CN1047735C - 运动用球之球胆 - Google Patents

Abstract

一运动用球，例如足球或排球的球胆具有良好之空气保持性与极佳的耐用性，它需成型而且符合与该运动用球之形状，该球胆包括一用以保持加压空气并具有一永久密封在一壁中之气阀的中空内核，至少有两圈圆柱形并且尺寸大小可覆套在该内核上之热塑性弹性体被固定并且加热加压成型而形成该球胆。该第一与第二圈带固定在该内核上而互成90度相交，接着其他圈带也以与前一圈带成一预定角度地固定在该内核上以确保该内核被这些圈带所覆盖。

Description

运动用球之球胆

本发明是有关一运动用球之球胆，具体地说，本发明是有关一具有良好空气保持性与极佳耐用性，特别是对一足球或排球很有用的球胆。

许多运动把一充气之球当做锻练身体的必要部份，例如足球，排球，篮球与美式足球这些大众化的运动，其中球是一个关键性的部份。

在至少所有较高层次之运动中的球具有一用来保持加压空气之球胆，一用以周期性地使该球充气到所需要量的气阀，以及一用以防止磨耗及/或碰触感觉的壳体。该球必须具有适当之形状而且还必须具有适当之平衡。

首先，该球胆必须完美地成形，因为叠置于该球胆上之球的壳体会呈现出该球胆的形状，除非进行特殊之加工。球胆本身的壁厚必须一致，才不会产生不均匀之重量分布，熟练之球员可以轻易地测出不具正确形状或呈不平衡的球。

在球内使用的球胆还必须能保存加压空气一段相当长的时间，而且通常，要在不好的气候状况之下。此外，该球胆必须能承受童复剧烈的打击，例如脚踢，而不会破裂也不会使它的阀组件脱出。该球胆的抗磨擦性也是很重要的，因为在使用时该球胆会不断地磨擦该球外壳的内例。最后，该球胆必须低成本制造并且可靠维修。

最近销售的运动用球的球胆是以各种不同材料与各种不同方法制成，例如，丁基橡胶用在足球与美式足球的球胆已有多年了，这类球胆是由于丁基橡胶粒模制而成，或者是由冲模冲切丁基橡胶片而制成。丁基橡胶本身是一种制造球胆的好材料，因为它具有极佳的空气保存性。不幸的是，一与该丁基橡胶相容且防漏的气阀组件却难于获得，主要原因是因为这些运动用球会在该阀组件与球胆交界面处施以弯曲应力，由丁基橡胶制成之球胆会过早地破裂，由于该丁基橡胶本身抗磨性低。球胆也可以用一浸泡法来制造，其中一芯模浸泡在一液体乳胶中一段足够的时间而形成一所需厚度的固体膜，这样所得球胆的膜厚非常均匀，但是，空气保持性不佳而且很容易破裂。

在某些文献中，例如美国专利第4,093,219号与4,119,592号中曾公开一旋转模制法可以用来制造一球胆。但是，这种方法并未广泛被工业界所采用，因为它的缺点是设备成本高且处理时间缓慢。此外，所制之球胆具有一硬的不适服的感觉。

最近很需要一种可以用经济的方式制造而且具有所希望物理特性的运动用球球胆，在本发明中，这一内胆已可以经济地制造出来，该球胆之壁的厚度是一致的而且具有完美的形状。最重要的是，该球胆具有良好的空气保持性以及极佳的抗摩擦性。

一运动用球之球胆包括一用以保存加压空气的中空内核，以及一连串固定在该内核并且永久地结合在一起的热塑性弹性圈带，该内核具有一永久地密封在一壁内之气阀，而且其大小形状非常近似所使用运动用球的大小与形状。该圈带为圆柱形而且在至少内核部份地充气时，其大小刚好套在该内核上，一第一圈带是固定在该内核上而且一第二圈带是与该第一圈带成约90度相交地直接固定在该第一圈带上，接下来的圈带是与前一个圈带成角度地固定在该内核上，以便确实使该内核被这些圈带完全且均匀地覆盖。一模制方法使该内核与这些圈带永久地互相结合在一起而形成一具有平滑表面与适当形状的球胆。

图1至图6是制造本发明球胆的连续透视图，表示图1中内核以及在图2至图6中表示将五条分开的圈带接连固定在该内核四周。

图7是本发明之球胆的透视图。

图8是一使用在图1至图7中球胆之气阀的部份剖面图。

下文就本发明球胆配合附图加以说明，虽然下述说明是针对一足球所使用的球胆，但是在此应理解为各种使用在排球，篮球，水球，足球，吊袋球等各种形状与大小的球胆，该内核以及这些球胆与之相连接圈带的准确形状与大小在设定球的物理条件之后也可容易地确定。

