球的制作方法

专利名称：球的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于篮球、手球、橄榄球和美式足球任何一种的球。更具体地说，本发明涉及具有足够的表面耐磨性、优异的缓冲性能和优异的防滑性能的球，其适用于篮球、手球、橄榄球或美式足球。
背景技术：
诸如篮球、手球、橄榄球或美式足球的球要求有各种性能。例如，经历反复与手、地板等摩擦或碰撞的表面材料要求有高水平的表面耐磨性。此外，在球与手直接接触的情况下，为降低接球时对指尖的冲击就要求有柔式缓冲性能。
迄今已经提出了获得具有缓冲性能的球的多种方法。
例如，已经提出了皮革状片材以及由该皮革状片材形成的球，所述皮革状片材至少包含以下4层无孔高分子弹性体层(第一层)、多孔高分子弹性体层(第二层)、由高分子弹性体和无纺布形成的层(第三层)以及无纺布层(第四层)(参见专利文献1)。然而，专利文献1的方法中，通过使用各自具有实际使用耐久性的高分子弹性体形成第一层和第二层，生产的球有不足够的缓冲性能并且不能适当地用作运动用球等例如篮球。
此外，已经提出了合成皮革，该合成皮革具有包含聚氨酯作为主要组分的透明无孔层，该透明无孔层层压在用聚氨酯层覆盖并具有凸凹形状的纤维基材的表面上。该合成皮革在凹部和无孔层之间具有空气层，并且凸部和无孔层之间的粘合部分的总面积是合成皮革的表面积的50至90％(参见专利文献2)。然而，即使在专利文献2中，还没有获得兼备缓冲性能和实际使用耐久性的用手操纵的球(例如篮球)。
球例如篮球需要具有防滑性能以改善可用性。已经提出具有优异防滑性能的篮球，它包括9至12个覆盖蒙皮(cover panels)和用于接合球本体外表面上的覆盖蒙皮的沟形成构件(参见专利文献3)。然而，在专利文献3中，由于覆盖蒙皮的接合部分处沟形成构件的面积比率小，难以获得足够的防滑性能。
此外，已经提出了在外表面上具有许多多角形凹部的篮球(参见专利文献4)。然而，该多角形的凹部导致由包含纤维基材的片材形成的球具有较差的软性、缓冲性能和触感。此外，该球存在的问题是，与地面碰撞时的耐磨性降低，或球表面容易被弄脏。
此外，已经提出了在外表面上具有数个特定凹痕的篮球(参见专利文献5)。根据专利文献5，该凹痕在凸部和凹部之间具有200至500μm的高度差，相邻接凹部的垂直投影面积为79至314mm2(直径10至20mm)，凹部之间的平均间隔8至16mm(5/16至5/8英寸)。然而，如此大的凹痕导致由包含纤维基材的片材形成的球存在问题，例如降低的耐磨性，以及低劣的缓冲性能和防滑性能。
此外，已经提出了具有层压在含有聚氨酯的纤维材料表面上的湿凝固聚氨酯覆盖层的吸汗球材料，其中所述覆盖层在其表面上具有很多突起和在突起之间的凹部，并且所述突起的侧面是开孔的(参见专利文献6)。然而，专利文献6的材料容易变脏，并且长时间使用污垢积聚，从而显著地劣化防滑效果，妨碍其使用，并且提供的柔式缓冲性能不足。
因此，需要具有足够的表面耐磨性、缓冲性能和防滑性能的球。

专利文献1JP-A-2000-102629专利文献2JP-A-11-093081专利文献3JP-A-2003-117026专利文献4US 4,991,842专利文献5US 5,518,234专利文献6US 6,024,661发明公开 考虑到上述情况，本发明的一个目的是提供具有足够表面耐磨性、优异柔式缓冲性能和优异防滑性能的球，其可以适用于篮球、手球、橄榄球或美式足球。
为了实现上述目的，本发明的发明人已经进行了广泛研究，而且已经发现，实现该目的可以通过在纤维基材表面上形成具有基本上连续的凸部和特定的凹部的覆盖层，从而完成本发明。
即，本发明提供下列(1)用于篮球、手球、橄榄球和美式足球任何一种的球，包括一种片材，其纤维基材的表面上形成覆盖层，该覆盖层具有基本上连续的凸部和邻接该凸部的半球形的凹部，其中凸部和凹部之间的高度差是50至1,000μm，相邻接凹部的垂直投影面积是3至30mm2，凹部相互之间的平均间隔是0.5至3mm；(2)上述第(1)项的球，其中覆盖层由高分子弹性体形成；(3)上述第(2)项的球，其中高分子弹性体呈多孔形式；(4)上述第(1)或(2)项的球，其中凹部的垂直投影面积的总面积为片材表面积的30至60％；(5)上述第(1)或(2)项的球，其中至少部分凸部表面或凹部表面被防滑性树脂覆盖；(6)上述第(1)或(2)项的球，其中纤维基材是由纤维缠绕织物和高分子聚合物形成的皮革状纤维基材；和
