專利名稱：能充氣的膠乳氯丁橡膠球膽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能充氣的膠乳氯丁橡膠球膽(bladder)以及能充氣的膠乳氯丁橡膠球膽的制造方法。本發(fā)明還涉及包含能充氣的膠乳氯丁橡膠球膽的能充氣的制品，其中，所述制品具有理想化的形狀以及優(yōu)良的回彈性(resiliency)和空氣保持性。最后，本發(fā)明涉及包含能充氣的膠乳氯丁橡膠球膽的運(yùn)動(dòng)用球和比賽用球(gameball，娛樂用球)。
背景技術(shù)：
能充氣的運(yùn)動(dòng)用球通常包含橡膠內(nèi)球膽和彈性外殼(elastic outer casing)。外殼必須耐用且必須承受內(nèi)部加壓。但是，典型地，外殼不是基本不透氣的，并且內(nèi)球膽提供空氣阻隔性。當(dāng)充氣時(shí)，外殼在內(nèi)部加壓的橡膠內(nèi)球膽上面繃緊，使得運(yùn)動(dòng)用球具有對(duì)于使用而言高的回彈性和彈力(liveliness)。在考慮重量、品質(zhì)和設(shè)計(jì)之后，四種特性衡量?jī)?nèi)球膽的實(shí)用性。這些特性為形狀、 室溫反彈(rebound)、低溫反彈和空氣保持性。球膽形狀影響可采用的制造方法以及運(yùn)動(dòng)用球的形狀保持性。優(yōu)選的是，半充滿(penultimate)球膽形狀與完成的運(yùn)動(dòng)用球的內(nèi)殼體 (inner shell)基本相同。球膽反彈與受加壓的運(yùn)動(dòng)用球的回彈性直接相關(guān)。室溫反彈和低溫反彈兩者均與球在玩耍(Play)中的性能相關(guān)。較高的反彈值是合乎期望的。運(yùn)動(dòng)用球的內(nèi)球膽往往呈現(xiàn)出粘彈行為，如通過聚合物材料的時(shí)間-溫度-疊加相互作用描述的。 優(yōu)良的低溫反彈對(duì)應(yīng)于當(dāng)球受到高速?zèng)_擊時(shí)例如當(dāng)踢英式足球或者扣排球時(shí)較好的彈力。 具有期望的室溫反彈和期望的低溫反彈的球膽是優(yōu)良的。最后，空氣保持性能與完成的球在長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)保持適于玩耍(playable)的空氣壓力的能力直接相關(guān)。市售的球膽或者具有低的透氣性或者具有良好的彈起(bounce)及反彈能力，但不具有優(yōu)良的回彈性和空氣保持性這兩者。這為FIFA (Federation Internationale de Football Association)的英式足球國際比賽用球標(biāo)準(zhǔn)所證明。FIFA對(duì)于形狀保持性的國際標(biāo)準(zhǔn)為低于2%球度，這是具有挑戰(zhàn)性的，且FIFA對(duì)于球反彈的標(biāo)準(zhǔn)為在室溫下至少 115cm和在低溫下至少110cm，這也是具有挑戰(zhàn)性的。但是，所述標(biāo)準(zhǔn)僅要求充氣至1個(gè)大氣壓的英式足球能夠在經(jīng)過3天時(shí)間后損失不超過25%的空氣壓力，幾乎任何常規(guī)橡膠球膽材料均可通過該標(biāo)準(zhǔn)。這些FIFA規(guī)定雖然對(duì)可玩性(playability)嚴(yán)格，但對(duì)空氣保持性是寬松的，承認(rèn)現(xiàn)有技術(shù)還未實(shí)現(xiàn)保證圓度、回彈性和彈力同時(shí)還提供優(yōu)良的空氣保持性的球膽技術(shù)。能充氣的球膽通過若干種不同方法生產(chǎn)。許多球膽通過膠乳橡膠浸漬模塑和硫化 (“浸漬模塑”)制成。浸漬模塑生產(chǎn)多種多擋板式成型氣囊(balloon)，所述氣囊可粘貼有閥室和充氣閥以形成完成的球膽。這些球膽是流行的，因?yàn)槔?，天然橡膠膠乳浸漬的球膽
4呈現(xiàn)出非常好的回彈性、優(yōu)良的反彈和可玩性特性。但是，它們呈現(xiàn)出差的空氣保持性。而且，當(dāng)處于充氣但未伸展的狀態(tài)下時(shí)，這些球膽形成不理想的形狀。例如，
