CN115025468A - 一种梯度羽毛球拍及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种梯度羽毛球拍，包括：球拍框，球拍框的外侧壁底部固定连接有杆体，杆体的底端安装有握杆，球拍框内部发泡材料密度分别以顶框和侧框为中心点呈梯度式下降；还提供了一种梯度羽毛球拍的制备工艺，包括热成型台；采用发泡材料的内膨胀效果，可以为碳纤维预浸料的高温塑形提供内膨胀力，从而替代传统的内置尼龙密封气管吹气塑形工艺，可以避免尼龙密封管存在的漏气等原因导致碳纤维层间结合力不足等的隐患；采用的内发泡材料，主要成分为为低密度橡胶，这类橡胶因为具有极性键而具有较好的阻尼效果，可以有效吸收球拍击球过程中产生的振动能量，保护击球者的手腕等免受冲击及伤害。

Description

一种梯度羽毛球拍及其制备工艺
技术领域
本发明涉及羽球拍技术领域，具体为一种梯度羽毛球拍及其制备工艺。
背景技术
羽毛球运动具有运动性、趣味性等众多优点，是国内最受大众欢迎的群体性运动项目之一。当前羽毛球拍材质已经基本都采用了碳纤维材质，具有质量轻、强度高等特点，这也推动了羽毛球运动向快速、灵活等方向发展，提升了羽毛球爱好者的对抗水平。
一般的碳纤维羽毛球拍，均采用中空结构，以内置密封尼龙封管进行内膨胀塑形并最终高温固化，但因为内部缺乏有效支撑结构，截面弯矩系数低，因此强度上存在一定的隐患；同时，由于内部缺乏有效的减震材料，因此球拍的手感也有待进一步改善。
针对一般中空结构羽毛球拍存在的不足，有羽毛球拍生产厂家选择了在部分高端产品内部注入低密度发泡材料，但是这种材料一般只重点考虑提供内膨胀塑形功能，因此多采用密度一致的均质内发泡材料，对球拍的整体强度改善效果不明显。中国实用新型专利CN206979986U一种碳纤维和泡沫结合新型羽毛球拍提及了添加发泡材料到球拍与握柄连接位置，但其重点关注一种自加热装置及顺带提及了对使用者的保护作用，基本不涉及任何的力学考虑。
羽毛球拍的受力比较复杂，一般需要承受拉线造成的径向内拉力，然后击打时需要产生垂直拍面的形变，甚至还要兼顾异常击球偏离“甜区”时产生的拍面扭矩等复杂的受力。根据有限元力学仿真计算及制造经验可知，球拍的最大应力区域一般出现在几个常见的区域，也就是俗称的“12点钟”顶框、“4点钟”侧下框等这些区域，因此需要重点加强这几个区域的强度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种梯度羽毛球拍及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种梯度羽毛球拍，包括：
球拍框，所述球拍框的外侧壁底部固定连接有杆体，所述杆体的底端安装有握杆，所述球拍框内填充有发泡材料，所述球拍框内部发泡材料密度分别以顶框和侧框为中心点呈梯度式下降。
本发明还提供了一种梯度羽毛球拍的制备工艺，还包括以下步骤：
S1、裁剪薄纸型的发泡材料；
S2、裁剪碳纤维预浸布并叠层；
S3、将球拍按照时钟特点划分为十二个区域，球拍的顶框为十二点钟位置；
S4、在强度重点区域的碳纤维预浸布边缘处贴上发泡薄片；
S5、将连续的发泡材料覆盖在碳纤维预浸布边缘处；
S6、在圆形芯棒的外侧壁涂抹离型剂；
S7、沿发泡片发现为轴向方向，将发泡材料和炭纤维预浸布卷轴成圆形条状；
S8、利用发泡材料及离型剂形成的低摩擦系数将圆形芯棒抽出，得到预型长条；
S9、将预型长条放入钢模内，并将模具置于热成型台上，并导通非强度重点区域的加热元件，开始加热；
S10、对强度重点区域的加热元件导通通电，加热完成后取出粗胚；
S11、将粗胚经过打磨、抛光、接柄、组装弹性网、喷漆得到球拍成品。
优选的，所述热成型台的顶部开设有钢模，所述热成型台靠近钢模的顶部安装有第一加热电阻，所述热成型台的内部安装有第二加热电阻，所述热成型台的内部安装有第三加热电阻,所述第二加热电阻和所述第三加热电阻之间对称分布。
优选的，所述发泡材料为薄片状高能胶，所述发泡材料由热塑性橡胶、发泡剂和聚酯增强短纤维构成。
优选的，所述S4中，所述强度重点区域为球拍的侧下四点和八点钟位置。
优选的，所述S4中，所述碳纤维预浸布含有20%的环氧树脂有机基体成分，所述环氧树脂有机基体成分为粘贴过程提供粘合力。
优选的，所述S5中，所述碳纤维预浸布未贴有发泡材料的区域提供粘合固定力。
