CN1172682A - 带有复合包皮的木垒球棒 - Google Patents

Abstract

一加强木垒球棒,它具有一与标准木垒球棒相同的形状但尺寸稍小的实木芯,一层或多层连续的不间断的舒适的由高强度纤维构成的纤维织套，整洁地大体覆盖在芯的整个外表面上，这就形成了一预制的垒球棒组件，纤维织套应制成适当的尺寸以使其在芯桶上稍膨胀并压在芯的手柄上，其股线最初排列在约+45°/－45°方向上的玻璃纤维编织套是较好的,当编织套股线拉过手柄部分时,它们排列在更偏向纵向的方向,并趋于锁紧。

Description

带有复合包皮的木垒球棒

本发明是对一早期申请的改进，该早期申请的顺序号为08/357,309，是1994年12月14日存档的，现已被废弃了，由本申请的代理人所有。

本发明一般涉及到木球棒及它们的制造方法，该木球棒用于击垒球、软球或其它类似东西的，并围绕其外表面被加强了。更详细地讲，本发明以实木球棒和制造实木球棒的方法为目标，此球棒用一种层叠到木芯外表面上的复合材料包皮沿球棒外表从球形端头或底端至顶端或外端被加强了，此复合材料包括高强度的纤维和树脂，在加强的垒球棒的桶形处的纤维股线排成对角网的形式，且在手柄部分处的纤维股线更偏向球棒的纵向方向。

自从有组织的垒球比赛和联赛的起初，垒球棒和软球棒就是由木头构成的，木球棒是用传统的车床技术来制造的，且已经形成了标准的外部尺寸及标准的重量特性，此外还开发出了空心铝球棒，有许多年青的球员使用这种球棒，且某些涉及到某种联赛和年令组的规则要求这种球棒，另外，还开发出了空心塑料球棒，年青年令组使用这种空心塑料球棒来练习和训练，与这种球棒同用的一般为重量轻和空心塑料球、橡胶球及其它类似的球。下列的早期专利揭示了球棒的各种设计：美国专利1,499,128    3,779,551，  4,241,9191,611,858    3,811,596    4,744,1363,116,926    3,861,682    4,763,8993,727,295    3,955,816    4,844,460

         3,963,239    5,114,144

加拿大专利

962291

实木球棒的主要缺点是它们相对比较贵且在使用中经常断裂，所以，在过去多年中曾作过大量的努力，以开发出加强的木球棒，这种球棒具有理想的重量、尺寸、强度、刚度和柔性，以在允许的重量和尺寸参数内达到优秀的性能特性，但其寿命要比标准实木球棒或挤压的铝球棒的寿命长，例如，认定的木球棒的直径可以是不大于2.75英寸。

在Wheeler等的专利号为3,129,003的美国专利中揭示了一种这样的早期工作，其中，一玻璃纤维织套被紧紧地压在木球棒的手柄部分，且一塑料层被施加到织套上以将织套固定在一定的位置上。在Baum的专利号为5,114,144的美国专利中，多层树脂浸透的针织或纺织的由高强度纤维制成的布被施加到一具有球棒形状的由泡沫塑料或挤压铝制成的中芯上，加上一树脂涂面的木层板外层，且复合物被放在对开模具中，此模具被压在一起而允许树脂凝固，以形成一单元体。Costopoulos的专利号为3,598,410的美国专利披露了一木球棒，它包括许多用一种高张力的多纤维丝螺旋式地缠在表面槽中的单薄层。最后，Seki的专利号为5,301,940的美国专利中披露了一种树脂注入技术，用来将连续的强化纤维和模塑材料施加到一采用可熔材料或泡沫树脂制成的球棒芯的外表面上。

但是，没有一个早期专利披露了具有本发明特性的加强木球棒，特别是，早期技术没有揭示一种加强的实木球棒，该球棒具有一由高强度纤维树脂构成的、大体粘合在其整个外表面上的连续的织套。进一步，早期的技术没有披露这样一种结构，其中一编织套以至少两层大体覆盖着球棒的整个外表面的方式套装在实木芯上，此外，早期技术没有披露这样一种结构，其中木球棒的预定标准尺寸是通过一具有稍小尺寸的削减木芯和一复合高强度织套来形成的，此织套被粘合在削减木芯的表面上以使完成的球棒恢复为原木球棒所确定的标准尺寸。

根据本发明，一具有与木球棒同样形状的削减的实木芯是以为传统的木球棒规定的标准尺寸稍小的尺寸制作的，木芯是通过留在其上的车床支承延长段或支柱来制作的，然后用一层或多层连续的舒适的由高强度纤维制成的纤维织套覆盖，织套最好是玻璃纤维织套，以形成一预制的球棒组件，在形成预制球棒组件时施加每一层纤维织套以整洁地大体套盖着木芯的整个外表面，且使股线沿球棒的手柄部分排列成显著地增加股线的纵向强度，然后一种合适的可凝固树脂被施加到预制球棒组件的高强度纤维织套层上且使其凝固，以采用与为木球棒规定的尺寸相等的尺寸将织套层层叠和粘合在木芯上，上述的树脂最好是环氧树脂，它在室温或接近室温时自行凝固。

在本发明的优选实施例中，玻璃纤维织套或其它舒适的纤维织套具有相当均匀的直径，织套的均匀内径比桶形部分的木芯直径稍小，且远大于在手柄部分的木芯的直径，织套还能够在力的作用下沿径向方向膨胀，且在沿纵向的拉伸或扭转时其直径收缩，最好是织套的股线排列成与纵向轴线成+45°/-45°的方向。