圖1顯示常規(guī)的四(4)擋板式(lDaffled)浸漬模具。圖2顯示采用常規(guī)浸漬模塑方法及圖1的浸漬模具制造的多邊長(zhǎng)球(prolate)形狀的球膽。該具有超過5%的球膽球度的多邊長(zhǎng)球形狀是最常見的膠乳球膽形狀，這是因?yàn)?，在浸漬模塑過程中，可彼此緊密地排列許多膠乳浸漬模具。 在浸漬模具中可設(shè)計(jì)額外的擋板以得到更圓的頂視圖(參見圖3、4和5)。如圖4中所看到的，圖4說明了采用八(8)擋板式浸漬模具制造、呈現(xiàn)出超過15%的球膽球度的球膽。使用多個(gè)擋板，這些球膽在赤道面(equatorial)平面上或從頂視圖看更圓，但從側(cè)視圖看通常為南瓜形或扁球(oblate)形。(還參見圖5，圖5說明了另一種浸漬模具設(shè)計(jì)，(10)個(gè)擋板，所述設(shè)計(jì)使橡膠冰袋形狀的模制物具有超過20%的球膽球度)。雖然理想的浸漬模具包含無窮多個(gè)擋板以形成具有零球膽球度的真正幾何球形，但是，這樣的浸漬模具設(shè)計(jì)不可能用于球膽形成，這是因?yàn)?，所得的氣囊頸部直徑將會(huì)太小以至于無法將該氣囊從該模具的大的直徑上剝離而不發(fā)生破損或撕裂。此外，如圖2和圖4中所示，擋板式浸漬模具留下了凹槽(20和40)以及凸脊(22和4 形式的極面肋條(polar rib)作為擋板式浸漬模具設(shè)計(jì)的后生物(artifact)。通過它們的該設(shè)計(jì)，常規(guī)的擋板式浸漬模具接近但從未實(shí)現(xiàn)具有真正圓的或其它幾何形狀的半充滿球膽。在大部分情況中，用于球形的充氣運(yùn)動(dòng)用球球膽的浸漬模塑氣囊是具有超過5%的球膽球度的肋條式多邊長(zhǎng)或扁球體形狀。使用這樣的常規(guī)膠乳橡膠浸漬模塑和硫化技術(shù)，不可能形成具有與典型的運(yùn)動(dòng)用球或比賽用球的內(nèi)殼體形狀基本相同的形狀的球膽。除了上述問題之外，在將球膽從模具移去之前，將球膽基本上硫化至超過可隨后熱定形(heat-set)或再模塑(re-mold)的程度。由于使用擋板式浸漬模具并將球膽硫化至完全，因而，當(dāng)充氣時(shí)，常規(guī)的膠乳橡膠球膽部分保留了擋板式浸漬模具的形狀和肋條式后生物。例如，通過膠乳橡膠的常規(guī)浸漬模塑形成的“球形”球膽產(chǎn)生具有實(shí)際對(duì)應(yīng)于浸漬模具擋板的脊或槽的球膽。迄今為止，還沒有用于從常規(guī)的浸漬模塑膠乳球膽消除擋板式浸漬模具的被部分保留的形狀的后硫化或熱定形方法。理想地，充氣球膽應(yīng)精確成型為與預(yù)期制品或運(yùn)動(dòng)用球的形狀相匹配。例如，用于運(yùn)動(dòng)用球的優(yōu)良的內(nèi)球膽當(dāng)充氣時(shí)理想地成型為與外殼的內(nèi)表面基本相同。球形運(yùn)動(dòng)用球 (如英式足球、籃球和排球)需要球形內(nèi)球膽。橢球形運(yùn)動(dòng)用球(如英式橄欖球和美式橄欖球)需要長(zhǎng)球體內(nèi)球膽。梨形運(yùn)動(dòng)袋(如吊袋)需要梨形內(nèi)球膽。具有期望的幾何形狀的球膽的制造方法是已知的。最通常地，這些球膽通過干橡膠充氣模塑和硫化方法制造。該方法產(chǎn)生呈現(xiàn)模具形狀(例如，用于籃球的球形、或者用于橄欖球的長(zhǎng)球體形狀)的完成的球膽。該方法使用可干磨的橡膠配混料，例如天然橡膠、 EPDM、聚氨酯和丁基橡膠，所述橡膠配混料在常規(guī)橡膠磨或班伯里混合機(jī)中與炭黑、硫、熟化劑和加工助劑進(jìn)行配混。一旦充分組合，則將所得的具有高度延展性的橡膠或“粗制生膠”以片形式壓延至期望的厚度。將所得的粗制生膠片自身以四分之一段進(jìn)行折疊，并進(jìn)行沖切(die cut)以形成期望的形狀。對(duì)于球形形狀，將粗制生膠沖切以形成如圖6中所說明的立方狀氣囊。將閥室(60)附著到一個(gè)赤道面端上。粗制生膠球膽(71)結(jié)構(gòu)體裝備有硫化充氣針(72)，然后將其放入到圖7中所描述的加熱且空氣加壓的分開的中空模具(73) 內(nèi)。當(dāng)在該加熱的模具內(nèi)時(shí)，將未硫化的氣囊充氣使得受熱的粗制生膠伸展并朝著該模具的內(nèi)表面膨脹，從而將氣囊硫化成充分成型的干橡膠充氣模塑球膽。當(dāng)充分硫化時(shí)，分開模具使得可將充分硫化并且理想地成型的球膽(80)從模具移出，如圖8中所說明。