专利名称：能充气的胶乳氯丁橡胶球胆的制作方法
技术领域：
本发明涉及能充气的胶乳氯丁橡胶球胆(bladder)以及能充气的胶乳氯丁橡胶球胆的制造方法。本发明还涉及包含能充气的胶乳氯丁橡胶球胆的能充气的制品，其中，所述制品具有理想化的形状以及优良的回弹性(resiliency)和空气保持性。最后，本发明涉及包含能充气的胶乳氯丁橡胶球胆的运动用球和比赛用球(gameball，娱乐用球)。
背景技术：
能充气的运动用球通常包含橡胶内球胆和弹性外壳(elastic outer casing)。外壳必须耐用且必须承受内部加压。但是，典型地，外壳不是基本不透气的，并且内球胆提供空气阻隔性。当充气时，外壳在内部加压的橡胶内球胆上面绷紧，使得运动用球具有对于使用而言高的回弹性和弹力(liveliness)。在考虑重量、品质和设计之后，四种特性衡量内球胆的实用性。这些特性为形状、 室温反弹(rebound)、低温反弹和空气保持性。球胆形状影响可采用的制造方法以及运动用球的形状保持性。优选的是，半充满(penultimate)球胆形状与完成的运动用球的内壳体 (inner shell)基本相同。球胆反弹与受加压的运动用球的回弹性直接相关。室温反弹和低温反弹两者均与球在玩耍(Play)中的性能相关。较高的反弹值是合乎期望的。运动用球的内球胆往往呈现出粘弹行为，如通过聚合物材料的时间-温度-叠加相互作用描述的。 优良的低温反弹对应于当球受到高速冲击时例如当踢英式足球或者扣排球时较好的弹力。 具有期望的室温反弹和期望的低温反弹的球胆是优良的。最后，空气保持性能与完成的球在长时期内保持适于玩耍(playable)的空气压力的能力直接相关。市售的球胆或者具有低的透气性或者具有良好的弹起(bounce)及反弹能力，但不具有优良的回弹性和空气保持性这两者。这为FIFA (Federation Internationale de Football Association)的英式足球国际比赛用球标准所证明。FIFA对于形状保持性的国际标准为低于2%球度，这是具有挑战性的，且FIFA对于球反弹的标准为在室温下至少 115cm和在低温下至少110cm，这也是具有挑战性的。但是，所述标准仅要求充气至1个大气压的英式足球能够在经过3天时间后损失不超过25%的空气压力，几乎任何常规橡胶球胆材料均可通过该标准。这些FIFA规定虽然对可玩性(playability)严格，但对空气保持性是宽松的，承认现有技术还未实现保证圆度、回弹性和弹力同时还提供优良的空气保持性的球胆技术。能充气的球胆通过若干种不同方法生产。许多球胆通过胶乳橡胶浸渍模塑和硫化 (“浸渍模塑”)制成。浸渍模塑生产多种多挡板式成型气囊(balloon)，所述气囊可粘贴有阀室和充气阀以形成完成的球胆。这些球胆是流行的，因为例如，天然橡胶胶乳浸渍的球胆
4呈现出非常好的回弹性、优良的反弹和可玩性特性。但是，它们呈现出差的空气保持性。而且，当处于充气但未伸展的状态下时，这些球胆形成不理想的形状。例如，
图1显示常规的四(4)挡板式(lDaffled)浸渍模具。图2显示采用常规浸渍模塑方法及图1的浸渍模具制造的多边长球(prolate)形状的球胆。该具有超过5%的球胆球度的多边长球形状是最常见的胶乳球胆形状，这是因为，在浸渍模塑过程中，可彼此紧密地排列许多胶乳浸渍模具。 在浸渍模具中可设计额外的挡板以得到更圆的顶视图(参见图3、4和5)。如图4中所看到的，图4说明了采用八(8)挡板式浸渍模具制造、呈现出超过15%的球胆球度的球胆。使用多个挡板，这些球胆在赤道面(equatorial)平面上或从顶视图看更圆，但从侧视图看通常为南瓜形或扁球(oblate)形。(还参见图5，图5说明了另一种浸渍模具设计，(10)个挡板，所述设计使橡胶冰袋形状的模制物具有超过20%的球胆球度)。虽然理想的浸渍模具包含无穷多个挡板以形成具有零球胆球度的真正几何球形，但是，这样的浸渍模具设计不可能用于球胆形成，这是因为，所得的气囊颈部直径将会太小以至于无法将该气囊从该模具的大的直径上剥离而不发生破损或撕裂。