所以，当一层织套覆盖到木芯上时，织套在桶形部分的木芯上稍膨胀，因此引起股线趋向于增加其方向为大于+45o/-45o，同时，当每一织套层位于木芯周围的外表面上时，木芯可以相对于织套被扭转或旋转以使织套沿纵向方向处于拉伸状态，这扭转引起织套收缩并整洁地贴在球棒的外端或顶端周围，类似地，在手柄处的股线被拉伸或扭转以引起织套压缩并整洁地贴在球棒的手柄部分周围，很重要地，这种编织套围绕木芯的手柄部分的拉伸和收缩改变了沿手柄部分的纤维股线方向，事实上，已经发现当使用一编织套时，在手柄部分处纤维股线所具有的方向更偏向于球棒的纵向轴线，且实质上彼此相对锁紧，这种偏向纵向和锁紧的方向有效地增加了编织套沿手柄纵向轴线方向的拉伸强度，否则球棒在此处是最弱的。当用可凝固树脂层叠和粘合到木芯上时，这种较好的股线方向就被模塑在球棒上了，这样的结构有效地增强了球棒的强度质量。

本发明还包括一种独特的用来制造所述的新型木球棒的方法，一般地，制造方法往往用如车床之类的传统球棒制造设备从一标准的球棒坯来制作实木球棒芯开始，但是，对于本发明，将木芯在其整个表面上削减成比为标准球棒规定的尺寸稍小以容纳玻璃纤维套层，此外，让车床支承延长段或支柱留在其上。

根据本发明，然后沿手柄部分围绕木芯对称地切出几个纵向凹槽，以辅助施加可凝固的树脂，最好是将木芯处理以驱出木头中的空气，且将树脂底剂施加到木芯的表面上，然后通过采用一空心的施加管将一层或多层连续的玻璃纤维编织套套在木芯上来形成预制的球棒组件，最好是套装两层玻璃纤维套，根据本发明，这可以通过将织套置于施加管的外面来实现，且织套的一端封盖着管子的开口。

将木芯的手柄端推入施加管的开口端，同时制约编织套使其从管子外面脱下到木芯上，这种约束使织套通过木芯的手柄部分时受到纵向拉力，且引起股线拉长并整洁地贴在手柄部分上，当木芯全进入管子时，用桶形端支承延长段作为手柄转动木芯，这种转动迫使织套收缩到木芯的外端上并接触到延长段的圆形基座，在此处织套与球棒的桶形端头相遇。

这种织套绕木芯外端的收缩允许木芯从管中撤出而不使织套变松或脱落，并同时允许将第二层玻璃纤维织套覆盖在第一层之上，然后，将这时伸过球形端头的第二层的端部拉伸以便将第二层收缩到木芯的手柄部分和第一层上，这样预制的球棒组件就准备就绪了以用于进一步的加工。

根据本发明，一种优选的模塑技术涉及到将传统的高收缩的塑料管热收缩成与预制的球棒组件贴合接触，然后可以将收缩的管子作为用可凝固树脂将玻璃纤维织套层层叠和粘合到木芯上的模具，最好是将管子收缩且在桶形端带有一合适的管形延长段，以用作为当树脂慢速灌入管形模具以在树脂凝固之前浸透玻璃纤维织套时的存储容器，用于接受和盛装树脂，因为球棒的手柄部分和桶形部分的直径差别，所以已经发现，将塑料管收缩到预制组件上的方法要求不但是在热收缩加工期间加热和收缩塑料模具管，而且同时还要拉伸，为了在预制的球棒组件的手柄部分周围使管子足够地收缩，这种同时拉伸证明是非常必要的。

然后，为了浸透玻璃纤维套层，将可凝固树脂缓慢地灌入到管形模具中，最好是通过收缩包管延长段，此外，最好是将一段细长的槐树条在管子延长段插入树脂以作为热吸收件，最好还加入气压，以迫使树脂在一段合理的时间内浸透预制球棒组件的玻璃纤维织套层。

当玻璃纤维织套层被浸透后，在塑料管形模具中的预制球棒组件可以被倒过来，且由一夹具在球形端头的正下边固定住球棒，通过这样做，未凝固的树脂和玻璃纤维会更好地填入手柄和球形端头的交界处，一旦树脂凝固后，塑料的管形模具或热收缩包皮被去掉，然后将延长支承切掉，且修整暴露的球棒端头，然后将手柄经喷砂或砂磨处理以使其具有粗糙的纹理。

所以本发明的一个目标是提供一加强的木球棒，用于击垒球、软球或其它类似的东西，该球棒是由一木球棒芯和一加强的复合叠层所构成的，所述的木球棒芯与传统的木球棒的形状和轮廓一样，但其具有的外部尺寸比标准尺寸的传统球棒稍小，上述的复合叠层包含被粘合在基本上是木球芯的所有外表面上的高强度的纤维，以形成具有与标准尺寸的传统球棒相同的尺寸的完成的球棒。

本发明的另一个目标是提供一如前一目标中所陈述的加强的木球棒，其中的加强复合叠层是一层或多层连续的、不间断的、由高强度纤维股线制成的、用透明可凝固树脂浸透的纤维织套，它与木球芯合作提供一具有与传统木球棒的外观和冲击特性基本相同的木球棒，但它遭受远少的由于与被击的球接触时而发生的断裂和损坏，事实上，至今为止的对本发明的球棒的实际试验还没有实质地产生有断裂的球棒。

本发明的还有另一个目标是提供一如前面的目标中所陈述的加强的木球棒，其中至少两层连续的不间断的由玻璃纤维股线构成的加强编织套被粘合在基本上是木芯的整个外表面上。

本发明的进一步的目标是提供一与前面的目标一致的加强的木球棒，其中高强度玻璃纤维股线在手柄部分处朝向球棒的纵向轴方向，或0°，且在球棒的与球撞击的桶形部分朝向约为+45°/-45°的对角网方向，以在球棒桶形部分提供强化的抗撞击的能力及在球棒手柄部分提供强化的抗断裂能力。

本发明还有另一个目标是提供一如前面的目标中所述的加强的木球棒，其中车床支承延长段辅助将玻璃纤维股线施加和排列到木芯上，还辅助将加强复合股线层叠粘合到木芯上。

本发明还有的进一步的目标是提供一如前面的目标中所述的加强的木球棒，其中沿纵向延伸的槽是对称地围绕球棒的手柄部分切出的，以改善加强复合叠层与木芯之间的粘合。

本发明还有的进一步的特殊的目标是提供一种制造加强球棒的方法，其中，球棒形状的木芯是用较小的外部尺寸制作的，且一层或多层玻璃纤维织套被基本上置于整个木芯上，以形成一预制的球棒组件，然后将预制的球棒组件置于模具中，将可凝固树脂加到玻璃纤维织套层上，且树脂凝固以将玻璃纤维层粘合和层叠在球棒芯的外部，从而形成一完成的加强的木球棒，其外部尺寸和传统的木球棒精确地相同。

