專利名稱:用于球賽的球的制作方法
本發(fā)明涉及一種如排球和足球之類用于球類賽中的球，具體地說(shuō)是關(guān)于具有纖維層的球，作為加強(qiáng)層的纖維層是通過(guò)把許多塊織物縫合而成的。
至今為止，上述各類用于球賽的球的技術(shù)領(lǐng)域：
中，已知有一種球結(jié)構(gòu)包括橡膠制的殼體，纖維層，橡膠薄層及皮制層(例如美國(guó)專利第2，091，455和2，244，503)。美國(guó)專利號(hào)為2，091，455和2，244，503公開了一種球的結(jié)構(gòu)，它包括橡膠制的殼體，纖維層，薄橡膠層及表層。作為加強(qiáng)層的纖維層是通過(guò)把許多殼狀的纖維塊縫合而成。而且，已知還有一種纖維層是通過(guò)把許多纖維塊一塊一塊地搭接并粘貼起來(lái)而成(例如，美國(guó)專利第2，653，818和4，239，568，及日本已審定的專利公告號(hào)8519/1956)。美國(guó)專利第2，653，818公開了一種如橄欖球之類非球形的°賽球(球?yàn)闄E圓狀)，其中加強(qiáng)層的纖維塊粘在事先處于鼓凸?fàn)顟B(tài)的囊狀軟殼上，使該殼體在橢圓短軸方向的外形保持不變。美國(guó)專利4，239，568和日本審定的專利公告號(hào)8519/1956公開了一種球，其中纖維層是通過(guò)二層布條以這樣的方式粘貼到球狀體上，即每一塊布條的邊緣互相疊合?，F(xiàn)在大部分生產(chǎn)的球類產(chǎn)品(如排球)所采用的加強(qiáng)層是把數(shù)千米線(如尼龍)纏繞到殼體上裹線層而成(例如美國(guó)專利4，333，648和日本審定專利31934/1983)。由纏繞線組成的加強(qiáng)層有缺陷，盡管其加強(qiáng)性能很好(即指球形度和耐用性)，但球撞擊人體時(shí)讓人感到不舒服。在美國(guó)專利4，333，648和對(duì)應(yīng)的日本已審定專利31934/1983中，采用橡膠線與尼龍線混合來(lái)克服上述的缺點(diǎn)。
最近，在女子排球、少年足球及其它方面，人們有一個(gè)很強(qiáng)的愿望，即要求排球或足球撞擊人體時(shí)能減少痛感，且碰到手或腳時(shí)有一個(gè)舒適的感覺(jué)。
然而，用纏繞線制成的加強(qiáng)層很難達(dá)到柔軟的感覺(jué)。發(fā)明人經(jīng)過(guò)廣泛的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)把眾多的織物纖維塊及類似物縫合起來(lái)形成容納殼體的球面來(lái)代替由纏繞線組成的加強(qiáng)層后，給人以更舒適的感覺(jué)。為此發(fā)明人對(duì)各種具體的結(jié)構(gòu)作了研究。
由于縫制的纖維層不僅要給人有良好的感覺(jué)，而且還要有很好的尺寸穩(wěn)定性，球形度及耐用性，所以對(duì)材料的質(zhì)量，形狀，毗連的纖維塊的縫合結(jié)構(gòu)及其它有一個(gè)嚴(yán)格的規(guī)定。
在美國(guó)專利2，091，455和2，244，503中，所采用的結(jié)構(gòu)包括橡膠制的空心殼體，一層纖維層，一層薄橡膠層及一層表層，由于縫合部分在球面上不是均勻分布的，所以幾乎不可能保持球的球形度;縫合部分的強(qiáng)度與其它部分不一樣，即縫合部分的強(qiáng)度比其它部分高;徑線和緯線方向分別相同;還由于兩極的存在，使應(yīng)力分布不均勻。而且還有一個(gè)缺點(diǎn)，即本來(lái)在纖維織物偏斜方向可給人舒適的感覺(jué)的效果由于完全由縫合部分組成的圓周線的存在而喪失，因此，在目前還沒(méi)有人制造過(guò)上述結(jié)構(gòu)的球。
而且，在美國(guó)專利4，239，568和日本審定專利8519/1956中，球內(nèi)的纖維層是通過(guò)把眾多的纖維塊粘合起來(lái)而成的，但由于纖維塊僅僅是互相疊合，所以機(jī)械強(qiáng)度(如接合部分的抗拉強(qiáng)度)較差，還存在著球形度和耐用性差的問(wèn)題。而且還有這樣的缺點(diǎn)，即隨著時(shí)間推移，球變形增大。此外還有一個(gè)問(wèn)題，根據(jù)所述的具有這樣結(jié)構(gòu)的球，其纖維塊接合部分比纖維塊其它部分厚，因而在球面上產(chǎn)生了不平現(xiàn)象，即稱作透鏡現(xiàn)象。例如在傳遞排球時(shí)，該現(xiàn)象可使球傳遞出現(xiàn)差錯(cuò)，這是因?yàn)槭峙龅角蛏系牟黄教幎斐傻?。?dāng)手擊球時(shí)，該不平處給人以一種疼痛感。這樣的球沒(méi)有什么商業(yè)價(jià)值。
為了克服上述缺點(diǎn)，采用一種辦法，例如通過(guò)把另外的纖維塊粘結(jié)到球的凹形部使纖維層的厚度相同。結(jié)果，由于厚纖度層及夾在中間的粘膠，纖維固有的那給人良好的感覺(jué)大大地減弱了。可以推測(cè)，由粘結(jié)的纖維塊組成的纖維層的球旨在改善碰撞人體時(shí)的感覺(jué)，同時(shí)犧牲了其它因素，例如球的球形度和耐用性。本發(fā)明的球不僅比這些球有更好的感覺(jué)，而且還滿足諸如球形度和耐用性之類的其它因素。
可以想象，在上述由粘結(jié)的纖維塊組成的球中，為改善球形度，尺寸穩(wěn)定性和耐用性，把以上所述的纖維層粘結(jié)起來(lái)并用數(shù)層纖維層以達(dá)到加強(qiáng)效果。但是，這種由數(shù)層纖維層疊放起來(lái)的纖維層很難使球具有滿意的特性，如球形度，尺寸穩(wěn)定性和耐用性。
