具有保持充氣的球膽的運(yùn)動(dòng)球的制作方法
【專利摘要】運(yùn)動(dòng)球（10）可以包括殼體（20）、球膽（40）和閥（50）。殼體形成球的外表面的至少一部分。球膽位于殼體內(nèi)用于密封加壓流體，且球膽可以由包括熱塑性聚合物材料的第一層和屏障材料的第二層的材料形成。閥用于將流體引入到球膽中，且閥被固定到球膽且從殼體的外部可接近。連接層（62）可以位于球膽的表面和凸緣之間，以將凸緣連接到球膽。
【專利說明】具有保持充氣的球膽的運(yùn)動(dòng)球
[0001]背景
[0002]各種可充氣的運(yùn)動(dòng)球比如英式足球、足球和籃球通常結(jié)合包括殼體、限制結(jié)構(gòu)和球膽的層狀結(jié)構(gòu)。殼體形成運(yùn)動(dòng)球的外層且通常由耐用、耐磨的材料形成。在英式足球和足球中，例如，板(panel)可以沿著鄰近邊緣連接到一起(例如,使用縫合或粘合劑)。在籃球中，例如，板可以固定到限制結(jié)構(gòu)和球膽的橡膠覆蓋物的外表面。限制結(jié)構(gòu)形成運(yùn)動(dòng)球的中間層且被定位在球膽和殼體之間，以限制球膽的膨脹。通常具有可充氣的構(gòu)型的球膽位于限制結(jié)構(gòu)內(nèi)，以提供運(yùn)動(dòng)球的內(nèi)層。為了促進(jìn)充氣(即，使用空氣)，球膽通常包括延伸穿過限制結(jié)構(gòu)和殼體中的每一個(gè)的帶閥的開口(valved opening),因此可從運(yùn)動(dòng)球的外部進(jìn)入。
[0003]概述
[0004]運(yùn)動(dòng)球在下文被公開為包括殼體、球膽和閥。殼體形成球的外表面的至少一部分。球膽位于殼體內(nèi)以用于密封加壓流體，且球膽由包括熱塑性聚合物材料的第一層和屏障材料(barrier material)的第二層的材料形成。閥用于將流體引入到球膽中，且閥被固定到球膽且從殼體的外部可接近。
[0005]下文還公開制造運(yùn)動(dòng)球的方法。方法包括提供至少部分地由第一熱塑性聚合物材料形成的球膽。還提供至少部分地由第二熱塑性聚合物材料形成的閥。閥被熱結(jié)合到球膽，且閥的至少一部分和球膽位于殼體內(nèi)。
[0006]所附權(quán)利要求具體指出了表征本發(fā)明的各方面的新穎性的優(yōu)勢和特征。然而，為了獲得對新穎性的優(yōu)勢和特征的改進(jìn)理解，可以參照以下描述性內(nèi)容和附圖，附圖描述并闡示了與本發(fā)明相關(guān)的各種構(gòu)型和概念。
[0007]附圖描述
[0008]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，將更好地理解前述的概述和以下的詳述。
[0009]圖1是第一運(yùn)動(dòng)球的透視圖。
[0010]圖2是第一運(yùn)動(dòng)球的另一透視圖。
[0011]圖3是第一運(yùn)動(dòng)球的球膽的透視圖。
[0012]圖4A-4E是球膽的額外構(gòu)型的透視圖。
[0013]圖5是第一運(yùn)動(dòng)球的球膽的一部分和閥的第一構(gòu)型的透視圖。
[0014]圖6是球膽的一部分和閥的第一構(gòu)型的分解透視圖。
[0015]圖7是球膽的一部分和閥的第一構(gòu)型的橫截面圖，如由圖5中剖面線7所界定的。
[0016]圖8是球膽的一部分和閥的第二構(gòu)型的透視圖。
[0017]圖9是球膽的一部分和閥的第二構(gòu)型的分解透視圖。
[0018]圖10是球膽的一部分和閥的第二構(gòu)型的橫截面圖，如由圖8中剖面線10所界定的。
[0019]圖11是球膽的一部分和閥的第三構(gòu)型的透視圖。
[0020]圖12是球膽的一部分和閥的第三構(gòu)型的分解透視圖。
[0021]圖13是球膽的一部分和閥的第三構(gòu)型的橫截面圖，如由圖11中剖面線13所界定的。
[0022]圖14A-14E是球膽的詳細(xì)橫截面圖，如圖7中所界定的。
[0023]圖15是第二運(yùn)動(dòng)球的透視圖。
[0024]圖16是第二運(yùn)動(dòng)球的球膽的透視圖。
[0025]圖17是第三運(yùn)動(dòng)球的透視圖。
[0026]圖18是第三運(yùn)動(dòng)球的一部分的橫截面圖，如由圖17中剖面線18所界定的。
[0027]圖19是用于制造第三運(yùn)動(dòng)球的模具的透視圖。
[0028]圖20是模具的分解透視圖。
[0029]圖21A-21F是用于形成第三運(yùn)動(dòng)求的制造工藝的示意性透視圖。
[0030]圖22是閥和來自第三運(yùn)動(dòng)球的球膽的一部分的透視圖。
[0031]圖23是閥和來自第三運(yùn)動(dòng)球的球膽的一部分的分解透視圖。
[0032]圖24是閥和來自第三運(yùn)動(dòng)球的球膽的一部分的橫截面圖，如由圖22中剖面線24所界定的。
[0033]詳述
[0034]以下討論和附圖公開了各種運(yùn)動(dòng)球構(gòu)型，包括英式足球、用于美式足球的足球及籃球。然而，本文所討論的概念可以適用于各種其它具有可充氣的或保持氣體的構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)球中，包括例如用于英式橄欖球的足球、排球、水球、鍛煉或健身實(shí)心球(medicineball)、游戲場球、沙灘球及網(wǎng)球。因此，本文所討論的概念適用于各種運(yùn)動(dòng)球構(gòu)型。
[0035]第一運(yùn)動(dòng)球構(gòu)型
