專利名稱：牢固精制的增強纖維熱塑樹指球拍框架及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種球拍框架，特別是一種體育用的增強纖維熱塑樹脂球拍框架及其制造工藝。
人們?nèi)粘Ｊ褂玫木W(wǎng)球和羽毛球拍，其框架是用增強纖維熱塑樹脂制成的。一種典型的框架的制作工藝如下，首先，將若干尼龍或聚碳酸酯的基體纖維織成一個基體纖維，并使若干基體纖維制成一個基體纖維束。然后再將若干基體纖維束與玻璃纖維或碳纖維制成的增強纖維束混合，并將基體纖維束和增強纖維束織成混合紗。
再將混合紗編織成一個圓套筒，并將該圓套筒放在模具中對其加熱來制作球拍框架。
另一種已有技術(shù)的制作工藝為，將增強纖維束和基體纖維束紡織成一個圓套筒，其模制方法類似于第一種已有技術(shù)的方法。
現(xiàn)有的增強纖維束經(jīng)常使用價格便宜的碳纖維，例如“12K”，“12K”碳纖維的號數(shù)值(texvalue)很大，因此也就很粗。正因如此，當編織纖維束時，在其交叉部分形成了很大的空隙，這就使得球拍框架在模具中經(jīng)熱處理后，留下了不合乎要求的無益孔隙。這些空隙不僅降低了球拍框架的機械強度，而且在纖維束交叉部分形成很大的臺階，產(chǎn)生波面。由此大臺階就破壞了球拍框架的外觀。此外，在熔化的基體樹脂中，增強纖維不能自由地在增強纖維束之間的交叉部分處移動，熔化了的基體樹脂不易充滿增強纖維。所以很容易在球拍框架上形成皺紋和樹脂坑。
如果圓套筒使用的增強纖維束的號數(shù)值(texvalue)較小，則球拍框架就不存在號數(shù)值(texvalue)較大的增強纖維束所具的問題。但是，使用號數(shù)值(texvalue)比較小的增強纖維束，則價格昂貴，這樣，產(chǎn)品價格也隨之提高了。
本發(fā)明的主要目的是提供一種沒有孔隙、波面、皺紋和樹脂坑，而且不提高產(chǎn)品價格的球拍框架。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種沒有孔隙波面，皺紋和樹脂坑，并且不提高產(chǎn)品價格的球拍框架的制作工藝。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是消除套筒上增強纖維束之間的交叉部分或使交叉部分變薄。
本發(fā)明一方面提供一種體育用的球拍框架，該球拍框架包括一個熱塑樹脂基體，多個單向地排列在基體上的增強纖維束，以便消除球拍框架上一個增強纖維束和另一個增強纖維束之間的交叉部分。
本發(fā)明另一方面提供一種體育用的球拍框架，該球拍框架包括一個熱塑樹脂基體、多個第一增強纖維束，其寬度至少10倍于其厚度，多個第二增強纖維束，其寬度至少10倍于其厚度，這兩種增強纖維束被編織在一起。
本發(fā)明的還一方面提供一種體育用球拍框架的制作工藝，其步驟為先把增強纖維束和熱塑樹脂基體纖維束釬接在一起制成不同尺寸的套筒;接著在可擴張球膽上將套筒壓成薄板結(jié)構(gòu);再把薄板放入模具中;對模具中的薄板進行加熱，使溫度等于或高于熱塑樹脂的熔化溫度，在加熱過程中，對可擴張球膽充以高壓氣體，使薄板最外的套筒緊貼模具的內(nèi)表面;對可擴張球膽施以高壓氣體而使模具冷卻，做成成形產(chǎn)品;除去可擴張球膽中的高壓氣體;從模具中取出成形產(chǎn)品;把成形產(chǎn)品和可擴張球膽分開。
通過以下結(jié)合附圖的描述將會更清楚本發(fā)明球拍框架的特點和特征。


圖1是用于本發(fā)明球拍框架中所編套筒的增強纖維束的透示圖;
圖2是用于本發(fā)明球拍框架的所編套筒的透示圖;
圖3A-3D是制造本發(fā)明球拍框架的工藝流程圖;
圖4A是本發(fā)明基體中單向排列的增強纖維束的剖視圖;
圖4B是現(xiàn)有技術(shù)基體中增強纖維束相互交叉的剖視圖;