本發(fā)明是要解決上述的問(wèn)題，且本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有良好的球形度，尺寸穩(wěn)定性和耐用性的球。
本發(fā)明的球包括由許多相互縫合的纖維塊而形成的纖維層球面。纖維層滿足下列條件即在纖維層上可任意選定一條縫線作為周圍線，其它縫線則以一定的間隔均分未縫部分。而且，球面上被許多包括所有縫線的圓周線所分割的小塊具有同樣的形狀。
纖維層可通過(guò)這樣的方式制成，即把一對(duì)對(duì)近似梯形的纖維塊對(duì)稱地縫合起來(lái)，該纖維塊由兩條向外彎曲且大致平行的長(zhǎng)邊A和B(其中A和B滿足A＞B的關(guān)系式)及兩長(zhǎng)度相同的短邊C(其中B和C滿足B＝2C)組成，兩纖維塊形成等邊四邊形(在球面上形成的四邊形，其四邊不是直線)，然后把六個(gè)上述的等邊四邊形按下列的方式縫合起來(lái)，即鄰接的等邊四邊形的中央縫線互相垂直，這樣就形成一球面。
由一條任意選定的縫線延伸而成的假想圓周線上，任選的縫線和其它縫線均分未縫部分。因此，甚至在上述的圓周線上，在未縫部分的纖維織物偏斜方向上也不會(huì)削弱這種柔軟感。
而且，若干個(gè)包括全部縫線在內(nèi)的圓周線滿足上面提到的條件，這些圓周均布在球面上，也就是說(shuō)，球面上所有被圓周線分割成的小塊具有相同的形狀。
由于各縫線形成的圓周線并不密，且在球面上均布，纖維織物的伸長(zhǎng)能力(即給人的舒適感)達(dá)到最大值。這種特性均布全球面。
圖1是本發(fā)明纖維層第一個(gè)實(shí)施例的前視圖;
圖2是第一個(gè)實(shí)施例中的纖維塊前視圖;
圖3是剖面圖，表示第一個(gè)實(shí)施例的纖維層中的放置口，其中纖維層還沒(méi)有受到張力的作用;
圖4是沿圖1中線Ⅰ-Ⅰ截取的剖面圖;
圖5是沿圖1中線Ⅱ-Ⅱ截取的剖面圖;
圖6是表示第一個(gè)實(shí)施例纖維層上的圓周線位置的前視圖;
圖7是第一個(gè)實(shí)施例纖維塊的拉伸特性曲線;
圖8是表示按第一個(gè)實(shí)施例而做成的排球前視圖;
圖9是沿圖8中的線Ⅲ-Ⅲ截的剖面圖;
圖10表示第一個(gè)實(shí)施例另一經(jīng)過(guò)改進(jìn)的纖維塊的前視圖;
圖11是表示本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例氣閥部分的剖面圖;
圖12是部分前視圖，顯示第二個(gè)實(shí)施例中在氣閥部分周圍的纖維層的表面狀態(tài);
圖13是前視圖，顯示在第二個(gè)實(shí)施例中所形成的纖維層的狀況;
圖14是顯示按第二實(shí)施例制成的球的前視圖;
圖15是表示第二個(gè)實(shí)施例中塊件的另一改進(jìn)形式的剖面圖;
圖16是表示第二個(gè)實(shí)施例中塊件的又一改進(jìn)形式的剖面圖;
圖17是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的主要部分透視圖;
圖18是表示第三個(gè)實(shí)施例中采用片狀粘結(jié)劑的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剖面圖;
圖19是剖面圖，表示第三個(gè)實(shí)施例中采用圖18所示的片狀粘結(jié)劑的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的另一改進(jìn);
圖20是表示第三個(gè)實(shí)施例中采用粘膠的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的剖面圖;
圖21是球撞擊波形曲線圖;
圖22(a)是顯示兩種不同的撞擊波形的曲線圖;
圖22(b)是曲線圖，根據(jù)圖22(a)所示的波形，表示了與圖22(a)所示波形對(duì)應(yīng)的傅里葉變化的敏感頻率(W)和能譜的關(guān)系;
圖23是分貝-頻率特性曲線圖，表示通過(guò)快速傅氏變換來(lái)分析各種不同結(jié)構(gòu)的球的波形;以及圖24-26是表示球加壓試驗(yàn)前后外形被放大了的圖。
現(xiàn)在來(lái)詳細(xì)介紹一下本發(fā)明的實(shí)施例，這里把本發(fā)明的特性應(yīng)用于排球上。
圖1～9表示本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。
在圖1～3中，數(shù)字1表示殼體，里面可充壓縮空氣。該殼體是一個(gè)空心球，由具有低透氣性的異丁烯-異戊間二烯橡膠制成。給殼體1打氣的閥裝在殼體上。通過(guò)閥，打入空氣，使殼體的內(nèi)壓升高到大約0.4kg/cm2至0.5kg/cm2。數(shù)字2表示覆蓋殼體1并用作加強(qiáng)層的纖維層。該纖維層是通過(guò)縫合十二塊近似梯形的纖維塊3來(lái)組成一球面而成。每組纖維塊以這樣的方式互相縫合，即它們的最長(zhǎng)邊被縫合起來(lái)，這樣制成了對(duì)稱于中央縫線的等邊四邊形(在球面上，故四邊非直線)塊5。六個(gè)等邊四邊形塊5均按上述的方式制作。塊5以這樣的方式縫制成一球面，即每條等邊形中央線4與鄰接的中央線互相垂直。數(shù)字6是放置口，通過(guò)讓等邊四邊形5的部分中央縫線4不縫合而得到的。具有放置口6的等邊四邊形5的中央縫線4分別在兩端被縫合數(shù)厘米。也就說(shuō)，中央縫線4的中間未縫合。在中央縫線4上形成一個(gè)放置口6的原因是這樣的，比如在等邊四邊形5邊上形成開口6，中央縫線4下的接縫7a余量在上述的邊和中央縫線4相交處伸入纖維層的表面，由于接縫7a和7b余量的疊加，形成凸出物，產(chǎn)生“透鏡”現(xiàn)象。
