一种篮球及其制造工艺的制作方法

本发明涉及体育用品技术领域，更具体地说，它涉及一种篮球及其制造工艺。

背景技术：

篮球运动是1891年由美国人詹姆斯·奈史密斯发明的。当时，他在马萨诸塞州斯普林菲尔德基督教青年会国际训练学校任教。由于当地盛产桃子，这里的儿童又非常喜欢做用球投入桃子筐的游戏。这使他从中得到启发，并博采足球、曲棍球等其他球类项目的特点，创编了篮球游戏。

在公开号为cn108129710a的中国发明专利中公开了一种篮球耐磨表层材料制备方法，篮球耐磨表层材料包括天然橡胶、丁腈橡胶、丙烯酸树脂、聚酰胺酸树脂、碳纤维、白刚玉、氧化铝超微粉、二甲苯、石英砂、氧化锆、耐蚀树脂、乙烯-乙酸乙烯共聚物、甘油和聚氨酯。

光、热、臭氧、辐射、屈挠变形和铜、锰等金属都能促进橡胶的老化，不耐老化是天然橡胶的致命弱点，由于篮球在使用过程中会受到高强度的撞击，篮球外皮内部容易产生裂缝，使用时裂缝会进一步扩张，降低篮球的弹性和使用寿命。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种篮球，其具有能够促使裂缝自愈合、提高篮球弹性和寿命的优点。

本发明的目的二在于提供一种篮球的制造工艺，采用本工艺制造的篮球具有能够促使裂缝自愈合、提高篮球弹性和寿命。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种篮球，从内往外依次包括橡胶内胆、纱线层、中胎层和外皮，所述中胎层与外皮的原料相同，其原料中包括重量份数为3-6份的裂缝自愈微胶囊；

所述裂缝自愈微胶囊包括囊芯和囊壁，所述囊芯为常温固化的聚合物乳液，所述囊壁的材料为对裂缝应力敏感的高分子有机材料。

通过采用上述技术方案，当篮球外皮内部或表面产生裂缝时，裂缝的应力使得裂缝自愈微胶囊的囊壁破裂，囊芯流出后填充在裂缝内并逐渐凝固，避免裂缝进一步扩张，促使裂缝自愈合，提高篮球弹性和寿命。

进一步优选为，所述中胎层与外皮的原料包括如下重量份数的组分：

天然橡胶30-35份；

顺丁橡胶10-20份；

氧化锌2.2-2.6份；

硬脂酸0.4-0.8份；

活性碳酸钙20-30份；

白炭黑2-8份；

环烷油0.6-1.2份；

促进剂dm1-1.5份；

促进剂tt0.1-0.3份；

硫磺1-1.5份；

酚醛树脂1-5。

通过采用上述技术方案，本发明采用弹力好、耐磨、防水的天然橡胶作为主料，加入顺丁橡胶和酚醛树脂后，提高防老性，硫化后其耐寒性、耐磨性和弹性特别优异，动负荷下发热少，氧化锌是促进剂和硫磺的良好活性剂，能够使其更快、更深入的发挥作用，配合硬脂酸调节酸碱性，使其活化作用更强，活性碳酸钙和白炭黑复配使用，使产品更具耐磨性且容易加工。环烷油是橡胶良好的增塑剂，使其更容易塑炼。促进剂dm和促进剂tt配合使用后，使得橡胶与硫磺结合更快，从而更快更深入的完成硫化，硫磺加入后使得橡胶内部分子重新排列，从而使得橡胶弹性和强度提高，且更加耐磨。

进一步优选为，所述中胎层与外皮的原料还包括0.5-1.5份的碳纤维。

通过采用上述技术方案，碳纤维一方面能够降低篮球产生裂缝的几率，避免裂缝进一步扩张，另一方面可以进一步增强篮球的弹性和耐磨性。

进一步优选为，所述囊壁的材料选自聚丙烯酸树脂、聚苯乙烯树脂、脲醛树脂、乙基纤维素中的任意一种。

通过采用上述技术方案，上述材料不仅能形成包覆囊芯的薄膜，而且在受到裂缝的应力时能够及时破裂释放囊芯。

进一步优选为，所述聚合物乳液为丙烯酸乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液、聚氨酯乳液、丁苯橡胶乳液中的任意一种。