得自該方法的半充滿球膽為具有零球膽球度的幾何球形。通過該干橡膠充氣模塑和硫化方法制得的球膽包含多種天然和合成橡膠材料，其大部分為天然橡膠或丁基橡膠、或者它們的層疊物、混合物、合金或共混物。已知，這些球膽具有優(yōu)良的形狀保持性。許多丁基橡膠合金及合成橡膠往往具有改善的空氣保持性，但它們?cè)诜磸椇涂赏嫘蕴匦苑矫嫱匀槐容^不足。能充氣的運(yùn)動(dòng)用球可通過若干種不同方法生產(chǎn)。許多高品質(zhì)的充氣運(yùn)動(dòng)用球包含容納在手工縫合的層疊的合成外殼內(nèi)的膠乳浸漬的橡膠內(nèi)球膽，英式足球、橄欖球和吊袋尤其如此。很多其它不同品質(zhì)的充氣運(yùn)動(dòng)用球包含容納在熱粘合的層疊的合成外殼內(nèi)的膠乳浸漬的橡膠內(nèi)球膽，英式足球和排球尤其如此。許多其它較低品質(zhì)的充氣運(yùn)動(dòng)用球包含容納在機(jī)器縫合的層疊的合成外殼內(nèi)的膠乳浸漬的橡膠內(nèi)球膽。對(duì)于層疊的合成外殼的厚度，機(jī)器縫合工藝有實(shí)踐上的限制，因此，較輕的重量和較薄的外殼材料是必需的。在用于其中優(yōu)選較重外殼的足踢類競(jìng)賽(如英式足球、英式橄欖球和美式橄欖球)的運(yùn)動(dòng)用球中， 輕質(zhì)外殼的、機(jī)器縫合的球的品質(zhì)相對(duì)有限。因此，具有膠乳浸漬球膽的機(jī)器縫合的運(yùn)動(dòng)用球不實(shí)用，因?yàn)樗鼈冊(cè)诒幻土业靥邇纱我院髥适Я似湫螤畋３中?。許多較低品質(zhì)的充氣運(yùn)動(dòng)用球包含容納在機(jī)器縫合的層疊的合成外殼內(nèi)的干橡膠模塑的橡膠內(nèi)球膽。對(duì)于這些運(yùn)動(dòng)用球，存在若干種方法來解決有關(guān)形狀保持性的固有問題。可使用非常厚的橡膠球膽。或者，可在模塑的內(nèi)球膽與外殼材料之間設(shè)置形成球形殼體的纏繞物或織物層。在這兩種情況中，能充氣的運(yùn)動(dòng)用球的形狀保持性都得到改善。但是，如上所述，干橡膠模塑球膽的反彈、防潮性及玩耍特性不足。膠乳浸漬模塑球膽的使用是不切實(shí)際的，因?yàn)榘氤錆M球膽沒有被模塑為恰當(dāng)?shù)男螤?。而且，常?guī)的膠乳浸漬模塑內(nèi)球膽作為運(yùn)動(dòng)用球的球膽是不理想的，因?yàn)槌錃獾瓷煺沟膬?nèi)球膽的半充滿形狀不符合幾何形狀或者基本上未成形為完成的運(yùn)動(dòng)用球的樣子。下表概括了現(xiàn)有技術(shù)。
球的制造方法常規(guī)的經(jīng)膠乳浸漬模塑并疏化的球膽常規(guī)的經(jīng)干橡膠充氣模塑為充化的球膽手工縫合的外殼現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)有技術(shù)機(jī)器縫合的外殼/纖維纏不可行現(xiàn)有技術(shù)
權(quán)利要求
1.能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，包含氯丁橡膠膠乳，其中，當(dāng)充氣至半充滿狀態(tài)時(shí)，所述球膽具有球膽球度低于2%的幾何球形或多邊球體形狀。
2.權(quán)利要求1的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，當(dāng)充氣至所述半充滿狀態(tài)時(shí)，所述球膽與球形運(yùn)動(dòng)用球的內(nèi)殼體的形狀基本相同。
3.權(quán)利要求1的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，當(dāng)充氣至所述半充滿狀態(tài)時(shí)，所述球膽具有連續(xù)且均勻的表面。
4.權(quán)利要求1的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，進(jìn)一步包括阻隔層。
5.權(quán)利要求1的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，所述運(yùn)動(dòng)用球球膽呈現(xiàn)出至少50小時(shí) /立方厘米的空氣保持性。
