专利名称：具有提升的转动惯量的高尔夫球的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种高尔夫球和制造高尔夫球的方法。具体说，本发明涉及一种高尔夫球表层，其包括使高尔夫球获得提升的转动惯量的涂布区域。
背景技术：
高尔夫球运动是一项在业余级别和专业级别都越来越流行的体育运动。本领域技术人员已知涉及高尔夫球的制造和设计的很多种技术。这些技术使高尔夫球具有多种击打性能。例如，制造不同的高尔夫球并售给具有不同的高尔夫运动技能，例如不同的挥杆速率，的高尔夫球手。因此，高尔夫球手可以根据其喜好来使用不同的具有不同击打性能的高尔夫球。 例如，不同的凹坑式样可以影响高尔夫球在飞行过程中的空气动力学特性，表层硬度的不同可以影响回旋速率，或转动惯量的不同也可以影响回旋速率。具体地，对于转动惯量，高尔夫球手可以选择使用具有较高转动惯量或较低转动量的高尔夫球。在被高尔夫球杆面击打后的飞行过程中，较高的转动惯量通常会使高尔夫球产生较低回旋速率，而较低的转动惯量通常会使高尔夫球产生较高的回旋速率。较高的回旋速率通常与更好的可控性有关， 而较低的回旋速率通常与离开球座的距离增加有关。本领域技术人员已知很多种具有不同的转动惯量性能的高尔夫球。总体上，高尔夫球的转动惯量由组成高尔夫球的不同层的成分和物理排列确定。因此，多种不同的尔夫球材料混合搭配成不同的组合和排列，以制成具有不同转动惯量的高尔夫球。然而，设计高尔夫球以获得期望的转动惯量性能至少会遇到一些困难。已知的高尔夫球通常使用重的添加剂，这些添加剂散布在包含高尔夫球的一个或多个外层的聚合物基质中，这样，重的添加剂增加了高尔夫球外层的重量，以增加高尔夫球的转动惯量。然而， 总体来说，已知的高尔夫球的结构需要诸如层的排列、各层使用的材料和层的厚度等很多的设计变量相互之间达到平衡。因此，这些变量中的任意变量的改变，只能以其他击打性能为代价，才能获得期望的转动惯量。此外，与已知的高尔夫球结构有关的材料成本和设计成本可能会过度地增加最终消费者的高尔夫球成本。因此，在本领域中，有必要提供一种解决上述背景技术的缺陷的系统和方法。
发明内容
—方面，本发明提供一种高尔夫球，包含具有第一密度的球芯；和实质上环绕球芯的表层，表层具有多个凹坑和至少一个将凹坑分隔开的平台区域；凹坑以第一式样设置在表层上；至少一个平台区域以第二式样设置在表层上；第一式样和第二式样为非重叠式样；其中，使用涂层材料涂布表层，使得涂层材料与第一式样和第二式样中的一个至少部分地重叠，并且实质上不与第一式样和第二式样中的另一个重叠；并且其中涂层材料具有第二密度，第二密度大于第一密度，这样使得涂层材料的存在提升高尔夫球的转动惯量。另一方面，本发明提供一种制造高尔夫球的方法，该方法包含以下步骤(1)接收高尔夫球，该高尔夫球包括具有第一密度的球芯和实质上环绕球芯的表层，表层具有多个凹坑和至少一个将临近的凹坑分隔开的平台区域，多个凹坑以第一式样设置在表层上，至少一个平台区域以第二式样设置在表层上，第一式样和第二式样为非重叠式样；(2)用涂层材料涂布在表层的第一式样和第二式样中的至少一个的至少一部分之上，涂层材料具有第二密度，第二密度大于第一密度；以及，如果需要(3)选择性地从表层上地移除涂层材料；使得涂层材料与第一式样和第二式样中的一个的至少一部分重叠，但是实质上不与第一式样和第二式样中的另一个重叠，并且涂层材料的存在提升高尔夫球的转动惯量。 通过查阅下述附图和详细说明，对于本领域技术人员来说，本发明的其他系统、方法、特征和优点将会或将变得显而易见。所有这些其他系统、方法、特征和优点都应包括在该说明书和发明内容中，包括在本发明的保护范围内并受权利要求的保护。
参照下述附图和说明可以更好的理解本发明。附图中的内容并非用于限定、强调本发明，而是着重说明本发明的原理。而且，在附图中，相似的附图标记在不同视图中表示相对应的部件。图1表示使用选择性涂层前后的示例性的高尔夫球；图2表示图1所示的使用选择性涂层前后的高尔夫球的横截面图；图3表示使用选择性涂层前后的高尔夫球的一个可选实施例；图4表示图3所示的使用选择性涂层前后的高尔夫球的横截面图；图5详细地表示了高尔夫球表层的一部分的横截面图；图6表示移除选择性涂层的一部分后，高尔夫球表层的一部分的放大横截面图；图7详细地表示了高尔夫球表层的一部分的横截面图的第二实施例；图8表示移除选择性涂层的一部分后，高尔夫球表层的一部分的放大横截面图的第二实施例；图9是详细描述制造高尔夫球的方法的流程图，其包括了可选步骤；以及图10表示高尔夫球手击打高尔夫球，以及两个高尔夫球的击打性能的对比。
