專利名稱：長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及球拍框架的制造方法，特別是指一種長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法。
以長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠所制成的球拍框架由于具有動(dòng)態(tài)剛性的特性，也就是說，該種球拍框架可以較強(qiáng)的剛性來對應(yīng)強(qiáng)力球，亦可以較和緩的反應(yīng)來對付觸擊球及高緩慢球，因此，已廣為消費(fèi)者所喜愛。美國普林斯(prince)公司于最近開發(fā)出一種制造該種球拍框架的新方法并已獲臺(tái)灣專利局準(zhǔn)予的專利(申請案號80101407號)，該方法的特征首先是將多根長碳或玻璃纖維和熱塑性材料制成的纖維絲混合穗編成一束狀物，然后以這些束狀物制出一撓性的套筒狀物，再將該套筒狀物置入模具內(nèi)加熱加壓，使介于各長纖維束間的熱塑性材料可以流動(dòng)并使該套筒狀物依模具的形狀成型，最后則是冷卻該套筒狀物使熱塑性材料固化。依該方法所制造出來的球拍雖然具有動(dòng)態(tài)剛性的特性以及減振特性，但是仍存在缺點(diǎn)，其中之一是在將長纖維束與熱塑性材料纖維絲共同編織成纖維束時(shí)非常的煩瑣費(fèi)時(shí);再者，該種制法是借混合于長碳或玻璃纖維束間的熱塑性材料纖維絲的熔融流動(dòng)來形成基材，因此熔融的熱塑性材料是否可滲入各長碳、玻璃纖維之間對于制成物的強(qiáng)度影響甚大，如

圖1所示，于該制法中相互交穿的長纖維1及2會(huì)形成多數(shù)的交結(jié)3，在這些交結(jié)3處的纖維相疊較其它處緊密，因此融熔的熱塑性材料很難完全滲入這些交結(jié)處，如此往往使得制成后的球拍框架無法達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度，更有甚者，球拍框架在擊球時(shí)會(huì)發(fā)出如撕裂的聲響。這種制法的又一缺點(diǎn)是制成的套筒狀物各部位密度相同，因此該套筒狀物對應(yīng)于球拍框架較大尺寸的部位在形成球拍框架后受撐張的程度必較其它部位為大，換言之，這些部位在形成球拍框架后其密度會(huì)較其它部位小而使得強(qiáng)度被減弱。
因此，本發(fā)明的主要目的即在提供一種長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其在制程上較常用的制法精簡且可節(jié)省大量工時(shí)。
本發(fā)明的另一目的則在提供一種長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其可使熱塑性塑膠均勻完全地滲透于各補(bǔ)強(qiáng)長纖維束之間，換言之，同一層長纖維束間不會(huì)有交結(jié)處產(chǎn)生。
本發(fā)明的再一目的乃在提供一種長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其纖維走向可加以控制故而會(huì)產(chǎn)生預(yù)期的角剛性(Angularstiffness)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其可使所制成的球拍框架的各部位保持相同的材料密度。
依據(jù)本發(fā)明的制法，是將至少一層熱塑性塑膠薄膜及一層具預(yù)定纖維走向的補(bǔ)強(qiáng)長纖維依序疊置卷繞成一管狀物，在卷繞時(shí)，首先取用至少一條長纖維束將一熱塑性塑膠薄膜層卷繞于一心模上，該心模的形狀可視所須制成球拍框架的外觀形狀而設(shè)計(jì)，在一較佳實(shí)施例中，該心模呈圓形桿狀，該補(bǔ)強(qiáng)長纖維層則是在該心模旋轉(zhuǎn)下以沿其長軸方向位移的方式依序纏繞于該熱塑性塑膠薄膜層的表面，如果所需制成的球拍框架為多層狀時(shí)，在該補(bǔ)強(qiáng)長纖維層纏繞完成后可依序再將另一熱塑性塑膠薄膜層及另一補(bǔ)強(qiáng)長纖維層以同樣方式卷繞于前述第一管狀物上，當(dāng)然，該另一補(bǔ)強(qiáng)長纖維層的纖維走向可與第一管狀物不同，在本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，各熱塑性塑膠薄