TW201536379A - 無賽璐珞且實質上為球型的中空體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

一種實質上為球形的中空體，此中空體的直徑介於37毫米至45毫米且重量介於2.5克至3.5克，於另一實施例中，此中空體的介於39.7毫米至40.75毫米，重量介於2.6克至2.85克。此實質上為球形的中空體包括一外殼以及一內部空腔，此外殼的壁厚度為0.2毫米至1.3毫米，於另一實施例中為0.3毫米至0.8毫米。此中空體的特徵在於外殼無賽璐且包括至少一苯乙烯，苯乙烯包括共聚物。

Description

無賽璐珞且實質上為球型的中空體及其製造方法
本發明係有關於一種無賽璐珞且實質上為球形的中空體，特別是一種乒乓球，其外殼包括至少一苯乙烯，苯乙烯包括聚合物。本發明係描述關於遵守國際桌球總會(International Table Tennis Federation,ITTF)之規則的乒乓球。應該注意的是，本發明也可以適用於未被國際桌球總會國際桌球總會認可的乒乓球，例如使用於亞洲且直徑44毫米的球，或嗜好及練習用的球。
傳統乒乓球是由賽璐珞(cellulose)製成的。賽璐珞是纖維的衍生物，且經常是由硝酸纖維素(cellulose nitrate)和樟腦的反應生成。由國際桌球總會國際桌球總會建立關於乒乓球的機械性質的標準，也源自於過去幾十年這些賽璐珞球的使用。然而，賽璐珞具有可燃的缺點，且其大規模生產及其運輸和 儲存因而加重其缺點且具有風險。因此，由於爆炸性的風險，賽璐珞球僅能例如作為危險物品被傳輸和儲存。因此希望藉由具有類似或改善之機械性質的其他材料代替賽璐珞。國際桌球總會因此決定在未來的競賽避免使用含有賽璐珞的乒乓球。
無賽璐珞的乒乓球於先前技術是已知的，例如，歐洲專利EP 1924331 B1揭露一種無賽璐珞的乒乓球，其主要組成是一有機聚合物，包括雜原子(heteroatom)在其主鏈。中國專利CN 102896788 A是關於一種無賽璐珞乒乓球的製造方法。
提供無賽璐珞乒乓球的困難在於，由於長達數十年賽璐珞球的使用，已經發展出固定的標準，其必須藉由任何用於乒乓球之新的潛能材料來滿足。這樣的潛能材料須適用如上所述已經部分實施於國際桌球總會之準則的乒乓球機械性質，以及，打乒乓球時的「感覺」是否被球員所接受，這是最重要的。
因此，本發明的目的係提供一種無賽璐珞的乒乓球，其機械性質與被球員使用時的感覺至少相當於由賽璐珞製成的乒乓球。
根據本發明，可以藉由申請專利範圍獨立項的教示來達成。本發明的實施例可為申請專利範圍附屬項的技術內容。
根據本發明之第一方面，本發明係有關於一種實質上為球形的中空體，中空體的直徑介於37毫米至45毫米，重量 介於2.5克至3.5克，且包括一外殼以及一內部空腔。在本發明一實施例中，中空體的直徑介於39.25毫米至40.75毫米，重量介於2.6克至2.85克。此實質上為球形的中空體的外殼的壁厚度為0.2毫米至1.3毫米，於另一實施例中為0.3毫米至0.8毫米。此實質上為球形之中空體的外殼係無賽璐珞，且包括至少一苯乙烯，苯乙烯包括共聚物。
根據本發明之第二方面，本發明係有關於一種實質上為球形的中空體的製造方法，係藉由注射成形外殼的材料來執行。
根據本發明之第三方面，本發明係有關於一種包括共聚物之苯乙烯的使用方法，包括共聚物的苯乙烯例如包括烯烴單體或丁二烯單體，用以製造一無賽璐珞且實質上為球型的中空體，中空體的直徑介於37毫米至45毫米，且重量介於2.5克至3.5克。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
第1圖顯示打乒乓球時的感覺的評估，藉由兩位經驗豐富的球員評估，比較由25-35%的聚碳酸酯和75-65%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)所製成的乒乓球與賽璐珞球及先前技術的無賽璐珞球。
根據第一方面，本發明係有關於一種實質上為球形的中空體，中空體的直徑介於37毫米至45毫米，重量介於2.5克至3.5克，且包括一外殼以及一內部空腔。在本發明一實施例中，中空體的直徑介於39.25毫米至40.75毫米，重量介於2.6克至2.85克。此實質上為球形的中空體的外殼的壁厚度為0.2毫米至1.3毫米，於另一實施例中為0.3毫米至0.8毫米。此實質上為球形之中空體的外殼係無賽璐珞，且包括至少一苯乙烯，苯乙烯包括共聚物。