[0036]具有英式足球的構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)球10被描繪在圖1和圖2中。運(yùn)動(dòng)球10具有包括殼體20、限制結(jié)構(gòu)30和球膽40的層狀結(jié)構(gòu)。此外，運(yùn)動(dòng)球10包括閥50。殼體20形成運(yùn)動(dòng)球10的外部，且通常由沿著鄰近側(cè)或邊緣縫合、結(jié)合或以其它方式連接到一起以在運(yùn)動(dòng)球10的外表面上形成多個(gè)接合處(seam) 22的各種板21形成。板21被描繪成具有正六邊形和正五邊形的形狀。然而，在運(yùn)動(dòng)球10的另外的構(gòu)型中，板21可以具有不等邊的形狀，板21可以具有凹的或凸的邊緣，且所選擇的板21可以與鄰近的板21整體形成，以形成例如使接合處21的數(shù)目減少的橋接式板(bridged panel)。板21還可以具有各種其它形狀(例如，三角形、正方形、矩形、梯形、圓形、橢圓形、非幾何形狀)，這些形狀以棋盤形布置(tessellation)類型的方式結(jié)合以形成殼體20，且板21還可以展示不規(guī)則形狀或非幾何形狀。在其它構(gòu)型中，殼體20可以具有無接合處的結(jié)構(gòu)(S卩，其中所有的接合處22是不存在的)。選擇用于殼體20的材料可以是皮革、合成皮革、聚氨酯、聚氯乙烯或通常耐用且耐磨的其它材料。在一些構(gòu)型中，每一塊板21可以具有結(jié)合兩種或更多種材料的層狀構(gòu)型。例如，每一塊板21的外部部分可以是合成皮革層，每一塊板21的中間部分可以是聚合物泡沫層，且每一塊板21的內(nèi)部部分可以是織物層。因此，殼體20的構(gòu)造可以顯著變化，以包括各種構(gòu)型和材料。
[0037]限制結(jié)構(gòu)30形成運(yùn)動(dòng)球10的中間層且被定位在殼體20和球膽40之間。一般而言，限制結(jié)構(gòu)30由具有有限的拉伸度的材料形成，以限制球膽40的膨脹，但可以具有各種構(gòu)型或目的。作為實(shí)例，限制結(jié)構(gòu)30可以由以下形成:(a)線、紗線或絲，其以各個(gè)方向圍繞球膽40反復(fù)纏繞，以形成基本上覆蓋整個(gè)球膽40的網(wǎng)格，(b)多個(gè)大體上平的或平坦的織物元件，這些織物元件被縫合到一起，以形成圍繞球膽40延伸的結(jié)構(gòu)，(c)多個(gè)大體上平的或平坦的織物條，其浸潰有膠乳且以重疊構(gòu)型圍繞球膽40放置，或(d)基本上無接合處的球形織物。在運(yùn)動(dòng)球10的一些構(gòu)型中，限制結(jié)構(gòu)30還可以被結(jié)合、連接或以其他方式并入到殼體20和球膽40中的任一個(gè)內(nèi)，或限制結(jié)構(gòu)30可以不存在于運(yùn)動(dòng)球10中。因此，限制結(jié)構(gòu)30的構(gòu)造可以顯著變化，以包括各種構(gòu)型和材料。
[0038]球膽40位于限制結(jié)構(gòu)30內(nèi)，以提供運(yùn)動(dòng)球10的內(nèi)部部分。與常規(guī)的運(yùn)動(dòng)球球膽一樣，球膽40具有中空構(gòu)型且可充氣(例如，通過閥50)，以有效地對運(yùn)動(dòng)球10的內(nèi)部加壓。參照圖3，球膽40由通過單個(gè)圓周接合處42連接的兩個(gè)球膽元件41形成。球膽元件41各自具有半球形形狀。因此，當(dāng)通過接合處42連接時(shí)，球膽元件41為球膽40提供大體球形的形態(tài)。為了賦予半球形形狀，球膽元件41可以為熱成型、模制或以其它方式制造以展示圓形的或半圓形的構(gòu)型的聚合物片。一旦被模制，球膽元件41在接合處42處連接。作為可選擇的方案，球膽元件41可以是在接合處42處連接且然后加壓以引起膨脹并使球膽40呈大體球形形狀的平坦聚合物元件。
[0039]用空氣或其它流體來加壓球膽40使得運(yùn)動(dòng)球10呈基本上球形形狀。更具體地，球膽40內(nèi)的流體壓力使得球膽40將向外的力施加于限制結(jié)構(gòu)30上。進(jìn)而，限制結(jié)構(gòu)30將向外的力施加于殼體20上。為了限制球膽40的膨脹且還限制殼體20中的張力，限制結(jié)構(gòu)30通常由具有有限的拉伸度的材料形成。也就是說，球膽40將向外的力施加到限制結(jié)構(gòu)30上，但限制結(jié)構(gòu)30的拉伸特征有效地防止向外的力在殼體20中引起顯著的張力。因此，限制結(jié)構(gòu)30可以用于限制來自球膽40的壓力，同時(shí)允許來自球膽40的向外的力在殼體20中引起基本上球形的形狀，從而賦予運(yùn)動(dòng)球10基本上球形的形狀。
[0040]盡管圖3的構(gòu)型提供球膽40的合適結(jié)構(gòu)，但是球膽元件41和接合處42可以具有各種其它形狀。作為一個(gè)實(shí)例，圖4A描繪了另一個(gè)構(gòu)型，其中球膽40結(jié)合通過具有在網(wǎng)球或棒球中的接合處的大體結(jié)構(gòu)的接合處42連接的兩個(gè)球膽元件41。球膽40還可以由具有六邊形和五邊形形狀的多個(gè)球膽元件41形成，如圖4B中所描繪的，從而賦予類似于殼體20的構(gòu)型。在其它構(gòu)型中，所有的球膽元件41都可以具有五邊形形狀，如圖4C中所描繪的，或球膽元件41都可以具有三角形形狀，如圖4D中所描繪的。球膽元件41還可以具有非幾何或不規(guī)則的形狀，如圖4E中所描繪的。因此，球膽40可以被形成為具有多種構(gòu)型。
