具有熱塑性增強(qiáng)材料的運(yùn)動球殼體的制作方法
【專利摘要】運(yùn)動球（10）可以具有在接縫（22）處被連接以形成殼體（20）的多個板（21）。板可以包括施加到板的內(nèi)部側(cè)（27）的熱塑性聚合物材料（35），且熱塑性聚合物材料可以被熱活化以穿過接縫延伸。球還可以包括殼體內(nèi)的囊（40）和位于殼體和囊之間的中間層（30）。熱塑性聚合物材料還可以被熱活化以與中間層或殼體結(jié)合。
【專利說明】具有熱塑性增強(qiáng)材料的運(yùn)動球殼體
[0001]背景
[0002]多種可充脹運(yùn)動球，比如足球，常規(guī)地呈現(xiàn)包括殼體、中間層和囊的層狀結(jié)構(gòu)。殼體形成運(yùn)動球的外部部分且通常由沿鄰接的邊緣連接在一起(例如，用縫合或粘合劑)的耐用且耐磨的多個板(panel)形成。雖然板的構(gòu)型可以顯著變化，但傳統(tǒng)足球的殼體包括三十二個板，其中十二個具有五邊形形狀且其中二十個具有六邊形形狀。
[0003]中間層形成運(yùn)動球的中間部分且定位在殼體和囊之間。在其他目的中，中間層可以為運(yùn)動球提供軟化感、給予能量返回并限制囊的膨脹。在一些構(gòu)型中，中間層或中間層的部分可作為襯底材料被結(jié)合、連接或另外并入到殼體中。
[0004]具有可充脹構(gòu)型的囊定位于中間層內(nèi)，以提供運(yùn)動球的內(nèi)部部分。為了有助于充脹(即，用加壓空氣)，囊通常包括穿過中間層和殼體中的每一個延伸的裝有閥的開口，從而從運(yùn)動球的外部可進(jìn)入。
[0005]概述
[0006]在一方面中，本公開內(nèi)容闡述了包括殼體及在殼體內(nèi)的層的球。殼體可以由多個板形成，該多個板在接縫處用施加到鄰接接縫的殼體的內(nèi)部側(cè)的熱塑性聚合物材料連接在一起。根據(jù)本文所闡述的方面，熱塑性聚合物材料可通過熱來活化。
[0007]在本文所闡述的另一方面中，球包括形成球的外部表面的至少一部分的殼體，且殼體包括外部側(cè)和內(nèi)部側(cè)。殼體還包括第一板和第二板，第一板和第二板每個具有鄰近邊緣區(qū)域的在內(nèi)部側(cè)上的熱塑性聚合物材料層，其中熱塑性聚合物材料配置為通過熱來活化。殼體包括連接第一板的邊緣區(qū)域和第二板的邊緣區(qū)域的至少一個接縫，且其中第一板和第二板的熱塑性聚合物材料層已被熱活化。球還包括可用空氣進(jìn)行加壓的定位在殼體內(nèi)的囊。
[0008]在另一方面中，公開了制造球的方法。該方法包括提供多個殼體板，其中殼體板的內(nèi)部側(cè)包括鄰近殼體板的邊緣施加的熱塑性聚合物材料層，且其中熱塑性聚合物材料配置為通過熱來活化。該方法還包括將殼體板的邊緣連接在一起以形成反的殼體(invertedcasing)，通過由殼體板中的至少一個所形成的縫隙將殼體正面翻出來，將囊插入殼體中，將囊充脹，并將熱施加到熱塑性聚合物材料層以活化該層。
[0009]本發(fā)明的新穎性表征方面的優(yōu)點(diǎn)和特征在附加的權(quán)利要求中特別指出。然而，為了使新穎性的優(yōu)點(diǎn)和特征得到改進(jìn)的理解，可以參考下面描述的內(nèi)容和附圖，下面描述的內(nèi)容和附圖描述和圖示了與本發(fā)明相關(guān)的不同構(gòu)型和觀點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，前面的概述和下面的詳述將被更好地理解。
[0011]圖1是運(yùn)動球的透視圖。
[0012]圖2是運(yùn)動球的另一個透視圖。
[0013]圖3是如圖2中剖面線3-3所界定的運(yùn)動球的一部分的橫截面圖。
[0014]圖4是運(yùn)動球的板的內(nèi)部側(cè)的俯視圖。[0015]圖5A-5C是板的內(nèi)部側(cè)的另外的構(gòu)型的俯視圖。
[0016]圖6是兩個已連接的板的透視圖。
[0017]圖7是如圖6中剖面線7-7所界定的已連接的板的橫截面圖。
[0018]圖8是用來連接板的焊接工具的透視圖。
[0019]圖9是如圖8中剖面線9-9所界定的焊接工具的橫截面圖。
[0020]圖10A-10E是圖示在運(yùn)動球的制造工藝過程中將板焊接在一起的步驟的示意性橫截面圖。
[0021]圖11是與圖9 一致的且圖示焊接工具的另一種構(gòu)型的橫截面圖。
[0022]圖12A-12E是圖示運(yùn)動球的制造工藝過程中的另外的步驟的透視圖。
[0023]圖13是可以用于運(yùn)動球的制造工藝過程中處于打開的構(gòu)型中的制造組件的透視圖。
[0024]圖14是處于關(guān)閉的構(gòu)型中的制造組件的透視圖。
[0025]圖15是定位于制造組件內(nèi)的運(yùn)動球的透視圖。
[0026]圖16是制造工藝過程之后的運(yùn)動球的實施方案的透視圖。
[0027]圖17為運(yùn)動球的另一種構(gòu)型的透視圖。
[0028]圖18是如圖17中剖面線18-18所界定的圖17的運(yùn)動球的一部分的橫截面圖。
[0029]詳述
[0030]下面的討論和附圖公開了各種運(yùn)動球構(gòu)型及涉及運(yùn)動球的制造的方法。雖然運(yùn)動球關(guān)于足球而被討論和描述，但與構(gòu)型相關(guān)聯(lián)的概念和方法可以應(yīng)用到各種類型的可充脹運(yùn)動球。因此，除了足球外，本文所討論的概念可以被并入例如籃球、足球(用于或者美式足球或者英式橄欖球)、排球和水球。多種非充脹運(yùn)動球，比如棒球和壘球，也可包含本文所討論的概念。
