JP5467557B2 - ボール及びボールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば球技等に用いられるボール及びボールの製造方法に関する。
従来より、例えば、バスケット競技に用いられるボールとしては、特許文献１〜３に開示されているように、チューブの外面に糸巻き層からなる補強層を設け、この補強層の外面に発泡層を設け、さらに、発泡層の外面に複数枚のパネルを貼り付けることによって構成されたものが知られている。
上記特許文献１〜３のボールでは、隣り合うパネルの縁部同士が互いに所定寸法だけ離れており、発泡層の一部が隣り合うパネルの間を埋めるように両パネルの間へ突出する突条部を構成している。この突条部は、パネルで覆われていない分、損傷を受けやすいため、発泡層を構成する材料よりも耐久性の高い別の材料で構成された被覆部材により覆われている。
ところが、特許文献１〜３のボールのように、発泡層とは別の材料で構成された被覆部材を設ける場合には、被覆部材を成形し、発泡層に取り付ける作業が必要となり、製造工程が煩雑になる。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発泡層の表面に複数のパネルを設け、これらパネルの間に発泡層の一部を突出させて突条部を形成するようにしたボールにおいて、発泡層に突条部を一体成形して製造工程の簡素化を図りながら、発泡層及び突条部の発泡状態を均一化することで気泡割合の多い部分と少ない部分との境界近傍に生じる応力集中を抑制して通常の使用時に耐えることのできる強度を得ることにある。
上記目的を達成するために、本発明では、発泡層を構成する発泡材料を成形面に一旦押し付けた後、その押し付け力を弱めて発泡を促進させ、その後、成形面への押し付け力を高めて成形するようにした。
具体的には、１つの発明は、中空状で膨張可能な内側部材と、内側部材の外側に設けられた発泡層と、発泡層の外面に互いに間隔をあけて設けられた複数のパネルとを備えるとともに、隣り合うパネルの隙間を埋めるように発泡層の一部を両パネルの間へ突出させたボールの製造方法であって、内側部材の外側に発泡層を構成する発泡材料を配置した状態で該内側部材及び発泡材料を成形型内に収容する準備工程と、準備工程の後に内側部材の内圧が上昇することで発泡材料を成形型の成形面に押し付ける第１成形工程と、第１成形工程の後に内側部材の内部から流体を抜くことで発泡材料の成形面への押し付け力を弱めて発泡材料の発泡を促進させる発泡促進工程と、発泡促進工程の後に内側部材の内圧を第１成形工程のときと同程度か又は第１成形工程のときよりも低めとなるまで上昇させることで発泡材料の成形面への押し付け力を高めて発泡層を得る第２成形工程と、発泡層の外面にパネルを貼り付けるパネル貼り付け工程とを備えていることを特徴とする。
もう１つの発明は、中空状で膨張可能な内側部材と、内側部材の外側に設けられた補強層と、補強層の外側に設けられた発泡層と、発泡層の外面に互いに間隔をあけて設けられた複数のパネルとを備えるとともに、隣り合うパネルの隙間を埋めるように発泡層の一部を両パネルの間へ突出させたボールの製造方法であって、内側部材の外側に補強層と発泡層を構成する発泡材料とを配置した状態で内側部材及び発泡材料を成形型内に収容する準備工程と、準備工程の後に内側部材の内圧が上昇することで発泡材料を成形型の成形面に押し付ける第１成形工程と、第１成形工程の後に内側部材の内部から流体を抜くことで発泡材料の成形面への押し付け力を弱めて発泡材料の発泡を促進させる発泡促進工程と、発泡促進工程の後に内側部材の内圧を第１成形工程のときと同程度か又は第１成形工程のときよりも低めとなるまで上昇させることで発泡材料の成形面への押し付け力を高めて発泡層を得る第２成形工程と、発泡層の外面にパネルを貼り付けるパネル貼り付け工程とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、準備工程の後に内側部材の内圧が上昇することで発泡層を構成する発泡材料を成形面に押し付けた後、内側部材の内部から流体を抜くことで押し付け力を弱めて発泡を促進させ、その後、成形面への押し付け力を高めるようにしたので、内側部材の内圧を上記発泡材料を成形面に押し付けたときと同程度か又は上記発泡材料を成形面に押し付けたときよりも低めとなるまで上昇させることで発泡材料の成形面への押し付け力を高めて発泡層を得ることにより、隣り合うパネルの隙間を埋めるように発泡層の一部を両パネルの間へ突出させるとともに、発泡状態を全体的に均一に近づけることができる。