專利名稱：運(yùn)動(dòng)用球之球膽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一運(yùn)動(dòng)用球之球膽，具體地說，本發(fā)明是有關(guān)一具有良好空氣保持性與極佳耐用性，特別是對(duì)一足球或排球很有用的球膽。
許多運(yùn)動(dòng)把一充氣之球當(dāng)做鍛練身體的必要部份，例如足球，排球，籃球與美式足球這些大眾化的運(yùn)動(dòng)，其中球是一個(gè)關(guān)鍵性的部份。
在至少所有較高層次之運(yùn)動(dòng)中的球具有一用來保持加壓空氣之球膽，一用以周期性地使該球充氣到所需要量的氣閥，以及一用以防止磨耗及/或碰觸感覺的殼體。該球必須具有適當(dāng)之形狀而且還必須具有適當(dāng)之平衡。
首先，該球膽必須完美地成形，因?yàn)榀B置于該球膽上之球的殼體會(huì)呈現(xiàn)出該球膽的形狀，除非進(jìn)行特殊之加工。球膽本身的壁厚必須一致，才不會(huì)產(chǎn)生不均勻之重量分布，熟練之球員可以輕易地測出不具正確形狀或呈不平衡的球。
在球內(nèi)使用的球膽還必須能保存加壓空氣一段相當(dāng)長的時(shí)間，而且通常，要在不好的氣候狀況之下。此外，該球膽必須能承受重復(fù)劇烈的打擊，例如腳踢，而不會(huì)破裂也不會(huì)使它的閥組件脫出。該球膽的抗磨擦性也是很重要的，因?yàn)樵谑褂脮r(shí)該球膽會(huì)不斷地磨擦該球外殼的內(nèi)側(cè)。最后，該球膽必須低成本制造并且可靠維修。
最近銷售的運(yùn)動(dòng)用球的球膽是以各種不同材料與各種不同方法制成，例如，丁基橡膠用在足球與美式足球的球膽已有多年了，這類球膽是由于丁基橡膠粒模制而成，或者是由沖模沖切丁基橡膠片而制成。丁基橡膠本身是一種制造球膽的好材料，因?yàn)樗哂袠O佳的空氣保存性。不幸的是，一與該丁基橡膠相容且防漏的氣閥組件卻難于獲得，主要原因是因?yàn)檫@些運(yùn)動(dòng)用球會(huì)在該閥組件與球膽交界面處施以彎曲應(yīng)力，由丁基橡膠制成之球膽會(huì)過早地破裂，由于該丁基橡膠本身抗磨性低。球膽也可以用一浸泡法來制造，其中一芯模浸泡在一液體乳膠中一段足夠的時(shí)間而形成一所需厚度的固體膜，這樣所得球膽的膜厚非常均勻，但是，空氣保持性不佳而且很容易破裂。
在某些文獻(xiàn)中，例如美國專利第4,093,219號(hào)與4,119,592號(hào)中曾公開一旋轉(zhuǎn)模制法可以用來制造一球膽。但是，這種方法并未廣泛被工業(yè)界所采用，因?yàn)樗娜秉c(diǎn)是設(shè)備成本高且處理時(shí)間緩慢。此外，所制之球膽具有一硬的不適服的感覺。
最近很需要一種可以用經(jīng)濟(jì)的方式制造而且具有所希望物理特性的運(yùn)動(dòng)用球球膽，在本發(fā)明中，這一內(nèi)膽已可以經(jīng)濟(jì)地制造出來，該球膽之壁的厚度是一致的而且具有完美的形狀。最重要的是，該球膽具有良好的空氣保持性以及極佳的抗摩擦性。
一運(yùn)動(dòng)用球之球膽包括一用以保存加壓空氣的中空內(nèi)核，以及一連串固定在該內(nèi)核并且永久地結(jié)合在一起的熱塑性彈性圈帶，該內(nèi)核具有一永久地密封在一壁內(nèi)之氣閥，而且其大小形狀非常近似所使用運(yùn)動(dòng)用球的大小與形狀。該圈帶為圓柱形而且在至少內(nèi)核部份地充氣時(shí)，其大小剛好套在該內(nèi)核上，一第一圈帶是固定在該內(nèi)核上而且一第二圈帶是與該第一圈帶成約90度相交地直接固定在該第一圈帶上，接下來的圈帶是與前一個(gè)圈帶成角度地固定在該內(nèi)核上，以便確實(shí)使該內(nèi)核被這些圈帶完全且均勻地覆蓋。一模制方法使該內(nèi)核與這些圈帶永久地互相結(jié)合在一起而形成一具有平滑表面與適當(dāng)形狀的球膽。