通过采用上述技术方案，上述乳液流动性较好，在囊壁破裂后能够流入裂缝中，在常温下可以固化并修复裂缝。

进一步优选为，所述裂缝自愈微胶囊的制备方法包括以下步骤：

s1，将囊壁的材料加入乙醇溶液中，搅拌混合均匀后，再加入聚合物乳液，继续搅拌，得到混合液；

s2，采用喷雾包衣设备将混合液进行喷雾干燥，得到裂缝自愈微胶囊。

通过采用上述技术方案，乙醇挥发后，囊壁材料成膜并完全包裹聚合物乳液，从而形成裂缝自愈微胶囊。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：

一种篮球的制造工艺，包括以下步骤：

步骤一，在篮球内胆表面缠绕一层纱线形成纱线层；

步骤二，采用中胎层的原料制备中胎皮，在纱线层的表面贴中胎皮形成中胎层；

步骤三，采用中胎层的原料制备外皮，在纱线层的表面贴外皮，得到篮球毛坯；

步骤四，把篮球毛坯放入球形模具内，闭合球形模具，并放入硫化设备内进行硫化；

步骤五，将硫化后的球体进行整修、粘贴球埂线，得到篮球。

通过采用上述技术方案，纱线层和中胎层之间、中胎层和外皮之间均不需要涂覆胶水，在硫化之前就粘合在一起，硫化时一体成型，层与层之间连接更牢固，不易产生裂缝。

进一步优选为，所述中胎皮和外皮的制备方法包括以下步骤：

a.密炼：将天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼设备中，密炼第一次后，再加入氧化锌、硬脂酸、活性碳酸钙、白炭黑、环烷油、促进剂dm、促进剂tt、酚醛树脂、裂缝自愈微胶囊，密炼第二次，得到混炼胶；

b.开炼：将混炼胶挤压成薄片，再左右折叠成三角包，再次挤压，重复折叠和挤压步骤多次后，将薄片卷成卷，静置冷却备用，得到一段胶料；

c.加药：将静置24小时以上的一段胶料开炼打软，加入硫磺，重复步骤二，得到二段胶料；

d.压延出片：将二段胶料通过压延、牵引、冷却、裁断后，得到规定厚度和尺寸的皮片，静置12小时以上；

e.裁形：将皮片裁切为单个篮球所需要的尺寸的小皮片；

f.成型：将小皮片放入加热设备内加热使其重新软化，并具有粘性，放入带吸风口的皮片模具内，待小皮片吸附在皮片模具内呈半球形时，皮片模具合模，得到半球形中胎皮或外皮。

通过采用上述技术方案，小皮片加热软化后易于成型，其表面具有一定粘性，可以与纱线层或中胎皮粘贴在一起，硫化后内外皮一体成型，不易分离，且不易产生裂缝。

进一步优选为，所述步骤四中的硫化温度为110-120℃，硫化时间为25-30min。

通过采用上述技术方案，密炼会使胶料的温度急剧上升，粘度降低，混炼温度过高会加速橡胶的热氧老化，使硫化胶的物理机械性能下降，即出现过炼现象；温度太低会出现胶料压散现象。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)通过加入裂缝自愈微胶囊，当篮球外皮内部或表面产生裂缝时，裂缝的应力使得裂缝自愈微胶囊的囊壁破裂，囊芯流出后填充在裂缝内并逐渐凝固，避免裂缝进一步扩张，促使裂缝自愈合，提高篮球弹性和寿命；

(2)通过加入碳纤维，一方面能够降低篮球产生裂缝的几率，避免裂缝进一步扩张，另一方面可以进一步增强篮球的弹性和耐磨性；

(3)纱线层和中胎层之间、中胎层和外皮之间均不需要涂覆胶水，在硫化之前就粘合在一起，硫化时一体成型，层与层之间连接更牢固，不易产生裂缝。

附图说明

图1为本发明的篮球的剖面示意图。

附图标记：1、内胆；2、纱线层；3、中胎层；4、外皮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：如图1所示，一种篮球，从内往外依次包括橡胶内胆1、纱线层2、中胎层3和外皮4，纱线层2采用纯棉线缠绕而成，中胎层3与外皮4的原料相同，其原料中包括重量份数为3份的裂缝自愈微胶囊，裂缝自愈微胶囊包括囊芯和囊壁，囊芯为常温固化的聚合物乳液，本实施例中的聚合物乳液为丙烯酸乳液；囊壁的材料为对裂缝应力敏感的高分子有机材料，本实施例中的囊壁采用聚丙烯酸树脂。

