專利名稱：球的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于籃球、手球、橄欖球和美式足球任何一種的球。更具體地說，本發(fā)明涉及具有足夠的表面耐磨性、優(yōu)異的緩沖性能和優(yōu)異的防滑性能的球，其適用于籃球、手球、橄欖球或美式足球。
背景技術(shù)：
諸如籃球、手球、橄欖球或美式足球的球要求有各種性能。例如，經(jīng)歷反復(fù)與手、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，在球與手直接接觸的情況下，為降低接球時(shí)對指尖的沖擊就要求有柔式緩沖性能。
迄今已經(jīng)提出了獲得具有緩沖性能的球的多種方法。
例如，已經(jīng)提出了皮革狀片材以及由該皮革狀片材形成的球，所述皮革狀片材至少包含以下4層無孔高分子彈性體層(第一層)、多孔高分子彈性體層(第二層)、由高分子彈性體和無紡布形成的層(第三層)以及無紡布層(第四層)(參見專利文獻(xiàn)1)。然而，專利文獻(xiàn)1的方法中，通過使用各自具有實(shí)際使用耐久性的高分子彈性體形成第一層和第二層，生產(chǎn)的球有不足夠的緩沖性能并且不能適當(dāng)?shù)赜米鬟\(yùn)動(dòng)用球等例如籃球。
此外，已經(jīng)提出了合成皮革，該合成皮革具有包含聚氨酯作為主要組分的透明無孔層，該透明無孔層層壓在用聚氨酯層覆蓋并具有凸凹形狀的纖維基材的表面上。該合成皮革在凹部和無孔層之間具有空氣層，并且凸部和無孔層之間的粘合部分的總面積是合成皮革的表面積的50至90％(參見專利文獻(xiàn)2)。然而，即使在專利文獻(xiàn)2中，還沒有獲得兼?zhèn)渚彌_性能和實(shí)際使用耐久性的用手操縱的球(例如籃球)。
球例如籃球需要具有防滑性能以改善可用性。已經(jīng)提出具有優(yōu)異防滑性能的籃球，它包括9至12個(gè)覆蓋蒙皮(cover panels)和用于接合球本體外表面上的覆蓋蒙皮的溝形成構(gòu)件(參見專利文獻(xiàn)3)。然而，在專利文獻(xiàn)3中，由于覆蓋蒙皮的接合部分處溝形成構(gòu)件的面積比率小，難以獲得足夠的防滑性能。
此外，已經(jīng)提出了在外表面上具有許多多角形凹部的籃球(參見專利文獻(xiàn)4)。然而，該多角形的凹部導(dǎo)致由包含纖維基材的片材形成的球具有較差的軟性、緩沖性能和觸感。此外，該球存在的問題是，與地面碰撞時(shí)的耐磨性降低，或球表面容易被弄臟。
此外，已經(jīng)提出了在外表面上具有數(shù)個(gè)特定凹痕的籃球(參見專利文獻(xiàn)5)。根據(jù)專利文獻(xiàn)5，該凹痕在凸部和凹部之間具有200至500μm的高度差，相鄰接凹部的垂直投影面積為79至314mm2(直徑10至20mm)，凹部之間的平均間隔8至16mm(5/16至5/8英寸)。然而，如此大的凹痕導(dǎo)致由包含纖維基材的片材形成的球存在問題，例如降低的耐磨性，以及低劣的緩沖性能和防滑性能。
此外，已經(jīng)提出了具有層壓在含有聚氨酯的纖維材料表面上的濕凝固聚氨酯覆蓋層的吸汗球材料，其中所述覆蓋層在其表面上具有很多突起和在突起之間的凹部，并且所述突起的側(cè)面是開孔的(參見專利文獻(xiàn)6)。然而，專利文獻(xiàn)6的材料容易變臟，并且長時(shí)間使用污垢積聚，從而顯著地劣化防滑效果，妨礙其使用，并且提供的柔式緩沖性能不足。
因此，需要具有足夠的表面耐磨性、緩沖性能和防滑性能的球。

專利文獻(xiàn)1JP-A-2000-102629專利文獻(xiàn)2JP-A-11-093081專利文獻(xiàn)3JP-A-2003-117026專利文獻(xiàn)4US 4,991,842專利文獻(xiàn)5US 5,518,234專利文獻(xiàn)6US 6,024,661發(fā)明公開 考慮到上述情況，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供具有足夠表面耐磨性、優(yōu)異柔式緩沖性能和優(yōu)異防滑性能的球，其可以適用于籃球、手球、橄欖球或美式足球。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)進(jìn)行了廣泛研究，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)該目的可以通過在纖維基材表面上形成具有基本上連續(xù)的凸部和特定的凹部的覆蓋層，從而完成本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供下列(1)用于籃球、手球、橄欖球和美式足球任何一種的球，包括一種片材，其纖維基材的表面上形成覆蓋層，該覆蓋層具有基本上連續(xù)的凸部和鄰接該凸部的半球形的凹部，其中凸部和凹部之間的高度差是50至1,000μm，相鄰接凹部的垂直投影面積是3至30mm2，凹部相互之間的平均間隔是0.5至3mm；(2)上述第(1)項(xiàng)的球，其中覆蓋層由高分子彈性體形成；(3)上述第(2)項(xiàng)的球，其中高分子彈性體呈多孔形式；(4)上述第(1)或(2)項(xiàng)的球，其中凹部的垂直投影面積的總面積為片材表面積的30至60％；(5)上述第(1)或(2)項(xiàng)的球，其中至少部分凸部表面或凹部表面被防滑性樹脂覆蓋；(6)上述第(1)或(2)項(xiàng)的球，其中纖維基材是由纖維纏繞織物和高分子聚合物形成的皮革狀纖維基材；和
