专利名称：由热改性木制成的运动器械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的运动器械。
背景技术：
在许多具有手柄区域以及连接手柄区域的击打或撞击区域的运动器械中，特别是乒乓球或高尔夫球中，击打区域的重要部分由木头制成。这部分地归结于运动协会的标准规程，但是更重要的原因在于木头的固有特性，特别是重量、表面品质、弹性和强度。运动器械在其可用寿命内的感觉很大程度上由其使用的材料决定，特别是由用于设计击打区域的材料决定。这特别地应用于木头，结果，之前的与标准规程无关地替换运动器械的击打区域的木头的尝试几乎不被接受。此外，运动器械通常与使用者的偏好和需求配合，因此，运动器械的单独调整能够在其可用寿命内提高特定使用者对运动器械的感觉。但是，木头容易产生涉及例如设计的重量和强度的材料导致的局限性。此外，木头的自然特性意味着在设计期间难以达到击打区域的坚固性，其坚固性还与抗风化性(weather-resistance)有关，特别是如果该项运动是优选地在户外进行的情况。此外，木头作为一种天然材料，其在加工过程中也需要维持特殊的边界条件，特别是涉及温度和湿度。此外，使用例如称为热带木材形式的高级木头构成一不可忽略的成本因素。
发明内容
因此，本发明的一个目标在于改进根据权利要求1的前序部分的运动器械，赋予其坚固的设计，以使其能够以低成本和简单的方式生产。该目的通过权利要求1的特征实现。其有利的改进形成了从属权利要求的主题。根据本发明，运动器械，特别是被设计为乒乓球拍或高尔夫球棍，具有手柄区域以及连接到手柄区域的击打区域。击打区域至少部分地由已被热改性的木构成。热改性一般被认为是永久地改变木头的特性，通过将木头在温度提升的同时放置在主要是缺氧的环境下、且不添加化学物质地实现。此外，材料特性的改变决定性地由温度范围的选择来确定。这里，温度通常超过140°，因为从该温度范围起，半纤维素开始降解。 然而，170° -230°是热改性的优选温度范围。此外，根据以上所述的边界条件改性的木头通常称为炭化木(Thermowood)。这种木头的材料特性以这样的方式被改变与未处理的相同类型的木头相比，其弯曲强度增大了 45%，同时重量减轻了 10%。此外，提高了抵抗环境影响的能力，这允许有利的加工和使用这种木头。特别地，热改性木的膨胀和收缩的范围更小，其平衡湿度值降低了 70%。其处理过程同样有利，因为在热处理过程中降低了木头的内应力，且实现了良好的尺寸稳定性，因此，使用根据本发明的热改性木，使得可以在运动器械的使用寿命内根据单独需求调整运动器械的感觉，以获得与由常规木头制成的设计相比更高的坚固性，并降低生产成本。在一个有利的改进中，热改性木设置在击打区域的外部可视边界表面上。这产生了尺寸特别稳定且坚固的外表面，并且特别地具有改进的尺寸稳定性。此外，还可以将炭化木扩展为使用在手柄区域，从而因此，这个以并非不重要的方式影响操作的区域也能从受益于热改性木的尺寸稳定性。此外，运动器械优选具有防风雨结构(weatherproof configuration)。炭化木的上述基本的防风雨性通过降低的水分吸收和低水平的膨胀和收缩提供了成本低的选择，其具有低设计费用，从而具有几乎不改变运动器械感觉的措施，以用于提供运动器械的防风雨性。在一个改进中，运动器械可具有完全由塑料薄膜包裹的核心区域。在空间中至少两个相互垂直的方向上，该薄膜的厚度与核心区域的厚度的比小于1 9。一方面，这使得其可能提供并改进防风雨性。但是同时，这也可能产生例如用于击打区域的其他元件的耐久性连接的特殊表面质量。由于材料的特性，与热改性木相关地，特别简单且有利地获得这种外壳。