纖維塊3的形狀近似于梯形，該梯形由兩條向外彎曲且大致平行的長(zhǎng)邊A和B(其中A和B滿足A＞B)及兩長(zhǎng)度相同的短邊C(其中B和C滿足B＝2C)組成。這些纖維塊3被切成稍大于如圖2虛線表示的能覆蓋殼體表面的尺寸，因此，纖維塊3留有大約1厘米寬的余量。上述虛線是一條縫線8。如圖2所示兩長(zhǎng)邊A和B互相并不嚴(yán)格平行，這是因?yàn)樗鼈円韵喾吹姆较驈澢?，由于它們邊的頂角連線互相平行，所以在本說(shuō)明書中只說(shuō)近似平行。還由于它們每邊呈彎曲狀，所以纖維塊3能完全覆蓋住整個(gè)球面。
纖維塊3被疊合起來(lái)，通過(guò)機(jī)器在縫線8上用線9把它們縫合形成一個(gè)袋。為了改善縫合部分的強(qiáng)度，每一接縫7a的余量被折回180°并用粘結(jié)劑粘到纖維層2的內(nèi)表面(無(wú)圖示)。而且，接縫7a的余量也可被疊合起來(lái)并以一個(gè)方向折回，且在粘結(jié)劑中浸一下以加強(qiáng)縫合部分。當(dāng)縫合步驟完成以后，袋狀纖維層2在放置口6處翻過(guò)來(lái)。因此，纖維層2的接縫7a的余量位于纖維層的內(nèi)側(cè)2。
通過(guò)放置口6把殼體1裝進(jìn)纖維層2中，接著接縫7b的余量被疊合起來(lái)并縫合形成纖維層2。不象接縫7a的余量，接縫7b的余量是位于纖維層的外側(cè)。
下一步把接縫7b的余量折回180°，如圖3所示，用粘膠將接縫7b的余量粘到纖維層的表面。之后，壓縮空氣通入殼體1，使之鼓凸起來(lái)。因此，如圖4所示，纖維層2伸長(zhǎng)。對(duì)應(yīng)于纖維層2的伸長(zhǎng)，粘膠10和接縫7b的余量也伸長(zhǎng)，使纖維層表面平緩，所以不會(huì)產(chǎn)生“透鏡”現(xiàn)象。
在另一方面，位于纖維層2內(nèi)側(cè)的接縫7a的余量而引起的不平度被殼體1所緩和，見(jiàn)圖5，因此保持了纖維層2的球形。
在圖6中，各圓周線由縫線的延長(zhǎng)線所組成。在圖中，點(diǎn)劃線表示縫線。用細(xì)實(shí)線表示的圓周線D對(duì)應(yīng)于等邊四邊形塊5每邊的延長(zhǎng)線的邊，而用粗實(shí)線表示的圓周線E表示對(duì)應(yīng)于中央縫線4的延長(zhǎng)線的圓周線。在該實(shí)施例中，有六條圓周線D，其中在等邊四邊形5的每個(gè)頂角有三條相交，它們之間的夾角為60°，另外在中央縫線4的中間有二條相交，其夾角為90°。還有三條圓周線E，它們之間相交互成90°角。在圓周線D上，縫線與未縫線的長(zhǎng)度比例為1∶1.5(實(shí)際長(zhǎng)度為12cm比18cm)。圓周線D上有二條縫線和二條未縫線，間隔布置，比例是1∶1.5∶1∶1.5。在圓周線E上，縫線與未縫線之間的長(zhǎng)度比例為1∶1(實(shí)際長(zhǎng)度為15比15)，位于圓周線E上的兩縫線和兩條未縫線等距布置。
由上述九條圓周線D和E分割成的割塊形狀為三角形，其三個(gè)角的角度分別為60°，45°和90°(在球面上)。纖維層球面上有48塊這樣的三角形割塊。上述的三角形是由向外彎曲的曲線組成。每個(gè)角的角度就是該點(diǎn)的切線所夾的角度。
縫線與未縫線的長(zhǎng)度比例基本為1∶1.5或1∶1，它們均間隔布置。因此由縫線和未縫線所帶來(lái)的結(jié)構(gòu)上的差別對(duì)球形度影響減少到最小。
纖維塊3在經(jīng)線方向上的強(qiáng)度通常不同于緯線方向上的強(qiáng)度。也就是說(shuō)，經(jīng)線方向上的強(qiáng)度大于緯線方向。因此，當(dāng)纖維層2由纖維塊3縫合而成時(shí)，由于殼體1的內(nèi)壓，纖維層在緯線方向上的延伸率大于經(jīng)線方向。由于這種不等的延伸率，縫線與包括縫線在內(nèi)的圓周線不完全一致，有時(shí)相對(duì)于圓周線彎曲大約數(shù)毫米。即使在這種情況下，由于本發(fā)明中的每一纖維塊3的經(jīng)線方向互相有規(guī)則地排列，這樣可互相抵消使球不變形。因?yàn)榍虻淖冃瘟孔畲笤试S達(dá)到2毫米，所以纖維塊3和等邊四邊形塊5的變形量也允許在上述的范圍內(nèi)。即使由于縫線有規(guī)則的排列而使變形互相抵消，但縫線并不與包括縫線在內(nèi)的圓周線完全一致。在這種情況下，可以認(rèn)為縫線與圓周線基本一致。這種情況完全落在本發(fā)明允許變形范圍之內(nèi)。
至于纖維3的材料，可用聚酯紗(65%)和棉紗(35%)的混紡紗、尼龍(100%)、聚酯(100%)和類似原料的短纖維平紋織物。可用一種緯紗數(shù)從30～30至150～150的纖維(每英寸的紗線數(shù))。所用的縫紉線，包括縫紉機(jī)用芳族聚酰胺纖維線、尼龍和具有紗線支數(shù)30至40的聚酯，抗拉強(qiáng)度高。所用的縫紉機(jī)針距為1.5mm。
如圖1～2所示，在每塊等邊四邊形5中由短纖維組成的纖維塊的徑線方向a對(duì)稱于中央縫線4，并與線4的傾斜角為45°。圖2中的箭頭b表示緯線的方向。傾斜度一般保持在20°～70°之間。如果傾斜度低或高于這個(gè)范圍，球的球形度就變差。這就是;當(dāng)傾斜度為45°時(shí)，球的變形限制在不超過(guò)0.5毫米左右。在另一方面，當(dāng)傾斜角在大約20°或70°時(shí)，變形量大約為1毫米。這種1毫米的變形量對(duì)球的飛行路線并不起很大影響。
因?yàn)槔w維塊3是由短纖紗織物組成，所以從微觀角度看，在紗線表面有大量包含短纖紗的絨毛。因此，當(dāng)使用平紋織物結(jié)構(gòu)時(shí)，徑紗和緯紗之間能獲得大的織造強(qiáng)度。因此，織物在偏斜方向的強(qiáng)度較大，如果中央縫線4的方向與織物偏斜方向相合時(shí)，織物的變形量較小。