(7)上述第(1)或(2)項(xiàng)的球，其中纖維基材具有0.4至3.0mm的厚度。
本發(fā)明的球通過在纖維基材的表面形成覆蓋層，該覆蓋層具有基本上連續(xù)的凸部和鄰接該凸部的特定的半球形的凹部，從而具有足夠的表面耐磨性、用于降低抓握球時(shí)對指尖的沖擊的基本上連續(xù)的凸部的優(yōu)異緩沖性能，以及優(yōu)異的防滑性能。因此，本發(fā)明的球可以適用作籃球、手球、橄欖球或美式足球。
實(shí)施發(fā)明的最佳實(shí)施方式 在構(gòu)成本發(fā)明的球的片材中，在纖維基材表面上形成具有基本上連續(xù)的凸部的覆蓋層。覆蓋層優(yōu)選由高分子彈性體形成。在這里，“基本上連續(xù)的凸部”是指例如如下所述的表面狀態(tài)，即在平坦的片材表面上以一定間隔從表面?zhèn)葦D壓的多個(gè)凸形狀形成在轉(zhuǎn)接的凹形狀(凹部)的周圍。
形成具有“基本上連續(xù)的凸部”的片材可以使用任何已知方法，只要可以穩(wěn)定地提供所需的凹凸形狀。例如，形成具有“基本上連續(xù)的凸部”的片材的方法可以使用包括使用具有所需凹凸形狀的軋花輥等對在纖維基材表面上形成由高分子彈性體構(gòu)成的覆蓋層的表面的方法；以及包括通過在具有所需凹凸形狀的脫膜片材上澆鑄和固化高分子彈性體液體而形成高分子彈性體層，而使用該高分子彈性體層作為具有“基本上連續(xù)的凸部”的片材表面層的方法。
重要的是，鄰接所述凸部形成的半球狀的凹部(在下文中，可以簡稱為凹部)各自具有3至30mm2的垂直投影面積，而且相鄰凹部之間的平均間隔是0.5至3mm。此外，重要的是，凸部和凹部之間的高度差是50至1,000μm。形成凹部的方法的實(shí)例包括涉及通過使用軋花輥形成前述凸形狀的方法；和涉及通過使用具有類似形狀的軋花平板或脫膜紙形成凸形狀的方法。然而，涉及使用軋花平板的方法不適用于大量生產(chǎn)。涉及使用脫膜紙的方法提供在凸部和凹部之間基本上限于約200至300μm的高度差。在接近所述限度的高度差的情況下，凹凸部形成的銳度(sharpness)往往不足。為了改善銳度，必須在更大的壓制力下壓制脫膜紙，并且片材的結(jié)構(gòu)往往更硬。因此，在這些方法中，涉及通過使用軋花輥形成凸形狀的方法是優(yōu)選的。
當(dāng)通過使用軋花輥形成預(yù)定凸部時(shí)，可以通過任意地設(shè)定條件形成凸部，所述條件例如所用輥的軋花深度、輥溫度、軋花壓力和軋花時(shí)間。對這些條件沒有特別的限制，但是可以通過調(diào)節(jié)如下參數(shù)獲得所需的軋花深度輥的軋花深度在80至1,100μm的范圍內(nèi)；輥溫度在150至180℃的范圍內(nèi)；軋花壓力在5至50kg/cm的范圍內(nèi)；軋花時(shí)間在10至120秒的范圍內(nèi)。
通常，通過將由天然皮革、合成皮革等形成的多個(gè)片縫在一起，或者通過將多個(gè)片一起貼合到球的芯材上，生產(chǎn)本發(fā)明的球，即用于用手抓球的球類運(yùn)動(dòng)的球，例如籃球、手球、橄欖球或美式足球。在這里，使各個(gè)片的外周之間相接觸的部分形成條紋或接縫。然而，在本發(fā)明中片材表面上的凸部和凹部不是指在這些片的外周上形成的條紋或接縫，而是指在這些片的表面上形成的形狀。凸部和凹部不包括通常存在于充氣型球的表面上的充氣口，并且不包括在球表面上局部地形成的標(biāo)識。
用于球類運(yùn)動(dòng)例如籃球的球表面形狀必須是呈當(dāng)球員隨機(jī)抓球時(shí)至少指尖能與凸部接觸的形態(tài)。因此，作為球表面的形狀，凸部和鄰接凸部形成的半球形的凹部之間的高度差是50至1,000μm，優(yōu)選70至500μm。當(dāng)高度差小于50μm時(shí)，因?yàn)楫?dāng)用手掌握球時(shí)指尖的力均勻地分散在球的表面，所以難以獲得良好的防滑性能。當(dāng)高度差超過1,000μm時(shí)，雖然防滑性能良好，但是球使用時(shí)的耐磨性可能降低。在本發(fā)明中，用語“凸部和凹部之間的高度差”是指通過以下方式得到的值從橫截面照片的10個(gè)點(diǎn)測量凸部的最高部分和鄰接該凸部的半球形凹部的最深部分之間的高度差；并取該10個(gè)點(diǎn)的測定值的平均值。
此外，在本發(fā)明的片材中，凹部的垂直投影面積是3至30mm2，優(yōu)選5至20mm2。當(dāng)垂直投影面積超過30mm2時(shí)，提供良好的防滑性能，但是球使用時(shí)的耐磨性可能降低。當(dāng)垂直投影面積小于3mm2時(shí)，因?yàn)楫?dāng)用手掌抓球時(shí)，一根指尖抓住的凸部的數(shù)目增加并且指尖的力均勻地分散在球的表面，所以難以提供良好的防滑性能。在本發(fā)明中，用語“凹部的垂直投影面積”是指被邊界包圍的凹部區(qū)域相對于片材表面的垂直投影面積。在片材橫截面中觀察到的包括半球形凹部和連續(xù)凸部的形狀中，凸部和凹部之間的邊界，如果形狀都是彎曲的，則是指與片材表面的法線成45°角的部分，或者，如果形狀具有轉(zhuǎn)角，則是指轉(zhuǎn)角部分。
