用于在高尔夫球表面涂布面漆的方法和装置 背景技术 高尔夫球总体上包含单层结构或包括包围球芯的外层的多个层。通常， 在高尔夫 球的外表面涂布一层或多层涂层和 / 或清漆。例如， 在一个典型设计中， 首先高尔夫球的外 表面上涂至少一层清漆或色素底漆， 之后涂布至少一层透明面漆。透明面漆可以具有多种 功能， 如保护表面材料、 改进球飞行的空气动力学特征、 防止发黄和 / 或改进球的美观。
一种常用的面漆使用具有双组分聚氨酯的溶剂， 涂布于高尔夫球的外部。该面漆 配方一般要求使用明显来源于挥发性有机化合物 (volatile organic compounds， VOC) 的 溶剂， 这引起对环境和健康的忧虑。另一类涂层， 即紫外 (ultraviolet， UV) 固化涂层， 一般 不要求溶剂。
通常， 压缩空气用于输送和喷涂涂层材料。这些技术容易产生不均匀和 / 或过厚 涂层， 也容易填充凹坑， 这会对高尔夫球的空气动力学 ( 飞行 ) 特征产生不利影响。在使用 UV 涂层的示例中， 空气中的氧气会干扰 UV 能力向反应物的传递， 也容易与反应物反应， 特 别是光敏引发剂， 因此要求使用过量的反应物。
发明内容 以下示出了本发明方面的总体内容， 以提供对本发明的基本理解及其各种特征。 该内容不以任何方式限定本发明的范围， 而仅为随后的具体描述提供总体概述和背景。
本发明的方面针对用于在高尔夫球表面涂布面漆或其他涂层的方法。 一个方面针 对在高尔夫球外部表面涂布涂层的方法。包含氮气或富氮空气的载液与涂层材料结合， 以 形成混合物。之后， 该混合物喷涂在高尔夫球外部。
载液通常包含氮气或富含 90-99.5％氮气的空气， 相对于压缩空气输送系统， 提供 缩短涂布时间并提高传输效率。该过程也避免对于水传播材料的较长的干燥时间的需要。 该过程还提供用于减少材料使用、 增加闪蒸时间、 转移静电、 改变极性以提高涂料对球表面 的吸引力、 减少过量喷涂、 减少过滤器使用、 移除表面水分和固体杂质、 减少空气密度变化、 减少溶剂爆裂 ( 如， 在涂层下残留的溶剂形成的微孔 ) 并减少 VOC 排放。其他基于压缩空 气输送的系统和方法的优势包括减小涂层厚度、 减少涂层厚度和平均厚度的不均匀性、 减 少凹坑中心的汇集、 边缘比例更接近于 1.0 的理想值、 更快的固化时间、 减少粘性、 更少的 材料使用、 更少的材料流量比率、 减小雾化空气压力以及缩短干燥时间。
附图说明
通过参考以下具体实施方式， 结合下列附图， 可以得到对本发明及其某些优点更 完整的理解， 其中 ：
图 1 和 1A 以图例形式示出了其上具有涂层的高尔夫球的横截面。
图 2 和 2A 示出了用于使用富氮空气输送对高尔夫球涂布面漆的涂布装置。
图 3 和 3A 示出了在微观水平上穿过凹坑图案的面漆厚度分布 ； 图 3 示出了均匀厚 度以及图 3A 示出了在使用常规涂层方法时在凹坑底部会出现的汇聚。图 4 示出了对于使用富氮和使用空气压缩空气输送涂布的涂层的高尔夫的平均 涂层厚度 ( 底部、 中部和顶部 )。
图 5 示出了整个高尔夫球的涂层厚度， 对压缩空气输送和富氮空气输送进行对 比。
图 6 示出了对于使用压缩空气输送涂布的涂层， 在凹坑位置 ( 波峰、 边缘、 斜面、 中 心、 斜面、 边缘及波峰 ) 测量的差异。
图 7 示出了对于使用富氮空气输送涂布的涂层， 在凹坑位置 ( 波峰、 边缘、 斜面、 中 心、 斜面、 边缘及波峰 ) 测量的差异。
图 8 比较了图 6 和 7 中所示的测量的平均厚度。
图 9 示出了对于使用压缩空气输送和富氮空气输送涂布的涂层的边缘比率 ( 底 部、 中部和顶部 )。
图 10 示出了图 9 中所示的涂层的平均边缘比率。 具体实施方式
以下参考附图描述多种实施例结构， 附图内容形成其中的一部分， 并以说明方式 示出多种高尔夫结构实施例。另外， 应当理解， 可以使用其他部分和结构的特定安排， 并且 可在不偏离本发明的范围内作出结构和功能上的改变。另外， 本发明中使用的术语， 如 “顶 部” 、 “底部” 、 “前部” 、 “背面” 、 “后部” 、 “侧面” 、 “底面” 等， 用于描述本发明的多种示例性特 征和元件， 此处使用的这些术语为方便起见， 如， 基于附图所示的示例性方向和 / 或典型使 用方向。本说明书不应理解为要求结构的具体的三维或空间方向。
