JP6033299B2 - 熱可塑性強化材料を有するスポーツ用ボールのケーシング及びこれを製造する方法 - Google Patents

熱可塑性強化材料を有するスポーツ用ボールのケーシング及びこれを製造する方法 Download PDF

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Description

本発明は、熱可塑性強化材料を有するスポーツ用ボールのケーシングに関する。
従来のサッカーボール等の様々な空気注入式スポーツ用ボールは、ケーシング、中間層及びブラダを含む層構造を呈する。ケーシングは、スポーツ用ボールの外側部分を形成するものであって、概して、互いに当接する辺縁に沿って一体に継ぎ合わされた(例えば、縫合又は接着の手段で)複数の耐久性かつ耐摩耗性のパネルから形成されている。パネルの構成は様々に変化し得るが、典型的なサッカーボールのケーシングは、32枚のパネルを含む(このうち12枚は五角形の形状であり、20枚は六角形の形状を有する)。
中間層は、ケーシングとブラダの間に配置され、スポーツ用ボールの中間部分を形成している。中間層を設ける目的として、スポーツ用ボールに柔らかい感触を提供すること、エネルギを還元すること、及びブラダの膨張を制限することが挙げられる。いくつかの構成においては、中間層または中間層の一部が、裏当て材としてケーシング内へ接合され、継ぎ合わされ、或いは組み込まれ得る。
空気注入式の構成を有するブラダは、スポーツ用ボールの内側部分を提供するように中間層内に配置される。膨張(すなわち、加圧された空気を使用すること)を容易にするために、ブラダは、概して、中間層とケーシングの各々を貫通する弁付きの開口を有し、これによって、スポーツ用ボールの外側からアクセスすることが可能となる。
熱可塑性強化材料を用いたスポーツ用ボールを提供する。
一態様においては、ケーシングと、このケーシング内の層とを含むボールについて開示する。ケーシングは、シームの位置で一体に継ぎ合わされた複数のパネルと、上記ケーシングの内側に固定され上記シームに隣接する熱可塑性ポリマ材料と、から形成され得る。本明細書の態様によれば、熱可塑性ポリマ材料は熱で活性化され得る。
本明細書中で説明する他の態様においては、スポーツ用ボールにおいて、該ボールの外面の少なくとも一部を形成し、外側及びこれと反対側の内側を有するケーシングと、上記ケーシング内に配置され、空気で加圧されるように構成されたブラダと、を備え、上記ケーシングは、第1のパネルであって、該第1のパネルの内側において該第1のパネルの辺縁領域に隣接した熱可塑性ポリマ材料層を含む第1のパネルと、第2のパネルであって、該第2のパネルの内側において該第2のパネルの辺縁領域に隣接した熱可塑性ポリマ材料層を含む第2のパネルと、第1のパネルの辺縁領域と第2のパネルの辺縁領域を継ぎ合わせる少なくとも1つのシームと、を含み、第1のパネルの熱可塑性ポリマ材料層と第2のパネルの熱可塑性ポリマ材料層が熱で活性化されていることを特徴とする。
他の態様においては、ボールを製造する方法が開示される。この方法は、複数のケーシングパネルを用意するステップであって、該ケーシングパネルの内側に該ケーシングパネルの辺縁に隣接して施された熱可塑性ポリマ材料が含まれる、複数のケーシングパネルを用意するステップと、ケーシングを反転できるように、ケーシングパネルの辺縁を一体に継ぎ合わせるステップと、上記ケーシングパネルのうちの少なくとも1つによって形成された穴を通してケーシングを表裏に反転させるステップと、上記ケーシング内へブラダを挿入するステップと、上記ブラダを膨張させるステップと、上記熱可塑性ポリマ材料層に熱を加えることで、この層を活性化されるステップと、を含む。
本発明の利点や新規性を有する特徴部は、添付の特許請求の範囲に特定されている。本発明の利点および新規性のある特徴部をよく理解できるように、本発明に関連する様々な構成や概念を説明し図示する事項や図面が本願の参照となり得る。
上記の概要及び以下の詳細な説明は、添付の図を参照しつつ読むことにより更によく理解されよう。
スポーツ用ボールの斜視図。 スポーツ用ボールの他の斜視図。 図2における分断線3−3によって切り出されたスポーツ用ボールの一部を示す断面図。 スポーツ用ボールの1枚のパネルの内側を示す平面図。 パネルの内側の更なる構成を示す平面図。 パネルの内側の更なる構成を示す平面図。 パネルの内側の更なる構成を示す平面図。 2枚の継ぎ合わされたパネルを示す斜視図。 図6における継ぎ合わされたパネルの分断線7−7で切り出された断面図。 複数のパネルを継ぎ合わせるのに使用される溶接具の斜視図。 図8における分断線9−9で切り出された溶接具の断面図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおいて複数のパネルを一体に溶接するステップを概略的に示す断面図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおいて複数のパネルを一体に溶接するステップを概略的に示す断面図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおいて複数のパネルを一体に溶接するステップを概略的に示す断面図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおいて複数のパネルを一体に溶接するステップを概略的に示す断面図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおいて複数のパネルを一体に溶接するステップを概略的に示す断面図。 図9に対応する断面図であって、溶接具の他の構成を示す図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおける更なるステップを示す斜視図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおける更なるステップを示す斜視図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおける更なるステップを示す斜視図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおける更なるステップを示す斜視図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおける更なるステップを示す斜視図。 スポーツ用ボールの製造プロセスにおいて使用され得る開位置にあるときの製造アセンブリを示す斜視図。 閉位置にあるときの製造アセンブリを示す斜視図。 製造アセンブリ内に配置されているスポーツ用ボールを示す斜視図。 製造プロセスに従う一実施例におけるスポーツ用ボールを示す斜視図。 スポーツ用ボールの他の構成を示す斜視図。 図17における分断線18−18によって切り出された図17のスポーツ用ボールの一部を示す断面図。