请参阅图1至图6，其中表示一系列用来制造如图7所示使用在一足球中球胆10的步骤，该球胆10具有一中空内核11以及用上述方式固定在该内核上的圈带12,13,14,15与6，该内核11与这些圈带是由一热塑性弹性体制成，最好是一以聚酯为基底或以聚醚为基底的聚氨基甲酸乙酯。这种弹性体具有可以使它们在制造一运动用球球胆，特别使用在一可能会在户外恶劣气候状况下之运动用球的时候，更适合使用。该热塑性聚氨基甲酸乙酯弹性体具有良好的空气保存性，极佳的耐摩性，非常强的韧性，良好的低温可挠曲性以及极佳的耐湿性。这种弹性体还具有可以使它们在挤压成形与模压操作时容易加工，所有这些特性在本发明中都是必需的，其它的热塑性弹性体也可以使用，如果其品质对所希望之用途是可以接受的话，这些弹性体在市场上能以粉状、粒状以及膜状买到。

该球胆之内核11，如图1所示，具有与一足球形状与大小近似的形状与大小，它是由圆盘20与21构成，各圆盘是由聚氨基甲酸乙酯膜模切形成，该膜的厚度是由特定球胆的重量限制来决定。首先，其中一圆盘具有一永久地与其密封连接的气阀，也可使用多个可达到相同目的的气阀，但是，最好是在该内核中使用一由热塑性聚氨基甲酸乙酯弹性体形成的阀22，该聚氨基甲酸乙酯阀是较好的，因为它可以永久地固结在该内核的壁上而且达到完全空气保持性，而不会有漏气的问题。最适当的结合是采用一内核与一气阀都是用相同热塑性材料制成的。

如图8所示，该气阀22具有一圆柱形本体23，该本体23具有一密封凸缘23，一空气通道颈25与一接扣卡制凸缘26。该本体23在其放置有一橡胶颗粒28的中央区域内有一腔室27，该腔室27有多处与该颗粒28呈压迫式接触，因此将它固定在该腔室27中的圆周凸缘29。一空气通道30穿过该颈25并穿过颗粒28而且其大小可容纳一充气针，该颗粒可以将该球胆内部与大气密封地隔开并且防止用以使该球充气膨胀后之空气泄漏。穿过该颗粒的空气通道在插入该充气针时会移动，但是在该针抽出后立刻回复它的形状而重新密封该孔并防止空气泄漏。

当气阀适当地固定在该内核的壁上时，该气阀的密封凸缘24位于该内核的内部，而该卡制凸缘26仍然在该内核的外部，卡制凸缘26之目的是要把该气阀之颈25连接到该球之壳体，当该气阀在充气针插入时不会被推出该球壳上的孔。因此，该卡制凸缘26使该气阀相对该球外壳定位，如图所示在阀22上的颈延伸部31在该球胆装在其壳体内时就分隔在该卡制凸缘26与导引凸缘32之间。

形成该内核11之这些圆盘20的边缘密封在一起而形成一中空的气密本体，该密封结构可以用黏合剂来完成，但是用加热封合的方式则更好，因为该制造方法比较容易，在接缝区域处重叠的膜会由于热封方法而形成。该内核11也可以用其他方法制造，例如，它可以用一旋转模制法制造。不论如何，该内核在膨胀时之形状与大小近似于与其相配的运动用球，而且该气阀永远地密封在该壁上。

请参阅图2，一第一圈带12直接固定在该中空内核11上，此时内核11至少部份地充气膨胀，该圈带12为圆柱形且其大小可在内核部份充气膨胀时滑过该内核。该圈带的长度及直径在充气膨胀时均等于该内核的直径，该圈带直径与该内核膨胀之程度可以微调，因此该圈带可以轻易地滑套在该内核上，但是在以下的加工步骤中仍需保持定位，该第一圈带覆盖大部份的内核11，事实上，只有该内核的两极没有被覆盖。

请参阅图3，一第二圈带13以大约与该第一圈带成90度角地直接固定在该第一圈带12与该内核11上，因此该第二圈带13覆盖住了没有被第一圈带12覆盖的内核两极，这些第一与第二圈带一起覆盖住该内核11。该第一圈带以及下文所述随后的圈带都有与第一圈带大约相同的形状与大小。

具有两个圈带12与13的内核11接着可以用一模制步骤加工来产生一球胆，但是，一具有较佳空气保持性与更大耐磨性之高品质球胆是以加上一或多个圈带在该内核四周来制成，以下将进行详细讨论。

最好随之再加上三个额外的圈带，如图4所示，一第三圈带14以大约与该第二圈带成75度到约105度角直接固定在该第二圈带上，一较佳之方式是与该第二圈带成约90度角。在图5中所示之第四圈带是以约30度到60度角直接固定在该第三圈带上，最好是与该第三圈带成约45度角。最后，在图6中所示之第五圈带16是用与上述第四圈带成约75度到105度角，最好是约90度角直接固定在该第四圈带上。