A. 高尔夫球及制造系统和方法概述
高尔夫球可以具有多种结构， 如， 单层球、 双层球、 三层球 ( 包括缠线球 )、 四层球 等。这些不同类型的结构形成不同运动特征的差异是相当显著的。总体上， 高尔夫球可分 为实心或缠线球。具有双层结构， 通常具有交联橡胶， 如， 聚丁二烯交联锌丙烯酸酯和 / 或 类似的交联剂的球芯， 由组合物， 如离子体树脂覆盖外壳的实心球， 受到许多普通非专业高 尔夫球手的欢迎。球芯和表面材料的结合提供相对 “较硬” 的球， 实际上不会被高尔夫球手 打坏， 同时赋予球较高的初速度， 结果是能打更远的距离。由于形成球的材料非常坚硬， 因 此， 在使用球杆击打时， 双层球容易具有硬的 “手感” 。 同样地， 由于其硬度， 这些球具有相对 较低的旋转速度， 这也可以有助于提供更远的距离。
缠线球总体上由缠绕张力弹性材料和覆盖耐用表层材料 ( 如， 离子体树脂或较软 的表层材料， 如， 巴拉塔树胶或聚亚安酯 ) 的液体或实心球芯构成。缠线球总体上考虑高尔 夫球的表现并具有较好的弹性、 所需的旋转特征和使用高尔夫球杆击打时的手感。 然而， 相 比实心高尔夫球， 缠线球总体上较难制造。
最近， 三层和四层球作为用于日常休闲高尔夫球手的球与用于专业或其他精英水 平球手的球均普遍获得欢迎。
已经设计多种高尔夫球来提供特定的运动性能。 这些性能总体上包括高尔夫球的 初速度和旋转， 该性能可优化用于多种类型的球手。 例如， 某特定球手偏好具有高旋转速度 的球， 以控制并使高尔夫球在草地上停止。 其他球手偏好具有低旋转速度和高弹性的球， 以 使距离最大化。总体上， 具有硬球芯和软表层的高尔夫球将具有高旋转速度。相反地， 具有硬表层和软球芯的高尔夫球将具有低旋转速度。 具有硬球芯和硬表层的高尔夫球总体上具 有对于距离非常高的弹性， 但具有硬的手感并难于在草地上控制。
一些常规的双层球的运送距离已通过改变典型单层球芯和单表层结构改进， 以提 供多层球， 如双表层、 双球芯层和 / 或具有位于表层和球芯之间的中间层的球。现在， 通常 能够找到并在商业上获得三层和四层球。本发明的各方面可以应用于所有结构类型， 包括 各种缠线、 实心和 / 或上述的多层球结构。
图 1 和 1A 示出了高尔夫球 10 的一个实例， 其具有球芯 12、 中间层 14、 具有多个凹 坑 18 的表层 16 以及在高尔夫球 10 外表层上涂布的面漆 20。可选地， 高尔夫球 10 可以仅 为单层， 由此， 球芯 12 表示全部高尔夫球 10， 多个凹坑形成于球芯 12 上。球 10 也可以具有 任何其他结构， 包括在此描述的各种示例性结构。面漆 20 的厚度通常显著小于表层 16 或 分界层 14 的厚度， 并且可以在例如 5 至 25μm 之间。面漆 20 应该对凹坑 18 的深度和体积 产生最小的影响。
高尔夫球 10 的表层 16 可以由任何数量的材料制成， 如离聚物、 热塑性塑料、 橡胶、 聚氨酯、 巴拉塔橡胶 ( 天然或合成 )、 聚丁二烯或其组合。可选的底漆或底层涂料可以在涂 布涂层之前涂布于高尔夫球 10 的表层 16 的外表面上。 球芯
例如， 高尔夫球可以由具有低压缩度的球芯形成， 但仍显示成品球 COR 和接近于 常规双层距离球的初速度。例如， 球芯可以具有约 60 或更小的压缩度。由该球芯制成的 成品球测得具有 125ft./s 的下行速度的约 0.795 至 0.815 的 COR。 “COR” 是指回弹系数 (Coefficient of Restitution)， 该值通过将球的初速度 ( 即， 传入速度 ) 除以回弹速度获 得。通过用空气炮以测试速度范围 ( 如， 从 75 至 150ft/s) 将样品射出至垂直钢板上完成 该测试。具有高 COR 的高尔夫球与具有较小 COR 的高尔夫球相比， 当与钢板撞击并回弹时， 其整体能量损失的部分较小。
术语 “点” 和 “压缩点” 指的是压缩范围或基于 ATTI 工程压缩测试装置的压缩范 围。该范围是本领域技术人员公知的， 其用于确定球芯或球的相对压缩度。