裂缝自愈微胶囊的制备方法包括以下步骤：

s1，将囊壁的材料加入乙醇溶液中，搅拌混合均匀后，再加入聚合物乳液，继续搅拌，得到混合液；

s2，采用喷雾干燥机将混合液进行喷雾干燥，得到裂缝自愈微胶囊。

中胎层3与外皮4的原料包括如下重量份数的组分：

天然橡胶30份；

顺丁橡胶20份；

氧化锌2.2份；

硬脂酸0.4份；

活性碳酸钙30份；

白炭黑2份；

环烷油0.6份；

促进剂dm1份；

促进剂tt0.1份；

硫磺1份；

酚醛树脂1。

其中，天然橡胶的牌号为越南3l大金杯；环烷油为购自厦门亨润石化有限公司的kg06；促进剂dm的化学名称为2、2'-二硫代二苯并噻唑，促进剂dm为购自东莞福斯特橡塑科技有限公司的dm-75；促进剂tt的化学名称为二硫化四甲基秋兰姆。

中胎皮和外皮4的制备方法包括以下步骤：

a.密炼：将天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中，密炼压力为6.5kg/cm²，温度为115℃，密炼时间为500s，密炼第一次后，再加入氧化锌、硬脂酸、活性碳酸钙、白炭黑、环烷油、促进剂dm、促进剂tt、酚醛树脂、裂缝自愈微胶囊，密炼第二次，密炼第二次的压力为5.5kg/cm²，密炼第二次的温度为100℃，密炼时间为800s，得到混炼胶；

b.开炼：将混炼胶挤压成1mm的薄片，再左右折叠成三角包，再次挤压，重复折叠和挤压步骤三次后，将薄片卷成卷，静置冷却备用，得到一段胶料；

c.加药：将静置24小时以上的一段胶料开炼打软至1.5mm，加入硫磺和发泡剂，重复步骤二，得到二段胶料；

d.压延出片：将二段胶料通过压延、牵引、冷却、裁断后，得到规定厚度和尺寸的皮片，静置12小时以上；

e.裁形：将皮片裁切为单个篮球所需要的尺寸的小皮片；

f.成型：将小皮片放入烘箱内加热使其重新软化，并具有粘性，烘箱内的温度为63℃，加热时间为30s，再放入带吸风口的皮片模具内，待小皮片吸附在皮片模具内呈半球形时，皮片模具合模，得到半球形中胎皮或外皮4。

篮球的制造工艺，包括以下步骤：

步骤一，在篮球内胆1表面缠绕一层纱线形成纱线层2；

步骤二，采用中胎层3的原料制备中胎皮，在纱线层2的表面贴中胎皮形成中胎层3；

步骤三，采用中胎层3的原料制备外皮4，在纱线层2的表面贴外皮4，得到篮球毛坯；

步骤四，把篮球毛坯放入球形模具内，闭合球形模具，并放入硫化设备内进行硫化，硫化温度为109℃，硫化时间为24min；

步骤五，将硫化后的球体进行整修、粘贴球埂线，得到篮球。

实施例2：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，裂缝自愈微胶囊的重量份数为5份。

实施例3：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，裂缝自愈微胶囊的重量份数为6份。

实施例4：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的聚合物乳液为乙烯-醋酸乙烯共聚乳液。

实施例5：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的聚合物乳液为聚氨酯乳液。

实施例6：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的聚合物乳液为丁苯橡胶乳液。

实施例7：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的囊壁采用聚苯乙烯树脂。

实施例8：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的囊壁采用脲醛树脂。

实施例9：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，本实施例中的囊壁采用乙基纤维素。

实施例10-13：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，中胎皮和外皮4的原料的各组分及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例10-13中原料的各组分及其重量份数

实施例14：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，中胎层3与外皮4的原料还包括0.5份的碳纤维，碳纤维在步骤一中加入。

