专利名称：羽毛球专用人工羽毛及由其制成的羽毛球的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种羽毛球专用的人工羽毛，本实用新型还涉及采用这种人工羽毛制成的羽毛球。
背景技术：
采用人工材料代替天然鹅鸭羽毛来制作羽毛球是产业界和羽毛球运动界的一个理想。因为鹅鸭毛羽毛球的耐打性太差，导致运动员频频换球，并使打球成本大大提高；同时鹅鸭毛羽毛球生产工艺繁杂、材料本身的成本也较高。但是，这种材料替换所隐藏的技术困难决非一般人所能想象。产业界开展相关的研究工作已经超过20年，但到目前为止，还没有任何一种人工材料代替鹅鸭毛制成的羽毛球在综合性能上达到优质鹅鸭毛羽毛球的水平。现有塑料羽毛球的综合性能根本满足不了水平稍好的业余选手的技术要求，更是被专业运动员所遗弃。直到2007年，才开始出现具有实用价值的羽毛球专用人工羽毛(或称人工羽毛)；到2009年底，才有采用人工羽毛制成的羽毛球上市。但这种采用人工羽毛制成的羽毛球仍然存在旋转速度不够、生产工艺复杂或者是超重的问题，还是没有完全达到优质鹅毛球的水准。羽毛球是一项对球品的技术细腻度要求非常高的产品。运动员在长期的练习和比赛中，已经培养出了非常细腻的击打体验。这种击打体验以优质的天然鹅毛球为基础，包括重量、球速、旋转、高远球飞行轨道、放小球的稳定性、搓球翻滚、击球手感、击球声音、落点准确度等等。人工材料羽毛球就是要在这些因素上尽最大可能的接近优质天然鹅毛球。影响羽毛球综合性能的，至少有以下七大要素重量、重量分布、重心位置、球体支撑强度、正面风阻力(或称轴向风阻力)、绕轴风阻力和抗击打耐力。相应地就产生三大技术难关材料关、结构关和工艺关。这七大要素和三大技术难关的任何一项不能达标，羽毛球就不能被运动员所接受，也就难以在商业上取得成功。因此在考核一种羽毛球新技术是否实用时，要从上述七大要素三大难关进行综合评判。换句话说小小的羽毛球实际上是一个系统工程，包含了多个子系统，各个子系统之间紧密关联，相互影响，任何一个子系统的微小调整都会带动全系统综合性能的改变。从检索到的跨度超过20年的专利说明书来看， 绝大部分是针对某一子系统的单独改造，而且大都是基于理论假想的设计，未经实际验证。 所以几乎全部都不具有实用性、或者无法实现。也正是这个原因，才历经20余年，截止到 2007年，除了鹅鸭羽毛球和性能有缺陷的塑料羽毛球之外没有任何具实用价值的新型羽毛球出现。其中重量、重量分布和旋转是目前球体材料人工化过程中最难解决的要素。羽毛球对重量的变化非常敏感，其敏感度达到0. 1克数量级，也就是说在一些关键部位，只要 0. 1克的重量改变就会引起羽毛球整体性能的重大变化。而对于单片羽毛来说，对重量的敏感度则达到了 0. 01克，也就是说，每片羽毛如果增加0. 01克，则整球裙部将至少增加0. 15 克，这样的重量改变将严重破坏羽毛球的飞行性能。现有的塑料羽毛球和人工羽毛的球裙部分大都超重。羽毛球的重心最好落在球头和球体连接部附近。如果裙部太重，重心上移，羽毛球极易翻滚，而越靠近羽毛球裙部顶端位置，对超重的敏感度就越大，因为这个位置的力矩最大；如果裙部过轻，重心过于下移，则球头下坠，也影响性能。但从工程技术上来讲， 羽毛球裙部的重量越轻越好，因为在保证羽毛球球体有足够支撑强度的前提下把产品做得更轻是一个高难的技术问题，而掌握了超轻的裙部制造技术后，再进行配重则是很容易解决的。