圖1至圖6是制造本發(fā)明球膽的連續(xù)透視圖，表示圖1中內(nèi)核以及在圖2至圖6中表示將五條分開的圈帶接連固定在該內(nèi)核四周。
圖7是本發(fā)明之球膽的透視圖。
圖8是一使用在圖1至圖7中球膽之氣閥的部份剖面圖。
下文就本發(fā)明球膽配合附圖加以說明，雖然下述說明是針對(duì)一足球所使用的球膽，但是在此應(yīng)理解為各種使用在排球，籃球，水球，足球，吊袋球等各種形狀與大小的球膽，該內(nèi)核以及這些球膽與之相連接圈帶的準(zhǔn)確形狀與大小在設(shè)定球的物理?xiàng)l件之后也可容易地確定。
請(qǐng)參閱圖1至圖6，其中表示一系列用來制造如圖7所示使用在一足球中球膽10的步驟，該球膽10具有一中空內(nèi)核11以及用上述方式固定在該內(nèi)核上的圈帶12，13，14，15與6，該內(nèi)核11與這些圈帶是由一熱塑性彈性體制成，最好是一以聚酯為基底或以聚醚為基底的聚氨基甲酸乙酯。這種彈性體具有可以使它們?cè)谥圃煲贿\(yùn)動(dòng)用球球膽，特別使用在一可能會(huì)在戶外惡劣氣候狀況下之運(yùn)動(dòng)用球的時(shí)候，更適合使用。該熱塑性聚氨基甲酸乙酯彈性體具有良好的空氣保存性，極佳的耐摩性，非常強(qiáng)的韌性，良好的低溫可撓曲性以及極佳的耐濕性。這種彈性體還具有可以使它們?cè)跀D壓成形與模壓操作時(shí)容易加工，所有這些特性在本發(fā)明中都是必需的，其它的熱塑性彈性體也可以使用，如果其品質(zhì)對(duì)所希望之用途是可以接受的話，這些彈性體在市場上能以粉狀、粒狀以及膜狀買到。
該球膽之內(nèi)核11，如圖1所示，具有與一足球形狀與大小近似的形狀與大小，它是由圓盤20與21構(gòu)成，各圓盤是由聚氨基甲酸乙酯膜模切形成，該膜的厚度是由特定球膽的重量限制來決定。首先，其中一圓盤具有一永久地與其密封連接的氣閥，也可使用多個(gè)可達(dá)到相同目的的氣閥，但是，最好是在該內(nèi)核中使用一由熱塑性聚氨基甲酸乙酯彈性體形成的閥22，該聚氨基甲酸乙酯閥是較好的，因?yàn)樗梢杂谰玫毓探Y(jié)在該內(nèi)核的壁上而且達(dá)到完全空氣保持性，而不會(huì)有漏氣的問題。最適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合是采用一內(nèi)核與一氣閥都是用相同熱塑性材料制成的。
如圖8所示，該氣閥22具有一圓柱形本體23，該本體23具有一密封凸緣23，一空氣通道頸25與一接扣卡制凸緣26。該本體23在其放置有一橡膠顆粒28的中央?yún)^(qū)域內(nèi)有一腔室27，該腔室27有多處與該顆粒28呈壓迫式接觸，因此將它固定在該腔室27中的圓周凸緣29。一空氣通道30穿過該頸25并穿過顆粒28而且其大小可容納一充氣針，該顆?？梢詫⒃撉蚰憙?nèi)部與大氣密封地隔開并且防止用以使該球充氣膨脹后之空氣泄漏。穿過該顆粒的空氣通道在插入該充氣針時(shí)會(huì)移動(dòng)，但是在該針抽出后立刻回復(fù)它的形狀而重新密封該孔并防止空氣泄漏。