[0041]閥50被固定到球膽元件41中的一個(gè)且提供空氣或其它流體可以通過其引入到球膽40中的結(jié)構(gòu)。也就是說，閥50可以用于對球膽40的中空內(nèi)部加壓。本文所討論的閥50的構(gòu)型意圖提供一種可用于運(yùn)動(dòng)球10和其它運(yùn)動(dòng)球的可能的閥構(gòu)型的實(shí)例。然而，本文所討論的概念可以適用于各種其它閥構(gòu)型，不管是常規(guī)設(shè)計(jì)還是非常規(guī)設(shè)計(jì)。參照圖5-7，描繪了球膽40的一部分和閥50。閥50包括閥殼51和閥插入件52。閥殼51形成閥50的外部且包括凸緣53和通道54。凸緣53從閥50的剩余部分向外延伸且具有大體圓形的且平坦的構(gòu)型。如圖7中所描繪的，凸緣53鄰近且平行于球膽40放置且被固定到球膽40。通道54延伸通過閥殼51且形成用于與充氣裝置(例如，連接到泵或空氣壓縮機(jī)的針)配合的開口。此外，通道54形成用于接納閥插入件52的擴(kuò)大區(qū)域，閥插入件52可以由密封以基本上防止流體通過閥50逃逸出球膽40的橡膠或硅酮材料形成。也就是說，閥插入件52允許充氣裝置用流體對球膽40加壓，且閥插入件52形成密封件，以防止流體逃逸。
[0042]閥50的第一部分從球膽40向外突出且可以延伸到限制結(jié)構(gòu)30和殼體20中。參照圖1，例如，閥50通過殼體20中的孔是可見的且可以延伸進(jìn)入到孔中，以與殼體20的表面齊平。因此，閥50通過殼體20中的孔可接近，用于將流體引入到球膽40中。閥50的第一部分從球膽40向外突出，而閥50的第二部分以相反的方向突出并進(jìn)入到球膽40中。參照圖6和圖7，球膽40在固定閥50的區(qū)域中形成孔43。因此，閥50的第二部分突出通過孔43且位于球膽40內(nèi)。
[0043]閥-球膽結(jié)合
[0044]可以采用各種結(jié)合技術(shù)將閥50固定到球膽40。這些結(jié)合技術(shù)的實(shí)例(將在下文中討論其中的每一種)包括熱結(jié)合、粘合劑結(jié)合及使用結(jié)合元件。用于將閥50固定到球膽40的特定的結(jié)合技術(shù)至少部分地取決于各因素，因素包括形成閥50和球膽40中的每一個(gè)的材料。更具體地，用于將閥50固定到球膽40的結(jié)合技術(shù)可以基于形成球膽40的外表面和凸緣53的材料來選擇。
[0045]用熱結(jié)合固定到球膽40的閥50的實(shí)例被描繪在圖5-7中。在這個(gè)構(gòu)型中，凸緣53平行于球膽40的外表面放置且接觸球膽40的外表面。當(dāng)球膽40的外表面和凸緣53中的一個(gè)或兩者結(jié)合熱塑性聚合物材料時(shí)，可以使用熱結(jié)合。盡管當(dāng)球膽40的外表面和凸緣53中的僅一個(gè)包含熱塑性聚合物材料時(shí)閥50和球膽40之間的結(jié)合部(bond)的強(qiáng)度可以是足夠強(qiáng)的，但是當(dāng)球膽40的外表面和凸緣53兩者由相容的(即，易于熱結(jié)合的)熱塑性聚合物材料形成時(shí)結(jié)合部可以展示出更大的強(qiáng)度。
[0046]如本文所使用的，術(shù)語“熱結(jié)合”或其變化形式被定義為涉及元件中的至少一個(gè)內(nèi)的熱塑性聚合物材料的軟化或熔化，使得元件的材料在冷卻時(shí)固定到彼此的在兩個(gè)元件之間的固定技術(shù)。作為實(shí)例，熱結(jié)合可以涉及(a)結(jié)合熱塑性聚合物材料的兩個(gè)元件的熔化或軟化，使得熱塑性聚合物材料彼此相互混合(例如，擴(kuò)散通過熱塑性聚合物材料之間的邊界層)且在冷卻時(shí)固定到一起；(b)結(jié)合熱塑性聚合物材料的第一元件的熔化或軟化，使得熱塑性聚合物材料延伸入或滲入第二元件的結(jié)構(gòu)，以在冷卻時(shí)使元件固定到一起?’及(C)結(jié)合熱塑性聚合物材料的第一元件的熔化或軟化，使得熱塑性聚合物材料延伸入或滲入在第二元件中形成的裂縫或腔，以在冷卻時(shí)使元件固定到一起。因此，如上文所討論的，當(dāng)(a)球膽40的外表面和凸緣53兩者包含熱塑性聚合物材料或(b)球膽40的外表面和凸緣53中的僅一個(gè)包含熱塑性聚合物材料時(shí)，因此可以發(fā)生熱結(jié)合。盡管熱結(jié)合可以用傳導(dǎo)作為將熱應(yīng)用到元件的方式來進(jìn)行，但是熱結(jié)合還包括例如射頻能量(即，射頻結(jié)合)和高頻聲音(即，音波結(jié)合)的使用。此外，熱結(jié)合通常不涉及粘合劑的使用，但涉及用熱使元件直接結(jié)合到彼此。然而，在一些情況下，粘合劑可以被用于補(bǔ)充連接凸緣53和球膽40的熱結(jié)合部。
[0047]用粘合劑結(jié)合固定到球膽40的閥50的實(shí)例被描繪在圖8-10中。在這個(gè)構(gòu)型中，凸緣53平行于球膽40的外表面放置且用粘合劑61連接到球膽40的外表面。盡管凸緣53可以在通過粘合劑結(jié)合連接時(shí)接觸球膽40的外表面，但是粘合劑61的薄層還可以使凸緣53與球膽40的外表面隔開。一般而言，可以使用粘合劑結(jié)合，而不管形成球膽40的外表面和凸緣53的材料。然而，應(yīng)根據(jù)形成球膽40的外表面和凸緣53的特定材料來選擇粘合劑61的化學(xué)組成。也就是說，粘合劑61應(yīng)被選擇為能夠結(jié)合球膽40的外表面和凸緣53兩者。
[0048]此外,用具有連接層(tie layer) 62的形式的結(jié)合元件固定到球膽40的閥50的實(shí)例被描繪在圖11-13中。在這個(gè)構(gòu)型中，凸緣53平行于球膽40的外表面放置且通過連接層62與球膽40的外表面隔開。也就是說，連接層62被定位在凸緣53和球膽40之間。盡管連接層62的結(jié)構(gòu)可以顯著變化，但是連接層62被描繪成具有圓形和環(huán)形形狀的構(gòu)型。而且，連接層62的直徑被描繪成大于凸緣53的直徑。在這個(gè)構(gòu)型中，連接層62的外邊緣向外延伸且延伸超出凸緣53的外邊緣，如圖11中所描繪的。
[0049]例如，當(dāng)凸緣53由硫化橡膠形成且球膽40的外表面由另外的聚合物材料形成時(shí)，可以利用連接層62。如所描繪的，連接層62通過粘合劑結(jié)合(S卩，用粘合劑61)連接到凸緣53，且連接層62通過熱結(jié)合連接到球膽40。因此，連接層62可以通過不同的結(jié)合技術(shù)連接到閥50和球膽40中的每一個(gè)。