本发明的还进一步的目标是提供采用一预制的球棒组件来制造加强木球棒的方法，其中木芯是以传统的方式制作的，这包括沿纵向从木芯的每一端伸出的车床支承延伸段或支柱，且通过采用一施加管和用支承延长段作为手柄扭转木芯，将至少两层玻璃纤维编织套基本上拉过木芯的整个外表面，然后用可凝固树脂浸透玻璃纤维织套，然后这种树脂凝固以将加强织套层叠和牢固地粘合在木芯上以形成一整体的球棒结构。

本发明还有另外一个目标是提供制造加强木球棒的方法，其中的模具是由高热收缩管制作的，此模具是用来将优选的环氧树脂施加到预制的球棒组件上，此组件具有位于木芯表面上的玻璃纤维，模具的制作是通过同时拉伸和加热收缩塑料管子使其贴合在预制的球棒组件上，以形成一塑料管形模具，而同时形成一空心的管子延长段，用于将可凝固的树脂装入管形模具中，且还用于施加气压以迫使树脂在凝固之前浸透玻璃纤维。

本发明的还有另外一个目标是提供制造与前面目标中一致的加强木球棒的方法，其中在将环氧树脂灌入后，将吸热件插在塑料管模具的空心管延长段中，以延缓环氧树脂的放热反应，并允许有足够的时间让树脂在凝固之前浸透预制球棒组件的玻璃纤维。

本发明的要特别在此陈述的最后一个目标是提供一种制造与前面两个目标中一致的加强木球棒的方法，其中包含具有用环氧树脂浸透的玻璃纤维的预制球棒组件的塑料管形模具被倒过来，且由夹具固定住，此夹具正好在球形端头的下方夹住球棒，以迫使没凝固的树脂和玻璃纤维更好地填入手柄和球形端头的交界处。

这些与其它的其后将明显的目标及优点一起存在于在此后更完整的描述和声明的结构和操作的细节中，对附图的参考成为了其中的一部分，其中相同的数字始终指的是同样的部分。

附图简述

图1是本发明的加强木球棒的正视图，其中桶形处的一部分被切掉以示出在木芯上的复合叠层。

图2是本发明的木芯正视图，其中的虚线表示一传统的标准尺寸的木球棒的原尺寸。

图3是本发明的预制球棒组件的正视图，其中优选的两层玻璃纤维编织套张在木芯上。

图4是图3中所示的预制球棒组件的球形端头和手柄部分的放大立体图。

图5是图3中所示的预制球棒组件的桶端或外端的放大立体图。

图6是球棒的桶端或末端的局部剖视图，示出了用加强复合叠层的球棒末端的大部分覆盖层。

图7是球棒手柄端的局部剖视图，示出了用加强复合叠层的球棒球形端头的大部分覆盖层。

图8根据本发明的一编织套的一部分的放大正视图，表示了优选的编织花样。

图9是一侧视图，部分是剖视图，示出了根据本发明的施加管，其中木芯准备好要插入其中以接纳第一层玻璃纤维套。

图10是侧视图，部分是剖视图，表示了木芯完全插入在施加管中，第一层玻璃纤维织套通过扭转在球棒外端部的支承外延段使其整洁地贴紧在木芯的外表面上，且可以接受第二层了。

图11是另一侧视图，部分是剖视图且与图9和图10相似，其中木芯已从施加管中撤出，所以将第二层玻璃纤维施加到外表面上。

图12是模具的底半部分的示意图，木芯的预制球棒组件和玻璃纤维织套层被置在其中以施加可凝固的树脂层叠试剂。

图13是一侧面视图，示意地给出了传统模具和型腔的两半，示出了模具与预制球棒组件和用于将可凝固树脂注入到模具中以浸透织套层的喷咀的组合。

图14是一底半部分模具和如图12所示的预制的球棒组件的端部视图。

图15是一侧视图，示意地给出了一装置，它用于在制作塑料管形模具时同时拉伸和收缩一高收缩的热塑管子。

图16是一侧视图，示意地表示了一装置，它用于在一种环氧树脂向下通过在塑料管形模具中的预制球棒组件时浸透玻璃纤维，在树脂处有一段槐树吸热条。

图17也是一侧视图，这时示意地给出了一装置，它用于通过在球棒球形端头正下方的夹具支承在塑料管形模具内的预制球棒组件和用环氧树脂浸透的纤维层。

在描述如附图中所示的本发明的优选实施例时，为了简洁起见将借助一些特定的术语，但是，本发明不限于所示的和所描述的特定的实施例及所选用的术语，应该明白，每一特定的术语包括所有的技术上的等效语，它们为达到相似的目的而起相似的作用。

现在参阅图1，本发明的加强垒球棒一般由参考数10来标明，且它包括一木芯12和一复合叠层14，复合叠层14是由一层或多层连续的不间断的舒适的纤维织套所构成的，它基本上覆盖着木芯12的整个外表面，所述的纤维织套是由一种或多种高强度的纤维构成的，最好是玻璃纤维，也称为纤维玻璃，且最好是以纺织物层的形式，编织套被可凝固的树脂渗透，它将一层或多层强化层粘结且叠合在木芯12的外表面上。

垒球棒10也以使其与传统的木垒球棒的尺度特性和标准的物理特性相一致这样的方式来构造，更准确地讲，传统的木垒球棒被构造成各种具有标准重量特性和标准直径和锥度特性的标准长度，垒球棒10被制成与这样的标准特性相一致。象传统垒球棒一样，垒球棒10包括一手柄部分16，在其端部具有一球形端头18，手柄部分向外成锥形，且过度到桶形部分20，此桶形部分以一端部或外端22结束。