依據本發明，用語「無賽璐珞」意指乒乓球實質上是沒有賽璐珞的，少量賽璐珞的存在，例如為一雜質或微量存在，在本發明的意義上仍然為無賽璐珞的產物。
在本發明的上下文中，可發現無賽璐珞的乒乓球(包括至少一苯乙烯，苯乙烯包括聚合物)可以賦予相當於由賽璐珞製成的傳統乒乓球打球時的感覺。尤其，依據本發明的無賽璐珞的乒乓球，在執行動態和緩慢的打擊動作期間，皆可以賦予相當於由賽璐珞製成之傳統乒乓球的良好感覺。此外，依據本發明的無賽璐珞的乒乓球在進行蝙蝠球轉移(bat-ball transfer)及反旋旋轉傳遞(counter spin rotation transmission)時也可達到相似的感覺。此外，對有經驗的打者而言，依據本發明無賽璐珞的乒乓球之旋轉的感覺相當於傳統乒乓球。尤其，依據本發明之無賽璐 珞的乒乓球的主觀球硬度(subjective ball hardness)和跳躍的均勻性(uniformity of the jump)對於有經驗的打者而言是有利的。
再者，依據本發明之無賽璐珞的乒乓球滿足國際桌球總會建立的技術標準。於一實施例中，依據本發明的乒乓球可達成在介於0.68毫米至0.81毫米之極(pole)規定的平均硬度，以及介於0.72毫米至0.83毫米之接縫(seam)規定的平均硬度。硬度是國際桌球總會使用茲維克測試機器(Zwick testing machine)決定的。硬度量測之預載(preload)為0.5N，持續10秒。此後，藉由直徑20毫米，具有50N的一鋼沖壓(steal punch)在10mm/min的裝載速率下於乒乓球的一極充電，在此期間，藉由一漏斗狀的容器支撐乒乓球，角度維持在45°。
此外，藉由根據本發明的製造方法，於一實施例中可以提供具有均勻壁厚度的乒乓球，使得同個球和各個球之極和赤道的硬度量測之標準差上限遵守國際桌球總會所制訂。根據本發明之方法允許比先前技術的乒乓球具有更均勻的壁厚度。此外，當根據本發明之無賽璐珞的乒乓球從高305毫米落下至一標準的鋼鐵塊時，其跳躍高度可介於240毫米至260毫米的規定範圍內。根據本發明之無賽璐珞的乒乓球在大約0.3m/sec的滾度速度下超過1公尺的滾動距離，也遵守與中心線最大偏差為175毫米的規定(轉向(veer)測試)。
此外，根據本發明之無賽璐珞的乒乓球的機械性質，可以相當於或優於傳統由賽璐珞製成的乒乓球的機械性質， 例如穩定性、抗斷裂性和應力發白(stress whitening)的預防。
於一實施例中，製成乒乓球之外殼(外殼包括至少一苯乙烯，苯乙烯包括共聚物)的材料，係藉由下列參數特徵化：-根據ISO 527之標準，具有1500MPa至3000MPa的彈性模數(elasticity modulus)，在一實施例中例如為1600MPa至2500MPa；-根據ISO 179之標準，在23℃下量測具有2kJ/m2至50kJ/m2的夏氏缺口衝擊強度(Charpy notched impact strength)；-根據ISO 2039-1之標準，具有50MPa至150MPa的球壓硬度(ball indentation hardness)；-根據ISO 1183之標準，具有0.8g/cm3至1.2g/cm3的密度，於一實施例中例如為1g/cm3至1.1g/cm3。
材料所需的機械性質可以藉由無論是僅有包括共聚物的苯乙烯，或是結合包括共聚物的苯乙烯和至少一第二有機聚合物來達成，於一實施例中是藉由使用包括共聚物的苯乙烯和第二有機聚合物的聚合物摻混(blend)。聚合物摻混允許以一個相對簡單的方式有利地結合混合物質(mixing partners)的性質和最佳地調整規定的性質概況。因此，本領域所屬通常知識者得以以極小的努力使用標準的測量方法生產並決定材料的機械性質。
依據本發明，用語「共聚物」係有關於一種有機聚合物，包括至少兩個不同型態的單體單元。共聚物可以根據單體單元在聚合物鏈內的分布，分類如下：統計共聚物(statistical copolymers)，單體在聚合物鏈內隨機分布；梯度共聚物(gradient copolymers)，具有基本上隨機分布的單體，但至少一種單體在整個聚合物鏈的長度，呈現變化的比例；交替共聚物(alternating copolymers)，單體沿著鏈規則地排列；嵌段共聚物(block copolymers)，至少一個單體具有較長的序列或鏈段；接枝共聚物(graft copolymers)，其中一個單體的鏈段接枝到另一個單體的骨幹。用語「共聚物」在本發明包括所有這些子類。然而，於一實施例中，包括共聚物的苯乙烯是一統計共聚物、交替共聚物或嵌段共聚物。
