RU2814675C1 - Hockey stick with replaceable blade, made of polymer composite material, and replaceable blade for it - Google Patents
Hockey stick with replaceable blade, made of polymer composite material, and replaceable blade for it Download PDFInfo
- Publication number
- RU2814675C1 RU2814675C1 RU2023123268A RU2023123268A RU2814675C1 RU 2814675 C1 RU2814675 C1 RU 2814675C1 RU 2023123268 A RU2023123268 A RU 2023123268A RU 2023123268 A RU2023123268 A RU 2023123268A RU 2814675 C1 RU2814675 C1 RU 2814675C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- prepreg
- layer
- hook
- core
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 36
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 35
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 10
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 7
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 7
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 14
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 11
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 8
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 7
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 2
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000007907 direct compression Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии изготовления сменного крюка для хоккейной клюшки из полимерно-композиционного материала (ПКМ) на основе стекло- и углепрепрегов с эпоксидным связующим и закладных элементов на основе пенопласта.The invention relates to the field of technology for manufacturing a replacement hook for a hockey stick from a polymer composite material (PCM) based on glass and carbon prepregs with an epoxy binder and embedded elements based on foam plastic.
Хоккейная клюшка традиционно выполнена из рукояти и крюка (лезвия), соединенных в одно целое изделие. Крюки хоккейной клюшки должны быть чрезвычайно прочными, чтобы они могли выдержать мощное силовое воздействие, возникающее между ним и шайбой во время удара. С другой стороны, крюк должен также обладать определенной гибкостью, чтобы игрок имел приемлемый уровень «чувствительности» при ведении шайбы во время игры или выполнении резкого удара.A hockey stick is traditionally made of a handle and a hook (blade) connected into one whole product. The blades of a hockey stick must be extremely strong so that they can withstand the powerful force that occurs between it and the puck during a shot. On the other hand, the blade must also have some flexibility so that the player has an acceptable level of "feel" when handling the puck during play or making a sharp shot.
Известны монолитная технология изготовления хоккейной клюшки из ПКМ, когда клюшка формируется сразу целым единым изделием. Кроме монолитной технологии существует технология раздельного формования крюка и рукояти, с последующим соединением в единую конструкцию различными способами, например с помощью разъемного соединения типа «шип-паз». Среди продукции, выпускаемой производителями хоккейных клюшек, предлагается сменный крюк, который может меняться в изделиях, изготавливаемых по раздельной технологии, в зависимости от необходимости.Monolithic technology for manufacturing a hockey stick from PCM is known, when the stick is formed immediately as a single product. In addition to monolithic technology, there is a technology for separately molding the hook and handle, followed by joining into a single structure in various ways, for example, using a detachable tongue-and-groove connection. Among the products produced by hockey stick manufacturers, a replacement hook is offered, which can be changed in products manufactured using separate technology, depending on the need.
Из уровня техники известен способ изготовления крюка хоккейной клюшки, включающего множество металлических шарикоподшипников, расположенных на расстоянии друг от друга вдоль нижней кромки. При контакте шарикоподшипников с игровой поверхностью они начинают вращение и уменьшают трение между крюком и игровой поверхностью. Подобная конструкция повышает прочность и надежность хоккейной клюшки и дает возможность ее использовать не только на ледяной арене, но и на асфальте, тротуаре, деревянных или грунтовых поверхностях (US 3529825 A, опубл. 22.09.1970 г., МПК A63B 59/14; МПК A63B 59/00).In the prior art, a method is known for making a hockey stick blade that includes a plurality of metal ball bearings spaced apart along a bottom edge. When the ball bearings make contact with the playing surface, they begin to rotate and reduce friction between the blade and the playing surface. This design increases the strength and reliability of the hockey stick and makes it possible to use it not only on the ice arena, but also on asphalt, sidewalk, wooden or dirt surfaces (US 3529825 A, published September 22, 1970, IPC A63B 59/14; IPC A63B 59/00).
Основные недостатки данного способа создания крюка хоккейной клюшки заключается в том, что используемые металлические шарикоподшипники способствуют значительному повышению массы крюка, так же они склонны к деформации и попаданию между ними снега и мусора, что может препятствовать их свободному вращению во время использования. Более того, применение такой конструкции крюка нежелательно, поскольку выступающие металлические шарикоподшипники могут нанести травму другим игрокам и повредить игровую поверхность.The main disadvantages of this method of creating a hockey stick hook are that the metal ball bearings used contribute to a significant increase in the mass of the hook, and they are also prone to deformation and snow and debris getting between them, which can prevent them from freely rotating during use. Moreover, this type of hook design is not advisable because the protruding metal ball bearings can cause injury to other players and damage the playing surface.
