CN101272830B - 无赛璐珞的乒乓球 - Google Patents

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Abstract

本发明一方面涉及一种无赛璐珞的乒乓球，优选直径为38.5至48mm、重量在2.0和4.5g之间以及壳厚度(约)在0.20mm和1.30mm之间，其中，壳由合成材料组成，其主要成分为有机非交联的聚合物，其在主链中除了碳原子外还具有杂原子；以及另一方面涉及一种用于制造这种乒乓球的方法，其中，大多数情况下在第一步骤中制造多个壳部分，在后面的步骤中将其连接起来。

Description

无赛璐珞的乒乓球
技术领域
本发明一方面涉及一种无赛璐珞的乒乓球，优选直径为38.5至48mm、重量在2.0和4.5g之间以及壳厚度(约)在0.20mm和1.30mm之间，其中，壳由合成材料组成，其主要成分为有机非交联的聚合物；以及另一方面涉及一种用于制造这种乒乓球的方法。
背景技术
自从约1930年以来，世界上使用赛璐珞作为乒乓球的材料。但赛璐珞带来几个重要缺陷。这些缺陷是：由于使用大量溶剂而制造成本高、难于制造派生产品、爆炸危险。由于这些实际情况，赛璐珞目前几乎仅在东亚国家制造和加工。在此方面意外事故并不罕见。在乒乓球方面，这一点导致世界市场整体上依赖于中国、日本和韩国的生产。赛璐珞技术上的材料特性问题日益突出，因为加工公差脱离运动员可接受的范围。
对乒乓球存在着一系列由国际乒联(International Table TennisFederation-ITTF)做出的规定。这些规定在技术文档(Technical Leaflet)T3上确定。在此方面，目前规定了下列特性：
1.直径：39.5mm至40.5mm；
2.重量：2.67g至2.77g；
3.滚动性：在长度1m的滚动距离上，球以约0.3m/sec的滚动速度，偏差不得超过175mm；
4.极上的硬度：直径20mm和压力50N以及速度10mm/min的柱塞允许在球的极上压入在0.71和0.84mm之间；
5.赤道上的硬度：同极测量；数值在0.72和0.84mm之间；
6.极和赤道测量时硬度的偏差：小于0.15mm；
7.硬度的标准偏差：小于0.06mm；
8.弹跳性：从305mm的掉落高度落到标准钢块上时弹跳高度在240mm和260mm之间。
直径和重量在此通过国际惯例在很大程度上是规定的特性，滚动性为一种这样规定且所期望的质量，而依据4至8规定的机械特性说明以往所使用的赛璐珞球的特性。
体现符合市场需要的球的通用机械特性为：
-变形在几毫秒内完全和不可见复原；
-负荷下没有白色裂纹和其他不可逆的材料变化；
-以最高至250km/h的相对速度击中由橡胶涂覆的表面时的稳定性；
-以最高至120km/h的相对速度击中硬的、涂覆的表面时的稳定性；
-在所述的接触情景下5000次反复击中时材料的断裂强度和可能的接缝的断裂强度；
-在最高至每秒180转旋转时的稳定性。
对乒乓球的可接受性同样重要的是运动员根据打球感觉、主观硬度、弹起等判断的球的意见。当然，通过赛璐珞几十年的使用形成一种非常固定的标准，新材料必须根据其进行检测。同等重要的特性在此方面是乒乓球在硬表面例如球台上弹起时的声音。
在80年代，英国的Dunlop公司，以及1990年，中国的双鱼公司试图替代赛璐珞这种材料。但以往这些试验均告失败。此方面失败的原因在于，新材料达不到赛璐珞的专有特性。
Dunlop公司的GB 1 222 901中介绍使用苯乙烯丙烯腈共聚物-丙烯弹性体(SAN-Acrylelastomeren)作为壳材料。这种球在80年代试验性地在比赛中使用，但然后由于不可逆性的材料变形(坑洼)而再次取消。这种球此外不具备与赛璐珞相同的运动特性。
DE 103 15 154 A1介绍将宏观的结构元件与合成材料乒乓球的外壳一体化。该专利没有介绍球的基本合成材料，而是仅谈到对其改性的可能性。
因此迄今为止未成功发现近似表现赛璐珞运动特性的材料。属于球的这些运动特性的有：弹跳性、弹起时声音、表面不同部位上的硬度、表面上的摩擦、球拍-球接触时的感觉、旋转性等。
发明内容
从以往现有技术的这些缺陷出发，本发明的目的在于，发现乒乓球的一种基本材料，它不是赛璐珞并在同类型的机械特性下可以制造具有类似于赛璐珞运动特性的球。此外，利用这种材料可以采用目前工业上常用的方法大规模制造乒乓球。
该目的由此得以实现，即有机聚合物在主链中除了碳原子外还具有杂原子。