凹部的垂直投影面積的總面積，用相對于片材表面積的比率表示，優(yōu)選是30至60％，更優(yōu)選40至50％。當(dāng)用比率表示的凹部總面積小于30％時(shí)，因?yàn)楫?dāng)用手掌抓球時(shí)一根指尖抓住的凹部的面積和數(shù)目降低，所以難以提供良好的防滑性能。與此相反，當(dāng)用比率表示的凹部總面積超過60％時(shí)，雖可提供良好的防滑性能，但是球使用時(shí)的耐磨性可能降低。在這里，通過用電子顯微鏡測量半球形凹部的垂直投影面積，得到凹部垂直投影面積的總面積相對于片材的表面積的比率，用每單位面積的比率的形式表示。
此外，重要的是，凹部具有半球形的形狀。在這里，用語“半球形”不是指完全的半球形的形狀，而是指基本上半球形的形狀。在本發(fā)明中，“半球形”的形狀優(yōu)選是在不通過球中心的面進(jìn)行切割而形成的具有較小體積的立體形狀。凹部具有這樣的半球形的形狀，從而可以兼具非半球形形狀不能獲得的立體形狀本身的耐久性、耐磨性，及適合指尖形狀的良好的防滑性能。
此外，本發(fā)明的半球形凹部之間的平均間隔必須是0.5至3mm。當(dāng)所述平均間隔小于0.5mm時(shí)，因?yàn)榘疾勘舜颂咏?，?dǎo)致凸部形狀局部過于銳利，從而軟性、緩沖性能、觸感和表面耐磨性劣化。當(dāng)平均間隔超過3mm時(shí)，配合性能和防滑性能會劣化。凹部之間的平均間隔優(yōu)選是1至2mm。
用語“凹部之間的平均間隔”是指通過以下步驟獲得的數(shù)值的平均值用電子顯微鏡給表面拍照；任意選擇10個(gè)凹部；以凹部的外周為基準(zhǔn)測量相鄰的凹部之間的最短距離。凸部和凹部之間的邊界，如果凹部如上所述都是曲線，則指與片材表面的法線成45°角的部分，或者如果凹部具有轉(zhuǎn)角，則指轉(zhuǎn)角，并且被邊界包圍的部分被稱為外周。
可以在軋花處理之前或之后進(jìn)行著色處理。考慮到軋花處理期間可能的變色，優(yōu)選在軋花處理之前進(jìn)行著色處理?？紤]到耐熱性、耐光性和耐磨度，最優(yōu)選將顏料用作著色劑?？梢酝ㄟ^各種方法進(jìn)行著色處理，例如凹版印刷法、染色法、反向涂布法和直接涂布法。考慮到生產(chǎn)性，成本等，最優(yōu)選通過凹版印刷法進(jìn)行著色處理。
在本發(fā)明中，必要時(shí)可以通過例如以下方法進(jìn)一步增加防滑性能涉及在至少一部分連續(xù)凸部和凹部上涂布防滑性樹脂的方法；或涉及用防滑性樹脂構(gòu)成至少一部分凸部和凹部的方法。防滑性樹脂的優(yōu)選實(shí)例包括通過橡膠類單體例如丁二烯或異戊二烯的均聚或嵌段共聚得到的樹脂；通過丙烯酸單體的均聚或嵌段共聚得到的丙烯酸類聚合物，或尿烷類聚合物等溶劑型聚合物和乳劑型聚合物?？梢栽谔峁┓阑阅艿臉渲薪M合使用其它類聚合物。
此外，可以將已知的粘合劑例如多萜樹脂或石油類烴樹脂加入所述防滑性樹脂。此外，可以通過添加無機(jī)或有機(jī)顆粒、粉末等調(diào)節(jié)防滑性能。此外，還可以以不降低表面耐磨性的量將軟化劑、填料、抗老化劑等加入表面樹脂。
各種方法可以用于用防滑性樹脂覆蓋片材表面的凸部的方法。特別是在用防滑性樹脂單獨(dú)覆蓋凸部時(shí)，優(yōu)選采用選擇性涂布防滑性樹脂的方法。其具體方法是涉及通過使用凹版印刷輥轉(zhuǎn)移防滑性樹脂的方法。通過涉及在整個(gè)表面涂布防滑性樹脂的方法用防滑性樹脂覆蓋凸部和凹部兩者。其具體方法包括涉及通過噴涂涂布防滑性樹脂的方法；涉及通過刮刀涂布等在整個(gè)表面上以恒定厚度涂覆防滑性樹脂的方法；涉及在基材例如成膜用工程紙(process paper)的整個(gè)表面上涂布防滑性樹脂和通過粘合層將膜粘合到基材層上的方法；以及涉及通過擠出模頭從擠出機(jī)均勻擠出防滑性樹脂到基材上用來在其表面上成膜的方法。
構(gòu)成本發(fā)明的球的片材具有在纖維基材例如天然皮革、編織物或無紡布的表面上形成的上述覆蓋層。
可以用于本發(fā)明的片材的纖維基材的實(shí)例包括各種纖維基材，例如天然皮革、編織物或紡布。當(dāng)編織物、無紡布等用作纖維基材時(shí)，根據(jù)需要可以用高分子彈性體浸漬纖維基材。任何已知的皮革狀片材可以用作纖維基材。其中，優(yōu)選由纖維纏繞織物和高分子彈性體形成的皮革狀纖維基材，特別優(yōu)選具有用海綿狀高分子彈性體浸漬的三維纏繞的無紡布(它被用作纖維纏繞織物)的纖維基材。這是因?yàn)樵谄谋砻嫔相徑舆B續(xù)凸部的凹部良好地適合抓球的指尖，并且片材表面具有柔軟的觸感和質(zhì)地(texture)，以及一定程度的緩沖性能，從而改善防滑性能。
任何已知的天然纖維、合成纖維或半合成纖維都可以用作構(gòu)成用作纖維基材的編織物、無紡布等的纖維；只要可以滿足球的表面材料所需的機(jī)械物性。從穩(wěn)定性、成本等角度考慮，優(yōu)選使用工業(yè)上已知的纖維素類纖維、丙烯酸類纖維、聚酯類纖維、聚酰胺類纖維等或它們的混合物。在本發(fā)明中，雖然沒有特別的限制，但優(yōu)選能獲得類似于天然皮革的柔軟質(zhì)地的超細(xì)纖維(microfine fiber)。優(yōu)選使用平均纖度為0.3dtex或更小、更優(yōu)選為0.1dtex或更小、以及0.0001dtex或更大的超細(xì)纖維。
形成如上所述的超細(xì)纖維的方法的實(shí)例包括(a)涉及具有預(yù)期平均纖度的超細(xì)纖維的直接紡絲的方法；和(b)涉及纖度大于所述預(yù)期纖度的超細(xì)纖維形成纖維的紡絲、然后將超細(xì)纖維形成纖維轉(zhuǎn)變成具有預(yù)定平均纖度的超細(xì)纖維的方法。