6.權(quán)利要求1的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，通過浸漬模塑形成所述球膽。
7.權(quán)利要求1的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，通過充氣模塑硫化將所述球膽熱定形為其最終形狀。
8.能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，包含氯丁橡膠膠乳，其中，當(dāng)充氣至半充滿狀態(tài)時(shí)，所述球膽具有其極面半徑變化低于5%且赤道面半徑偏差低于5%的半充滿的幾何長(zhǎng)球體或多邊長(zhǎng)球體形狀。
9.權(quán)利要求8的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，當(dāng)充氣至所述半充滿狀態(tài)時(shí)，所述球膽與長(zhǎng)球體運(yùn)動(dòng)用球的內(nèi)殼體的形狀基本相同。
10.權(quán)利要求8的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，當(dāng)充氣至所述半充滿狀態(tài)時(shí)，所述球膽具有連續(xù)且均勻的表面。
11.權(quán)利要求8的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，進(jìn)一步包括阻隔層。
12.權(quán)利要求8的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，所述運(yùn)動(dòng)用球球膽呈現(xiàn)出至少50小時(shí) /立方厘米的空氣保持性。
13.權(quán)利要求8的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，其中，通過浸漬模塑形成所述球膽。
14.權(quán)利要求8的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽，通過充氣模塑硫化將所述球膽熱定形至其最終形狀。
15.運(yùn)動(dòng)用球，其包含權(quán)利要求1的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽。
16.運(yùn)動(dòng)用球，其包含權(quán)利要求8的能充氣的運(yùn)動(dòng)用球球膽。
17.具有幾何形狀的能充氣的氯丁橡膠球膽的制造方法，包括下列步驟a)選擇具有表面容積、極面周長(zhǎng)和赤道面周長(zhǎng)的擋板式浸漬模具設(shè)計(jì)，其中所述模具的表面容積與具有所設(shè)計(jì)的幾何形狀的能充氣球膽相關(guān)；b)將所述擋板式浸漬模具插入到氯丁橡膠膠乳浴中以形成氯丁橡膠膠乳氣囊；c)將所述氯丁橡膠膠乳氣囊硫化至不超過98%硫化；d)從所述模具剝離所述氯丁橡膠膠乳氣囊；和e)對(duì)所述氣囊進(jìn)行后硫化。
18.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括使所述氣囊熱定形的步驟。
19.權(quán)利要求8的方法，其中，所述幾何形狀選自球體、長(zhǎng)球體、多邊球體、多邊長(zhǎng)球體和梨形。
20.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括在步驟(b)之前，將所述擋板式浸漬模具插入到阻隔物填充的膠乳懸浮液中。
全文摘要
本發(fā)明涉及能充氣的氯丁橡膠球膽以及能充氣的氯丁橡膠球膽的制造方法。本發(fā)明還涉及具有能充氣的氯丁橡膠球膽的能充氣的制品，其中，所述制品具有理想化的形狀以及優(yōu)異的回彈性和空氣保持性。最后，本發(fā)明涉及具有能充氣的氯丁橡膠球膽的運(yùn)動(dòng)用球和比賽用球。
文檔編號(hào)A63B41/12GK102202745SQ200980143683
公開日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者唐納德·A·桑德斯基 申請(qǐng)人:沃里爾運(yùn)動(dòng)股份有限公司