(7)上述第(1)或(2)项的球，其中纤维基材具有0.4至3.0mm的厚度。
本发明的球通过在纤维基材的表面形成覆盖层，该覆盖层具有基本上连续的凸部和邻接该凸部的特定的半球形的凹部，从而具有足够的表面耐磨性、用于降低抓握球时对指尖的冲击的基本上连续的凸部的优异缓冲性能，以及优异的防滑性能。因此，本发明的球可以适用作篮球、手球、橄榄球或美式足球。
实施发明的最佳实施方式 在构成本发明的球的片材中，在纤维基材表面上形成具有基本上连续的凸部的覆盖层。覆盖层优选由高分子弹性体形成。在这里，“基本上连续的凸部”是指例如如下所述的表面状态，即在平坦的片材表面上以一定间隔从表面侧挤压的多个凸形状形成在转接的凹形状(凹部)的周围。
形成具有“基本上连续的凸部”的片材可以使用任何已知方法，只要可以稳定地提供所需的凹凸形状。例如，形成具有“基本上连续的凸部”的片材的方法可以使用包括使用具有所需凹凸形状的轧花辊等对在纤维基材表面上形成由高分子弹性体构成的覆盖层的表面的方法；以及包括通过在具有所需凹凸形状的脱膜片材上浇铸和固化高分子弹性体液体而形成高分子弹性体层，而使用该高分子弹性体层作为具有“基本上连续的凸部”的片材表面层的方法。
重要的是，邻接所述凸部形成的半球状的凹部(在下文中，可以简称为凹部)各自具有3至30mm2的垂直投影面积，而且相邻凹部之间的平均间隔是0.5至3mm。此外，重要的是，凸部和凹部之间的高度差是50至1,000μm。形成凹部的方法的实例包括涉及通过使用轧花辊形成前述凸形状的方法；和涉及通过使用具有类似形状的轧花平板或脱膜纸形成凸形状的方法。然而，涉及使用轧花平板的方法不适用于大量生产。涉及使用脱膜纸的方法提供在凸部和凹部之间基本上限于约200至300μm的高度差。在接近所述限度的高度差的情况下，凹凸部形成的锐度(sharpness)往往不足。为了改善锐度，必须在更大的压制力下压制脱膜纸，并且片材的结构往往更硬。因此，在这些方法中，涉及通过使用轧花辊形成凸形状的方法是优选的。
当通过使用轧花辊形成预定凸部时，可以通过任意地设定条件形成凸部，所述条件例如所用辊的轧花深度、辊温度、轧花压力和轧花时间。对这些条件没有特别的限制，但是可以通过调节如下参数获得所需的轧花深度辊的轧花深度在80至1,100μm的范围内；辊温度在150至180℃的范围内；轧花压力在5至50kg/cm的范围内；轧花时间在10至120秒的范围内。
通常，通过将由天然皮革、合成皮革等形成的多个片缝在一起，或者通过将多个片一起贴合到球的芯材上，生产本发明的球，即用于用手抓球的球类运动的球，例如篮球、手球、橄榄球或美式足球。在这里，使各个片的外周之间相接触的部分形成条纹或接缝。然而，在本发明中片材表面上的凸部和凹部不是指在这些片的外周上形成的条纹或接缝，而是指在这些片的表面上形成的形状。凸部和凹部不包括通常存在于充气型球的表面上的充气口，并且不包括在球表面上局部地形成的标识。
用于球类运动例如篮球的球表面形状必须是呈当球员随机抓球时至少指尖能与凸部接触的形态。因此，作为球表面的形状，凸部和邻接凸部形成的半球形的凹部之间的高度差是50至1,000μm，优选70至500μm。当高度差小于50μm时，因为当用手掌握球时指尖的力均匀地分散在球的表面，所以难以获得良好的防滑性能。当高度差超过1,000μm时，虽然防滑性能良好，但是球使用时的耐磨性可能降低。在本发明中，用语“凸部和凹部之间的高度差”是指通过以下方式得到的值从横截面照片的10个点测量凸部的最高部分和邻接该凸部的半球形凹部的最深部分之间的高度差；并取该10个点的测定值的平均值。
此外，在本发明的片材中，凹部的垂直投影面积是3至30mm2，优选5至20mm2。当垂直投影面积超过30mm2时，提供良好的防滑性能，但是球使用时的耐磨性可能降低。当垂直投影面积小于3mm2时，因为当用手掌抓球时，一根指尖抓住的凸部的数目增加并且指尖的力均匀地分散在球的表面，所以难以提供良好的防滑性能。在本发明中，用语“凹部的垂直投影面积”是指被边界包围的凹部区域相对于片材表面的垂直投影面积。在片材横截面中观察到的包括半球形凹部和连续凸部的形状中，凸部和凹部之间的边界，如果形状都是弯曲的，则是指与片材表面的法线成45°角的部分，或者，如果形状具有转角，则是指转角部分。