以下の詳細な説明及び添付の図は、様々なスポーツ用ボールの構成及びスポーツ用ボールの製造に関連する方法を開示する。サッカーボールに関するものとしてスポーツ用ボールについて説明し図示するが、本発明の構成及び方法に関連する考え方は、様々な型式の空気注入式スポーツ用ボールに適用され得る。従って、サッカーボールに加えて、本明細書中で説明する考え方は、例えば、バスケットボール、(アメリカンフットボールやラグビーの)フットボール、バレーボール、及び水球用ボールに適用され得る。野球のボールやソフトボールなどの様々な非空気注入式スポーツ用ボールに本明細書中で説明される考え方を取り入れてもよい。
図1〜図3に、サッカーボールの一般的な構成を有するスポーツ用ボール10が示されている。ボール10は、(a)ボール10の外側部分を形成するケーシング20と、(b)ケーシング20内に配置された中間層30と、(c)ボール10の内側部分を形成する空気注入式のブラダ40と、を有する層構造を呈する。ブラダ40は、加圧されると、ボール10がほぼ球形の形状となるようにする。詳しくは、ブラダ40内の圧力に起因して、ブラダ40が中間層30に外周側への力を作用させる。この中間層30が今度は、ケーシング20に外周側への力を作用させる。ブラダ40が拡大することを制限するとともにケーシング20内の張力を制限するために、中間層30の一部がある程度までしか伸びないようになっているとよい。換言すると、ブラダ40は、中間層30に外周側への力を作用させるが、この外周側への力がケーシング20に過度の張力を生じさせることがないように、中間層30の伸び特性が有効に機能する。こうして、中間層30がブラダ40からの圧力を制限する一方で、外周側への力がケーシング20内で球形の形状となるように導くことで、ボール10が球形の形状となる。
ケーシング20は、複数のシーム22を形成するように互いに当接する辺つまり縁に沿って一体に継ぎ合わされる様々なパネル21から形成される。2つの継ぎ合わされたパネル21の断面を示す図3において、ケーシング20の各パネル21は、完成品のボール10の外層となる外側28と、完成品のボール10の内側となる内側27とを有する。ホット・メルト熱可塑性ポリマ層35(以下に詳細に説明する)が内側27に沿って施される。パネル21は、12枚の正五角形の形状を有するものとして示されているが、パネル21は、寄木細工の要領でケーシング20を形成するように組み合わさる、非正多角形の形状、凹凸のある辺縁を有する形状、又は様々な他の形状(例えば、三角形、正方形、長方形、六角形、台形、円形、楕円形、非幾何学的形状)を有し得る。いくつかの構成においては、ボール10は、典型的なサッカーボールの概形を与えるように、12枚の五角形のパネル21と、20枚の六角形のパネル21を有する。また、シーム22の数を少なくすることができる架橋パネルを形成するために、選択されたパネル21が、隣接するパネル21と単一(すなわちワンピース)の構成で形成されている場合もある。従って、ケーシング20の構成は、著しく変化し得る。
従来のスポーツ用ボールのパネルは、縫合で(例えば、手縫いや機械縫いで)継ぎ合わされ得る。本明細書中で説明される態様によれば、ボール10の製造において、パネル21を継ぎ合わせてシーム22を形成するために、溶接プロセスも用いられ得る。詳しくは、パネル21の少なくとも一部が、熱可塑性ポリマ材料であり得るポリマ材料から形成されていて、これらのパネル21の辺縁はシーム22を形成するように加熱され継ぎ合わされ得る。シーム22の構成の一例を示す図3の断面図においては、溶接プロセスが、各パネル21からのポリマ材料を組み合わせることつまり混合させることにより、効果的に、互いに固定され、接合され或いは継ぎ合わされた2つのパネル21が示されている。いくつかの構成においては、パネル21のいくつかが縫合することにより継ぎ合わされ、或いは様々なシーム22が縫合又は接着材を用いて補強され得る。
本明細書中に記載の実施例によれば、ボール10は、パネル21の内側27に施されたホット・メルト熱可塑性ポリマ層35などの、シーム22に強度と安定性を加える装備を含みとよい。概して、熱可塑性ポリマ材料は、熱せられると融けて、冷却されると固体の状態に戻る。詳しくは、熱可塑性ポリマ材料は、充分な熱を受けると、固体の状態から軟らかい状態つまり液体の状態へ状態変化し、その後、この熱可塑性ポリマ材料は、充分に冷却されると、軟らかい状態つまり液体の状態から固体の状態へ状態変化する。図3を参照すると、ホット・メルト層35は、以下に詳細に説明するように、シーム22に沿って、追加的な接合を提供し得る。さらには、ホット・メルト層35は、中間層30にケーシング20を接合させ得る。
溶接プロセスを利用してシーム22を形成することの利点の一つは、ボール10の総質量に関連する。従来のスポーツ用ボールの質量の約10%〜約15%がパネル間のシームで占められる一方で、パネル21を溶接することで、シーム22の位置での質量を減らすことができる。縫合によるシームをケーシング20から除くことにより、縫合によるシームの分の質量を他の構成エレメントに利用できるので、ボールの性能特性(例えば、エネルギの還元、真球度、質量分布、耐久性、空力学特性)を高めることができる。また、他の利点が製造効率に関連する。従来のスポーツ用ボールにおけるシームの各々を縫合することは、特に手縫いの場合には、比較的時間のかかるプロセスである。複数のパネル21をシーム22の位置で一体に溶接することにより、ケーシング20を形成するのに必要な時間が短縮され、これによって、全体の製造効率が向上する。
