JP4157023B2 - ボールの構成片を製造する方法およびボールを製造する方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボールの構成片を製造する方法、およびボールを製造する方法に関するものである。

ボールを製造する方法が数多く存在している。例えば、児童用のボールは通常、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）などのプラスチック材料から製造される。この目的のために、液体材料を成形型中に充填し、そこで、この材料が固化して、ボールの完成品または少なくともボールのカバー層が形成される。そのような方法の一例が特許文献１に開示されている。

しかしながら、サッカー用の試合球のような高品質のボールは、個別のパネルから組み立てられる。これらのパネル（サッカーボールの場合には、よく知られた五角形と六角形）は、最初に、例えば皮革材料または合成材料から製造された平らな二次元要素（使用される材料の厚さは考慮しない）として一般に製造される。

本出願の明細書に添付した図４は、従来技術によるそのような実質的に二次元のパネルの製造を示している。最初に、ボールのカバー用の少なくとも２つ以上の材料層６，７を貼り合わせる（図４の工程ａ）。その後、この積層体から個々の平らな二次元パネルを裁断し（工程ｂ）、最終的にこれらのパネルを縫い合わせたり、ゴム製の中袋に接着したりする。中袋は、周りにナイロンフィラメントなどの繊維をあらゆる円周方向に巻きつけることにより、補強されていてもよい。しかしながら、縫製および接着は複雑な加工技法であり、自動化が難しい。ボールの縫い目や縁部の数が多くなるほど、製造費用が高くついてしまう。

さらに、パネルの縁は、接着剤で接合したボールの剥離のもととなることがあるので、問題の生じる区域となることが多い。また、縫い目は、しばらく使用された後に損傷することもある。特に、縫い目に水がしみ込んで、ボールの重さが増し、そのためプレー中に本来とは違った反応を示すこともある。最後に、そのように組み立てられたボールの弾性特性は完全には均一ではない。例えば、サッカーボールは、２つのパネルの間の縫い目を蹴られた場合と、パネルの中央を蹴られた場合とでは、反応が異なる。

したがって、従来技術には、パネルの数、したがって、縫い目や境界領域の数を減らして、上述した欠点を減らす手法がある。しかしながら、ボールが一定のサイズであるとすると、パネルの数が少なくなるほど、１つのパネルがボール表面を覆う面積が広くなる。したがって、パネルは、使用される材料の最初の二次元形状から始まり、ボールの三次元曲面に適合するように極端に湾曲させる必要がある。しかしながら、この適合のために、パネルに生じる応力や歪みが著しくなる。パネルが大きくなるほど、曲率に起因する応力が大きくなる。これにより、ボールを膨らませたときに、完全な形状から望ましくないように変形し、弾性特性が不均一になる。この問題を克服することを目的として、縫い目や接着された接合部に生じる応力を低減させるために、接合工程の前にパネルを予備成形することが知られている。これに相当する製造方法の例が、特許文献２および３に記載されている。

しかしながら、前述の方法では、大きなパネルを用いた場合に境界領域に生じる歪み問題の一部しか解決されない。具体的には、上述した文献に開示された方法では、最外層の内側に１つ以上の別の層が配置されており、これらの追加の層も著しい機械的負荷を受ける、現代の高性能ボールの複雑な層の集合体が考慮されていない。このような層構造の一例が、本出願人の特許文献４に開示されている。
独国特許発明第２７２３６２５号明細書 仏国特許発明第２４４３８５０号明細書 特開昭５８−２１５３３５号公報 欧州特許第８９４５１４号明細書

ボール内が高圧であるために、しばらく使用した後に１つ以上の内側層が表皮材から剥がれ、それによって、ボールの弾性特性が均一ではなくなってしまう虞がある。

したがって、本発明の課題は、従来技術の上述した欠点を克服するために、大きなパネルから長寿命の多層ボールを形成できるようにする、ボールの構成片の製造方法およびボールの完成品の製造方法を提供することにある。