依據本發明，用語「包括共聚物的苯乙烯」是指一有機聚合物，其包括苯乙烯單體和不同於苯乙烯的單體。於一實施例中，此包括共聚物的苯乙烯為熱塑性。
依據本發明，用語「熱塑性」是指在一特定溫度範圍內能發生可逆形變。
依據本發明，用語「聚合物摻混」是指兩種或更多種聚合物的混合物。
以下係描述本發明的實施例。
在一實施例中，包括共聚物的苯乙烯包括烯烴(olefin)單體，或包括丁二烯單體。本實施例的優點在於這種共聚合物能表現出高衝擊強度。其進一步的優點在於這種共聚合物的彈性可以被改善。
依據本發明，用語「烯烴」是指具有一或多個碳- 碳雙鍵的無環烴和環烴。排除在芳香結構中只具有雙鍵的碳氫化合物。
根據一個實施例，包括共聚物的苯乙烯係選自由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer,ABS)、苯乙烯-丁二烯共聚物(Styrene-Butadiene copolymer,SBC)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(Methyl-methacrylate-Butadiene-Styrene copolymer,MBS)以及甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(Methyl-methacrylate-Acrylonitrile-Butadiene-Styrene copolymer,MABS)所組成的群組。本實施例的優點在於共聚合物的高衝擊強度和彈性。此外，本實施例的優點在於這些具有不同機械性質之子類且特徵良好的共聚物有很大的選擇性，且是市售可得的。藉由混合不同的包括聚合物之苯乙烯，可進一步改良其機械性質。
在一實施例中，根據ISO 179之標準，包括共聚物的苯乙烯在23℃下量測具有1kJ/m2至30kJ/m2的夏氏缺口衝擊強度(Charpy notched impact strength)，或具有2kJ/m2至20kJ/m2的夏氏缺口衝擊強度。本實施例的優點在於乒乓球的高沖擊性和耐衝擊性。
在一實施例中，根據ISO 527之標準，包括共聚物的苯乙烯具有1200MPa至3000MPa的彈性模數，或1500MPa至2500MPa的彈性模數。本實施例的優點在於在動態負載下可以降 低或防止不可逆的材料損失，特別是發白(whitening)。此外，本實施例的優點在於添加塑化劑至包括共聚物的苯乙烯並非強制性的。
在一實施例中，根據ISO 1183之標準，包括共聚物的苯乙烯的密度為0.8g/cm3至1.2g/cm3，或1g/cm3至1.1g/cm3。這些密度範圍已被證實對打球時的「手感(playability)」是有利的。尤其，更高密度會導致非常低的壁厚度，在生產期間和打球的時候會導致問題，因此這個密度範圍已被證實是有利的。
根據一個實施例，外殼更包括至少一第二有機聚合物。第二有機聚合物例如為熱塑性塑料。本實施例的優點在於乒乓球的機械性質可因此被優化。尤其，使用至少一包括共聚物的苯乙烯和一第二有機聚合物的聚合物摻混，係有利地結合各自的機械性質。
根據一個實施例，第二有機聚合物為一同元聚合物(homopolymer)，係選自由聚碳酸酯及聚苯乙烯所組成的群組。依據本發明，用語「同元聚合物」係有關於一種有機聚合物，其僅包含相同的單體，例如只有苯乙烯單體。本實施例的優點在於可以目的性地改變乒乓球的性質。尤其，使用一個別聚合物，此聚合物摻混至少一包括共聚物的苯乙烯和一選自由聚碳酸酯及聚苯乙烯所組成之群組的第二有機聚合物，可結合共聚物有利的機械性質，特別是高衝擊強度和彈性與所述同元聚合物的高硬度。
根據一個實施例，至少一包括共聚物的苯乙烯為一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene,ABS)共聚物，而第二有機聚合物為一聚碳酸酯。根據另一實施例，至少一包括共聚物的苯乙烯為一苯乙烯-丁二烯共聚物(styrene-butadiene copolymer,SBC)，而第二有機聚合物為一聚苯乙烯。根據再一實施例，至少一包括共聚物的苯乙烯是丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)且第二有機聚合物是聚酰胺。
根據一個實施例，第二有機聚合物為一共聚物，係選自由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)所組成的群組。此實施例的優點在於增加可撓性及彈性。特別是乒乓球的彈跳高度和彈跳行為可因此改善。