[0031]圖1-圖3中描繪了具有足球的一般構(gòu)型的運(yùn)動球10。球10呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)，該層狀結(jié)構(gòu)具有(a)形成球10的外部部分的殼體20，(b)位于殼體20內(nèi)的中間層30，以及(c)形成球10的內(nèi)部部分的可充脹囊40。加壓時，囊40促使球10呈現(xiàn)實質(zhì)上球形形狀。更特別地，囊40內(nèi)的壓力導(dǎo)致囊40對中間層30施加向外的力。進(jìn)而，中間層30對殼體20施加向外的力。為了限制囊40的膨脹且也限制殼體20中的張力，中間層30的一部分可以具有有限的拉伸度。換句話說，囊40對中間層30施加向外的力，但中間層30的拉伸特性有效地防止向外的力引起殼體20中顯著的張力。因此，中間層30抑制來自囊40的壓力，同時允許向外的力引起殼體20中的球形形狀，從而給予球10球形形狀。
[0032]殼體20由不同的板21形成，不同的板21沿鄰接的側(cè)部或邊緣連接在一起以形成多個接縫22。如描繪了兩個連接的板21的橫截面的圖3中可見的，殼體20的每個板21具有外部側(cè)28和內(nèi)部側(cè)27，外部側(cè)28最終形成球10的外部，內(nèi)部側(cè)27最終位于球10的內(nèi)部。下面更詳細(xì)地討論的熱熔熱塑性聚合物層35可以沿著內(nèi)部側(cè)27被施加。雖然板21被描繪為具有十二個等邊五邊形的形狀，但是板21可以具有以鑲嵌式的方式組合以形成殼體20的不等邊的形狀、凹形或凸形的邊緣或多種其他形狀(例如，三角形、正方形、長方形、六邊形、梯形、圓形、橢圓形、非幾何形)。在一些構(gòu)型中，球10可具有十二個五邊形板21和二十個六邊形板21以給予傳統(tǒng)足球的一般構(gòu)型。選擇的板21也可以由與鄰近的板21整體的(即，一個件)的結(jié)構(gòu)形成，以形成減少接縫22的數(shù)量的橋接的板。因此，殼體20的構(gòu)型可顯著變化。
[0033]常規(guī)運(yùn)動球的板可以用縫合(例如，手工縫合或機(jī)器縫合)來連接。根據(jù)本文所描述的方面，焊接工藝過程也可以在球10的制造中利用以連接板21并形成接縫22。更特別地，板21至少部分地由聚合物材料形成，聚合物材料可以是熱塑性聚合物材料，且板21的邊緣可被加熱并結(jié)合到彼此以形成接縫22。接縫22的構(gòu)型的例子在圖3的橫截面中描繪，其中焊接工藝過程通過組合或混合(comingling)來自板21的每一個的聚合物材料已有效地將板21中的兩個固定、結(jié)合或另外連接到彼此。在一些構(gòu)型中，板21中的一些可以通過縫合來連接或不同的接縫22可以補(bǔ)充以縫合或粘合劑。
[0034]根據(jù)本文所描述的實施方案，球10還可以包括為接縫22增加強(qiáng)度和穩(wěn)定性的構(gòu)造部，比如施加到板21的內(nèi)部側(cè)27的熱熔熱塑性聚合物層35。通常，熱塑性聚合物材料在加熱時熔化且在冷卻時返回到固體狀態(tài)。更特別地，當(dāng)受到足夠的熱時，熱塑性聚合材料從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檐浕癄顟B(tài)或液體狀態(tài)，并且然后當(dāng)充分地冷卻時，熱塑性聚合材料從軟化狀態(tài)或液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w狀態(tài)。參照圖3，如下面更詳細(xì)地描述的，熱熔層35可以提供沿接縫22的另外的結(jié)合。此外，熱熔層35可以將殼體20結(jié)合到中間層30。
[0035]利用焊接工藝過程形成接縫22的一個優(yōu)點(diǎn)涉及球10的總質(zhì)量。鑒于常規(guī)運(yùn)動球的質(zhì)量的約百分之十至百分之十五可來自板之間的接縫，焊接板21可以減少在接縫22處的質(zhì)量。通過消除殼體20中的縫合的接縫，否則將由縫合的接縫給予的質(zhì)量可以用于增強(qiáng)球10的性能特性(例如，能量返回、球形形狀、質(zhì)量分布、耐久性、空氣動力學(xué))的其他結(jié)構(gòu)元件。另一個優(yōu)點(diǎn)涉及制造效率?？p合常規(guī)運(yùn)動球的接縫中的每一個是相對耗時的工藝過程，特別是當(dāng)利用手工縫合時。通過在接縫22處將板21焊接在一起，用于形成殼體20所必需的時間可被減少，從而提聞總的制造效率。
[0036]中間層30定位在殼體20和囊40之間，且可形成為包括為運(yùn)動球提供軟化感的一個或多個可壓縮的泡沫層、給予能量返回的橡膠層，以及限制囊40的膨脹的限制層。中間層30的整體結(jié)構(gòu)可以顯著變化。例如，限制層可以由下述形成:Ca)在各個方向上圍繞囊40重復(fù)地纏繞以形成實質(zhì)上覆蓋囊40的全部的網(wǎng)狀物的線(thread)、紗線或絲，(b)被縫合在一起以形成圍繞囊40延伸的結(jié)構(gòu)的多個大體平的或平坦的織物元件，(c)用乳膠浸潰且以重疊的構(gòu)型圍繞囊40放置的多個大體平的或平坦的織物帶，或(d)實質(zhì)上無接縫的球形織物。在球10的一些構(gòu)型中，中間層30或中間層30的部分也可以被結(jié)合、連接或另外并入殼體20中或球10可沒有中間層30。因此，中間層30的結(jié)構(gòu)可以顯著變化，以包括多種構(gòu)型和材料。