木芯12是以木垒球棒的传统方式通过使用传统的车床加工而制成的，且也包括一手柄部分17，一桶形部分19和在手柄部分端部的一球形端头21，但是，如图2所示，木芯12是用比传统木垒球棒的外部尺寸稍小一点的外部尺寸制成的，在图2中，由参考号24所表示的虚线确定了传统木垒球棒的轮廓，因此表明了与传统的标准尺寸的木垒球棒相比木芯12是用稍小的外部尺寸制成的。当叠层14粘到木芯12上时，所完成的加强木垒球棒10的外部尺寸与标准尺寸的传统木垒球棒一样，最好是车床加工从标准木垒球棒尺寸的基础上在其整个长度上切去约1/10英寸，因此对于具有约2.50英寸直径的标准木垒球棒，木芯12在桶形部分19处的直径最好是在2.35-2.4英寸左右。

另外，当削减木芯12在车床操作中被加工时，它应这样来加工以保留特定尺度的、纵向车床支承延长段或支柱26和28不受影响，它们从木芯12的每端沿轴向伸出，如图2所示，外端延长段或支柱28给出了足够的尺寸，以在构造垒球棒10时起手柄的作用，最好是延长段的直径约为1英寸，长度约为2-3英寸，在球形端部的延长段26可以是更小些，是在直径为3/4英寸且长度为1/2英寸数量级上，沿手柄部分17在木芯12上切出纵向凹槽30，这些凹槽起到辅助沿木芯的手柄部分湿润或浸润单层或多层玻璃纤维织套，最好是这些凹槽沿手柄的周围对称分布，且从离球形端头约11/2英寸处沿垒球棒的长度上延伸约15英寸或更多，凹槽30可以是任何有效的尺寸和形状，约为0.06×0.06英寸见方且围绕手柄对称地间隔开的四个凹槽已证明是满足要求的。

预制的垒球棒组件如图3所示，且一般用数字32来标明，组件32是通过用一层或多层连续的不间断的舒适的纤维织套基本上覆盖着木芯12的整个外表面而形成的，纤维织套一般用数字34标明，最好是两层连续的不间断的玻璃纤维纺织套被整洁地套在木芯12上，在图6和图7中用数字36和38标明，尽管两连续层是较好的，但一连续层也足够，或取决于玻璃纤维股线的密度及编织层或织套中的纺织线的松紧度，可能采用三层或更多层。

纤维织套34具有一大致为常量的直径，且这样来纺制以使各股线都大致相互垂直，且与木芯12的纵向轴线大致成45°角，或+45°/-45°，为本发明的目的，零度股线的方向与木芯12或垒球棒10的纵向轴线相平行，且90°方向是在垂直于纵向轴的平面内轴向地围绕木芯或垒球棒，一股朝向是+45°的或-45°的股线位于一与木芯或垒球棒的纵向轴线成45°角的平面内，且一+45°平面与一-45°平面是相互垂直的。

首选的+45°/-45°股线方向示于图8中，其中股线40和42大致相互垂直，且大致与纤维织套34的纵向轴线成+45°/-45°方向，这些股线40和42在图3，4和5中以实线表示以使图形简洁，用于具有2.50英寸的桶形直径的垒球棒的首选形式的玻璃纤维织套34是一具有约2.25英寸内径的编织层，它比木芯12的最大直径稍小，最好是约2.35-2.4英寸，一较好的编织层具有的重量和密度约为26.5英尺/磅和9盎司/平方码，且是由肯德基的A&P Technology of Covington生产和销售的。

尽管由玻璃纤维线或股线制成的编织套是用于织套34的首选结构以形成本发明的层36和38，但在本发明的目标内也可以采用由玻璃纤维和(或)其它高强度纤维股线制成的纺织或针织套，纺织或针织套可以被制成或者带有或者不带有纵向缝，所以为本发明的目的，术语“织套”是用来包括不仅是优选的编织套，而且也可以是任何纺织的、针织的和其它织品，它们可以制成连续的不间断的舒适的玻璃纤维和(或)其它高强度纤维织套。

如前所述，优选的玻璃纤维织套34的内径稍小于木芯12的桶形部分19的外径，因此，当织套34套在桶形部分19上时它稍有膨胀，这种织套34与桶形部分19间的紧配合接触往往会保证大致为+45°/-45°的玻璃纤维股线40和42的方向沿木芯12的桶形部分19保持不变，或稍增加，这在桶形部分19处大致为+45°/-45°或更多的方向在图3中的预制组件32中以及在图5的放大部分中以数字46表示。

另一方面，在木芯的端头54或沿其手柄部分17，织套一般不与木芯紧密接触配合，通过转动木芯12，织套34在端头54处被收缩到木芯12上，织套34在端头54处的收缩示于附图的图5中，可以看出，收缩的织套层覆盖着除支承延长段28的基座44从木芯12的端头沿轴向伸出处外的整个端头54表面，根据本发明，这织套层绕端头54的顶部和整洁地围绕延伸段28的基座44的覆盖和配合是通过独特的方式来取得的，但也能以任何基本覆盖住木芯的端头的顶部的方式来取得。

同时，通过木芯的手柄部分17上拉伸编织套34引起织套过手柄部分沿纵向方向伸长，此伸长引起纤维股线40和42在手柄处朝向更偏纵向方向，如图3和4中的数字48所示，这在手柄部分纤维股线40和42更偏向纵向的方向远小于正常的如图8所示的编织层的+45°/-45°方向，因此，发现采用一层或多层连续的不间断的玻璃纤维或其高强度纤维编织套在生产本发明的叠层垒球棒时具有显著的优点，上述的编织套最好是+45°/-45°方向，它的内径等于或稍小于木芯的桶形部分，更准确地讲，当将编织套于木芯上时，更大的桶形部分直径引起玻璃纤维股线膨胀超过它们本来的+45°/-45°方向至等于或稍大于+45°/-45°，然后，随着叠层36和38装到木芯上且织套层被拉伸以收缩到木芯的手柄部分上，股线被迫显著地更偏向纵向方向且远小于+45°/-45°，此股线朝0o方向的方向改变显著地增加了股线的纵向强度，因此增加了在垒球棒的手柄部分的玻璃纤维的加强作用，进一步，编织套的拉伸和收缩会引起在手柄处的股线显著地互相锁紧，因此进一步增加了股线在纵向方向上的强度，在垒球棒的手柄部分的股线的首选方向当锁紧发生时大约为+20°/-20°至+20°/-20°。