根據一個實施例，至少一包括共聚物的苯乙烯為一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，而第二有機聚合物為一苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)。
在一實施例中，根據ISO 179之標準，第二有機聚合物具有1至10的夏氏缺口衝擊強度。根據ISO 868之標準，第二有機聚合物具有1至10的蕭氏D硬度(shore D hardness)。第二有機聚合物具有1200至2000MPa的彈性模數。
根據一個實施例，包括共聚物的苯乙烯與第二有機聚合物的濃度比例介於1：0.05至1：1，例如介於1：0.1至1：0.8或介於1：0.25至1：0.75。本實施例的優點在於包括共聚物的苯乙烯和第二有機聚合物所對應的高分子摻合物，就彈性、衝擊強度以 及硬度而言呈現出改善的機械性質。於一實施例中，根據ISO 527之標準，包括共聚物的苯乙烯和第二有機聚合物的高分子摻合物的彈性模數介於1500MPa至3000MPa的範圍內。根據ISO 179之標準，所對應的高分子摻合物在23℃下量測的夏氏缺口衝擊強度介於2kJ/m2至50kJ/m2的範圍內，且根據ISO 2039-1之標準，其球壓硬度(ball indentation hardness)介於50MPa至150MPa的範圍內。
根據一個實施例，至少一包括共聚物的苯乙烯為一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，第二有機聚合物為一聚碳酸酯，而丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)與聚碳酸酯的濃度比例介於0.65：0.35至0.75：0.25。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)與聚碳酸酯在定義的比例下混合，導致材料具有以下有利的性質：
-根據ISO 527之標準，其具有2000MPa的彈性模數。
-根據ISO 179之標準，其在23℃下量測具有40kJ/m2的夏氏缺口衝擊強度。
-根據ISO 2039-1之標準，其具有85MPa的球壓硬度。
-根據ISO 1183之標準，其具有1.07g/cm3的密度。
因此，此材料以最佳的方式結合丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的高衝擊強度和聚碳酸酯的高硬度，如此所製成的乒乓球在一寬的溫度範圍內具有高度機械強度。此性質狀況在運輸期間和在各種情況下打球時幾乎維持不變。
根據一個實施例，外殼更包括至少一添加劑，添加劑選自由纖維(fibres)、片晶(platelets)、球形顆粒、無機物質以及有機物質所組成的群組，例如為塑化劑(plasticizer)及/或顏料(colour pigment)。纖維、片晶以及球形顆粒可以是有機和無機的。合適的塑化劑，即賦予至少部分「彈性的」性質至基本材料的物質，係具有小於500MPa的彈性模數、高斷裂伸長率(elongation at break)、高衝擊強度以及低硬度的特徵。這些性質通常是藉由彈性體或低分子量聚合物達成。本實施例的優點在於乒乓球的穩定性，特別是可以提升動應力(dynamic stress)的阻力且可以改善光學性質(例如顏色和光澤度)。本實施例進一步的優點在於可以防止不可逆的材料損失，例如應力發白。
於一實施例中，外殼不包含具有共聚物的苯乙烯與乙酸纖維素(cellulose acetate)結合。
根據第二方面，本發明係有關於一種實質上為球形的中空體的製造方法。
依據本發明實施例，實質上為球形的中空體的製備方式，係藉由注射成形(injection molding)外殼的材料來執行。注射成形的技術，特別是塑料和包含塑料的材料係為已知，因此在此處不再進一步詳細解釋。
在一實施例中，實質上為球形的中空體製造方法包括注射成形兩個實質上相同之半球形外殼的第一步驟。此半球形外殼可具有一些較小的底切(undercuts)，因此可相當容易地注射 成形。此外，同個注射模具或兩個相同的注射模具可以被使用於兩個半球形外殼，進一步降低製造成本。
在第二步驟中，接著沿著兩個半球形外殼的邊緣，在其最大的直徑組裝彼此，以形成一中空體。圓形的接合因此所產生之實質上為球形的中空體上形成一個大圓圈。