作為經(jīng)由超細(xì)纖維形成纖維形成超細(xì)纖維的方法(b)，通常通過對兩種或更多種不相溶的熱塑性聚合物進(jìn)行復(fù)合紡絲或混合紡絲，然后從纖維中提取或分解除去所述聚合物的至少一部分，或者沿著組分聚合物之間的邊界將聚合物分割或剝離。從其中除去至少一種聚合物組分的超細(xì)纖維形成纖維的典型實(shí)例包括所謂的“海島型纖維”和“多層層壓纖維”。
在海島型纖維中，通過提取或分解除去海組分聚合物，而在多層層壓纖維中，通過提取或分解除去至少一種層壓組分聚合物，從而得到由剩余的島組分形成的超細(xì)纖維束。沿著組分聚合物之間的邊界分割或剝離的超細(xì)纖維形成纖維的典型實(shí)例包括所謂的花瓣?duì)顚訅豪w維或多層層壓纖維，通過物理處理或化學(xué)處理沿著不同聚合物的層之間的邊界將它們彼此剝離成超細(xì)纖維束。
用于所述海島型纖維或多層層壓纖維的島組分聚合物優(yōu)選是可以進(jìn)行熔融紡絲和能夠顯示出足夠的纖維物理性能例如強(qiáng)度的聚合物。島組分聚合物優(yōu)選在紡絲條件下具有比海組分聚合物高的熔體粘度和大的表面張力的聚合物。上述島組分聚合物的實(shí)例包括聚酰胺類聚合物例如尼龍-6、尼龍-66、尼龍-610和尼龍-612；其聚酰胺類共聚物；聚酯類聚合物，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸1，2-丙二醇酯、聚對苯二甲酸1，3-丙二醇酯和聚對苯二甲酸丁二醇酯；及其聚酯類共聚物。
用于所述海島型纖維或多層層壓纖維的海組分聚合物優(yōu)選是這樣的聚合物，它具有低于所述島組分聚合物的熔體粘度，顯示出不同于所述島組分的溶解性和分解性，在用于溶解或除去海組分的溶劑、分解劑等中具有高溶解度，并且與所述島組分具有低相溶性。適用的海組分聚合物的實(shí)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。
適用于形成纖度為0.3dtex或更小的超細(xì)纖維的超細(xì)纖維形成纖維，即，海島型纖維具有30/70至70/30、優(yōu)選40/60至60/40的合適的海/島體積比(海組分/島組分)。當(dāng)海組分的體積比小于30％時(shí)，得到的皮革狀片材難以表現(xiàn)出足夠的柔性，因?yàn)橛萌軇┗蚍纸鈩┑热芙饣蚍纸獬サ暮＝M分量過少，因此需要使用過量的處理劑例如軟化劑。然而，不優(yōu)選使用過量的處理劑，因?yàn)樗赡軐?dǎo)致多種問題，例如機(jī)械物性如撕裂強(qiáng)度的劣化，對其它處理劑的不利影響，對觸感的不利影響，并且耐久性差。當(dāng)海組分的體積比超過70％時(shí)，得到的皮革狀片材難以穩(wěn)定地確保機(jī)械物性在球用基材的足夠水平，因?yàn)橛赏ㄟ^溶解或分解脫除后得到的島組分形成的纖維的絕對量過少。此外，大量的要通過溶解或分解除去的組分可能導(dǎo)致問題，例如因?yàn)槊摮涣紝?dǎo)致的質(zhì)量變化和大量被除去組分的處理等。此外，考慮到關(guān)于生產(chǎn)速度、生產(chǎn)成本等的生產(chǎn)性，其大量是不合適的，因此工業(yè)上不合乎需要。
對于生產(chǎn)適用作纖維纏繞織物的三維纏繞無紡布的方法，只要是可獲得適于球用基材的重量或密度等的方法就沒有特別的限制，可采用以往公知的各種方法來制造。使用的織物的實(shí)例包括由短纖維形成的無紡布；和由長絲形成的無紡布。用于形成網(wǎng)的方法可以使用任何已知的方法，例如梳理、造紙和紡粘法。通過已知的方法將網(wǎng)纏繞，例如單獨(dú)的針刺法或射流噴網(wǎng)成布法或其組合。
這些方法中，特別優(yōu)選通過下述方法生產(chǎn)三維纏繞無紡布以約1.5至5倍的拉伸比拉伸紡紗用纖維，將其機(jī)械卷曲，然后切成約3至7cm長的短纖維，將其用梳理法解纖后再通過制纖維網(wǎng)機(jī)形成具有所需密度的網(wǎng)。將得到的網(wǎng)層壓至所需重量，并通過使用單或多鉤針以約300至4,000刺孔/cm2對其進(jìn)行針刺，在厚度方向纏繞纖維。
然后，根據(jù)需要用高分子彈性體浸漬得到的纖維纏繞織物，例如三維纏繞無紡布。通過任何已知的方法，例如浸捏(dip-nipping)、刀涂、棒涂、輥涂和噴涂，單獨(dú)或組合使用高分子彈性體的溶液或分散液浸漬所述纖維纏繞織物，然后將高分子彈性體用干法或濕法凝固成具有很多空隙的海綿狀。
通常用于生產(chǎn)皮革狀片材的任何已知高分子彈性體可以作為高分子彈性體使用。所述高分子彈性體的優(yōu)選實(shí)例包括聚氨酯類樹脂、聚酯類彈性體、橡膠類樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚丙烯酸類樹脂、聚氨基酸類樹脂、硅系樹脂、其改性產(chǎn)物、其共聚物及其混合物。
將水分散液或有機(jī)溶液中的高分子彈性體浸入纖維纏繞織物，并主要通過干法凝固(對于水分散液)或通過濕法凝固(對于有機(jī)溶液)，將其凝固成海綿狀。當(dāng)使用水分散液時(shí)，優(yōu)選添加熱敏膠凝劑，從而可以通過干法凝固，或通過干法凝固結(jié)合汽蒸或遠(yuǎn)紅外加熱等方法在厚度方向均勻凝固高分子彈性體。當(dāng)使用有機(jī)溶液時(shí)，優(yōu)選結(jié)合使用凝固改性劑，從而形成更均勻的空隙。將浸入纖維纏繞織物、特別是三維纏繞無紡布的高分子彈性體凝固成海綿狀，從而得到具有與天然皮革狀類似質(zhì)地和適用作球用材料的各種物理性能的基材。