[0050]連接層62的使用為運(yùn)動(dòng)球10提供各種優(yōu)勢。例如，粘合劑61可以用于首先將連接層62結(jié)合到凸緣53。隨后，連接層62可以通過熱結(jié)合連接到球膽40。在一些制造工藝期間，可以通過以下提高效率:在一個(gè)地方(例如，在制造閥50的地方)使連接層62結(jié)合到凸緣53且然后在另一個(gè)地方(例如，在制造球膽40的地方)利用熱結(jié)合來使閥50連接到球膽40。連接層62的另外的優(yōu)勢在于其可以用于結(jié)合球膽40的外表面和凸緣53中的異質(zhì)材料。例如，球膽40的外表面和凸緣53可以由不易通過熱結(jié)合和粘合劑結(jié)合中的任一種來結(jié)合的材料形成。然而，連接層62的材料可以被選擇為使得(a)粘合劑結(jié)合將連接層62連接到凸緣53且(b)熱結(jié)合將連接層62連接到球膽40。也就是說，連接層的材料可以被選擇為有效地連接閥50和球膽40。
[0051]材料選擇
[0052]在選擇用于球膽40的材料時(shí)，可以考慮多種因素。作為實(shí)例，可以考慮材料的工程性能(例如，抗拉強(qiáng)度、拉伸性能、疲勞特性、動(dòng)態(tài)模量及損耗角正切)?？梢钥紤]材料成形為球膽元件41且在制造球膽40的期間結(jié)合以形成接合處42的能力。還可以考慮材料通過上文所討論的結(jié)合技術(shù)中的任一種結(jié)合閥50的能力。此外，可以考慮材料防止由球膽40容納的流體的傳輸(例如，擴(kuò)散、滲透)的能力。
[0053]用于球膽40的合適的材料包括各種熱固性聚合物材料和熱塑性聚合物材料。熱塑性聚合物材料的優(yōu)勢在于它們可以被模制(例如，熱成型)以賦予每一個(gè)球膽元件41的形狀。而且，熱塑性聚合物材料可以被彼此熱結(jié)合，以形成接合處42。可用于球膽40的聚合物材料的實(shí)例包括以下中的任一種:聚氨酯、氨基甲酸酯(urethane)、聚酯、聚酯聚氨酯、聚醚、聚醚聚氨酯、膠乳、聚己酸內(nèi)酯、聚氧丙烯、聚碳酸酯巨乙二醇(polycarbonatemacroglycol)及其混合物。
[0054]如上所述的材料中的任一種可以形成球膽40。參照圖14A，描繪了通過球膽40的一部分的橫截面。在這個(gè)構(gòu)型中，單一材料形成球膽40的兩個(gè)表面且在表面之間均勻地延伸。因此，實(shí)際上，球膽40可以被形成為任何合適材料的單層。另外的構(gòu)型被描繪在圖14B中，其中球膽40包括第一層44和第二層45。第一層44形成球膽40的外表面的一部分，而第二層45形成球膽40的內(nèi)表面的一部分。層狀構(gòu)型的優(yōu)勢在于有效地結(jié)合了形成第一層44的材料的性能和形成第二層45的材料的性能。例如，第一層44可以由促進(jìn)與閥50熱結(jié)合的耐用材料形成，且第二層45可以由基本上防止或減少由球膽40容納的流體的傳輸?shù)钠琳喜牧闲纬伞１M管層44和45的相對厚度可以基本上相等，但是圖14C描繪了其中第二層45展示出比第一層44大的厚度的構(gòu)型。作為另外的構(gòu)型，圖14D描繪了包括第三層46的層狀結(jié)構(gòu)。在這個(gè)構(gòu)型中，所有三個(gè)層44-46可以由具有有利于球膽40的性能的不同材料形成?？蛇x擇地，層44和46可以由相同的材料形成，同時(shí)第二層45由不同的材料形成。因此,球膽40內(nèi)的材料的結(jié)構(gòu)可以顯著變化。
[0055]一般而言，由球膽40容納的流體將是空氣，空氣主要包括以下比例的分子:78%氮?dú)猓?1%氧氣，小于1%氬氣和二氧化碳，及少量的其它氣體。根據(jù)濕度水平，空氣還包括平均約1%的水蒸氣。因此，選擇具有基本上防止氮?dú)饣蜓鯕獾膫鬏數(shù)哪芰Φ牟牧峡梢杂行У叵拗朴汕蚰?0容納的流體的傳輸，從而限制球膽40內(nèi)的壓力變化?？梢杂汕蚰?0容納的其它流體包括六氟化硫和基本上純的氮?dú)狻?br> [0056]在限制傳輸上有效的材料的實(shí)例被公開在Mitchell等人的美國專利號5，713，141和5，952，065中，所述兩篇專利通過引用并入本文。盡管可以利用各種構(gòu)型，但這種材料通常包括熱塑性聚合物材料的第一層和屏障材料的第二層。熱塑性聚合物材料提供形成熱結(jié)合部的能力，以及適度的抗拉強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、撓曲疲勞強(qiáng)度、彈性模量和耐磨性。屏障材料在限制球膽40內(nèi)的流體(例如，氮?dú)?的傳輸上是有效的。在一些構(gòu)型中，熱塑性聚合物材料可以是熱塑性聚氨酯。而且，熱塑性聚氨酯可以選自包括以下的組:基于聚酯、聚醚、聚己酸內(nèi)酯、聚氧丙烯和聚碳酸酯巨乙二醇的材料，及其混合物。在一些構(gòu)型中，屏障材料可以選自包括以下的組:乙烯-乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯、丙烯腈和丙烯酸甲酯的共聚物、聚酯比如聚對苯二甲酸乙二醇酯、脂肪族和芳香族聚酰胺、液晶聚合物及聚氨酯工程熱塑性塑料。在圖14B的構(gòu)型中，例如，熱塑性聚氨酯可以形成第一層44且屏障材料(例如，乙烯-乙烯醇共聚物)可以形成第二層45。作為涉及圖14D的構(gòu)型的另外的實(shí)例，熱塑性聚氨酯可以形成層44和46，且屏障材料(例如，乙烯-乙烯醇共聚物)可以形成第二層45。在一些構(gòu)型中，球膽40可以由其它層狀材料形成，包括在Bonk等人的美國專利號6，082，025和6，127,026中公開的材料，這兩篇專利通過引用并入本文。