[0037]囊40具有可充脹的構(gòu)型，且定位在中間層30內(nèi)，以提供球10的內(nèi)部部分。當(dāng)充脹時，囊40呈現(xiàn)圓形或大體球形形狀。為了有助于充脹，囊40可包括裝有閥的開口(未描繪)，裝有閥的開口穿過中間層30和殼體20延伸的，從而從球10的外部可進(jìn)入，或囊40可具有半永久充脹的無閥結(jié)構(gòu)。囊40可由橡膠材料或碳膠乳材料構(gòu)成，橡膠材料或碳膠乳材料實質(zhì)上防止囊40內(nèi)的空氣或其他流體擴(kuò)散到球10的外部。除了橡膠和碳膠乳外，多種其他彈性體材料或另外可伸縮材料可以用于囊40。囊40也可以具有由多個連接的板形成的結(jié)構(gòu)，如2008年6月27日提交給美國專利和商標(biāo)局的第2009/0325745A1號美國專利申請公布所公開的，其通過引用全部并入本文。
[0038]如上面所討論的，常規(guī)運(yùn)動球的板可用縫合(例如，手工縫合或機(jī)器縫合)來連接。然而，板21至少部分地由聚合物材料形成，聚合物材料可以是可通過焊接工藝過程來連接的熱塑性聚合物材料。參照圖4，板21中的一個的內(nèi)部側(cè)27在并入球10之前被描繪為具有板區(qū)域23和五個翼緣區(qū)域24。鑒于板區(qū)域23通常形成板21的中心部分，翼緣區(qū)域24形成板21的邊緣部分并圍繞板區(qū)域23延伸。為了參考的目的，虛線29被描繪為在板區(qū)域23和不同的翼緣區(qū)域24之間延伸。板21具有五邊形形狀且翼緣區(qū)域24中的每一個與五邊形形狀的一個邊部位一致。在板具有不同的形狀的另外的構(gòu)型中，翼緣區(qū)域的數(shù)目可以改變，以與該形狀的邊的數(shù)目一致。板21界定五個切口 25，該五個切口 25從五邊形形狀的頂點(diǎn)向內(nèi)延伸且有效地將不同的翼緣區(qū)域24彼此分離。切口 25完全穿過板21的厚度延伸，以將翼緣區(qū)域25彼此斷開并允許翼緣區(qū)域24折曲或另外獨(dú)立于彼此移動，盡管翼緣區(qū)域24保持連接到板區(qū)域23。此外，每個翼緣區(qū)域24界定不同的配準(zhǔn)孔26，該配準(zhǔn)孔26形成穿過板21延伸的孔洞。
[0039]板21還可以包括熱塑性熱熔層35，該熱塑性熱熔層35施加到內(nèi)部側(cè)27以最終有助于和加強(qiáng)板21的彼此結(jié)合。根據(jù)圖4中所描繪的實施方案，熱熔層35鄰接參考線29、沿板23的向外的邊緣并沿五個翼緣區(qū)域24的向內(nèi)的邊緣而沉積，形成在板23和翼緣區(qū)域24之間的穿過虛線參考線29的中空的五邊形形狀。如下面所更詳細(xì)地討論的，當(dāng)板23被焊接或另外連接在一起以形成殼體20時，參考線29近似于板之間的接縫線22。因此，根據(jù)圖4所描繪的實施方案，熱熔層35鄰接近似的接縫(參考線29)且在板23側(cè)部和翼緣24側(cè)部上沿近似的接縫(參考線29)延伸，有助于接縫處的結(jié)合。然而，如上所提到的，板可以使用許多不同的形狀來配置，因此施加到內(nèi)部側(cè)27的熱熔層35也可以采取不同的形狀。
[0040]熱塑性熱熔層35可以包括熱塑性聚合物材料。如上面所提到的，當(dāng)受到足夠的熱時，熱塑性聚合材料從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變到軟化狀態(tài)或液體狀態(tài)，并且然后當(dāng)充分冷卻時，熱塑性聚合材料從軟化狀態(tài)或液體狀態(tài)的轉(zhuǎn)變到固體狀態(tài)。如在下面更詳細(xì)地描述的，熱塑性聚合物材料還可以被焊接或熱結(jié)合到其它織物元件、板材、片、聚合物泡沫元件、熱塑性聚合物元件、熱固性聚合物元件或由不同的材料形成的多種其它元件。因此，如下面更詳細(xì)地闡述的，當(dāng)板21被焊接在一起且熱被施加時，熱熔層35可以為板21的內(nèi)部側(cè)27、中間層30或囊40并且穿過接縫22提供附加的結(jié)合。雖然廣泛范圍的熱塑性聚合物材料可用于熱熔層35，但一些合適的熱塑性聚合物材料的例子包括熱塑性聚氨基甲酸酯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯、聚烯烴和橡膠。在一些構(gòu)型中，熱熔層35的熱塑性聚合物材料可以是結(jié)合到內(nèi)部側(cè)27的片或?qū)?。在其他?gòu)型中，熱熔層35的熱塑性聚合物材料可以是通過噴涂并且然后凝固或固化而沉積在內(nèi)部側(cè)27上的液態(tài)聚合物或未固化的聚合物樹脂。也就是說，噴涂聚合物可以被施加到內(nèi)部側(cè)27以形成熱熔層35。因此，形成熱熔層35的材料及材料被施加的方式可以顯著變化。
[0041]根據(jù)本文所闡述的另外的實施方案，熱熔層可以以多種構(gòu)型被施加到板21的內(nèi)部側(cè)27。熱熔層的可選擇的構(gòu)型可帶來制造中的效率，且可以提供穿過板21的附加的強(qiáng)度。圖5A-圖5C描繪了具有如本文所闡述的熱熔層的內(nèi)部側(cè)27的實施方案的另外的構(gòu)型的俯視圖。在圖5A中，熱熔層36在整個板23上面、穿過參考線29且沿翼緣24的內(nèi)邊緣延伸。熱熔層36 —旦被熱活化則可以提供穿過板21之間的接縫(大約在參考線29處)的附加的強(qiáng)度和附加的結(jié)合，且還可以作為整體給板21提供另外的完整性。
[0042]熱熔層也可以被施加到整個板21的內(nèi)部側(cè)27，如在圖5B中作為熱熔層37所描繪的。根據(jù)該實施方案，熱熔層37可穿過板23和翼緣24兩者的全部而被施加。這樣的構(gòu)型可以提供穿過整個結(jié)合的板21的增加的強(qiáng)度且在熱熔層37施加到板中帶來效率。熱熔層37 —旦被熱活化則可以提供穿過板21之間的接縫(大約在參考線29處)的附加的強(qiáng)度和結(jié)合，且還可以作為整體為板21提供附加的完整性。