Известен другой способ создания композитного крюка хоккейной клюшки путем формования единого целого элемента из препрега на основе углеродных волокон и эпоксидного связующего. Поверхность композитного крюка имеет множество прямых параллельных прорезей (US 20060148600 A1, опубл. 06.07.207 г., МПК A63B 59/14). Изготовленная по такой технологии конструкция подвержена расслаиванию по мере износа крюка во время его использования, что приводит к тому, что крюк начинается крошиться и ломаться. Кроме того, крюки хоккейных клюшек, армированные только углеродным волокном, ввиду их высокой жесткости блокируют кинетическую энергию удара при столкновении клюшки с хоккейной шайбой. Такая высокая жесткость крюка обычно приводит к тому, что шайба легко отскакивает от лезвия, снижая способность игрока чувствовать и ощущать, когда и где шайба находится на крюке, без визуального контроля, что происходит большую часть времени во время игры.There is another known method for creating a composite hockey stick hook by molding a single whole element from a prepreg based on carbon fibers and an epoxy binder. The surface of the composite hook has many straight parallel slots (US 20060148600 A1, publ. 07/06/207, IPC A63B 59/14). A structure made using this technology is susceptible to delamination as the hook wears out during use, which causes the hook to begin to crumble and break. In addition, hockey stick blades reinforced only with carbon fiber, due to their high rigidity, block the kinetic energy of impact when the stick collides with the hockey puck. This high blade stiffness usually results in the puck bouncing off the blade easily, reducing the player's ability to feel and sense when and where the puck is on the blade without visual control, which occurs most of the time during play.
Наиболее близким техническим решением и принятым за прототип является способ изготовления композитного крюка для хоккейной клюшки, представленный в патенте CA 2927177 A1, опубл. 15.10.2016 г, МПК A63B 59/79; МПК B59C 70/16. Изготовленный по известной технологии крюк упрощенно представляет собой сэндвичную конструкцию, в которой армированный углепрепрегом элемент сердцевины и не армированный элемент сердцевины, на основе жесткого пенопласта, обернуты углепрепрегом, образующим многослойную оболочку и наружный слой. Данный способ предусматривает предварительное изготовление нескольких элементов сердечника, которые должны обладать определенными размерами и конфигурацией. Используемые сердечники предварительно получают путем резки на станке ЧПУ жестких плит из отвержденного пенопласта, способного к расширению при нагревании. Для изготовления армированного сердечника, вырезанный элемент из плиты на основе расширяющегося вспененного материала, оборачивают углепрепрегом на основе эпоксидного связующего и предварительно формуют при нагревании, в результате чего передняя и задняя стенки армированного сердечника соединяются с передней и задней внутренними поверхностями посредством покрывающего углепластикового элемента. Вспененный пенопластовый материал армированного сердечника расширяется в процессе отверждения, чтобы сохранить целостность структуры стенок создаваемого элемента сердцевины. Конечную конструкцию композитного крюка получают из заготовки технологического пакета, созданной путем послойной выкладки в изложницу углеродного препрега на основе эпоксидного связующего, на поверхности которого размещают элемент не армированного сердечника, в который вставляют отформованную конструкцию сердечника армированного углеволокном, так что его верхняя и нижняя стенка проходят горизонтально в направлении к передней и задней внутренней поверхности композитной оболочки крюка. В результате чего верхняя и нижняя стенки армированного сердечника выполняют роль поперечных ребер, соединяющих и поддерживающих переднюю и заднюю поверхности конструкции крюка. Поверх созданной заготовки технологического пакета выкладывают выкроенные слои углеродного препрега на основе эпоксидного связующего, которые создают покрывающий слой крюка в ходе отверждения в пресс-форме при прямом прессовании при повышенном давлении и температуре, в результате чего вспененный материал не армированного сердечника расширяется в процессе отверждения.The closest technical solution and adopted as a prototype is the method of manufacturing a composite hook for a hockey stick, presented in patent CA 2927177 A1, publ. 10/15/2016, IPC A63B 59/79; IPC B59C 70/16. A hook made using known technology is simply a sandwich structure in which a carbon-prepreg-reinforced core element and a non-reinforced core element based on rigid foam are wrapped in carbon-prepreg, forming a multilayer shell and an outer layer. This method involves the preliminary production of several core elements, which must have certain dimensions and configuration. The cores used are pre-cut by CNC cutting rigid slabs of cured foam that can expand when heated. To make a reinforced core, a cut-out member from an expansive foam board is wrapped in an epoxy-based carbon prepreg and pre-formed by heating, resulting in the front and rear walls of the reinforced core being connected to the front and rear interior surfaces by a capping carbon fiber member. The expanded foam material of the reinforced core expands during the curing process to maintain the integrity of the wall structure of the created core element. The final composite hook design is obtained from a technological package blank, created by layer-by-layer laying into a mold a carbon prepreg based on an epoxy binder, on the surface of which an element of a non-reinforced core is placed, into which a molded structure of a carbon fiber-reinforced core is inserted, so that its upper and lower walls run horizontally towards the front and rear inner surface of the composite hook shell. As a result, the upper and lower walls of the reinforced core act as transverse ribs connecting and supporting the front and rear surfaces of the hook structure. On top of the created blank of the technological package, cut layers of carbon prepreg based on an epoxy binder are laid out, which create a covering layer of the hook during curing in a mold during direct compression at elevated pressure and temperature, as a result of which the foam material of the non-reinforced core expands during the curing process.