有些人工材料羽毛球为了减重，就把球裙支杆做得很细、球裙做得很薄。重量是达标了，但强度不够了，球也不旋转了。羽毛球是否能稳定旋转是非常关键的。绕轴风阻力就是用来推动羽毛球绕轴旋转的。羽毛球飞行时绕轴旋转不但可以稳定其飞行过程，而且能有效消耗部分飞行动能，在羽毛球被大力扣杀时，有一定的减速作用，使其飞行速度更符合运动的要求。另外，影响羽毛球飞行性能还有一个不被人注意的、细微的、但又很关键的因素 风阻力突变现象——如果球裙支撑杆太软，则羽毛球裙部在被大力击打瞬间会出现剧烈变形，随即又恢复正常，在这一缩一张的过程，风阻力产生剧烈变化，使羽毛球飞行速度产生瞬间突变，运动员也许感觉不到这种速度的变化，但可以明显体会到羽毛球的飞行和标准羽毛球是有区别的——出球感觉会变得怪异、落点会不准确。所以说，人工材料羽毛球的开发永远面临七大要素、三大难关的互相制约，只考虑某一方面的性能是不行的。近年出现的人工羽毛主要有两种，但实现产业化的只有一种——由两片发泡塑料片材贴合，并将羽梗上半截包裹在里面而制成的人工羽毛。这种人工羽毛制成的羽毛球在综合性能已经超越现有的整体球裙塑料羽毛球，但在耐打性上则远远不如塑料羽毛球，其耐打性略好于标准天然羽毛球。不过，这种人工羽毛球的综合性能和标准天然羽毛球相比还是有一定差距——其根本的原因就是对重量最为敏感的羽毛头部过于厚重。但如果采用更薄的发泡片材以减轻重量时，又会出现羽片绕轴方向的支撑力不够的问题，从而使羽毛球转速减慢，甚至完全不旋转。如果采用更细的羽梗来减轻重量，则羽梗的支撑力又不够了，从而出现上述所说的风阻力突变现象。实际测试表明，现有单根人工羽毛的头部重量(包括羽毛片整体和大约半截羽梗的总重量)超过了 0.07克，羽片和半截羽梗的重量大致各占一半。而单根标准羽毛球用鹅鸭羽毛的头部重量一般在0. 05克左右，极少超过0. 06克。就是这微乎其微的0. 01克的超重，使得球裙整体超重了 0. 15克以上(整球为15到16根羽毛)，从而在一定程度上影响了羽毛球的飞行性能——主要表现在⑴击球手感偏重；⑵羽毛球击球回头迟滞；⑶放小球时极易翻滚，或者用球拍颠小球时会翻滚。正是上述这些缺陷，使得羽毛球爱好者还是不大愿意采用这种仿真羽毛球，运动员更是拒绝使用这种仿真羽毛球来训练。如果能在保证强度的前提下，找到新的替换材料解决这0.01克的超重问题，无疑就可以制成性能更为优异的人工羽毛球。如前所述，这种人工羽毛球的耐打性还是没有达到理想的状态。在经过多次击打后，发泡塑料表面慢慢就会出现裂痕，直至完全破碎。经过繁杂的试样试打后，终于发现有一种材料作为底布(支撑基层)和发泡塑料片材相结合后，具有更好的抗击打性能，同时在重量和支撑强度上又附合羽毛球的要求。这种材料就是涤丝纺布料。涤丝纺布料也叫涤塔夫，是一种相对较挺刮而轻质的化纤布料。在2009年7月四日公开的2008100594409专利说明书中介绍了采用涤丝纺布料制作人工羽毛，并采用补强构件的方式来增强羽梗和羽片之间的连接强度。但实际制成的样球经试打后发现这个方案存在难以克服的问题，使得这种羽毛球的实用性很低。第一，采用细线缝合补强构件或小贴片补强构件来配合涤丝纺布料制成人工羽毛，虽然这种人工羽毛的重量很轻，但是有两个大缺陷(1)因为羽片的横向支撑力不足，羽毛球旋转力不够，导致转速太慢甚至完全不旋转·’⑵是耐打性不好，因为羽片边缘的纤维丝会很快松散，形成毛边而无法再用。