此外，由这种外壳引起的运动器械的击打区域的特性改变几乎不被察觉。但是，进一步的改进也是能想到的。特别地，可提供一系列的进一步措施来调整击打区域的特性。例如，击打区域可至少部分地由常规木头构成。另外，根据本方面的一实施例并不排除将常规木头的使用扩展至手柄区域，这在某些环境下可能导致重量分布的改进。在一个改进中，击打区域包括多个层。类似地可以想到这同样适用于手柄区域。当使用这种运动器械击球时，两种方案均可以提高运动器械的减震性能的调整性和协调性， 此外，这种结构简化了击打区域的特性的特殊改变。为了产生进一步的特殊调整选择，并进一步降低设计相关的调整费用，在该情况下，层的边界表面可在空间中沿至少一个方向以平面平行的方式定向。层的平面平行定向优选地垂直于击打区域的优选反弹方向。在层结构的情况下，特定的协调措施已被证明是特别简单的，这种措施的一个实例是通过层系统的材料选择来调整击打区域的反弹特性。特别地，这里可以想到提供具有不同水平的弯曲弹性的材料。此外，例如，也可以想到通过材料选择来调整层系统的重量。在一个有利的改进中，击打区域包括至少三个层。例如，其可以包括载体层，载体层比其他层厚且主要地决定了该设计的重量和强度。此外，有利的是至少两个另外的层与该载体层结合，以可以通过材料选择来特定地调整减震性能。此外，击打区域可以具有复合材料层，这些复合材料由于其抗张强度和低重量而特别闻名。特别是碳、芳纶或玻璃纤维，但例如钛的金属材料也被证明是合适的。复合材料在保持大体相同的整体重量的情况下允许更硬的设计，因此明显有助于运动器械的反弹特性的单独调整。特别地，这些材料的使用不局限于击打区域。例如，可以想到也是非层状形式的抓持区域也采用这些材料。本发明的另一方面说明了一种减轻运动器械的重量的方法，该运动器械具有手柄区域并具有连接到手柄区域的击打区域，其中该运动器械至少部分地由木头构成。这一方面由根据权利要求12的方法限定，使得基本由木头构成地区域被由具有相同或更低水平的弯曲弹性的热改性木制成的部分代替，从而在显著减轻重量的同时导致相同或更高的弯曲强度的设计。另外，本发明的构想所基于的另一目的在于说明一种提高运动器械的弯曲强度的方法，该运动器械具有手柄区域和连接到手柄区域的击打区域，该运动器械至少部分地由木头构成。根据本发明，这通过根据权利要求13的方法来实现，运动器械的基本由木头构成的区域被由相同类型的热改性木制成的部分代替。本发明的另一目的在于提供一种方法，其有利地确保击打区域的材料以耐久的方式连接，从而它们抵抗环境的影响。这通过本发明的权利要求14来实现。有利的改进形成了从属权利要求的主题。一种制造运动器械的方法，该运动器械具有手柄区域并具有连接到手柄区域的击打区域，在击打区域为层状结构且击打区域至少部分使用热改性木的情况下，所述层至少部分地通过热层压连接，也就是说温度有时高于100°c。这种方法可以在运动器械的层之间产生抗性的、耐久的以及特别地防风雨的连接，其中，该方法另外通过使用去掉了可能的加热步骤或减少可能的加热步骤的持续时间的炭化木而被显著地简化。一种有利的改进是击打区域的最上面的覆盖层通过热层压叠置。特别地，这产生了耐久的连接，以可以满足加强的抗风化性的要求。
以下将参照附图更详细地解释本发明，其中图1示出了乒乓球拍或高尔夫球棍形式的根据本发明的运动器械的示例性实施例，图2示意性地示出了击打区域的一种可能的层结构，图3示出了击打区域的另一种示例性实施例，图4示出了击打区域的另一变形。图5示出了乒乓球拍的示意性结构。图6示出了乒乓球拍的击打区域的层结构的另一示例性实施例。