圖5是本發(fā)明另一種增強纖維束的透示圖;
圖6是用圖5中的增強纖維束編織成的套筒的透示圖;
圖7是本發(fā)明基體中增強纖維束的剖視圖;
圖8是本發(fā)明一部分球拍框架的剖視圖。
實施例1圖1所示的是用于編織本發(fā)明球拍框架套筒的增強纖維束1。圖2所示的增強纖維束1的截面通常為圓形，可以用aramide纖維、玻璃纖維和碳纖維作增強纖維束1。當然也可以是制造者所廣泛使用的廉價的碳纖維束“12K”。
圖2是用于本發(fā)明球拍框架的已編套筒2。既要準備基體纖維束3，也要準備增強纖維束1，把增強纖維束1和基體纖維束3編織成套筒2。在本實施例中，基體纖維束3是熱塑樹脂，例如由尼龍、聚碳酸脂、聚苯撐氧和Polyetherimide構(gòu)成。套筒2被織成各種截面，例如圓形、矩形、三角形等。
為了便于區(qū)分增強纖維束1和基體纖維束，圖2中對增強纖維束1點上點。增強纖維束1僅與基體纖維束交叉，而所有增強纖維束1均平行延伸而互不交叉。換句話說，增強纖維束1單向排列，沿螺旋狀延伸。為此，本實施例的球拍框架不存在增強纖維束交叉部分所具有的問題，這將在后面描述。
對于套筒2來講，增強纖維束1和基體纖維束3的數(shù)量比例沒有特別的限制，它根據(jù)球拍框架中增強纖維的含量(Vf)而定的。每一增強纖維束1和基體纖維束3的號數(shù)值(texvalue)也是根據(jù)其含量(Vf)而定的。
將套筒2制成不同的尺寸，各不同尺寸的套筒2用以制作如下的球拍框架。
首先參見圖3A，不同尺寸的套筒2a、2b、2c、和2d互相同心地被壓成薄板，形成中空薄板4。在本實施例中，組成中空薄板4的套筒是四個，即2a-2d。但本發(fā)明其他球拍框架中的套筒可以多于四個，也可以少于四個。為了提高球拍框架的機械強度，最好交替地壓套筒2a/2b，2b/2c和2c/2d，使一個套筒的增強纖維束1的排列方向與另一個套筒中的增強纖維束1的排列方向不同，它們之間形成一定的夾角。
球膽5的外表面被上面提到的中空薄板4所復(fù)蓋，這如圖3B所示。球膽5可以是硅管或類似物構(gòu)成。在成形過程中，球膽5中充上高壓氣體而受到膨脹。成形后，球膽5可以從中空薄板4中拉出。
緊接著將中空薄板4放入模具6中，這如圖3C所示，而球膽5此時仍插在中空薄板4中。將事先將備好的用作補償部件的聚酯膠片8與中空薄板4一起放在模具6的適當位置。球膽5的兩端從模具6中伸出，為了能調(diào)節(jié)中空薄板4和聚酯膠片8，形成模具6的模板要相互配合。
然后對模具加熱，其溫度等于或高于形成基體纖維束3的熱塑樹脂的熔點。當形成基體纖維束3的熱塑樹脂是尼龍時，其熔點大約為270攝氏度?；w纖維束3在模具6中熔化。熔化了的熱塑樹脂便充滿到增強纖維束1中去。如前所述，每個套筒2a/2b/2c/2d中的增強纖維束是平行排列的，熔化了的熱塑樹脂充滿了增強纖維之間，而不會形成空隙。因此，本發(fā)明的球拍框架不存在增強纖維之間交叉部分所具有的問題。
在對模具6的加熱過程中，利用高壓源(圖中未示出)向球膽5中充以高壓氣體G，高壓氣體G使中空薄板4向外擴張。中空薄板4被壓到模具6的內(nèi)表面，使球拍框架的外表面與模具6的內(nèi)表面一樣光滑。因此，通過將中空薄板4壓到模具6內(nèi)表面，使球拍框架外表面變得光滑。
然后將模具6冷卻到70攝氏度左右，在冷卻過程中，高壓氣體繼續(xù)吹向球膽5中。當模具溫度降到70℃時，將高壓氣體從球膽5中放掉，并使模具6的模板分開，這樣，成形的球拍框架7便可從模具6中取出。最后把球膽5從成形球拍框架7中拉出，這如圖3D所示。
在第一個實施例的球拍框架7中，套筒2a-2d中各自的增強纖維束1單向平行排列，而單向平行排列的增強纖維束1可以消除套筒2a-2d中增強纖維束之間的交叉部分。因此不易產(chǎn)生空隙，球拍框架7就具有相當好的機械強度。
