專利名稱：網(wǎng)球拍框架的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)球拍框架，該框架由一種以熱塑性纖維/碳素纖維混合線為基的管狀纖維復(fù)合材料構(gòu)成。這種由熱塑性纖維與加強(qiáng)纖維均勻混合而成的混合線近年來已越來越多地應(yīng)用于制造高性能的復(fù)合材料。混合線及由此生產(chǎn)出的片狀構(gòu)件的編織物非常柔韌，因而可以制成曲率半徑很小的制品。當(dāng)熱塑性材料在高于軟化點(diǎn)溫度下加壓固化時，材料熔化并構(gòu)成基體，而加強(qiáng)纖維則按所需的方式定向排列嵌于其中。
這種混合線編織物同樣被用于制造網(wǎng)球拍的框架。首先采用一種插有可膨脹氣囊的管狀織物，將它彎曲成網(wǎng)球拍的形狀，放入金屬模中，然后充氣膨脹，加熱模具，使織物固化成為纖維加強(qiáng)管。這種加工工藝中存在的問題是如何使連結(jié)拍柄兩臂的用于加固網(wǎng)球拍的“橋”成形。
要將用于網(wǎng)球拍外框中的氣囊同樣置于橋中，以使橋可以直接與構(gòu)成外框的管材相連結(jié)并與框固結(jié)在一起是不可能的。于是人們曾嘗試將混合線編織物包在做成橋形的熱固性聚氨酯泡沫塑料上，并放入框的兩臂之間使之與框固化在一起。然而，這樣做不足以在橋中產(chǎn)生足夠高的內(nèi)部壓力，致使混合線編織物不能夠完全在該處固化，結(jié)果會出現(xiàn)多孔區(qū)域，因此，當(dāng)網(wǎng)球拍的橋上局部受到大的扭力和拉力時，就會導(dǎo)致橋斷裂。
本發(fā)明的任務(wù)是要尋找解決上述問題的更好辦法。
按照本發(fā)明，解決這一問題的方案是在構(gòu)成橋的混合線編織物中充填一種顆粒狀或塊狀的可發(fā)泡熱塑性材料。當(dāng)對模具加熱時，發(fā)泡塑料膨脹，并根據(jù)發(fā)泡劑的多少，在橋內(nèi)產(chǎn)生足夠的內(nèi)部壓力。
據(jù)此，本發(fā)明提供了一種網(wǎng)球拍的框架，該框架由彎成弧形的中空管材構(gòu)成，管的兩端并在一起形成拍柄，管壁材料為固化的熱塑性纖維/碳素纖維混合線，其中位于拍柄兩臂之間的橋?yàn)橐环N固結(jié)的熱塑性纖維/碳素纖維混合線制成的管，管中填充有密度為20-400克/升的熱塑性泡沫塑料。


圖1示出了網(wǎng)球拍框架成品的簡圖，其中(1)為拍柄，(2)為拍柄的兩臂，(3)為橋。
圖2示出了將橋附裝于網(wǎng)球拍框架兩臂上的簡圖。
EP-B-156599中描述了一種生產(chǎn)由碳素纖維和熱塑性纖維組成的混合線和生產(chǎn)該線及用該線生產(chǎn)復(fù)合材料的方法。其中還提及了用這種混合線織成可以加工成復(fù)合材料制品的編織物，如用于制造網(wǎng)球拍框架的編織物。
推薦的用于熱塑性纖維的塑料例如有聚丙烯，聚對苯二甲酸乙二酯，聚對苯二甲酸丁二酯，聚苯硫醚，聚砜，聚醚砜和聚醚酮(polyether ketones)。特別適用的是聚酰胺，如尼龍6，尼龍66。
用于發(fā)泡的熱塑性材料大體上可與用于纖維的熱塑性材料相同，它們的軟化點(diǎn)溫度在數(shù)值上應(yīng)具有相同的量級或前者稍低于后者。選擇發(fā)泡塑料使其軟化溫度稍低于混合線的固化溫度是一個重要的條件。推薦使用的塑料有聚酰胺，聚酯和聚醚酰亞胺(polyetger imides)，或者聚砜和聚醚砜。
如DE-A-3925740中描述的那樣，粒狀或整塊的發(fā)泡塑料可以由發(fā)泡顆粒擠壓而獲得。發(fā)泡劑最好選用低沸點(diǎn)，不會溶解塑料卻能脹化塑料的液體，用量以重量計(jì)最好為1%～20%，2%～10%更佳。合適的發(fā)泡劑有鹵化烴類(如二氯甲烷、氯苯)，酮類(如丙酮、甲基乙酮)，醚類，醇類，水及其混合物。原則上也可以使用化學(xué)發(fā)泡劑如偶氮化合物，碳酸鹽類。
本發(fā)明的網(wǎng)球拍框架的制作工藝如下首先用混合線制成管狀編織物，管狀編織物的直徑根據(jù)網(wǎng)球拍框上任一點(diǎn)的壁厚來決定，一般來說拍柄處管壁應(yīng)厚于橢圓環(huán)處管壁。編織物的厚度為1-2毫米的數(shù)量級。然后將一個最好由橡膠或高熔點(diǎn)塑料薄膜制成的柔軟、薄壁(0.05～2毫米)、可充脹的氣囊插入管狀編織物中，然后將管狀編織物彎成網(wǎng)球拍框架的形狀。