膜層以及補(bǔ)強(qiáng)長纖維層于卷繞后使其兩端收束于置于心模相對位置的一套管上，如此可以較為容易地將管狀物自心模取下，當(dāng)管狀物自心模取下后先以一可撓性塑膠薄管塞穿其內(nèi)部然后將之置于一模具的模穴內(nèi)，在模具閉合后則以加壓氣體引入該可撓性塑膠薄管內(nèi)做為內(nèi)部壓力，在此同時(shí)，對該模具加熱至高于熱塑性塑膠熔點(diǎn)的溫度，于是，熔融的熱塑性塑膠將滲入補(bǔ)強(qiáng)長纖維層的各纖維束之間，而管狀物本身則借由內(nèi)部壓力依模穴的形狀成型，最后待熱塑性塑膠完全熔化后，在對該管狀物維持內(nèi)部壓力的情況下，冷卻該模具，借此，待熱塑性塑膠固化后，即可取出此固化的球拍框架。前述的可撓性塑膠薄管在材料的選擇上必須使其熔點(diǎn)較熱塑性塑膠為高，而且其亦可先套穿于心模后再將熱塑性塑膠薄膜層及補(bǔ)強(qiáng)長纖維層依序卷繞于其表面上。
在本發(fā)明的一較佳方法中，可撓性塑膠薄管是于管狀物尚未形成之前預(yù)先套穿于心模的表面上。
在本發(fā)明的另一較佳方法中，可選用帶狀的熱塑性塑膠薄膜然后在心模的旋轉(zhuǎn)下以沿其長軸方向位移的方式依序卷繞于心模或補(bǔ)強(qiáng)長纖維層的表面上，如此更可加快制造速度。此外，熱塑性塑膠薄膜可使其為一種網(wǎng)狀的薄膜，如此在熔化的速度上會(huì)加快。
由前述可知，本發(fā)明的制法是直接將補(bǔ)強(qiáng)長纖維纏繞于熱塑性塑膠薄膜層上，因此較之前述prince公司專利案須先以多根長纖維與熱塑性纖維絲編織成束狀再形成套筒狀物可以節(jié)省甚多的工時(shí)，再者，Prince公司專利案中如要構(gòu)成多層疊合的框體時(shí)，以成型后的多條套筒套穿疊置，因此各套筒間無法緊密的結(jié)合在一起，如此，會(huì)影響將套筒置入模具的時(shí)間，以及成型后的強(qiáng)度。而本發(fā)明提出的制法由于各層熱塑性塑膠薄膜以及各層補(bǔ)強(qiáng)長纖維是依序卷繞一心模上，因此只要控制卷繞時(shí)的張力即可使各層緊密地結(jié)合在一起。
于本發(fā)明的制法中，同一補(bǔ)強(qiáng)長纖維層上的各纖維束是以同一纖維走向分布，故而不會(huì)有交結(jié)處產(chǎn)生，如此即無熱塑性塑膠無法均勻滲入各纖維束間的缺點(diǎn)。
再者，于本發(fā)明的制法中其心?？梢曀枰男螤疃O(shè)計(jì)，例如使對應(yīng)于球拍框架尺寸較大的部分同樣具有較大的尺寸，如此該部分的材料量會(huì)增多，因而將與其它部位具有相同的密度，此種優(yōu)點(diǎn)在Prince公司的專利案中并未具備。
以下茲舉出本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖做進(jìn)一步的說明，其中圖1為常用制法的部分示意圖;
圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中將纖維補(bǔ)強(qiáng)層纏繞于熱塑性塑膠薄膜層上的示意圖;
圖3為依本發(fā)明一較佳實(shí)施例所制成的多層狀管狀物的部分剖視立體圖;
圖4為將圖3中的管狀物的各層展開時(shí)的立體圖;
圖5為將管狀物置入模具的球拍框架形狀模穴內(nèi)的前視圖;
圖6為本發(fā)明的制法中以熱塑性塑膠帶形成薄膜層時(shí)的示意圖;
圖7為本發(fā)明的制法中熱塑性塑膠薄膜層的表面呈網(wǎng)狀時(shí)的示意圖。
請參閱各附圖，在本發(fā)明制法的一較佳實(shí)施例中，首先取用一長圓桿狀的心模10置于一對托架11、12上，該心模10受一馬達(dá)13驅(qū)動(dòng)可以預(yù)定的速度旋轉(zhuǎn)，一般是維持在30～150rpm，二套管14、15分別套穿于該心模10兩端。
介于該二套管14、15間的心模10表面先包覆一層熱塑性塑膠薄膜16，其厚度約為0.0008英&，目前市售的熱塑性塑膠耐隆6/6，耐隆11，耐隆12，耐隆6/12、聚丙烯、ABS、聚乙烯等均可加以應(yīng)用，而于本實(shí)施例中采用耐隆6/6，該材質(zhì)具有低熔點(diǎn)、良好的流動(dòng)性及韌性。