よって、隣り合うパネルの隙間を埋めるように発泡層の一部を両パネルの間へ突出させた突条部が発泡層に一体成形されて製造工程の簡素化を図りながら、発泡状態の不均一に起因する応力集中を抑制して通常の使用時に耐えることのできる強度を得ることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
図１は、本発明の実施形態に係るボール１を示すものである。このボール１は、バスケットボールであり、図２に示すように、球形のチューブ（内側部材）２と、チューブ２の外面を覆うように設けられた補強層３と、補強層３の外面を覆うように設けられた発泡層４と、発泡層４の外面を覆うように設けられた複数のパネル５，５，…とを備えている。隣り合うパネル５，５の縁部同士は互いに所定寸法だけ離れている。発泡層４には、隣り合うパネル５，５の間を埋めるように両パネル５，５の間へ突出する突条部４ａが一体に設けられている。突条部４ａは、パネル５の縁部に沿って延びており、その突出方向先端面がパネル５の外面と共にボール１の最外面を構成している。
チューブ２は、例えば、ブチルゴム又はラテックスゴム等の空気非透過性を有する弾性材料で構成されており、周知の構造のゴム製バルブ６を有している。このバルブ６は、補強層３、発泡層４及びパネル５を貫通してボール１の外面に露出している。バルブ６を介してチューブ２内に圧縮空気が注入されるようになっている。バルブ６の構造は上記に限定されるものではない。
補強層３は、チューブ２の全体に略均一に巻き付けられた糸で構成されている。糸としては、例えば、ポリエステル、ナイロン、綿素材ものが挙げられる。補強層３は、糸の代わりに、布等で構成することもできるし、糸と布を組み合わせて構成することもできる。
発泡層４は、発泡ゴムで構成されている。発泡層４が有する気泡の直径及び分布度合いは、後述する製造時の各種条件及び発泡層４を構成する発泡材料への発泡剤の混合量等によって任意に調節することが可能である。この実施形態では、発泡層４の断面における１５００μｍ四方の範囲に存在する（開口している）気泡の数が１５個以上１６０個以下に設定されている。また、この範囲内にある気泡の直径は、後述する所定範囲内にあるように設定されており、この気泡の直径とは、本明細書においては次のように定義する。すなわち、発泡層４の断面に開口している開口径のことではなく、気泡の内径のうち、最も大きい箇所の径とする。また、上記した気泡の数及び直径は、連続気泡を対象としたものではなく、発泡層４内に独立気泡として存在している気泡の数及び直径のことである。
本実施形態では、上記定義に基づいて測定した場合の気泡の直径は、５０μｍ以上３００μｍ以下に設定されている。気泡の直径が小さくなればなるほど、発泡層４のクッション性が低下して硬くなることで使用感が悪化し、大きくなればなるほど、発泡層４の機械的強度が落ち、耐久性が低下する。本発明者は、気泡の直径を１０μｍ〜４００μｍの範囲で変えて得た発泡層４の機械的性質及びその発泡層４を有するボール１の使用感を調べた結果、５０μｍよりも小さいと、使用者が使用感の悪化を感じるようになり、３００μｍよりも大きいと耐久性が大きく低下してしまうという結果が得られた。この結果に基づいて、気泡の直径を上述の如く５０μｍ以上３００μｍ以下に設定している。
また、気泡の数が少なければ少ないほど、発泡層４のクッション性が低下して使用感が悪化し、多ければ多いほど、発泡層４の機械的強度が低下してしまう。本発明者は、気泡の数を５個〜２００個の範囲で変えて得た発泡層４の機械的性質及びその発泡層４を有するボール１の使用感を調べた結果、１５個よりも少ないと、使用感が悪化し、１６０個よりも多いと耐久性が大きく低下するという結果が得られた。この結果に基づいて、気泡の数を上述の如く１５個以上１６０個以下に設定している。