凹部的垂直投影面积的总面积，用相对于片材表面积的比率表示，优选是30至60％，更优选40至50％。当用比率表示的凹部总面积小于30％时，因为当用手掌抓球时一根指尖抓住的凹部的面积和数目降低，所以难以提供良好的防滑性能。与此相反，当用比率表示的凹部总面积超过60％时，虽可提供良好的防滑性能，但是球使用时的耐磨性可能降低。在这里，通过用电子显微镜测量半球形凹部的垂直投影面积，得到凹部垂直投影面积的总面积相对于片材的表面积的比率，用每单位面积的比率的形式表示。
此外，重要的是，凹部具有半球形的形状。在这里，用语“半球形”不是指完全的半球形的形状，而是指基本上半球形的形状。在本发明中，“半球形”的形状优选是在不通过球中心的面进行切割而形成的具有较小体积的立体形状。凹部具有这样的半球形的形状，从而可以兼具非半球形形状不能获得的立体形状本身的耐久性、耐磨性，及适合指尖形状的良好的防滑性能。
此外，本发明的半球形凹部之间的平均间隔必须是0.5至3mm。当所述平均间隔小于0.5mm时，因为凹部彼此太接近，导致凸部形状局部过于锐利，从而软性、缓冲性能、触感和表面耐磨性劣化。当平均间隔超过3mm时，配合性能和防滑性能会劣化。凹部之间的平均间隔优选是1至2mm。
用语“凹部之间的平均间隔”是指通过以下步骤获得的数值的平均值用电子显微镜给表面拍照；任意选择10个凹部；以凹部的外周为基准测量相邻的凹部之间的最短距离。凸部和凹部之间的边界，如果凹部如上所述都是曲线，则指与片材表面的法线成45°角的部分，或者如果凹部具有转角，则指转角，并且被边界包围的部分被称为外周。
可以在轧花处理之前或之后进行着色处理。考虑到轧花处理期间可能的变色，优选在轧花处理之前进行着色处理。考虑到耐热性、耐光性和耐磨度，最优选将颜料用作着色剂。可以通过各种方法进行着色处理，例如凹版印刷法、染色法、反向涂布法和直接涂布法。考虑到生产性，成本等，最优选通过凹版印刷法进行着色处理。
在本发明中，必要时可以通过例如以下方法进一步增加防滑性能涉及在至少一部分连续凸部和凹部上涂布防滑性树脂的方法；或涉及用防滑性树脂构成至少一部分凸部和凹部的方法。防滑性树脂的优选实例包括通过橡胶类单体例如丁二烯或异戊二烯的均聚或嵌段共聚得到的树脂；通过丙烯酸单体的均聚或嵌段共聚得到的丙烯酸类聚合物，或尿烷类聚合物等溶剂型聚合物和乳剂型聚合物。可以在提供防滑性能的树脂中组合使用其它类聚合物。
此外，可以将已知的粘合剂例如多萜树脂或石油类烃树脂加入所述防滑性树脂。此外，可以通过添加无机或有机颗粒、粉末等调节防滑性能。此外，还可以以不降低表面耐磨性的量将软化剂、填料、抗老化剂等加入表面树脂。
各种方法可以用于用防滑性树脂覆盖片材表面的凸部的方法。特别是在用防滑性树脂单独覆盖凸部时，优选采用选择性涂布防滑性树脂的方法。其具体方法是涉及通过使用凹版印刷辊转移防滑性树脂的方法。通过涉及在整个表面涂布防滑性树脂的方法用防滑性树脂覆盖凸部和凹部两者。其具体方法包括涉及通过喷涂涂布防滑性树脂的方法；涉及通过刮刀涂布等在整个表面上以恒定厚度涂覆防滑性树脂的方法；涉及在基材例如成膜用工程纸(process paper)的整个表面上涂布防滑性树脂和通过粘合层将膜粘合到基材层上的方法；以及涉及通过挤出模头从挤出机均匀挤出防滑性树脂到基材上用来在其表面上成膜的方法。
构成本发明的球的片材具有在纤维基材例如天然皮革、编织物或无纺布的表面上形成的上述覆盖层。
可以用于本发明的片材的纤维基材的实例包括各种纤维基材，例如天然皮革、编织物或纺布。当编织物、无纺布等用作纤维基材时，根据需要可以用高分子弹性体浸渍纤维基材。任何已知的皮革状片材可以用作纤维基材。其中，优选由纤维缠绕织物和高分子弹性体形成的皮革状纤维基材，特别优选具有用海绵状高分子弹性体浸渍的三维缠绕的无纺布(它被用作纤维缠绕织物)的纤维基材。这是因为在片材表面上邻接连续凸部的凹部良好地适合抓球的指尖，并且片材表面具有柔软的触感和质地(texture)，以及一定程度的缓冲性能，从而改善防滑性能。
任何已知的天然纤维、合成纤维或半合成纤维都可以用作构成用作纤维基材的编织物、无纺布等的纤维；只要可以满足球的表面材料所需的机械物性。从稳定性、成本等角度考虑，优选使用工业上已知的纤维素类纤维、丙烯酸类纤维、聚酯类纤维、聚酰胺类纤维等或它们的混合物。在本发明中，虽然没有特别的限制，但优选能获得类似于天然皮革的柔软质地的超细纤维(microfine fiber)。优选使用平均纤度为0.3dtex或更小、更优选为0.1dtex或更小、以及0.0001dtex或更大的超细纤维。