此外，消除了交叉部分可以使得球拍框架7光滑，這是由于套筒2a-2d很難形成寬的臺階所致。這就使球拍框架7有非常好的外觀。也就是說，如果增強纖維束1象圖4A那樣單向排列在基體7a中，那么增強纖維束1就可以完全埋進基體7a中而沒有空隙，而且球拍框架7的外表面7d也是光滑的。然而，如果增強纖維束1象圖4B那樣相互交叉，一些增強纖維束就使得另一些增強纖維束1產(chǎn)生很大的波面，該波面直接影響到球拍框架的外表面7c。
此外，在加熱過程中，單向排列的增強纖維很容易在熔化了的熱塑樹脂中移動，它使熔化了的熱塑樹脂充滿增強纖維之間。這樣便不會產(chǎn)生皺紋和樹脂坑。
最后，高壓氣體使得球膽5迫使中空薄板4緊貼模具6的內(nèi)表面，從而進一步產(chǎn)生光滑表面。結(jié)果使成形球拍框架看起來很漂亮。
由于第一實施例的球拍框架的機械強度有了提高，并且所需的增強纖維束的數(shù)量也比現(xiàn)有技術(shù)少，這就意味著球拍框架的重量比以前的環(huán)拍框架輕了。此外，減少重量可以增加附加功能，例如球拍框架的減震部件。
另外，非常好的光滑度可以使制造者省去對球拍框架的涂復(fù)，這將改善其生產(chǎn)率和產(chǎn)品價格。
實施例2如圖5所示，另一種增強纖維束11做成帶狀，它用在本發(fā)明球拍框架的套筒中。帶狀增強纖維束11的厚度t≤0.5毫米，束11的寬度ω至少10倍于其厚度，寬度和厚度之比最好為10-20的范圍。
用輥子(圖中未示出)將圓截面的增強纖維束筒，如將圖2中的增強纖維束1擠壓成帶狀增強纖維束11。碳纖維粗紡“12K”可以在輥子(未示出)之間受到擠壓，成形的，用例如低分子量的尼龍或環(huán)氧樹脂類似的膠料劑使其變硬。
帶狀增強纖維束11a和11b與基體纖維束12a和12b被編織成如圖6所示的套筒13。為了易于與基體纖維束12進行區(qū)分，在帶狀纖維束11a和11b上點了點。在本實施例中，帶狀增強纖維束11a和11b圍繞中心線CL成螺旋狀編織，而且?guī)钤鰪娎w維束11a相對于帶狀增強纖維束11b之間的夾角為90°。
基體纖維束12a和12b同樣做成帶狀，其厚度等于或小于0.5微米?；w纖維束12的寬度至少10倍于其厚度。帶狀纖維束12a、12b的制作方法與帶狀增強纖維束11a、11b的相同。帶狀基體纖維束12a與帶狀增強纖維束11a交替編織，而帶狀基體纖維束12b與帶狀增強纖維束11b交替編織。
雖然，帶狀增強纖維束11a與帶狀增強纖維束11b交叉，但由套筒13制作的球拍框架也不存在現(xiàn)有技術(shù)球拍框架中所具有的缺陷，這是因為增強纖維束11足夠的薄，不致于形成寬的臺階和大的空隙。
由于增強纖維束11a、11b和基體纖維束12a、12b非常薄，而且非常的寬，使得制造者可以選用號數(shù)值(texvalue)比較大的增強纖維束11a、11b和基體纖維束12a、12b，從而減少其數(shù)量。因此在不降低套筒13性能的情況下，使該套筒的重量減輕。
后面第二個實施例的制造工藝與第一個實施例的相同。也就是說，同樣要準備與套筒11尺寸不同的其他套筒，在可擴張球膽上將套筒壓成薄板，形成與實施例1相同的薄板結(jié)構(gòu)。制造者不用考慮每個套筒所需帶狀增強纖維束的排列方向，這是因為帶狀增強纖維束11a與帶狀增強纖維束11b相互交叉。
把薄板放到模具中進行加熱，溫度等于或高于熱塑樹脂的熔點。在薄板加熱過程中，把高壓氣體充向可擴張球膽，球膽便將最外面的套筒緊貼模具的內(nèi)表面。
然后模具在高壓氣體的作用下受到冷卻。當模具中的成形產(chǎn)品的溫度降到室溫時，除去可擴張球膽中的高壓氣體，將成形產(chǎn)品從模具中取出。最后將可擴張球膽與成形產(chǎn)品分開。