Недостатками известного технического решения, принятого за прототип, являются:The disadvantages of the known technical solution adopted as a prototype are:
- повышенная длительность технологического процесса создания композитного крюка для хоккейной клюшки, заключающаяся в необходимости предварительного изготовления закладных элементов определенной конфигурации сердечников. Сердечники необходимо вырезать на станке из листов отвержденного жесткого пенопласта, а армированный углепластиком сердечник предварительно формуют в специальных пресс-формах при нагревании и повышенном давлении;- increased duration of the technological process of creating a composite hook for a hockey stick, which consists in the need to pre-manufacture embedded elements of a certain core configuration. The cores must be machine-cut from sheets of cured rigid foam, and the carbon fiber-reinforced core is pre-molded in special molds under heat and high pressure;
- сложность технологической операции интегрирования элемента армированного сердечника в жесткий пенопласт не армированного сердечника, избегая при этом появления микротрещин, что может негативно сказаться на прочностных свойствах конечной конструкции;- the complexity of the technological operation of integrating a reinforced core element into the rigid foam of a non-reinforced core, while avoiding the appearance of microcracks, which can negatively affect the strength properties of the final structure;
- не возможность получения целостной конструкции композитного крюка для хоккейной клюшки в результате использования предварительно отформованного армированного сердечника, в виду созданной зоны повешенной концентрации энергии, что приведет к расслоению материала в зоне контакта стенок сложного сердечника и обшивки при циклических внешних ударных нагрузках;- it is not possible to obtain an integral design of a composite hook for a hockey stick as a result of using a pre-formed reinforced core, due to the created zone of suspended energy concentration, which will lead to delamination of the material in the contact zone of the walls of the complex core and the skin under cyclic external shock loads;
- снижение ресурсного потенциала работоспособности конечного изделия хоккейной клюшки, в виду того, что наиболее подверженным ударным нагрузкам элементом клюшки является крюк, для изготовления которого в качестве внутренних и наружного слоев используются только слои углепрепрега, характеризующиеся большей хрупкостью волокна в сравнении со стекловолокном особенно при циклических нагрузках;- reduction in the resource potential of the final product of the hockey stick, due to the fact that the most exposed element of the stick to impact loads is the hook, for the manufacture of which only layers of carbon prepreg are used as internal and external layers, which are characterized by greater fragility of the fiber in comparison with fiberglass, especially under cyclic loads ;
- удорожание конечного изделия, так как при его изготовлении используется композитный крюк с длительным технологическим процессом изготовления и в качестве обшивки и внутренних слоев используется только угленаполнитель.- increase in the cost of the final product, since in its manufacture a composite hook is used with a long manufacturing process and only carbon filler is used as the lining and internal layers.
Техническая проблема, на решение которой направлена настоящие изобретения заключается в создании хоккейной клюшки со сменным крюком, обладающей повышенной надежностью и длительностью эксплуатации.The technical problem to be solved by the present inventions is to create a hockey stick with a replaceable hook that has increased reliability and durability.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленного изобретения, заключается в повышении ударной прочности и прочности при изгибе сменного крюка, с одновременным регулированием упруго-прочностных свойств хоккейной клюшки, а также сокращении длительности технологического цикла получения крюка для хоккейной клюшки.The technical result achieved by using the claimed invention is to increase the impact strength and bending strength of a replacement hook, while simultaneously regulating the elastic-strength properties of a hockey stick, as well as reducing the duration of the technological cycle for obtaining a hook for a hockey stick.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что применяется предложенный способ изготовления сменного крюка из полимерных композиционных материалов для хоккейной клюшки, включающий стадии, на которых:The technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the proposed method for manufacturing a replacement hook from polymer composite materials for a hockey stick is used, including the stages in which:
а) изготавливают по меньшей мере два первых элемента жесткой сердцевины, посредством нагревания и отверждения порошкового форполимера термокомпрессионного синтактического пенопласта на основе вязкоупругого полиуретана;a) producing at least two first rigid core elements by heating and curing a powder prepolymer of thermocompression syntactic foam based on viscoelastic polyurethane;
б) вырезают по меньшей мере один второй элемент сердцевины мягкой демпфирующей прослойки, из листа на основе полиуретанового вязкоупругого термоэластопласта;b) cutting out at least one second core element of the soft damping layer from a sheet based on polyurethane viscoelastic thermoplastic elastomer;
в) армируют первые и второй элементы сердцевины раскроенными листами стеклопрепрега;c) reinforce the first and second core elements with cut sheets of glass prepreg;
г) формируют первую часть оболочки технологического пакета посредством послойной выкладки в пресс-форму раскроенных листов из углепрепрега с поворотом направления волокон углепрепрега относительно предыдущего слоя и уплотнением каждого слоя;d) form the first part of the shell of the technological package by layer-by-layer laying out cut sheets of carbon-prepreg into a mold with rotating the direction of the carbon-prepreg fibers relative to the previous layer and compacting each layer;
д) формируют сердцевину технологического пакета, посредством выкладывания на первую часть оболочки армированных стеклопрепрегом первых и второго элементов сердцевины;e) form the core of the technological package by laying the first and second core elements reinforced with glass prepreg on the first part of the shell;
е) формируют вторую часть оболочки технологического пакета посредством послойной выкладки в пресс-форму раскроенных листов из углепрепрега с поворотом направления волокон углепрепрега относительно предыдущего слоя и уплотнением каждого слоя;f) form the second part of the shell of the technological package by layer-by-layer laying out cut sheets of carbon-prepreg into a mold with rotating the direction of the carbon-prepreg fibers relative to the previous layer and compacting each layer;
е) формуют технологический пакет методом прямого прессования при температуре 125 - 135°С в течение 25 - 35 минут и давлении 8-10 атм.f) the technological package is formed by direct pressing at a temperature of 125 - 135 ° C for 25 - 35 minutes and a pressure of 8-10 atm.