上記したように、発泡層４の断面における１５００μｍ四方の中に存在する気泡の直径が５０μｍ以上３００μｍ以下に設定され、かつ、その気泡が１５以上１６０以下存在するの最も好ましいが、発泡層４の断面のうち、上記条件内に入っている部分が全体の６０％以上であれば好ましく、また、４０％以上であればボール１として使用可能である。
パネル５は、天然皮革で構成されている。パネル５の表面には小さな突起（図示せず）が多数形成されている。パネル５は、その裏面及び周縁部が発泡層４に対し貼り付けられている。尚、パネル５は、ポリウレタン等の人工皮革又は合成皮革又は天然皮革や、これらとゴム材料、樹脂材料、繊維材料等との任意の組み合わせによる多層構造体等で構成することができる。また、パネル５の形状や枚数も任意に設定することができる。
パネル５は、天然皮革で構成されている。パネル５の表面には小さな突起（図示せず）が多数形成されている。パネル５は、その裏面及び周縁部が発泡層４に対し貼り付けられている。尚、パネル５は、ポリウレタン等の人工皮革又は合成皮革又は天然皮革や、これらとゴム材料、樹脂材料、繊維材料等との任意の組み合わせによる多層構造体等で構成することができる。また、パネル５の形状や枚数も任意に設定することができる。
次に、図３及び図４に基づいて上記のように構成されたボール１の製造装置１０の構造について説明する。この製造装置１０は、成形型１１と、型冷却用冷媒供給器１２と、型加熱用電力供給器１３と、圧縮空気供給器１４と、成形面１７ａ，１８ａの温度を検出する温度センサ２５と、上記供給器１２〜１４を制御する制御装置１５とを備えている。
成形型１１は、固定型１７と固定型１７に対し接離する方向に移動する可動型１８とを備えている。可動型１８は、周知の型駆動装置（図示せず）により駆動されて型締め状態と型開き状態とに切り替えられるようになっている。
図４に示すように、固定型１７の成形面１７ａは、ボール１の発泡層４を成形するためのものであり、凹面で構成されている。この成形面１７ａには、発泡層４の突条部４ａを成形するための溝１７ｂが形成されている。可動型１８の成形面１８ａも固定型１７の成形面１７ａと同様に形成され、溝１８ｂを有している。
固定型１７には、成形面１７ａの温度を上昇させるための電熱線２０が成形面１７ａを取り巻くように埋め込まれている。この電熱線２０は、図３に示すように、型加熱用電力供給器１３に接続されている。また、図４に示すように、固定型１７には、成形面１７ａの温度を低下させるための冷媒が流通する冷媒通路２１が形成されている。この冷媒通路２１は、図３に示すように、配管を介して型冷却用冷媒供給器１２に接続されている。
また、成形型１１には、チューブ２に圧縮空気を供給するための配管が設けられている。この配管の上流端は圧縮空気供給器１４に接続され、下流端はバルブ６に接続されるようになっている。可動型１８にも、電熱線２０及び冷媒通路２１が設けられている。
温度センサ２５は制御装置１５に接続されている。制御装置１５は、型加熱用電力供給器１３の動作タイミング、電力供給量を任意に制御して、成形面１７ａ，１８ａの温度を設定温度まで上昇させることが可能に構成されている。また、制御装置１５は、型冷却用冷媒供給器１２の動作タイミング、冷媒供給量を任意に制御して、成形面１７ａ，１８ａの温度を設定温度まで下降させることが可能に構成されている。加熱時及び冷却時の温度変化度合いも任意に設定することが可能である。
さらに、制御装置１５は、圧縮空気供給器１４の動作タイミング、空気供給量を任意に制御してチューブ２の内圧を変化させることが可能に構成されている。尚、チューブ２には、空気以外にも例えば窒素等を供給するようにしてもよい。
次に、上記のように構成された製造装置１０を用いてボール１を製造する場合について説明する。図５に示すように、まず、チューブ２に補強層３を形成しておき、この補強層３の外面に、発泡層４となる発泡材料Ａを配置した後、成形型１１内に収容する。これが準備工程である。この準備工程における成形面１７ａ，１８ａの温度は例えば６０℃以下の比較的低温に設定されている。
発泡材料Ａは、天然ゴムを主成分としており、さらに、炭酸カルシウム、シリカ、カーボン、加工助剤、イオウ、酸化亜鉛、ステアリン酸、発泡剤等を含有している。これら成分の混合割合は、発泡層４が上述した発泡状態となるように調整される。