由于殼體1上裝有壓縮空氣，所以纖維層2總是處于一定的張緊狀態(tài)。在上述張緊狀態(tài)下，要合理選定材料的質(zhì)量，厚度及紗的其它因素，使其處于復(fù)合狀態(tài)，在此狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)大致達(dá)到最大值，而紗線本身將要拉長(zhǎng)。如圖7所示，在不到伸長(zhǎng)率P和由殼體1所加的負(fù)荷時(shí)，纖維層2處于穩(wěn)定狀態(tài)。在圖7中，O到P部分表示結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)，超過(guò)P值時(shí)表示紗線伸長(zhǎng)。例如，由聚酯(65%)和棉(35%)紗線組成的短纖平紋織物的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)率最大能達(dá)到5%左右，這時(shí)在徑線方向加載3公斤，在緯線方向加載1.8公斤。把纖維層2的結(jié)構(gòu)伸長(zhǎng)保持在最大值的理由如下當(dāng)纖維層2的伸長(zhǎng)低于上述值時(shí)，就會(huì)出問(wèn)題，即殼體1里的氣壓不能保持在預(yù)定的值，球的形狀也不能保持在預(yù)定的尺寸，球使人的感覺(jué)變差。相反，當(dāng)纖維層伸長(zhǎng)超過(guò)上述的值時(shí)，由于球太硬，也會(huì)出現(xiàn)使人感覺(jué)不好的問(wèn)題，而且由于影響縫線精度，很難保持球形度。
圖8和圖9顯示了具有上述構(gòu)造的排球成品，其中數(shù)字11是橡膠制的薄層11，稱為覆蓋纖維層2的中間層，數(shù)字12表示皮革塊，它在整個(gè)圓周上都很薄，用粘膠之類的粘結(jié)層13把它粘在橡膠制的薄層11上。皮革是由十八條近似條狀的真皮或人造革組成。
為了使球較輕一些，皮革塊12也可直接用粘結(jié)劑粘到纖維層2上，不用橡膠制薄層。
圖10表示了一種對(duì)第一個(gè)實(shí)施例的改進(jìn)，其中徑線a的方向平行于中央縫線4。在這種情況下，用由尼龍、聚酯及其它制成的連續(xù)長(zhǎng)絲織成的織物來(lái)作為纖維3的材料。術(shù)語(yǔ)“連續(xù)長(zhǎng)絲”意思是紗線只由一根連續(xù)的長(zhǎng)絲線組成的單絲，或由幾根連續(xù)長(zhǎng)絲加捻而成的復(fù)絲。在上述的纖維塊3中，紗線的表面較平滑，徑紗和緯紗很容易在其接觸表面相互滑動(dòng)。因此徑線a和緯線b方向上的張力很大，而織物的偏斜方向張力很小。當(dāng)織物由連續(xù)的長(zhǎng)絲組成時(shí)，同短纖維紗的織物比較，上述的張力差就顯得很大。因此，通過(guò)讓徑線方向(該方向纖維的張力很大)與中央縫線方向(即纖維塊3的縱向)相一致就能獲得很高的球形度。
正如上面所說(shuō)的，本發(fā)明中的纖維層由許多纖維塊組成，它們被縫合起來(lái)，使球有良好的球形度，尺寸穩(wěn)定性及耐用性。而且，在纖維層上有一條任意選定的縫線延長(zhǎng)線作為圓周線，其它縫線以一定的間隔等分未縫部分。還有，包含所有縫線的圓周線把球面分成具有相同形狀的小塊。圓周線不完全由縫線組成，因此，在含縫線的圓周線上也能獲得纖維織物那樣柔軟的感覺(jué)。
包含縫線的圓周線把球面分成很多具有同樣形狀的小塊。即圓周線均布在球面上，因此縫線對(duì)球的球形度，尺寸穩(wěn)定性和耐用性的不良影響也在球面上均勻分布。因而由于球面上位置不同而引起的感覺(jué)差別隨時(shí)間推移產(chǎn)生的變形及其它減少至最小值。這樣可以完全獲得纖維織物固有的柔軟感覺(jué)。
下面將解釋本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。
在象排球這種普通的球其纖維層2上開有裝閥橡皮的小孔，這就產(chǎn)生了問(wèn)題，即由于不斷地重復(fù)使用，在繞小孔的部分凸起來(lái)，引起整個(gè)球變形，這是因?yàn)槔@小孔比周圍其它部分強(qiáng)度要弱。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采用本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，下面來(lái)說(shuō)明其結(jié)構(gòu)，其中進(jìn)氣閥裝在第一個(gè)實(shí)施例所說(shuō)的排球上。
在圖11中，數(shù)字1表示充有壓縮氣體的殼體，數(shù)字14是固定在殼體1上的氣閥，及數(shù)字15是裝在閥14內(nèi)的閥橡皮。閥橡皮用來(lái)給殼體1充氣。數(shù)字2是纖維層，及數(shù)字16是表示直徑約2～4厘米的圓形塊件，它由纖維塊17和橡皮塊18疊層組成。塊件16有一個(gè)開在纖維層2上的小孔19相重合的小孔20。橡皮閥穿過(guò)小孔19。該塊件放在纖維層2與殼體1之間，圍在小孔19周圍通過(guò)縫紉線21把它縫到纖維層2上。塊件16用粘結(jié)劑(如粘膠)粘在殼體1上。數(shù)字11和12分別為橡膠制薄層和皮制層。
圖12顯示裝有氣閥的纖維層2的部分表面。數(shù)字19和20就是上面提到的小孔，數(shù)字16是位于纖維層2下面的塊件。數(shù)字21是一根把塊件16的纖維塊17縫接到纖維層2的線。線21位于小孔19和20的周圍。