К жестким элементам сердцевины относятся элементы, изготовленные из материалов, характеризующихся разрушающим напряжением при сжатии σсж1=1,0 ÷ 2,0 МПа. Таким образом, элементы жесткой сердцевины обладают разрушающим напряжением при сжатии 1,0 ÷ 2,0 МПа. К элементам сердцевины мягкой демпфирующей прослойки относятся элементы, изготовленные из материалов, характеризующихся разрушающим напряжением при сжатии σсж2=0,2 ÷ 0,5 МПа. Следовательно, элемент сердцевины мягкой демпфирующей прослойки обладают разрушающим напряжением при сжатии 0,2 ÷ 0,5 МПа.Rigid core elements include elements made of materials characterized by failure stress in compression σ compress1 = 1.0 ÷ 2.0 MPa. Thus, the rigid core elements have a compressive failure stress of 1.0 ÷ 2.0 MPa. The core elements of the soft damping layer include elements made of materials characterized by a breaking stress in compression σ compress2 = 0.2 ÷ 0.5 MPa. Consequently, the core element of the soft damping layer has a failure stress in compression of 0.2 ÷ 0.5 MPa.
Изготовление первых элементов жесткой сердцевины, посредством нагревания и отверждения порошкового форполимера термокомпрессионного синтактического пенопласта на основе вязкоупругого полиуретана позволяет получить бездефектные конструкции, точно соответствующие заданным размерам, что соответственно, повышает ударную прочность как крюка, так и хоккейной клюшки, а также сократить технологический процесс до 110÷118 мин, так как исключен сложный и трудоемкий этап вырезки элементов сердцевины из плиты жесткого пенопласта, сопровождающийся образованием большого количества пыли и отходов, а также приводящий к возникновению микротрещин в сердцевине технологического пакета. Появляющиеся трещины являются концентраторами напряжения и снижают прочность создаваемого материала, становясь причинами разрушения изделия при критических ударных нагрузках. Кроме того, формирование изделия и армированных элементов сердцевины происходит за один технологический прием, что способствует созданию единой монолитной конструкции с повышенной прочностью сцепления армирующих (покрывных) слоев элементов сердцевины и углепластиковой оболочки, в результате чего повышается надежность и долговечность создаваемого крюка. Так стандартные испытания на прочность крюков для хоккейной клюшки, изготовленных с применением предложенного способа, демонстрируют высокую прочность, надежность и возможность выдержать не менее 200 ударов.The production of the first elements of the rigid core, by heating and curing the powder prepolymer of thermocompression syntactic foam based on viscoelastic polyurethane, allows us to obtain defect-free structures that precisely match the given dimensions, which accordingly increases the impact strength of both the hook and the hockey stick, and also reduces the technological process by up to 110 ÷118 min, since the complex and labor-intensive stage of cutting out core elements from a rigid foam board, which is accompanied by the formation of a large amount of dust and waste, and also leads to the occurrence of microcracks in the core of the technological package, is eliminated. Emerging cracks act as stress concentrators and reduce the strength of the material being created, causing the product to fail under critical impact loads. In addition, the formation of the product and the reinforced core elements occurs in one technological step, which contributes to the creation of a single monolithic structure with increased adhesion strength of the reinforcing (covering) layers of the core elements and the carbon fiber shell, resulting in increased reliability and durability of the created hook. Thus, standard strength tests of hockey stick hooks made using the proposed method demonstrate high strength, reliability and the ability to withstand at least 200 impacts.
Благодаря сочетанию армирующих стекло- и углеволокон в конструкции и использованию в его нижней части элемента сердцевины мягкой демпфирующей прослойки, из вязкоупругого термоэластопласта повышается устойчивость крюка к ударному износу и излому, а, следовательно, повышается долговечность хоккейной клюшки.Thanks to the combination of reinforcing glass and carbon fibers in the design and the use of a soft damping layer core element made of viscoelastic thermoplastic elastomer in its lower part, the resistance of the hook to impact wear and fracture increases, and, consequently, the durability of the hockey stick increases.
Используемый угленаполнитель обеспечивает свойства жесткости, благодаря высокому сопротивлению растяжению, а стеклонаполнитель придает эластичность, а в результате их совместного использования крюк способен подвергаться значительным изгибающим моментам, при этом сохраняются его прочностные свойства.The carbon filler used provides rigidity properties due to high tensile resistance, and the glass filler imparts elasticity, and as a result of their combined use, the hook is able to be subjected to significant bending moments, while maintaining its strength properties.
Второй элемент сердцевины мягкая демпфирующая прослойка, поглощает в продольном направлении, перпендикулярном композитной обшивке, энергию ударов об жесткую игровую поверхность, защищая конструкцию крюка. Испытания на жесткость созданных посредством предложенного способа крюков характеризует их как изделия средней жесткости со значениями 120 ÷ 130 Н*мм. Таким образом, сочетание первых элементов жесткой сердцевины, и второго элемента мягкой сердцевины, дает возможность регулировать упруго-прочностные свойства хоккейной клюшки.The second element of the core, a soft damping layer, absorbs in the longitudinal direction, perpendicular to the composite skin, the energy of impacts on a hard playing surface, protecting the hook structure. Tests on the rigidity of hooks created using the proposed method characterize them as products of medium rigidity with values of 120 ÷ 130 N*mm. Thus, the combination of the first elements of the hard core, and the second element of the soft core, makes it possible to regulate the elastic-strength properties of a hockey stick.