本発明は、ボール、特に、サッカーボール用の三次元構成片の製造方法であって、表皮材および少なくとも１つの裏打ち材を提供し、表皮材をボール表面の区画に実質的に一致する形状に三次元成形し、裏打ち材をボール表面の前記区画に実質的に一致する形状に三次元成形し、構成片を形成するために表皮材および裏打ち材を接合する各工程を有してなる方法に関する。

したがって、ボールの構成片の表皮層が前処理されるだけでなく、従来技術とは対照的に、表皮材および裏打ち材は、これら二層が接合された時点で、ボール表面に対応する形状になる。これにより、完成した構成片を、表皮材や裏打ち材を張り過ぎずに相互接合させて、ボールの完成品を形成できる。したがって、裏打ち層の材料が事実上破損しなくなる。

さらに、本発明により製造された構成片から組み立てられたボールは、従来技術によるボールよりも、実質的にさらに均一な弾性特性を有する。表皮材も裏打ち材も、張り過ぎの箇所がなく、それによって、プレー中にボールがはっきりした弾性反応を生じる。例えば、本発明により製造されたサッカーボールは、プレーヤーがより巧みにコントロールすることができ、試合中により華麗な技を見せることができる。最後に、本発明の方法によって大きな構成片を製造することができるので、縫い目の数が減り、したがって、それに対応する欠点が減少する。それによって、ボールの弾性特性の均一性がさらに改善される。

本発明による方法の第１の好ましい実施の形態において、裏打ち材は、好ましくは、深絞り、真空成形、射出成形、成形済み裏打ち材の液状の表皮材中への浸漬、および成形済み裏打ち材表面への表皮材の吹付けからなる群より選択される方法により、最初に三次元成形され、その後、表皮材を三次元成形するように働く。この目的のために、三次元成形された裏打ち材は、好ましくは、表皮材を深絞りするためのスタンプの下側に用いられる。

別の実施の形態において、表皮材を、好ましくは、深絞り、真空成形、射出成形および成形型中への吹付けからなる群より選択される方法によって、最初に三次元成形し、さらに、裏打ち材の三次元成形のために用いることが好ましい。この場合、三次元成形された表皮材は、裏打ち材に発泡処理するための型として少なくとも部分的に働くことが好ましい。

三次元成形された裏打ち材は、三次元成形された表皮材の内面の寸法と実質的に一致した寸法を持つ外面を有することが好ましい。これにより、裏打ち材と表皮材は、応力を生じずに相互接合でき、それによって、ボールの耐用年限中に剥がれなくなる。特に好ましい接合方法は、表皮材の裏打ち材への接着および／または融着による相互接合および／または化学結合である。

表皮材は、透明であることが特に好ましい。表皮材は、三次元成形する前に、内側に捺印し、二次元構成片に裁断することが好ましい。あるいは、表皮材は、三次元成形プロセスにより既に形成されている場合には、その後に捺印しても差し支えない。熱可塑性エラストマー、特に、熱可塑性ウレタンを表皮材として使用することが好ましい。さらに、表皮材は、複数の層または膜を有してなる積層体であってもよい。

第１の好ましい実施の形態によれば、発泡材が裏打ち材として用いられ、この場合、発泡材は、三次元成形の前に予め発泡されることが好ましい。しかしながら、この材料を成形型中に直接射出することも考えられる。ＥＶＡ発泡体および／またはラテックス発泡体および／またはＰＵ発泡体が特に好ましい。しかしながら、代わりに、三次元メッシュ材を裏打ち材として、または発泡材の一連の複数の異なる層として用いてもよい。

全体の層構造をさらに強化するために、追加の支持材、特に、織物(textile)材を裏打ち材の下に配置することが好ましい。

別の態様によれば、本発明は、上述した方法の内の１つにより製造された三次元構成片を相互接合することによって、ボールを製造する方法に関する。この方法は、以下の例示工程により行うことができる：
a) 三次元構成片を、必要があれば補強した中袋上に接着する；
b) 三次元構成片を、中袋とこの構成片により形成された表皮層との間に配置されたカーカスに接着する；または
c) 三次元構成片は、互いに接合された後には、追加の部材が必要なく自立構造を形成する。