再次取用多條7200丹尼值12K的碳纖維束18經(jīng)由一進(jìn)料頭20約與該心模10長軸方向呈30度相交的走向及約3ft/sec～5ft/sec的速度沿該心模10的長軸依序纏繞于該熱塑性塑膠薄膜層16的表面而形成一補(bǔ)強(qiáng)長纖維層22，當(dāng)然，本發(fā)明的制法亦可取用其它種類的長纖維束，如玻璃纖維、硼纖維等，前述各種纖維束于市面均可購得，而且最好是已經(jīng)表面處理過的，例如于纖維束表面含浸有可與熱塑性塑膠相容的偶合劑，可增進(jìn)纖維束在往后模制步驟的濕潤(wetting)效果。
熱塑性塑膠薄膜層16與補(bǔ)強(qiáng)長纖維層22可構(gòu)成一第一管狀物24，如果所欲制成的球拍框架僅處兩層結(jié)構(gòu)則第一管狀物24即可取下，繼續(xù)往后的模制步驟，但一般球拍框架，如網(wǎng)球拍必須具有足夠的強(qiáng)度，因此通常是采用多層結(jié)構(gòu)，于是，本發(fā)明制法的一較佳實(shí)施例中是于第一補(bǔ)強(qiáng)長纖維層22的表面再依序卷繞一第二熱塑性塑膠薄膜層26，一第一補(bǔ)強(qiáng)長纖維層28，其纖維走向是以負(fù)30度與該心模10的長軸相交，以及一第三熱塑性塑膠薄膜層30，一第三補(bǔ)強(qiáng)長纖維層32，其纖維走向是以90度與該心模10的長軸相交，而為了使制成品的表面較為光滑，通常于最外層表面再包覆一第四熱塑性塑膠薄膜層34，前述各薄膜層及補(bǔ)強(qiáng)長纖維層于卷繞完成后將其兩端分別收束于各該套管14、15上而構(gòu)成一多層狀的管狀物40(如圖3所示)，依照經(jīng)驗(yàn)得知，該管狀物40不管有多少層數(shù)，其重量比最好在熱塑性塑膠為30%-40%而補(bǔ)強(qiáng)纖維為60%～70%的范圍內(nèi)。
管狀物40完成后將其自心模10取下，然后于其最內(nèi)層套穿一可撓性薄管42，薄管42應(yīng)由熔點(diǎn)高于熱塑性塑膠的材料所制成，例如聚矽氧橡膠、高熔點(diǎn)耐隆，當(dāng)然其亦應(yīng)具有良好的伸長性、韌性以及抗撕裂性，在不同的實(shí)施例中，薄管42亦可預(yù)先套穿于心模10表面上。
圖5所示為一模具的下半部44，該下半部44具有球拍框架形狀的模穴46，制造時(shí)，將管狀物40沿該模穴46置放于其上，其二端并合并使該薄管42的二相對末端48延伸出模穴46外，球拍框架的頸部50亦可以同樣方式置放于該模穴46內(nèi)。待該管狀物40完全置放于該模穴46內(nèi)后，將模具的上半部蓋合于該下半部44上并以螺栓將二者固定。
當(dāng)模具閉合后，將壓力約在100～600PSi的加壓氣體引入薄管42內(nèi)使其膨脹開來并形成管狀管40的內(nèi)部壓力使其可依據(jù)該模穴46成型，在此同時(shí)，對該模具加熱至足以使各熱塑性塑膠薄膜層熔化的溫度，若以耐隆6/6為材料其溫度約華氏400～600度之間。待各熱塑性塑膠薄膜層熔化后，其會(huì)受內(nèi)部壓力的擠壓而滲入各補(bǔ)強(qiáng)長纖維層的各纖維束之間，于本發(fā)明的制法中為了使熔化的熱塑性塑膠可均勻的滲入各纖維束之間，有節(jié)奏的增減加壓氣體的壓力而使薄管42以收縮膨脹交互動(dòng)作提供內(nèi)部壓力。
最后，將該模具冷卻使熔融的熱塑性塑膠固化，即可將成型的球拍框架自模具取出，前述加熱及冷卻的過程僅須足以使熱塑性塑膠完全熔化，有充足的時(shí)間使熔化后的熱塑性塑膠滲入至各纖維束之間，以及使其能重新固化即可，一般加熱時(shí)間約為30～50分鐘，而冷卻時(shí)間則約為15～30分鐘。當(dāng)然這些時(shí)間亦可視模具的大小、溫度及壓力的不同而縮短。
前述的各熱塑性塑膠薄膜層可以呈張狀，或者如圖6所示以帶狀的熱塑性塑膠薄膜60依序卷繞成型，而且，如圖7所示，為了控制恰當(dāng)?shù)闹亓勘?，亦可使各熱塑性塑膠薄膜層具有網(wǎng)狀的表面62。
將以本發(fā)明制法所成型的球拍框架與依前揭Rrince公司專利案所制成者做比較時(shí)，其數(shù)據(jù)如下球拍種類抗撓模數(shù)彎曲強(qiáng)度破壞前的重壓次數(shù)本發(fā)明制成15.20Msi180Ksi平均3000次的球拍框架
Prince公司專利案制成12.50Msi150Ksi平均1000次的球拍框架由上表將可輕易得知依本發(fā)明制法所成型的球拍框架的特性較以Prince公司專利案所制成的球拍框架為佳。
權(quán)利要求