例如， 球芯可以具有约 65 至 80 的邵氏 C 型硬度。该球芯可以具有约 1.25 英寸至 1.5 英寸的直径。 例如， 用于形成球芯的基本组合物可以包括聚丁二烯和约 20 至 50 份的金 属盐二丙烯酸酯、 二甲基丙烯酸或单甲基丙烯酸甲酯。 如果有需要， 聚丁二烯也可以与本领 域公知的其他弹性材料混合， 如天然橡胶、 苯乙烯丁二烯和 / 或橡胶基体， 以便进一步改变 球芯的性能。当使用弹性材料的混合物时， 球芯组合物中的其他组分通常基于 100 重量份 的总体弹性材料混合物。
金属盐二丙烯酸酯、 二甲基丙烯酸酯和单甲基丙烯酸甲酯包括且不限于其金属为 镁、 钙、 锌、 铝、 钠、 锂或镍。 例如， 在美国高尔夫球协会 (United States Golf Association， USGA) 测试中， 锌丙烯酸酯为高尔夫球提供高初速度。
自由基引发剂通常用于提高金属盐二丙烯酸酯、 二甲基丙烯酸或单甲基丙烯酸甲 酯和聚丁二烯的交联。 适当的自由基引发剂包括但不限于过氧化氢化合物， 如， 过氧化二枯 基； 1， 1- 二 ( 叔丁基 )3， 3， 5- 三甲基环己烷 ； 二 ( 叔丁基 ) 二异丙苯 ； 2， 5- 二甲基 -2， 5二 ( 叔丁基 ) 己烷 ； 或二叔丁基过氧化物 ； 及其混合物。具有 100％活性的引发剂可以加入范 围在约 0.05 至 2.5pph 的基于 100 份丁二烯或混合了一种或多种其他弹性材料的丁二烯。
通常加入引发剂的量的范围在约 0.15 至 2pph 之间， 更常用地， 在约 0.25 至 1.5pph 之间。 高尔夫球芯可以在锌丙烯酸酯过氧化物硫化体系中包含 5 至 50pph 的氧化锌， 在球芯成型 过程期间交联聚丁二烯。
球芯组合物还可以包括填充物， 加入弹性组合物以调整球芯的密度和 / 或比重。 填充物的非限定示例包括氧化锌、 硫酸钡和回用料， 如， 接近约 30 孔颗粒尺寸伸缩的球芯 成型基体。使用的填充物的用量和类型由组合物的其他配料的用量和类型决定， 铭记高尔 夫球的最大重量 1.620 盎司已经由美国高尔夫协会 (USGA) 确立。填充物的比重范围通常 在约 2.0 至 5.6 之间。球芯填充物的用量可以较低， 由此减小球芯的比重。
例如， 球芯的比重范围可以在约 0.9 至 1.3 之间， 取决于以下因素， 如球芯、 表层、 中间层和成品球的尺寸， 以及表层和中间层的比重。
足量的诸如催化剂的其他成分， 如四甲基秋兰姆、 加工助剂、 加工油、 增塑剂、 染料 和颜料、 抗氧化剂， 以及其他本领域技术人员公知的添加剂， 也可以用于达到其常用的目 的。
中间层
例如， 高尔夫球也可以具有由动态硫化热塑性弹性体、 官能苯乙烯 - 丁二烯弹性 体、 热塑性橡胶、 热固性弹性体、 热塑性聚氨酯、 茂金属聚合物、 热固性聚氨酯离聚物树脂及 其混合物形成的一个或多个中间层。例如， 中间层可以包括热塑性或热固性聚氨酯。非限 定性的商业上可获得的动态硫化热塑性弹性体可以包括 SANTOPRENE 、 SARLINK 、 VYRAM 、 DYTRON 和 VISTAFLEX 。SANTOPRENE 为动态硫化 PP/EPDM。官能苯乙烯 - 丁二烯弹性 体的示例， 如具有如马来酸酐或磺酸的官能团的苯乙烯 - 丁二烯弹性体， 包括可从德克萨 斯州休斯顿的壳牌公司 (Shell Corporation of Houston， Tex.) 获得的 KRATON FG-1901x 和 FG-1921x。
适合的热塑性聚氨酯的示例包括可从俄亥俄州克利夫兰的 B.F. 古德里奇公司 (B.F.Goodrich Company of Cleveland， Ohio.) 商业上获得的 ESTANE 58133、 ESTANE 58134 和 ESTANE 58144。
茂金属聚合物的示例， 即使用茂金属催化剂形成的聚合物， 包括从马萨诸塞州海 恩尼斯获得的定点产品 (Sentinel Products of Hyannis， Mass.)。适合的热塑性聚酯包 括聚对苯二甲酸。热塑性离子体树脂可以通过为包含具有 3 至 12 个碳原子及其酯类的不 饱和一元或二元羧酸的组合中选取的至少一种成分提供跨单烯烃聚合物的金属键 ( 聚合 物包含 1％ -50％重量的不饱和一元或二元羧酸和 / 或其脂类 )。更具体地， 如含有酸乙烯 共聚物离聚体的低模量离聚物， 包括 E/X/Y 轴共聚物， 其中 E 为乙烯基， X 为软化的共聚单 体， 如丙烯酸酯或甲基丙烯酸甲酯。离子体树脂的非限定性示例包括商业上分别从杜邦公 司 (DuPont) 和埃克森公司 (Exxon) 获得的 SURLYN 和 LOTEK 。