Сменный крюк для хоккейной клюшки, изготовленный согласно предложенному способу после формования подвергается отделке, путем срезания возможных заусенцев смолы, концов армирующих нитей, затем покрывается лаком для придания ему окончательного внешнего вида.A replacement hook for a hockey stick made according to the proposed method, after molding, is subjected to finishing by cutting off possible resin burrs, the ends of the reinforcing threads, and then varnished to give it its final appearance.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается также за счет того, что стеклопрепрег выполнен на основе эпоксидного связующего и стеклонаполнителя. Стеклонаполнитель пропитанный эпоксидным связующим придает необходимую эластичность сменному крюку.The technical problem is solved, and the technical result is also achieved due to the fact that the glass prepreg is made on the basis of an epoxy binder and glass filler. Glass filler impregnated with epoxy binder gives the necessary elasticity to the replacement hook.
Также техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что углепрепрег выполнен на основе эпоксидного связующего и углеродного жгута. Углеродный жгут, пропитанный эпоксидным связующим, придает требуемую жесткость, а, следовательно, и прочность крюку. Таким образом, сочетание углепрепрегов и стеклопрепрегов при изготовлении крюка позволяет регулировать упруго-прочностные свойства изделия.Also, the technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that the carbon prepreg is made on the basis of an epoxy binder and a carbon tow. A carbon tow impregnated with an epoxy binder imparts the required rigidity and, consequently, strength to the hook. Thus, the combination of carbon prepregs and glass prepregs in the manufacture of a hook allows you to regulate the elastic-strength properties of the product.
Кроме того, в процессе формования технологического пакета при нагревании происходит снижение вязкости эпоксидного связующего, которое пропитывает многослойную структуру, проникая во все слои и каналы, связывая ее в монолитную систему, прочно скрепляя с внешними углеродными слоями. Вспененный материал расширяется в процессе отверждения, регулируя внутреннее давление в сборке, компенсируя при этом все микрозазоры, и композитная структура крюка формируется как единое целое изделие за один технологический прием, что также улучшает прочностные характеристики изготовленного крюка.In addition, during the process of molding the technological package, when heated, the viscosity of the epoxy binder decreases, which impregnates the multilayer structure, penetrating into all layers and channels, binding it into a monolithic system, firmly bonding it with the outer carbon layers. The foam material expands during the curing process, regulating the internal pressure in the assembly, while compensating for all micro-gaps, and the composite structure of the hook is formed as a single whole product in one technological step, which also improves the strength characteristics of the manufactured hook.
Также техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что при создании заготовки технологического пакета листы углепрепрега чередуют так, чтобы волокна углепрепрега были расположены под углами 0°, +45°, 0°, -30° и 0° или 0°, +45°, -45°, +90°, 0° или 0°, +30°, -45°, +60°, 0°. Такое, ориентированное в различных направлениях, расположение слоев углепрепрега, способствует тому, что основное направление армирующего волокна находится под разными углами к предыдущему или последующему слою. Это позволяет оптимально использовать свойства углеволокна, для максимальной реализации повышенной прочности армирующего наполнителя и улучшить физико-механические характеристики крюка.Also, the technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that when creating a blank for the technological package, carbon prepreg sheets are alternated so that the carbon prepreg fibers are located at angles of 0°, +45°, 0°, -30° and 0° or 0° , +45°, -45°, +90°, 0° or 0°, +30°, -45°, +60°, 0°. This arrangement of carbon prepreg layers, oriented in different directions, ensures that the main direction of the reinforcing fiber is at different angles to the previous or subsequent layer. This makes it possible to optimally use the properties of carbon fiber to maximize the increased strength of the reinforcing filler and improve the physical and mechanical characteristics of the hook.
Также техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что в технологическом пакете второй элемент сердцевины мягкую демпфирующую прослойку, располагают в нижней части крюка. Такое расположение элементов мягкой сердцевины позволяет оптимально отрегулировать упруго-прочностные свойства хоккейной клюшки и обеспечивает эффективную амортизацию энергии удара шайбы в нижней части крюка, что облегчает игроку прием сильных передач и способствует быстрому возврату шайбы с крюка в игру.Also, the technical problem is solved, and the technical result is achieved due to the fact that in the technological package the second core element, a soft damping layer, is placed in the lower part of the hook. This arrangement of the soft core elements allows for optimal adjustment of the elastic-strength properties of the hockey stick and provides effective shock absorption of the puck impact energy in the lower part of the hook, which makes it easier for the player to receive strong passes and facilitates the quick return of the puck from the hook into play.
Далее настоящее изобретение поясняется следующим чертежом.The present invention is further illustrated by the following drawing.
На фигуре 1 изображена конструкция сменного крюка хоккейной клюшки.Figure 1 shows the design of a replacement hockey stick blade.
В соответствии с настоящим изобретением сменный крюк содержит многослойную углепластиковую оболочку и внутренние углепластиковые слои (1). Применение углепластиковой оболочки обеспечивает необходимую жесткость, благодаря высокому сопротивлению растяжению. В многослойной углепластиковой оболочке (1) расположены армированные стеклопрепрегом первые элементы жесткой сердцевины, (3) и второй элемент сердцевины мягкая демпфирующая прослойка (4). Для соединения готового сменного крюка с рукоятью хоккейной клюшки, в крюке выполнен шип (5). В рукояти хоккейной клюшки выполнен полый приемный паз, в который вставляется шип (5) сменного крюка.In accordance with the present invention, the replacement hook contains a multilayer carbon fiber shell and internal carbon fiber layers (1). The use of a carbon fiber shell provides the necessary rigidity due to its high tensile resistance. The multilayer carbon fiber shell (1) contains the first rigid core elements reinforced with glass prepreg, (3) and the second core element, a soft damping layer (4). To connect the finished replacement hook with the handle of a hockey stick, a spike (5) is made in the hook. The handle of the hockey stick has a hollow receiving groove into which the tenon (5) of the replacement hook is inserted.