情况表明，通过使用这种合成材料可以在乒乓球生产中替代具有缺陷的赛璐珞材料并尽可能地保留运动特性。此外，制造因此可以更加生态和更加经济。
已证明有益的是，有机聚合物在主链之外没有氮原子。确切地说，这种氮化不利地改变材料特性。
利用本发明可以使用具有无填料和/或无加固材料的均匀结构的热塑性材料，其可以比非均匀的材料更便于加工。
情况表明，依据本发明的物质的主要成分应具有尽可能小的吸水率，特别是在按照德标欧标国际标准62(DIN EN ISO 62)的标准气候下吸水率小于1.0％。由此消除不可控制的源头。
另一方面，依据本发明的物质的主要成分按照DIN EN ISO 2039-1球压硬度应为120MPa或者更高，以便由此可以产生相应乒乓球的常见应力。
本发明此外建议使用这种物质，其主要成分具有按照DIN EN ISO1183的1.22g/cm3或者更高的密度。因此在预先规定的壳横截面中可以最佳调整乒乓球的重量。
依据本发明的物质的主要成分应具有80℃或者更高的长期使用温度(工程热塑性材料、高温热塑性材料)，以便对热负荷具有足够的耐抗性。更适用其主要成分具有150℃或者更高的长期使用温度(高温热塑性材料)的物质。
只要主要成分为半结晶性的，通过部分平行定向聚合物链，可以产生高度的稳定性，这一点恰恰在比较薄的壳上是重要的。
在本发明的框架内，壳的主要成分为下列物质之一：聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，或者一种或者多种这些物质的共聚物。这些合成材料的突出特征在于可以采用不同的成型方法如深冲或者注塑的良好加工性，以及可以通过有针对性地对主要基本成分进行改性或者通过相应的掺合物来进一步改性和匹配。在大规模的连续试验中，不同的合成材料借助其机械特征值进行预选，并随后通过制造和检验具有相应规定大小和重量的乒乓球来进行试验。在此方面采用部分芳香族的聚酯和POM取得了特别良好的结果。
只要模塑材料为一种或者多种所称合成材料的混合物或者掺合物，就可以产生具有特别优点的特性的物质。
只要需要，就可以通过采用纳米填料，优选是层状硅酸盐、纳米管或者球形纳米粒子来改性模塑材料，来改善乒乓球特定的主要的机械特性。
出于同一目的，可以进行如下的扩展，即壳具有结构化的内表面，和/或者结构化的外表面。
此外可以有针对性地改变壳的壁厚，以便需要时补偿由于制造过程(例如焊接壳的两半部分)引起的非均匀性或各向异性。
由此乒乓球可以由多部分、优选两部分壳体连接而成，这一点证明是特别合理的。
乒乓球由此取得最佳特性，即它在从305mm的高度击中标准石板时弹跳高度达到220mm和280mm之间，并在其表面上，当在20mm直径的面积上压力50N时，在球表面出现在0.65mm和0.90mm之间的可逆变形，表面不同点上的标准偏差低于0.20mm。
一种用于制造依据本发明的乒乓球的方法其特征在于，在第一步骤中制造多个壳部分，在后面的步骤中将其连接起来。
情况表明，为此目的新发现的材料特别适用于一种连接，其中，在使用现代化的工艺情况下可以一定程度上或者完全避免出现接缝。需要时可以进行表面抛光，以便完全去除残余接缝。
壳或壳部分可以通过坯料(例如平面体)的变形来制造，例如通过深冲。这种方法可以接近或者在软化温度以下进行，从而可以非常好地保持材料性能。
另一方面，壳或壳部分也可以通过液态或者糊状原料借助原型法，例如通过注塑成型制造。在这种情况下可以精确影响横截面并由此保证相同的壳厚度。
本发明建议，壳部分通过粘接、焊接和/或者嵌接连接起来。先提到的方法产生一种非常稳定的乒乓球，而后提到的方法则确保球的，甚至在连接部位上的精确确定的横截面。通过足够强的咬边，达到壳的两半部分不破坏则无法分离。
可以进一步降低制造开支的是，壳直接在模具中连接，优选通过装配注塑或者空心体注塑。
通过使用现代化的合成材料加工技术，可以优选在注塑过程期间特别是在赤道与极之间有针对性改变壳的壁厚，以便补偿由于连接而产生的各向异性。
最后与本发明的理论相应的是，制造球时在110℃或者高于此温度、优选直至高于140℃时，进行一个或者多个步骤。在这种情况下，热塑性材料可以特别好地变形。
本发明基础上的其他特征、特性和优点来自对本发明几个优选实施方式的说明。
具体实施方式
实施例1：
乒乓球由两个注塑的PEI半壳制造，其在等离子表面处理后利用聚乙烯醇缩丁醛热熔性粘合剂连接。
实施例2：
乒乓球由两个注塑的PET半壳制造，其在等离子表面处理后利用环氧基上的反应性粘合剂连接。
实施例3：
乒乓球由两个深冲的POM半壳制造，其在表面处理后利用环氧基上的反应性粘合剂连接。