形成如上所述的超细纤维的方法的实例包括(a)涉及具有预期平均纤度的超细纤维的直接纺丝的方法；和(b)涉及纤度大于所述预期纤度的超细纤维形成纤维的纺丝、然后将超细纤维形成纤维转变成具有预定平均纤度的超细纤维的方法。
作为经由超细纤维形成纤维形成超细纤维的方法(b)，通常通过对两种或更多种不相溶的热塑性聚合物进行复合纺丝或混合纺丝，然后从纤维中提取或分解除去所述聚合物的至少一部分，或者沿着组分聚合物之间的边界将聚合物分割或剥离。从其中除去至少一种聚合物组分的超细纤维形成纤维的典型实例包括所谓的“海岛型纤维”和“多层层压纤维”。
在海岛型纤维中，通过提取或分解除去海组分聚合物，而在多层层压纤维中，通过提取或分解除去至少一种层压组分聚合物，从而得到由剩余的岛组分形成的超细纤维束。沿着组分聚合物之间的边界分割或剥离的超细纤维形成纤维的典型实例包括所谓的花瓣状层压纤维或多层层压纤维，通过物理处理或化学处理沿着不同聚合物的层之间的边界将它们彼此剥离成超细纤维束。
用于所述海岛型纤维或多层层压纤维的岛组分聚合物优选是可以进行熔融纺丝和能够显示出足够的纤维物理性能例如强度的聚合物。岛组分聚合物优选在纺丝条件下具有比海组分聚合物高的熔体粘度和大的表面张力的聚合物。上述岛组分聚合物的实例包括聚酰胺类聚合物例如尼龙-6、尼龙-66、尼龙-610和尼龙-612；其聚酰胺类共聚物；聚酯类聚合物，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸1，2-丙二醇酯、聚对苯二甲酸1，3-丙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯；及其聚酯类共聚物。
用于所述海岛型纤维或多层层压纤维的海组分聚合物优选是这样的聚合物，它具有低于所述岛组分聚合物的熔体粘度，显示出不同于所述岛组分的溶解性和分解性，在用于溶解或除去海组分的溶剂、分解剂等中具有高溶解度，并且与所述岛组分具有低相溶性。适用的海组分聚合物的实例包括聚乙烯、改性聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、改性聚苯乙烯和改性聚酯。
适用于形成纤度为0.3dtex或更小的超细纤维的超细纤维形成纤维，即，海岛型纤维具有30/70至70/30、优选40/60至60/40的合适的海/岛体积比(海组分/岛组分)。当海组分的体积比小于30％时，得到的皮革状片材难以表现出足够的柔性，因为用溶剂或分解剂等溶解或分解除去的海组分量过少，因此需要使用过量的处理剂例如软化剂。然而，不优选使用过量的处理剂，因为它可能导致多种问题，例如机械物性如撕裂强度的劣化，对其它处理剂的不利影响，对触感的不利影响，并且耐久性差。当海组分的体积比超过70％时，得到的皮革状片材难以稳定地确保机械物性在球用基材的足够水平，因为由通过溶解或分解脱除后得到的岛组分形成的纤维的绝对量过少。此外，大量的要通过溶解或分解除去的组分可能导致问题，例如因为脱除不良导致的质量变化和大量被除去组分的处理等。此外，考虑到关于生产速度、生产成本等的生产性，其大量是不合适的，因此工业上不合乎需要。
对于生产适用作纤维缠绕织物的三维缠绕无纺布的方法，只要是可获得适于球用基材的重量或密度等的方法就没有特别的限制，可采用以往公知的各种方法来制造。使用的织物的实例包括由短纤维形成的无纺布；和由长丝形成的无纺布。用于形成网的方法可以使用任何已知的方法，例如梳理、造纸和纺粘法。通过已知的方法将网缠绕，例如单独的针刺法或射流喷网成布法或其组合。
这些方法中，特别优选通过下述方法生产三维缠绕无纺布以约1.5至5倍的拉伸比拉伸纺纱用纤维，将其机械卷曲，然后切成约3至7cm长的短纤维，将其用梳理法解纤后再通过制纤维网机形成具有所需密度的网。将得到的网层压至所需重量，并通过使用单或多钩针以约300至4,000刺孔/cm2对其进行针刺，在厚度方向缠绕纤维。
然后，根据需要用高分子弹性体浸渍得到的纤维缠绕织物，例如三维缠绕无纺布。通过任何已知的方法，例如浸捏(dip-nipping)、刀涂、棒涂、辊涂和喷涂，单独或组合使用高分子弹性体的溶液或分散液浸渍所述纤维缠绕织物，然后将高分子弹性体用干法或湿法凝固成具有很多空隙的海绵状。
通常用于生产皮革状片材的任何已知高分子弹性体可以作为高分子弹性体使用。所述高分子弹性体的优选实例包括聚氨酯类树脂、聚酯类弹性体、橡胶类树脂、聚氯乙烯树脂、聚丙烯酸类树脂、聚氨基酸类树脂、硅系树脂、其改性产物、其共聚物及其混合物。