作为本发明的部分，发现在制造预制垒球棒组件32时采用一空心施加管，则连续的不间断的优选的玻璃纤维编织套层可以容易且迅速地套在木芯12的大体整个外表面上，此方法示意地示于图9，10和11中，其中施加管一般用数字50标明，各层最好是通过选择足够的织套长度以组成最少两层来成对套入，然后将织套34置于施加管50的外面，此管的内径比木芯的最大直径稍大，可以采用具有所要求的内径的任何合适的的刚性塑料管，但干净的PVC塑料最好，在织套34被置于施加管50之前和之后，其近端采用胶带之类的东西绑紧，如图9中的52所示，这样织套34和施加管就准备好接纳木芯12了。

在将织套34约束在管子50的外面的同时，木芯12的手柄端17被推入织套34的绑紧端52以迫使织套进入管子50，随着其被推入管子，这就引起了织套34从管子50的外面退下，且在张力作用下被套在垒球棒上，织套上沿纵向方向的这种张力往往会将织套收缩到木芯的手柄17上，这样就使得股线朝向理想的纵向方向，当木芯12一直进入管子50时，通过使用桶形部分末端的支承延伸段28作为把柄来转动或旋转木芯，这种转动或扭转迫使织套34被收缩到木芯12的外端54上，转动木芯直到使织套足够收缩以接合延伸段28的圆形基座44，织套在此处与木芯的外端或顶端会合，这样就完全地覆盖住了木芯端头54的剩余部分，现在织套34的第一层36就在木芯12上就位了。

为使木芯端部54得到足够的覆盖且一直盖到延伸段28的基座44而使用的木芯转动量取决于织套的特性，包括密度，织线松紧度等等，采用如上所述的优选的玻璃纤维编织套时，需要将木芯转动仅约一圈半就可以将织套34收缩到完全包围着木芯端部54，当随着木芯从管子50中撤出而将第二层38玻璃纤维织套34施加到木芯12上时，这种织套向基座44的收缩允许木芯从管子中撒出而不会使织套成为松开或脱落，这样就可能快速且容易地将两连续的不间断的高强度织套34层36和38大体施加到木芯12的整个外表面上而不会使各层分离，事实上，第二层38被简单地将折叠在第一层36上，通过简单地重复上述的方法，可以同样的方式将单层或成对地施加额外几层，进一步，管状织套可以从非工作端被连续地供给到管子50上。

当木芯12已从管子50上被撤下时，将织套34切断并留下几英寸延伸通过木芯端部的支承延长段26，然后将织套层38的端部41相对于木芯12拉紧以将织套收缩在木芯的手柄部分17的周围，并使得垒球棒手柄部分16的层38的股线40和42朝向理想的锁紧方向，如上所述。这拉伸完全可以通过固定层38的外端41且用支承延伸段28作为把柄转动木芯来实现，进一步，将织套管紧紧地拉到球形端头21以使织套围绕球形端头收缩，这完全可以通过置放一小段PVC管39在层38和支柱26的端头上来实现，然后随着PVC管移向球形端头的基面，拉紧编织套端头，然后将编织层38的端头41折叠并扎紧(没有示出)，若需要，可以通过扭转管39使其更紧靠球形端头21的基面来进一步拉紧外层38，至此预制的垒球棒组件32就完成了。

在制作垒球棒10中由一种合适的可凝固树脂将织套34的层36和38紧密结实地粘合在木芯的基本整个外表面上，可以使用任何可凝固树脂将玻璃纤维层粘紧在木芯上，只要当受到击球的冲击时不会出现裂缝、损坏和破碎，否则就不能使用，进一步，由于本发明的加强垒球棒试图在外表上模仿一标准的木垒球棒，透明的树脂是首选的，因此对于本发明，要从透明度、抗裂能力、冲击、层间和面际的粘合性和横向吸收能量的高模量等方面来选择可凝固树脂。

用于本发明的首选的树脂是热凝固的环氧树脂，它在接近室温时自行凝固，环氧树脂成分最好是基于2，2′-(1，3-次苯基)重-2-恶唑啉，也可以采用其它双功用的或多功用的具有或没有单功用溶剂的环氧树脂，形成热凝固环氧树脂的可应用的转化剂和硬化剂包括多功用的初级或二级胺、路易丝酸、路易丝基、二元羧基酸和酐以及类似的东西，首选的硬化剂包括烷基胺，如二乙撑三胺，三乙撑三胺，亚二甲苯二胺，a-氨基乙基对二氮一己环及类似的东西，聚氧丙烯胺、氨基胺、聚酰胺和环脂族聚酰胺也可以用作一种全转化剂或作为一种混合物，混合比将接近理想配比(除路易丝酸和基以外)，对于每一环氧树脂组包含一活性胺氢，除环氧树脂成分和胺硬化成分外，最好是包含第三种成分，它在凝固和形成一独立的第二层时预先沉析出，此第二层具有小弹塑性球的性质，其直径最好是小于1微米，密封且粘合在连续的环氧层上，这第二层强化了抗裂能力，抗冲击能力以及改善复合物的抵抗过早剥落，较好的树脂材料是由加尼福尼亚的AppliedPolymeric Inc.of Benicia制造和销售的。

为了帮助将一种较好的环氧树脂粘合到木垒球棒芯上，最好是在一层或多层玻璃纤维织套层套装之前将底剂施加到木垒球棒上，选择底剂选是为了渗透木头且起到在木芯和玻璃纤维之间的连接或界面的作用，较好的底剂复合物是环氧树脂乳胶，它具有低毒性、低成本、长适用期、很好的木头渗透性、Tg＞60oC以及低粘度。具有的分子重量约为30,000且用适当的凝聚和渗透剂的单成分的热塑环氧树脂是特别有效的，一种两部分的环氧树脂是可以满足需要的，其中的B部分包含烷基胺、氨基胺和乳化表面剂的混合物，但因为它们的两部分成分及有限的适用期限，这种环氧树脂不是首选的，底剂复合物的进一步的例子包括二酚甲醛、尿素甲醛和聚乙胺羟甲基化物二酚水溶液，首选的底剂也是由AppliedPolymeric生产和销售的。