此外，如图2和图4中所示，挡板式浸渍模具留下了凹槽(20和40)以及凸脊(22和4 形式的极面肋条(polar rib)作为挡板式浸渍模具设计的后生物(artifact)。通过它们的该设计，常规的挡板式浸渍模具接近但从未实现具有真正圆的或其它几何形状的半充满球胆。在大部分情况中，用于球形的充气运动用球球胆的浸渍模塑气囊是具有超过5%的球胆球度的肋条式多边长或扁球体形状。使用这样的常规胶乳橡胶浸渍模塑和硫化技术，不可能形成具有与典型的运动用球或比赛用球的内壳体形状基本相同的形状的球胆。除了上述问题之外，在将球胆从模具移去之前，将球胆基本上硫化至超过可随后热定形(heat-set)或再模塑(re-mold)的程度。由于使用挡板式浸渍模具并将球胆硫化至完全，因而，当充气时，常规的胶乳橡胶球胆部分保留了挡板式浸渍模具的形状和肋条式后生物。例如，通过胶乳橡胶的常规浸渍模塑形成的“球形”球胆产生具有实际对应于浸渍模具挡板的脊或槽的球胆。迄今为止，还没有用于从常规的浸渍模塑胶乳球胆消除挡板式浸渍模具的被部分保留的形状的后硫化或热定形方法。理想地，充气球胆应精确成型为与预期制品或运动用球的形状相匹配。例如，用于运动用球的优良的内球胆当充气时理想地成型为与外壳的内表面基本相同。球形运动用球 (如英式足球、篮球和排球)需要球形内球胆。椭球形运动用球(如英式橄榄球和美式橄榄球)需要长球体内球胆。梨形运动袋(如吊袋)需要梨形内球胆。具有期望的几何形状的球胆的制造方法是已知的。最通常地，这些球胆通过干橡胶充气模塑和硫化方法制造。该方法产生呈现模具形状(例如，用于篮球的球形、或者用于橄榄球的长球体形状)的完成的球胆。该方法使用可干磨的橡胶配混料，例如天然橡胶、 EPDM、聚氨酯和丁基橡胶，所述橡胶配混料在常规橡胶磨或班伯里混合机中与炭黑、硫、熟化剂和加工助剂进行配混。一旦充分组合，则将所得的具有高度延展性的橡胶或“粗制生胶”以片形式压延至期望的厚度。将所得的粗制生胶片自身以四分之一段进行折叠，并进行冲切(die cut)以形成期望的形状。对于球形形状，将粗制生胶冲切以形成如图6中所说明的立方状气囊。将阀室(60)附着到一个赤道面端上。粗制生胶球胆(71)结构体装备有硫化充气针(72)，然后将其放入到图7中所描述的加热且空气加压的分开的中空模具(73) 内。当在该加热的模具内时，将未硫化的气囊充气使得受热的粗制生胶伸展并朝着该模具的内表面膨胀，从而将气囊硫化成充分成型的干橡胶充气模塑球胆。当充分硫化时，分开模具使得可将充分硫化并且理想地成型的球胆(80)从模具移出，如图8中所说明。得自该方法的半充满球胆为具有零球胆球度的几何球形。通过该干橡胶充气模塑和硫化方法制得的球胆包含多种天然和合成橡胶材料，其大部分为天然橡胶或丁基橡胶、或者它们的层叠物、混合物、合金或共混物。已知，这些球胆具有优良的形状保持性。许多丁基橡胶合金及合成橡胶往往具有改善的空气保持性，但它们在反弹和可玩性特性方面往往仍然比较不足。能充气的运动用球可通过若干种不同方法生产。许多高品质的充气运动用球包含容纳在手工缝合的层叠的合成外壳内的胶乳浸渍的橡胶内球胆，英式足球、橄榄球和吊袋尤其如此。很多其它不同品质的充气运动用球包含容纳在热粘合的层叠的合成外壳内的胶乳浸渍的橡胶内球胆，英式足球和排球尤其如此。许多其它较低品质的充气运动用球包含容纳在机器缝合的层叠的合成外壳内的胶乳浸渍的橡胶内球胆。对于层叠的合成外壳的厚度，机器缝合工艺有实践上的限制，因此，较轻的重量和较薄的外壳材料是必需的。在用于其中优选较重外壳的足踢类竞赛(如英式足球、英式橄榄球和美式橄榄球)的运动用球中， 轻质外壳的、机器缝合的球的品质相对有限。因此，具有胶乳浸渍球胆的机器缝合的运动用球不实用，因为它们在被猛烈地踢两次以后丧失了其形状保持性。许多较低品质的充气运动用球包含容纳在机器缝合的层叠的合成外壳内的干橡胶模塑的橡胶内球胆。