その後、制御装置１５は、図８に示すように、型加熱用電力供給器１３を作動させて成形面１７ａ，１８ａの温度上昇させる。温度変化の度合いは、例えば約１２０秒〜１８０秒かけて例えば約９０℃〜１２０℃くらいの温度となるように設定する。また、制御装置１５は、成形面１７ａ，１８ａの温度を上昇させるのと略同時に圧縮空気供給器１４を作動させてチューブ２の内圧を高める。チューブ２の内圧の上昇度合いは、約１５秒〜３０秒かけて通常使用時の約１０倍〜１５倍程度となるように設定する。これが第１成形工程であり、この第１成形工程に要する時間は、１２０秒〜１８０秒程度であるが、成形面１７ａ，１８ａとの関係でこれより短くしてもよいし、長くしてもよい。
この第１成形工程では、成形面１７ａ，１８ａにより発泡材料Ａが加熱されることでこれの柔軟性が増す。この状態で、チューブ２の内圧が上昇することで、発泡材料Ａが成形面１７ａ，１８ａに押し付けられる。これにより、発泡材料Ａが成形面１７ａ，１８ａに沿うように成形されるとともに、図６に示すように発泡材料Ａの一部が流動して溝１７ｂ，１８ｂに入り込む。チューブ２の内圧は全体に均一に作用するので、発泡材料Ａの溝１７ｂ，１８ｂに対応する部分を除いた部分の厚みは略均一になる。この第１成形工程では、チューブ２の内圧が高いため、発泡材料Ａが成形面１７ａ，１８ａとチューブ２との間で圧縮されることになり、また発泡するのに十分な温度に達していないため、発泡は抑制されてゆっくりと進む。
次いで、発泡促進工程に移行する。この工程では、図８に示すように、成形面１７ａ，１８ａの温度を第１成形工程における最も高い温度よりも約２０℃〜３０℃程度上昇させる。また、チューブ２から空気を抜いて、該チューブ２の内圧を第１成形工程のときの半分程度にまで低下させる。これにより、発泡材料Ａに作用している圧力が低下するとともに、発泡材料Ａの温度が上昇して発泡するのに十分な温度となるため、発泡材料Ａの発泡が促進されることになる。この発泡促進工程に要する時間は、第１成形工程と同程度であるが、これより長くしてもよいし、短くしてもよい。
しかる後、第２成形工程に移行する。この工程では、成形面１７ａ，１８ａの温度を発泡促進工程における最も高い温度よりも約２０℃〜３０℃程度上昇させる。また、チューブ２の内圧を第１成形工程のときと同程度か、第１成形工程のときよりも若干低めとなるまで上昇させる。これにより、加硫が進行中の発泡層４は成形面１７ａ，１８ａに強く押し付けられて成形面１７ａ，１８ａに沿う所望の形状となるとともに、突条部４ａも所望の形状となる。また、チューブ２の内圧が高まることに加え、発泡材料Ａの温度が高まると、加圧と加硫促進により、発泡層４の発泡し過ぎが抑制される。成形面１７ａ，１８ａの温度及びチューブ２の内力は、発泡材料Ａの組成等により変更することが可能である。
第２成形工程に要する時間は、加硫が進んで発泡層４の形状が安定するのに要する時間であり、成形面１７ａ，１８ａの温度やチューブ２の内圧との関係により変更することができる。
このように、本実施形態では、第１成形工程において発泡材料Ａを成形面１７ａ，１８ａに押し付けることで、発泡材料Ａの形状を所定形状にすることが可能になる。そして、発泡促進工程でチューブ２の内圧を低下させて成形面１７ａ，１８ａへの押し付け力を弱めることにより、発泡材料Ａを全体的に発泡させることが可能になる。その後、成形面１７ａ，１８ａへの押し付け力を高めることで、発泡材料Ａの全体の発泡し過ぎを抑制して発泡層４の発泡状態を均一化できるとともに、成形面１７ａ，１８ａによって所定形状に成形できる。
その後、冷却工程に移行する。この工程では、制御装置１５は、型加熱用電力供給器１３による電力供給を停止させるとともに、型冷却用冷媒供給器１２を作動させて成形面１７ａ，１８ａの温度を例えば６０℃程度まで低下させる。また、冷却工程に入るとすぐにチューブ２の内圧を下げる。チューブ２の内圧が略０になった段階で成形型１１を開き、発泡層４が形成された中間成形品Ｂ（図７に示す）を取り出す。その間、成形面１７ａ，１８ａの温度を下げ、次の準備工程に入るまでに成形面１７ａ，１８ａの温度を準備工程に適した温度とする。