圖13表示包括纖維層的半成品球。小孔19(圖13未示)大約做在纖維塊3的中央。塊件16以這樣的方式放在纖維塊3上，即小孔19和20相重合，并且塊件縫接在纖維層2上。然后，通過(guò)放置口把纖維層2翻過(guò)來(lái)。下一步就是把沒(méi)有氣的殼體1通過(guò)放置口放進(jìn)纖維層內(nèi)。然后把放置口6縫合。殼體1上的閥14位于纖維層2的小孔19上。給殼體1打氣，使纖維層2上的粘膠粘到殼體1上，所用的粘結(jié)劑跟以前用在塊件16上的一樣。
圖14顯示具有上述結(jié)構(gòu)的排球成品，其中數(shù)字12是由十八塊真皮或人造革組成的皮塊。數(shù)字22是一個(gè)小孔，它使皮塊12上的閥橡皮15穿進(jìn)去。
圖15顯示了塊件16的另一個(gè)實(shí)施例，其中橡膠塊18整體地同纖維塊17的一面相接合。
圖16又是一個(gè)塊件16的實(shí)施例，其中橡膠注入纖維中。當(dāng)用這些塊件16時(shí)，用縫紉線21把橡膠部分及纖維部分一起縫接到纖維層2上。塊件16的形狀并不一定要做成圓形，它也可以是諸如正方形之類的形狀。根據(jù)上述的這些結(jié)構(gòu)在裝有閥橡皮的小孔周圍放有塊件16，以加強(qiáng)纖維層2，小孔周圍的縫紉線用來(lái)進(jìn)一步加強(qiáng)纖維層2。因此，在小孔18周圍的纖維層2的紗線不會(huì)有斷裂的危險(xiǎn)，原先斷裂部分不會(huì)擴(kuò)展，這就解決了一直存在的球膨脹和由橡皮閥部分引起的變形問(wèn)題。
下面來(lái)談一下本發(fā)明的第三個(gè)實(shí)施例。
縫制的纖維層不僅使球有上述的柔軟感覺(jué)，而且還使球有較高的尺寸穩(wěn)定性，球形度及耐用性。但是，在這種情況下，纖維縫合部分會(huì)產(chǎn)生裂口。實(shí)際上，已公開的美國(guó)專利2，091，455有這樣一種縫接結(jié)構(gòu)，即縫接部分伸向殼體的縫接結(jié)構(gòu)，壓縮試驗(yàn)的最大值約為150，000次(試驗(yàn)中，直徑方向重復(fù)壓縮了33%)。上述的問(wèn)題僅通過(guò)把在殼體1表面上構(gòu)成纖維層的纖維塊的接縫余量折回180°來(lái)解決。根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)，盡管縫合部分強(qiáng)度有了改善，但卻使加工過(guò)程變得復(fù)雜，即需要把接縫余量折回180°，用粘結(jié)劑或其它類似物維持接縫余量的折回狀態(tài)。
在本發(fā)明中，用下面描述的第三個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)就可克服上面存在的問(wèn)題。
圖17表示第三個(gè)實(shí)施例的縫接部分。如圖17所示，當(dāng)沒(méi)有打氣的殼體1放進(jìn)由纖維塊3拼合成的球袋狀纖維層2時(shí)，放置口密合，然后縮空氣打入殼體，殼體鼓起來(lái)，殼體同纖維層2的內(nèi)表面彈性接觸，給殼體1一個(gè)內(nèi)壓。接縫7a的余量通常向同一方向折回并縫合起來(lái)。但是，該接縫余量有時(shí)在中部的折回部分不太規(guī)則。例如，中部折回方向與兩端折回方向相反，或中部的接縫余量各以相反方向折回。在圖17中，接縫余量是向右側(cè)折回。折回狀態(tài)并不能人為決定，它由所用的殼體1的內(nèi)壓不同分別來(lái)決定。因?yàn)榭p合部分23使用了或注入了加強(qiáng)劑，具體地說(shuō)是一和粘結(jié)劑，使縫合部分23具有較高的強(qiáng)度，因此不會(huì)產(chǎn)生裂口從縫合部分23上擴(kuò)展開來(lái)的的現(xiàn)象。
圖17中，數(shù)字24是滲入縫合部分23的加強(qiáng)劑。加強(qiáng)劑填在縫合部分的徑紗和緯紗之間的間隙，使它們牢固地連接起來(lái)。還把加強(qiáng)劑填入縫紉線9周圍的孔上，以防止這些孔擴(kuò)展。至于加強(qiáng)劑的材料，可用諸如尿烷粘結(jié)劑，例如由DAINIPPON INK & CHEMIC-ALS有限公司制造的CRISVON AH-420(注冊(cè)商標(biāo))，或由TAKEDA CHEMICAL INDUSTRIES有限公司制造的，注冊(cè)商標(biāo)Takenate A-353(主要加強(qiáng)劑)及注冊(cè)商標(biāo)Takenate A-3(硬化劑);還可用尼龍粘結(jié)劑，例如用由DAINPPON INK & CHEMICALS有限公司制造的Luckamide5003(注冊(cè)商標(biāo))。
纖維塊3疊合以后，縫紉機(jī)上的線9沿縫線8把纖維塊兩兩縫合起來(lái)。在縫合過(guò)程中，象粘結(jié)劑之類的加強(qiáng)劑很成功地從布置在縫紉針前或后的噴嘴(未示)流出來(lái)，噴到縫合部分23上。結(jié)果加強(qiáng)劑24注入以縫線8為中心線的纖維層約5毫米寬的范圍。注入層的寬度從3毫米至10毫米不等。使用加強(qiáng)劑24部分可能會(huì)移到接縫7a的余量的一面。當(dāng)用在接縫7余量上的縫紉線9壓緊纖維紗所引起的張力時(shí)，接縫7a的余量的加強(qiáng)部分能防止纖維紗的斷裂。上述具有加強(qiáng)纖維層2的球賽球的耐用性是由33%壓縮試驗(yàn)機(jī)測(cè)定的。結(jié)果，經(jīng)過(guò)250000次壓縮循環(huán)后球并沒(méi)有產(chǎn)生裂口。