圖7給出了第二個實施例的球拍框架的局部結(jié)構(gòu)。帶狀增強纖維束11a和11b縮小了它們之間的交叉部分的臺階高度，基體熱塑樹脂纖維束17a包住了帶狀增強纖維束11a和11b，而且沒有空隙。
在實施例2中的制造球拍框架的工藝過程為將增強纖維束11a和11b及基體纖維束12a和12b做成帶狀結(jié)構(gòu)，并編織成薄套筒。為此在加熱過程中，熱塑樹脂自由地充滿到帶狀增強纖維束11a和11b中，因此，空隙和樹脂坑很難在成形產(chǎn)品中產(chǎn)生。這就使本發(fā)明所制作的球拍框架非常漂亮。
此外，由于縮小了交叉部分的臺階高度，空隙很難在交叉部分產(chǎn)生。所以本發(fā)明的球拍框架的機械強度得到提高。
另外，第二增強纖維束11交叉部分淺的臺階，實際上已消除了球拍框架外表面上的波面，帶狀增強纖維束11a和11b改善了球拍框架外表面的光滑度。結(jié)果外觀很漂亮，并可降低涂復(fù)所需的工時，改善生產(chǎn)率和降低產(chǎn)品價格。
此外，上面介紹的第二個實施例的球拍框架中，基體纖維束12a和12b是做成帶狀的。然而，基體纖維束12a和12b不一定成為帶狀，而可為圓截面?；w纖維束12a和12b也可以既有圓截面，也有帶狀結(jié)構(gòu)，這是因為最終基體纖維束將被熔化而形成基體。
實施例3如圖8所示，本發(fā)明的球拍框架21是用增強纖維熱塑樹脂制成的，該樹脂包括有多個帶狀增強纖維束22單向排列在熱塑樹脂23的基體上。換句話說，帶狀增強纖維束22在套筒中為螺旋形，帶狀增強纖維束22互相平行，互不交叉。帶狀增強纖維束22與帶狀增強纖維束11相同，其寬度至少10倍于其厚度。
除套筒制備外，其工藝與第一實施例相同，也就是說，帶狀增強纖維束22與基體纖維束編織成套筒的方法與圖2相同，基體纖維束也為帶狀，當然也可以是圓截面的。
綜上所述，單向排列增強纖維束1和帶狀增強纖維束11a/11b有效地消除了空隙、皺紋和樹脂坑，并且提高了球拍框架的機械強度和外觀。即單向排列的增強纖維束1和帶狀增強纖維束11a/11b有效地消除了球拍框架外表面的波面，使得產(chǎn)品表面光滑，改善了熔化了的熱塑樹脂中纖維的運動。平滑地運動可以很容易使得增強纖維束中均勻地充滿熱塑樹脂，這就不易產(chǎn)生皺紋和樹脂坑。
按照本發(fā)明的工藝便可生產(chǎn)出一種牢固精制的球拍框架，這是因為套筒中使用了單向排列的增強纖維束1或帶狀增強纖維束11a/11b。另外，在加熱和冷卻過程中，可擴張球膽迫使最外的套筒緊貼模具的內(nèi)表面，這使產(chǎn)品的外表面光滑。
雖然本發(fā)明的個別實施例已給出了附圖和說明，但對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，任何不超出本發(fā)明范圍的修改都是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種體育用的球拍框架，它包括熱塑樹脂基體(7a)；和熱塑樹脂基體(7a)中的多個增強纖維束(1)，其特征在于所述的多個增強纖維束(1)單向排列，以便消除球拍框架中一個增強纖維束和另一個增強纖維束之間的交叉部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的球拍框架，其特征在于所述多個增強纖維束(1)是圓截面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的球拍框架，其特征在于所述多個增強纖維束(22)的每個的寬度(ω)至少10倍于其厚度(t)。
4.一種體育用的球拍框架，它包括熱塑樹脂基體;多個第一增強纖維束(11a)，其寬度至少10倍于其厚度;和多個第二增強纖維束(11b)，其寬度至少10倍于其厚度，它們與所述多個第一增強纖維束(11a)編織在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的球拍框架，其特征在于所述的每個第一增強纖維束(11a)和所述每個第二增強纖維束(11b)的厚度等于或小于0.5毫米。