中間層30は、ケーシング20とブラダ40との間に配置され、スポーツ用ボールに柔らかい感触をもたらす1つ又は複数の圧縮可能な発泡体層と、エネルギを還元するゴム層と、ブラダ40の膨張を制限する制限層と、を含むように形成され得る。中間層30の全体的な構造は、様々な構造をとり得る。例えば、制限層は、(a)ブラダ40のほぼ全体を覆うメッシュを形成するようにブラダ40に様々な方向で繰り返し巻き付けられた糸、編み糸又はフィラメント、(b)ブラダ40の周囲に延在する構造体を形成するように一体に縫合された複数のほぼ平らなつまり平坦な織物、(c)複数のほぼ平坦なつまり平らなストリップであって、乳液を含浸していて、ブラダ40の周囲と重なるように配置されているストリップ、又は(d)実質的にシームのない球形の形状の織物、から形成され得る。ボール10のいくつかの構成においては、中間層30又は中間層30の一部もまた互いに接合され、継ぎ合わされている場合もあれば、ケーシング20内へ組み込まれ、或いは、中間層30はボール10から欠落している場合もある。従って、中間層30の構造は、著しく変化して様々な構成や材料を含む場合もある。
ブラダ40は空気注入式の構成を有するとともに、ボール10の内側の一部となるように中間層30内に配置されている。ブラダ40は、膨張すると、丸まった形状つまり概ね球形の形状となる。膨張し易くするために、ブラダ40は、中間層30とケーシング20を貫通する弁付きの開口(図示せず)を含み、これによって、ボール10の外側からアクセス可能となる、或いは、ブラダ40が半永久的に膨張したバルブレス(弁なしの)構造を有している場合もある。ブラダ40は、ブラダ40内の空気又は他の流体がボール10の外へ拡散することを実質的に防ぐゴム材料ないしカーボン・ラテックス材料から形成され得る。ゴムないしカーボン・ラテックスに加えて、様々な他のエラストマ材料又は伸縮可能な材料がブラダ40をつくるために用いられ得る。ブラダ40は、2008年6月27日に米国特許商標庁に出願された米国特許出願公開第2009/0325745A1号明細書(これの全体が本願の参照となる)に開示されているように、複数の継ぎ合わされたパネルから形成された構造を有する場合もある。
従来のスポーツ用ボールのパネルは、上述したように、縫合(例えば、手縫い又はミシン縫い)で継ぎ合わされ得る。しかし、パネル21の少なくとも一部がポリマ材料から形成されていて、ポリマ材料としては、溶接プロセスを用いて継ぎ合わされ得る熱可塑性ポリマ材料とすることができる。図4を参照すると、ボール10に組み込む前のパネル21の1枚の内側27が、パネル領域23と5つのフランジ領域24を有するものとして示されている。パネル領域23が概してパネル21の中心部を形成する一方で、フランジ領域24は、パネル領域23の周囲に延在して、パネル21の辺縁部分を形成する。基準線を示す目的で、パネル領域23と様々なフランジ領域24との間に破線29が延びるように示されている。パネル21は五角形の形状を有し、フランジ領域24の各々が、五角形の形状の1辺の領域と対応する。パネルがこれとは異なる形状を有するさらなる構成においては、その形状の辺の数に応じてフランジ領域の数が変わり得る。パネル21には、五角形の形状の頂点から内側へ延在し様々なフランジ領域24を互いに有効に分断する5つの切り込みが切り込まれている。切り込み25は、フランジ領域25を互いに分断するようにパネルの厚さ全体を貫くように切り込まれており、フランジ領域24がパネル領域23と接続したまま、フランジ領域24が曲がること或いは互いに独立して動くことを可能にする。加えて、各フランジ領域24は、様々な位置合せ孔26を画定しており、これらの位置合せ孔26は、パネル21を貫通する穴を形成する。
パネル21の内側27にはさらに、最終的にパネル21どうしの接合を強化することができる熱可塑性ホット・メルト層35が施されている。図4に示される実施例によると、ホット・メルト層35は、パネル23の外縁と平行で5つのフランジ領域24の内縁とも平行な基準線29に隣接して配置され、パネル23とフランジ領域24との間の破線で示される基準線29を横切る実体的でない五角形の形状を形成している。以下に詳細に説明するように、パネル23がケーシング30を形成するように溶接されるか或いは継ぎ合わされる場合、基準線29は、パネル間のシームライン22に近くなる。こうして、図4に示される実施例によると、ホット・メルト層35は、パネル23側とフランジ24側の両側にあって、パネル21間の(基準線29に近接した)シームに当接しかつシームに沿って延在することで、シームの位置での接合を容易にしている。しかし、上述した通り、パネルは多くの様々な形状を採用するように構成され得るので、内側27に施されるホット・メルト層35もまた、様々な形状をとり得る。
熱可塑性ホット・メルト層35は、熱可塑性ポリマ材料を含み得る。上述した通り、熱可塑性ポリマ材料は、充分に加熱されると、固体の状態から軟らかい状態つまり液体の状態へ変化し、その後、この熱可塑性ポリマ材料は、充分に冷却されると、軟らかい状態つまり液体の状態から固体の状態へ変化する。熱可塑性ポリマ材料はまた、以下に詳細に説明するように、織物エレメント、プレート、シート、ポリマ発泡体エレメント、熱可塑性ポリマエレメント、熱硬化性ポリマエレメント、又は様々な材料から形成された様々な他のエレメントに溶接されつまり熱的に接合され得る。従って、以下に詳述するように、複数のパネル21が一体に溶接され加熱されている場合、ホット・メルト層35は、パネル21の内側27に追加的な接合をもたらし、シーム22を横切る(跨ぐ)だけでなく、中間層30やブラダ40に追加的な接合をもたらし得る。広範囲の種類の熱可塑性ポリマ材料がホット・メルト層35に利用され得るが、いくつかの適切な熱可塑性ポリマ材料の例としては、熱可塑性ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリオレフィン及びゴムがある。いくつかの構成においては、ホット・メルト層35の熱可塑性ポリマ材料は、内側27に接合された複数のシートつまり層である。他の構成においては、ホット・メルト層35の熱可塑性ポリマ材料は、噴霧によって内側27に配置された液体ポリマつまり未硬化のポリマ樹脂であって、後に固化つまり硬化されるものである。すなわち、ホット・メルト層35を形成するように、ポリマが内側27に噴霧され得る。以上のように、ホット・メルト層35を形成する材料及びそのような材料が施される方法は、様々であり得る。