圖18和19表示對(duì)第三個(gè)實(shí)施例的改進(jìn)，其中帶狀或片狀熱熔型粘結(jié)劑用作加強(qiáng)劑。在圖18改進(jìn)了的結(jié)構(gòu)中，其中約10毫米寬的粘結(jié)片夾在位于縫合部分23處的兩疊合的纖維塊中，且粘結(jié)片25和兩纖維塊由線9縫合。圖19改進(jìn)結(jié)構(gòu)中，兩纖維塊迭合，粘結(jié)片又折到被迭合的纖維塊外邊，然后用線9縫合纖維塊及粘結(jié)片。在圖19改進(jìn)了的結(jié)構(gòu)中，粘結(jié)片25放在具有較小折度的接縫7a的余量的一面，因?yàn)樾≌鄱鹊目p合部分23機(jī)械強(qiáng)度弱。當(dāng)縫合兩鄰接的等邊四邊形塊5時(shí)，該兩片接縫7a的余量的折向由上面提到過(guò)的接縫7a的余量折回方向和縫合接縫的方式?jīng)Q定。這樣，接縫7a的余量的兩端均在一個(gè)方向折回。因此，接縫7a的余量的中間部分也幾乎跟二端的折回方向相一致，在特殊情況下，中間部分的折回方向跟兩端相反。因此，如果要求整個(gè)接縫7a的余量有一個(gè)可靠的滲入層，圖18中的結(jié)構(gòu)優(yōu)于圖19中的結(jié)構(gòu)。
可用聚酰胺粘結(jié)劑來(lái)作為前面提到過(guò)的粘結(jié)片25，例如由日本VILENE有限公司制造的Sofset(注冊(cè)商標(biāo));也可用聚酯粘結(jié)劑，例如由TORAY INDUSTRIES有限公司制造的Kemit(注冊(cè)商標(biāo));或用其它的粘結(jié)劑。
當(dāng)把球放在模子時(shí)以后進(jìn)行固化橡膠制的中間薄層11時(shí)，或當(dāng)把皮革塊12粘到放在模子里的球表面上時(shí)，上述的粘結(jié)劑25加熱熔化滲入到纖維層2的縫合部分23中。采用液體粘結(jié)劑來(lái)加強(qiáng)縫合部分時(shí)，用上述的方法，也能得到同樣的結(jié)構(gòu)。
圖20顯示了對(duì)第三實(shí)施例的另一個(gè)改進(jìn)，其中粘膠26用作加強(qiáng)粘結(jié)劑。粘膠26加在殼體1表面的縫合部分23上。粘膠26并不滲入纖維層2中，但在纖維層2的表面形成一薄層。因?yàn)檎衬z26干了并形成粘結(jié)層以后具有彈性，所以不會(huì)引起縫合部分23硬化的問(wèn)題。因此該粘膠26用在這種類型的球中是比較好的。由壓縮試驗(yàn)機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明，具有用天然橡膠粘質(zhì)作為粘膠26來(lái)加強(qiáng)纖維層2的球被證明有很好的耐用性，即該球能經(jīng)受住大約200000次循環(huán)的壓縮試驗(yàn)。
根據(jù)第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，由于加強(qiáng)劑24滲入起加強(qiáng)層作用的纖維層2的縫合部分中，用來(lái)提高縫合部分23的強(qiáng)度，所以整個(gè)纖維層2的耐用性有了提高。此外，在第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，能夠簡(jiǎn)化纖維層2的加工程序，這是因?yàn)榭p合部分23由加強(qiáng)劑24得到加強(qiáng)，所以折向殼體1的接縫7a余量可以舍去(即不需要把接縫余量放在一起折回180°)。
下面談一下本發(fā)明的具有上述結(jié)構(gòu)的球的“感覺(jué)”。象排球和足球這類賽球撞擊人體時(shí)人的感覺(jué)是一種大腦刺激過(guò)程。刺激作用有量和質(zhì)二個(gè)方面，我們?cè)谌粘Ｉa(chǎn)中經(jīng)常遇到，如果刺激量等同，那么所獲得的不同感覺(jué)取決于不同的刺激特性。在考慮這個(gè)刺激特性時(shí)，這里使用一種基于頻域的方法來(lái)評(píng)價(jià)人對(duì)球的感覺(jué)，即用傅里葉變換的數(shù)學(xué)方法來(lái)分析撞擊波形的頻譜。用這種方法得出的結(jié)果與傳統(tǒng)的靠專家來(lái)感覺(jué)的辦法得出的結(jié)果很相符。
一般人的感覺(jué)系統(tǒng)被認(rèn)為是差別型的。即人對(duì)平穩(wěn)的刺激不敏感，而敏感于不規(guī)則的刺激。例如，當(dāng)把一個(gè)輕物體放在手上時(shí)，人對(duì)其重量的感覺(jué)是在剛放在手上時(shí)，但隨著時(shí)間的推移，感覺(jué)也就變成不明顯了。這種眾所周知的現(xiàn)象不僅在觸覺(jué)上存在，而且在視覺(jué)，嗅覺(jué)和其它感覺(jué)方面也有這種現(xiàn)象。基于這個(gè)事實(shí)，人們發(fā)現(xiàn)刺激隨著時(shí)間的推移而變化對(duì)人的感覺(jué)很重要，因此，不僅要分析刺激的量，而且還要分析刺激的組成，這在檢驗(yàn)人對(duì)球的感覺(jué)時(shí)很重要。
陡的撞擊波形在單位時(shí)間內(nèi)有很多梯級(jí)，即人能感覺(jué)的最小觸覺(jué)梯級(jí)(Fechner′s可感覺(jué)的差值)，而平緩的撞擊波形只有幾個(gè)梯階。這就是說(shuō)，可以認(rèn)為單位時(shí)間內(nèi)的觸覺(jué)梯階數(shù)同人對(duì)球的感覺(jué)有關(guān)。單位時(shí)間內(nèi)的觸覺(jué)梯階數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)頻率。在本說(shuō)明書中，這種頻率是指“敏感頻率”。在經(jīng)傅氏變換的撞擊波形中可以看到撞擊波形中包括多少個(gè)和什么樣的敏感頻率。傅氏變換的撞擊波形稱為功率譜M。通過(guò)功率譜M的值可以評(píng)價(jià)人對(duì)球的感覺(jué)，即撞擊感覺(jué)。
傅氏變換的數(shù)學(xué)處理方法如下。根據(jù)下面的公式進(jìn)行傅氏變換F(W)(其中W是敏感頻率)。