ボールをその後の工程で膨らませることが好ましい。三次元構成片は、始めの形状において、膨らんだ状態のボールよりも小さい半径に対応しており、膨らまされた結果として生じた構成片の伸張により所要の弾性を与える。

以下、ボールの三次元構成片を製造するための、本発明による方法の現在好ましい実施の形態を、サッカーボールの五角形片または六角形片の製造例を用いて詳細に説明する。しかしながら、本発明の方法は、ハンドボール、バレーボール、ラグビーボールまたはバスケットボール等のような他のボールの構成片の製造に用いても差し支えない。本発明の方法により、様々な形状の構成片を製造することができる。例えば、ボール表面にパズルのような形状のパターンを形成するのにも、本発明の方法を使用できる。パズル形状のパターンを用いると、構成片間の嵌め合いが確実なものとなる係合／嵌め合わせ接合が可能になる。

図１は上述した方法の第１の具体例を示している。最初に、図１ａに示す工程において、所定量の反応性ＰＵ発泡体１０を成形型１中に挿入する。この発泡体は、例えば、予め発泡されたＰＵプリフォームであっても、大きなユニットとして製造されたＰＵ材料の個々の区画片であってもよい。しかしながら、この材料を成形型１中に直接押し出すことも考えられる。

その後、図１ｂに示す工程において、ＰＵ発泡体１０を三次元成形する。ＰＵ発泡体１０は、できる限り、下側成形型１および上から作用するスタンプ２により画成されるキャビティ内において熱と圧力の影響下で、膨張し、発泡処理を受ける。図１ｂに示したように、下側成形型１は、発泡材から製造された三次元発泡体１０が、その下側１２がボール表面の区画に対応している湾曲形状を持つような形状をしている。この三次元発泡体１０は、完成したボールに所望の弾性を永久的に与えるために、以下に説明する表皮材２０の背後に配置される少なくとも１つの裏打ち層を形成する。

上述したＰＵ発泡体以外に、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル）またはラテックス材から製造された発泡体を用いてもよい。さらに、裏打ち材として三次元メッシュ材を使用すること、またはメッシュ材が埋め込まれているか否かにかかわらずいくつかの発泡体層を提供することも可能である。その選択は、材料費は別にして、ボールを使用する目的分野に依存する。

さらに、発泡体１０は、追加の層、例えば、ボール表面の完成した構成片の機械的安定度を増すように織物材（図示せず）からなる支持層を有していてもよい。サッカーボールの層構造の例が、特許文献４に詳しく説明されている。

表皮材２０の三次元成形および裏打ち発泡体１０とのその後の相互接合は、それに続く工程で行われる。好ましくは、出発材として熱可塑性エラストマーを用いる。透明であってもよい熱可塑性ウレタンが、特に適している。これにより、表皮層の内側にパターン、文字または図形等を捺印したり、または任意の他の技法によりそれらを施すことができる。その結果、それらのパターン等は、一方では、はっきりと見え、他方では、時期尚早に磨耗しないように効果的に保護される。三次元成形を行うことにより、比較的大きな構成片を使用することができ、それにより、ボールに使用するデザインの選択の自由度が広がることになる。なぜならば、これに対応して、邪魔になる縫い目等が少なくなるからである。

前処理後、表皮材２０を適切な実質的に二次元の被加工片に裁断する。例えば、赤外線照射または熱風送風機による熱処理後（図１ｃにしか示されていない）、可動式スタンプ３を対応する成形型４中に動かすことにより、被加工片を深絞りする。この方法の各工程１ａ，１ｂにおいて製造された三次元発泡体１０は、この過程中、スタンプ３の下側に配置されている（図１ｄに示すように）。この好ましい配置のために、深絞りされた表皮材２０の内面２１の形状および寸法は、三次元発泡体１０の外面１２と自動的に一致する。両者は、後にボールとなる表面の区画に実質的に相当する。接合表面１２，２１と共に、三次元発泡体１０および深絞りされた表皮材２０の最終的な接合は、同じ工程で同時に行っても、または後の工程で別々に行ってもよい。この工程に、化学結合、融着による相互接合、または接着剤を使用してもよいし、これらを組み合わせてもよい。