在本發(fā)明中，從得到的復(fù)合狀態(tài)的纖維纏繞織物的質(zhì)地和物理性能均衡的觀點(diǎn)看，優(yōu)選將聚氨酯類樹脂作為浸入所述纖維纏繞織物的高分子彈性體使用。
所述聚氨酯類樹脂的典型實(shí)例是那些通過預(yù)定摩爾比的如下物質(zhì)的反應(yīng)生產(chǎn)的至少一種平均分子量為500至3,000的聚合物二醇，選自聚酯二醇、聚醚二醇、聚醚酯二醇、聚內(nèi)酯二醇和聚碳酸酯二醇等；至少一種有機(jī)二異氰酸酯，選自芳香、脂環(huán)和脂肪族有機(jī)二異氰酸酯，例如甲苯二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯、苯二異氰酸酯、4，4′-二苯甲烷二異氰酸酯、4，4′-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯；和至少一種增鏈劑，選自具有至少兩個(gè)活性氫原子的低分子化合物，例如二醇、二胺、羥胺、肼和酰肼。聚氨酯可以其兩種或更多種的混合物的形式使用，或可以聚合物組合物的形式使用，所述聚合物組合物是通過根據(jù)需要添加聚合物例如合成橡膠、聚酯彈性體或聚氯乙烯得到的。
當(dāng)使用超細(xì)纖維形成纖維作為所述纖維時(shí)，對浸漬和凝固高分子彈性體的溶液或分散液后得到的復(fù)合片材，或?qū)n和凝固高分子彈性體的溶液或分散液之前的纖維片材進(jìn)行超細(xì)纖維化處理。于是，將超細(xì)纖維形成纖維轉(zhuǎn)變成超細(xì)纖維束，從而得到由超細(xì)纖維纏繞織物和高分子彈性體形成的皮革狀纖維基材。當(dāng)對復(fù)合片材、特別是海島型纖維進(jìn)行超細(xì)纖維化處理時(shí)，除去海組分聚合物從而在超細(xì)纖維束和高分子彈性體之間形成空隙，以減弱超細(xì)纖維束被高分子彈性體的拘束。因此，皮革狀纖維基材往往具有較軟的質(zhì)地。所以，在本發(fā)明中優(yōu)選對復(fù)合片材(浸漬和凝固高分子彈性體之后)進(jìn)行超細(xì)纖維化處理。
相反，當(dāng)對纖維片材進(jìn)行超細(xì)纖維化處理時(shí)，超細(xì)纖維束被高分子彈性體強(qiáng)烈地拘束，并且皮革狀纖維基材傾向于具有更硬的質(zhì)地。然而，通過降低皮革狀纖維基材中高分子彈性體的比例，可以充分抑制這種具有較硬質(zhì)地的趨勢。因此，為了得到具有較高的纖維比例的致密硬質(zhì)地，優(yōu)選對纖維片材(浸漬和凝固高分子彈性體之前)進(jìn)行超細(xì)纖維化處理。
例如，可以根據(jù)球的類型或所需物理性能、使用者優(yōu)選的球質(zhì)地等，任意地選擇用于球表面材料的纖維基材的厚度。其厚度優(yōu)選是0.4至3.0mm，盡管不特別地局限于此。當(dāng)纖維基材的厚度小于0.4mm時(shí)，往往難以確保球用材料的最低必需機(jī)械性能例如拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度和耐磨性。相反，當(dāng)纖維基材的厚度超過3.0mm時(shí)，作為材料的機(jī)械性能沒有特別的缺陷，并且緩沖性能雖有改善傾向，但超過3.0mm的厚度不是優(yōu)選的，因?yàn)榍虮旧淼闹亓吭黾印?br> 纖維基材中纖維與高分子彈性體的質(zhì)量比可以適當(dāng)選擇以調(diào)節(jié)物理性能或質(zhì)地，并且在本發(fā)明的本質(zhì)意義中沒有特別的限制。例如，作為球用材料具有一般優(yōu)選的皮革狀質(zhì)地的纖維基材，當(dāng)對復(fù)合片材進(jìn)行超細(xì)纖維形成時(shí)，具有通常35/65至65/35、優(yōu)選40/60至60/40的纖維/高分子彈性體的質(zhì)量比，或當(dāng)對纖維片材進(jìn)行超細(xì)纖維形成時(shí)，具有通常65/35至95/5、優(yōu)選60/40至90/10的纖維/高分子彈性體的質(zhì)量比。
可以使用多種方法用于在纖維基材表面上形成由高分子彈性體形成的覆蓋層。所述方法的一個(gè)實(shí)例包括以由纖維基材表面和刀、棒、輥等之間的預(yù)定間隙確定的量，將高分子彈性體的分散液、溶液或熔融液連續(xù)涂布到纖維基材的表面上，并用干法干燥成薄膜形式或凝固、干燥成多孔形式的方法；用濕法凝固、干燥成多孔形式的方法；或熔融造面的方法。
在本發(fā)明中，當(dāng)通過使用軋花輥、軋花平板等在高分子彈性體覆蓋層上形成連續(xù)凸部時(shí)，高分子彈性體層優(yōu)選是通過干法或濕法凝固和干燥得到的多孔形式?；蛘?，當(dāng)通過使用脫膜紙轉(zhuǎn)移在高分子彈性體覆蓋層上形成連續(xù)凸部時(shí)，考慮到表面觸感和質(zhì)地，優(yōu)選將高分子彈性體層用干法或濕法凝固和干燥，盡管不是特別局限于此。當(dāng)使用分散液時(shí)，凝固和干燥方法通常包括使用添加劑例如發(fā)泡劑；通過干法連續(xù)凝固和干燥的方法。當(dāng)使用溶液時(shí)，凝固和干燥方法通常優(yōu)選通過涂布含有高分子彈性體的不良溶劑的處理劑或在含有高分子彈性體的不良溶劑的處理浴中浸漬，使高分子彈性體凝固成多孔形式的方法。