[0043]如圖5C的實施方案中介紹的熱熔層構(gòu)型38是施加到板21的內(nèi)部側(cè)27的熱熔層的又另一個構(gòu)型。根據(jù)圖5C中所描繪的實施方案，熱熔層38鄰近參考線29、沿板23的向外邊緣而沉積，形成位于鄰近板23和翼緣區(qū)域24之間的虛線參考線29處但不穿過板23和翼緣區(qū)域24之間的虛線參考線29的中空的五邊形形狀。如下面更詳細(xì)地討論的,參考線29近似于板之間的接縫線22，并且因此，根據(jù)圖5C中所描繪的實施方案，熱熔層38鄰接板21之間的近似的接縫(參考線29)并在板23的側(cè)部上沿的板21之間的近似的接縫(參考線29)延伸，有助于接縫處的結(jié)合。
[0044]如上面所描述的熱熔層可以以許多不同的構(gòu)型被施加到板21，并仍落入本公開內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)。此外，應(yīng)理解，本文所闡述的熱熔層不限于上述構(gòu)型中的任何一個，且熱熔層可以以多種方式被配置且除了本文所討論的構(gòu)型外，可以以多種不同的構(gòu)型被施力口。為簡單起見，本描述的其余部分將參照如圖4中所介紹的熱熔層35的構(gòu)型，然而，上述原理也可以應(yīng)用到多種構(gòu)型。
[0045]不同板21的板區(qū)域23形成在球10的外部上可見的殼體20的大部分或全部。然而，翼緣區(qū)域24形成板21的被結(jié)合在一起以將板21連接到彼此的部分。此外，翼緣區(qū)域24的部分在球10的制造工藝過程期間可以被修整或另外去掉，如下面所描述的。參照圖6和圖7，描繪了兩個板21被連接到彼此的方式的例子。雖然板區(qū)域23通常與彼此共平面，但連接的翼緣區(qū)域24向上彎曲且沿鄰接的表面連接。圖7中的虛線參考線31表示板21的邊緣連接在一起的地方。此外,來自連接的翼緣區(qū)域24中的每一個的配準(zhǔn)孔26被對準(zhǔn)。翼緣區(qū)域24通過在結(jié)合(即，通過焊接)之前對準(zhǔn)配準(zhǔn)孔26相對于彼此合適地定位。如下面更詳細(xì)地描述的，連接的翼緣區(qū)域24的部分可以在暴露熱熔層35的殼體20的制造工藝過程期間沿用于穿過接縫22的熱熔結(jié)合的參考線29被修整。值得注意的是一旦制造完成，則圖6和圖7中面向上的表面被定位在球10的內(nèi)部上,且面向下的表面形成球10的外部表面。
[0046]板21在上述討論為包括聚合物材料，其可以用來將板21固定到彼此。用于板21的合適的聚合物材料的例子包括熱塑性聚氨基甲酸酯和/或熱固性聚氨基甲酸酯、聚酰胺、聚酯、聚丙烯和聚烯烴。在一些構(gòu)型中，板21可以包含強(qiáng)化或加強(qiáng)殼體20的絲或纖維。在另外的構(gòu)型中，板21可具有層狀結(jié)構(gòu)，該層狀結(jié)構(gòu)包括聚合物材料的外層和由與聚合物材料結(jié)合的織物、聚合物泡沫或其他材料形成的內(nèi)層。
[0047]板21內(nèi)的聚合物材料當(dāng)暴露于足夠的熱時從固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛蛘哕浕癄顟B(tài)或者液體狀態(tài)，特別是當(dāng)利用熱塑性聚合物材料時。當(dāng)充分冷卻時，聚合物材料然后從軟化狀態(tài)或液體狀態(tài)轉(zhuǎn)變回固體狀態(tài)?；诰酆衔锊牧系倪@些性能，可利用焊接工藝過程以形成將板21的部分(即，翼緣區(qū)域24)連接到彼此的焊接部。如本文所使用的，術(shù)語“焊接”或其變體被定義為兩元件之間的固定技術(shù)，該固定技術(shù)涉及元件中的至少一個內(nèi)的聚合物材料的軟化或熔化，使得元件的材料在冷卻時固定到彼此。類似地，術(shù)語“焊接部(weld)”或其變體被定義為通過一種工藝過程將兩個元件連接的結(jié)合部、連結(jié)部或結(jié)構(gòu)，該工藝過程涉及元件中的至少一個內(nèi)的聚合物材料的軟化或熔化，使得元件的材料在冷卻時固定到彼此。作為例子，焊接可以涉及(a)包括聚合物材料的兩板21的熔化或軟化，使得來自每個板21的聚合物材料與彼此混合(例如，穿過聚合物材料之間的邊界層擴(kuò)散)且冷卻時固定在一起，及(b)第一板21中的聚合物材料的熔化和軟化，使得該聚合材料延伸進(jìn)或滲入第二板21的結(jié)構(gòu)(例如，滲入第二板21中形成的裂縫或腔或者圍繞第二板21中的絲或纖維延伸或者與第二板21中的絲或纖維結(jié)合)，以當(dāng)冷卻時將板21固定在一起。當(dāng)僅僅一個板21包括聚合物材料或當(dāng)兩個板21均包括聚合物材料時焊接可以發(fā)生。此外，焊接通常不涉及使用縫合或粘合劑，但涉及用熱直接將板21結(jié)合到彼此。然而，在一些情況下，可利用縫合或粘合劑以補(bǔ)充通過焊接的板21的焊接部或連接。仍在其他實施方案中，板21可以通過縫合連接，例如，通過沿參考線29及被熱熔層35強(qiáng)化的接縫縫合，如下面更詳細(xì)地討論的。