图6和7中的放大的剖视图表示了复合材料织套层14和形成强化垒球棒的木芯12之间的详细粘合和层叠关系，如图所示，织套34的层36和38覆盖着除在外端22处的部分56和球形端头18处的部分58之外的整个外表面，在垒球棒10完成时在56和58处分别将车床延伸段割去。进一步，根据本发明，对球形端头的强化是没有必要的，所以，强化层36和38可以在60处割断，在此处球形端头18过渡到手柄部分16的底部，在这种情况下，当完成垒球棒时外延段26割成与球形端头的底面平齐，所以根据本发明，玻璃纤维强化层从至少是球形端头16过渡到手柄16处起直到垒球棒外端的部分56处连续地覆盖着垒球棒10的整个外表面，若不包括球形端头的话，这种连续的不间断的覆盖为整个垒球棒表面的99％以上。

一种将玻璃纤维织套层粘合和层叠在木芯上的传统方法如图12，13和14所示，预制的垒球棒组件32置放在一模具62中，该模具包括一底半部分64和一顶半部分66，其每一部分都有一型腔68，用于接纳预制的垒球棒组件32，模具元件是传统的，且当闭合时通过注入咀70注入合适的加热的可凝结的热凝固或热塑树脂以填装型腔68，且用树脂完全浸透玻璃纤维织套层36和38，模具型腔和预制的垒球棒组件32，包括树脂浸透的层36和38一起经受加热和压力的作用，此热量为在熔化树脂的温度，且将织套层牢固地粘合和层叠在木芯上并也保持在手柄部分16处的玻璃纤维股线处于所述的良好的方向上，如参考数字48所示，并且在桶形部分14处成为对角网格的关系，如参考数字46所示。一种已知的树脂注模技术由专利号为5,301,940的Seki美国专利所揭示，不过模具必须重新改进以容纳下端部支承延伸段26和28。

采用新方法来施加和凝结环氧树脂(如上述的优选环氧树脂)以将玻璃纤维织套层固定在木芯上也是本发明的部分，但是在使用优选的环氧树脂时，一种底剂(如上所述的首选的环氧树脂底剂)应该在玻璃纤维织套层之前施加到木芯12上，在木芯12最好是加热到约110°F后再施加树脂底剂，加热不但起到将木芯中的空气驱出的作用，而且也有助于使底剂渗透到木头中，一旦加热就将木芯插入环氧树脂底剂复合物中，当干燥后，最好是将木芯第二次插入底剂复合物中，但这一次不用加热，这样木芯就涂好了底剂以在凝结和模塑加工时接受环氧树脂。

根据本发明，发现了一种独特的模塑技术，它便于以更迅速和比早期加工方法更便宜的技术将玻璃纤维织套层粘合和层叠在木芯上，这优选的模塑技术涉及到将传统塑料管热收缩成与预制的垒球棒组件紧密配合，以用作环氧树脂施加和凝结的模具，现在通过参阅图15、16和17来描述此模塑技术，其中的塑料管模具一般用数字72来标明。

为了形成所必要的管状模具72，将一适当尺寸的空心管74通过外延段28置于组件32的桶形端部，管74包括一细长管部分76和一短管部分78，其尺寸与外延段28成紧密配合，通过外延段28的管段78比管部分76的直径要小，大管部分76为模具72形成开放喷口80，而短管部分78形成一从喷口80到模具的围绕预制的垒球棒组件的圆形开口81(见图16)，一般地，一11/2英寸的有约20英寸长的空心纸板管证明是可以满足管部分76的需要的，短管部分78可以被容易地固定到纸板管部分76的里面，管74被置于一适当的座上(没有表示出)，它可以支承管74处于竖立的垂直位置，然后将预制的垒球棒组件32通过将支承外延段28插入管部分78而支承在管74上。

然后将一压平宽约为4英寸的高收缩管82套到预制垒球棒组件和管74上，薄壁PVC高收缩管用作管82被发现是满足需要的，然后采用一环形辐射加热器84或其它类似的加热器将高收缩管82缩成与外玻璃纤维织套层成紧密的接触，最好是，辐射加热器84自动移动，在管82的底部开始向上移动通过从外端开始的预制垒球棒组件32。如图15所示，环形辐射加热器84通过管子74、桶形部分19并进入预制垒球棒组件32的手柄部分17而显著地向上移动到组合结构之上，如图所示，高收缩管82已经缩成与管74和预制垒球棒组件32成紧密配合，提供了一适当的开口用于当管82收缩到管74和预制组件32上时使空气从管中跑出，一旦辐射加热器完全走过组合结构时，且管82已被收缩到球形端头18周围，然后将空心管74去掉，留下包在塑料热收缩皮中的预制垒球棒组件32，它形成了塑料管状模具72，它在桶形端头54处有一长开口管延长段85。

因为在垒球棒的手柄部分16和桶形部分20的直径之间有显著的区别，所以发现在热收缩期间，将模具管收缩到预制垒球棒组件的手柄部分上的方法要求同时拉伸和加热模具管，为围绕垒球棒的手柄足够地收缩模具管，这发现是必要的，在垒球棒的手柄16处热收缩加工期间同时位伸管子可以采用任何合适的技术来取得，但是，一简单的方法是当环形辐射加热器84已升到约其升程的3/4时，松开管74的支承从而松开其上组合的预制垒球棒组件，这样就留下预制的垒球棒组件32和管74和热收缩在其上的管子82部分一起相对于支承在其上的管82的其余部分自由悬挂着，当其由辐射加热器加热收缩至手柄部分上时，这作用在未收缩管子上的重力会引起它拉伸。