将水分散液或有机溶液中的高分子弹性体浸入纤维缠绕织物，并主要通过干法凝固(对于水分散液)或通过湿法凝固(对于有机溶液)，将其凝固成海绵状。当使用水分散液时，优选添加热敏胶凝剂，从而可以通过干法凝固，或通过干法凝固结合汽蒸或远红外加热等方法在厚度方向均匀凝固高分子弹性体。当使用有机溶液时，优选结合使用凝固改性剂，从而形成更均匀的空隙。将浸入纤维缠绕织物、特别是三维缠绕无纺布的高分子弹性体凝固成海绵状，从而得到具有与天然皮革状类似质地和适用作球用材料的各种物理性能的基材。
在本发明中，从得到的复合状态的纤维缠绕织物的质地和物理性能均衡的观点看，优选将聚氨酯类树脂作为浸入所述纤维缠绕织物的高分子弹性体使用。
所述聚氨酯类树脂的典型实例是那些通过预定摩尔比的如下物质的反应生产的至少一种平均分子量为500至3,000的聚合物二醇，选自聚酯二醇、聚醚二醇、聚醚酯二醇、聚内酯二醇和聚碳酸酯二醇等；至少一种有机二异氰酸酯，选自芳香、脂环和脂肪族有机二异氰酸酯，例如甲苯二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、苯二异氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯、4，4′-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯；和至少一种增链剂，选自具有至少两个活性氢原子的低分子化合物，例如二醇、二胺、羟胺、肼和酰肼。聚氨酯可以其两种或更多种的混合物的形式使用，或可以聚合物组合物的形式使用，所述聚合物组合物是通过根据需要添加聚合物例如合成橡胶、聚酯弹性体或聚氯乙烯得到的。
当使用超细纤维形成纤维作为所述纤维时，对浸渍和凝固高分子弹性体的溶液或分散液后得到的复合片材，或对浸渍和凝固高分子弹性体的溶液或分散液之前的纤维片材进行超细纤维化处理。于是，将超细纤维形成纤维转变成超细纤维束，从而得到由超细纤维缠绕织物和高分子弹性体形成的皮革状纤维基材。当对复合片材、特别是海岛型纤维进行超细纤维化处理时，除去海组分聚合物从而在超细纤维束和高分子弹性体之间形成空隙，以减弱超细纤维束被高分子弹性体的拘束。因此，皮革状纤维基材往往具有较软的质地。所以，在本发明中优选对复合片材(浸渍和凝固高分子弹性体之后)进行超细纤维化处理。
相反，当对纤维片材进行超细纤维化处理时，超细纤维束被高分子弹性体强烈地拘束，并且皮革状纤维基材倾向于具有更硬的质地。然而，通过降低皮革状纤维基材中高分子弹性体的比例，可以充分抑制这种具有较硬质地的趋势。因此，为了得到具有较高的纤维比例的致密硬质地，优选对纤维片材(浸渍和凝固高分子弹性体之前)进行超细纤维化处理。
例如，可以根据球的类型或所需物理性能、使用者优选的球质地等，任意地选择用于球表面材料的纤维基材的厚度。其厚度优选是0.4至3.0mm，尽管不特别地局限于此。当纤维基材的厚度小于0.4mm时，往往难以确保球用材料的最低必需机械性能例如拉伸强度、撕裂强度和耐磨性。相反，当纤维基材的厚度超过3.0mm时，作为材料的机械性能没有特别的缺陷，并且缓冲性能虽有改善倾向，但超过3.0mm的厚度不是优选的，因为球本身的重量增加。
纤维基材中纤维与高分子弹性体的质量比可以适当选择以调节物理性能或质地，并且在本发明的本质意义中没有特别的限制。例如，作为球用材料具有一般优选的皮革状质地的纤维基材，当对复合片材进行超细纤维形成时，具有通常35/65至65/35、优选40/60至60/40的纤维/高分子弹性体的质量比，或当对纤维片材进行超细纤维形成时，具有通常65/35至95/5、优选60/40至90/10的纤维/高分子弹性体的质量比。
可以使用多种方法用于在纤维基材表面上形成由高分子弹性体形成的覆盖层。所述方法的一个实例包括以由纤维基材表面和刀、棒、辊等之间的预定间隙确定的量，将高分子弹性体的分散液、溶液或熔融液连续涂布到纤维基材的表面上，并用干法干燥成薄膜形式或凝固、干燥成多孔形式的方法；用湿法凝固、干燥成多孔形式的方法；或熔融造面的方法。
在本发明中，当通过使用轧花辊、轧花平板等在高分子弹性体覆盖层上形成连续凸部时，高分子弹性体层优选是通过干法或湿法凝固和干燥得到的多孔形式。或者，当通过使用脱膜纸转移在高分子弹性体覆盖层上形成连续凸部时，考虑到表面触感和质地，优选将高分子弹性体层用干法或湿法凝固和干燥，尽管不是特别局限于此。当使用分散液时，凝固和干燥方法通常包括使用添加剂例如发泡剂；通过干法连续凝固和干燥的方法。当使用溶液时，凝固和干燥方法通常优选通过涂布含有高分子弹性体的不良溶剂的处理剂或在含有高分子弹性体的不良溶剂的处理浴中浸渍，使高分子弹性体凝固成多孔形式的方法。