Армирование первого элемента сердцевины и второго элемента сердцевины стеклопрепрегом придает необходимую эластичность крюку. В результате совместного использования углепластика и стеклопластика крюк способен сохранять свои физико-механические характеристики даже при значительных изгибающих моментах. Расположение первых и вторых элементов сердцевины позволяет регулировать упруго-прочностные свойства сменного крюка. Благодаря сочетанию армирующих стекло- и углеволокон в конструкции и использованию в его нижней части элемента сердцевины мягкой демпфирующей прослойки, из вязкоупругого термоэластопласта, повышается устойчивость крюка к ударному износу и излому, а, следовательно, повышается долговечность хоккейной клюшки.Reinforcing the first core element and the second core element with glass prepreg gives the necessary elasticity to the hook. As a result of the combined use of carbon fiber and fiberglass, the hook is able to maintain its physical and mechanical characteristics even under significant bending moments. The location of the first and second core elements allows you to adjust the elastic-strength properties of the replaceable hook. Thanks to the combination of reinforcing glass and carbon fibers in the design and the use of a soft damping layer made of viscoelastic thermoplastic elastomer in the lower part of the core element, the resistance of the hook to impact wear and fracture increases, and, consequently, the durability of the hockey stick increases.
Крюк хоккейной клюшки - это основной элемент, на который приходится максимальная нагрузка при игре, и он быстрее всего приходит в негодность или ломается. В этом случае сломанный крюк следует удалить и присоединить новый сменный крюк при помощи соединение типа «шип-паз» и специального клея. Использование сменного крюка позволяет продлить срок службы клюшек или настроить их по своим предпочтениям, подбирая крюк с оптимальной жесткостью.The hook of a hockey stick is the main element that bears the maximum load during the game, and it is the one that most quickly becomes unusable or breaks. In this case, the broken hook should be removed and a new replacement hook should be attached using the connection "spike" type-groove" and special glue. Using a replacement blade allows you to extend the life of your clubs or customize them to your preferences by selecting a blade with optimal stiffness.
Примеры осуществления предложенного способаExamples of implementation of the proposed method
Пример 1. Предварительно изготавливают первые элементы жесткой сердцевины, обладающие разрушающим напряжением при сжатии σсж1=1,0 МПа, путем нагревания и отверждения порошкового форполимера термокомпрессионного синтактического пенопласта на основе вязкоупругого полиуретана марки «Синтерм-пена» в пресс-форме при температуре T=120±5°С в течение 15±5 мин. Второй элемент сердцевины мягкую демпфирующую прослойку, характеризующуюся разрушающим напряжением при сжатии σсж2=0,5 МПа, получают путем вырезки ножом из листа материала на основе полиуретанового вязкоупругого термоэластопласта марки «Синтерм-флекс». Созданные первые элементы жесткой сердцевины, обладающие разрушающим напряжением при сжатии σсж1=1,0 МПа (2 детали) и второй элемент мягкой сердцевины, обладающий разрушающим напряжением при сжатии σсж2=0,5 МПа (1 деталь), армируют раскроенными листами стеклопрепрега на основе эпоксидного связующего марки АСМ 1219 и стеклоровинга марки T30 SE 1200 17-600 C-F. Example 1. The first rigid elements are pre-fabricated cores having a breaking compressive stress σszh1=1.0 MPa, by heating and curing a powder prepolymer of thermocompression syntactic foam based on viscoelastic polyurethane of the “Sinterm-foam” brand in a mold at a temperature of T=120±5°C for 15±5 minutes. The second core element is a soft damping layer, characterized by failure stress in compression σszh2=0.5 MPa, obtained by cutting with a knife from a sheet of material based on polyurethane viscoelastic thermoplastic elastomer of the “Sinterm-flex” brand. The first elements of a rigid core created, possessing a breaking compressive stress σszh1=1.0 MPa (2 parts) and a second soft core element with a compressive failure stress σszh2=0.5 MPa (1 piece), reinforced with cut sheets of glass prepreg based on epoxy binder ASM 1219 and glass roving T30 SE 1200 17-600 C-F.
Создают заготовку технологического пакета путем послойной ручной выкладки в изложницу пресс-формы раскроенных листов из углепрепрега, в соответствии с заданной конструкцией будущего изделия на основе эпоксидного связующего марки АСМ 1216 и углеродного жгута марки T700S-12К-50С и прикатки фторопластовым роликом друг на друга с чередованием листов углепрепрега с расположением в них волокон под углами 0°, +45°, 0°, -30° и 0°. Поверх выложенного углепрепрега послойной (см. чертеж 1) размещают армированные стеклопрепрегом элементы первых и второго элементов сердцевины создаваемого крюка, формируя заготовку технологического пакета.A technological package blank is created by layer-by-layer manual laying of cut sheets of carbon-prepreg into the mould, in accordance with the specified design of the future product, based on an epoxy binder of the ASM 1216 brand and a carbon tow of the T700S-12K-50S brand and rolling with a fluoroplastic roller on top of each other in alternation carbon prepreg sheets with fibers located in them at angles of 0°, +45°, 0°, -30° and 0°. Glass-prepreg-reinforced elements of the first and second core elements of the hook being created are placed on top of the layer-by-layer carbon prepreg (see drawing 1), forming a technological package blank.