优选的，所述S10中，加热温度至135-145℃，保温15-20分钟。
优选的，所述发泡剂的原料组分及按重量份配置如下：1-2份环戊烷异丁烷正丁烷、1-2份异丁烷、1-2份正丁烷、20-40份水，或是氢化氟烃类高聚物。
优选的，所述S11中，通过抛光机对粗胚进行打磨。
球拍内部填充发泡材料，采取配套工艺获得密度呈现特殊梯度分布的芯材。对球拍的顶框等重点力学区域采取高密度内填充发泡材料，其余区域采用低密度的内填充发泡材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）采用发泡材料的内膨胀效果，可以为碳纤维预浸料的高温塑形提供内膨胀力，从而替代传统的内置尼龙密封气管吹气塑形工艺，可以避免尼龙密封管存在的漏气等原因导致碳纤维层间结合力不足等的隐患；（2）采用的内发泡材料，主要成分为为低密度橡胶，这类橡胶因为具有极性键而具有较好的阻尼效果，可以有效吸收球拍击球过程中产生的振动能量，保护击球者的手腕等免受冲击及伤害，使得本发明制备的羽毛球拍的阻尼减震性能良好；（3）对局部的力学重点区域，采用特殊的配套工艺获得比其他非力学重点区域密度更高的发泡芯材，而高密度的发泡芯材也就意味着高强度的芯材，重点区域的高密度发泡芯材，通过自身较强的支撑作用，能有效的协同碳纤维的整个截面，形成整体负载效果，大幅改善其弯曲模量系数及总体强度；其中，球拍的侧压弯曲模量可以大幅提升，力学强度大幅提升，改善明显，同时，可以有效缓解击球偏离“甜区”等的异常力学行为对重点区域的力学冲击，提升冲击寿命；（4）一般的球拍重量多集中在80-90克之间，而通常替代吹气内膨胀成型工艺的普通发泡工艺所需使用的发泡材料多集中在1-2克之间，本发明所采用的梯度内发泡工艺则需要2-3克的发泡材料，球拍整体增重不明显，但却大幅提升了力学强度及阻尼效果，具有非常优良的性价比。
附图说明
图1为本发明的一种梯度羽毛球拍的结构示意图；
图2为本发明的热成型台的俯视图；
图3为本发明的第一加热电阻的结构示意图；
图4为本发明的热成型台的立体结构示意图；
图5为本发明的强度重点区域图；
图6为本发明的强度重点区域A区的结构示意图。
图中：1、球拍框；2、杆体；3、握杆；4、热成型台；5、钢模；6、第一加热电阻；7、第二加热电阻；8、第三加热电阻。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图6，本发明提供一种技术方案：
一种梯度羽毛球拍，包括：
球拍框1，球拍框1的外侧壁底部固定连接有杆体2，杆体2的底端安装有握杆3，所述球拍框1内填充有发泡材料，球拍框1内部发泡材料密度分别以顶框和侧框为中心点呈梯度式下降。
本发明还提供了一种梯度羽毛球拍的制备工艺，还包括以下步骤：
S1、裁剪薄纸型的发泡材料；
S2、裁剪碳纤维预浸布并叠层；
S3、将球拍按照时钟特点划分为十二个区域，球拍的顶框为十二点钟位置；
S4、在强度重点区域的碳纤维预浸布边缘处贴上发泡薄片；
S5、将连续的发泡材料覆盖在碳纤维预浸布边缘处；
S6、在圆形芯棒的外侧壁涂抹离型剂；
S7、沿发泡片发现为轴向方向，将发泡材料和炭纤维预浸布卷轴成圆形条状；
S8、利用发泡材料及离型剂形成的低摩擦系数将圆形芯棒抽出，得到预型长条；
S9、将预型长条放入钢模内，并将模具置于热成型台4上，并导通非强度重点区域的加热元件，开始加热；
S10、对强度重点区域的加热元件导通通电，加热完成后取出粗胚；
S11、将粗胚经过打磨、抛光、接柄、组装弹性网、喷漆得到球拍成品。
发泡材料为薄片状高能胶，热成型台4的顶部开设有钢模5，热成型台4靠近钢模5的顶部安装有第一加热电阻6，热成型台4的内部安装有第二加热电阻7，热成型台4的内部安装有第三加热电阻8,第二加热电阻7和第三加热电阻8之间对称分布，发泡材料由热塑性橡胶、发泡剂和聚酯增强短纤维构成。S4中，强度重点区域为球拍的侧下四点和八点钟位置。S4中，碳纤维预浸布含有20%环氧树脂有机基体成分，环氧树脂有机基体成分为粘贴过程提供粘合力。S5中，碳纤维预浸布未贴有发泡材料的区域提供粘合固定力。S10中，加热温度至135-145摄氏度，保温15-20分钟。S11中，通过抛光机对粗胚进行打磨。
球拍内部填充发泡材料，采取配套工艺获得密度呈现特殊梯度分布的芯材。对球拍的顶框等重点力学区域采取高密度内填充发泡材料，其余区域采用低密度的内填充发泡材料。