具体实施例方式图1示出了例如乒乓球拍或高尔夫球棍形式的根据本发明的运动器械1。其具有手柄区域200和连接到手柄区域的击打区域100。根据本发明，击打区域100至少部分地使用热改性木构成。举例来说，图5示出了乒乓球拍的结构，其手柄区域200具有两个手柄外壳201、202，其击打区域100为具有手柄过渡区域220、230的底板的形式。该底板同样是手柄区域200的组成部分。根据本发明，炭化木的上述特性提高了运动器械1的在使用、设计和生产方面的优点。特别是，与常规木头相比，其在重量减轻的同时可以实现更硬的设计，这还通常导致生产过程中与成本相关的优点。这特别是对于可实现的击打区域100的加速度与被击打或撞击的物体的加速度之间的比来说是重要的。运动器械感觉的变化基本由目标修改方式限定，特别应该强调的是，如果使用由热改性木，击打产生的噪声保持为基本相同。在一有利的设计中，热改性木被提供在击打区域的外部可视边界表面上。在乒乓球拍的方案中，特别有利地包括通常由其上产生泡沫的橡胶状涂层覆盖的区域。这样的外表面被证明是尺寸非常稳定的，就击打区域100的内部结构来说，这给出了一定的设计自由度。此外，低水平的膨胀和收缩以及平衡湿度的低吸收导致击打区域100的特性在所有环境条件下保持恒定，因此操作特性几乎不变化。特别地，这也作用于近似与运动器械1的使用寿命对应的时间周期，因为易变形的成分和树脂已经在木头的热改性过程中基本被去除。热改性木的平衡水分含量形式的防水特性降低至70%，将抗风化性提高到相当大的程度。因此，将炭化木设置在击打区域100的外表面上提供了气候缓冲器，也提高了基本的抗风化性。此外，可提供一有利的结构，用于将防风雨性(weatherproofing)扩展至作为整体的运动器械。特别地，热改性木也可用于手柄区域200中。另外，全部防风雨的结构意味着不会由于腐烂而产生新的对于天气敏感的区域。 总体上说，这有助于该运动器械具有长的使用寿命。使用热改性木的防风雨结构不排除使用另外的方法来获得防风雨性。然而，炭化木最大限度地免除了二次防腐剂在木头区域的使用。特别地，可以将热改性木设置在核心区域或击打区域100的中心，优选地，如上所述，击打区域100也包裹在炭化木中。热改性木的抗真菌性使得不需要注入杀真菌剂。此外，抗风化涂层可涂敷在例如热改性木的区域中。热改性木的基本防风雨性意味着涂层厚度与常规结构相比可以相当薄。因此，这种保护性涂层的负面特性、例如硬度和重量的分布上的改变被相当大地避免，从而使其操作特性提高。此外，使用热改性木降低了对抗风化的补充措施的依赖。特别是在例如保护性涂层的区域中的相对较小的机械损伤的情况下，依然确保了防风雨性。用于实现防风雨性的添加剂通常具有一定的挥发性，其一方面对环境具有明显的损害，另一方面对运动器械1 的耐久性也具有危害。在例如运动器械1的外表面上使用热改性木，其与防风雨的附着粘接以及涂层材料一起，在其他的抗风化措施相同的情况下，提供了提高的耐久性能，其在任何程度下特别是相对较小的损伤下不需修理。因此，另外的所使用的附着粘接以及涂层材料也为防风雨结构。如图4所提供的示例性实施例，进一步可以通过薄膜115实现抗风化性，薄膜115 例如由PU (聚氨酯)、PVC (聚氯乙烯)或PE (聚乙烯)制成，其完全包裹击打区域100的区域。相对于被包裹区域的厚度，这里薄膜115的厚度可以忽略。优选地，在1 μ m与Imm 之间，特别优选地在20 μ m至500 μ m之间。这形成了防风雨的核心部分，核心部分的外侧优选被叠置有热改性木141、142，因此，其形成了击打区域的完全防风雨外壳。这里，由于在空间中至少两个相互垂直的方向上，该膜的厚度与核心部分150的厚度的比小于1 9，所以相对于核心部分150很薄的薄膜115所导致的操作特性的改变几乎不能察觉。