具体实施例方式总体上，本发明涉及具有提升的转动惯量的高尔夫球。通过在表层上以选定的式样涂布密致材料来获得提升的转动惯量。式样可以与多个凹坑对应，或者式样可以与至少一个分隔开至少两个凹坑的平台区域对应。以选定的式样涂布密致材料提升高尔夫球的转动惯量，同时也为高尔夫球提供其他有利的物理性能，例如期望的硬度式样。在一个实施例中，以与至少一个分隔开至少两个凹坑的平台区域对应的式样涂布密致材料，虽然使用了最少的密致材料，但是由于密致材料加在距离高尔夫球重心最远的径向距离上，因而仍会提升转动惯量。本发明还涉及制造这样的高尔夫球的方法。主体的转动惯量是衡量物体抵抗其自转速率改变的衡量标准。通常，当向具有高转动惯量的主体施加一定的转动动能时，主体旋转速率会小于向具有低转动惯量的主体施加相等的转动动能时的旋转速率。旋转主体的转动惯量通常定义为r2*dm的积分，其中r是距旋转轴的径向距离，dm是质量在半径r上的微分。转动惯量具有质量乘以距离的平方的单位，例如，用国际标准单位制(SIimits)表示为kg*m2。均勻的实心球的转动惯量可以用方程式表示为(2/5)*masS*radiuS2。然而，高尔夫球是不均勻的，相反，高尔夫球的一些层之间的密度是变化的。本发明通过以选定的式样向高尔夫球的最外层表层涂布密致材料， 来改变高尔夫球的旋转性能。
图1表示了根据本发明的示例性高尔夫球。高尔夫球100由表层组成，该表层具有位于其上面的多个凹坑104和至少一个平台区域106。高尔夫球100总体上可以是具有球芯和实质上环绕球芯的表层的任意类型的高尔夫球。例如，高尔夫球100可以是两件式结构(two-piece construction)，仅具有一个球芯和一个涂层，或者高尔夫球100可以具有一个或多个位于球芯和涂层之间的中间层。除本发明另有不同描述外，高尔夫球100的每一层都可以由通常是高尔夫球制造领域内已知的任意材料或结构形成。例如，高尔夫球100 的不同的层可以包含橡胶、橡胶复合物、热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane)、高度中和的聚合物(highly-neutralized polymers)，离聚物和高尔夫球制造领域内已知的其他聚合物材料。通常可以在表层上以第一式样设置多个凹坑104。第一式样总体上可以是任意的凹坑包装(dimple-packing)式样，这可以是高尔夫球领域内已知的。凹坑104总体上可以是任意形状，例如圆形、三角形或多边形。凹坑104可以是统一的形状和尺寸，或者凹坑式样可以由两种或更多不同类型的具有(例如)不同尺寸或不同形状的凹坑组成。至少一个平台区域106是表层的一部分，其分隔开至少两个凹坑104，并且其不是凹坑也不是凹坑的一部分。总体上，平台区域106是相邻的凹坑104之间的“脊(ridge)”或“网状物(fret)”。 高尔夫球100可以包括一个穿越整个表层的连续的平台区域106，如图1所示，或者包括多个位于多个凹坑104之间的独立的平台区域。至少一个平台区域以第二式样设置在表层上。第一式样(对应凹坑)和第二式样(对应凹坑之间的平台)是不同的、无重叠的式样。在图1所示的实施例中，对高尔夫球100覆盖选择性涂布，以将其改变为高尔夫球 130。下文会对选择性的涂布工艺进行更详细的描述。利用选择性的涂布工艺，在第一式样 (对应凹坑104)上选择性地应用涂层材料108。尽管图6表示了第一式样完全(即所有凹坑)由涂层材料108涂布，但是涂层材料108可以可选择地仅涂布第一式样的一部分。总体上，在该实施例中，涂层材料108可以与第一式样的至少一部分重叠，但是实质上不与第二式样重叠。图2表示图1所示的凹坑104和平台区域106的横截面图。图1中，涂层材料108 涂布在每个凹坑104的顶部，在表层102上形成涂层材料108的薄层。