當至少一個半球形外殼，例如是兩個半球形外殼於模具中藉由注射成形生成之後，接合兩個半球形外殼。如果兩個半球形外殼都位於模具中，兩個模具需要彼此可相對移動，使位於模具中的半球形外殼在其邊緣接觸彼此以接合。藉由維持至少一個半球形外殼位於模具中，彼此相對的兩個半球形外殼可達成良好的對準，且在接合期間可以大幅地避免外殼變形。
在一個實施例的製造方法中係藉由焊接接合兩個半球形外殼，例如是超音波焊接、振動焊接、熱板焊接、雷射焊接或旋轉焊接。於再一實施例中是藉由膠黏接合兩個半球形外殼。
在接合兩個半球形外殼的期間，材料增厚可發生於實質上為球形的中空體的內部和/或外部表面，例如焊珠(weld bead)、膠水珠(a bead of glue)或其他可造成外殼材料變形的顆粒，例如膨脹或壓縮的外殼材料。此材料增厚可影響中空體的物理性質，例如其飛行或脈衝特性。
因此，於一實施例中，接合方法係被安排以使形成於中空體內部的材料增厚在接合兩個半球形外殼的期間，在任一方向的膨脹度至多為中空體之平均壁厚度的五倍，例如至多兩倍 半或至多一倍半。於一實施例中，焊珠的膨脹度至多為中空體之平均壁厚度的五倍，而膠水珠的膨脹度至多為中空體之平均壁厚度的兩倍半。
於一實施例中，中空體之製造方法更包括後處理，例如沖壓(stamping)、研磨(grinding)、噴砂(blasting)、拋光(lapping)、打光(polishing)、滾磨(tumbling)以及/或披覆(coating)。可使用至少一無機、有機或聚合物質執行滾磨以及/或噴砂，以及使用至少一可溶或不可溶的物質執行披覆。
在本文中，拋光指的是使用分散在漿糊或液體中未結合的、即未固結的晶粒以平滑表面的一切削製程。在進行滾磨部件的期間，其與清潔劑或修邊介質一起被放入旋轉的滾筒(rotating drum)，且在滾筒內旋轉移動時係藉由部件彼此接觸以及與清潔劑或修邊介質接觸進行處理。
於一實施例中，於接合兩個半球形外殼期間形成於中空體外表面的材料增厚，在中空體之後處理期間係至少被部分地移除。然而，後處理也可作為整個中空體的表面處理，以改善幾何性質(例如圓度)、光學性質(例如顏色或光澤度)、機械性質(例如粗糙度、緊握度(grip)或空氣阻力)、以及化學性質(例如汙垢(dirt)或濕氣排斥性)。表面的後處理可以進一步提升中空體力矩的可轉移性(transferability of torque)及改善其飛行特性。
於一實施例中，後處理提供一實質上為球形的中空 體具有至多0.2±0.06毫米的圓度公差。實質上為球形的中空體之外表面的表面光度(surface finish)介於Ra=1.0和Ra=5.05之間。
於一實施例中，本發明的製造方法提供一實質上為球形的中空體，其壁厚度的公差係小於0.1毫米，其外部具有潛在於接合上的材料增厚。
如果圓度或壁厚度的公差在定義的範圍內，就飛行高度、軌跡(trajectory)以及其重複性而言，其飛行特性、脈衝特性並不會或幾乎不會受到不利的影響。中空體在沒有或僅有瑣碎的翻滾移動即可被達成均勻軌跡。
於一實施例中，外殼均勻的重量分布和均勻的幾何形狀係藉由根據本發明的製造方法製造實質上為球形的中空體所達成，其中重心迴轉半徑(barycentre radii of gyration)於三個軸x、y和z的差異至多0.5毫米，例如至多0.25毫米，而在各個空間方向中中空體之最大和最小外徑之間的差異至多0.5毫米，例如至多0.3毫米。
為了達成均勻的重量分布，可使用根據本發明之製造方法，目的性地改變中空體的內部和/或外部幾何構造。例如，為了彌補已經發展中空體的內部表面於赤道接合處之材料增厚產生較大的重量，可以稍微增加朝向實質上為球形的中空體兩極的壁厚度。
於一實施例中，實質上為半球形的半球形外殼的製造可以藉由離心鑄造(centrifugal casting)取代注射成形。在此 實施例中，半球形模具係於旋轉中設置，例如圍繞於半球的對稱軸，且液體的塑料材料被注射至旋轉模具中。藉由相對於模具內壁的摩擦也導致塑料材料旋轉，且藉由離心力，塑料材料相對於模具內壁向外推壓。因此一薄壁半球形外殼於模具中形成，其在冷卻後固化。
於一實施例之製造方法中，兩個半球形外殼也可以藉由原始為平板進行重塑製成，例如是圓形塑料盤，可選擇地藉由注射成形或離心鑄造製造。
在這個製造方法中，首先藉由在壓力下透過一平坦壓模(flat die)按壓或滾動熔融的樹酯(molten resin)，擠壓或壓延(calendered)塑料片板或薄膜。所得的片板或薄膜係冷卻和硬化。這個片板或薄膜盤例如是圓形，接著藉由沖壓(punching)、切削(cutting)或鋸切(sawing)分開。