[0057]在限制流體(例如，氮?dú)?的傳輸中有效的材料的另外的實(shí)例被描繪在圖14E中。這種材料包括具有四個(gè)層47、一個(gè)層48和兩個(gè)層49的多層狀構(gòu)型。層47可以是熱塑性聚氨酯，包括選自包括以下的組中的任一種:基于聚酯、聚醚、聚己酸內(nèi)酯、聚氧丙烯和聚碳酸酯巨乙二醇的材料，及其混合物。層48可以是乙烯-乙烯醇共聚物。此外，層49可以是可能來自這種材料的循環(huán)部分的熱塑性聚氨酯和乙烯-乙烯醇共聚物的再研磨物(regrind)或混合物。注意，這種材料的中心部分包括位于由乙烯-乙烯醇共聚物形成的一個(gè)層48的相對側(cè)上的由熱塑性聚氨酯形成的兩個(gè)層47。
[0058]對圖14E的材料進(jìn)行的測試，證明了與常用于運(yùn)動(dòng)球球膽的其它材料相比的增加的保持充氣的性能。更具體地，測試表明橡膠籃球球膽以約為圖14E的材料的速率的47倍的速率傳輸氧氣。類似地，測試表明熱塑性聚氨酯足球球膽以約為圖14E的材料的速率的361倍的速率傳輸氧氣。此外，橡膠和熱塑性聚氨酯兩者以比圖14E的材料大的速率傳輸?shù)獨(dú)狻Ｒ虼?，圖14E的包含乙烯-乙烯醇共聚物作為屏障的材料展示出比常用于運(yùn)動(dòng)球球膽的其它材料小的氧氣和氮?dú)鈧鬏?。因此，?shí)際上，圖14E的材料和上文所述的其它材料可以用于提供保持充氣的球膽。
[0059]適合用于球膽40的材料的另外的實(shí)例包括具有氣體屏障材料和彈性材料的交替層的柔性微層膜，如在Bonk等人的美國專利號6，082，025和6，127,026中所公開的。額外的合適的材料被公開在Rudy的美國專利號4，183，156和4，219，945中。另外的合適的材料包括含有晶體材料的熱塑性薄膜，如在Rudy的美國專利號4，936，029和5，042，176中所公開的；及含有聚酯多元醇的聚氨酯，如在Bonk等人的美國專利號6，013，340,6, 203，868和6，321,465中所公開的。
[0060]與球膽40—樣,對于閥50,可以利用各種材料。閥殼51可以由各種熱固性聚合物材料(例如，硫化橡膠)或各種熱塑性聚合物材料(例如，熱塑性聚氨酯和熱塑性彈性體)形成。根據(jù)其中意圖使用閥50的特定應(yīng)用，可以通過由熱固性聚合物材料或熱塑性聚合物材料形成閥殼51，來獲得優(yōu)勢。在用于運(yùn)動(dòng)球的一些制造方法(包括包含硫化的制造工藝)中，閥殼51可以經(jīng)歷熱。已知熱固性聚合物材料可以比熱塑性聚合物更熱穩(wěn)定，可以將這些材料用于其中閥50被暴露于相對高的溫度下的應(yīng)用中。在存在相對低的或中等的溫度的地方制造運(yùn)動(dòng)球時(shí)，閥殼51可以由熱塑性聚合物材料形成，以利用熱結(jié)合作為將閥50固定到球膽40的方式。而且，閥插入件52還可以由各種材料形成，且實(shí)例為橡膠和硅酮。
[0061]用于第一運(yùn)動(dòng)球的制造工藝
[0062]運(yùn)動(dòng)球10可以通過各種工藝來制造。關(guān)于殼體20，各種殼體板21可以通過縫合、粘合劑結(jié)合或熱結(jié)合來連接。傳統(tǒng)上，英式足球的殼體板是通過縫合來連接的，且這種工藝是眾所周知的。利用熱結(jié)合來連接運(yùn)動(dòng)球的殼體板的工藝的實(shí)例被公開在Raynak等人的美國專利申請公布2009/0325744和Raynak等人的美國專利申請公布2010/0240479中。
[0063]球膽40可以通過各種方法來形成。如上文所討論的，球膽元件41可以為熱成型、模制或以其它方式制造以展示圓形的或半圓形的構(gòu)型的聚合物元件。一旦被模制，球膽元件41在接合處42處連接。這種一般工藝被公開在Rapaport等人的美國專利申請公布2009/0325745中，所述專利申請公布通過引用并入本文。閥50可以通過粘合劑結(jié)合、熱結(jié)合或結(jié)合元件在制造工藝的各個(gè)階段連接到球膽40。例如，閥50可以(a)在熱成型之前連接到聚合物片，(b)在形成接合處42之前連接到球膽元件41，或(c)在形成接合處42后連接到球膽40。作為可選擇的方案，球膽元件41可以是在接合處42處連接且然后加壓以引起膨脹并使球膽40呈大體球形形狀的平坦聚合物元件。
[0064]在形成球膽40且連接閥50后，限制結(jié)構(gòu)30可以圍繞球膽40放置。如上文所討論的，限制結(jié)構(gòu)30可以由以下形成:(a)線、紗線或絲，其以各個(gè)方向圍繞球膽40反復(fù)纏繞，以形成基本上覆蓋整個(gè)球膽40的網(wǎng)格，(b)多個(gè)大體上平的或平坦的織物元件，這些織物元件被縫合到一起，以形成圍繞球膽40延伸的結(jié)構(gòu)，(c)多個(gè)大體上平的或平坦的織物條，其浸潰有膠乳且以重疊構(gòu)型圍繞球膽40放置，或(d)基本上無接合處的球形織物。限制結(jié)構(gòu)30和球膽40的組合然后位于殼體20內(nèi)，以基本上完成運(yùn)動(dòng)球10的制造。
[0065]關(guān)于用于運(yùn)動(dòng)球10的制造工藝的額外的考慮適合于閥50。如上文所討論的，閥51可以由各種熱固性聚合物材料(例如，硫化橡膠)或各種熱塑性聚合物材料(例如，熱塑性聚氨酯和熱塑性彈性體)形成。上文所討論的用于運(yùn)動(dòng)球10的制造工藝通常涉及相對低的或中等的溫度。因此，閥50可以由熱塑性聚合物材料形成，以利用熱結(jié)合作為將閥50固定到球膽40的方式。然而，盡管相對低的或中等的溫度，對于閥50，可以利用各種熱固性聚合物材料。
[0066]第二運(yùn)動(dòng)球構(gòu)型