第二，采用大贴片补强构件来配合涤丝纺布料制成人工羽毛，也存在三方面问题(1)重量容易超重；( 贴片式补强构件和羽片之间的连接不牢固，很容易被打得开裂，耐用性不好(3)涤丝纺布料虽然挺刮，但缺少弹性，很容易被打得变形，使羽毛球使去旋转力。换句话说，就是是难以解决合适的补强构件的材料问题。而本实用新型则相当于采用了发泡塑料片材来充当大贴片式的补强构件材料，取得了出人意料的效果。一，选材合适的发泡塑料片材重量很轻，超重问题不再出现；二，涤丝纺布料和发泡塑料片材相粘合后，其十字交叉的经纬线就和发泡塑料片材表面紧密结合。 当这种羽片受到强烈击打时，尽管发泡塑料片材表面出现裂痕，但由于作为底布的涤丝纺的存在，羽片整体并不会被破坏；同样由于发泡塑料片材料良好的粘结性，涤丝纺布料的边缘并不会被打散；三，因为发泡塑料片材的高弹性，羽片不会轻易地被打变形，从而大大提高了这种人工羽毛的耐打性。在本实用新型这种人工羽毛中植入少量的弹性增强丝后，可以大幅提升羽片的横向支撑刚性，从而可以进一步采用更轻的底布和更薄发泡塑料片材。这样的处理又可以得到非常可观的减重效果。经手工制样的实测表明，16片羽片的总重量在0. 40克左右，也就是说单片重量大约为0. 025克——这相当于比现有人工羽毛的羽片减重了近0. 01克！而且还有进一步减重的技术前景，这样的减重效果给羽毛球的性能带来了立竿见影的提升效果(1)击球手感偏重得到根本性缓解；( 羽毛球击球回头趋于正常；C3)放小球时不再无序翻滚，用球拍颠小球时也不再翻滚；(4)耐打性则有了大幅度的提升。另外，现有的这种两片发泡塑料贴合式人工羽毛的羽片非常肥厚，羽片的厚度超过了 1.5mm，有的更是超过2. 0mm。因此，其视觉感觉非常厚重。采用发泡塑料片材和涤丝纺布粘合得到的羽片则好多了，其厚度一般在1.0mm左右，和天然鹅鸭羽毛的羽片厚度非常接近。
实用新型内容本实用新型说明书或权利要求书中，在涉及方向或方位描述时，统一遵循以下约定1、在涉及横竖方向时，和羽梗平行的方向为竖向，和羽梗垂直的方向为横向；2、涉及上下方位时球头方向为下，球裙方向为上。本实用新型要解决的技术问题之一是提供一种性能更优异的羽毛球专用人工羽毛。本实用新型还要解决的技术问题是提供一种性能更优异的羽毛球。为解决上述技术问题，本实用新型的羽毛球专用人工羽毛，包括羽片和羽梗，其特征在于所述羽片又包括一片由涤丝纺布料制成的支撑基层和一片弹性发泡层，支撑基层和弹性发泡层相对结合，并把羽梗的局部或全部包裹在两者中间。为了进一步提升羽片的横向支撑刚性，还可以在所述羽片中设置弹性增强丝，所述弹性增强丝位于支撑基层和弹性发泡层之间。所述人工羽毛包含2条或2条以上横向的或倾斜的弹性增强丝，并且，至少一条横向的或倾斜的弹性增强丝设置于羽片的最宽处位置，或者，至少一条横向的或倾斜的弹性增强丝是设置在羽片最宽处和羽片中心点之间的位置上。所述人工羽毛还可以包含有竖向的弹性增强丝。一般的弹性塑料丝都可以用来制作弹性增强丝，较常用的有尼龙丝(PA丝)、聚丙烯丝(PP丝)、聚乙烯丝(PE丝)或聚酯丝 (PET丝)，其中又以尼龙丝(PA丝)为最佳。有些植物纤维丝也可以用来制作弹性增强丝， 比如棕丝。采用上述羽毛球专用人工羽毛就可以制成性能优异的羽毛球。相对于头部超重的现有羽毛球专用人工羽毛，本实用新型的人工羽毛重量已达到标准鹅鸭羽毛的水平、重量分布更合理，而且耐打性更好，外观也更接近于天然鹅鸭羽毛。 由该人工羽毛制成的羽毛球具有飞行性能好、击球手感更佳等优点，使人工材料羽毛球在综合性能真正达到了标准鹅鸭毛羽毛球的水平，而在耐打性上则远远好于天然羽毛球。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型的羽毛球专用人工羽毛构成示意图。图2是本实用新型的羽毛球专用人工羽毛正面示意图，包括3条横向的弹性增强丝。