ホット・メルト層は、本明細書中で説明した追加的な実施例による様々な構成において、パネル21の内側27に施され得る。ホット・メルト層の代替的な構成は、製造効率に優れ、パネル21を横切る追加的な強度をもたらし得る。図5A〜図5Cは、本明細書中で説明したホット・メルト層を有する内側27の実施例の追加的な構成を示す平面図である。図5Aにおいて、ホット・メルト層36は、基準線29を横切ってパネル23全体を覆うように、フランジ24の内側辺縁に沿って延びている。ホット・メルト層36は、熱で活性化されると、パネル21間の(基準線29に近接した)シームを横切る追加的な強度及び接合をもたらし得るだけでなく、パネル21全体に追加的な統一性をもたらし得る。
ホット・メルト層はまた、ホット・メルト層37として図5Bに示されるように、パネル21全体の内側27に施され得る。この実施例によれば、ホット・メルト層37は、パネル23とフランジ24の両方の全体に亘って施され得る。このような構成は、パネルにホット・メルト層37を施す際の製造効率に優れるだけでなく、互いに接合されたパネル21全体に亘って追加的な強度をもたらし得る。ホット・メルト層37は、熱で活性化されると、パネル21間の(基準線29に近接した)シームを横切る追加的な強度及び接合をもたらし得るだけでなく、パネル21全体に追加的な統一性をもたらし得る。
図5Cの実施例に示されているホット・メルト層の構成38も、パネル21の内側27に施されたホット・メルト層のさらなる他の構成である。図5Cに示されている実施例によれば、ホット・メルト層38は、基準線29に隣接しかつパネル23の外縁に沿って配置され、パネル23とフランジ領域24との間の破線で示される基準線29を横切らずに隣接している実体的でない五角形の形状を形成している。以下に詳述するように、基準線29は、パネル間のシームライン22に近接し、従って、図5Cに示される実施例によると、ホット・メルト層38は、パネル23側にあって、パネル21間の(基準線29に近接した)シームに当接しかつシームに沿って延在することで、シームの位置での接合を容易にしている。
上述したホット・メルト層は、本願の開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく、パネル21に多くの様々な構成で施され得る。さらには、本明細書中で説明したホット・メルト層は、上述した構成に限定されるものではなく、ホット・メルト層は、様々な態様に構成され得るものであり、また本明細書中で説明される構成のみならず様々な構成に施され得ることを理解されたい。簡潔に示すために、残りの説明は、図4に示されているホット・メルト層35に関して説明するが、上述した原理は、様々な構成に適用され得る。
様々なパネル21のパネル領域23は、ボール10の外側にあって視認することができるケーシング20の半分以上の部分又は全部を形成する。しかし、フランジ領域24は、パネル21を継ぎ合わせるために一体に接合されるパネル21の部分を形成する。加えて、フランジ領域24の部分は、以下に説明するように、ボール10を製造するプロセス中に切り取られるか或いは除去される。図6及び図7を参照すると、2つのパネル21が継ぎ合わされている態様の一例が示されている。パネル領域23は、概して、互いに共有の平面を有しているが、継ぎ合わされたフランジ領域24は、上方へ曲がり、当接面に沿って継ぎ合わされている。図7において破線で示される基準線31は、パネル21のフランジが一体に継ぎ合わされる位置を示している。加えて、継ぎ合わされたフランジ領域24の各々からの位置合せ孔26が整列している。接合する(すなわち溶接する)前に、位置合せ孔26を整列させることにより、フランジ領域24は、互いに対して正しく配置される。以下に詳述するように、継ぎ合わされたフランジ領域24の部分が、ケーシング20の製造プロセス中に切り取られると、ホット・メルト接合用の基準線29に沿ったホット・メルト層35が、シーム22を介して露出し得る。製造が完了すると、図6及び図7に示される上を向いた面がボール10の内側に配置され、下を向いている面がボール10の外面を形成することに留意されたい。
上述したパネル21は、これらのパネルを互いに固定するのに使用され得るポリマ材料を含む。パネル21に適切なポリマ材料の例としては、熱可塑性ポリウレタン及び/又は熱硬化性ポリウレタン、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン及びポリオレフィンがある。いくつかの構成においては、パネル21は、ケーシング20を強化つまり補強するフィラメント又はファイバを組み込んでいる。さらなる構成においては、パネル21は、ポリマ材料からなる外側層と、織物、ポリマ発泡体、又はポリマ材料と接合された他の材料からなる内側層と、を含む層構造を有し得る。
パネル21内のポリマ材料は、特に熱可塑性ポリマ材料が用いられているときには、充分に加熱されると、固体の状態から、軟らかい状態つまり液体の状態の状態に変化する。そして、このポリマ材料は、充分に冷却されると、軟らかい状態つまり液体の状態から固体の状態へ戻るように変化する。ポリマ材料のこのような特性に基づいて、パネル21の一部(すなわち、フランジ領域24)を互いに継ぎ合わせる溶接部を形成するように、溶接プロセスが利用され得る。本明細書中で使用される「溶接」又はこれの類義語は、少なくとも1つのエレメントに含まれるポリマ材料を軟らかくしつまり融かし、このエレメントの材料が冷却されると互いに固定されることに関する、2つのエレメント間を固定する技術として定義される。同様に、「溶接部」又はこれの類義語は、少なくとも1つのエレメントに含まれるポリマ材料を軟らかくしつまり融かし、このエレメントの材料が冷却されると互いに固定されることに関するプロセスにより、2つのエレメントを継ぎ合わせる接合、リンク又は構造体として定義される。例えば、溶接は、以下の(a),(b)のこと、すなわち、(a)ポリマ材料を含む2つのパネル21を融かしつまり軟らかくすることで、各パネル21からのポリマ材料が互いに混ざり(例えば、ポリマ材料間の境界層を横切るように拡散する)、冷却されると一体に固定されることと、(b)ポリマ材料が第2のパネル21に構造体内まで延在するつまり浸透する(例えば、第2のパネル21内に形成された隙間つまりキャビティ内に浸透するか、或いは第2のパネル21内のフィラメント若しくはファイバの周囲に拡散し又はこれらと接合する)ように、第1のパネル21内のポリマ材料を融かしつまり軟らかくし、このパネル21が冷却されると一体に固定されること、に関し得る。溶接は、一方のパネル21がポリマ材料を含む場合にも両方のパネル21がポリマ材料を含む場合にもなされ得る。加えて、溶接とは、縫合または接着剤を利用することに関するものではなく、熱を使って複数のパネル21を互いに直接的に接合することに関する。しかし、いくつかの実施例においては、溶接つまり溶接によるパネル21の継ぎ合わせを補強するために縫合されるか或いは接着剤が利用され得る。さらに他の実施例においては、以下に詳述するように、パネル21は、縫合により(例えば基準線29に沿っての縫合により)継ぎ合わされ、ホット・メルト層35によって強化され得る。