此外，这些特性可通过核心部分150的结构而调整。结果是，其具有非常好的防风雨性，且击打特性与常规设计几乎相同。此外，该薄膜可以用于形成击打区域100的耐久涂层，从而可形成用于进一步单独调整击打区域100的紧固基底。在如图1所示的乒乓球拍的情况中，薄膜特别用于泡沫材料的紧固基底。优选地可以想到，作为击打区域100的调整措施，击打区域100至少部分地包含常规木头。特别地，热改性木具有相当大地改变的材料特性，因此，与常规木头的结合还显著地提高了材料特性的多样性。从而确保了精确的调整。特定地，这使得可以调节反弹特征， 以及重量分布。因此，不仅限于击打区域，常规木头也可以推荐用于例如手柄区域中。如已在图4和图6中所示的，图2中示出的示例性实施例提供了由多个层110-114 形成的击打区域100。限定一优选方向被证明是有利的，力通过层系统沿该优选方向被引导远离。特别地，图2中又一次示出了限定两个优选方向131和132的层结构，其示出了沿不同方向偏转的力。特别地，力的偏转由层材料的弯曲弹性限定，因此，在这些层中的一个使用热改性木可以使得例如力的偏转被选择性地调整，并优选地提高了沿被击打物体的方向的力。在图6所示的乒乓球拍的情况中，相应的层优选为外层112和114。特别有利的是，如果层112-114的边界表面具有沿空间120中的至少一个方向的平面平行定向，其中，平面平行定向120的方向垂直于击打区域100的优选反弹方向130。 与由于手柄区域200的引导和紧固所导致的击打区域100的力吸收相比，朝向远离被击打或撞击的物体的力的方式非常重要。在层的厚度的辅助下，平面平行定向使得可以产生不同弯曲弹性的区域，由于作为整体的系统的改变的自然频率范围，这些区域结合在一起提升了改变的弯曲弹性和屈服动力(bending dynamics)。因此，可以通过改变热改性木的层厚度来调整沿优选反弹方向的反弹特性。在一个有利的改进中，层系统110-114的反弹特性通过为该系统所选择的材料来调整。特别地，在限定层厚度的情况下，使用热改性木通常导致称为回弹级别的提升。在图1所示的乒乓球拍的情况中，例如可以将木头替换为相同类型的热改性木。 这导致击打动力的提升，击打动力可以增强的回弹级别来测量。例如巴沙木(balsa)的具有相对较低的相对密度的木头通常具有显著的弯曲弹性。但对于相同类型的热改性木来说通常不是很明显，因此使用热改性木来代替轻质木头意味着被撞击或击打的物体更好地获得动量，这导致更有力、更强的连续击打。因此可以用相同类型的热改性木代替木头，反过来，因为在热改性过程中将减轻10%的重量，这还导致重量的减轻。这可以用于例如通过合适的材料选择来调整反弹特性。另外，还可以例如将单位体积重量为600_1200kg/m3的高相对密度的木头，例如使用例如橡木、鸡翅原木(wenge)、巴西玫瑰木或依奇原木(ekki)，替换为单位体积重量为 100-500kg/m3的更轻型的热改性木，例如巴沙木、阿尤斯(ayous)或冷杉。因此，热改性木的使用导致减轻重量的设计。热改性木的弯曲弹性比得上具有相当高的相对密度的类型的木头。因此可以例如在保持大约相同的设计且不以任何方式改变特性的同时，用具有相同的或更高的弯曲强度的更轻质的热改性木代替相对较重的木头。这可以用于例如通过合适的材料选择来调整重量分布。这些措施可以使得乒乓球拍的重量在硬木的情况下，从通常的90_140g降低至 70-110g的范围，在软木的情况下，从通常的60-85g降低至45-75g的范围。以上所述的选择以与乒乓球拍类似的方式应用于如图1所示的高尔夫球棍。