还有其他相同形状与大小的额外圈带也可以依上述方式直接地固定在该内核上，无论如何，每一个圈带与下一个接着的圈带成一角度且相互固定以便使内核得到附加的覆盖，而仍能做到使这些圈带一起保持均匀地覆盖该内核心。这些附加圈带还可以增加该球胆之空气密封性及其耐用性，但必须增大原料成本与降低制造速度为代价，在此可发现一有三到七个圈带固定在该内核四周的球胆是在合理成本下具有最确当物理特性的选择。具有该内核11与五个圈带12-16的上述球胆10具有最佳特性与成本，因此是最佳方案。

该内核11与一定方式固定在它四周伴随的圈带12-16并以一模制方法加工，以便将该内核与这些圈带结合在一起。所使用的模子由两个与该最后球胆之形状大小均相同之呈凹状的半球体构成，同时还设有一加热该模子内壁的装置，这种模子属于一般的模而且都按规格来制造。

在将该内核与它的圈带放入上述模子中并将它关闭后，将加压空气送入该内核中而使该内核膨胀从而形成该模子形状。加压空气可以使这些圈带上的皱摺变得平滑。该内核与这些圈带接着以足够温度及时加以处理，以便使它们永久地互相结合在一起。使用在该球胆中之这些组成材料的热可塑性使结合很容易产生，一般来说，在模制步骤中使用的温度愈高，所需的停留时间就愈短。所使用的温度至少约为225°F，但是由于约250°F到约300°F是较佳的温度，因为这样的制造成本较低。在该较佳温度范围内，停留时间约为30秒到80秒，以便得到一完全结合在一起且表面平滑的球胆。

当使用上述模具有一不平滑内表面时可以制得一具有特别高品质外观与性能的球胆，因此发现一粗糙表面，例如一凸肋效果，桔皮外观或某些其他的纹路加在该模子表面上时，可以使留在这些圈带中之空气更均匀地在上述模制步骤时离散与逸出，这使最后得到的球胆有一更好的外观。它同时也产生一性能更好的球胆，因为在这些圈带内留存的气袋较少而且这些圈带结合得更均匀。虽然在加工效率上会有一些放慢，因为它需要较长加工周期，但是所加工的球胆具有高品质。

在经过足够的加工时间后，将该模子打开并将球胆10取出，所结合之内核与圈带一起所构成的球胆似乎是一个整体，只有在很靠近地检查时才可以见到多个结合的边缘。

另一种模制方法，是在该模子内使用一绝热衬里以便缩短加工周期，使用该衬里后可以使用较高模制温度，因而减少加工时间而增加产量。此外，理论上，较高温度会在一未加衬里之模子中产生局部热点，而这些局部热点在与该内核以及圈带接触时，会热到足以使该内核爆裂，该热绝缘衬里减少了该内核与局部热点发生接触的机会。合适的热绝缘衬里包括编织与非编织的天然织物，毛毡以及人造织物，例如铁氟龙。该衬里的第二个优点是它使该内核在被加压空气膨胀时可以在该模子内滑动而不会有黏在该模壁上的问题，它还可以使滞留在这些圈带之间的空气逸出。

本发明之球胆可以使用任何已知方法加上一球壳体，例如，将球胆泄气再填入一球壳体内，把球壳体缝在一起最后再向该球胆充气。或者，透镜状的板件也可以黏合在该球胆上或缝合在一起而形成一完整的覆盖物。

具有该球胆之运动用球有非常好的空气保持性以及极佳之耐用性，最重要的是，该球胆形状完美而且具有均匀的壁厚，使得该运动用球之壳体具有完美的形状，例如圆形足球或排球，因此本发明之球胆已经解决了一困扰工业界已久的问题。对含有该球胆之运动用球所进行的重复机械式吹气不会使这些圈带分开或影响该球胆的空气密封性。

虽然已有一极佳之本发明的球胆，另一种具有极佳空气保持性与极佳耐用性的球胆，在该内核与圈带是用使其最合适分布之原料的组合制成时，也是可能的。因此，已知的是一热塑性材料，如萨冉树脂具有极佳的透气性，而该萨冉Saran树脂制成之内核以及由聚氨基甲酸乙酯材料制成的至少两个圈带可产生具有极佳空气密封性与极佳耐用性的球胆。其他片状或作为涂层的热塑性材料也可以使用，在此可容易推测，其他原料的组合也可以用来获得某些特定的物理特性。

虽然本发明已结合附图加以说明，但是应了解到只要一不偏离本发明构思的各种修改是可行的，所有这些修改与变化均被视为包含在下文权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一具有良好空气密封性与极佳耐用性之运动用球的球胆，该球胆包括：