當(dāng)由纖維纏繞織物和高分子彈性體形成的纖維基材作為纖維基材使用時(shí)，在本發(fā)明中優(yōu)選使用一種同時(shí)完成使浸入纖維基材的高分子彈性體的凝固和用于形成覆蓋層的高分子彈性體的凝固的方法。從而，凝固后的干燥可以在一個(gè)步驟中進(jìn)行，并且將纖維基材和高分子彈性體覆蓋層(多孔表面層)整體地粘合在得到的皮革狀片材中。
另一種用于在纖維基材的表面上形成高分子彈性體覆蓋層的方法包括在轉(zhuǎn)移片材例如薄膜或脫膜紙上涂布一次預(yù)定量的高分子彈性體分散液或溶液；將高分子彈性體按照與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，通過粘合劑，或通過使用含有高分子彈性體的溶劑的處理液的再溶解，將得到的薄膜整體粘合到纖維基材上，然后剝離轉(zhuǎn)移片材的方法等。其又一種方法包括將預(yù)定量的高分子彈性體分散液或溶液一次性涂布到轉(zhuǎn)移片材上；并在干燥或凝固高分子彈性體之前或期間將轉(zhuǎn)移片材貼到纖維基材上，從而在凝固時(shí)整體地粘合高分子彈性體層與纖維基材的方法。
形成覆蓋層的高分子彈性體優(yōu)選是能夠在某種程度上提供防滑性能的樹脂，不是象樹脂本身那樣具有滑動(dòng)性能的樹脂?？梢允褂玫臉渲膶?shí)例包括合成橡膠、聚酯彈性體、聚氯乙烯和聚氨酯類樹脂?？紤]到彈性、柔軟性、耐磨性、多孔形式的形成性等之間的平衡，在那些樹脂中，與浸入纖維纏繞織物的高分子彈性體同樣地優(yōu)選使用聚氨酯類樹脂。
如上所述的各種聚氨酯可以作為聚氨酯類樹脂使用。聚氨酯可以其兩種或更多種的混合物的形式使用，或可以聚氨酯聚合物組合物的形式使用，所述聚氨酯聚合物組合物是通過根據(jù)需要添加聚合物例如合成橡膠、聚酯彈性體或聚氯乙烯得到的?？紤]到耐水解性、彈性等，作為主要使用的聚氨酯，優(yōu)選使用由聚丁二醇代表的聚醚類聚合物二醇形成的樹脂。
要涂布到纖維基材上的高分子彈性體的溶液或分散液可適當(dāng)包括添加劑例如著色劑、光穩(wěn)定劑或分散劑，根據(jù)用途單獨(dú)添加或添加其兩種或更多種的組合物。其它添加劑除了用于干法發(fā)泡的發(fā)泡劑，例如用于濕法凝固的凝固調(diào)節(jié)劑等可以根據(jù)需要任意地選擇，并優(yōu)選單獨(dú)添加或添加其兩種或更多種的組合物，以控制多孔形狀。
當(dāng)聚氨酯作為高分子彈性體使用時(shí)，將含有作為主要組分的聚氨酯的溶液涂布到纖維基材上，并整體浸入含有聚氨酯不良溶劑的處理浴中，從而將聚氨酯凝固成多孔形式。作為聚氨酯的典型不良溶劑優(yōu)選使用水，然而將聚氨酯的良好溶劑例如二甲基甲酰胺與作為不良溶劑的水混合作為處理浴時(shí)，通過適當(dāng)設(shè)定其混合比即可控制凝固狀態(tài)，即多孔形式或形狀等，故是優(yōu)選采用的方法。
本發(fā)明的球在表面上具有基本上連續(xù)的凸部，因此具有足夠的表面耐磨性、優(yōu)異的緩沖性能和優(yōu)異的防滑性能。臨接凸部的預(yù)定凹部的形成提供抓球的手的優(yōu)異的適合效果，從而進(jìn)一步改善防滑性能。因此，本發(fā)明的球可以作為用于籃球、手球、橄欖球或美式足球的球適當(dāng)?shù)厥褂谩?br> 實(shí)施例 接下來，通過實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例。在這些實(shí)施例中，除非另有說明，“份”和“％”分別代表“質(zhì)量份”和“質(zhì)量％”。
如下所述評估了在下面實(shí)施例和比較例中防滑性能、緩沖性能以及假定與地面碰撞例如運(yùn)球中與地面碰撞的耐磨性試驗(yàn)。
10名任意地挑選的籃球球員評估了與傳統(tǒng)的籃球(比較例1)相比本發(fā)明的球是否易滑落。
10名任意地挑選的籃球球員評估了與傳統(tǒng)的籃球(比較例1)相比，抓本發(fā)明的球時(shí)沖擊是更強(qiáng)或還是更弱。
以37千米/小時(shí)的速度和60°的入射角向1.6m遠(yuǎn)處的膠合板投擲球20,000次，然后觀察球的表面狀態(tài)，并如下所述進(jìn)行評估。
實(shí)際使用中不產(chǎn)生問題的水平觀察不到表面剝離和明顯的污物。
實(shí)際使用中產(chǎn)生問題的水平觀察到充氣口附近或球表面的表面剝離或明顯的污物。
實(shí)施例1將尼龍-6(島組分)和高流動(dòng)性低密度聚乙烯(海組分)熔紡成海/島混紡纖維(海組分/島組分比例＝50/50)。將得到的纖維拉伸、卷曲，然后切成各自纖度為3.5旦尼爾的長51mm的短纖維。梳理所述短纖維，通過交叉折疊方法(cross-lapping method)層壓成網(wǎng)。然后通過使用單鉤毛毯針(single-barbed felt needle)以980P/cm2的針刺密度進(jìn)行針刺，從而得到單位面積質(zhì)量為450g/cm2的無紡布。在加熱下干燥所述無紡布，壓制使其表面平滑，并用16％二甲基甲酰胺(在下文中稱為“DMF”)的聚醚類聚氨酯溶液浸漬，隨后在DMF水溶液中使之凝固。然后，用熱水洗滌無紡布，并用熱甲苯萃取并除去纖維中的聚乙烯，從而得到由尼龍-6超細(xì)纖維和多孔聚氨酯形成的、厚度為1.2mm的合成皮革狀纖維基材。