Claims (20)

1.无赛璐珞的乒乓球，直径为38.5至48mm、重量在2.0和4.5g之间以及壳厚度在0.20mm和1.30mm之间，其中，所述壳由合成材料组成，其主要成分为有机非交联的聚合物，所述有机非交联的聚合物在主链中除了碳原子外还具有杂原子，其特征在于，所述主要成分
a)是热塑性材料，此外
b)具有按照国际标准1183的大于1.22g/cm3的密度，
c)在按照国际标准62的标准气候下吸水率小于1.0％，以及
d)在所述主链之外没有氮原子，
其中所述壳的所述主要成分为下列物质之一：聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，或者一种或者多种这些物质的共聚物。
2.无赛璐珞的乒乓球，直径为38.5至48 mm、重量在2.0和4.5 g之间以及壳厚度在0.20 mm和1.30 mm之间，其中，壳由合成材料组成，其主要成分为有机非交联的聚合物，所述有机非交联的聚合物在主链中除了碳原子外还具有杂原子，其特征在于，所述主要成分
a)是热塑性材料，所述热塑性材料是半结晶性的，和/或具有150℃或者更高的长期使用温度，此外
b)具有按照国际标准1183的大于1.22 g/cm3的密度，
c)在按照国际标准62的标准气候下吸水率小于1.0％，以及
d)在所述主链之外没有氮原子，
其中所述壳的所述主要成分为下列物质之一：聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，或者一种或者多种这些物质的共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，所述热塑性材料具有无填料和/或无加固材料的均匀结构。
4.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于主要成分，所述主要成分具有按照国际标准2039-1的120 MPa或者更高的球压硬度。
5.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，所述乒乓球由模塑材料制成，所述模塑材料为一种或者多种所提及的合成材料的混合物或者掺合物。
6.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，所述乒乓球由模塑材料制成，所述模塑材料采用纳米填料来改性。
7.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，所述壳具有结构化的内表面。
8.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，所述壳具有结构化的外表面。
9.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，所述壳具有针对性的变化的壁厚。
10.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，它由整体的或两部分的或多部分的壳组成。
11.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，它由通过旋转成型制造的整体的壳组成。
12.根据权利要求1或2所述的乒乓球，其特征在于，它在从305mm的高度击中标准石板时弹跳高度达到220 mm和280 mm之间，并在它的表面上，当在20 mm直径的面积上压力为50 N时，在球表面出现在0.65 mm和0.90 mm之间的可逆变形，所述表面不同点上的标准偏差低于0.20 mm。
13.用于制造无赛璐珞的乒乓球的方法，所述乒乓球直径为38.5至48 mm、重量在2.0和4.5 g之间以及壳厚度在0.20 mm和1.30 mm之间，其中，所述壳由合成材料组成，其主要成分为有机非交联的聚合物，所述有机非交联的聚合物在主链中除了碳原子外还具有杂原子，其中，所述主要成分是热塑性材料，此外具有按照国际标准1183的大于1.22 g/cm3的密度，在按照国际标准62的标准气候下吸水率小于1.0％，以及在所述主链之外没有氮原子，其特征在于，在第一步骤中制造多个壳部分，在后续步骤中将所述壳部分连接起来，其中所述壳的所述主要成分为下列物质之一：聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚砜(PSU)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，或者一种或者多种这些物质的共聚物。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述壳通过坯料的变形来制造，所述坯料为平面体，所述变形为深冲。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述壳通过液态或者糊状原料的成型来制造，所述成型为注塑。
16.根据权利要求13至15之一所述的方法，其特征在于，所述壳部分通过粘接、焊接和/或嵌接连接起来。
17.根据权利要求13至15之一所述的方法，其特征在于，所述壳部分通过旋转焊接、超声波焊接、感应焊接或者激光焊接连接起来。
18.根据权利要求13至15之一所述的方法，其特征在于，所述壳直接在模具中连接。
19.根据权利要求13至15之一所述的方法，其特征在于成型措施，用于有针对性地改变所述壳的所述壁厚。
20.根据权利要求13至15之一所述的方法，其特征在于，在制造球时，在110℃或者高于此温度，进行一个或者多个步骤。
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