その後、発泡層４の外面にパネル５を貼り付けるパネル貼り付け工程に移行し、該工程を経て図１に示すようなボール１が得られる。
このようにして得られたボール１のリバウンド高さは、チューブ２の内圧を０．６０ｂａｒとし、雰囲気温度を２０℃とし、１８０ｃｍの高さから硬質板へ自由落下させた場合に、板から１２０ｃｍ以上１３５ｃｍ以下の範囲となる。
以上説明したように、この実施形態によれば、発泡層４を構成する発泡材料Ａを成形面１７ａ，１８ａに押し付けた後、押し付け力を弱めて発泡を促進させ、その後、成形面１７ａ，１８ａへの押し付け力を高めるようにしたので、発泡層４に突条部４ａを一体成形する場合に、発泡状態を全体的に均一に近づけることができる。よって、発泡層４に突条部４ａを一体成形して製造工程の簡素化を図る場合に、発泡状態の不均一に起因する応力集中を抑制して通常の使用時に耐えることのできる強度を得ることができる。
尚、上記実施形態では、本発明をバスケットボールに適用した場合について説明したが、これに限らず、ハンドボール等にも適用することができる。
また、上記実施形態では、成形型１１に電熱線２０を設けて成形面１７ａ，１８ａを加熱するようにしているが、これに限らず、図示しないが、蒸気加熱式の成形型を用いて成形するようにしてもよい。この蒸気加熱式の成形型は、成形面に対応するように空間を有しており、この空間に加圧蒸気を導入して成形面の温度を上昇させることができるようになっている。蒸気の温度により成形面の温度は自在に調節可能である。一方、成形面の温度を低下させる場合には、空間内の蒸気を排出しながら、その空間内に冷却水を導入すればよい。
以上説明したように、本発明は、例えば、バスケットボールを製造する場合に適用することができる。
１ ボール
２ チューブ（内側部材）
４ 発泡層
５ パネル
１１ 成形型
１７ａ，１８ａ 成形面
Ａ 発泡材料
Ｂ 中間成形品
２ チューブ（内側部材）
４ 発泡層
５ パネル
１１ 成形型
１７ａ，１８ａ 成形面
Ａ 発泡材料
Ｂ 中間成形品
Claims (2)
- 中空状で膨張可能な内側部材と、内側部材の外側に設けられた発泡層と、発泡層の外面に互いに間隔をあけて設けられた複数のパネルとを備えるとともに、隣り合うパネルの隙間を埋めるように発泡層の一部を両パネルの間へ突出させたボールの製造方法であって、内側部材の外側に発泡層を構成する発泡材料を配置した状態で該内側部材及び発泡材料を成形型内に収容する準備工程と、準備工程の後に内側部材の内圧が上昇することで発泡材料を成形型の成形面に押し付ける第１成形工程と、第１成形工程の後に内側部材の内部から流体を抜くことで発泡材料の成形面への押し付け力を弱めて発泡材料の発泡を促進させる発泡促進工程と、発泡促進工程の後に内側部材の内圧を第１成形工程のときと同程度か又は第１成形工程のときよりも低めとなるまで上昇させることで発泡材料の成形面への押し付け力を高めて発泡層を得る第２成形工程と、発泡層の外面にパネルを貼り付けるパネル貼り付け工程とを備えていることを特徴とするボールの製造方法。
- 中空状で膨張可能な内側部材と、内側部材の外側に設けられた補強層と、補強層の外側に設けられた発泡層と、発泡層の外面に互いに間隔をあけて設けられた複数のパネルとを備えるとともに、隣り合うパネルの隙間を埋めるように発泡層の一部を両パネルの間へ突出させたボールの製造方法であって、内側部材の外側に補強層と発泡層を構成する発泡材料とを配置した状態で内側部材及び発泡材料を成形型内に収容する準備工程と、準備工程の後に内側部材の内圧が上昇することで発泡材料を成形型の成形面に押し付ける第１成形工程と、第１成形工程の後に内側部材の内部から流体を抜くことで発泡材料の成形面への押し付け力を弱めて発泡材料の発泡を促進させる発泡促進工程と、発泡促進工程の後に内側部材の内圧を第１成形工程のときと同程度か又は第１成形工程のときよりも低めとなるまで上昇させることで発泡材料の成形面への押し付け力を高めて発泡層を得る第２成形工 程と、発泡層の外面にパネルを貼り付けるパネル貼り付け工程とを備えていることを特徴とするボールの製造方法。
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