於一實施例中，片板或薄膜的一部分係顯示於壁厚度，例如藉由一合適的沖頭(punch)按壓片板或薄膜。因此，為上述目的，在實質上為球形的中空體的兩極區域可達成一均勻或成形的壁厚度。
接著，圓盤在兩個半球形模具重塑，於一實施例中係藉由深衝(deep-drawing)或真空重塑成兩個半球形外殼。為了這個目的，再次加熱圓盤使其軟化，然後使用沖頭按壓進入半球形模具且/或藉由負壓吸到模具的內壁上。
於一實施例中，被重塑成半球形外殼的圓盤分別藉 由切削工具沿著圓形線切削其邊緣進行後處理，例如是使用刀子、水刀(water jet)或雷射切削器，圓形線對應於將生成之半球的邊緣，以及對應於接著形成實質上為球形的中空體的赤道。
因此，係產生實質上為半球形的半球形外殼，可以將其接合在一起形成如上所述的實質上為球形的中空體。
在另一個實質上為球形的中空體的製造方法中，中空體並非由兩個半球形外殼組裝，而是一體成形製造，例如藉由注射吹塑成形。
在注射吹塑成形中，例如是藉由注射成形產生的預成形物在用於注射吹塑成形的中空球型模具中被加熱，且藉由注射壓縮空氣(injecting compressed air)使其「平坦化」。在冷卻和固化塑料之後，打開包括兩個部份的模具，在本實施例中例如是兩個半球形外殼，並取出實質上為球形的中空體。
最後，如上所述，可能維持在中空體外部、模具的圓形開口的毛邊(burr)係藉由移除在中空體外部的材料增厚的任何方法移除。
在藉由注射吹塑成形製造實質上為球形之中空體的方法中，為壓縮的氣體使用具有最小直徑的進氣口(air intake)是有利的，如此可使開口在使用液體塑料製造中空體的期間關閉，或者甚至可能因為周圍塑料的流動自行關閉。
在實質上為球形的中空體的另一個製造方法中，中空體並非由兩個半球形外殼組裝，而是一體成形產生，例如藉由 擠壓吹塑成形。
在擠壓吹塑成形中，例如已藉由擠壓生成的管子係於中空球型吹塑模具中被加熱，且藉由注射壓縮空氣或其他氣體使其「平坦化」。在冷卻和固化塑料之後，打開包括兩個部份的擠壓吹塑模具，例如是兩個半球形外殼，並取出實質上為球形的中空體。
最後，如上所述，可能維持在中空體的外部、模具圓形開口的毛邊係藉由移除在中空體外部的材料增厚的任何方法移除。
在藉由擠壓吹塑成形製造實質上為球形的中空體的方法中，為壓縮的氣體使用具有最小直徑的進氣口是有利的，如此可使開口在使用液體塑料製造中空體的期間關閉，或者甚至可能因為周圍塑料的流動自行關閉。
在另一個製造方法中，實質上為球形的中空體也可以藉由離心鑄造(centrifugal casting)一體成形製成。在這個方法中，所需的量的液體塑料被拋擲入例如包括兩個半球形外殼的球形中空模具。然後，於旋轉中模具係例如同時關閉並設定，且盡可能均勻地圍繞三個軸。
相似於上述之半球殼的離心鑄造，實質上為球形的中空體形成於模具的內壁上，其可在固化後被取出和打開模具。類似地，如上所述，維持在中空體外部、模具圓形開口的毛邊可以被移除。
根據第三方面，本發明係有關於一種包括共聚物之苯乙烯的使用方法，包括共聚物的苯乙烯例如包括烯烴單體或丁二烯單體，用以製造一無賽璐珞且實質上為球型的中空體，中空體的直徑介於37毫米至45毫米，且重量介於2.5克至3.5克。
根據一個實施例，包括共聚物的苯乙烯係選自由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)以及甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(methacrylate-acrylonitrile-butadiene styrene,MABS)所組成的群組。本實施例的優點在於結合共聚物的高衝擊強度和彈性。此外，本實施例的優點在於這些具有不同機械性質之子類且特徵良好的共聚物有很大的選擇性，且是市售可得的。
在一個實施例中，包括共聚物的苯乙烯為一高分子摻合物的形式，更包括至少一第二有機聚合物，例如為一同元聚合物或一共聚物，同元聚合物係選自由聚碳酸酯及聚苯乙烯所組成的群組，共聚物係選自由由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及苯乙烯-丁二烯共聚物(SBC)所組成的群組。本實施例的優點在於乒乓球的機械性質因此可以被優化。尤其，藉由使用至少一包括共聚物的苯乙烯和一第二有機聚合物的摻混可以有利地結合相關的機械性質(硬度和彈性)。