複数のフランジ領域24を互いに溶接するために、伝導加熱、放射加熱、高周波(RF)加熱、超音波加熱及びレーザ加熱などの様々な技術が利用され得る。図8及び図9には、2つのフランジ領域24を接合することによってシーム22を形成するために利用され得る溶接用ダイ60の一例が示されている。溶接用ダイ60は、パネル21の一辺の長さに概ね対応する長さを有する2つの部分61を含む。すなわち、溶接用ダイ60の長さは、概して、フランジ領域24の長さと同じかもっと長い。また、片方の部分61は、もう片方の部分61と向かい合う対向面62を画定する。すなわち、対向面62は互いに向かい合う。例えば、伝導加熱を目的とする場合には、フランジ領域24間に溶接部を形成するのに溶接用ダイ60の温度を充分に上昇させるために、各部61が高温の液体を導く内側加熱エレメントつまりコンジットを有しているとよい。高周波加熱を目的とする場合には、部分61の一方又は両方が、パネル21内の特定のポリマ材料を加熱する高周波エネルギを放出するとよい。溶接用ダイ60に加えて、パネル21間に溶接部を有効に形成することができる様々な他の装置が利用され得る。
溶接用ダイ60を使ってパネルを継ぎ合わせるゼネラル・プロセスを、図10A〜図10Eを参照して以下に説明する。最初に、図10Aに示されるように、(a)フランジ領域24の面が互いに対面するように、また、(b)位置合せ孔26が概ね整列するように、2枚のパネル21からの互いに隣接したフランジ領域24が配置される。溶接用ダイ60の部分61はまた、当接するフランジ領域24の両側に配置される。そして、図10Bに示されるように、部分61が、対面62間のフランジ領域24を一体に圧縮することにより、フランジ領域24の面が互いに接触する。図10Cに示されるように、溶接用ダイ60を使ってフランジ領域24を加熱することにより、溶接し易い程度にまで、フランジ領域24内のポリマ材料が融けつまり軟らかくなり、これによって、パネル間21にシーム22が形成される。フランジ領域24を一体に接合することによりシーム22が形成された後、図10Dに示されるように、フランジ領域24からダイの部分61が後退し得る。位置合せ孔26を画定する部分を含み得るフランジ領域24の余分な部分は、その後、切り取られ或いは取り除かれて、図10Eに示されるように、シーム22の1つの形成を完了する。
フランジ領域24の余分な部分を取り除くために様々なトリミング(切り取り)プロセスが用いられ得る。例えば、トリミングプロセスは、切断装置、研削盤又はエッチングプロセスを利用することを含み得る。他の例としては、図11に示されるように、溶接用ダイ60が溶接プロセス中にフランジ領域24を切り取る刃先63を有し得る。すなわち、部分61がフランジ領域24を加熱して対面62間で一体に圧縮するときに、刃先63は、フランジ領域24を貫いて突出し、フランジ領域24を有効に切り取るように使用され得る。さらには、溶接プロセスによって温かくなったホット・メルト層がシーム22を横切って有効に延びるように、刃先63が基準線29の位置でフランジ領域24を圧縮し得る。
ホット・メルト層35の一部もまた、溶接プロセス中に活性化され得る(例えば、融かされつまり軟らかくされる)。例えば、溶接中にダイの部分61と接触し得る部分27は、加熱され一部が熱で活性化され得ることで、溶接の段階において接合が形成される。ホット・メルト層35の続いての活性化を以下に詳述するが、溶接用ダイ60がホット・メルト層35の部分27を最初に活性化する際に、シーム22に追加的な接合と支持がもたらされ得る。
パネル21間にシームを形成するためにフランジ領域24を溶接するゼネラル・プロセスについて、図10A〜10Eを参照しつつ概要を説明した。このゼネラル・プロセスは、図12Aに示される概ね球形のつまり閉じた構造体を有効に形成するために、複数のパネル21について、各パネル21の複数のフランジ領域24において繰り返し実行され得る。すなわち、ケーシング20に様々なシーム22を形成するために、上述したゼネラル・プロセスにより複数のパネル21が一体に溶接され得る。図12Bに示されている同様の構成においては、フランジ領域24が切り取られる。上述したように、フランジ領域24を切り取ること或いは除去することは、溶接プロセスに続いて或いは溶接プロセスと同時に行われ得る。
シーム22は、概して、フランジ領域24の各間に形成されるが、少なくとも2つのフランジ領域24が、製造プロセスのこの段階では互いに接合されないままであるとよい。図12A及び図12Bを参照すると、接合されていないフランジ領域24が、参照符号24’で特定されている。少なくとも2つの互いに接合されていないフランジ領域24を残しておく目的の1つは、その接合されていないフランジ24間に形成された開口を通してケーシング20が裏表にされ得るようにすることである。詳しくは、図12Bに示されるように、接合されていないフランジ24が開口28を形成するように分離されているとよい。そして、図12Cに示される構成となるように、開口28を通してケーシング20が反転されつまり裏表にされ得る。フランジ領域24の切り取られた部分は、図12Bでは外周側へ突出しているが、接合されていないフランジ領域24間の開口28を通してケーシング20が反転されつまり裏表にされるとフランジ領域24のすべてがケーシング20内に収まる。従って、ケーシング20が反転されつまり裏表にされた後は、切り取られたフランジ領域24は、外周側へ突出するのではなく内周側へ突出する。しかも、ケーシング20を裏表にすることにより、ホット・メルト層35がケーシング20の内側になる。例えば、再び図3を参照すると、ケーシング20の外側が概ね滑らかな構成を有する一方で、ケーシング20のフランジ領域24に対応する部分は、内周側へ突出している。パネル21は、ボール10の外面上の窪みをシーム22の領域において形成しているが、同様の窪みは、縫合されたシームを有するゲーム用ボールにも普通に見受けられる。
