CN113082656B - 一种含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板及制作方法，在乒乓球拍底板的木材板坯之间夹有含连续陶瓷纤维的纤维层。所述陶瓷纤维的材料可以是碳化硅、氮化硅、氧化铝、硅酸铝、莫来石等；所述纤维层可以是含连续陶瓷纤维的单向无纬布，可以是含连续陶瓷纤维的二维平纹、斜纹、缎纹织物，可以是含连续陶瓷纤维的网胎无纺布。本发明克服了多层木片胶合底板和碳纤维、有机纤维夹层底板的结构限制和不足之处，可显著增大乒乒球底板最优击球区域面积，提升底板韧性和硬度、提升底板的耐腐蚀和耐潮性能。

Description

一种含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板及制作方法

技术领域

本发明属于乒乓球运动器材技术领域，涉及一种含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板及制作方法，尤其是指一种含有高性能连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板及其制作方法。

背景技术

乒乓球拍多由底板、胶皮和海绵三部分组成。乒乓球底板是乒乓球拍的重要组成部分。常规的底板结构为若干层木片单板，通过胶接工艺制作而成，所用木片的层数、材质和厚度决定了底板的综合性能，如球速、旋转、控制、重量和厚度等参数。

2000年10月国际乒联启用直径40mm的乒乓球(直径范围39.5～40.5mm)代替直径38mm的乒乓球，2014年7月国际乒联启用了“40+”塑料乒乓球(直径范围40.0～40.6mm)，乒乒球的直径不断增加，造成同样技术水平下击出的乒乓球球速和旋转显著降低。随着乒乓球直径的增大和乒乓球运动技术水平的发展，纯木制底板的弹性和强度局限性逐渐凸显，已经不能满足击球速度更快、旋转更强的新需求。为此，在底板的多层木片结构间加入弹性模量更高的纤维层，已成为乒乓球拍发展的一个新趋势。

当前非纯木质底板主要使用了碳纤维、芳基纤维、芳/碳混编纤维和玻璃纤维四种纤维材料。碳纤维夹层可提高底板的硬度，但是由于该材料的振动频率高、振动衰减慢，因此击球时控制感较差；芳基纤维夹层可减少底板的振动衰减时间，实现柔和的击球触感，但也存在底板持球时间过长的问题；芳/碳混编纤维的振幅和碳素纤维相近，底板的反弹效率较高；玻璃纤维的特性与天然木材最为接近，但其振动频率低、振动衰减慢，因此底板击出的球速较低。

近年来，随着乒乓球运动领域的蓬勃发展，乒乓球拍使用者对球拍性能要求也趋于多样化。因此，需要根据乒乓球拍使用者的性格、能力、技战术开发性能更多样化的底板。

公告号为CN1186106C的中国专利公开了一种含有非连续陶瓷纤维夹层的乒乓球拍及其制造方法。该方法在底板胶合层的树脂胶中加入重量百分比为10～35％的陶瓷晶须或陶瓷短切纤维，以增大最优击球区域面积、控制底板重量和提升底板弹性和韧性等综合性能。该专利制备的底板，夹层陶瓷含量较低，树脂胶占据了绝大部分的重量比例，陶瓷纤维对底板性能，尤其是在硬度和韧性方面，调控空间有限。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板及制作方法，在于克服多层木片胶合底板和碳纤维、有机纤维夹层底板的结构限制和不足之处，具有显著增大底板最优击球区域面积，提升底板韧性和硬度、提升底板的耐腐蚀和耐潮性能。

技术方案

一种含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板，包括芯材、面材和手柄；其特征在于还包括连续陶瓷纤维的纤维层；所述连续陶瓷纤维的纤维层位于芯材与面材之间。

在芯材与面材之间的任意层面设有力材层。

所述连续陶瓷纤维的最大连续长度不低于100mm。

所述连续陶瓷纤维层是陶瓷纤维与碳纤维、芳基纤维、玻璃纤维中的一种或多种的组合，且陶瓷纤维占纤维层的重量百分比为10～90％。

所述连续陶瓷纤维层的结构形式包括但不限于：单向无纬布，二维平纹、斜纹、缎纹布或网胎无纺布。

所述陶瓷纤维包括但不限于：碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维中的一种或多种的组合。

一种所述含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板的制作方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用天然木质材料，制备乒乓球拍底板手柄、面材和芯材，以及含有连续陶瓷纤维材料的纤维层的坯料，坯料尺寸不应小于乒乓球拍底板最大轮廓；