當(dāng)氣閥適當(dāng)?shù)毓潭ㄔ谠搩?nèi)核的壁上時(shí)，該氣閥的密封凸緣24位于該內(nèi)核的內(nèi)部，而該卡制凸緣26仍然在該內(nèi)核的外部，卡制凸緣26之目的是要把該氣閥之頸25連接到該球之殼體，當(dāng)該氣閥在充氣針插入時(shí)不會(huì)被推出該球殼上的孔。因此，該卡制凸緣26使該氣閥相對(duì)該球外殼定位，如圖所示在閥22上的頸延伸部31在該球膽裝在其殼體內(nèi)時(shí)就分隔在該卡制凸緣26與導(dǎo)引凸緣32之間。
形成該內(nèi)核11之這些圓盤20的邊緣密封在一起而形成一中空的氣密本體，該密封結(jié)構(gòu)可以用黏合劑來完成，但是用加熱封合的方式則更好，因?yàn)樵撝圃旆椒ū容^容易，在接縫區(qū)域處重疊的膜會(huì)由于熱封方法而形成。該內(nèi)核11也可以用其他方法制造，例如，它可以用一旋轉(zhuǎn)模制法制造。不論如何，該內(nèi)核在膨脹時(shí)之形狀與大小近似于與其相配的運(yùn)動(dòng)用球，而且該氣閥永遠(yuǎn)地密封在該壁上。
請(qǐng)參閱圖2，一第一圈帶12直接固定在該中空內(nèi)核11上，此時(shí)內(nèi)核11至少部份地充氣膨脹，該圈帶12為圓柱形且其大小可在內(nèi)核部份充氣膨脹時(shí)滑過該內(nèi)核。該圈帶的長度及直徑在充氣膨脹時(shí)均等于該內(nèi)核的直徑，該圈帶直徑與該內(nèi)核膨脹之程度可以微調(diào)，因此該圈帶可以輕易地滑套在該內(nèi)核上，但是在以下的加工步驟中仍需保持定位，該第一圈帶覆蓋大部份的內(nèi)核11，事實(shí)上，只有該內(nèi)核的兩極沒有被覆蓋。
請(qǐng)參閱圖3，一第二圈帶13以大約與該第一圈帶成90度角地直接固定在該第一圈帶12與該內(nèi)核11上，因此該第二圈帶13覆蓋住了沒有被第一圈帶12覆蓋的內(nèi)核兩極，這些第一與第二圈帶一起覆蓋住該內(nèi)核11。該第一圈帶以及下文所述隨后的圈帶都有與第一圈帶大約相同的形狀與大小。
具有兩個(gè)圈帶12與13的內(nèi)核11接著可以用一模制步驟加工來產(chǎn)生一球膽，但是，一具有較佳空氣保持性與更大耐磨性之高品質(zhì)球膽是以加上一或多個(gè)圈帶在該內(nèi)核四周來制成，以下將進(jìn)行詳細(xì)討論。
最好隨之再加上三個(gè)額外的圈帶，如圖4所示，一第三圈帶14以大約與該第二圈帶成75度到約105度角直接固定在該第二圈帶上，一較佳之方式是與該第二圈帶成約90度角。在圖5中所示之第四圈帶是以約30度到60度角直接固定在該第三圈帶上，最好是與該第三圈帶成約45度角。最后，在圖6中所示之第五圈帶16是用與上述第四圈帶成約75度到105度角，最好是約90度角直接固定在該第四圈帶上。
還有其他相同形狀與大小的額外圈帶也可以依上述方式直接地固定在該內(nèi)核上，無論如何，每一個(gè)圈帶與下一個(gè)接著的圈帶成一角度且相互固定以便使內(nèi)核得到附加的覆蓋，而仍能做到使這些圈帶一起保持均勻地覆蓋該內(nèi)核心。這些附加圈帶還可以增加該球膽之空氣密封性及其耐用性，但必須增大原料成本與降低制造速度為代價(jià)，在此可發(fā)現(xiàn)一有三到七個(gè)圈帶固定在該內(nèi)核四周的球膽是在合理成本下具有最確當(dāng)物理特性的選擇。具有該內(nèi)核11與五個(gè)圈帶12—16的上述球膽10具有最佳特性與成本，因此是最佳方案。
該內(nèi)核11與一定方式固定在它四周伴隨的圈帶12—16并以一模制方法加工，以便將該內(nèi)核與這些圈帶結(jié)合在一起。所使用的模子由兩個(gè)與該最后球膽之形狀大小均相同之呈凹狀的半球體構(gòu)成，同時(shí)還設(shè)有一加熱該模子內(nèi)壁的裝置，這種模子屬于一般的模而且都按規(guī)格來制造。