製造プロセスのこの段階において、ケーシング20は、パネル21を溶接することによって実質的に形成され、ケーシング20の面は、内周側へ配向されている(開口28は依然として存在し、ホット・メルト層35は後述するようにさらに熱で活性化され得るが)。図12Dに示されるように、接合されていないフランジ領域24間に形成されたケーシング20の開口28は、中間層30とブラダ40を挿入するために利用され得る。すなわち、中間層30とブラダ40は、ケーシング20を反転させつまり裏返すことに利用された開口28を通してケーシング20内に配置され得る。そして、中間層30とブラダ40は、ケーシング20内に適正に配置されると、ブラダ40の一部が膨張することで、中間層30の面とケーシング20の面とを接触させるように導くことができる。加えて、ブラダ40の弁付きの開口72が中間層30とケーシング20を貫通するように配置されることにより、ボール10の外側からアクセス可能となっている。中間層30とブラダ40がケーシング20内に適正に配置された後、図12Eに示されるように、接合されていないフランジ領域24間に形成されていたケーシング20の開口28が密閉され得る。詳しくは、密閉用ダイ70が、接合されていないフランジ領域24間に溶接部を形成し得ることで、ケーシング20を有効に封止する最後のシーム22を形成する。ケーシング20を封止するために、溶接の代わりに、縫合又は接着の手段が利用される場合もある。
図12Eに示されるように、パネル21のフランジ領域24が密閉されるようにボール10が形成された後、ブラダ40が充分に加圧され、ホット・メルト層35が活性化されることで、ボールの内側におけるシーム22を横切る接合を強化することができる。ボール10の加圧を完了させ、ホット・メルト層35を活性化させるために、図13に示されている製造アセンブリ80を使用することができる。
アセンブリ80は、ボール10を受けるようにくり抜かれた球形のキャビティ82を有する立方体または他の三次元の形状を呈し得る。少なくとも1つの実施例によれば、アセンブリ80は、互いに対向するように配置された2つの同一な側部84からなり、これらの側部84が、ヒンジ86の位置で開き得るもので、内部に球形のキャビティ82を有する。アセンブリ80が開口88をさらに有することで、加圧装置(図示せず)を挿入することが可能になるとともに、キャビティ82内に配置されたボールに熱を伝える熱源(これも図示せず)を挿入することが可能となる。図13の実施例に示されるように、キャビティ82は、球形の形状に形成されたボール(例えば、ボール10)を受けるために球形になっている。側部84は、図14に示されるように閉じられると、互いに面一となるように噛み合い、内部に球形のキャビティ82をつくり出す。なお、アセンブリ80は、様々なボールの形状や寸法に対処できるように様々な他の形状や寸法に構築され得る。
本明細書中で説明する実施例によれば、アセンブリ80は、内側からの応力、熱または加圧を受けても型崩れせず、なおかつ熱の伝達を許容する、種々の概ね剛性の材料から構築され得る。アセンブリ80に適切な材料の例としては、様々な金属(例えば、スチール、アルミニウム、チタン)及び様々なポリマ材料(例えば、熱硬化性ポリマ、及び比較的高い融点を有する熱可塑性ポリマ)があるが、当業者であれば、他の関連性の高いつまり適切な材料を容易に特定できよう。
上述したように、アセンブリ80内にボール10が配置されることで、加圧を完了させてホット・メルト層35を活性化させることができる。図15は、アセンブリ80内に配置されたボール10を示している。弁付きの開口72(図15に図示せず)がアセンブリ80の開口88と適合することで、この弁付きの開口72へ空気源が挿入され、加圧することが可能となる。さらなる実施例によれば、空気源がアセンブリ80内に組み込まれている。そして、ボール10が球形のキャビティ82内に配置された後、図14に示されるように、アセンブリ80が閉じられ得る。アセンブリ80は、閉じられた後、ボール10に対して拘束性のあるキャビティを提供することで、望みの形状(ボール10とアセンブリ80の実施例の場合においては、球形の形状)となるように充分に加圧することができる。
アセンブリ80はまた、加圧プロセスの際に、熱を伝達してホット・メルト層35を活性化させることで、シーム22をさらに強化し、ボール10のケーシング20に全体的な統一性を加えることができる。上述したように、熱可塑性ポリマ材料から構成され得るホット・メルト層35は、加熱されると融けて、充分に冷却されると固体の状態に戻る。熱可塑性ポリマ材料のこの特性に基づいて、上述したように、ケーシング20の内側(パネル21の内側27においてシーム22を横切る部分を含む)の一部にホット・メルト層35を継ぎ合わせるために、溶接プロセスが利用され得る。いくつかの実施例においては、ホット・メルト層35はまた、中間層30の一部に接合されている。
以上のように、パネル21の内側27に(いくつかの実施例においては中間層30に)、シーム22を横切るようにホット・メルト層35を溶接することは、ホット・メルト層35の熱可塑性ポリマ材料を融解させ、この熱可塑性ポリマ材料が冷えて、パネル21の内側にシーム22を横切る接合が形成され、ケーシング20のその部分が強化されることに関する。そのうえ、さらなる実施例によれば、パネル21内に存在する熱可塑性ポリマ材料は、熱接合プロセスの際にホット・メルト層35と混じり合うように、上述したように、浸透し或いは融解する。
シーム22を横切るホット・メルト層35を活性化しかつ熱接合するために、様々な技術が利用され得る。当業者であれば、アセンブリ80または同様の構造物に、材料を通して熱を伝達するのに有用な種々の技術が組み込まれ得ることを理解されよう。そのような技術としては、伝導加熱、放射加熱、高周波(RF)加熱、超音波加熱及びレーザ加熱があるが、これらに限定しない。ボール10が加圧されているときに、ケーシング20を介してキャビティ82の壁から熱を伝えることにより、ケーシング20の内側においてシーム22を横切るホット・メルト層35が活性化され得ることで、シーム22が強化され、ボール10が充分に加圧された状態での最終的な形状の統一性が確保される。