根據一個實施例，至少一包括共聚物的苯乙烯為一丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，第二有機聚合物為一聚碳 酸酯。這個實施例的優點在於可以結合丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)的有利的機械性質，例如是高衝擊強度及彈性與聚碳酸酯的高硬度。
根據一個實施例，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)與聚碳酸酯的濃度比例介於0.8：0.5至0.5：0.1，例如介於0.9：0.5至1.1：0.2，或者介於1至0.25。其造成高分子摻合物具有特別有利的機械性質。
配合所附圖式第1圖，本發明進一步的優點、特徵以及可能的應用將於下列描述中變得明顯。
第1圖顯示打乒乓球時的感覺的評估，藉由兩位經驗豐富的球員評估，比較由25-35%的聚碳酸酯和75-65%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)所製成的乒乓球與賽璐珞球及先前技術的無賽璐珞球。
無賽璐珞球的製造與特徵
直徑大約介於40毫米的乒乓球係藉由分別注射成形兩個半球形外殼，接著通過焊接接合兩個半球形外殼來製備。各種包括共聚物的苯乙烯以及包括共聚物的苯乙烯與第二有機聚合物的聚合物摻混可作為材料。由此製備的乒乓球與賽璐珞球及先前技術的無賽璐珞球，比較其關於國際桌球總會的各種標準，例如重量、直徑、在平坦表面上滾動，與直線中心線的偏差、跳躍高度以及硬度。
使用的材料和其機械性質係列在表1：
表2總結比較由本發明實施例製備之乒乓球與先前技術之乒乓球的特性。
打乒乓球時的感覺
藉由兩位獨立的、經驗豐富的球員就手感而言，比較實施例1(25-35%的聚碳酸酯和75-65%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)的乒乓球與Nittaku賽璐珞球，其中Nittaku賽璐珞球是目前在市場上最好的賽璐珞球之一。結果顯示於第1圖，每行兩個正方形/叉/圓圈係分別代表兩位球員的評級。
規模上的零點表示賽璐珞球在各種類別的測試結果。由25-35%的聚碳酸酯和75-65%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物製成的乒乓球提供一種相當於賽璐珞球的感覺。尤其在動態和緩慢打擊時的感覺以及打者對蝙蝠球轉移、反旋旋轉傳遞、主觀球硬度以及跳躍的均勻性的感知。相比於賽璐珞球，無賽璐珞球的旋轉係被評級為明顯較差的。然而，球員聲明由(25-35%的聚碳酸酯和75-65%的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)製成的乒乓球整體而言可以被打擊，沒有任何問題，並且基本上可與國際桌球總會核准球媲美。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種實質上為球形的中空體，該中空體的直徑介於37毫米至45毫米，特別是介於39.7毫米至40.75毫米，且重量介於2.5克至3.5克，特別是介於2.6克至2.85克，該實質上為球形的中空體包括一外殼以及一內部空腔，該外殼的壁厚度為0.2毫米至1.3毫米，特別是0.3毫米至0.8毫米，其特徵在於該外殼無賽璐珞且包括至少一苯乙烯，該苯乙烯包括共聚物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之實質上為球形的中空體，其中該包括共聚物的苯乙烯包括烯烴單體，特別是丁二烯單體。
  3. 如前述申請專利範圍之至少其中一項所述之實質上為球形的中空體，其中該包括共聚物的苯乙烯係選自由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物以及甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物所組成的群組。
  4. 如前述申請專利範圍之至少其中一項所述之實質上為球形的中空體，其中根據ISO 179之標準，該包括共聚物的苯乙烯在23℃下量測具有1kJ/m2至50kJ/m2的夏氏缺口衝擊強度，特別是2kJ/m2至20kJ/m2。
  5. 如前述申請專利範圍之至少其中一項所述之實質上為球形的中空體，其中根據國際ISO 527之標準，該包括共聚物的苯乙烯具有1200MPa至3000MPa的彈性模數，特別是1500MPa至2500MPa。