[0067]盡管運(yùn)動(dòng)球10可以具有英式足球的構(gòu)型，但是與運(yùn)動(dòng)球10相關(guān)聯(lián)的概念可以結(jié)合到其它類型的運(yùn)動(dòng)球中。參照圖15，運(yùn)動(dòng)球70被描繪成具有足球的構(gòu)型。殼體71形成運(yùn)動(dòng)球70的外部且由通過接合處73連接的各種板72形成。帶子(lace)74還沿著接合處73中的一個(gè)延伸。單獨(dú)描繪在圖16中的球膽75位于殼體71內(nèi)且由在接合處77連接的各種球膽元件76形成。運(yùn)動(dòng)球10和球膽40各自具有大體球形形狀，而運(yùn)動(dòng)球70和球膽75各自具有為足球的特征的長方形形狀。此外，運(yùn)動(dòng)球70包括閥78。
[0068]球膽75和閥78結(jié)合了上文關(guān)于球膽40和閥50所討論的許多特征。因此，球膽75可以由例如包括熱塑性聚合物材料的第一層和乙烯-乙烯醇共聚物的第二層的材料形成。此外，閥78可以通過粘合劑結(jié)合、熱結(jié)合或結(jié)合元件固定到球膽75。在一些構(gòu)型中，閥78可以由熱固性聚合物材料(例如，硫化橡膠)或各種熱塑性聚合物材料(例如，熱塑性聚氨酯和熱塑性彈性體)形成。因此，運(yùn)動(dòng)球70展示出上文關(guān)于運(yùn)動(dòng)球10所討論的許多特征，且主要區(qū)別在于形狀。類似地，包括殼體和球膽的其它類型的運(yùn)動(dòng)球還可以結(jié)合這些特征，包括例如用于橄欖球的足球和排球。還應(yīng)注意，上文關(guān)于運(yùn)動(dòng)球10所討論的一般制造工藝還可以用于運(yùn)動(dòng)球70。
[0069]第三運(yùn)動(dòng)球構(gòu)型
[0070]另外的運(yùn)動(dòng)球80在圖17和圖18中被描繪為具有籃球構(gòu)型。運(yùn)動(dòng)球80具有包括各種板81、構(gòu)架層(carcass layer)82、纏繞層83和球膽84的層狀構(gòu)型。此外,運(yùn)動(dòng)球80包括閥85。板81是結(jié)合到構(gòu)架層82的外部的單獨(dú)的元件。盡管描繪了 8塊板81，但可以利用其它數(shù)目的板81。板81中的每一塊與相鄰的板81間隔開，以形成暴露構(gòu)架層82的部分的縫隙或空間。因此，板81和構(gòu)架層82兩者形成運(yùn)動(dòng)球80的外表面的部分。纏繞層83位于構(gòu)架層82的內(nèi)部且由圍繞球膽84反復(fù)纏繞的繩、線、紗線或絲形成，球膽84形成運(yùn)動(dòng)球80的內(nèi)部部分。作為可選擇的方案或除了纏繞層83以外，可以利用關(guān)于運(yùn)動(dòng)球10所述的任一限制結(jié)構(gòu)。球膽84和閥85結(jié)合了上文關(guān)于球膽40和閥50所討論的許多特征。作為一個(gè)實(shí)例，因此，球膽84可以由例如包括熱塑性聚合物材料的第一層和乙烯-乙烯醇共聚物的第二層的材料形成。而且，在下文的制造工藝中討論的運(yùn)動(dòng)球80和運(yùn)動(dòng)球10和70之間的差異表明，上文關(guān)于球膽40所討論的特征可以結(jié)合到各種運(yùn)動(dòng)球類型中。
[0071]在圖19和圖20中描繪的模具90可以用于形成運(yùn)動(dòng)球80的制造工藝中。模具90具有上模具部分91和下模具部分92。模具部分91和92中的每一個(gè)具有帶構(gòu)架層82的直徑的半球形凹部93。因此，當(dāng)使模具部分91和92連接到一起時(shí)，凹部93形成具有構(gòu)架層82的尺寸的大體球形空腔。模具90結(jié)合可以為嵌入到模具部分91和92中的每一個(gè)內(nèi)的一系列電阻加熱元件的加熱系統(tǒng)(未描繪)。加熱系統(tǒng)還可以為穿過模具部分91和92以引導(dǎo)加熱流體的多個(gè)導(dǎo)管。
[0072]現(xiàn)在將討論利用模具90來形成運(yùn)動(dòng)球80的方式。首先，根據(jù)上文關(guān)于球膽40所述的一般原理來形成球膽84。此外，將閥85固定到球膽84。盡管熱結(jié)合或粘合劑結(jié)合是合適的，但還可以利用類似于連接層62的結(jié)合元件。球膽84然后被充氣至相應(yīng)于運(yùn)動(dòng)球80內(nèi)的球膽84的所得體積或直徑的體積或直徑。一旦被充氣，繩、線、紗線或絲圍繞球膽84反復(fù)纏繞，以形成纏繞層83，如圖21A所描繪的。一旦完成纏繞層83，各種未硫化的橡膠元件86圍繞纏繞層83、球膽84和閥85的組合而定位，如圖21B所描繪的。纏繞層83、球膽84、閥85和橡膠元件86的組合然后被放置在模具部分91和92之間，如圖21C所描繪的，且模具部分91和92圍繞部件閉合，如圖21D所描繪的。
[0073]在制造工藝的這個(gè)階段，模具90被加熱以使橡膠元件86硫化且由橡膠元件86形成構(gòu)架層82。實(shí)際上，硫化工藝使橡膠元件86熔化且在橡膠元件86的化學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)形成交聯(lián)，以形成圍繞纏繞層83、球膽84、閥85的硫化橡膠殼(即，構(gòu)架層82)。一旦完成硫化工藝，打開模具90且取出構(gòu)架層82、纏繞層83、球膽84和閥85的組合，如圖2IE中所描繪的。板81然后被固定到構(gòu)架層82的外表面，如圖21F中所描繪的，以基本上完成運(yùn)動(dòng)球80的制造。
[0074]例如，在運(yùn)動(dòng)球10中，殼體20通過連接殼體板21的各種縫合或結(jié)合工藝來形成。限制結(jié)構(gòu)30和球膽40然后被插入到殼體20內(nèi)。相比之下，運(yùn)動(dòng)球80通過上文所討論的模制工藝來形成，其中構(gòu)架層82、纏繞層83、球膽84和閥85經(jīng)歷相對高的溫度。更具體地，這些元件經(jīng)歷足以使構(gòu)架層82中的橡膠材料硫化的溫度?？紤]到運(yùn)動(dòng)球80的元件在制造期間經(jīng)歷相對高的溫度，通過由熱固性聚合物材料(例如，橡膠)形成閥85 (或至少閥85的閥殼)來獲得優(yōu)勢。更具體地，熱固性聚合物材料可以是相對熱穩(wěn)定的，因此可以將這些材料用于其中閥85被暴露于較高溫度的應(yīng)用中。盡管閥85可以由熱固性聚合物材料形成，但球膽84可以結(jié)合熱塑性聚合物材料，以及賦予運(yùn)動(dòng)球80保持充氣性能的屏障材料。