上記の説明に基づき、内側27にホット・メルト層35を含み得るパネル21を溶接プロセスで継ぎ合わせることにより、ケーシング20の少なくとも一部が形成され得るが、パネル間のシーム22は、続いてホット・メルト層35を熱で活性化することにより密閉される。パネルを継ぎ合わせる他の方法と比較すると、溶接プロセスを用いることで、ボール10の総質量が減少し、生産効率が向上し得るとともに、ホット・メルト接合は、パネル21間およびパネル21を横切るシーム22の強度と統一性を高め得るとともに、ケーシング20の他の領域における強度と統一性を高め得る。パネル21を継ぎ合わせるために溶接プロセスが利用された後、ケーシング20の開口を使って反転させつまり裏表することで突出した領域をボール10内へ収めることにより、ほぼ滑らかな外面が形成される。これに加え、中間層30とブラダ40がケーシング20の開口を通して挿入され、ブラダ40の一部が膨張されることに続いて、ケーシング20が密閉され得る。ボール10が形成され、一部が膨張され、密閉された後、ボール10は、製造アセンブリ80内に配置され、加圧が完了され、シーム22を横切るホット・メルト層が活性化される。
図17は、スポーツ用ボール1710のさらなる実施例を示すものであり、この実施例におけるボールは、サッカーボールの一般的な構成を有する。上述した実施例と同様に、ボール1710は、ボール1710の外側部分を形成するケーシング1720と、と、ボール1710の内側部分を形成する空気注入式ブラダ1740と、有する層構造を呈する。上述した実施例と比較すると、中間層30などの中間層ないし制限された構造体は省かれている。従って、ブラダ1740が加圧されると、ブラダ1740に起因してブラダ40がケーシング1720に外周側への力を作用させることに伴い、ボール1710は、ほぼ球形の形状となり得る。従って、ケーシング1720は、ブラダ1740からの圧力を制限し、これによってボール1710が球形の形状となる。ケーシング1720はこうして、外面として機能するとともにブラダ1740を制限する層として機能する。
ケーシング1720は、複数のシーム1722を形成するように、当接する辺つまり辺縁に沿って一体に継ぎ合わされた様々なパネル1721から形成され得るという点で、上述した実施例と同様であり得る。2つの継ぎ合わされたパネル1721の断面を示す図18に見られるように、ケーシング1720の各パネル1721は、完成品のボール1710の外側を形成する外側1728を有するとともに、完成品のボール1710の内側に位置する内側1727を有する。パネル1721は、12枚の正五角形の形状を有するものとして示されているが、パネル1721は、非正多角形の形状、凹凸のある辺縁を有する形状、又は様々な他の形状(例えば、三角形、正方形、長方形、六角形、台形、円形、楕円形、非幾何学的形状)を有する場合があり、その場合にも、複数のパネルが寄木細工の要領で組み合わさってケーシング1720を形成する。従って、ケーシング1720の構成は、著しく変化し得る。
上記の実施例に関して説明したように、スポーツ用ボール1710のパネル1721は、縫合や溶接プロセスによって継ぎ合わされ得る。詳しくは、パネル1721の少なくとも一部がポリマ材料(熱可塑性ポリマ材料であるとよい)から形成され、パネル1721の辺縁が加熱され互いに接合されることで、シーム1722を形成することができる。図18の断面図に示されているシーム1722の構成の一例においては、溶接プロセスが、各パネル1721からのポリマ材料を組み合わせつまり混ぜ合わせることにより、効果的に、互いに固定され、接合され、或いは継ぎ合わされた2枚のパネル1721が示されている。いくつかの構成においては、パネル1721のいくつかが縫合により継ぎ合わされているか、或いは、様々なシーム1722が縫合により補強されている。上述したように、パネル間にシームを確立するために溶接を用いることの利点の一つは、スポーツ用ボールの重量を制限できることにある。加えて、スポーツ用ボール1710の実施例に見られるように、中間の制限層を省くことによって、スポーツ用ボール1710の重量がさらに減少し得る。
スポーツ用ボール1710はまた、シーム1722に強度と安定性を加える装備、例えばパネル1721の内側1727に施されたホット・メルト熱可塑性ポリマ層1735のような装備を含み得る。上述した実施例において説明したようにホット・メルト層1735が形成され得る実施例においては、層1735からなる熱可塑性ポリマ材料が加熱されたときに融解し、冷却されたときに固体の状態に戻ることで、熱可塑性材料のシーム1722に沿っての追加的な接合を形成することができる。図4、図5A〜図5Cに示されるように、ホット・メルト層1735は、上述した種々の態様に配置され得る。
図18に示されるように、パネル1721が密閉されるようにボール1710が形成され、ケーシング1720内へブラダ1740が挿入された後、このブラダ1740が充分に加圧されるとともに、ホット・メルト層1735が、図12C〜図15を参照して詳述した技術により活性化され得る。従って、上述したように、ホット・メルト層1735が活性化されることで、ボールの内側においてシーム1722を横切る接合を強化することができる。また、ホット・メルト層1735が活性化されたときに、ホット・メルト層1735とブラダ1740の両方に存在する熱可塑性ポリマ材料がさらに混じり合うことで、シーム1722に沿った接合のみならず、層1720と層1740との間の接合を形成することもできる点に留意されたい。
スポーツ用ボール1710は、上述した実施例に関して説明したのと同じ又は同様の材料から形成され得ることに留意されたい。また、スポーツ用ボール1710は、中間層30を省いた場合にも、本明細書中で説明した技術を用いて組み立てられ、充分に加圧され得る。当業者であれば、この開示の趣旨および範囲を逸脱することなく、様々な変形例や実施形態があり得ること、また、図17〜図18に示される実施例は一例であることが理解されよう。
添付の図を参照して本発明の様々な実施例を説明したが、この説明は限定することを意図するものではなく例示することを意図するものである。当業者であれば、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な変更や変形がなされ得ることを理解されよう。

Claims (14)

  1. スポーツ用ボールにおいて、
    該ボールの外面の少なくとも一部を形成し、外側及びこれと反対側の内側を有するケーシングと、
    上記ケーシング内に配置され、空気で加圧されるように構成されたブラダと、
    を備え、