实施例15：一种篮球，与实施例14的不同之处在于，中胎层3与外皮4的原料还包括1份的碳纤维。

实施例16：一种篮球，与实施例14的不同之处在于，中胎层3与外皮4的原料还包括1.5份的碳纤维。

实施例17：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的硫化温度为110℃，硫化时间为30min。

实施例18：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的硫化温度为114℃，硫化时间为28min。

实施例19：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，步骤四中的硫化温度为110℃，硫化时间为25min。

对比例1：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，未加入裂缝自愈微胶囊。

对比例2：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，加入0.5份裂缝自愈微胶囊。

对比例3：一种篮球，与实施例15的不同之处在于，未加入裂缝自愈微胶囊。

对比例4：一种篮球，与实施例1的不同之处在于，中胎皮和外皮4的制备方法包括以下步骤：

a.密炼：将天然橡胶和顺丁橡胶投入密炼机中，密炼压力为6.5kg/cm²，温度为115℃，密炼时间为500s，密炼第一次后，再加入氧化锌、硬脂酸、活性碳酸钙、白炭黑、环烷油、促进剂dm、促进剂tt、酚醛树脂、裂缝自愈微胶囊，密炼第二次，密炼第二次的压力为5.5kg/cm²，密炼第二次的温度为100℃，密炼时间为800s，得到混炼胶；

b.开炼：将混炼胶挤压成1mm的薄片，再左右折叠成三角包，再次挤压，重复折叠和挤压步骤三次后，将薄片卷成卷，静置冷却备用，得到一段胶料；

c.加药：将静置24小时以上的一段胶料开炼打软至1.5mm，加入硫磺和发泡剂，重复步骤二，得到二段胶料；

d.压延出片：将二段胶料通过压延、牵引、冷却、裁断后，得到规定厚度和尺寸的皮片，静置12小时以上；

e.裁形：将皮片裁切为单个篮球所需要的尺寸的小皮片；

f.成型：将小皮片放入带吸风口的皮片模具内，待小皮片吸附在皮片模具内呈半球形时，皮片模具合模，得到半球形中胎皮或外皮4。

篮球的制造工艺，包括以下步骤：

步骤一，在篮球内胆1表面缠绕一层纱线形成纱线层2；

步骤二，采用中胎层3的原料制备中胎皮，在纱线层2的表面采用胶水粘贴中胎皮形成中胎层3；

步骤三，采用中胎层3的原料制备外皮4，在纱线层2的表面采用胶水粘贴外皮4，得到篮球毛坯；

步骤四，把篮球毛坯放入球形模具内，闭合球形模具，并放入硫化设备内进行硫化，硫化温度为109℃，硫化时间为24min；

步骤五，将硫化后的球体进行整修、粘贴球埂线，得到篮球。

修复效率测试

试验样品：采用实施例1-19中获得的篮球作为试验样品1-19，采用对比例1-4中获得的篮球作为对照样品1-4。

试验方法：采用悬臂梁冲击试验来评价材料的修复效率：冲击样条经落锤式冲击试验机冲断后，小心将样条的两断裂面对齐，并将其在修复夹具中夹好，迅速放入通氩气的干燥器中，在室温，氩气气氛下修复48h，取出后再次进行冲击测试，修复效率为修复后与修复前的冲击强度之比。结果见表2。

试验结果：由表2可知，试验样品1-19的修复效率均在93％以上，而且远远大于对照样品1-4；由试验样品1和对照样品1可知，在加入裂缝自愈微胶囊后，试验样品1的修复效率提升了65.3％；由试验样品1、对照样品1和对照样品3可知，在加入碳纤维后，试验样品1的修复效率提升了27.9％；说明本发明通过加入裂缝自愈微胶囊，避免裂缝进一步扩张，促使裂缝自愈合，提高篮球弹性和寿命；通过加入碳纤维，能够降低篮球产生裂缝的几率，避免裂缝进一步扩张；对照样品4采用胶水粘贴，修复效率降低了12.7％，说明本发明的篮球在硫化之前就粘合在一起，硫化时一体成型，层与层之间连接更牢固，不易产生裂缝。

表2试验样品1-19和对照样品1-4的修复效率测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。