在將該內(nèi)核與它的圈帶放入上述模子中并將它關(guān)閉后，將加壓空氣送入該內(nèi)核中而使該內(nèi)核膨脹從而形成該模子形狀。加壓空氣可以使這些圈帶上的皺摺變得平滑。該內(nèi)核與這些圈帶接著以足夠溫度及時(shí)加以處理，以便使它們永久地互相結(jié)合在一起。使用在該球膽中之這些組成材料的熱可塑性使結(jié)合很容易產(chǎn)生，一般來說，在模制步驟中使用的溫度愈高，所需的停留時(shí)間就愈短。所使用的溫度至少約為225°F，但是由于約250°F到約300°F是較佳的溫度，因?yàn)檫@樣的制造成本較低。在該較佳溫度范圍內(nèi)，停留時(shí)間約為30秒到80秒，以便得到一完全結(jié)合在一起且表面平滑的球膽。
當(dāng)使用上述模具有一不平滑內(nèi)表面時(shí)可以制得一具有特別高品質(zhì)外觀與性能的球膽，因此發(fā)現(xiàn)一粗糙表面，例如一凸肋效果，桔皮外觀或某些其他的紋路加在該模子表面上時(shí)，可以使留在這些圈帶中之空氣更均勻地在上述模制步驟時(shí)離散與逸出，這使最后得到的球膽有一更好的外觀。它同時(shí)也產(chǎn)生一性能更好的球膽，因?yàn)樵谶@些圈帶內(nèi)留存的氣袋較少而且這些圈帶結(jié)合得更均勻。雖然在加工效率上會(huì)有一些放慢，因?yàn)樗枰^長加工周期，但是所加工的球膽具有高品質(zhì)。
在經(jīng)過足夠的加工時(shí)間后，將該模子打開并將球膽10取出，所結(jié)合之內(nèi)核與圈帶一起所構(gòu)成的球膽似乎是一個(gè)整體，只有在很靠近地檢查時(shí)才可以見到多個(gè)結(jié)合的邊緣。
另一種模制方法，是在該模子內(nèi)使用一絕熱襯里以便縮短加工周期，使用該襯里后可以使用較高模制溫度，因而減少加工時(shí)間而增加產(chǎn)量。此外，理論上，較高溫度會(huì)在一未加襯里之模子中產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，而這些局部熱點(diǎn)在與該內(nèi)核以及圈帶接觸時(shí)，會(huì)熱到足以使該內(nèi)核爆裂，該熱絕緣襯里減少了該內(nèi)核與局部熱點(diǎn)發(fā)生接觸的機(jī)會(huì)。合適的熱絕緣襯里包括編織與非編織的天然織物，毛氈以及人造織物，例如鐵氟龍。該襯里的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它使該內(nèi)核在被加壓空氣膨脹時(shí)可以在該模子內(nèi)滑動(dòng)而不會(huì)有黏在該模壁上的問題，它還可以使滯留在這些圈帶之間的空氣逸出。
本發(fā)明之球膽可以使用任何已知方法加上一球殼體，例如，將球膽泄氣再填入一球殼體內(nèi)，把球殼體縫在一起最后再向該球膽充氣?；蛘?，透鏡狀的板件也可以黏合在該球膽上或縫合在一起而形成一完整的覆蓋物。
具有該球膽之運(yùn)動(dòng)用球有非常好的空氣保持性以及極佳之耐用性，最重要的是，該球膽形狀完美而且具有均勻的壁厚，使得該運(yùn)動(dòng)用球之殼體具有完美的形狀，例如圓形足球或排球，因此本發(fā)明之球膽已經(jīng)解決了一困擾工業(yè)界已久的問題。對(duì)含有該球膽之運(yùn)動(dòng)用球所進(jìn)行的重復(fù)機(jī)械式吹氣不會(huì)使這些圈帶分開或影響該球膽的空氣密封性。