[0048]多種技術(shù)可用于將翼緣區(qū)域24焊接到彼此，包括傳導(dǎo)加熱、輻射加熱、射頻(RF)加熱、超聲波加熱和激光加熱。圖8和圖9中描繪了可用于通過結(jié)合兩翼緣區(qū)域24來形成接縫22的焊接模具(welding die)60的例子。焊接模具60包括兩部分61,該兩部分61在長度上與板21的側(cè)部中的一個的長度大體一致。也就是說，焊接模具60的長度通常與翼緣區(qū)域24的長度一樣長或長于翼緣區(qū)域24的長度。每個部分61還界定面對另一部分61的面對的面62。也就是說，面對的面62彼此面對。例如，如果用于傳導(dǎo)加熱的目的，則部分61可各自包括內(nèi)部加熱元件或引導(dǎo)加熱的液體的管道，以便充分地提高焊接模具60的溫度以形成翼緣區(qū)域24之間的焊接部。如果用于射頻加熱的目的，則部分61中的一個或者兩個可發(fā)射射頻能量，該射頻能量加熱板21內(nèi)的特殊的聚合物材料。除了焊接模具60外，可有效地形成板21之間的焊接部的多種其他裝置可以被利用。
[0049]現(xiàn)在將參考圖1OA-圖1OE來討論利用焊接模具60連接板21的普通的工藝過程。首先，定位來自兩板21的鄰近的翼緣區(qū)域24，使得(a)翼緣區(qū)域24的表面彼此面對且(b)配準(zhǔn)孔26被大體對準(zhǔn)，如圖1OA中所描繪的。焊接模具60的部分61也定位在鄰接翼緣區(qū)域24的相對側(cè)上。然后，部分61將翼緣區(qū)域24在面對的面62之間壓緊在一起以導(dǎo)致翼緣區(qū)域24的表面彼此接觸，如圖1OB中所描繪的。通過用焊接模具60加熱翼緣區(qū)域24，翼緣區(qū)域24內(nèi)的聚合物材料熔化或另外軟化到有助于翼緣區(qū)域24之間的焊接的程度，如圖1OC中所描繪的，從而形成板21之間的接縫22。一旦通過將翼緣區(qū)域24結(jié)合在一起而形成接縫22，則模具部分61可以從翼緣區(qū)域24收回，如圖1OD中所描述的。翼緣區(qū)域24的可包括界定配準(zhǔn)孔26的部分的多余的部分然后被修整或另外去掉以完成接縫22中的一個的形成，如圖1OE中所描繪的。
[0050]多種修整工藝過程可以用于去掉翼緣區(qū)域24的多余的部分。作為例子，修整工藝過程可以包括切割裝置、磨輪或刻蝕工藝過程的使用。作為另一個例子，焊接模具60可包含如圖11所描繪的切割刃63，該切割刃63在焊接工藝過程期間修整翼緣區(qū)域24。也就是說，當(dāng)部分61在面對的面62之間加熱翼緣區(qū)域24并將翼緣區(qū)域24壓緊在一起時，切割刃63可用于穿過翼緣區(qū)域24突出且有效地修整翼緣區(qū)域24。另外，切割刃63可以在參考線29處壓緊翼緣區(qū)域24，使得可從焊接工藝過程變溫?zé)岬臒崛蹖?5有效地穿過接縫22延伸。
[0051 ] 熱熔層35的一部分也可以在焊接工序期間被活化(例如，被熔化或被軟化)。例如，可以在焊接期間接觸模具部分61的部分27可受到熱且可以部分地?zé)峄罨栽诤附与A段期間形成結(jié)合部。熱熔層35的隨后的活化在下面更詳細(xì)地討論；然而，熱熔層35的部分27通過焊接模具60的初始活化可以為接縫22提供附加的結(jié)合和支撐。
[0052]焊接翼緣區(qū)域24以形成板21之間的接縫22的普通的工藝過程在上述相對于圖1OA-圖1OE大體被討論。這種普通的工藝過程可以用多個板21且在每個板21的多個翼緣區(qū)域24上重復(fù)進(jìn)行，以有效地形成大體球形的或封閉的結(jié)構(gòu)，如圖12A中所描繪的。也就是說，多個板21可以通過上面所討論的普通的工藝過程被熔化在一起，以便形成殼體20中的不同接縫22。圖12B描繪了相似的構(gòu)型，其中翼緣區(qū)域24被修整。如上面所討論的，翼緣區(qū)域24的修整和去掉可在焊接工藝過程后發(fā)生或可在焊接工序的時候發(fā)生。
[0053]雖然接縫22通常在翼緣區(qū)域24的每一個之間形成，但在制造工藝過程的這個階段至少兩個翼緣區(qū)域24可以保持未結(jié)合到彼此。參考圖12A和12B，未結(jié)合的翼緣區(qū)域24用附圖標(biāo)記24’來標(biāo)識。留下至少兩個翼緣區(qū)域24未結(jié)合到彼此的一個目的是殼體20可通過在未結(jié)合的翼緣24之間形成的開口由內(nèi)向外地翻。更特別地，未結(jié)合的翼緣24可以被分離以形成開口 28，如圖12B中所描繪的，且殼體20可以通過開口 28翻轉(zhuǎn)或由內(nèi)向外地翻，以給予圖12C中所描繪的構(gòu)型。鑒于翼緣區(qū)域24的修整過的部分在圖12B中向外突出，通過未結(jié)合的翼緣區(qū)域24之間的開口 28翻轉(zhuǎn)或由內(nèi)向外地翻殼體20，將翼緣區(qū)域24中的所有安置在殼體20內(nèi)。因此，一旦將殼體20翻轉(zhuǎn)或由內(nèi)向外地翻，則修整過的翼緣區(qū)域24向內(nèi)而不是向外突出。此外，將殼體20由內(nèi)向外地翻還將熔融層35安置在殼體20的內(nèi)部上。返回來參考圖3，例如，殼體20的外部具有大體光滑的構(gòu)型，同時殼體20的與翼緣區(qū)24對應(yīng)的部分向內(nèi)突出。雖然板21在接縫22的區(qū)域中在球10的外部上形成凹痕，但相似的凹痕通常在具有縫合接縫的游戲球中發(fā)現(xiàn)。
[0054]在制造工藝過程的這個階段，殼體20實質(zhì)上可以由板21和殼體20的向內(nèi)定向的表面的焊接形成，雖然如下面所闡述的，開口 28仍然可以存在且熱熔層35可以被進(jìn)一步熱活化。在未結(jié)合的翼緣區(qū)域24之間形成的殼體20中的開口 28現(xiàn)在可以用于插入中間層30和囊40，如圖12D中所描繪的。也就是說，中間層30和囊40可以通過用于翻轉(zhuǎn)或由內(nèi)向外地翻殼體20的開口 28定位在殼體20內(nèi)。然后中間層30和囊40被合適地定位在殼體20內(nèi)，其可包括部分地充脹的囊40，以促使中間層30和殼體20的表面之間的接觸。此夕卜，囊40的裝有閥的開口 72定位為穿過中間層30和殼體20延伸，從而從球10的外部可進(jìn)入。一旦中間層30和囊40被合適地定位在殼體20內(nèi)，則在未結(jié)合的翼緣區(qū)域24形成的殼體20中的開口 28可以被密封，如圖12E中所描述的。更特別地，密封模具70可形成未結(jié)合的翼緣區(qū)域24之間的焊接部，以形成有效地封閉殼體20的最終的接縫22。作為焊接的選擇，縫合或粘合劑可以用于封閉殼體20。