当由纤维缠绕织物和高分子弹性体形成的纤维基材作为纤维基材使用时，在本发明中优选使用一种同时完成使浸入纤维基材的高分子弹性体的凝固和用于形成覆盖层的高分子弹性体的凝固的方法。从而，凝固后的干燥可以在一个步骤中进行，并且将纤维基材和高分子弹性体覆盖层(多孔表面层)整体地粘合在得到的皮革状片材中。
另一种用于在纤维基材的表面上形成高分子弹性体覆盖层的方法包括在转移片材例如薄膜或脱膜纸上涂布一次预定量的高分子弹性体分散液或溶液；将高分子弹性体按照与上述相同的方式干燥成薄膜形式或者凝固、干燥成多孔形式后，通过粘合剂，或通过使用含有高分子弹性体的溶剂的处理液的再溶解，将得到的薄膜整体粘合到纤维基材上，然后剥离转移片材的方法等。其又一种方法包括将预定量的高分子弹性体分散液或溶液一次性涂布到转移片材上；并在干燥或凝固高分子弹性体之前或期间将转移片材贴到纤维基材上，从而在凝固时整体地粘合高分子弹性体层与纤维基材的方法。
形成覆盖层的高分子弹性体优选是能够在某种程度上提供防滑性能的树脂，不是象树脂本身那样具有滑动性能的树脂。可以使用的树脂的实例包括合成橡胶、聚酯弹性体、聚氯乙烯和聚氨酯类树脂。考虑到弹性、柔软性、耐磨性、多孔形式的形成性等之间的平衡，在那些树脂中，与浸入纤维缠绕织物的高分子弹性体同样地优选使用聚氨酯类树脂。
如上所述的各种聚氨酯可以作为聚氨酯类树脂使用。聚氨酯可以其两种或更多种的混合物的形式使用，或可以聚氨酯聚合物组合物的形式使用，所述聚氨酯聚合物组合物是通过根据需要添加聚合物例如合成橡胶、聚酯弹性体或聚氯乙烯得到的。考虑到耐水解性、弹性等，作为主要使用的聚氨酯，优选使用由聚丁二醇代表的聚醚类聚合物二醇形成的树脂。
要涂布到纤维基材上的高分子弹性体的溶液或分散液可适当包括添加剂例如着色剂、光稳定剂或分散剂，根据用途单独添加或添加其两种或更多种的组合物。其它添加剂除了用于干法发泡的发泡剂，例如用于湿法凝固的凝固调节剂等可以根据需要任意地选择，并优选单独添加或添加其两种或更多种的组合物，以控制多孔形状。
当聚氨酯作为高分子弹性体使用时，将含有作为主要组分的聚氨酯的溶液涂布到纤维基材上，并整体浸入含有聚氨酯不良溶剂的处理浴中，从而将聚氨酯凝固成多孔形式。作为聚氨酯的典型不良溶剂优选使用水，然而将聚氨酯的良好溶剂例如二甲基甲酰胺与作为不良溶剂的水混合作为处理浴时，通过适当设定其混合比即可控制凝固状态，即多孔形式或形状等，故是优选采用的方法。
本发明的球在表面上具有基本上连续的凸部，因此具有足够的表面耐磨性、优异的缓冲性能和优异的防滑性能。临接凸部的预定凹部的形成提供抓球的手的优异的适合效果，从而进一步改善防滑性能。因此，本发明的球可以作为用于篮球、手球、橄榄球或美式足球的球适当地使用。
实施例 接下来，通过实施例更具体地说明本发明，但是本发明不局限于这些实施例。在这些实施例中，除非另有说明，“份”和“％”分别代表“质量份”和“质量％”。
如下所述评估了在下面实施例和比较例中防滑性能、缓冲性能以及假定与地面碰撞例如运球中与地面碰撞的耐磨性试验。
10名任意地挑选的篮球球员评估了与传统的篮球(比较例1)相比本发明的球是否易滑落。
10名任意地挑选的篮球球员评估了与传统的篮球(比较例1)相比，抓本发明的球时冲击是更强或还是更弱。
以37千米/小时的速度和60°的入射角向1.6m远处的胶合板投掷球20,000次，然后观察球的表面状态，并如下所述进行评估。
实际使用中不产生问题的水平观察不到表面剥离和明显的污物。
实际使用中产生问题的水平观察到充气口附近或球表面的表面剥离或明显的污物。
实施例1将尼龙-6(岛组分)和高流动性低密度聚乙烯(海组分)熔纺成海/岛混纺纤维(海组分/岛组分比例＝50/50)。将得到的纤维拉伸、卷曲，然后切成各自纤度为3.5旦尼尔的长51mm的短纤维。梳理所述短纤维，通过交叉折叠方法(cross-lapping method)层压成网。然后通过使用单钩毛毯针(single-barbed felt needle)以980P/cm2的针刺密度进行针刺，从而得到单位面积质量为450g/cm2的无纺布。在加热下干燥所述无纺布，压制使其表面平滑，并用16％二甲基甲酰胺(在下文中称为“DMF”)的聚醚类聚氨酯溶液浸渍，随后在DMF水溶液中使之凝固。然后，用热水洗涤无纺布，并用热甲苯萃取并除去纤维中的聚乙烯，从而得到由尼龙-6超细纤维和多孔聚氨酯形成的、厚度为1.2mm的合成皮革状纤维基材。