总体上，涂层102实质环绕球芯202，并且包括位于其上的凹坑104和平台区域106。尽管图2中将球芯202表示为直接与表层102接触，但是正如可能所期望的以及高尔夫球构造领域内已知的一样， 高尔夫球100或130可以包括位于球芯202和表层102之间的一个或多个中间层。涂层材料108的厚度总体上可以是适合于凹坑内的任意厚度。涂层材料108总体上不应太厚以至于严重影响高尔夫球的空气动力学特性，然而涂层材料108可以以获得所期望的凹坑深度结构的方式施予。在特定的实施例中，表层102可以具有约为2mm或更小的厚度。表层102顶部的透明涂层(图中未示出)总体上可以具有约为20微米的厚度。因此，在这些实施例中，涂层材料108可以具有例如近似约为20微米或更小的厚度。总体上，包括并考虑制造公差在内，涂层材料108可以具有大约1微米到20微米(大约0. 001毫米到大约0.02毫米)的厚度。图3表示第二实施例，其中高尔夫球100的平台区域106涂布有涂层材料110，以生产出高尔夫球140。在该实施例中，如图所示，涂层材料110覆盖第二式样(对应平台区域)的全部。然而，一般来讲，涂层材料110覆盖第二式样的至少一部分，并且实质上不与第一式样重叠。因此，如可能所期望的，涂层材料110可以与少于第二式样的全部的一部分， 或者第二式样的全部重叠。图4表示图3所示实施例的横截面图。具体地，用涂层材料110选择性地涂布高尔夫球100上的平台区域106，以形成高尔夫球140。如对涂层材料108的讨论，涂层材料 110总体上不应当太厚以至于严重影响高尔夫球的空气动力学特性，然而，涂层材料110可以以获得所期望的凹坑深度结构的方式施予。因此，涂层材料110可以具有例如近似约为 20微米或更小的厚度。在一个实施例中，包括并考虑制造公差在内，涂层材料110可以具有大约1微米到20微米的厚度。由于涂层材料110应用在离高尔夫球140的中心更远的径向距离，因此为了获得高尔夫球的等效转动惯量，涂层材料110可以具有比涂层材料108的厚度稍小的厚度。图5和6表示涂层的其他特征，其可以结合上述讨论的实施例之一使用。具体地， 图5表示表层102的表面内的一些凹穴112。总体上，凹穴112为有目的地形成在表层102 的表面内的小的缺口或磨损。凹穴112大体上具有深度120，该深度至少比凹坑104的深度小，并且，在一些实施例中，是显著地小于凹坑104的深度。在表层102具有约2. 0毫米的厚度的实施例中，凹穴112可以具有小于大约0. 5毫米，或者小于大约0. 3毫米，或者小于 0. 1毫米的厚度120。此外，包括并考虑制造公差在内，深度120可以是甚至更短的深度，比如小于20微米，或者大体上是在大约1微米到20微米之间的任意值。凹穴112可以使涂层材料108更好地粘结在表层102上。凹穴112还允许在高尔夫球的设计上可以更具灵活性，例如，获得期望的转动惯量而不，例如，显著地改变凹坑深度或高尔夫球的总直径。当涂层材料110涂布在具有凹穴112的表层102上时，涂层材料110填充凹穴112 的同时也用涂层材料110的顶部114涂布表层102的表面。如果需要，涂层材料110的顶部114可以保留在平台区域106顶部上第二式样的适当位置，或者还可以将其移除，仅在凹穴112中保留涂层材料110。图6表示仅在凹穴112中具有涂层材料110。如图6所示，涂层材料110设置在凹穴112中，但是实质上不会重叠或延伸至表层102的表面的顶部。图7和8表示一个实施例，其中凹坑凹穴116，其与在表层102的表面内制成或形成的凹穴112相似，但是凹坑凹穴116设置在表层102的包括凹坑104的那些部分。与对图5和6讨论相似，涂层材料108可以包括顶部118，并且填充凹坑凹穴116。如果需要，可以将涂层材料108的顶部118移除，仅在凹穴116中保留涂层材料108。凹坑104内部或上面或接近处的凹坑凹穴116具有深度122，该深度可以与与平台区域106相关的凹穴112 的深度120相同或不同。在这些包括凹穴112和/或凹穴116的实施 例中，总体上，根据本发明，涂层材料可以用于改变转动惯量，而不改变高尔夫球的直径或空气动力学特性。