然而，应当注意的是，改进高尔夫球棍的兴趣重点不在于减轻重量。作为代替的是，用热处理木构造击打区域100使得可以例如通过安装另外的重量改变球棍的重心。这在很多情况下能够扩大最适宜的反弹表面积，并且这可有助于改进的或更容易的击打控制。这在乒乓球拍的情况下也能以类似的方式想到。在另一示例性实施例中，如图3所示的层系统110-114包括至少三个层。特别地， 其有利地限定载体层110。通常设计为比其他层111-114更厚的载体层基本上限定了击打区域(100)的重量。在乒乓球中，目标是尽量减轻该层的重量，而在高尔夫球中，扮演关键角色的是能够实现的总动量，因此，可以设想对载体层的特别的单独重量调整。有利地，另外的层以平面平行的方式相对于载体层对称地布置。特别地，被击打或撞击的物体与运动器械1之间的接触周期对于影响物体的可能性非常重要。因此提供层111或112是可取的， 其被设计为增长如前所述的接触周期并因此具有高水平的弯曲弹性。此外，通过提供具有更高水平的弯曲稳定性的层111或112而提升基础稳定性。该层有利地包含热改性木。此外，图3所示的示例性实施例示出了相对于层111和112对称设置的层113和 114，从而示出了五个层的整体。这在击打区域100的两个侧面具有相同的击打特性时是特别有利的。在一个有利的改进中，击打区域100或手柄区域200可包含复合材料，例如碳、芳纶、玻璃纤维或钛。这些复合材料特别由于其抗张强度而闻名。与热改性木结合，可以将实现弯曲弹性的层与具有高相对密度的木头结合。然而，炭化木层/复合材料层的重量仅仅是被代替的木头的重量的一小部分，并且因此产生了减轻重量的很大的潜力。由于高相对密度的木头为通常非常昂贵的通常不设置在可承受基底上的所谓的热带木材，由热改性木代替这种木头产生了成本上的优点并且另外有助于维护资源。即使在热带木材层被补充了复合材料的炭化木代替时，也可以实现成本上的优点。根据本发明，以上所述的用于提高弯曲强度或减轻重量的调整选择并不局限于运动器械1的层撞击打区域100。因此，例如大致可以想到，在减轻重量的方法中用基本由热改性木形成且具有相同或更高弯曲强度的部分代替基本由木头构成的区域。这通常提高设计的类似的稳定性，但是减轻了重量。此外，根据本发明，在提高弯曲强度的方法中，可在运动器械中用基本由相同类型的热改性木形成的部分代替基本由木头构成的区域。这使得可以以简单且节省成本的方式提高强度，且特别地实现该设计的更坚固的结构。特别地，由于无需任何其他的设计措施， 例如提供加厚的部分或为运动器械1装配支撑元件，设计成本也可相当大程度地降低。此外，使用热改性木使得通过热层压连接层状结构非常容易。热层压通常被理解为在高于100°C的温度下熔化粘接材料，并施加一定的压力以连接包括至少两个层的层压件的组成部件。所使用的木头的热改性导致非常低的水分含量，以及挥发物质和树脂的几乎完全丧失。此外，这种木头的尺寸非常稳定，因为在热改性过程中，木头的内应力也降低了。因此，在达到高于100°c的温度时，发生除气作用的趋势大大降低，从而建立具有高水平的尺寸稳定性的层压件的简单的热层压。特别地，因此也可以制造防风雨的层压连接，例如通过使用对应的塑料薄膜或者防风雨树脂作为粘接材料。特别有利的是，核心区域可以以这种方式被层压至塑料薄膜中， 因此该核心区域以简单的方式获得抗风化性。
然而，最上面的覆盖层的热层压并不排除使用塑料薄膜。在乒乓球拍的情况中，因而还能想到使用具有泡沫橡胶状材料的非膨胀的防风雨粘接连接，因此实现涂敷材料的粘接连接的防风雨性。因此，根据本发明，运动器械的击打特性可以被特别地调整到使用者的需求，从而减轻重量并将运动器械改进为坚固的结构，以提供更长的使用寿命，并保持低的生产成本。