  6. 如前述申請專利範圍之至少其中一項所述之實質上為球形的中空體，其中根據ISO 1183之標準，該包括共聚物的苯乙烯具有0.8g/cm3至1.2g/cm3的密度，特別是1g/cm3至1.lg/cm3。
  7. 如前述申請專利範圍之至少其中一項所述之實質上為球形的中空體，其中該外殼更包括至少一第二有機聚合物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之實質上為球形的中空體，其中該第二有機聚合物係為一同元聚合物或一共聚物，該同元聚合物選自由聚碳酸酯及聚苯乙烯所組成的群組，該共聚物選自由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及苯乙烯-丁二烯共聚物所組成的群組。
  9. 如申請專利範圍第7或8項之至少其中一項所述之實質上為球形的中空體，其中根據ISO 179之標準，該第二有機聚合物具有1kJ/m2至10kJ/m2的夏氏缺口衝擊強度，且根據ISO 868之標準，該第二有機聚合物具有65至80的蕭氏D硬度。
  10. 如申請專利範圍第7至9項之至少其中一項所述之實質上為球形的中空體，其中該包括共聚物的苯乙烯與該第二有機聚合物的濃度比例介於1：0.05至1：1，特別是介於1：0.25至1：0.75。
  11. 如前述申請專利範圍之至少其中一項所述之實質上為球形的中空體，其中該外殼更包括至少一添加劑，該添加劑選自由纖維、片晶、球形顆粒、無機物質以及有機物質所組成的群組，特別是塑化劑及/或顏料。
  12. 一種如前述申請專利範圍之任何其中一項所述之實質上 為球形的中空體的製造方法，包括步驟：藉由注射成形產生兩個實質上相同的半球形外殼；沿著該兩個半球形外殼的邊緣接合該兩個半球形外殼，以形成一中空體。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之製造方法，其中係藉由焊接或膠黏接合該兩個半球形外殼，特別是藉由超音波焊接、振動焊接、熱板焊接、雷射焊接或旋轉焊接。
  14. 如申請專利範圍第12或13項所述之製造方法，其中在接合該兩個半球形外殼的期間，在任一方向形成於該中空體內部的材料增厚的膨脹度至多為該中空體之平均壁厚度的五倍，優選至多兩倍半，更優選至多一倍半。
  15. 如申請專利範圍第12至15項之任何其中一項所述之製造方法，其中該中空體的後處理更包括切削、研磨、噴砂、拋光、打光、使用無機、有機以及/或聚合物質滾磨、使用無機、有機以及/或聚合物質噴砂或/以及披覆至少一可溶或不可溶的物質。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之製造方法，其中在該中空體的後處理中，於接合該兩個半球形外殼的期間，形成於該中空體外表面的材料增厚係至少被部分地移除。
  17. 一種藉由如前述申請專利範圍第12至16項中之任何一項之製造方法產生之實質上為球形的中空體，其特徵在於下列性質之至少其中一項： 至多0.2±0.06毫米的圓度公差；外表面的表面光度介於Ra=1.0和Ra=5.05之間；重心迴轉半徑於三個軸x、y和z的差異至多0.25毫米；在各個空間方向之外徑的差異至多0.3毫米。
  18. 一種包括共聚物的苯乙烯的使用方法，特別是包括烯烴單體，特別是丁二烯單體之包括共聚物的苯乙烯的使用方法，係用以製造一無賽璐珞且實質上為球型的中空體，該中空體的直徑介於37毫米至45毫米，且重量介於2.5克至3.5克。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之使用方法，其中該包括共聚物的苯乙烯係選自由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物以及甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物所組成的群組。
  20. 如申請專利範圍第18或19項所述之使用方法，其中該包括共聚物的苯乙烯係為一高分子摻合物的形式，更包括至少一第二有機聚合物，該第二有機聚合物係為一同元聚合物或一共聚物，該同元聚合物選自由聚碳酸酯及聚苯乙烯所組成的群組，該共聚物選自由由丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物及苯乙烯-丁二烯共聚物所組成的群組。
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