结构原理：1采用发泡材料的内膨胀效果，可以为碳纤维预浸料的高温塑形提供内膨胀力，从而替代传统的内置尼龙密封气管吹气塑形工艺。可以避免尼龙密封管存在的漏气等原因导致碳纤维层间结合力不足等的隐患；2采用的内发泡材料，主要成分为为低密度橡胶，这类橡胶因为具有极性键而具有较好的阻尼效果，可以有效吸收球拍击球过程中产生的振动能量，保护击球者的手腕等免受冲击及伤害。本发明产品的阻尼减震性能良好；3对局部的力学重点区域，采用特殊的配套工艺获得比其他非力学重点区域密度更高的发泡芯材，而高密度的发泡芯材也就意味着高强度的芯材。重点区域的高密度发泡芯材，通过自身较强的支撑作用，能有效的协同碳纤维的整个截面，形成整体负载效果，大幅改善其弯曲模量系数及总体强度；其中，球拍的侧压弯曲模量可以大幅提升，力学强度大幅提升，改善明显。同时，可以有效缓解击球偏离“甜区”等的异常力学行为对重点区域的力学冲击，提升冲击寿命；4一般的球拍重量多集中在80-90克之间，而通常替代吹气内膨胀成型工艺的普通发泡工艺所需使用的发泡材料多集中在1-2克之间，本发明所采用的梯度内发泡工艺则需要2-3克的发泡材料，球拍整体增重不明显，但却大幅提升了力学强度及阻尼效果，具有非常优良的性价比。
实施例2
请参阅图1-图6，本发明提供一种技术方案：
一种梯度羽毛球拍，包括：
球拍框1，球拍框1的外侧壁底部固定连接有杆体2，杆体2的底端安装有握杆3，球拍框1内部发泡材料密度分别以顶框和侧框为中心点呈梯度式下降。
本发明还提供了一种梯度羽毛球拍的制备工艺，包括热成型台4，还包括以下步骤：
S1、裁剪薄纸型的发泡材料；
S2、裁剪碳纤维预浸布并叠层；
S3、将球拍按照时钟特点划分为十二个区域，球拍的顶框为十二点钟位置；
S4、在强度重点区域的碳纤维预浸布边缘处贴上发泡薄片；
S5、将连续的发泡材料覆盖在碳纤维预浸布边缘处；
S6、在圆形芯棒的外侧壁涂抹离型剂；
S7、沿发泡片发现为轴向方向，将发泡材料和炭纤维预浸布卷轴成圆形条状；
S8、利用发泡材料及离型剂形成的低摩擦系数将圆形芯棒抽出，得到预型长条；
S9、将预型长条放入钢模内，并将模具置于热成型台4上，并导通非强度重点区域的加热元件，开始加热；
S10、对强度重点区域的加热元件导通通电，加热完成后取出粗胚；
S11、将粗胚经过打磨、抛光、接柄、组装弹性网、喷漆得到球拍成品。
发泡材料为薄片状高能胶，发泡材料由热塑性橡胶、发泡剂和聚酯增强短纤维构成。具体上，非强度重点区域的发泡剂选用发泡温度约为60℃的高能胶种类，其发泡剂是环戊烷、异丁烷、正丁烷的混合体，具有非常好的流动性。而强度重点区域的发泡剂将会采用触发温度约为70℃的高能胶种类，其发泡剂为氢化氟烃类高聚物。S4中，强度重点区域为球拍的侧下四点和八点钟位置。S4中，碳纤维预浸布含有环氧树脂有机基体成分，环氧树脂有机基体成分可以为粘贴过程提供粘合力。S5中，碳纤维预浸布未贴有发泡材料的区域提供粘合固定力。S10中，加热温度至135-145摄氏度，保温15-20分钟。S11中，通过抛光机对粗胚进行打磨。
球拍内部填充发泡材料，采取配套工艺获得密度呈现特殊梯度分布的芯材。对球拍的顶框等重点力学区域采取高密度内填充发泡材料，其余区域采用低密度的内填充发泡材料。
在密度最高的12点、4点、8点等区域，发泡芯材的密度可以高达1.0 g/cm3，形成的高强度芯材可以形成有效的力学支撑结构，在球拍受到力学负载时可以有效协调截面四周的碳纤维铺层，从而形成整体负载的效果，大幅提升强度重点区域的抗弯模量、耐冲击性能等力学性能；而在非强度力学区域，发泡芯材的密度可以低至0.03 g/cm3左右，主要提供塑形时的内膨胀力。
结构原理：（1）采用发泡材料的内膨胀效果，可以为碳纤维预浸料的高温塑形提供内膨胀力，从而替代传统的内置尼龙密封气管吹气塑形工艺。可以避免尼龙密封管存在的漏气等原因导致碳纤维层间结合力不足等的隐患；（2）采用的内发泡材料，主要成分为为低密度橡胶，这类橡胶因为具有极性键而具有较好的阻尼效果，可以有效吸收球拍击球过程中产生的振动能量，保护击球者的手腕等免受冲击及伤害。本发明产品的阻尼减震性能良好；（3）对局部的力学重点区域，采用特殊的配套工艺获得比其他非力学重点区域密度更高的发泡芯材，而高密度的发泡芯材也就意味着高强度的芯材。重点区域的高密度发泡芯材，通过自身较强的支撑作用，能有效的协同碳纤维的整个截面，形成整体负载效果，大幅改善其弯曲模量系数及总体强度；其中，球拍的侧压弯曲模量可以大幅提升，力学强度大幅提升，改善明显。同时，可以有效缓解击球偏离“甜区”等的异常力学行为对重点区域的力学冲击，提升冲击寿命；（4）一般的球拍重量多集中在80-90克之间，而通常替代吹气内膨胀成型工艺的普通发泡工艺所需使用的发泡材料多集中在1-2克之间，本发明所采用的梯度内发泡工艺则需要2-3克的发泡材料，球拍整体增重不明显，但却大幅提升了力学强度及阻尼效果，具有非常优良的性价比。