6.一種體育用的球拍框架的制作工藝，其特征在于它包括以下步驟將增強纖維束(1，11a/11b)和熱塑樹脂基體纖維束(3，12a/12b)釬接成不同尺寸的套筒(2a-2d，13);將所述的套筒(2a-2d，13)在可擴張球膽(5)上壓成薄板，形成薄板結(jié)構(gòu);將所述的薄板結(jié)構(gòu)放入模具(6)中;對模具(6)中的薄板結(jié)構(gòu)進行加熱，溫度等于或高于熱塑樹脂的熔化溫度，在加熱過程中，對可擴張球膽(5)中充以高壓氣體(G)，使薄板結(jié)構(gòu)中的最外面的套筒(2d)緊貼模具(6)的內(nèi)表面;對可擴張球膽(5)施以高壓氣體(G)而使模具(6)冷卻，產(chǎn)生成形產(chǎn)品(7);從可擴張球膽(5)中除去高壓氣體(G);從模具(6)中取出成形產(chǎn)品(7);把成形產(chǎn)品(7)和可擴張球膽(5)分開。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的制作工藝，其特征在于所述的增強纖維束(1)單向排列，從而至少從多個套筒中的一個套筒(2)中消除兩個增強纖維束之間的交叉部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的制作工藝，其特征在于所述的增強纖維束(11/11a/11b)做成為帶狀結(jié)構(gòu)，其寬度至少10倍于其寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的制作工藝，其特征在于所述增強纖維束(11/11a/11b)的厚度等于或小于0.5毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的制作工藝，其特征在于所述增強纖維束做成為帶狀結(jié)構(gòu)，它包括第一增強纖維束(11a)和與第一增強纖維束(11a)及基體纖維束(12a)編織在一起的第二增強纖維束(11b)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6的制作工藝，其特征在于所述增強纖維束(11a/11b)和基體纖維束(12a/12b)分別做成第一和第二帶狀結(jié)構(gòu)，所述每一個第一和第二帶狀結(jié)構(gòu)的寬度至少10倍于其厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的制作工藝，其特征在于所述第一和第二帶狀結(jié)構(gòu)的厚度等于或小于0.5毫米。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的制作工藝，其特征在于所述增強纖維束有第一帶狀增強纖維束(11a)和第二增強纖維束(11b)，所述基體纖維束有與所述第一帶狀增強纖維束(11a)交替的第一帶狀基體纖維束(12a)及與所述第二帶狀增強纖維束(11b)交替的第二帶狀基體纖維束(12b)，所述第一帶狀增強纖維束(11a)和第一帶狀基體纖維束(12a)與所述第二帶狀增強纖維束(11b)和第二帶狀基體纖維束(12b)編織。
全文摘要
一種體育用的球拍框架，它是由增強纖維熱塑樹脂制成的，增強纖維(1，11)單向排列，或制成帶狀放在熱塑樹脂基體(7a)中，這樣就不易在基體中形成空隙。
文檔編號B29B11/16GK1111537SQ9412005
公開日1995年11月15日 申請日期1994年12月14日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月14日
發(fā)明者室井國昌 申請人:雅馬哈株式會社