F(W)＝∫∞-∞F(t)e-jwt·dt (1)(其中F(t)是圖21所示的撞擊波形)在公式(1)中，F(xiàn)(W)一般是復(fù)數(shù)，由下面的公式表示F(W)＝A(W)ejφ(w)(2)(其中A(W)和φ(W)分別代表振幅和相位)功率譜M(W)由下面采用的共軛復(fù)數(shù)F＊(W)得到，其中假定人對(duì)球的撞擊感覺(jué)與相位無(wú)關(guān)。
M(W)＝F(W)·F＊(W)＝A2(W) (3)
在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，通過(guò)計(jì)算機(jī)可以找出F(W)和A(W)。用于處理的FFT算法(快速傅氏變換)已經(jīng)有了發(fā)展。用上述步驟可以找出功率譜M。各種類型的功率譜M的波形據(jù)原來(lái)波形而定，有各種形狀。對(duì)應(yīng)于圖22(a)的波形A和B的功率譜M如圖22(b)所示。區(qū)域不同所對(duì)應(yīng)的曲線形狀也不同。在時(shí)間區(qū)域里(圖22(a))，A和B信號(hào)的差別由傾斜程度來(lái)表示，而在頻率區(qū)域里(圖22(b))，傾斜度的差別用垂直線來(lái)表示。此外，在圖22(b)中，功率譜Ma或Mb所含的一定的敏感頻率W是原來(lái)波形的總的W，這樣有可能清楚地比較感覺(jué)的差別。在圖22(a)和22(b)中，波形A和B相對(duì)尺寸的關(guān)系倒了過(guò)來(lái)，波形A的功率譜在W處的值比波形B的值大的原因是因?yàn)椴ㄐ蜛比波形B陡。一般來(lái)說(shuō)，在時(shí)間區(qū)域小的波形差別在功率譜區(qū)域就放大了。因此，如圖22(a)中按時(shí)間區(qū)域的曲線的微小差別在圖22(b)中按頻率區(qū)域的曲線中可清楚地看出。實(shí)際中各種類型的球的撞擊波形幾乎一樣，但如果用傅氏譜就能清楚地把它們區(qū)分開來(lái)。
通過(guò)人的感覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)同傅氏變換的特性相對(duì)應(yīng)就能得到下面的結(jié)論。使人對(duì)球撞擊感到柔軟的撞擊波形在高頻區(qū)具有小功率譜，即單位時(shí)間內(nèi)只有幾個(gè)敏感梯階。參看圖22(a)和22(b)，可以得出波形B比波形A的感覺(jué)要柔軟的結(jié)論。這個(gè)結(jié)論與專家得出的結(jié)論一致。根據(jù)球的撞擊，感覺(jué)削弱是由于功率譜M的迅速減少。很容易區(qū)分出感覺(jué)削弱與柔軟感覺(jué)。另外，給人硬感的撞擊其特征為功率譜分布較寬，即該撞擊具有很多梯階。因此，也很容易區(qū)分出撞擊給人是硬感還是柔軟感。
圖23顯示了用快速傅氏變化來(lái)分析具有各種結(jié)構(gòu)的球的撞擊波形的波形圖，其中縱坐標(biāo)軸代表化成分貝的功率譜值，而橫坐標(biāo)代表頻率。在圖23中，曲線A至D表示下述結(jié)構(gòu)的球的波形。
A根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其中纖維層材料采用短纖紗平紋織物，它由聚酯(65%)和棉(35%)的混紡紗織成。
B是由帶涂膠的浸漬棉織物所構(gòu)成的加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)，把二層浸漬棉織物貼在殼體上。這種結(jié)構(gòu)類似于公開在美國(guó)專利4，239，568和日本審定專利8519/1956中的先有技術(shù)。
C由數(shù)千米尼龍線纏繞在殼體表面而形成加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)類似公開的美國(guó)專利4，333，648，已屬于先有技術(shù)。
D由數(shù)千米尼龍線和棉紗線纏繞在殼體上而形成的加強(qiáng)層的結(jié)構(gòu)。
在圖23中，在高頻區(qū)曲線A的dB(分貝)值最低，而曲線D的dB值最高，即在頻率大約為120HZ至200HZ之間。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，曲線A的球給人的感覺(jué)最好，而曲線D的球給人的感覺(jué)最差。實(shí)際上，曲線D的球給人有一個(gè)硬的感覺(jué)，這是因?yàn)椴捎昧搜由炻时容^差的棉紗線。在圖23中從A至D的感覺(jué)度變化順序正好與專家測(cè)定的順序一致。
下面談一下球的球形度。下面表1顯示了具有上述各種結(jié)構(gòu)的排球A、B和C進(jìn)行壓縮試驗(yàn)所得的結(jié)果(進(jìn)行500次33%的壓縮)。在下表1中，“球形度”指最大半徑和最小半徑差。
表1半徑(mm) 球形度(mm)球A 新球 99.0 0.83試驗(yàn)后的球 99.2 1.23B 新球 99.2 1.07試驗(yàn)后 99.7 2.37C 新球 99.3 0.83試驗(yàn)后 99.5 0.88圖24至26分別是上述球A、B和C被夸大了的外形，其中虛線表示新球的外形，實(shí)線指這些經(jīng)試驗(yàn)后的球外形。圓圈C指標(biāo)準(zhǔn)圓，圓d和C分別代表球變形的曲線的內(nèi)接圓和外接圓。在圖24至26中，波谷部分f是皮塊接合處形成的谷。所以，在判斷球形度時(shí)應(yīng)忽略這部分f。