[0075]閥85的構(gòu)型被描繪成類似于來自運(yùn)動(dòng)球10的閥50。閥85意圖提供可用于運(yùn)動(dòng)球80和其它運(yùn)動(dòng)球的一種可能的閥構(gòu)型的實(shí)例。參照圖22-24，可用于運(yùn)動(dòng)球80以及運(yùn)動(dòng)球10和70的另外的閥95被描繪成具有閥殼96和閥插入件97。閥殼96包括從閥95的剩余部分向外延伸且用粘合劑61固定到連接層62的凸緣98。連接層62轉(zhuǎn)而熱結(jié)合到球膽84。在其它構(gòu)型中，凸緣98可以通過粘合劑或熱結(jié)合直接固定到球膽84。閥插入件97允許充氣裝置用流體對球膽84加壓，且閥插入件97形成密封件，以防止流體逃逸。除了閥95以夕卜，在包括運(yùn)動(dòng)球10、70和80的各種運(yùn)動(dòng)球中，還可以利用例如在美國專利號1，990, 374、2，318，115,2, 671，633,3, 100，641,5, 294，112,7, 082，958 和 7，517，294 中所描繪的閥構(gòu)型中的任一種。
[0076]在上文和附圖中參照多種構(gòu)型公開了本發(fā)明。然而，本公開內(nèi)容的目的是提供有關(guān)本發(fā)明的各種特征和概念的實(shí)例，而不是限制本發(fā)明的范圍。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，可對以上描述的構(gòu)型進(jìn)行許多改變和變更，而不背離如由所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)動(dòng)球，包括: 殼體，其形成所述球的外表面的至少一部分； 球膽，其位于所述殼體內(nèi)以用于密封加壓流體，所述球膽由包括熱塑性聚合物材料的第一層和乙烯-乙烯醇共聚物的第二層的材料形成；以及 閥，其用于將流體引入到所述球膽中，所述閥被固定到所述球膽且從所述殼體的外部可接近。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述熱塑性聚合物材料是熱塑性聚氨酯。
3.如權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述熱塑性聚氨酯選自由以下組成的組:基于聚酯、聚醚、聚己酸內(nèi)酯、聚氧丙烯和聚碳酸酯巨乙二醇的材料，及其混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述球膽包括熱塑性聚合物材料的第三層，所述第二層位于所述第一層和所述第三層之間。
5.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述第一層位于所述第二層的外部。
6.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中連接層將所述閥固定到所述球膽的所述第一層，所述連接層由熱塑性聚合物材料形成。
7.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述閥包括平行于所述球膽的表面放置的凸緣，所述凸緣被固定到所述球膽的外表面。
8.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述閥包括平行于所述球膽的外表面放置的凸緣，且連接層位于所述凸緣和所述球膽的所述表面之間，所述連接層將所述閥結(jié)合到所述球膽。
9.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述閥包括鄰近所述球膽的所述第一層放置的凸緣，且連接層位于所述凸緣和所述球膽的所述第一層之間，所述連接層用粘合劑結(jié)合連接到所述凸緣，且所述連接層用熱結(jié)合連接到所述球膽的所述第一層。
10.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中限制結(jié)構(gòu)位于所述殼體和所述球膽之間。
11.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述殼體包括沿著鄰近邊緣連接的多塊板。
12.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述殼體包括硫化橡膠元件。
13.—種運(yùn)動(dòng)球,包括: 殼體，其形成所述球的外表面的至少一部分； 球膽，其位于所述殼體內(nèi)以用于密封加壓流體，所述球膽由包括熱塑性聚氨酯的第一層和乙烯-乙烯醇共聚物的第二層的材料形成，所述第一層位于所述第二層的外部；以及 閥，其用于將流體引入到所述球膽中，所述閥被固定到所述球膽的所述第一層且從所述殼體的外部可接近。
14.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述熱塑性聚氨酯選自由以下組成的組:基于聚酯、聚醚、聚己酸內(nèi)酯、聚氧丙烯和聚碳酸酯巨乙二醇的材料，及其混合物。
15.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述球膽包括熱塑性聚氨酯的第三層，所述第二層位于所述第一層和所述第三層之間。
16.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)球，其中連接層將所述閥固定到所述球膽的所述第一層，所述連接層由熱塑性材料形成。