雖然已有一極佳之本發(fā)明的球膽，另一種具有極佳空氣保持性與極佳耐用性的球膽，在該內(nèi)核與圈帶是用使其最合適分布之原料的組合制成時(shí)，也是可能的。因此，已知的是一熱塑性材料，如薩冉樹脂具有極佳的透氣性，而該薩冉Saran樹脂制成之內(nèi)核以及由聚氨基甲酸乙酯材料制成的至少兩個(gè)圈帶可產(chǎn)生具有極佳空氣密封性與極佳耐用性的球膽。其他片狀或作為涂層的熱塑性材料也可以使用，在此可容易推測，其他原料的組合也可以用來獲得某些特定的物理特性。
雖然本發(fā)明已結(jié)合附圖加以說明，但是應(yīng)了解到只要一不偏離本發(fā)明構(gòu)思的各種修改是可行的，所有這些修改與變化均被視為包含在下文權(quán)利要求書的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一具有良好空氣密封性與極佳耐用性之運(yùn)動(dòng)用球的球膽，該球膽包括(a)一用以保留壓縮空氣的中空內(nèi)核，上述內(nèi)核在充氣膨脹時(shí)的形狀與大小近似于與之相配運(yùn)動(dòng)用球的形狀與大小，而且具有一永久密封在該內(nèi)核上的氣閥；(b)形狀為圓柱形并且其大小可以在部份充氣膨脹時(shí)套在該內(nèi)核上的第一圈帶，上述第一圈帶是用一可與上述內(nèi)核結(jié)合之材料制成，并且直接固定在上述內(nèi)核上以便在一充氣膨脹狀態(tài)下均勻地覆蓋上述內(nèi)核的大部分并永久地與其結(jié)合；(c)一形狀為圓柱形并且其大小可以在部份充氣膨脹時(shí)套在上述內(nèi)核上的第二圈帶，上述第二圈帶是用一可與內(nèi)核及上述第一圈帶結(jié)合的材料制成，并且以與上述第一圈帶約成90度角直接地固定在上述第一圈帶上以便在一充氣膨脹狀態(tài)下均勻地覆蓋上述第一圈帶的大部份以及上述內(nèi)核的大部分，并且永久地與其結(jié)合而形成上述球膽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球膽，其特征在于還包括一形狀為圓柱形且其大小可以在部份充氣膨脹時(shí)套在上述內(nèi)核上的第三圈帶，上述第三圈帶是用一可與上述第二圈帶結(jié)合之材料制成，并且以與上述第二圈帶成約75度到105度角直接地固定在上述第二圈帶上以便均勻地覆蓋上述第一與第二圈帶的大部份以及上述第一圈帶之一小部份，并且永久地與其結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的球膽，其特征在于，還包括一形狀為圓柱形且其大小可以在部份充氣時(shí)套在上述內(nèi)核上的第四圈帶，上述第四圈帶是用一可與該第三圈帶結(jié)合的材料制成，而且以與上述第三圈帶成一約30度到約60度角直接地固定在上述第三圈帶上，以便均勻地覆蓋上述第三圈帶的大部份以及上述第二圈帶的一小部份，并且與其永久地結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的球膽，其特征在于還包括一形狀為圓柱形且其大小可以在部份充氣膨脹時(shí)套在該內(nèi)核上的第五圈帶，上述第五圈帶是用一可與該第四圈帶結(jié)合的材料制成，并且以與該第四圈帶成約75度到105度角直接地固定在該第四圈帶上以便均勻地覆蓋上述第四圈帶的大部份與上述第三圈帶的一小部份，并且與其永久地結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的球膽，其特征在于上述內(nèi)核，上述氣閥與所有的圈帶均是由一熱塑性彈性體制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的球膽，其特征在于該熱塑性彈性體是聚氨基甲酸乙酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球膽，其特征在于其形狀與大小是可使用在一足球中的球膽。