步骤2：采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将含有连续陶瓷纤维材料的纤维层与芯材坯料粘接；

当连续陶瓷纤维材料的纤维层采用单一材料的纤维层时，连续陶瓷纤维材料的纤维层的制备是：采用连续陶瓷纤维束，通过展纤工艺或二维编织工艺或采用无纺布制造工艺，将连续陶瓷纤维束制作为设计厚度的板材，作为纤维层；

当连续陶瓷纤维材料的纤维层采用多种材料混合的纤维层时，采用连续陶瓷纤维束和碳纤维束、芳基纤维束、玻璃纤维束中的一种或多种的组合，通过并束或加捻或混合编织等工艺将不同材质的纤维束混合，进而通过展纤工艺或二维编织工艺或采用无纺布制造工艺，将混合后的纤维束制作为设计厚度的板材，作为纤维层；

步骤3：采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将含有连续陶瓷纤维材料的纤维层与面材进行粘接；

步骤4：按照乒乓球拍底板轮廓，对粘接完毕的多层坯料进行裁切；

步骤5：采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将手柄与面材进行粘接。

当采用力材作为夹层时，采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将力材粘结在连续陶瓷纤维材料的纤维层与芯材坯料之间；或粘结在陶瓷纤维材料的纤维层与面材之间。

有益效果

本发明提出的一种含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板及制作方法，在乒乓球拍底板的木材板坯之间夹有含连续陶瓷纤维的纤维层。所述陶瓷纤维的材料可以是碳化硅、氮化硅、氧化铝、硅酸铝、莫来石等；所述纤维层可以是含连续陶瓷纤维的单向无纬布，可以是含连续陶瓷纤维的二维平纹、斜纹、缎纹织物，可以是含连续陶瓷纤维的网胎无纺布。本发明克服了多层木片胶合底板和碳纤维、有机纤维夹层底板的结构限制和不足之处，可显著增大乒乒球底板最优击球区域面积，提升底板韧性和硬度、提升底板的耐腐蚀和耐潮性能。

本发明的优点是：通过采用高模量、高硬度、高物理/化学稳定性的陶瓷纤维或陶瓷纤维与其他纤维的组合，提升乒乓球拍底板的受力均匀性、增大底板最优击球区域面积；提升底板韧性和硬度、提升底板的耐腐蚀和耐潮性能。可增大底板最优击球区域面积约5～18％。

附图说明

图1为本发明乒乓球底板俯视图、侧视图及底板主体截面结构示意图；

图2为本发明乒乓球底板可采用的纤维层编织方式示意图；

图3为本发明实施例乒乓球底板的结构分解示意图。

图中标记：100-乒乓球拍底板，101-底板主体，102-底板手柄，103-底板面材，104-底板芯材，105-底板力材，106-底板纤维层；201-单向无纬布，202-二维平纹布，203-二维斜纹布，204-二维缎纹布，205-网胎无纺布；301-底板手柄，302-底板面材，303-底板力材，304-底板纤维层，305-底板芯材。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

图1所示的乒乓球拍底板100，由底板主体101和手柄102构成。其中，底板主体101的由上下两层面材103、上下两层力材105、上下两层纤维层106和一层芯材104构成，纤维层位于芯材和力材之间。上述乒乓球底板的结构分解示意图可参见图3。

实施例1中，芯材采用厚度为3.5mm的桐木，力材采用厚度为0.8mm的阿尤斯木，面材采用厚度为0.5mm的克托木；以每束含500根纤维单丝的碳化硅纤维束织成的二维五枚缎纹布作为纤维层，纤维层单层厚度为0.25mm，纤维层经向与底板俯视图的对称轴呈45°夹角。本实施例制得的乒乓球拍底板符合国际乒乓球联合会对比赛用乒乓球拍底板的标准。

对于单一材料的纤维层，采用连续陶瓷纤维束，通过展纤工艺或二维编织工艺或采用无纺布制造工艺，将连续陶瓷纤维束制作为合适厚度的板材，作为纤维层。

实施例2中，芯材采用厚度为4mm的阿尤斯木，力材采用厚度为0.7mm的阿尤斯木，面材采用厚度为0.5mm的林巴木；以每束含500根纤维单丝的碳化硅纤维束和芳基纤维束混编的二维平纹布作为纤维层，纤维层单层厚度为0.22mm，纤维层碳化硅纤维编织方向与底板俯视图的对称轴呈90°夹角。本实施例制得的乒乓球拍底板符合国际乒乓球联合会对比赛用乒乓球拍底板的标准。