深絞りされた表皮材２０を三次元発泡体１０に接合した後、構成片が完成し、ボールの完成品を提供するために他の三次元構成片との組立ての用意ができた状態にある。しかしながら、特定の弾性特性を得るために、最初に、三次元発泡体１０および表皮材２０から製造された三次元構成片に、ある後処理、例えば、塗装または化学処理等を施すことも考えられる。

図１ｅに示したように、発泡体が下側からだけでなく側面からも表皮材２０により囲まれるように、表皮材２０の作用片は、発泡体１０の下側の外面１２よりもわずかに大きいことが好ましい。これにより、例えば、縫合せにより、または角度のついた縁領域に沿った現在好ましい接着により、ボールを形成するための別の構成片への相互接合が容易になる。それと同時に、角度のついた縁領域により、湿気が発泡体１０に浸透して、完成したボールの形状および重量の安定度に悪影響を及ぼすことがなくなる。さらに、構成片間の区域を追加の材料で封止してもよく、これにより、ボールの水分吸収が劇的に減少する。

本発明の方法のさらなる具体例において（図示せず）、液体ＴＰＵを発泡体１０上に注いで、その後、固化させる、または発泡体１０がさらなる工具（図示せず）と一緒に、表皮材２０を射出成形するための小さなキャビティを形成する。上述した具体例および実施の形態の共通した特徴は、全ての場合において、表皮材２０を三次元成形するために、発泡体１０が直接用いられていることである。

図２ａ〜ｅは、本発明の原理に基づいた方法の別の好ましい実施の形態を示している。この別の実施の形態において、製造すべき構成片の表皮材２０は、三次元予備成形される。図２ａ〜ｃには再び、深絞りプロセスが示されているが、他の方法、例えば、真空成形、ブロー形成、射出成形、吹付け等も考えられる。

表皮材２０を形成した後、完成した部材が下側の成形型を構成し、この表皮材２０の中で、可動式スタンプ３と、必要であれば熱および圧力の施用とを用いて発泡体１０の発泡が行われる。このプロセスの正確なパラメータは、使用する発泡材（ＰＵ、ＥＶＡ、ラテックス等）に依存する。あるいは、発泡体１０の材料を、表皮材２０が既に配置されている成形型中に直接射出してもよい。

このようにして得られた発泡体１０および三次元成形された表皮材２０は、本発明のこの具体例においても、それぞれ、対応する外側寸法と内側寸法を持ち、したがって、それらを直接接合して、完成構成片を形成することができる。２つの部材は、必要であれば発泡体１０の発泡中に直接、化学結合、融着および／または追加の接着による相互接合により接合しても差し支えない。相互接合には、いずれの場合にも、相当な三次元曲率にもかかわらず、発泡体１０と表皮材２０との間には機械的応力が実質的にない。したがって、その接合は、発泡体が破損したり、表皮材から剥がれたりせずに、発生する負荷に永久的に耐えることができる。

さらに別の実施の形態において、発泡体１０および三次元成形された表皮材２０は、別々に製造してもよい。この場合、好ましくは、使用する工具（成形型、深絞りスタンプ等）の対応する寸法により、外に向いた発泡体１０の表面が、形成された表皮材２０の内側にぴったり合った寸法を持ち、それにより、三次元構成片の２つの部材を応力なく確実に相互接合できるべきである。

上述した方法で製造された三次元成形された構成片は、異なる様式で組み立ててもよい。例えば、構成片は、中袋に直接接着しても、追加のカーカスを中袋と表皮層との間に配置してもよい。さらに、さらなる部材を必要とせずに構成片を直接相互接合して、自立構造とすることも考えられる。上述した方法の他の態様および組合せも同様に可能である。

その結果、図３に示すように、半径Ｒ₀を持つボールが得られる。この半径は、好ましくは、完成したボールの半径Ｒ₁よりもわずかに小さい。膨らませることにより、構成片は均一に伸張され、それによって、完成したボールに高い弾性が得られる。上述した構成片の三次元成形により、ボールの弾性特性が確実に均一化され、しかも長持ちする。