本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种梯度羽毛球拍，其特征在于，包括：
球拍框（1），所述球拍框（1）的内侧设有弹性网，所述球拍框（1）的外侧壁底部固定连接有杆体（2），所述杆体（2）的底端安装有握杆（3），所述球拍框（1）内填充有发泡材料，且所述球拍框（1）内部发泡材料密度分别以顶框和侧框为中心点呈梯度式下降。
2.一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、裁剪薄纸型的发泡材料；
S2、裁剪碳纤维预浸布并叠层；
S3、将球拍按照时钟特点划分为十二个区域，球拍的顶框为十二点钟位置；
S4、在强度重点区域的碳纤维预浸布边缘处贴上发泡薄片；
S5、将连续的发泡材料覆盖在碳纤维预浸布边缘处；
S6、在圆形芯棒的外侧壁涂抹离型剂；
S7、沿发泡片发现为轴向方向，将发泡材料和炭纤维预浸布卷轴成圆形条状；
S8、利用发泡材料及离型剂形成的低摩擦系数将圆形芯棒抽出，得到预型长条；
S9、将预型长条放入钢模内，并将模具置于热成型台（4）上，并导通非强度重点区域的加热元件，开始加热；
S10、对强度重点区域的加热元件导通通电，加热完成后取出粗胚；
S11、将粗胚经过打磨、抛光、接柄、组装弹性网、喷漆得到球拍成品。
3.根据权利要求2所述的一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：所述热成型台（4）的顶部开设有钢模（5），所述热成型台（4）靠近钢模（5）的顶部安装有第一加热电阻（6），所述热成型台（4）的内部安装有第二加热电阻（7），所述热成型台（4）的内部安装有第三加热电阻（8）,所述第二加热电阻（7）和所述第三加热电阻（8）之间对称分布。
4.根据权利要求2所述的一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：所述发泡材料为薄片状高能胶，所述发泡材料由热塑性橡胶、发泡剂和聚酯增强短纤维构成。
5.根据权利要求2所述的一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：所述S4中，所述强度重点区域为球拍的侧下四点和八点钟位置。
6.根据权利要求2所述的一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：所述S4中，所述碳纤维预浸布含有20%的环氧树脂有机基体成分，所述环氧树脂有机基体成分为粘贴过程提供粘合力。
7.根据权利要求2所述的一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：所述S5中，所述碳纤维预浸布未贴有发泡材料的区域提供粘合固定力。
8.根据权利要求2所述的一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：所述S10中，加热温度至135-145℃，保温15-20分钟。
9.根据权利要求4所述的一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：所述发泡剂的原料组分及按重量份配置如下：1-2份环戊烷异丁烷正丁烷、1-2份异丁烷、1-2份正丁烷、20-40份水，或是氢化氟烃类高聚物。
10.根据权利要求3所述的一种梯度羽毛球拍的制备工艺，其特征在于：所述S11中，通过抛光机对粗胚进行打磨。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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