    上記ケーシングは、
    第1のパネルであって、該第1のパネルの内側において該第1のパネルの辺縁領域に隣接した熱可塑性ポリマ材料層を含む第1のパネルと、
    第2のパネルであって、該第2のパネルの内側において該第2のパネルの辺縁領域に隣接した熱可塑性ポリマ材料層を含む第2のパネルと、
    少なくとも1つのシームであって、(a)第1のパネルの辺縁領域と第2のパネルの辺縁領域を継ぎ合わせるとともに、(b)第1のパネルの外側と第2のパネルの外側を継ぎ合わせる、少なくとも1つのシームと、
    を含み、
    第1のパネルの熱可塑性ポリマ材料層と第2のパネルの熱可塑性ポリマ材料層が上記シームを横切るように延びていて、さらには、
    上記シームは、縫合されたシームであることを特徴とするスポーツ用ボール。
  2. 上記ケーシングと上記ブラダとの間に配置された中間層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のスポーツ用ボール。
  3. 複数の追加のパネルをさらに備え、これらの追加のパネルの各パネルは、該追加のパネルの内側において該追加のパネルの辺縁領域に隣接した熱可塑性ポリマ材料層を含み、この熱可塑性ポリマ材料は熱で活性化されるように構成されていて、上記複数のパネルが複数のシームの位置で継ぎ合わされているとともに、上記熱可塑性ポリマ材料が熱で活性化されていることを特徴とする請求項1に記載のスポーツ用ボール。
  4. 上記熱可塑性ポリマ材料は、上記シームを横切るシールを形成していることを特徴とする請求項1に記載のスポーツ用ボール。
  5. スポーツ用ボールを製造する方法において、
    複数のケーシングパネルを用意するステップであって、該ケーシングパネルの内側が、該ケーシングパネルの辺縁に隣接して施された熱可塑性ポリマ材料層を含む、複数のケーシングパネルを用意するステップと、
    ケーシングを反転できるように、ケーシングパネルの辺縁を一体に継ぎ合わせるステップと、
    上記ケーシングパネルのうちの少なくとも1つによって形成された穴を通して上記ケーシングを表裏に反転させるステップと、
    上記ケーシング内へ中間層とブラダを挿入するステップと、
    上記ブラダを膨張させるステップと、
    上記熱可塑性ポリマ材料層に熱を加えることで、上記中間層に上記複数のケーシングパネルを接合させるステップと、
    を含み、
    (a)内側キャビティを備えるアセンブリ内へ上記ケーシング、中間層及びブラダを挿入することと、(b)上記内側キャビティ内のブラダを膨張させつつ上記熱可塑性ポリマ材料層を加熱すること、をさらに含む方法。
  6. スポーツ用ボールを製造する方法において、
    複数のケーシングパネルを用意するステップであって、該ケーシングパネルの内側が、該ケーシングパネルの辺縁に隣接して施された熱可塑性ポリマ材料層を含む、複数のケーシングパネルを用意するステップと、
    ケーシングを反転できるように、ケーシングパネルの辺縁を一体に継ぎ合わせるステップと、
    上記ケーシングパネルのうちの少なくとも1つによって形成された穴を通して上記ケーシングを表裏に反転させるステップと、
    上記ケーシング内へ中間層とブラダを挿入するステップと、
    上記ブラダを膨張させるステップと、
    上記熱可塑性ポリマ材料層に熱を加えることで、上記中間層に上記複数のケーシングパネルを接合させるステップと、
    を含み、さらには、
    上記ケーシングパネルの辺縁を一体に継ぎ合わせるステップは、複数のパネルを一体に溶接することを含み、
    上記複数のケーシングパネルを用意するステップは、上記ケーシングパネルの表面に熱可塑性ポリマ材料を噴霧することを含む方法。
  7. スポーツ用ボールを製造する方法において、
    複数のケーシングパネルを用意するステップであって、該ケーシングパネルの内側が、該ケーシングパネルの辺縁に隣接して施された熱可塑性ポリマ材料層を含む、複数のケーシングパネルを用意するステップと、
    ケーシングを反転できるように、ケーシングパネルの辺縁を一体に継ぎ合わせるステップと、
    上記ケーシングパネルのうちの少なくとも1つによって形成された穴を通して上記ケーシングを表裏に反転させるステップと、
    上記ケーシング内へ中間層とブラダを挿入するステップと、
    上記ブラダを膨張させるステップと、
    上記熱可塑性ポリマ材料層に熱を加えることで、上記中間層に上記複数のケーシングパネルを接合させるステップと、
    を含み、さらには、
    上記複数のケーシングパネルを用意するステップは、上記ケーシングパネルの表面に熱可塑性ポリマ材料を噴霧することを含む方法。
  8. 上記内側キャビティは、球形の内側キャビティであることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  9. 上記複数のケーシングパネルが継ぎ合わされた後、上記ケーシングパネルの辺縁を切り取ることをさらに含む請求項5〜7のいずれかに記載の方法。
  10. 溶接の際に上記ケーシングパネルの辺縁を切り取ることをさらに含む請求項6に記載の方法。
  11. スポーツ用ボールを製造する方法において、
    該スポーツ用ボールが、
    ケーシングであって、(a)シームの位置で一体に継ぎ合わされた複数のパネルと、(b)上記パネルの内側に固定され上記シームを横切るように延びている熱可塑性ポリマ材料と、を有するケーシングと、
    上記ケーシング内に配置された層と、
    を備え、
    上記熱可塑性ポリマ材料が上記層に接合されていて、さらには、
    上記熱可塑性ポリマ材料が噴霧されたポリマであることを特徴とするスポーツ用ボールを製造する方法
  12. 上記ケーシング内に配置された層がブラダであることを特徴とする請求項11に記載のスポーツ用ボールを製造する方法
  13. 上記ケーシング内に配置された層が中間層であり、該ボールは、該中間層内に配置されたブラダをさらに備えることを特徴とする請求項11に記載のスポーツ用ボールを製造する方法
  14. 上記複数のパネルが溶接により一体に継ぎ合わされていることを特徴とする請求項11に記載のスポーツ用ボールを製造する方法
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