将聚醚类聚氨酯(MP-105，大日本油墨化学工业株式会社制)的DMF溶液(固体含量20％)以400g/m2的量涂布到所述合成皮革状纤维基材的表面上，并在水中凝固，从而形成多孔形式的高分子弹性体层。用包含茶色颜料的醚类聚氨酯油墨对高分子弹性体层进行着色，并使用具有多个半球形凸部的轧花辊在170℃的温度、10kg/cm的压力、1米/分钟的轧花速度下进行轧花，从而得到覆盖层，所述半球形凸部各自具有1mm的高度和自上表面8mm2的投影面积。得到的凸凹形状在连续的凸部和邻接所述凸部的半球形凹部之间任何位置具有大致相同的高度差，并且平均高度差为400μm。得到的形状具有大致相同的凹部垂直投影面积，即，从凹部自垂直于片材表面的上面方向的凹部投影面积，其平均垂直投影面积为7mm2。此外，得到的凸凹形状在凹部之间的平均间隔为1.5mm，并且凹部投影面积的总面积是整个片材的投影面积的40％。然后，使用醚类聚氨酯油墨通过凹版印刷方法仅染色得到的凸部的上表面，所述醚类聚氨酯油墨是通过预先向要着色的色料中加入炭黑以改变油墨色调至更黑颜色的油墨。
生产了用如此得到的片材覆盖的篮球，并将其用于篮球比赛。结果，由于对凸部的抓握，实施例1的篮球与传统的篮球(比较例1)相比具有优异的防滑性。此外，由于凸部的缓冲性，与传统的篮球相比，实施例1的篮球在指尖抓握球时指尖受到的冲击明显降低。实施例1的篮球对于成人特别是未充分发育指尖的儿童来说具有传统篮球不能实现的适应性。此外，实施例1的篮球即使长时间使用也具有良好的防滑性。
实施例2在2个步骤中使用150目的凹版印刷辊将聚碳酸酯类聚氨酯(U-5811，可以从Seikoh Chem Co.，Ltd.获得)的DMF溶液(固体含量7％)作为提供防滑性的树脂涂布到实施例1中生产的具有着色上表面的片材的表面上的凸部上，随后在130℃下干燥。
按照与实施例1中相同的方式，使用如此得到的片材生产了篮球，并使用。结果是，实施例2的篮球具有与实施例1相同的缓冲性，并具有比实施例1更好的防滑性，并且对于握力通常低于成人的儿童来说具有更优异的适应性。
实施例3按照与实施例1相同的方式获得了片材，其中，在任何位置在连续凸部和邻接凸部的半球形凹部之间的高度差大致相同，并且平均高度差是80μm；凹部的垂直投影面积，即，自垂直于片材表面的上面方向的凹部投影面积对于任何凹部来说也大致相同，所不同的是其平均垂直投影面积是4mm2；凹部之间的平均间隔是2.5mm；并且凹部投影面积的总面积是整个片材投影面积的31％。然后，使用醚类聚氨酯油墨通过凹版印刷方法仅染色得到的凸部的上表面，所述醚类聚氨酯油墨是通过预先向要着色的色料中加入炭黑以改变油墨色调至更黑颜色的油墨。
生产了用如此得到的片材覆盖的篮球，并将其用于篮球比赛。结果，由于对凸部的抓握，实施例3的篮球与传统的篮球(比较例1)相比具有优异的防滑性。此外，由于凸部的缓冲性，与传统的篮球相比，实施例3的篮球在指尖抓握球时指尖受到的冲击明显降低。实施例3的篮球对于成人特别是未充分发育指尖的儿童来说具有传统篮球不能实现的应用性。此外，实施例3的篮球即使长时间使用也具有良好的防滑性。
实施例4按照与实施例1相同的方式获得了片材，在任何位置在连续凸部和邻接凸部的半球形凹部之间的高度差大致相同，并且平均高度差是850μm；凹部的垂直投影面积，即，自垂直于片材表面的上面方向的凹部投影面积对于任何凹部来说也大致相同，所不同的是平均垂直投影面积是25mm2；并且凹部之间的平均间距是0.7mm。然后，使用醚类聚氨酯油墨通过凹版印刷方法仅染色得到的凸部的上表面，所述醚类聚氨酯油墨是通过预先向要着色的色料中加入炭黑以改变油墨色调至更黑颜色的油墨。
生产了用如此得到的片材覆盖的篮球，并将其用于篮球比赛。结果，由于对凸部的抓握，实施例4的篮球与传统的篮球(比较例1)相比具有优异的防滑性。此外，由于凸部的缓冲性，与传统的篮球相比，实施例4的篮球在指尖抓握球时指尖受到的冲击明显降低。实施例4的篮球对于成人特别是未充分发育指尖的儿童来说具有传统篮球不能实现的适应性。此外，实施例4的篮球即使长时间使用也具有优良的防滑性。