Затем заготовку технологического пакета сверху покрывают слоями раскроенного углепрепрега на основе эпоксидного связующего марки АС 1216 и углеродного жгута марки T700S-12К-50С.Собранный технологический пакет формуют методом прямого прессования при температуре (130±5)°С в течение 30±5 минут и давлении 8-10 атм. Затраченное время на проведение предварительных подготовительных операций, сборку и формование технологического пакета составило 110 мин. Then the technological package blank is covered on top with layers of cut carbon prepreg based on an epoxy binder of the AC 1216 brand and a carbon tow of the T700S-12K-50S brand. The assembled technological package is molded by direct pressing at a temperature of (130±5)°C for 30±5 minutes and pressure 8-10 atm. The time spent on preliminary preparatory operations, assembly and molding of the technological package was 110 minutes.
Сменный крюк для хоккейной клюшки согласно изобретению после формования подвергается отделке, путем срезания возможных заусенцев смолы, концов армирующих нитей, затем покрывается лаком для придания ему окончательного внешнего вида.The replacement hockey stick blade of the invention, after being molded, is finished by cutting off any resin burrs, the ends of the reinforcing threads, and then varnished to give it its final appearance.
Далее проводят сборку хоккейной клюшки. В паз расположенный в рукояти хоккейной клюшки вставляется шип сменного крюка.Next, the hockey stick is assembled. The spike of a replacement hook is inserted into the groove located in the handle of the hockey stick.
Пример 2. Способ аналогичен примеру 1, но первые элементы жесткой сердцевины, обладают разрушающим напряжением при сжатии σсж1=1,5 МПа, (2 детали) и второй элемент сердцевины мягкой демпфирующей прокладки, обладает разрушающим напряжением при сжатии σсж2=0,3 МПа (1 деталь), а в качестве армирующего материала элементов жесткой сердцевины и сердцевины мягкой демпфирующей прослойки используют стеклопрепрег на основе эпоксидного связующего марки АСМ 1216 и высокомодульного стекловолокна ВМП, а для создания многослойной углепластиковой оболочкой используют углепрепрег на основе эпоксидного связующего марки АСМ 1219 и углеродный жгут марки UMT42S-12K-EP. Угол армирования при укладке углепрепрега составлял 0°, +45°, -45°, +90°, 0°. Example 2 . The method is similar to example 1, but the first elements of the rigid core have a breaking stress in compression σ сж1 = 1.5 MPa, (2 parts) and the second element of the core of a soft damping pad has a breaking stress in compression σ сж2 = 0.3 MPa (1 detail), and as a reinforcing material for the elements of the rigid core and the core of the soft damping layer, glass prepreg based on an epoxy binder of the ASM 1216 brand and high-modulus glass fiber VMP is used, and to create a multilayer carbon fiber shell, a carbon prepreg based on an epoxy binder of the ASM 1219 brand and a carbon tow of the brand UMT42S are used -12K-EP. The reinforcement angle when laying carbon prepreg was 0°, +45°, -45°, +90°, 0°.
Затраченное время на проведение предварительных подготовительных операций, сборку и формование технологического пакета составило 115 мин.The time spent on preliminary preparatory operations, assembly and molding of the technological package was 115 minutes.
Далее проводят сборку хоккейной клюшки. В паз, расположенный в рукояти хоккейной клюшки, вставляется шип сменного крюка.Next, the hockey stick is assembled. The spike of a replacement hook is inserted into the groove located in the handle of the hockey stick.
Пример 3. Способ аналогичен примеру 1, но первые элементы жесткой сердцевины, обладают разрушающим напряжением при сжатии σсж1=2,0 МПа, (2 детали) и второй элемент сердцевины мягкой демпфирующей прокладки, обладают разрушающим напряжением при сжатии σсж2=0,2 МПа (1 деталь), а в качестве армирующего материала элементов жесткой сердцевины и сердцевины мягкой демпфирующей прослойки используют стеклопрепрег на основе эпоксидного связующего марки АСМ 1219 и высокомодульного стекловолокна ВМП, а для создания многослойной углепластиковой оболочкой используют углепрепрег на основе эпоксидного связующего марки АСМ 1219 и углеродного жгута марки T700S-12К-50С.Угол армирования при укладке углепрепрега составлял 0°, +30°, -45°, +60°, 0°. Example 3. The method is similar to example 1, but the first elements of the rigid core have a breaking stress in compression σ com1 = 2.0 MPa, (2 parts) and the second element of the soft damping pad core have a breaking stress in compression σ com2 = 0.2 MPa (1 part), and as a reinforcing material for the elements of the rigid core and the core of the soft damping layer, glass prepreg is used based on an epoxy binder of the ASM 1219 brand and high-modulus glass fiber VMP, and to create a multilayer carbon fiber shell, a carbon prepreg is used based on an epoxy binder of the ASM 1219 brand and carbon harness brand T700S-12K-50S. The reinforcement angle when laying the carbon prepreg was 0°, +30°, -45°, +60°, 0°.