17.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述閥包括鄰近所述球膽的所述第一層放置的凸緣，且連接層位于所述凸緣和所述球膽的所述第一層之間，所述連接層用粘合劑結(jié)合連接到所述凸緣，且所述連接層用熱結(jié)合連接到所述球膽的所述第一層。
18.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)球，其中限制結(jié)構(gòu)位于所述殼體和所述球膽之間。
19.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述殼體包括沿著鄰近邊緣連接的多塊板。
20.如權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述殼體包括硫化橡膠元件。
21.—種運(yùn)動(dòng)球,包括: 殼體，其形成所述球的外表面的至少一部分，所述殼體界定孔； 球膽，其位于所述殼體內(nèi)以用于密封加壓流體，所述球膽至少部分地由第一熱塑性聚合物材料形成；以及 閥，其通過所述殼體的所述孔可接近，用于將流體引入到所述球膽中，所述閥至少部分地由熱結(jié)合到所述球膽的所述第一熱塑性聚合物材料的第二熱塑性聚合物材料形成。
22.如權(quán)利要求21所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述第一熱塑性聚合物材料和所述第二熱塑性聚合物材料是熱塑性聚氨酯。
23.如權(quán)利要求21所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述球膽包括第一層和第二層，所述第一層由所述第一熱塑性聚合物材料形成，且所述第二層由乙烯-乙烯醇共聚物形成。
24.如權(quán)利要求23所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述第一熱塑性聚合物材料是熱塑性聚氨酯。
25.如權(quán)利要求24所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述熱塑性聚氨酯選自由以下組成的組:基于聚酯、聚醚、聚己酸內(nèi)酯、聚氧丙烯和聚碳酸酯巨乙二醇的材料，及其混合物。
26.如權(quán)利要求23所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述第一層位于所述第二層的外部。
27.如權(quán)利要求21所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述閥形成包括所述第二熱塑性聚合物材料的凸緣，所述凸緣被熱結(jié)合到所述球膽的所述第一熱塑性聚合物材料。
28.如權(quán)利要求21所述的運(yùn)動(dòng)球，其中限制結(jié)構(gòu)位于所述殼體和所述球膽之間。
29.如權(quán)利要求21所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述殼體包括沿著鄰近邊緣連接的多塊板。
30.一種制造運(yùn)動(dòng)球的方法，所述方法包括: 提供至少部分地由第一熱塑性聚合物材料形成的球膽； 提供至少部分地由第二熱塑性聚合物材料形成的閥； 將所述閥熱結(jié)合到所述球膽；以及 將所述閥的至少一部分和所述球膽定位在殼體內(nèi)。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括將所述第一熱塑性聚合物材料和所述第二熱塑性聚合物材料選擇為熱塑性聚氨酯的步驟。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其中提供所述球膽的步驟包括形成第一層和第二層，所述第一層由所述第一熱塑性聚合物材料形成，且所述第二層由乙烯-乙烯醇共聚物形成。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中提供所述球膽的步驟還包括將所述第一熱塑性聚合物材料選擇成熱塑性聚氨酯。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中提供所述球膽的步驟還包括將所述第一層定位在所述第二層的外部。
35.一種運(yùn)動(dòng)球,包括: 殼體，其形成所述球的外表面的至少一部分； 球膽，其位于所述殼體內(nèi)以用于密封加壓流體，所述球膽由包括熱塑性聚合物材料的第一層和屏障材料的第二層的材料形成；以及 閥，其用于將流體引入到所述球膽中，所述閥被固定到所述球膽且從所述殼體的外部可接近。
36.如權(quán)利要求35所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述熱塑性聚合物材料是熱塑性聚氨酯。
37.如權(quán)利要求36所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述熱塑性聚氨酯選自由以下組成的組:基于聚酯、聚醚、聚己酸內(nèi)酯、聚氧丙烯和聚碳酸酯巨乙二醇的材料，及其混合物。
38.如權(quán)利要求35所述的運(yùn)動(dòng)球，其中所述屏障材料選自由以下組成的組:乙烯-乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯、丙烯腈和丙烯酸甲酯的共聚物、聚酯比如聚對苯二甲酸乙二醇酯、脂肪族和芳香族聚酰胺以 及液晶聚合物。
【文檔編號】A63B41/02GK103747840SQ201280033017
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月4日
【發(fā)明者】斯科特·R·伯格倫, 馬克·麥克納米, 斯科特·W·約翰遜, 艾里克·L·弗里斯 申請人:耐克國際有限公司