比较例1按照与实施例1相同的方式生产了片材，所不同的是使用轧花辊提供通常用于篮球的凸凹形状，即直径约1.8mm，间距约0.5mm、高度差约200μm的许多半球形突起；并且没有基本上连续的凸部。生产了在表面上具有如此得到的片材的篮球，并使用。与实施例1相比，比较例1的篮球具有差的缓冲性，而且具有抓球时对指尖大的冲击。比较例1的篮球可以由成人使用，但是不适于儿童，并且与实施例1的篮球相比容易滑落。
比较例2按照与实施例1相同的方式生产了片材，所不同的是轧花速度是4米/分钟，在连续的凸部和邻接凸部的凹部之间的高度差是30μm，而且凹部的垂直投影面积是2.5mm2。生产了在其表面上具有如此得到的片材的篮球，并使用。象比较例1中那样，比较例2的篮球具有差的缓冲性，并具有抓球时对指尖大的冲击。比较例2的篮球可以由成人使用，但是不适于儿童，并且与实施例1的篮球相比容易滑落。
比较例3按照与实施例1相同的方式生产了片材，所不同的是邻接连续凸部的凹部的垂直投影面积是50mm2。生产了在其表面上具有如此得到的片材的篮球，并使用。比较例3的篮球具有良好的缓冲性，但是假定与地面碰撞例如运球中的耐磨试验结果表明，该篮球处于实际使用中产生问题的水平。与实施例1的篮球相比，比较例3的篮球容易滑落。
比较例4按照与实施例1相同的方式生产了片材，所不同的是邻接连续凸部的凹部之间的平均间隔是0.4mm。生产了在其表面上具有如此得到的片材的篮球，并使用。比较例4的篮球具有良好的缓冲性，但是柔软性、缓冲性和触感差。假定与地面碰撞例如运球中的耐磨试验结果表明，该篮球处于实际使用中产生问题的水平。
比较例5按照与实施例1相同的方式生产了片材，所不同的是邻接连续凸部的凹部之间的平均间隔是3.7mm。生产了在其表面上具有如此得到的片材的篮球，并使用。假定与地面碰撞例如运球中的耐磨试验的结果表明，比较例5的篮球处于实际使用中不产生问题的水平。比较例5的篮球具有良好的柔软性，但适应性和防滑性差。与实施例1的篮球相比，比较例5的篮球容易滑落。
比较例6按照与实施例1相同的方式生产了片材，所不同的是邻接连续凸部的凹部形状改为圆柱形。生产了在其表面上具有如此得到的片材的篮球，并使用。比较例6的篮球具有良好的防滑性，但柔软性、防滑性和触感差。假定与地面碰撞例如运球中的耐磨试验的结果表明，比较例6的篮球处于实际使用中产生问题的水平。
比较例7按照与实施例1相同的方式生产了片材，所不同的是邻接连续凸部的凹部的外周的形状改为六边形。生产了在其表面上具有如此得到的片材的篮球，并使用。比较例7的篮球具有良好的防滑性，但柔软性、防滑性和触感差。假定与地面碰撞例如运球中的耐磨试验的结果表明，比较例7的篮球处于实际使用中产生问题的水平。
工业实用性本发明的球通过具有在纤维基材表面上的基本上连续的凸部和邻接凸部的特定半球形凹部，而具有足够的表面耐磨性，通过基本上连续的凸部的优异缓冲性可降低抓球时对指尖的冲击，还具有优异的防滑性。因此，本发明的球可以适用作篮球、手球、橄榄球或美式足球。
权利要求
1.用于篮球、手球、橄榄球和美式足球中的任何一种的球，包括一种片材，其纤维基材的表面上形成覆盖层，该覆盖层具有基本上连续的凸部和邻接该凸部的半球形的凹部，其中凸部和凹部之间的高度差是50至1,000μm，相邻接凹部的垂直投影面积是3至30mm2，凹部相互之间的平均间隔是0.5至3mm。
2.权利要求1的球，其中覆盖层由高分子弹性体形成。
3.权利要求2的球，其中高分子弹性体呈多孔形式。
4.权利要求1或2的球，其中凹部的垂直投影面积的总面积为片材表面积的30至60％。
5.权利要求1或2的球，其中至少部分凸部表面或凹部表面被防滑性树脂覆盖。
6.权利要求1或2的球，其中纤维基材是由纤维缠绕织物和高分子聚合物形成的皮革状纤维基材。
7.权利要求1或2的球，其中纤维基材具有0.4至3.0mm的厚度。
全文摘要
本发明提供用于运动的充气型球，其具有优异的防滑性能和足够的机械强度例如表面耐磨性，并且其特别可以适用于球材料领域，例如篮球、美式足球或橄榄球。用于篮球、手球、橄榄球和美式足球任何一种的球，包括一种片材，其在纤维基材表面上形成覆盖层，该覆盖层具有基本上连续的凸部和邻接该凸部的半球形的凹部，其中凸部和凹部之间的高度差是50至1,000μm，相邻接凹部的垂直投影面积是3至30mm
文档编号D06N3/00GK1960783SQ20058001746
公开日2007年5月9日 申请日期2005年4月1日 优先权日2004年4月9日
发明者藤泽道宪, 石井祯弘, 佐伯武俊 申请人:可乐丽股份有限公司, 米卡萨株式会社