权利要求
1.一种运动器械(1)，特别是乒乓球拍或高尔夫球棍，具有手柄区域(200)并具有连接到所述手柄区域O00)的击打区域(100)，其中，所述击打区域(100)至少部分地由已被热改性的木构成。
2.根据权利要求1所述的运动器械，其特征在于，至少所述击打区域(100)和/或手柄区域O00)的外部可视边界表面由热改性木构成。
3.根据前述权利要求中任一项所述的运动器械，其特征在于，该运动器械(1)为防风雨结构。
4.根据前述权利要求中任一项所述的运动器械，其特征在于，该运动器械具有完全由塑料薄膜包裹的核心区域，其中，在空间中至少两个相互垂直的方向上，所述薄膜的厚度与所述核心区域的厚度的比小于1 9。
5.根据前述权利要求中任一项所述的运动器械，其特征在于，所述击打区域(100)和/ 或手柄区域(200)至少部分由常规木头构成。
6.根据前述权利要求中任一项所述的运动器械，其特征在于，所述击打区域(100)和/ 或手柄区域(200)包括多个层。
7.根据权利要求6所述的运动器械，其特征在于，所述层(110，111，112，113，114)的边界表面在空间中的至少一个方向上以平面平行的方式定向，其中，所述层(110，111，112， 113，114)的所述平面平行的定向(120)优选垂直于所述击打区域的优选反弹方向(130)。
8.根据权利要求6或7所述的运动器械，其特征在于，反弹特性通过所述层系统(110， 111，112，113，114)的材料选择来调整。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的运动器械，其特征在于，重量分布通过所述层系统(110，111，112，113，114)的材料选择来调整。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的运动器械，其特征在于，所述击打区域(100) 和/或手柄区域(200)包括至少三个层。
11.根据前述权利要求中任一项所述的运动器械，其特征在于，所述击打区域(100)和 /或手柄区域(200)具有复合材料，特别是碳、芳纶、玻璃纤维或钛。
12.—种减轻运动器械的重量的方法，所述运动器械具有手柄区域(200)并具有连接到所述手柄区域的击打区域(100)，其中，所述运动器械(1)至少部分地由木头构成，其特征在于，基本由木头构成的部分被由具有相同或更低水平的弯曲弹性的热改性木制成的部分代替。
13.一种提高运动器械的弯曲强度的方法，所述运动器械具有手柄区域O00)并具有连接到所述手柄区域的击打区域(100)，其中，所述运动器械(1)至少部分地由木头构成， 其特征在于，基本由木头构成的区域被由相同类型的热改性木制成的部分代替。
14.一种制造如权利要求6至11中任一项所述的运动器械的方法，其特征在于，所述层 (110，111，112，113，114)至少部分地通过热层压连接。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述击打区域(100)的最上面的覆盖层通过热层压叠置。
全文摘要
本发明涉及一种运动器械(1)，特别是乒乓球拍或高尔夫球棍，其包括手柄区域和连接到所述手柄区域(200)的击打区域(100)，其中，所述击打区域(100)至少部分地由已被热改性的木构成。
文档编号B27K5/06GK102271769SQ201080004234
公开日2011年12月7日 申请日期2010年1月7日 优先权日2009年1月8日
发明者迈克尔·谢奈德 申请人:Tt-特宁森股份有限公司