对于多种材料混合的纤维层，采用连续陶瓷纤维束和碳纤维束、芳基纤维束、玻璃纤维束中的一种或多种的组合，通过并束或加捻或混合编织等工艺将不同材质的纤维束混合，进而通过展纤工艺或二维编织工艺或采用无纺布制造工艺，将混合后的纤维束制作为合适厚度的板材，作为纤维层。

本乒乓球拍底板的制作方法，包括以下步骤：

(1)准备相应木材种类和厚度的木料，按照乒乓球拍手柄轮廓将手柄加工到位，面材、力材和芯材均加工为尺寸约170mm×280mm的木片坯料；

(2)选择相应的含有连续陶瓷纤维材料的纤维层，加工为尺寸约为170mm×280mm的纤维层坯料，注意纤维方向与坯料横向或纵向的角度关系；

(3)采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将两张纤维层坯料分别粘接在芯材坯料的两侧；

(4)采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将两张力材坯料分别粘接在纤维层坯料两侧；

(5)采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将两张面材坯料粘接在力材坯料上；

(6)按照粘接剂的固化条件要求，将粘接完毕的多层坯料进行固化处理；

(7)按照乒乓球拍底板轮廓，对粘接并固化完毕的多层坯料进行裁切；

(8)采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将手柄与面材进行粘接；

(9)按照粘接剂的固化条件要求，将粘接完毕的底板进行固化处理；

(10)对粘接并固化完的底板进行打磨，去除板面、侧边毛刺并钝化锐边。

实施例3和实施例4是：没有采用阿尤斯木的力材层，含有连续陶瓷纤维材料之间粘结在芯材与面材之间。

Claims (7)

1.一种含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板，包括芯材、面材和手柄；其特征在于还包括连续陶瓷纤维的纤维层；所述连续陶瓷纤维的纤维层位于芯材与面材之间；

所述连续陶瓷纤维层是陶瓷纤维与碳纤维、芳基纤维、玻璃纤维中的一种或多种的组合，且陶瓷纤维占纤维层的重量百分比为10～90％。

2.根据权利要求1所述含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板，其特征在于：在芯材与面材之间的任意层面设有力材层。

3.根据权利要求1所述含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板，其特征在于：所述连续陶瓷纤维的最大连续长度不低于100mm。

4.根据权利要求1所述含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板，其特征在于：所述连续陶瓷纤维层的结构形式包括但不限于：单向无纬布，二维平纹、斜纹、缎纹布或网胎无纺布。

5.根据权利要求3所述含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板，其特征在于：所述陶瓷纤维包括但不限于：碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤维、硅酸铝纤维、莫来石纤维中的一种或多种的组合。

6.一种权利要求1或5任一项所述含有连续陶瓷纤维材料的乒乓球拍底板的制作方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：采用天然木质材料，制备乒乓球拍底板手柄、面材和芯材，以及含有连续陶瓷纤维材料的纤维层的坯料，坯料尺寸不应小于乒乓球拍底板最大轮廓；

步骤2：采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将含有连续陶瓷纤维材料的纤维层与芯材坯料粘接；

当连续陶瓷纤维材料的纤维层采用单一材料的纤维层时，连续陶瓷纤维材料的纤维层的制备是：采用连续陶瓷纤维束，通过展纤工艺或二维编织工艺或采用无纺布制造工艺，将连续陶瓷纤维束制作为设计厚度的板材，作为纤维层；

当连续陶瓷纤维材料的纤维层采用多种材料混合的纤维层时，采用连续陶瓷纤维束和碳纤维束、芳基纤维束、玻璃纤维束中的一种或多种的组合，通过并束或加捻或混合编织工艺将不同材质的纤维束混合，进而通过展纤工艺或二维编织工艺或采用无纺布制造工艺，将混合后的纤维束制作为设计厚度的板材，作为纤维层；

步骤3：采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将含有连续陶瓷纤维材料的纤维层与面材进行粘接；

步骤4：按照乒乓球拍底板轮廓，对粘接完毕的多层坯料进行裁切；

步骤5：采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将手柄与面材进行粘接。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：当采用力材作为夹层时，采用环氧树脂类的热硬化粘接剂，将力材粘结在连续陶瓷纤维材料的纤维层与芯材坯料之间；或粘结在陶瓷纤维材料的纤维层与面材之间。

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