(a)一用以保留压缩空气的中空内核，上述内核在充气膨胀时的形状与大小近似于与之相配运动用球的形状与大小，而且具有一永久密封在该内核上的气阀；

(b)形状为圆柱形并且其大小可以在部份充气膨胀时套在该内核上的第一圈带，上述第一圈带是用一可与上述内核结合之材料制成，并且直接固定在上述内核上以便在一充气膨胀状态下均匀地覆盖上述内核的大部分并永久地与其结合；

(c)一形状为圆柱形并且其大小可以在部份充气膨胀时套在上述内核上的第二圈带，上述第二圈带是用一可与内核及上述第一圈带结合的材料制成，并且以与上述第一圈带约成90度角直接地固定在上述第一圈带上以便在一充气膨胀状态下均匀地覆盖上述第一圈带的大部份以及上述内核的大部分，并且永久地与其结合而形成上述球胆。

2.根据权利要求1所述的球胆，其特征在于还包括一形状为圆柱形且其大小可以在部份充气膨胀时套在上述内核上的第三圈带，上述第三圈带是用一可与上述第二圈带结合之材料制成，并且以与上述第二圈带成约75度到105度角直接地固定在上述第二圈带上以便均匀地覆盖上述第一与第二圈带的大部份以及上述第一圈带之一小部份，并且永久地与其结合。

3.根据权利要求2所述的球胆，其特征在于，还包括一形状为圆柱形且其大小可以在部份充气时套在上述内核上的第四圈带，上述第四圈带是用一可与该第三圈带结合的材料制成，而且以与上述第三圈带成一约30度到约60度角直接地固定在上述第三圈带上，以便均匀地覆盖上述第三圈带的大部份以及上述第二圈带的一小部份，并且与其永久地结合。

4.根据权利要求3所述的球胆，其特征在于还包括一形状为圆柱形且其大小可以在部份充气膨胀时套在该内核上的第五圈带，上述第五圈带是用一可与该第四圈带结合的材料制成，并且以与该第四圈带成约75度到105度角直接地固定在该第四圈带上以便均匀地覆盖上述第四圈带的大部份与上述第三圈带的一小部份，并且与其永久地结合。

5.根据权利要求4所述的球胆，其特征在于上述内核，上述气阀与所有的圈带均是由一热塑性弹性体制成。

6.根据权利要求5所述的球胆，其特征在于该热塑性弹性体是聚氨基甲酸乙酯。

7.根据权利要求1所述的球胆，其特征在于其形状与大小是可使用在一足球中的球胆。

8.一制造一具有良好空气密封性与极佳耐用性之运动用球的球胆的方法包括下列步骤：

(a)形成一在完全充气膨胀时形状与大小近似于该运动用球的内核，该内核还具有一永久地密封在该内核壁上的气阀；

(b)将上述内核部份地充气使内核之壁膨胀；

(c)将一圆柱形的第一圈带直接固定在该部份充气的内核上，以便均匀地覆盖该内核之大部份，该第一圈带可与上述内核结合；

(d)将一圆柱形的第二圈带以与上述第一圈带成90度角直接地固定在第一圈带上，以便均匀地覆盖上述第一圈带的大部份以及上述内核的一小部份，上述第二圈带可以永久地与上述第一圈带以及上述内核结合；

(e)将具有第一与第二圈带固定其上之内核置于一形状与大小近似于该运动用球的模子中；

(f)将该内核完全充气膨胀，使它的壁向外膨胀，因而在上述内核外部的这些圈带以均匀的方式与该模子的内表面接触；以及

(g)在一足以将上述内核与这些圈带永久地结合在一起的温度与时间条件下模制上述具有这些圈带在其上的内核，以便形成一具有完美形状的球胆。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于还包括将一圆柱形的第三圈带以与上述第二圈带成约75度到105度角直接地固定在上述第二圈带上，以便均匀地覆盖第二圈带的大部份以及第一圈带的一小部份，上述第三圈带可与上述第一与第二圈带永久地结合；将一圆柱形第四圈带以与上述第三圈带成约30度到60度角直接地固定在上述第三圈带上，以便均匀地覆盖上述第三圈带的大部份以及第二圈带的一小部份，上述第四圈带可与上述第二与第三圈带永久地结合；以及将一圆柱形第五圈带以与上述第四圈带成约75度到105度角直接地固定在该第四圈带上，以便均匀地覆盖上述第四圈带的大部份以及上述第三圈带的一小部份，上述第五圈带可与上述第三与第四圈带永久地结合。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于上述模子具有一粗糙内表面，可让留置在这些圈带中之空气在模制的步骤中更均匀地离散与逸出。

Images