可选地， 中间层可以是第一和第二成分的混合， 其中第一成分为动态硫化热塑性 弹性体、 官能苯乙烯 - 丁二烯弹性体、 热塑性或热固性聚氨酯或茂金属聚合物， 并且第二成 分为一种热塑性或热固性聚氨酯， 热塑性聚醚酯或聚醚， 一种热塑性离子体树脂， 热塑性聚 酯， 另一个动态硫化弹性体， 另一种官能苯乙烯 - 丁二烯橡胶， 另一种茂金属聚合物或其混 合物的材料。第一和第二成分中的至少一个可以包括热塑性或热固性聚氨酯。
中间层也可以由含有乙烯甲基丙烯酸 / 丙烯酸共聚物的混合物形成。酸含乙烯共聚物的非限定性示例包括乙烯 / 丙烯酸 ； 乙烯 / 甲基丙烯酸 ； 乙烯 / 丙烯酸 /n- 或异丁基丙 烯酸酯 ； 乙烯 / 甲基丙烯酸 /n- 或丙烯酸异丁酯 ； 乙烯 / 丙烯酸 / 丙烯酸甲酯 ； 乙烯 / 甲基 丙烯酸 / 丙烯酸甲酯 ； 乙烯 / 丙烯酸 / 异冰片丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯和乙烯 / 甲基丙烯 酸 / 异冰片丙烯酸酯或甲基丙烯酸甲酯。商业上获得的乙烯甲基丙烯酸 / 丙烯酸共聚物的 示例包括从杜邦公司 (DuPont) 获得的 NUCREL 聚合体。
可选地， 中间层可以由包括乙烯甲基丙烯酸 / 丙烯酸共聚物的混合物和包括热塑 性材料的第二成分形成。 用于中间混合物的适合的热塑性材料包括但不限于聚酯酯嵌段共 聚物， 聚醚酯嵌段共聚物， 聚醚嵌段共聚物， 离聚物树脂， 动态硫化热塑性弹性体， 具有附加 如马来酸酐或磺酸官能团的苯乙烯 - 丁二烯弹性体， 热塑性聚氨酯， 热塑性聚酯， 茂金属聚 合物和 / 或其混合物。
中间层的比重通常约为 0.8 或更大。 在一些示例中， 中间层的比重大于 1.0， 如， 在 约 1.2 至 1.3 范围内。例如， 可以通过增加如硫酸钡， 氧化锌， 二氧化钛及其组合的填充物， 调整中间层的比重。
中间层混合物的曲模量约小于 10,000psi， 通常在约 5,000 至 8,000psi 范围内。 通常， 中间层的邵氏 D 型硬度约为 35 至 50。中间层和球芯结构共同的压缩度约小于 65， 通 常约为 50 至 65。通常， 中间层厚度约为 0.020 英寸至 0.125 英寸。 高尔夫球可以包括单一中间层或多个中间层。在包括多个中间层的球的情况下， 例如， 第一中间层可以包括硬度大于球芯硬度的热塑性材料。第二中间层可以设置为包围 第一中间层， 并且其硬度大于第一中间层的硬度。第二中间层可以由如热塑性聚氨酯聚醚 或聚酯、 热固性聚氨酯和如酸含有乙烯共聚物离聚体的离聚物形成。
另外， 第三中间层可以设置在第一和第二中间层之间。第三中间层可以由以上讨 论的多种材料形成。例如， 第三中间层的硬度可以大于第一中间层的硬度。
表层
通常， 高尔夫球也具有包括一层或多层热塑性或热固性材料的表层。可以使用多 种材料， 如离聚物树脂， 聚氨酯， 巴拉塔橡胶及其混合物。
表层可由包括非常低模量的离聚物 (VLMIs) 的组合物形成。如此处使用的术语 “非常低模量的离聚物” 或缩写 “VLMIs” 为离子体树脂， 还包括占聚合体重量约 10％至 50％ 的软化共聚单体的 X， 即常用的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯。VLMIs 是 α- 烯烃共聚物， 如乙烯， 柔软 剂， 如 N- 丁基丙烯酸酯或异丁酯 - 丙烯酸酯和 α， β- 不饱和羧酸， 如丙烯酸或甲基丙烯 酸， 至少有一部分酸基团由镁离子中和。软化单体的其他示例包括 N- 甲基丙烯酸丁酯， 甲 基丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯。总体上， VLMI 的曲模量约为 2,000psi 至 10,000psi。有时 VLMIs 被称为 “软” 离聚物。