將聚醚類聚氨酯(MP-105，大日本油墨化學(xué)工業(yè)株式會社制)的DMF溶液(固體含量20％)以400g/m2的量涂布到所述合成皮革狀纖維基材的表面上，并在水中凝固，從而形成多孔形式的高分子彈性體層。用包含茶色顏料的醚類聚氨酯油墨對高分子彈性體層進(jìn)行著色，并使用具有多個(gè)半球形凸部的軋花輥在170℃的溫度、10kg/cm的壓力、1米/分鐘的軋花速度下進(jìn)行軋花，從而得到覆蓋層，所述半球形凸部各自具有1mm的高度和自上表面8mm2的投影面積。得到的凸凹形狀在連續(xù)的凸部和鄰接所述凸部的半球形凹部之間任何位置具有大致相同的高度差，并且平均高度差為400μm。得到的形狀具有大致相同的凹部垂直投影面積，即，從凹部自垂直于片材表面的上面方向的凹部投影面積，其平均垂直投影面積為7mm2。此外，得到的凸凹形狀在凹部之間的平均間隔為1.5mm，并且凹部投影面積的總面積是整個(gè)片材的投影面積的40％。然后，使用醚類聚氨酯油墨通過凹版印刷方法僅染色得到的凸部的上表面，所述醚類聚氨酯油墨是通過預(yù)先向要著色的色料中加入炭黑以改變油墨色調(diào)至更黑顏色的油墨。
生產(chǎn)了用如此得到的片材覆蓋的籃球，并將其用于籃球比賽。結(jié)果，由于對凸部的抓握，實(shí)施例1的籃球與傳統(tǒng)的籃球(比較例1)相比具有優(yōu)異的防滑性。此外，由于凸部的緩沖性，與傳統(tǒng)的籃球相比，實(shí)施例1的籃球在指尖抓握球時(shí)指尖受到的沖擊明顯降低。實(shí)施例1的籃球?qū)τ诔扇颂貏e是未充分發(fā)育指尖的兒童來說具有傳統(tǒng)籃球不能實(shí)現(xiàn)的適應(yīng)性。此外，實(shí)施例1的籃球即使長時(shí)間使用也具有良好的防滑性。
實(shí)施例2在2個(gè)步驟中使用150目的凹版印刷輥將聚碳酸酯類聚氨酯(U-5811，可以從Seikoh Chem Co.，Ltd.獲得)的DMF溶液(固體含量7％)作為提供防滑性的樹脂涂布到實(shí)施例1中生產(chǎn)的具有著色上表面的片材的表面上的凸部上，隨后在130℃下干燥。
按照與實(shí)施例1中相同的方式，使用如此得到的片材生產(chǎn)了籃球，并使用。結(jié)果是，實(shí)施例2的籃球具有與實(shí)施例1相同的緩沖性，并具有比實(shí)施例1更好的防滑性，并且對于握力通常低于成人的兒童來說具有更優(yōu)異的適應(yīng)性。
實(shí)施例3按照與實(shí)施例1相同的方式獲得了片材，其中，在任何位置在連續(xù)凸部和鄰接凸部的半球形凹部之間的高度差大致相同，并且平均高度差是80μm；凹部的垂直投影面積，即，自垂直于片材表面的上面方向的凹部投影面積對于任何凹部來說也大致相同，所不同的是其平均垂直投影面積是4mm2；凹部之間的平均間隔是2.5mm；并且凹部投影面積的總面積是整個(gè)片材投影面積的31％。然后，使用醚類聚氨酯油墨通過凹版印刷方法僅染色得到的凸部的上表面，所述醚類聚氨酯油墨是通過預(yù)先向要著色的色料中加入炭黑以改變油墨色調(diào)至更黑顏色的油墨。
生產(chǎn)了用如此得到的片材覆蓋的籃球，并將其用于籃球比賽。結(jié)果，由于對凸部的抓握，實(shí)施例3的籃球與傳統(tǒng)的籃球(比較例1)相比具有優(yōu)異的防滑性。此外，由于凸部的緩沖性，與傳統(tǒng)的籃球相比，實(shí)施例3的籃球在指尖抓握球時(shí)指尖受到的沖擊明顯降低。實(shí)施例3的籃球?qū)τ诔扇颂貏e是未充分發(fā)育指尖的兒童來說具有傳統(tǒng)籃球不能實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用性。此外，實(shí)施例3的籃球即使長時(shí)間使用也具有良好的防滑性。
實(shí)施例4按照與實(shí)施例1相同的方式獲得了片材，在任何位置在連續(xù)凸部和鄰接凸部的半球形凹部之間的高度差大致相同，并且平均高度差是850μm；凹部的垂直投影面積，即，自垂直于片材表面的上面方向的凹部投影面積對于任何凹部來說也大致相同，所不同的是平均垂直投影面積是25mm2；并且凹部之間的平均間距是0.7mm。然后，使用醚類聚氨酯油墨通過凹版印刷方法僅染色得到的凸部的上表面，所述醚類聚氨酯油墨是通過預(yù)先向要著色的色料中加入炭黑以改變油墨色調(diào)至更黑顏色的油墨。
生產(chǎn)了用如此得到的片材覆蓋的籃球，并將其用于籃球比賽。結(jié)果，由于對凸部的抓握，實(shí)施例4的籃球與傳統(tǒng)的籃球(比較例1)相比具有優(yōu)異的防滑性。此外，由于凸部的緩沖性，與傳統(tǒng)的籃球相比，實(shí)施例4的籃球在指尖抓握球時(shí)指尖受到的沖擊明顯降低。實(shí)施例4的籃球?qū)τ诔扇颂貏e是未充分發(fā)育指尖的兒童來說具有傳統(tǒng)籃球不能實(shí)現(xiàn)的適應(yīng)性。此外，實(shí)施例4的籃球即使長時(shí)間使用也具有優(yōu)良的防滑性。
比較例1按照與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)了片材，所不同的是使用軋花輥提供通常用于籃球的凸凹形狀，即直徑約1.8mm，間距約0.5mm、高度差約200μm的許多半球形突起；并且沒有基本上連續(xù)的凸部。生產(chǎn)了在表面上具有如此得到的片材的籃球，并使用。與實(shí)施例1相比，比較例1的籃球具有差的緩沖性，而且具有抓球時(shí)對指尖大的沖擊。比較例1的籃球可以由成人使用，但是不適于兒童，并且與實(shí)施例1的籃球相比容易滑落。