Затраченное время на проведение предварительных подготовительных операций, сборку и формование технологического пакета составило 118 мин.The time spent on preliminary preparatory operations, assembly and molding of the technological package was 118 minutes.
Далее проводят сборку хоккейной клюшки. В паз, расположенный в рукояти хоккейной клюшки, вставляется шип сменного крюка.Next, the hockey stick is assembled. The spike of a replacement hook is inserted into the groove located in the handle of the hockey stick.
Все созданные клюшки, со сменными крюками изготовленные в соответствии с заявленным способом прошли испытание «на прочность крюка», согласно стандарту предприятия, выдержав 200 ударов на испытательном стенде.All created clubs with replaceable hooks, manufactured in accordance with the stated method, passed the “hook strength” test, according to the enterprise standard, withstanding 200 impacts on the test bench.
Результаты, полученные при реализации заявленного способа, полученные в сравнительных примерах, сведены в таблицу 1.The results obtained by implementing the claimed method, obtained in comparative examples, are summarized in Table 1.
формирования композитного изделия formation of a composite product
Н*ммN*mm
на ударon
120 ударовwithstands
120
200 ударовwithstands
200
200 ударов withstands
200
200 ударовwithstands
200 hits
Claims (14)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2814675C1 true RU2814675C1 (en) | 2024-03-04 |
Family
ID=
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419553A (en) * | 1992-09-30 | 1995-05-30 | Ronald Salcer | Hockey stick shaft |
| RU2111039C1 (en) * | 1997-06-03 | 1998-05-20 | Петр Петрович Лавров | Hockey stick |
| CA2294864A1 (en) * | 1997-03-17 | 1998-09-24 | Innovative Hockey, Inc. | Hockey stick shafts, hockey sticks, and methods of making them |
| CA2244610A1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-11 | Terrance W. Sutherland | Crossover hockey blade and method |
| RU2372960C2 (en) * | 2004-02-26 | 2009-11-20 | Спорт Маска Инк. | Reinforced shockproof sports handle and method of its manufacture |
| RU2472559C2 (en) * | 2007-08-24 | 2013-01-20 | Принс Спортс Инк. | Advanced construction of sports stick |
| RU2635137C2 (en) * | 2016-03-28 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗаряД" | Method for producing stick from composite polymers |
| RU205215U1 (en) * | 2021-04-20 | 2021-07-02 | Александр Павлович Тягалов | HOCKEY STICK |
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5419553A (en) * | 1992-09-30 | 1995-05-30 | Ronald Salcer | Hockey stick shaft |
| CA2294864A1 (en) * | 1997-03-17 | 1998-09-24 | Innovative Hockey, Inc. | Hockey stick shafts, hockey sticks, and methods of making them |
| RU2111039C1 (en) * | 1997-06-03 | 1998-05-20 | Петр Петрович Лавров | Hockey stick |
| CA2244610A1 (en) * | 1997-08-11 | 1999-02-11 | Terrance W. Sutherland | Crossover hockey blade and method |
| RU2372960C2 (en) * | 2004-02-26 | 2009-11-20 | Спорт Маска Инк. | Reinforced shockproof sports handle and method of its manufacture |
| RU2472559C2 (en) * | 2007-08-24 | 2013-01-20 | Принс Спортс Инк. | Advanced construction of sports stick |
| RU2635137C2 (en) * | 2016-03-28 | 2017-11-09 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗаряД" | Method for producing stick from composite polymers |
| RU205215U1 (en) * | 2021-04-20 | 2021-07-02 | Александр Павлович Тягалов | HOCKEY STICK |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Замена крюка на хоккейной клюшке, https://www.youtube.com/watch?v=IFPbZQtQLpE, (Михаил Ваулин) дата размещения на сайте 17.07.2017. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6626775B2 (en) | Method of manufacturing blade of hockey stick or the like, and blade of stick and blade core | |
| US9573031B2 (en) | I-beam construction in a hockey blade core | |
| US5303916A (en) | Hockey stick shaft | |
| US7329195B2 (en) | Durable high performance hockey stick | |
| US4688778A (en) | Plastic leaf spring | |
| US7044870B2 (en) | Blade for hockey stick or the like | |
| US6241633B1 (en) | Hockey stick shaft and method of making the same | |
| US6062996A (en) | Formable sports implement | |
| US5419553A (en) | Hockey stick shaft | |
| US4200479A (en) | Method of making a hockey stick | |
| US4159114A (en) | Ice hockey stick | |
| KR100811905B1 (en) | Composite racquet with double tube head frame | |
| RU2401688C2 (en) | Hockey stick from one hollow initial tube | |
| NO134933B (en) | ||
| US20160236050A1 (en) | Hockey stick blade and method of making same | |
| US7520829B2 (en) | Hockey stick | |
| CA2244610A1 (en) | Crossover hockey blade and method | |
| US9802106B2 (en) | Board sports structural element | |
| EP2837410A1 (en) | Hockey-stick blade with reinforcing frame | |
| RU2814675C1 (en) | Hockey stick with replaceable blade, made of polymer composite material, and replaceable blade for it | |
| CA2228104A1 (en) | One piece integral ice hockey stick and method | |
| EP3056250B1 (en) | Hockey stick blade and method of making same | |
| RU2683410C1 (en) | Longeron-free blade of helicopter rotor and method of its manufacturing | |
| US20200094492A1 (en) | Hockey Stick Formed From Sheet Molding Compound | |
| CA2289988A1 (en) | Composite hockey replacement blade and method |