具体实施方式
实施例1如
图1所示，本实用新型的一种羽毛球专用人工羽毛，包括羽片和羽梗12。其中， 羽片又由一片支撑基层111和一片弹性发泡层112构成，支撑基层111和弹性发泡层112 相对结合，并把羽梗的上半截包裹在两者中间。支撑基层111和弹性发泡层112的结合采用胶粘剂粘全工艺。支撑基层111采用涤丝纺布料制作，弹性发泡层112可以采用发泡聚乙烯片材料制作。实施例2如图2所示，本实用新型的一种羽毛球专用人工羽毛，包括羽片11和羽梗12。羽片11的结构和材质和实施例1完全相同，也包括一片支撑基层111和一片弹性发泡层112。 在此基础上，在支撑基层111和弹性发泡层112之间设置了 3根横向的弹性增强丝110，用来提升所述羽片11的横向支撑刚性。这种弹性增强丝110采用弹性尼龙丝制成。
权利要求1.一种羽毛球专用人工羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，其特征在于所述羽片(11) 又包括一片由涤丝纺布料制成的支撑基层(111)和一片弹性发泡层(112)，支撑基层(111) 和弹性发泡层(11 相对结合，并把羽梗的局部或全部包裹在两者中间。
2.如权利要求1所述的羽毛球专用人工羽毛，其特征在于所述羽片(11)还包含有弹性增强丝(113)，所述弹性增强丝位于支撑基层(111)和弹性发泡层(11 之间，用来提升羽片(11)的横向支撑刚性。
3.如权利要求2所述的羽毛球专用人工羽毛，其特征在于所述人工羽毛包含2条或2 条以上横向的或倾斜的弹性增强丝(110)，并且，至少一条横向的或倾斜的弹性增强丝(110)设置于羽片(11)的最宽处位置，或者，至少一条横向的或倾斜的弹性增强丝(110)是设置在羽片(11)最宽处和羽片(11)中心点之间的位置上。
4.如权利要求4所述的羽毛球专用人工羽毛，其特征在于所述人工羽毛还包含有竖向的弹性增强丝(110)。
5.如权利要求2、3或4所述的羽毛球专用人工羽毛，其特征在于所述弹性增强丝 (110)是一种弹性塑料丝。
6.如权利要求5所述的羽毛球专用人工羽毛，其特征在于所述塑料丝是尼龙丝、聚丙烯丝、聚乙烯丝或聚酯丝。
7.采用如权利要求1、2、3、4或6所述的羽毛球专用人工羽毛制成的羽毛球。
专利摘要本实用新型涉及羽毛球专用的人工羽毛，包括羽片(11)和羽梗(12)，其特征在于所述羽片(11)又包括一片支撑基层(111)和一片弹性发泡层(112)，支撑基层(111)和弹性发泡层(112)相对结合，并把羽梗的局部或全部包裹在两者中间，并且，所述支撑基层(111)是由涤丝纺布料制成的。为了进一步提升羽片(11)的横向支撑刚性，在所述支撑基层(111)和弹性发泡层(112)之间还可以设置弹性增强丝(110)。本实用新型还涉及由该人工羽毛制成的羽毛球。
文档编号A63B67/18GK202015467SQ20112015869
公开日2011年10月26日 申请日期2011年5月8日 优先权日2011年5月8日
发明者张文广 申请人:张文广