8.一制造一具有良好空氣密封性與極佳耐用性之運(yùn)動(dòng)用球的球膽的方法包括下列步驟(a)形成一在完全充氣膨脹時(shí)形狀與大小近似于該運(yùn)動(dòng)用球的內(nèi)核，該內(nèi)核還具有一永久地密封在該內(nèi)核壁上的氣閥；(b)將上述內(nèi)核部份地充氣使內(nèi)核之壁膨脹；(c)將一圓柱形的第一圈帶直接固定在該部份充氣的內(nèi)核上，以便均勻地覆蓋該內(nèi)核之大部份，該第一圈帶可與上述內(nèi)核結(jié)合；(d)將一圓柱形的第二圈帶以與上述第一圈帶成90度角直接地固定在第一圈帶上，以便均勻地覆蓋上述第一圈帶的大部份以及上述內(nèi)核的一小部份，上述第二圈帶可以永久地與上述第一圈帶以及上述內(nèi)核結(jié)合；(e)將具有第一與第二圈帶固定其上之內(nèi)核置于一形狀與大小近似于該運(yùn)動(dòng)用球的模子中；(f)將該內(nèi)核完全充氣膨脹，使它的壁向外膨脹，因而在上述內(nèi)核外部的這些圈帶以均勻的方式與該模子的內(nèi)表面接觸；以及(g)在一足以將上述內(nèi)核與這些圈帶永久地結(jié)合在一起的溫度與時(shí)間條件下模制上述具有這些圈帶在其上的內(nèi)核，以便形成一具有完美形狀的球膽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于還包括將一圓柱形的第三圈帶以與上述第二圈帶成約75度到105度角直接地固定在上述第二圈帶上，以便均勻地覆蓋第二圈帶的大部份以及第一圈帶的一小部份，上述第三圈帶可與上述第一與第二圈帶永久地結(jié)合；將一圓柱形第四圈帶以與上述第三圈帶成約30度到60度角直接地固定在上述第三圈帶上，以便均勻地覆蓋上述第三圈帶的大部份以及第二圈帶的一小部份，上述第四圈帶可與上述第二與第三圈帶永久地結(jié)合；以及將一圓柱形第五圈帶以與上述第四圈帶成約75度到105度角直接地固定在該第四圈帶上，以便均勻地覆蓋上述第四圈帶的大部份以及上述第三圈帶的一小部份，上述第五圈帶可與上述第三與第四圈帶永久地結(jié)合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于上述模子具有一粗糙內(nèi)表面，可讓留置在這些圈帶中之空氣在模制的步驟中更均勻地離散與逸出。
全文摘要
一運(yùn)動(dòng)用球，例如足球或排球的球膽具有良好之空氣保持性與極佳的耐用性，它需成型而且符合與該運(yùn)動(dòng)用球之形狀，該球膽包括一用以保持加壓空氣并具有一永久密封在一壁中之氣閥的中空內(nèi)核，至少有兩圈圓柱形并且尺寸大小可覆套在該內(nèi)核上之熱塑性彈性體被固定并且加熱加壓成型而形成該球膽。該第一與第二圈帶固定在該內(nèi)核上而互成90度相交，接著其他圈帶也以與前一圈帶成一預(yù)定角度地固定在該內(nèi)核上以確保該內(nèi)核被這些圈帶所覆蓋。
文檔編號(hào)A63B41/02GK1126444SQ94191904
公開日1996年7月10日 申請(qǐng)日期1994年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月26日
發(fā)明者艾爾登·F·史密斯 申請(qǐng)人:艾爾登·F·史密斯