诸如酸含乙烯共聚物离聚物的离聚物包括 E/X/Y 共聚物， 其中 E 为乙烯， X 为诸如 占聚合体 0 至 50 重量百分比的丙烯酸酯或甲基丙烯酸甲酯的软化共聚单体， 以及 Y 为占聚 合体 5 至 35( 通常为 10 至 20) 重量百分比的丙烯酸或甲基丙烯酸， 其中中和 1％至 90％ ( 通常至少为 40％ ) 酸基团， 以通过阳离子形成离聚物， 如最优选的是锂、 钠、 钾、 镁、 钙、 钡、 铅、 锡、 锌或铝， 或锂、 钠和锌等离子的组合。具体的酸含乙烯共聚物包括乙烯 / 丙烯酸， 乙 烯 / 甲基丙烯酸， 乙烯 / 丙烯酸 / 丙烯酸正丁酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 /N- 丁基丙烯酸酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 / 异丁基丙烯酸酯， 乙烯 / 丙烯酸 / 丙烯酸异丁酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 /N- 丁
基甲基丙烯酸酯， 乙烯 / 丙烯酸 / 甲基丙烯酸甲酯， 乙烯 / 丙烯酸 / 甲基丙烯酸酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 / 甲基丙烯酸酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 / 甲基丙烯酸甲酯和乙烯 / 丙烯酸 /N- 甲 基丙烯酸丁酯。
为了有助于表层残留的处理， 可以混合离子体树脂以获得具有所需特征的表层。 由于此， 表层可以由两种或多种离子体树脂的混合物形成。 例如， 该混合物可以包括非常软 的材料和较硬材料。通常使用具有不同熔融指数的离子体树脂， 以获得所需的表面残留的 特征。SURLYN 8118、 7930 和 7940 的熔融指数分别约为 1.4、 1.8 和 2.6g/10min。SURLYN 8269 和 SURLYN 8265 的熔融指数均约为 0.9g/10min。例如， 离子体树脂的混合物可以用 于形成具有约 1 至 3g/10min 的熔融指数的表层。例如， 表层的邵氏 D 型硬度可以在约 60 至 70 的范围内。
表层总体上包括热塑性塑料和 / 或热固性材料。例如， 表层可以包括如聚氨酯或 聚亚安酯的热塑性塑料。聚亚安酯是聚亚安酯预聚物和固化剂之间反应的产物。聚亚安酯 预聚物是通过二异氰酸酯和聚醚多元醇之间反应形成的产物。通常， 所使用的催化剂用于 促进固化剂和聚亚安酯预聚物之间的反应。在浇铸型聚亚安酯的情况下， 固化剂通常也是 二胺或乙二醇。
作为另一示例， 可以使用热固性浇铸型聚亚安酯。热固性浇铸型聚亚安酯通常 使用二异氰酸酯制备， 如 2， 4- 甲苯二异氰酸酯 (TDI)， 亚甲基双 (4- 环己基异氰酸酯 ) (HMDI)， 或第苯二异氰酸酯 (PPDI) 以及使用多胺固化的多羟基化合物， 如亚甲基双苯胺 (MDA)， 或三官能团乙二醇， 如三羟甲基丙烷， 乙二醇或官能， 如 N， N， N′， N′ - 四 (2- 羟丙 基 ) 乙二胺的多羟基环合物。其他合适的热固性材料包括但不限于热固性聚氨酯离聚体和 热固性聚氨酯环氧树脂。热固性材料的其他示例包括聚丁二烯橡胶， 天然橡胶， 异戊二烯， 苯乙烯 - 丁二烯和苯乙烯 - 丙烯 - 二烯橡胶。
当表层包括多于一层时， 如内表层和外表层， 适合采用多种结构和材料。例如， 内 表层可以包围其上具有外表层的中间层， 或者内表层可以包围多个中间层。当使用内表层 和外表层结构时， 外表层材料可以是包括上述的至少一个浇铸反应液体材料及其反应产物 的热固性材料， 并且硬度在约 30 邵氏 D 型硬度至 60 邵氏 D 型硬度。
内表层可以由多种坚硬 ( 如， 约 65 邵氏 D 型硬度或更大 ) 及高曲模量弹性的材 料形成， 可与用于高尔夫球邻近层的材料相容。内表层材料的曲模量可以约为 65,000psi 或更高。适合的内表层材料包括坚硬且高曲模量的离子体树脂及其混合物， 其可以通过为 包含具有 3 至 12 个碳原子及其酯类的不饱和一元或二元羧酸的组合中选取的至少一种成 分提供跨单烯烃聚合物的金属键 ( 聚合物包含 1％ -50％重量的不饱和一元或二元羧酸和 / 或其脂类 )。更具体地， 该含有酸乙烯共聚物离聚体的低模量离聚物， 包括 E/X/Y 轴共聚 物， 其中 E 为乙烯基， X 为软化的共聚单体， 如占聚合物重量 0％ -50％的丙烯酸盐或丙烯酸 甲酯。Y 为占聚合物重量 5％ -35％的丙烯酸或甲基丙烯酸， 其中， 酸基团通过如锂， 钠， 钾， 镁， 钙， 钡， 铅， 锡， 锌或铝或其组合的阳离子， 中和约 1％ -90％， 形成离聚物。酸含乙烯共聚 物的具体示例包括乙烯 / 丙烯酸， 乙烯 / 甲基丙烯酸， 乙烯 / 丙烯酸 / 丙烯酸正丁酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 /N- 丁基丙烯酸酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 / 异丁基丙烯酸酯， 乙烯 / 丙烯酸 / 丙 烯酸异丁酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 /N- 丁基甲基丙烯酸酯， 乙烯 / 丙烯酸 / 甲基丙烯酸甲酯， 乙烯 / 丙烯酸 / 甲基丙烯酸酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 / 甲基丙烯酸酯， 乙烯 / 甲基丙烯酸 / 甲基丙烯酸甲酯， 乙烯 / 丙烯酸 /N- 甲基丙烯酸丁酯。
其他合适的内表层材料的示例包括热塑性或热固性聚亚安酯， 聚醚酯， 聚醚酰 胺或聚酯， 动态硫化弹性体， 官能苯乙烯 - 丁二烯合成橡胶， 茂金属聚合物， 如尼龙、 丙烯 腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物 (ABS) 或其混合物的聚酰胺。
制造过程
一种制造高尔夫球的公知技术为层合加工。为了包围球芯形成多个层， 首先形成 层合板。层合板包括至少两层， 有时包括三层。通过混合所使用的未固化的球芯材料并将 材料砑光辊成薄片， 可以形成层合板。 可选地， 可以通过混合未固化的中间层材料并将材料 碾压成片， 形成层合板。层合板可以堆放在一起， 使用砑光辊， 以形成具有三层结构的层合 板。可选地， 可以通过挤压形成片层。
也可以在各层材料之间使用粘合剂， 形成层合板。 例如， 可以使用环氧树脂作为粘 合剂。粘合剂应该具有良好的剪切和拉伸强度， 例如， 约 1500psi 以上的拉伸强度。通常， 粘合剂的邵氏 D 型硬度小于固化时的 60 邵氏 D 型硬度。在片层上使用的粘合剂层应该非 常薄， 例如， 小于约 0.004 英尺厚。
优选地， 层合板片层形成的厚度稍大于成品高尔夫球的层的厚度。这些厚度中的 每个可以不同， 但所有厚度优选地约小于 0.1 英寸。片层应该具有非常均匀的厚度。 本方法的下一步为包围球芯形成多个层。 这可以通过在在顶部模具和底部模具之 间放置两个层压板完成。可以在模具两半之间的空腔内形成层压板。之后， 可以将层压板 剪切为一定图形， 当结合时包围球芯形成层压板层。例如， 可以将层压板剪切为图 8 所示的 形状或杠铃状图形， 与棒球或网球表面相似。 可以使用其他图形， 如弧形三角形， 半形杯， 椭 圆形， 或其他图形， 可以结合在一起形成包围球芯的层压板层。之后， 该图形可放置于模具 之间， 在模具两半的空腔内成型。 通常使用真空源用于在模具空腔内形成层压板， 由此保持 层厚度的均匀性。
在空腔内已经形成层压板之后， 在层压板之间嵌入球芯。 之后， 在本领域公知的温 度和压力的条件下， 层压板包围球芯压模成型。 模具两半通常具有排风孔， 以允许在压膜过 程中从层压板上流出多余的层材料。作为压模成型的代替， 可以通过注射成型或其他合适 的技术形成球芯和 / 或中间层。
下一步涉及包围高尔夫球芯形成表层。球芯包括中心和中间层， 可以通过多个可 伸缩的销支承于模具的两半内。可伸缩的销可以通过本领域技术人员公知的常规方式驱 动。
在模具两半合拢后， 销支承着球芯， 表层材料以液态通过多个注射口或烧口， 如边 缘烧口或分烧口， 注入模具。使用边缘烧口， 合成的高尔夫球互相连接， 并且可以从同在大 基体上的模具两半中移出。在高尔夫球从模具两半中移出期间， 分烧口自动将模具流道与 高尔夫球分离。
当预定用量的表层材料已经注入模具两半以充分包围球芯之后， 可伸缩的销可以 被伸缩。在保持球芯在模具两半之间居中的同时， 允许液体表层材料流动并充分地充满球 芯与模具两半之间的空腔。 之后， 允许表层材料包围球芯凝固， 并且高尔夫球从模具两半中 移出， 并经历最后加工， 包括面漆、 喷漆和 / 或其他包括根据本发明示例的最后加工， 这将 在以下详述。
B. 涂层材料的总体描述
可以使用多种材料形成面漆， 其非限定性示例包括热塑性塑料， 如聚氨酯、 聚酯、 丙烯酸树脂、 低酸热塑性离聚体的热塑性弹性体， 例如， 含有高达约 15％的酸和紫外光固化 系。面漆厚度通常在约 5 至 25μm 范围内， 在一些示例中， 在约 10 至 15μm 范围内。
可选地， 可以在涂层材料中加入额外的添加剂， 如流化添加剂， 耐磨 / 增滑添加 剂， 附着力促进剂， 增稠剂， 光泽剂， 增韧剂， 交联增韧助剂， 异氰酸酯或用于增韧或创建的 抗划伤性的其他试剂， 荧光增白剂， 紫外线吸收剂等。该添加剂的用量通常在重量的 0％至 5％范围内， 通常在重量的 0％至 1.5％之间。
C. 涂布装置的总体描述
涂层材料可以通过喷漆枪输送 ( 固定或关节连接 (articulating) 类型 )。 可使用 的装置的示例包括加热喷涂设备和高容量低压 (HVLP) 装置。高尔夫球通常放置在工作支 架上， 其在特定时间内旋转并通过喷涂区， 以完全覆盖其外表面。
在一些方面， 包含氮气或富氮空气的载液用于向高尔夫球的外表面输送涂层材 料。氮气是纯净的， 并在其元素气体状态下干燥 ( 无水 )。可以电离氮气， 以消除与潮湿和 静电相关的问题。 例如， 在美国专利 6,821,315 中描述了适于使用所述的富氮空气涂布涂层的设 备， 其公开内容以参考方式全部纳入在此。该装置从氮气喷雾解决方案商业上获得。总体 上， 该装置通过在压力下混合载液与涂层材料。载液通常包括富氮空气， 其含有占体积约 90-99.5％的氮气。例如， 通过将空气穿过如专利 ‘315 中所述的中空纤维膜， 可以产生富氮 空气。
可以调整载液温度以优化涂层性能。总体上， 加热载液减少粘性并减少对溶剂的 需要。 减少粘性提高流量， 有助于雾化并净化溶剂， 从而使用较高的固体含量得到更细的喷 雾。 例如， 可以加热载液至温度约 100 至 170 ℉ (38 至 76.6℃ )， 通常为 150 至 170 ℉ (65.6 至 76.6℃ )。也可以适当调整其他参数， 如压力， 以获得改善的干燥特征和 / 或其他效率。 例如， 可以使用的雾化空气压力约为 40psi(275.8kPa)。
减少溶剂用量的益处包括更简单的喷涂、 加速闪蒸和蒸发次数以及减少过量喷 涂。 这因此减少涂层材料的浪费， 并通过减少的静电提供更干净的工作环境， 从而减少空气 传播的污染物。
富氮空气输送也可以减少涂布时间， 增加传输效率， 减少干燥时间 ( 尤其对于水 传播材料 )， 减少材料使用 ( 如， 所使用的涂层材料减少约 20％ )， 增加闪蒸次数， 改变极性 以提高涂层对球表面的吸引力， 减少过滤器使用， 移除表面水分， 移除固体杂质， 减少空气 密度差异， 减少溶剂爆裂， 减少主要不可控变量， 以及较少 VOC 排放。富氮空气输送系统还 可以有益地将纯净的氧气返回环境。可以电离载液来减少与水分和静电相关的问题。
对于压缩空气输送， 其他的益处包括减少涂层厚度、 减少涂层厚度和平均厚度的 差异、 减少凹坑内的汇集、 边缘比率更接近于理想值 1.0、 更快的固化时间、 减少材料流比 率并且减小雾化空气压力。例如， 材料流比率可以由约 50cc/min 减小至约 40cc/min( 减 小了 20 ％ )。雾化空气压力可以由约 50psi 减少至约 40psi(344.8 至 275.8kPa)( 减小 了 20％ )。用于涂层的干燥时间可以减少约 30％， 可以将全部涂层干燥时间由完整的轮班 ( 如， 约 8-10 小时 ) 减少至相当短 ( 如， 5-7 小时 )， 可以减少烘烤时间、 加热时间和整体时
间及相应费用。更快的干燥时间还可以为减少上述凹坑底部汇集影响做出贡献。
另一潜在益处在于， 涂层厚度的减少可以允许在球的其他所需位置增加重量 ( 以 及潜在更多地选择重量的位置 )， 如球芯、 覆盖层、 表层和 / 或其他用于提高表现特征或获 得其他益处的层。
D. 本发明的具体示例
参考图 2 和 2A， 所示的涂布装置 100 可以用于涂布面漆 20。所示的装置 100 具有 上部喷头 125A 和下部喷头 125B。通过进料管 105 为喷头 125A 和 125B 提供涂层材料。涂 层材料进料阀， 如螺线管阀 112， 以及阀门驱动控制线 110 控制涂层材料由进料管 105 通过 喷头包含的喷嘴流动。通过管线 115 为上部 125A 和下部喷头 125B 提供加热的富氮空气。 如图 2A 所示， 可以将高尔夫球 10 放置在旋转球支架 130 上， 该支架有助于在球的整个外部 表面上提供均匀的涂层。
图 2 和 2A 示出了利用两个固定喷头 125A 和 125B 的安排。在一些示例中， 可以使 用三个或多个固定喷头。可选地， 一个或多个喷头可以安装在可移动并可关节连接的装置 ( 未示出 ) 上， 该装置可随球穿过喷涂室的移动而移动。该移动可以进行编程， 以在球外部 表面上更好地涂布均匀的涂层。 示例
评估十二个高尔夫球， 用于将使用常规压缩空气输送涂布的涂层和使用富氮空气 输送涂布的涂层相比较。高尔夫球 1-6 具有使用常规压缩空气输送涂布的溶剂型聚氨酯面 漆。高尔夫球 7-12 具有使用上述富氮空气输送涂布的溶剂型聚氨酯面漆。
测量每个球中的三个样品区域， 即， 顶部的一个凹坑， 中部的一个凹坑及底部的一 个凹坑。从每个样品区域中， 分析七个点。
切开每个高尔夫球的三个样品， 即， 每一高尔夫球的顶部、 中部和底部。每一样品 中， 将最大的凹坑与其他凹坑比较。从凹坑两边的波峰、 边缘、 斜面和中心位置分析每一样 品。这些部分例如如图 3 所示。波峰是指凹坑之间的区域 ； 边缘是凹坑的波峰和弧形斜面 之间的交叉 ； 中心是指凹坑底部。
参考图 3 和 3A， 所需的涂层在表面上具有均匀的厚度。图 3 示出了在凹坑边缘与 凹坑底部具有相同厚度的涂层， 形成的边缘比率为 1.0(T 边缘 /T 底部＝ 1.0)。接近 1.0 的边 缘比率意味相同的厚度。 通过凹坑边缘的平均涂层厚度与凹坑中间底部的平均涂层厚度的 比值计算边缘比率。如图 3A 所示， 在如压缩空气输送的常规涂层方法的实际操作中， 涂层 容易在凹坑边缘处不足并在凹坑底部 “汇集” 。这导致涂层不均匀， 由此边缘比率 T 边缘 /T 底 在一些情况下， 约为 0.5 或更低。 部会与 1 有显著差异，
相比于富氮空气输送 ( 见图 3)， 压缩空气输送使高尔夫球在凹坑中的涂层更厚 ( 图 3A)。压缩空气样品的平均厚度为 14.24μm， 并且标准差约为 3μm。富氮空气样品的 平均厚度为 12.2μm， 并且标准差约为 3.3-2.4μm。
图 4 示出了在高尔夫球底部、 中部和顶部测得的平均涂层厚度。 图 5 示出了由压缩 空气和富氮空气输送制备的涂层的整体厚度。细竖条表示标准差。由图 4 和 5 可以看出， 富氮空气输送使得整体涂层厚度减小， 并且相比于压缩空气输送， 底部、 中部和顶部之间的 厚度差异较小。
图 6 对比使用压缩空气输送涂覆的高尔夫球的凹坑上的每个测量点 ( 波峰、 边缘、
斜面、 中心、 斜面、 边缘和波峰 )。 图 7 示出了使用富氮空气输送涂覆的高尔夫球上的相同测 量。可以看出， 相比于使用压缩空气输送 ( 图 6) 的涂层， 使用富氮空气输送 ( 图 7) 的涂层 总体上在每个测量点上更薄， 并且点与点之间的厚度差异较小。
图 8 比较了从每个测量点上 ( 图 6 和 7) 测得的该数据示出的平均厚度测量值。 压 缩空气样品的峰值位于中心处， 在波峰处也上升， 而由富氮空气输送制备的样品显示其峰 值位于波峰处。该特征被认为对于球的轨迹具有优势影响并增大距离。
图 9 示出了压缩空气样品和富氮空气样品的六个球在底部、 中部和顶部的边缘比 率。图 10 示出了压缩空气和富氮空气样品的每一边缘比率的平均值。压缩空气样品的平 均边缘比率约为 0.9， 而富氮空气样品的平均边缘比率约为 1.0。
虽然本发明已经通过具体示例方式详细描述， 该具体示例包括目前实施本发明的 优选模式， 本领域的技术人员将理解， 上述系统和方法存在多种变化和变型。因此， 应该根 据权利要求书， 广义地理解本发明的思想和范围。