对于这些运动用球，存在若干种方法来解决有关形状保持性的固有问题。可使用非常厚的橡胶球胆。或者，可在模塑的内球胆与外壳材料之间设置形成球形壳体的缠绕物或织物层。在这两种情况中，能充气的运动用球的形状保持性都得到改善。但是，如上所述，干橡胶模塑球胆的反弹、防潮性及玩耍特性不足。胶乳浸渍模塑球胆的使用是不切实际的，因为半充满球胆没有被模塑为恰当的形状。而且，常规的胶乳浸渍模塑内球胆作为运动用球的球胆是不理想的，因为充气但未伸展的内球胆的半充满形状不符合几何形状或者基本上未成形为完成的运动用球的样子。下表概括了现有技术。
球的制造方法常规的经胶乳浸渍模塑并疏化的球胆常规的经干橡胶充气模塑為充化的球胆手工缝合的外壳现有技术现有技术机器缝合的外壳/纤维缠不可行现有技术
权利要求
1.能充气的运动用球球胆，包含氯丁橡胶胶乳，其中，当充气至半充满状态时，所述球胆具有球胆球度低于2%的几何球形或多边球体形状。
2.权利要求1的能充气的运动用球球胆，其中，当充气至所述半充满状态时，所述球胆与球形运动用球的内壳体的形状基本相同。
3.权利要求1的能充气的运动用球球胆，其中，当充气至所述半充满状态时，所述球胆具有连续且均勻的表面。
4.权利要求1的能充气的运动用球球胆，进一步包括阻隔层。
5.权利要求1的能充气的运动用球球胆，其中，所述运动用球球胆呈现出至少50小时 /立方厘米的空气保持性。
6.权利要求1的能充气的运动用球球胆，其中，通过浸渍模塑形成所述球胆。
7.权利要求1的能充气的运动用球球胆，其中，通过充气模塑硫化将所述球胆热定形为其最终形状。
8.能充气的运动用球球胆，包含氯丁橡胶胶乳，其中，当充气至半充满状态时，所述球胆具有其极面半径变化低于5%且赤道面半径偏差低于5%的半充满的几何长球体或多边长球体形状。
9.权利要求8的能充气的运动用球球胆，其中，当充气至所述半充满状态时，所述球胆与长球体运动用球的内壳体的形状基本相同。
10.权利要求8的能充气的运动用球球胆，其中，当充气至所述半充满状态时，所述球胆具有连续且均勻的表面。
11.权利要求8的能充气的运动用球球胆，进一步包括阻隔层。
12.权利要求8的能充气的运动用球球胆，其中，所述运动用球球胆呈现出至少50小时 /立方厘米的空气保持性。
13.权利要求8的能充气的运动用球球胆，其中，通过浸渍模塑形成所述球胆。
14.权利要求8的能充气的运动用球球胆，通过充气模塑硫化将所述球胆热定形至其最终形状。
15.运动用球，其包含权利要求1的能充气的运动用球球胆。
16.运动用球，其包含权利要求8的能充气的运动用球球胆。
17.具有几何形状的能充气的氯丁橡胶球胆的制造方法，包括下列步骤a)选择具有表面容积、极面周长和赤道面周长的挡板式浸渍模具设计，其中所述模具的表面容积与具有所设计的几何形状的能充气球胆相关；b)将所述挡板式浸渍模具插入到氯丁橡胶胶乳浴中以形成氯丁橡胶胶乳气囊；c)将所述氯丁橡胶胶乳气囊硫化至不超过98%硫化；d)从所述模具剥离所述氯丁橡胶胶乳气囊；和e)对所述气囊进行后硫化。
18.权利要求17的方法，进一步包括使所述气囊热定形的步骤。
19.权利要求8的方法，其中，所述几何形状选自球体、长球体、多边球体、多边长球体和梨形。
20.权利要求17的方法，进一步包括在步骤(b)之前，将所述挡板式浸渍模具插入到阻隔物填充的胶乳悬浮液中。
全文摘要
本发明涉及能充气的氯丁橡胶球胆以及能充气的氯丁橡胶球胆的制造方法。本发明还涉及具有能充气的氯丁橡胶球胆的能充气的制品，其中，所述制品具有理想化的形状以及优异的回弹性和空气保持性。最后，本发明涉及具有能充气的氯丁橡胶球胆的运动用球和比赛用球。
文档编号A63B41/12GK102202745SQ200980143683
公开日2011年9月28日 申请日期2009年9月8日 优先权日2008年9月5日
发明者唐纳德·A·桑德斯基 申请人:沃里尔运动股份有限公司