第１の好ましい実施の形態による方法の各工程を説明する断面図 別の好ましい実施の形態による方法の各工程を説明する断面図 別々の構成片を相互接合した後とボールを膨らませた後の異なる半径を示す断面図 従来技術の方法による二次元パネルの製造を示す斜視図

符号の説明

１，４ 成形型
２，３ スタンプ
６，７ 材料層
１０ 発泡体
２０ 表皮材

Claims (22)

1. ボールを製造するために予め用意される三次元構成片を製造する方法であって、
   ａ． 表皮材および少なくとも１つの裏打ち材を提供する工程と、
   ｂ． 前記表皮材を、前記ボールの表面の区画に実質的に一致する形状に三次元成形する工程と、
   ｃ． 前記裏打ち材を、湾曲した内面を有し、前記ボールの表面の前記区画に実質的に一致する形状に三次元成形する工程と、
   ｄ． 前記表皮材を最初に三次元成形した後、前記裏打ち材に接合して、構成片を提供する工程、
   の各工程を有してなることを特徴とする方法。
2. 前記表皮材を、深絞り、真空成形、射出成形および成形型中への吹付けからなる群より選択される手法により三次元成形することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記三次元成形された表皮材を、前記裏打ち材の三次元成形に使用することを特徴とする請求項１または２記載の方法。
4. 前記三次元成形された表皮材を、前記裏打ち材を発泡させるための成形型の少なくとも一部として使用することを特徴とする請求項３記載の方法。
5. ボールを製造するために予め用意される三次元構成片を製造する方法であって、
   ａ． 表皮材および少なくとも１つの裏打ち材を提供する工程と、
   ｂ． 前記表皮材を、前記ボールの表面の区画に実質的に一致する形状に三次元成形する工程と、
   ｃ． 前記裏打ち材を、湾曲した内面を有し、前記ボールの表面の前記区画に実質的に一致する形状に三次元成形する工程と、
   ｄ． 前記表皮材および前記裏打ち材を別々に三次元成形し、その後、相互接合して、構成片を提供する工程、
   の各工程を有してなることを特徴とする方法。
6. 前記三次元成形された裏打ち材が、前記三次元成形された表皮材の内面の寸法に実質的に一致した寸法を持つ外面を有することを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の方法。
7. 前記工程ｄにおいて、前記表皮材と裏打ち材を化学結合および／または融着により接合することを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記工程ｄにおいて、前記表皮材と裏打ち材を互いに接着することを特徴とする請求項１から６いずれか１項記載の方法。
9. 前記表皮材が透明であることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の方法。
10. 前記三次元成形の前に、前記表皮材の内側に捺印し、該表皮材を二次元区画片に裁断することを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 前記表皮材として熱可塑性エラストマーを使用することを特徴とする請求項１から１０いずれか１項記載の方法。
12. 前記裏打ち材として発泡材を使用することを特徴とする請求項１から１１いずれか１項記載の方法。
13. 前記発泡材を前記三次元成形の前に予め発泡させることを特徴とする請求項１２記載の方法。
14. 前記発泡材がＥＶＡ発泡体および／またはラテックス発泡体および／またはＰＵ発泡体であることを特徴とする請求項１２または１３記載の方法。
15. 前記裏打ち材として三次元メッシュ材を使用することを特徴とする請求項１から１１いずれか１項記載の方法。
16. 前記裏打ち材の下に追加の支持材を配置することを特徴とする請求項１から１５いずれか１項記載の方法。
17. 請求項１から１６いずれか１項記載の方法により製造されたボールの構成片。
18. 請求項１から１６いずれか１項記載の方法により製造された三次元構成片を相互接続することによりボールを製造する方法。
19. 前記構成片を中袋上または該中袋の周りに配置されたカーカス上に接着することを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 前記相互接続された構成片が自立構造を形成することを特徴とする請求項１９記載の方法。
21. 前記三次元構成片で形成したボールを更に膨らませる工程を備えることを特徴とする請求項１８から２０いずれか１項記載の方法。
22. 請求項１８から２１いずれか１項記載の方法により製造されたボール。

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