1.一種長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，這種制法首先以至少一層熱塑性塑膠薄膜以及一層具預(yù)定纖維走向的補(bǔ)強(qiáng)長纖維依序疊置卷繞于一具預(yù)定形狀的心模上而構(gòu)成一管狀物，再自心模取下該管狀物并置入一模具的模穴內(nèi)，然后對該管狀物施以預(yù)定的內(nèi)部壓力并加熱至超過熱塑性塑膠熔點(diǎn)的溫度，用以使融熔的熱塑性塑膠于這些補(bǔ)強(qiáng)長纖維層的各纖維絲之間流動(dòng)且使該管狀物依據(jù)模穴的形狀成型，最后在維持前述的內(nèi)部壓力下，冷卻該管狀物，使熱塑性塑膠固化；其特征在于前述管狀物的熱塑性塑膠薄膜層是預(yù)先卷繞于該心模上，而該補(bǔ)強(qiáng)長纖維層則是在該心模旋轉(zhuǎn)下將長纖維束以同一纖維走向且沿該心模的長軸方向位移的方式連續(xù)地纏繞于該熱塑性塑膠薄膜的表面。
2.依據(jù)權(quán)利要求1所述的長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于它包含形成一第二管狀物的步驟，其是將一第二塑膠薄膜層直接卷繞于前一管狀物的長纖維補(bǔ)強(qiáng)層的表面，然后再于該心模旋轉(zhuǎn)下將長纖維束以同一纖維走向且沿該心模的長軸方向位移的方式纏繞于該第二熱塑性塑膠薄膜層的表面，形成一第二補(bǔ)強(qiáng)長纖維層，借此構(gòu)成一多層狀的管狀物。
3.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于該熱塑性塑膠薄膜層是以帶狀的熱塑性塑膠沿該心模的長軸方向卷繞于其表面上，或者前一長纖維補(bǔ)強(qiáng)層的表面上。
4.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于該熱塑性塑膠薄膜層的表面呈網(wǎng)狀。
5.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于它還包含有于該管狀物的最外層再卷繞一熱塑性塑膠薄膜層的步驟。
6.依據(jù)權(quán)利要求2所述長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于各管狀物的補(bǔ)強(qiáng)長纖維層是以不同的纖維走向加以纏繞。
7.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于它還包含有該心模在卷繞第一熱塑性塑膠薄膜層之前，先套穿一可撓性塑膠薄管的步驟，該塑膠薄管的熔點(diǎn)較熱塑性塑膠為高，用以在加熱的同時(shí)于該塑膠薄管內(nèi)引入加壓氣體做為內(nèi)部壓力。
8.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于它還包含有該管狀物自心模取下后而尚未置入模具之前，將一可撓性塑膠薄塞穿于該第一熱塑性塑膠薄膜層內(nèi)部的步驟，該塑膠薄管的熔點(diǎn)較熱塑性塑膠為高，用以在加熱的同時(shí)于該塑膠薄管內(nèi)引入加壓氣體做為內(nèi)部壓力。
9.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于在引入加壓氣體時(shí)，有節(jié)奏的增減氣體的壓力，用以使該塑膠薄管可以收縮膨脹交互動(dòng)作的方式對該管狀物提供內(nèi)部壓力。
10.依據(jù)權(quán)利要求1或2所述長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其特征在于至少有一管狀物的補(bǔ)強(qiáng)長纖維層是以不同的密度加以纏繞。
全文摘要
一種長纖維補(bǔ)強(qiáng)熱塑性塑膠球拍框架的制法，其是將至少一層熱塑性塑膠薄膜及一層具預(yù)定纖維走向的補(bǔ)強(qiáng)長纖維依序疊置卷繞成一管狀物，該管狀物形成后于其中空內(nèi)部塞套一可撓性薄管，再將其置入一模具模穴內(nèi)，然后于該可撓性薄管內(nèi)引入加壓氣體并同時(shí)對該模具加熱至高于熱塑性塑膠熔點(diǎn)的溫度，待該熱塑性塑膠薄膜層熔化并滲入各補(bǔ)強(qiáng)長纖維束之間后，再冷卻該模具即可取用一依據(jù)模穴形狀成型的球拍框架。
文檔編號A63B49/02GK1091672SQ9310266
公開日1994年9月7日 申請日期1993年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月2日
發(fā)明者尤景三 申請人:尤景三