因此，根据本发明， 可以使用更多高尔夫球设计，而不必重新设计高尔夫球的物理结构或牺牲有利的空气动力学特性。 由于涂层材料的密度大于球芯的密度，本发明的高尔夫球获得了提升的转动惯量。如图4-8所示，总体上，高尔夫球100的球芯202具有第一密度，而涂层材料108或涂层材料110具有第二密度，其中第二密度比第一密度大。由于高尔夫球的更多质量位于远离高尔夫球的旋转轴(高尔夫球的旋转轴通过高尔夫球的重心)的径向距离处，因此，涂层材料108或110增加了高尔夫球130或140的转动惯量。涂层材料大体上可以是具有比球芯密度大的密度的任意材料。本领域已知的很多种聚合物可以制成具有高密度值。总体上说，组成涂层材料的聚合物可以是任意热塑性材料、热固性材料、离聚物、共聚物或高尔夫球领域中已知和使用的其他聚合物材料，只要聚合物具有比球芯密度大的密度。例如，聚合物涂层材料的密度可以根据美国材料与试验协会(ASTM)D792标准的确定，或者根据其他已知的测定标准确定。此外，涂层材料可以是金属镀层。因为大部分金属具有的密度明显大于通常用于形成高尔夫球球芯的聚合物材料的密度，所以几乎任何典型的金属都可以使用。可以作为涂层材料的示例性金属包括多种金属之中的铝、钢、钨、钛、镁和铁合金，以及它们的混合物。例如，金属涂层材料可以在其他选择标准中基于密度、硬度、可加工性和成本效率来选择。图9是详细表述制造上述高尔夫球的方法的流程图，其包括可选的步骤。总体上讲，制造高尔夫球的方法300包括第一步302，接收具有第一密度的球芯和实质上环绕球芯的表层的高尔夫球，其中表层包括位于其上的多个凹坑和至少一个平台区域。多个凹坑以第一式样设置在表层上，至少一个平台区域以第二式样设置在表层上，第一和第二式样为互不重叠的式样。然后，高尔夫球可以经历可选的初始步骤，即处理表层以在表层中形成凹穴112。 该初始的处理步骤可以是，例如，物理表面粗化，或化学蚀刻，其仅蚀刻表层的一小部分，例如高尔夫球表面的未被覆盖的部分。接下来，制造高尔夫球的方法300可以选择两种总途径中的一种。在第一途径的第一步骤306中，整个表层都用涂层材料涂布。涂布步骤306可以是物理涂布步骤，例如通过刷涂、浸渍、喷涂或者其他物理施予方式。可选择地，涂布步骤306可以是化学涂布步骤， 例如化学气相沉积(CVD)、等离子喷涂或者其他化学施予方式。然后在步骤308中选择性地移除涂层材料，这样涂层材料根据需求仅保留在第一或第二式样中的一个上。涂层材料的移除308可以是物理方式的涂层研磨，或者可以是化学方式移除，例如通过化学蚀刻，使用遮罩保护已选定的涂布区域以防止选定的涂布区域的移除。可选择地，在步骤310中，可以将遮罩应用于高尔夫球上。遮罩可以是物理的遮罩，其具有对应于第一式样或第二式样的小孔式样。然后在步骤312中将涂层材料施予遮罩的顶部，此后，步骤314中，移除遮罩，仅在与遮罩上的小孔对应的式样上保留涂层材料。最后，如果高尔夫球经历了步骤304生成凹穴，则在步骤316中可以移除涂层材料 114的表面部分。该步骤仅在凹穴保留涂层材料，而基本上不会与表层的表面重叠。因此， 与应用制造方法300之前的高尔夫球100相比，高尔夫球130或140被制成具有提升的转动惯量。图10表示了高尔夫球100和高尔夫球140的对比说明。高尔夫球手400挥动高尔夫球杆402击打球座上的高尔夫球。如果球座上的高尔夫球是高尔夫球100，那么高尔夫球100被高尔夫球干402击打后，将表现出如图10上半部表示的击打性能。具体地，高尔夫球100将表现出环绕其重心512的高旋转速率508，这是由于其由图中的力臂500的长度 504表示的转动惯量相对较低。另一方面，高尔夫球140则表现出环绕其重心512的较低的旋转速率510，这是由于其由图中的力臂502的长度506表示的转动惯量相对较高。因而， 高尔夫球140会表现出与高尔夫球100不同的击打性能，因此基于高尔夫球手的喜好，可能是特定的高尔夫球手更期待的。此外，根据本发明制造的高尔夫球还可以同时获得改进的、与转动惯量无关的击打性能。具体地，这样的高尔夫球还可以获得期望的硬度式样，其已充分记载在专利申请号为12/690，761、名称为“具有可变硬度的表层的高尔夫球(Golf Ball With Cover Having Varying Hardness) ”、于2010年1月20日申请的美国专利申请中，该专利申请的公开内容全部引用于此。虽然已经描述了本发明的各种实施例，但是本说明书的意图是作为示例性的，而不是限制，并且对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明范围内的更多的实施例和实施方式都是可能的。因此，本发明仅受权利要求和权利要求的等同范围的限制。而且，可以在权利要求的保护范围内做出各种修改和改变。