当管74从管延长段85上去掉后，在塑料管形模具72内的预制的垒球棒组件32就准备好了接受优选的环氧树脂86，将各成分置于室温环境中，然后将环氧树脂成分混合并通过开放喷口80注入到空心管延长段85中，采用首选的环氧树脂时，约7盎司左右的混合树脂是足够的，最好是，一约为1英寸见方及14英寸长的细长条槐木88被插入到管中以作为吸热件，这条槐木起到减慢环氧树脂的发热反应，且增加环氧树脂的工作时间量或＂适用期＂，然后将空心管的延长段85的开口端80置于并锁紧在一握紧夹具90上以给管子延长段和塑料管形模具内的气压加压，这输送的压力迫使环氧树脂在一段合理的时间内浸透预制垒球棒组件中的玻璃纤维织套层而不使其过早凝固，最好是施加约10psi的气压，它将引起优选的环氧树脂完全通过支承的预制垒球棒组件32和塑料管形模具72的长度，这样大约在30至40分钟内环氧树脂开始在组件32的手柄端头处从模具中滴出。  如图16所示，环氧树脂大约已浸透预制垒球棒组件32的顶部的约1/4，在由数字94所标明的水平上，这种对塑料管形模具的加压是一种复合物制造形式，在行业中被称之为＂树脂传递模塑＂。

已经发现约为80o-82oF的室温是施加和凝固环氧树脂的最优温度，任何更低的室温会不希望地增加树脂的粘度，从而引起过长的浸透时间，显著高的室温将引起环氧树脂的发热反应，这样会损坏制成的垒球棒。

当预制的垒球棒组件32被浸透后，可以将垒球棒倒过头来且用一夹具96固定住，此夹具在球形端头18的下面夹住垒球棒，(见图17)，通过这样做，未凝固的树脂和玻璃纤维更好地填入手柄和球形端头界面处，最好是，配件96制成适合的形状并加热到一高于200°F的温度，以便在垒球棒的球形端头的顶部和手柄部分16的基面间的相交处形成一永久的环，若在如上所述的树脂传递模塑期间玻璃纤维织套层已有效地饱和，则此固定的步骤就可以取消。

一旦环氧树脂已凝固，这要用约11/2到2个小时，包含有热收缩包皮的管形模具72被取下，支承延长段26和28被切掉，且将暴露的端头磨光，然后手柄可以或是经喷砂处理或是经砂磨以使其具有粗糙的网纹。

尽管前面的优选实施例已被描述成使用一层或多层由高强度玻璃纤维或纤维玻缡制成的舒适的纤维织套，但可以相信，由其它高拉伸强度纤维制成的纤维织套也可以用在本发明中，如卡吴拉、丝派克楚、石墨、尼龙及类似的东西，进一步，在本发明的目标内，除玻璃纤维股线或线外，还可将一种或多种这样高强度纤维线或股线编织、纺织、针织或加工成一舒适的织套，因此，本发明不试图局限于仅于玻璃纤维制成的编织的或其它形式的织套。

另外，加工木芯12的特定的木头是一个选择的问题，高质量的槐树常用来制造优质的木头垒球棒，且这种木头可以用在本发明中，但是从本发明的叠层玻璃纤维织套14的惊人高的优良的强化能力的观点来看，低档的槐树也可以用来制作木芯12。

上面可认为是本发明原理的示例，对于本领域中的熟练的技工来说，可以进行许多其它的改变和变化，因此，不希望将本发明局限在上面所示的所述的精确的结构的操作上，可以利用的所有合适的改变及等效的工作，都落在所述的发明的目标内。

Claims (33)

1.一加强的木垒球棒，它具有一标准尺寸木垒球棒的外部尺寸，它包括一实木芯和一层或多层连续的加强纤维织套，上述的实木芯包括一手柄部分和一桶形部分，它们确定了一细长的实木件，此实木件所具有的外部尺寸比一标准尺寸木垒球棒的外部尺寸稍小，所述的纤维织套用可凝固的树脂层叠到并大体上覆盖着所述木芯的整个外表面，所述的一层或多层具有一厚度以增加木芯的外部尺寸到加强木垒球棒的最终尺寸与一标准尺寸木垒球棒的外部尺寸大体上相同。

2.如权利要求1所确定的加强木垒球棒，其中所述的织套是由所述的纤维的股线所构成的。

3.如权利要求1所确定的加强木垒球棒，其中所述纤维的主要部分是由玻璃纤维所构成的。

4.如权利要求2所确定的加强木垒球棒，其中所述的纤维股线在所述的垒球棒的桶形部分处朝向约+45°/-45°或更多。

5.如权利要求4所确定的加强木垒球棒，其中所述的纤维股线在所述的垒球棒的手柄部分朝向远在+45°/-45°以下。

6.如权利要求5所确定的加强木垒球棒，其中所述朝向的纤维在垒球棒的手柄部分是处于一大体锁紧的状态。

7.如权利要求1所确定的加强木垒球棒，其中木芯的手柄部分包括许多纵向延伸的凹槽，对称地围绕垒球棒的手柄部分分开。

8.如权利要求3所确定的加强木垒球棒，其中所述的玻璃纤维织套是以两连续层给出的，每一层大体覆盖着木芯的整个外表面。

9.如权利要求8所确定的加强木垒球棒，其中所述的两连续层相对于彼此也是连续的，其中外层折叠回来盖着内层。

10.如权利要求1所确定的加强木垒球棒，其中所述的一层或多层从垒球棒的手柄的基面到垒球棒的外端覆盖着超过99％的所述木芯的外表面。

11.如权利要求1所确定的加强木垒球棒，其中所述的垒球棒包括在手柄部分端部的一球形端头，且所述的至少两层的每一层都覆盖着球形端头相当大一部分。

12.用于采用一种可凝固的树脂来模塑一加强的木垒球棒的预制垒球棒组件包括一手柄部分和一桶形部分，它们确定了一细长的木件，大体上为垒球棒的形状，且具有纵向的支柱从木芯的底端和顶端沿轴线伸出，且一层或多层加强纤维织套大体覆盖着所述木芯的整个外表面。