如圖24所示，在按本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制作的球A中并不是單方面變形，其寬度比較小。從內(nèi)接圓d;外接圓e和標(biāo)準(zhǔn)圓c的位置關(guān)系可以看出，球向內(nèi)和向外的變形量一樣，平均起來(lái)的球的尺寸保持在標(biāo)準(zhǔn)圓c的尺寸。
在圖25中，壓縮試驗(yàn)后的球B變形量達(dá)2.37毫米之大。這個(gè)變形量主要是由這樣的原因造成的，即相鄰纖維塊的重疊部分的強(qiáng)度比其周圍的強(qiáng)度要弱，以及，為了不產(chǎn)生顯著的“透鏡”現(xiàn)象，皮革塊接合處位于重疊部分之上，這樣在重疊部分皮塊就起不了加強(qiáng)作用。上述這種變形是具有上面這種結(jié)構(gòu)的球所存在的最根本問(wèn)題。表1和圖25所示的具有這種球形度的球不能直線飛行，即在球運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生橫向運(yùn)動(dòng)。所以這種球是不適合用在高水平的比賽上。而且在圖25中還可看到在鄰接波谷部分f有一凸出物g。這個(gè)突出物g是由纖維塊重疊部分引起的。該突出物g產(chǎn)生一個(gè)“透鏡”現(xiàn)象，且當(dāng)球撞擊人手時(shí)使人感到很不舒服的感覺(jué)。該“透鏡”現(xiàn)象有顯著的傾向，即隨著球的重復(fù)使用，球表面能觀察到纖維塊的接合處，這種產(chǎn)品是不歡迎的。
圖26所示的球C具有最小的變形量，其球形度非常令人滿意。
權(quán)利要求
1.一種用于比賽的、包括一個(gè)橡膠制的空心殼體的球，一只裝在殼體上用來(lái)給殼體打氣用的閥，一附在閥上的閥橡皮；一層由若干塊纖維塊縫合起來(lái)形成一個(gè)球面來(lái)覆蓋殼體表面的纖維層，該纖維層給了球以球形度，尺寸穩(wěn)定性和耐用性，直接或通過(guò)橡膠制薄層粘到纖維層上的一層皮革，纖維層上圓周線的改進(jìn)是這樣的，即任選一條縫線作圓周線，其它縫線分別按規(guī)定的間隔等分未縫部分，若干條包含所有縫線的圓周線把球面分成相同形狀的小塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的球，其中纖維層是由形成一個(gè)球面的六個(gè)等邊四邊形塊組成，等邊四邊形由兩塊近似梯形的纖維塊所組成，該纖維塊由二條向外彎曲且大致平行的長(zhǎng)邊A和B(其中A和B滿足A＞B的并系式)及兩長(zhǎng)度相同的短邊C(其中B和C滿足B＝2C)組成，纖維塊對(duì)稱地縫合起來(lái)形成一個(gè)等邊四邊形，六個(gè)等邊四邊形以這樣的方式縫合，即相鄰的四邊形的中央縫線互成直角。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的球，其中纖維層有一個(gè)穿過(guò)閥橡皮的小孔，由纖維疊片或纖維和橡膠混合物構(gòu)成的塊件，用來(lái)加強(qiáng)小孔周圍纖維層部分，塊件被放置在小孔周圍的纖維層和殼體之間;縫紉線把塊件固定在小孔周圍的纖維層上;該部分纖維層通過(guò)塊件粘接到殼體上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1的球，其中纖維塊接縫余量位于殼體的一面，縫合部分涂有或滲入加強(qiáng)劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的球，其中加強(qiáng)劑為粘結(jié)劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求
2的球，其中纖維塊由短纖維織物組成，纖維塊的徑線對(duì)稱于中央縫線，與中央縫線約傾斜20°～70°。
7.根據(jù)權(quán)利要求
2的球，其中纖維塊由連續(xù)長(zhǎng)絲的織物組成，纖維塊的徑線大約平行于纖維層的長(zhǎng)邊。
8.根據(jù)權(quán)利要求
2的球，其中纖維層有一個(gè)放置口，當(dāng)殼體放進(jìn)纖維層后被縫合，放置口的接縫余量位于纖維層的外面，并折回180°，纖維層的其它接縫余量位于殼體表面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8，其中可任選一個(gè)等邊四邊形中央縫線作為放置口。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8的球，其中放置口的接縫余量由粘膠粘接在纖維層的外表面，且當(dāng)纖維層受殼體內(nèi)壓作用而伸長(zhǎng)時(shí)，通過(guò)粘膠把施加在該層的張力傳送到放置口的接縫余量上。
專利摘要
一種用于比賽的球包括橡膠制的空心球殼體；一只裝在殼體上用來(lái)給殼體打氣的閥；一附在閥上的閥橡皮；一層由若干塊纖維塊縫合起來(lái)形成一球面來(lái)覆蓋殼體表面的纖維層，該纖維層給了球以良好的球形度，尺寸穩(wěn)定性和耐用性；直接或通過(guò)橡膠制薄層粘到纖維層上的皮革塊。纖維層上圓周線的改進(jìn)是任選一條縫線作圓周線，其它縫線分別按一定的間隔等分未縫部分；若干條包含所有縫線的圓周線把球面分成相同形狀的小塊。這種結(jié)構(gòu)的球撞擊人體時(shí)給人以良好的感覺(jué)。
文檔編號(hào)A63B41/08GK87100181SQ87100181
公開日1987年7月29日 申請(qǐng)日期1987年1月14日
發(fā)明者穴戶英臣, 土井重夫, 住田秀貴, 田中政行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社莫爾坦導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan