外光到達球的表面.另一種方法是在外 包襲層上的清漆塗層乃至在熱塑性聚氨醋材料本身中加入紫外吸收 劑、螢光增白刑和穗定刑，通過在熱塑性聚氨酶和塗層中加入紫外吸 收刑和穗定刑，芳族聚氨酶能有效地用於高爾夫球的外包覆層中，這 樣做是有利的，因為芳族聚氨欲一般具有優於脂族聚氨豳的耐劃傷特 性，而且芳族聚氨癍的成本一般比脂族聚氨酶低，其它適合用於本發明高爾夫球的聚氨酯材料包括反應注塑 ("RIM")聚氨酯.RIM是一種將高反應性液體注入到模具中，混合， 通常藉助在在線裝置如"花生混合機"中，的衝擊和/或機械混合作用， 其中反應液主要在棋具中起反應生成內聚性的整體棋塑製品.RIM方 法一般涉及1或多種反應性組分如聚醚多元醇或聚酶多元醉、多胺或 其它材料與活性氬，以及1或多種含異氛酸酶組分之間的快速反應， 通常在催化刑存在下.諸組分在棋塑之前貯存在分開的雉中，然後可 在模具上遊的混合頭中先進行混合，隨後注入到模具中.諸液體流股 按要求的重重比進行計量並哏入到衝擊混合頭中，其中在高壓，例如， 1，500~ 3,000 psi下發生混合.諸液體流股在混合頭的混合腔內彼此撞 擊，然後混合物被注入到模具中.液體流股之一一般包含反應用的催化刑.諸組分在混合後快速反應從而膠凝和形成聚氣,聚合物.聚氨豳、環氣樹脂和各種不兩的不他和聚嘛也可遢過RIM棋蹇.有關合適 的RIM系統的進一步描迷公開在美閨專利號6,663,508中，在此將其 相關部分收作麥考.適合用於本發明的MM系統的非限制性例子是BAYFLEX彈性體 聚氨酶MM系統、BAYDUR GS實心聚A瞎RIM系統、PRISM實心 聚A癍RIM系統，全部由拜耳公司(匹茲堡，Pa.)供應;SPECTRIM可 反應模塑聚教醋和聚脈系統，由Dow化學(美頃)公司(MWland，密西根) 供應，包括SPECTRIM MM 373-A(異氛酸鐮)和373-B(多元醇);以及 ELASTOLIT SR系統，由BASF(Parsippany，新澤西)供應.優選的 RIM系統包括BAYFLEX MP-1000、BAYFLEX MP-7500和BAYFLEX 110>50，充填或未充填的.另一些優選的例子是按照回收利用聚A敏和 聚臊的方法製備的多元酵、多胺和異氛酸鐮.另外，這些不同的系統 可通過在二醇試刑中加入丁二烯組分加以改性.另 一種優選的實施方案是這樣的高爾夫球，其中界面層16和/或包 復層14至少之一包含快速-化學反應-生成的組分.該組分包含至少一 種選自聚氨醋、聚脲、聚氨醋離聚物、環氣和不飽和聚豳的材料，優 選包含聚氨癬、聚脲或包含聚氛鐮和/或聚合物的共混物.本發明的一 種特別優選的形式是其包襲層包含聚氨酶或聚A酶共混物的高爾夫 球.多元酵組分一舨包含添加刑，例如，穗定刑、流動改進劑、催化 刑、阻燃改性刑、發泡刑、填料、顏料、螢光增白劑和脫模劑以便改 善包襲層的物理特性.由回收的聚氣麻衍生的聚A瞎/聚豚成分分子可 加入到多元酵組分中.根振以上情況可以相信，本領域技術人員將在結合著本發明優逸 實施方案和附困中給出的其它實施方案研讀了本發明說明以後很快認 識到，從中可演繹出多種修改、改進和等價替代物，皆不偏離本發明 的精神和範閨，後者不擬受上述內容的限制，除非可能在下面的附屬 權利要求中做出.因此，下面的附錄權利要求中規定了承栽本文所要 求的排他性產權或特權的本發明實施方案.
權利要求
1. 一種高爾夫球，包含芯；覆蓋層，圍繞著芯配置，該覆蓋層的厚度介於0.010英寸～0.100英寸，該覆蓋層具有大量由大量點陣成員規定的多小面多邊形，大量多小面多邊形中每一個具有在該多小面多邊形內的多小面二級多邊形。
2. 權利要求1的高爾夫球，其中大量點陣成員襲益高爾夫球的螯個 表面.
3. 權利要求1的高爾夫球，其中大量點陣成員中每一個具有寬度小 於0.00001英寸的頂點.
4. 權利要求1的離爾夫球，其中大量多小面多邊形中每一個是六邊 形或五邊形，
5.權利要求1的高爾夫球，其中大童多小面多邊形中每一個的每個多小面二級多邊形由大量子點陣成員規定.
6. —種高爾夫球，包含芯;襲蓋層，圍繞著芯配置，該襲益層的厚度介於0.010英寸~0.100英寸，該覆蓋層具有大量由大量點陣成員規定的多小面一級多邊形，大重多小面 一級多邊形的大多數具有至少24個小面，該大量多小面一 級多邊形每一個具有在多小面多邊形內的多小面二級多邊形.
7. 權利要求6的高爾夫球，其中大量多小面一級多邊形中每一個包含大重內小面和大量外小面.
8. —種高爾夫球，包含界面層，圍繞著芯配置；復蓋層，圍繞著界面層配置，該襲益層的厚度介於0.010英寸~ 0.100英寸，該歲蓋層具有大量由大量點陣成員規定的多小面多邊形， 大童多小面多邊形的每一個具有至少"個小面，該大量多小面多邊形 每一個具有在多小面多邊形內的多小面二級多邊形.
9. 權利要求8的高爾夫球，其中瘦益層由聚A,材料構成.
10. 權利要求9的高爾夫球，其中產蓋層由反應注蹇製成.
11. 權利要求9的髙爾夫球，其中襲益層由特速製成.
12. 權利要求8的高爾夫球，其中覆蓋層由離聚物材料的共混物 構成.
13. 權利要求12的高爾夫球，其中襲益層通過注塑製成.
14. 權利要求8的高爾夫球，其中芯包含中心和閨嫌著中心配置 的外殼層構成.
15. 權利要求8的高爾夫球，其中界面層由離聚物材料的共混物構成，
16. 權利要求8的高爾夫球，其中高爾夫球還包含圍繞著芯配置 的統線層.
17.權利要求8的高爾夫球，其中包褒層的厚度介於o.ois英寸~0.030英寸.
18. —種高爾夫球，包含芯；界面層，閨燒著芯配置；復蓋層，閨繞著界面層配置，該襲羞層的厚度介於0.010英寸~ 0.100英寸，該襲益層具有大量由大量點陣成貝規定的多小面多邊形， 大量多小面多邊形的大多數具有至少24個小面，該大量多小面多邊形 每一個具有在多小面多邊形內的二級多小面多邊形.
19. 一種高爾夫球，包含 芯，由聚丁二烯材料構成；界面層，兩繞著芯配置；該界面層由離聚物材料的共混物構成； 襲蓋層，閨繞著界面層配置，該褒蓋層由聚氨醋材料構成，襲蓋 層的厚度介於0.010英寸~0.100英寸，該覆蓋層具有大量由大量點陣 成員規定的多小面多邊形，大量多小面多邊形的每一個具有至少14個 小面，該大童多小面多邊形每一個具有在多小面多邊形內的二級多小 面多邊形.
20. —種高爾夫球，包含實芯，由聚丁二烯共混物構成並具有介於75點~120點的PGA壓縮；界面層，田繞著芯配置；覆蓋層，圍繞著界面層配置，該義羞層的厚度介於0.010英寸~o.ioo英寸，該廉i層具有大量由大量點陣成貝規定的多小面多邊形， 大量多小面多邊形的大多數具有至少24個小面，該大量多小面多邊形每一個具有在多小面多邊形內的二級多小面多邊形；其中高爾夫球在143英尺每秒鐘的復原係數大於0.7964且USGA 初速度小於2S5.0英尺每秒鐘，並且高爾夫球的邵爾D硬度介於45點~ 75點，按照在離爾夫球表面上測定.
21. —種高爾夫球，包含實芯，由聚丁二蜂共混#構成並具有介於90點~120點的PGA壓 縮並具有介於1.45英寸~ 1.55英寸的直徑；界面層，閨繞著芯配置；邊界座由離聚物共混物構成，具有介於 50點~75點的邵爾D硬度，按照在邊界層的彎曲表面上測定，並且邊 界層的厚度介於0.040英寸~ 0.09英寸；以及襲蓋層，閨繞著界面層配置，該襲蓋層由聚氨醃材料構成，該復 蓋層的厚度介於0.010英寸~0.100英寸，該復羞層具有大重由大量點 陣成員規定的多小面多邊形，大重多小面多邊形的每一個具有至少14 個小面，該大量多小面多邊形每一個具有在多小面多邊形內的二級多 小面多邊形；其中高爾夫球在143英尺每秒鐘的復原係數大於0.7964且USGA 初速度小於255.0英尺每秒鐘，並且高爾夫球的球邵爾D硬度介於50 點~75點，按照在高爾夫球表面上測定.
全文摘要
本文公開一種紋間面積接近0的高爾夫球(20)。該高爾夫球(20)具有分布著大量一級點陣成員(40)和大量子點陣成員(41)的內球形。大量一級點陣成員(40)中每一個具有頂點並且本發明高爾夫球(20)符合USGA-核准的高爾夫球的1.68英寸要求。互聯的一級點陣成員(40)和大量子點陣成員(41)構成大量雙多邊形，優選雙六邊形和雙五邊形。
文檔編號A63B37/12GK101264378SQ200710085570
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月12日 優先權日2006年3月13日
發明者T·F·貝爾金, V·J·西蒙茲 申請人:卡拉韋高爾夫公司