橋的制作工藝如下再加工一個管狀混合線編織物，其長度與所需橋的長度相近，橋的每端各有兩個舌狀突出部分。編織物內(nèi)填以顆粒狀或整塊的發(fā)泡塑料，發(fā)泡塑料可以方便地裝入一個平編的、柔軟、薄壁的囊中，該囊最好由與熱塑纖維相同的塑料或更高熔點(diǎn)的熱塑性塑料制成。發(fā)泡塑料顆粒的數(shù)量及其所含發(fā)泡劑的量將決定經(jīng)加熱形成的泡沫的密度的大小和泡沫膨脹過程中產(chǎn)生的內(nèi)部壓力的大小。泡沫的密度應(yīng)該在20～400克/升的范圍內(nèi)，最好在50～200克/升范圍內(nèi);內(nèi)部壓力為5-10巴的數(shù)量級。然后如圖2所示，借助于編織物兩端的舌狀突出部分使兩臂合圍而將該管狀混合編織件作為框架兩臂的橋。
然后將此構(gòu)件放入一個分開的金屬模具中，模具內(nèi)表面的形狀與所需的網(wǎng)球拍框架的成品的形狀相吻合。合上模具并充氣膨脹，使其內(nèi)部壓力為5-10巴，從而將混合線編織物壓在模具內(nèi)壁上。再將模具加熱到高于熱塑性纖維熔點(diǎn)的溫度并保溫約5-30分鐘。可以在加熱模具的同時或在模具升溫之后給氣囊充氣。對于聚酰胺纖維，模具溫度應(yīng)為約300℃。纖維熔化并固結(jié)構(gòu)成埋有定向排列狀態(tài)的碳素纖維的基體。管材的兩端粘結(jié)在一起構(gòu)成網(wǎng)球拍框架的拍柄部分，橋的舌形部分粘結(jié)到兩臂上，使橋牢固地連結(jié)到框架上。足夠高的模具溫度同樣熔融了橋內(nèi)的熱塑性顆粒，使氣態(tài)的發(fā)泡劑膨脹，并將構(gòu)成橋的編織物壁緊壓在模壁上，使這部分混合線編織物同樣得到固化。最后使模具冷卻下來，將模塑好的框架脫模。如果需要，還可對框架進(jìn)行磨光。柔軟的氣囊可以抽出或留在框架內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)球拍框架，它包括一根彎成弧形、兩端并在一起形成的拍柄的中空管材，其管壁材料為固化的熱塑性纖維/碳素纖維混合線，其中位于拍柄(1)兩臂(2)之間的橋(3)是一種由填充有密度為20-400克/升的熱塑性泡沫塑料的固化的熱塑性纖維/碳素纖維混合線制成的管。
2.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)球拍框架，其中上述熱塑性纖維材料為聚酰胺。
3.如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)球拍框架，其中上述熱塑性泡沫塑料為聚酰胺、聚砜或聚醚砜。
4.一種制造如權(quán)利要求1所述的網(wǎng)球拍框架的工藝，包括以下步驟用熱塑性纖維/碳素纖維混合線制成管狀編織物;在管狀編織物中插入柔軟、薄壁、可充脹的氣囊;將管狀編織物彎曲成網(wǎng)球拍框架的形狀;把一根管狀混合線編織件放在框架兩臂之間作為橋(3)，以這樣的方式借助于形成橋的兩個舌狀部分使兩臂相互合攏;將此構(gòu)件放入分開的金屬模具中，并合上模具充脹氣囊，以便在混合線編織物上產(chǎn)生壓力而將編織物緊貼到模壁上;將模具加熱到高于熱塑性塑料纖維熔融點(diǎn)的溫度，使混合線編織物固化成纖維加強(qiáng)管;冷即模具并脫模;其中，在構(gòu)成橋(3)的混合線編織物中填充有顆粒狀或整塊可發(fā)泡的熱塑性塑料，當(dāng)加熱模具時，發(fā)泡塑料膨脹并在混合線編織物上產(chǎn)生壓力，將編織物緊貼在模具壁上。
5.如權(quán)利要求4所述的加工工藝，其中發(fā)泡顆粒裝在柔軟、薄壁、可充脹的囊中，該囊插入由混合線編織物作成的橋(3)中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種網(wǎng)球拍框架，該框架由一種以熱塑性塑料纖維/碳素纖維混合線為基的管狀纖維復(fù)合材料制成，位于拍柄兩臂之間的橋同樣也由管狀纖維復(fù)合材料制成，但是在該管狀纖維中充填有發(fā)泡的熱塑性塑料。
文檔編號B32B1/08GK1079919SQ93101
公開日1993年12月29日 申請日期1993年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月29日
發(fā)明者G·格林寧, P·薩蓋, R·羅斯, P·伊特曼 申請人:Basf公司