权利要求
1.一种高尔夫球，其特征在于，包含 具有第一密度的球芯，以及实质上环绕球芯的表层，该表层具有多个凹坑和至少一个将凹坑分隔开的平台区域； 凹坑以第一式样设置在表层上； 至少一个平台区域以第二式样设置在表层上， 第一式样和第二式样为非重叠式样；其中，表层用涂层材料涂布，使得涂层材料与第一式样和第二式样中的一个至少部分地重叠，但实质上不与第一式样和第二式样中的另一个重叠；并且其中，涂层材料具有第二密度，第二密度大于第一密度，这样涂层材料的存在提升高尔夫球的转动惯量。
2.根据权利要求1所述的高尔夫球，其特征在于，涂层材料在高尔夫球上具有大约 0. 001毫米到大约0. 02毫米之间的厚度。
3.根据权利要求1所述的高尔夫球，其特征在于，涂层材料为金属。
4.根据权利要求1所述的高尔夫球，其特征在于，涂层材料与第一式样至少部分地重叠，但是实质上不与第二式样重叠。
5.根据权利要求4所述的高尔夫球，其特征在于，涂层材料实质上与第一式样完全重叠。
6.根据权利要求1所述的高尔夫球，其特征在于，涂层材料与第二式样至少部分地重叠，但是实质上不与第一式样重叠。
7.根据权利要求6所述的高尔夫球，其特征在于，涂层材料实质上与第二式样完全重叠。
8.根据权利要求1所述的高尔夫球，其特征在于，与第一式样和第二式样中的一个对应的表层的表面包括表层表面内的凹穴，并且在第一式样和第二式样中的同一个上涂布涂层材料，以使涂层材料填充凹穴。
9.根据权利要求8所述的高尔夫球，其特征在于，涂层材料设置在凹穴中，但是实质上不与表层的表面重叠。
10.一种制造高尔夫球的方法，其特征在于，包含下述步骤(1)接收高尔夫球，该高尔夫球包括具有第一密度的球芯和实质上环绕球芯的表层，该表层具有多个凹坑和至少一个将临近的凹坑分隔开的平台区域，多个凹坑以第一式样设置在表层上，至少一个平台区域以第二式样设置在表层上，第一式样和第二式样为相互不重叠的式样；(2)用涂层材料涂布在表层的第一式样和第二式样中的至少一个的至少一部分之上， 涂层材料具有第二密度，第二密度大于第一密度；以及，如果需要(3)选择性地从表层上地移除涂层材料；使得涂层材料与第一式样和第二式样中的一个的至少一部分重叠，但是实质上不与第一式样和第二式样中的另一个重叠，并且涂层材料的存在提升高尔夫球的转动惯量。
11.根据权利要求10所述的制造高尔夫球的方法，其特征在于，选择性地从表层上移除涂层材料的步骤C3)包含在涂层材料上以对应于第一式样和第二式样中的一个的式样施予遮蔽剂，并通过化学蚀刻移除未被遮蔽剂覆盖的涂层材料部分。
12.根据权利要求10所述的制造高尔夫球的方法，其特征在于，选择性地从表层上移除涂层材料的步骤C3)包含物理研磨涂层材料以便从表层上移除部分涂层材料，使得保留下的涂层材料与第一式样和第二式样中的一个的至少一部分重叠，但是实质上不与第一式样和第二式样中的另一个重叠。
全文摘要
本发明总体上涉及一种具有球芯和表层的高尔夫球。表层包括位于其上的提升高尔夫球的转动惯量的涂层材料。涂层材料以与对应于凹坑式样和将凹坑分隔开的平台区域式样之一的式样涂布在表层上。由于涂层材料的式样位于远离高尔夫球的旋转中心(即高尔夫球的中心)最外部的径向距离处，所以虽然只使用了少量的涂层材料，也提升了高尔夫球的转动惯量。当受到高尔夫球杆击打时，提升的转动惯量使高尔夫球具有较低的回旋速率，从而表现出不同的击打性能。
文档编号A63B37/14GK102151387SQ20111002589
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月20日 优先权日2010年1月20日
发明者市川八州史 申请人:耐克国际有限公司