[0055]一旦球10已經(jīng)形成使得板21的翼緣區(qū)域24已被密封，如圖12E中所描繪的，則囊40可被充分加壓，且熱熔層35可以被活化以加強(qiáng)穿過球的內(nèi)部上的接縫22的結(jié)合部。圖13描繪了制造組件80，其可以用于完成球10的加壓和活化熱熔層35。
[0056]組件80可以代表具有用于接納球10的挖空的球形腔82的完整的立方體或其他三維形狀。根據(jù)至少一個實施方案，組件80可以包括兩個完全相同但位置相對的側(cè)部84，該側(cè)部84可以在鉸鏈86處打開以展現(xiàn)里面的球形腔82。組件80還可以包括開口 88以允許加壓設(shè)備(未示出)和用于將熱傳遞到安置在腔82中的球的熱源(也未示出)的插入。如圖13的實施方案中所示出的，腔82是球形的以接納球形的球，例如球10。如圖14中所描述的，當(dāng)關(guān)閉時，側(cè)部82以齊平的方式彼此配對，在里面產(chǎn)生球形腔82。然而，應(yīng)理解，組件80可以以各種可選擇的形狀和尺寸構(gòu)成以適應(yīng)多種球的形狀和尺寸。
[0057]根據(jù)本文所闡述的實施方案，組件80可以由多種大體剛性的材料構(gòu)成，所述大體剛性的材料當(dāng)受到來自里面的壓力、熱或加壓時不會變形，然而還將考慮到熱傳遞。用于組件80的合適的材料的例子包括不同的金屬(例如，鋼、鋁、鈦)和不同的聚合物材料(例如，具有相對高的熔化溫度的熱固性聚合物和熱塑性聚合物)，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地確定其他相關(guān)的或合適的材料。
[0058]如上面所討論的，球10可以被安置在組件80中以完成加壓和活化熱熔層35。圖15描述了安置在組件80中的球10。球10可以被安置使得閥開口 72 (圖15中未示出)與組件80的開口 88相匹配，以允許空氣源被插入用于加壓的閥開口 72中。根據(jù)另外的實施方案，空氣源可以被并入到組件80中。一旦球10定位在球形腔82中，則組件80可以如圖14中所描述的被關(guān)閉。一旦組件80關(guān)閉，則組件80為球10提供限制性的腔以用于充分加壓到所期望的形狀，且在球10和組件80的該實施方案的情況下，充分加壓到球形形狀。
[0059]組件80還考慮到熱傳遞以在加壓工藝過程期間活化熱熔層35以進(jìn)一步加強(qiáng)接縫22并增加球10的殼體20的整體完整性。如上面所闡述的,熱熔層35可以包括當(dāng)加熱時熔化且當(dāng)充分冷卻時返回至固體狀態(tài)的熱塑性聚合物材料?；跓崴苄跃酆衔锊牧系倪@種特性，如上面所討論的，焊接工藝過程可以用于將熱熔層35連接到殼體20的內(nèi)部側(cè)的部分，該內(nèi)部側(cè)的部分包括板21的內(nèi)部側(cè)27的部分并且穿過接縫22。在一些情況中，熱熔層35也可以結(jié)合到中間層30的部分。
[0060]因此，熱熔層35至板21的內(nèi)部側(cè)27、穿過接縫22及在一些情況下至中間層30的焊接可涉及熔化熱熔層35的熱塑性聚合物材料，使得當(dāng)熱塑性聚合物材料冷卻時，其結(jié)合到板21的內(nèi)部側(cè)并穿過接縫22，以加強(qiáng)殼體20的那些部分。另外，根據(jù)另外的實施方案，存在于板21中的熱塑性聚合物材料可以被滲入或也可以被熔化，如上面所描述的，使得材料在熱結(jié)合工藝過程期間也可以與熱熔層35混合。
[0061]多種技術(shù)可以用于活化和熱結(jié)合穿過接縫22的熱熔層35。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，用于穿過材料傳遞熱的任何技術(shù)可以并入組件80或相似的結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)可以包括但不限于傳導(dǎo)加熱、輻射加熱、射頻(RF)加熱、超聲波加熱和激光加熱。通過在球10被加壓時使用從腔82的壁穿過殼體20的熱傳遞，熱熔層35可在殼體20的內(nèi)部側(cè)上穿過接縫22被活化，以加強(qiáng)接縫22并確保在充分加壓的狀態(tài)下球10的最終形狀的完整性。
[0062]基于上面的討論，殼體20可通過焊接工藝過程通過連接板21至少部分地形成，其可以包括內(nèi)部側(cè)27上的熱熔層35，其中板之間的接縫22隨后通過熱熔層35的熱活化被密封。與連接板的其他方法相比，焊接工藝過程可以減少球10的總質(zhì)量并提高制造效率，且熱熔結(jié)合可以增加板21之間的接縫22和穿過板21或殼體20的其他區(qū)域的強(qiáng)度和完整性。一旦焊接工藝過程被用于連接板21，則殼體20中的開口可以用于將殼體翻轉(zhuǎn)或由內(nèi)向外地翻至將突出區(qū)域安置在球10內(nèi)，從而形成大體上光滑的外表面。此外，中間層30和囊40可以通過殼體20中的開口插入，囊40部分地充脹，且殼體20隨后密封。在球10已形成、部分地充脹和密封后，球10可以被安置在制造組件80中，以完成穿過接縫22的熱熔層35的加壓和活化。