13.如权利要求12所确定的预制垒球棒组件，其中所述的支柱在完成加强木垒球棒时被割掉。

14.如权利要求12所确定的预制垒球棒组件，其中所述的一层或多层织套，每一层都从垒球棒手柄的基面到垒球棒的外端覆盖着超过99％的所述木芯的外表面。

1 5.一加强的木垒球棒，具有一手柄部分和一桶形部分，它们构成了一具有垒球棒形状的细长的木芯，且至少两层加强玻璃纤维的用透明可凝固树脂浸透的编织套，每一层都层叠在并从垒球棒手柄的基面到垒球棒的外端大体覆盖着木芯的整个外表面。

16.如权利要求15所确定的加强木垒球棒，其中所述的至少两层，每一层都覆盖着超过所述的外表面的99％。

17.如权利要求15所确定的加强木垒球棒，其中所述的玻璃纤维股线在垒球棒的桶形部分处朝向不少于约+45°/-45°的方向，且在所述的垒球棒的手柄部分远少于+45°/-45°

18.如权利要求15所确定的加强木垒球棒，其中所述的垒球棒包括在手柄端部的一球形端头，且所述的至少两层的每一层都覆盖着球形端头的相当大一部分。

19.如权利要求1所确定的加强木垒球棒，其中所述的木芯的外表面用一种乳化底剂浸透，在将一层或多层织套层叠到木芯上期间，此底剂与所述的环氧树脂粘合在一起。

20.制造一种加强木垒球棒的方法，包括制作一木芯的步骤，此木芯具有的外部尺寸比一标准尺寸的具有手柄端和一桶形端的木垒球棒的外部尺寸稍小，施加一层或多层连续的纤维股线织套，大体覆盖着木芯的整个外表面，将组装的木芯和织套置于模其中，用一种可凝固树脂浸透织套的纤维股线，且将一层或多层浸透的织套层粘合在木芯的外表面上作为一薄叠层，此薄叠层具有足够的尺寸厚度以形成一具有的外部尺寸等于一标准尺寸的传统的木垒球棒的加强木垒球棒。

21.如权利要求20所确定的方法，其中形成木芯的步骤包括形成从木芯的每一端大致沿轴线方向突出的支柱的步骤。

22.如权利要求21所确定的方法，其中施加一层或多层连续的所述的织套的步骤包括置放织套到管状支承的外面的步骤，该管状支承具有一内径比木芯的最大外径稍大，且一通过管状支承一端的织套端是闭合的，将木芯从所述的闭合端插入管状支承以将织套拉下到芯的外表面上至芯的整个长度，用从所述的管状支承中伸出的纵向支柱扭转木芯以将织套围绕芯的端头收缩到所述的纵向支柱的基面，将芯从管状支承中撤出，而同时沿所述的芯的大部分外表面和第一织套层施加第二层所述的织套，且用所述的纵向支柱扭转所述的芯以将所述的织套层股线收缩到芯的手柄部分上。

23.如权利要求22所确定的方法，其中芯的手柄部分从纤维股线织套的闭合端插入到管状支承中，且用来扭转芯的纵向支柱在桶形部分从芯的端部伸出。

24.如权利要求20所确定的方法，其中的纤维股线是玻璃纤维，且织套的股线的方向在芯的桶形部分上不少于+45°/-45°，且在芯的手柄部分远少于+45°/-45°。

25.制造一加强木垒球棒的方法，包括下列步骤：

形成一预制的垒球棒组件，具有一实木芯和至少两连续层由高强度纤维股线制成的编织套，该编织套整洁地大体覆盖着木芯的整个外表面；

围绕所述的预制垒球棒组件加热收缩一高收缩热塑管，以形成一塑料管模具，它具有一从一端伸出的空心管延长段；

通过所述的的空心管延长段慢速填加一种可凝固树脂到所述的预制垒球棒组件中，以浸透所述的纤维股线；

凝固树脂以使所述的纤维股线层叠和紧固地粘合在所述的术芯上以形成所述的加强垒球棒；以及

从所述的垒球棒的周围取下塑料管状模具。

26.如权利要求25所确定的方法，其中所述的实木芯具有一手柄部分和一桶形部分，且包括有许多纵向延伸的凹槽，它们围绕手柄部分对称地间隔开。

27.如权利要求25所确定的方法，其中可凝固树脂填装步骤包括在空心管延长段处附加一木条到树脂中，以用作为一吸热件以增加树脂的工作时间以浸透纤维股线。

28.如权利要求25所确定的方法，其中所述的高强度纤维的主要部分是由玻璃纤维构成的。

29.如权利要求25所确定的方法，其中的加工方法包括形成所述的带有纵向支柱的实木芯的步骤，此支柱一般沿轴向从木芯的每一端伸出以辅助施加所述的整洁地大体盖着木芯的整个外表面的连续层使；和在凝固步骤后去掉所述的支柱的进一步的步骤。

30.如权利要求25所确定的方法，其中所述的实木芯具有一手柄部分和一桶形部分，且所述的加热收缩步骤包括在管子沿所述芯的手柄部分收缩管子时拉伸所述的热塑管。

31.如权利要求25所确定的方法，其中所述的加工步骤包括采用一种乳化底剂来浸透所述实木芯的外表面，该底剂在凝固步骤期间与可凝固树脂粘合在一起。

32.如权利要求25所确定的方法，其中所述的可凝固树脂是一种环氧树脂，它在约80oF时缓慢凝固。

33.用于制造一模具的装置，该模具用于层叠和粘合一层或多层用可凝固树脂浸透的加强纤维织套，这些织套层大体覆盖着木芯的整个外表面，该木芯大体为一垒球棒的形状，在一预制的垒球棒组件中具有一手柄部分和一桶形部分，该装置包括支承结构，用于支承所述的预制垒球棒组件在一高收缩的热塑管中，一热收缩加热器，它能够沿所述的预制的垒球棒组件和所述的热塑管移动，以使所述的管子收缩到预制的组件上，以形成所述的模具，以及将力作用在所述的热塑管子上的方法，以在热收缩所述的管子到预制垒球棒组件的手柄部分上期间引起所述的管子伸长。

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