比較例2按照與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)了片材，所不同的是軋花速度是4米/分鐘，在連續(xù)的凸部和鄰接凸部的凹部之間的高度差是30μm，而且凹部的垂直投影面積是2.5mm2。生產(chǎn)了在其表面上具有如此得到的片材的籃球，并使用。象比較例1中那樣，比較例2的籃球具有差的緩沖性，并具有抓球時(shí)對指尖大的沖擊。比較例2的籃球可以由成人使用，但是不適于兒童，并且與實(shí)施例1的籃球相比容易滑落。
比較例3按照與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)了片材，所不同的是鄰接連續(xù)凸部的凹部的垂直投影面積是50mm2。生產(chǎn)了在其表面上具有如此得到的片材的籃球，并使用。比較例3的籃球具有良好的緩沖性，但是假定與地面碰撞例如運(yùn)球中的耐磨試驗(yàn)結(jié)果表明，該籃球處于實(shí)際使用中產(chǎn)生問題的水平。與實(shí)施例1的籃球相比，比較例3的籃球容易滑落。
比較例4按照與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)了片材，所不同的是鄰接連續(xù)凸部的凹部之間的平均間隔是0.4mm。生產(chǎn)了在其表面上具有如此得到的片材的籃球，并使用。比較例4的籃球具有良好的緩沖性，但是柔軟性、緩沖性和觸感差。假定與地面碰撞例如運(yùn)球中的耐磨試驗(yàn)結(jié)果表明，該籃球處于實(shí)際使用中產(chǎn)生問題的水平。
比較例5按照與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)了片材，所不同的是鄰接連續(xù)凸部的凹部之間的平均間隔是3.7mm。生產(chǎn)了在其表面上具有如此得到的片材的籃球，并使用。假定與地面碰撞例如運(yùn)球中的耐磨試驗(yàn)的結(jié)果表明，比較例5的籃球處于實(shí)際使用中不產(chǎn)生問題的水平。比較例5的籃球具有良好的柔軟性，但適應(yīng)性和防滑性差。與實(shí)施例1的籃球相比，比較例5的籃球容易滑落。
比較例6按照與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)了片材，所不同的是鄰接連續(xù)凸部的凹部形狀改為圓柱形。生產(chǎn)了在其表面上具有如此得到的片材的籃球，并使用。比較例6的籃球具有良好的防滑性，但柔軟性、防滑性和觸感差。假定與地面碰撞例如運(yùn)球中的耐磨試驗(yàn)的結(jié)果表明，比較例6的籃球處于實(shí)際使用中產(chǎn)生問題的水平。
比較例7按照與實(shí)施例1相同的方式生產(chǎn)了片材，所不同的是鄰接連續(xù)凸部的凹部的外周的形狀改為六邊形。生產(chǎn)了在其表面上具有如此得到的片材的籃球，并使用。比較例7的籃球具有良好的防滑性，但柔軟性、防滑性和觸感差。假定與地面碰撞例如運(yùn)球中的耐磨試驗(yàn)的結(jié)果表明，比較例7的籃球處于實(shí)際使用中產(chǎn)生問題的水平。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的球通過具有在纖維基材表面上的基本上連續(xù)的凸部和鄰接凸部的特定半球形凹部，而具有足夠的表面耐磨性，通過基本上連續(xù)的凸部的優(yōu)異緩沖性可降低抓球時(shí)對指尖的沖擊，還具有優(yōu)異的防滑性。因此，本發(fā)明的球可以適用作籃球、手球、橄欖球或美式足球。
權(quán)利要求
1.用于籃球、手球、橄欖球和美式足球中的任何一種的球，包括一種片材，其纖維基材的表面上形成覆蓋層，該覆蓋層具有基本上連續(xù)的凸部和鄰接該凸部的半球形的凹部，其中凸部和凹部之間的高度差是50至1,000μm，相鄰接凹部的垂直投影面積是3至30mm2，凹部相互之間的平均間隔是0.5至3mm。
2.權(quán)利要求1的球，其中覆蓋層由高分子彈性體形成。
3.權(quán)利要求2的球，其中高分子彈性體呈多孔形式。
4.權(quán)利要求1或2的球，其中凹部的垂直投影面積的總面積為片材表面積的30至60％。
5.權(quán)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樹脂覆蓋。
6.權(quán)利要求1或2的球，其中纖維基材是由纖維纏繞織物和高分子聚合物形成的皮革狀纖維基材。
7.權(quán)利要求1或2的球，其中纖維基材具有0.4至3.0mm的厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供用于運(yùn)動(dòng)的充氣型球，其具有優(yōu)異的防滑性能和足夠的機(jī)械強(qiáng)度例如表面耐磨性，并且其特別可以適用于球材料領(lǐng)域，例如籃球、美式足球或橄欖球。用于籃球、手球、橄欖球和美式足球任何一種的球，包括一種片材，其在纖維基材表面上形成覆蓋層，該覆蓋層具有基本上連續(xù)的凸部和鄰接該凸部的半球形的凹部，其中凸部和凹部之間的高度差是50至1,000μm，相鄰接凹部的垂直投影面積是3至30mm
文檔編號D06N3/00GK1960783SQ20058001746
公開日2007年5月9日 申請日期2005年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者藤澤道憲, 石井禎弘, 佐伯武俊 申請人:可樂麗股份有限公司, 米卡薩株式會社