[0063]圖17描繪了具有足球的普通構(gòu)型的運(yùn)動球1710的另外的實施方案。如前面的實施方案中的，球1710呈現(xiàn)具有形成球1710的外部部分的殼體1720和形成球1710的內(nèi)部部分的可充脹囊1740的層狀結(jié)構(gòu)。與前面的實施方案相比，中間層或限制結(jié)構(gòu)，比如中間層30可以不存在。因此，當(dāng)囊1740加壓時，由于囊1740導(dǎo)致囊40對殼體1720施加向外的力，因此球1710可呈現(xiàn)實質(zhì)上球形形狀。因此，殼體1720抑制來自囊1740的壓力，從而給予球1710球形形狀，且既充當(dāng)囊1740的外部表面又充當(dāng)囊1740的限制層。
[0064]殼體1720可以與前面所描述的實施方案相似，因為其可以由不同的板1721形成，該不同的板1721沿鄰接的側(cè)部或邊緣連接在一起以形成多個接縫1722。如圖18中可見的，其描繪了兩個連接的板1721的橫截面，殼體1720中的每個板1721具有最終形成球1710的外部的外部側(cè)1728，以及最終位于球1710的內(nèi)部上的內(nèi)部側(cè)1727。且雖然板1721被描繪為具有十二個等邊五邊形的形狀，但板1721可以具有以鑲嵌型的方式組合以形成殼體1720的不等邊的形狀、凹形或凸形的邊緣或多種其他形狀(例如，三角形、正方形、長方形、六邊形、梯形、圓形、橢圓形、非幾何形)和板的數(shù)目。因此，殼體1720的構(gòu)型可以顯著變化。
[0065]運(yùn)動球1710的板1721可以如有關(guān)前面實施方案所描述的通過縫合或通過焊接來連接。更特別地，板1721至少部分地由聚合物材料形成，聚合物材料可以是熱塑性聚合物材料，且板1721的邊緣可以被加熱并結(jié)合到彼此以形成接縫1722。接縫1722的構(gòu)型的例子在圖18的橫截面中描繪，其中所述焊接工藝過程通過結(jié)合或混合來自板1721的每一個的聚合物材料而已有效地板1721中的兩個固定、結(jié)合或另外連接到彼此。在一些構(gòu)型中，板1721中的一些可以通過縫合來連接或不同的接縫1722可補(bǔ)充以縫合。如前面所討論的，使用焊接建立板之間的接縫的一個優(yōu)點(diǎn)為限制運(yùn)動球的重量的能力。另外，通過省略如運(yùn)動球1710的實施方案中所見的中間限制層，運(yùn)動球1710的重量可以更進(jìn)一步被限制。
[0066]運(yùn)動球1710還可以包括用于增加接縫1722的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的構(gòu)造部，比如施加到板1721的內(nèi)部側(cè)1727的熱熔熱塑性聚合物層1735。熱熔層1735可以如前面所討論的實施方案中所描繪的來形成，其中包括層1735的熱塑性聚合物材料當(dāng)加熱時熔化且當(dāng)冷卻時返回到固體狀態(tài)，允許熱塑性材料沿接縫1722的附加的結(jié)合。熱熔層1735可以以前面所討論的和圖4和圖5A-圖5C所示的方式中的任何一種定位。
[0067]如圖18中所描繪的，一旦球1710已經(jīng)形成使得板1721已被密封，且囊1740已被插入殼體1720中，則根據(jù)有關(guān)圖12C-圖15詳細(xì)描述的技術(shù)，囊1740可以被充分加壓且熱熔層1735可以被活化。因此，熱熔層1735可如前面所描述的被活化以加強(qiáng)球的內(nèi)部上穿過接縫1722的結(jié)合部。還應(yīng)注意，在熱熔層1735的活化期間，存在于熱熔層1735和囊1740兩者之間的熱塑性聚合物可以另外混合以形成除了沿接縫1722的結(jié)合部之外的層1720和1740之間的結(jié)合部。
[0068]應(yīng)理解，運(yùn)動球1710可以由如有關(guān)前面實施方案所討論的相同的或相似的材料形成。運(yùn)動球1710也可以在省略中間層30時根據(jù)本文所討論的技術(shù)來組裝和充分加壓。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地理解落入本公開內(nèi)容的精神和范圍內(nèi)的廣范圍的變化和實施方案，且將理解圖17-圖18所描繪的實施方案應(yīng)被認(rèn)為是示例性的。
[0069]在上面和參考多種構(gòu)型的附圖中公開了本發(fā)明。然而，本公開內(nèi)容用于的目的是提供與本發(fā)明相關(guān)的不同特性和觀點(diǎn)的例子，不是限制本發(fā)明的范圍。相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到在不偏離如由附加的權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的范圍的情況下可以對上面所描述的構(gòu)型作出許多變化和修改。
【權(quán)利要求】
1.一種運(yùn)動球，包括: 殼體，其具有(a)在接縫處連接在一起的多個板和(b)固定到所述殼體的內(nèi)部側(cè)的熱塑性聚合物材料，所述熱塑性聚合物材料穿過所述接縫延伸；及 所述殼體內(nèi)的至少一個層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動球，其中所述殼體內(nèi)的所述層是囊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)動球，還包括位于所述殼體和所述囊之間的中間層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動球，其中所述多個板通過焊接連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動球，其中所述熱塑性聚合物材料被結(jié)合到所述中間層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動球，其中所述熱塑性聚合物材料配置為在所述球的初始加壓期間通過熱來活化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動球，其中所述熱塑性聚合物材料施加到所述殼體的所述內(nèi)部側(cè)的大體全部。
8.一種運(yùn)動球,包括: 殼體，其形成所述球的外部表面的至少一部分，所述殼體具有外部側(cè)和相對的內(nèi)部側(cè)，且所述殼體包括: 第一板，所述第一板包括在所述內(nèi)部側(cè)上且鄰近所述第一板的邊緣區(qū)域的熱塑性聚合物材料層， 第二板，所述第二板包括在所述內(nèi)部側(cè)上且鄰近所述第二板的邊緣區(qū)域的熱塑性聚合物材料層，及 至少一個接縫，所述接縫連接(a)所述第一板的所述邊緣區(qū)域和所述第二板的所述邊緣區(qū)域和(b)所述第一板的所述外部側(cè)和所述第二板的所述外部側(cè)，所述第一板的所述熱塑性聚合物材料層和所述第二板的所述熱塑性聚合材料層穿過所述接縫延伸；及 囊，所述囊位于所述殼體內(nèi)且配置為用空氣加壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動球，還包括位于所述殼體和所述囊之間的中間層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動球，其中所述接縫是焊接的接縫。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動球，其中所述接縫是縫合的接縫。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動球，還包括多個另外的板，所述另外的板中的每一個包括在所述內(nèi)部側(cè)上且鄰近所述另外的板的邊緣區(qū)域的熱塑性聚合物材料層，其中所述熱塑性聚合物材料層配置為通過熱來活化，其中所述多個板在多個接縫處連接，且其中所述熱塑性聚合物材料已被熱活化。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)動球，其中所述熱塑性聚合物材料形成穿過所述接縫的密封部。
14.一種制造運(yùn)動球的方法，包括: 提供多個殼體板，其中所述殼體板的內(nèi)部側(cè)包括鄰近所述殼體板的邊緣施加的熱塑性聚合物材料層； 將所述殼體板的所述邊緣連接在一起以形成反的殼體； 通過由所述殼體板中的至少一個所形成的縫隙將所述殼體正面翻出來， 將中間層和囊插入所述殼體中； 將所述囊充脹；且對所述熱塑性聚合物材料層施加熱以將所述殼體板結(jié)合到所述中間層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中將所述殼體板的所述邊緣連接在一起包括將所述板焊接在一起。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括(a)將所述殼體、所述中間層和所述囊插入包括內(nèi)腔的組件中和(b)將所述內(nèi)腔內(nèi)的所述囊充脹，同時對所述熱塑性聚合物材料層施加熱。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述內(nèi)腔是球形內(nèi)腔。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在所述板被連接后修整所述殼體板的所述邊緣。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括將中間層插入到所述殼體中。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括在焊接期間修整所述殼體板的所述邊緣。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中提供所述多個殼體板的步驟包括將熱塑性聚合物材料噴涂在所述殼體板的表面上。
22.—種運(yùn)動球,包括: 殼體，所述殼體具有(a)在接縫處連接在一起的多個板和(b)固定到所述板的內(nèi)部側(cè)的熱塑性聚合物材料，所述熱塑性聚合物材料穿過所述接縫延伸；及所述殼體內(nèi)的層， 其中所述熱塑性聚合物材料結(jié)合到所述層。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的運(yùn)動球，其中所述殼體內(nèi)的所述層是囊。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的運(yùn)動球，其中所述殼體內(nèi)的所述層是中間層且所述球還包括所述中間層內(nèi)的囊。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的運(yùn)動球，其中所述多個板通過焊接連接在一起。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的運(yùn)動球，其中所述熱塑性聚合物材料是噴涂聚合物。
【文檔編號】A63B41/08GK103717273SQ201280031568
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月28日
【發(fā)明者】張之奇, 沈怡榮, 斯科特·R·伯格倫 申請人:耐克國際有限公司