球拍的单丝弦线和制造该单丝弦线的方法与流程

本发明涉及单丝弦线和用于球拍(例如网球拍、壁球拍、羽毛球拍等)的一组这样的单丝弦线。本发明还涉及制备该单丝弦线的方法。

背景技术：

在球拍运动领域中，球拍由拍柄和拍框组成，一组弦线在两个正交方向延伸穿过拍框，并旨在承受球、羽毛球等的冲击。

在该领域中，技术的发展促使球拍的竞争越来越激烈，其涉及弦线的结构和制造方法(特别是弦线的材料构成方面)的极大改进。

从一般的观点来看，寻找的是弦线显示出良好的(或至少平均的)力量性、控制性、舒适性和耐久性的球拍。力量性是指当运动员击球时，弦线增加球离开弦线时的速度的能力。控制性是指弦线影响球的行为的能力，从而使运动员可以准确地将球击向预定位置、减慢球的速度以及影响球的旋转。舒适性是指弦线降低由运动员击球时弦线承受球的冲击而产生的球拍震动的能力。最后，耐久性是指随着时间和使用，弦线具有降低的结构退化，这特别会导致降低的张力损失，从而使弦线保持其力量性、控制性和/或舒适性。

在不同类型的弦线中，由天然羊肠线制成的弦线具有较低的刚度，从而使得运动员无需较高的力量即可加速球。然而，其对球的控制性较差。通常由聚酰胺制成的复丝弦线也是如此。

单丝弦线通常由聚乙烯、聚酯或聚酰胺制成。由聚乙烯和聚酯制成的单丝具有较高的刚度，从而使得运动员保持准确，且可以较好的控制球。然而，运动员需要较大的力量来加速球。由聚酰胺制成的单丝显示出这些特性，同时也提供了极好的消散球拍震动的能力，但是容易退化并迅速失去张力。

因此，需要显示出力量性和控制性之间的良好平衡，同时还具有良好的舒适性和耐久性的单丝弦线。

特别地，需要显示出较高力量性的单丝弦线，从而使运动员不需较大的力量即可容易地增加球的速度，同时使运动员可以较好的控制球，并且在合理的时间内(优选为比赛时间，对于经验丰富的运动员为几个小时，特别是2至4个小时)随着时间保持基本恒定的张力。

文献fr2934958旨在提高球拍弦线的耐久性，并公开了一种单丝弦线，其包括中心内芯、外围保护层以及中间增强层，所述中间增强层由复合材料制成，并位于中心内芯和外围保护层之间。

中间增强层通过牺牲弦线弹性并增加弦线刚性来提高弦线的耐久性，但由于弦线在球冲击下的弯曲能力降低，这会导致弦线的力量性降低。

技术实现要素：

本发明的目的为提供一种球拍的单丝弦线，所述单丝弦线包括内芯和护套，所述内芯由单一长丝组成，所述护套围绕内芯延伸并与所述内芯接触，其中：

·所述内芯由第一材料制成，所述第一材料包括聚酰胺6以及聚酰胺6和聚酰胺6.6的第一共聚物，

·所述护套由第二材料制成，所述第二材料包括聚酰胺6和聚酰胺6.6的第二共聚物，

第一材料具有比第二材料更大的拉伸模量。

根据单丝弦线的其它任选特征：

-第一材料包括：

-相对于第一材料的总重量，70重量％至90重量％，优选75重量％至85重量％的聚酰胺6，

-相对于第一材料的总重量，10重量％至30重量％，优选15重量％至25重量％的聚酰胺6和聚酰胺6.6的第一共聚物；

-根据一个实施方案，第二材料由(或基本由)聚酰胺6和聚酰胺6.6的第二共聚物制成；在本文中，“由(或基本由)…制成”表示第二材料仅包括一种类型的聚合物(此处为共聚物6/6.6)，但是不排除存在添加剂，例如助滑剂或疏水剂。根据优选的实施方案，相对于第二材料的总重量，基本由共聚物6/6.6制成的第二材料包括至少95重量％的共聚物6/6.6，优选为至少98重量％的共聚物6/6.6；

-护套占弦线的总重量的5重量％至20重量％，优选为8重量％至16重量％；

-内芯占弦线的总重量的80重量％至95重量％，更优选为84重量％至92重量％；

-护套的厚度占弦线的总厚度的2％至7％，优选为3％至6％；

-内芯的厚度占弦线的总厚度的93％至98％，优选为94％至97％；

-内芯的厚度在1200微米和1500微米之间，护套的厚度在20微米和50微米之间；

-第二材料进一步包括至少一种添加剂，所述添加剂选自助滑剂和疏水剂；

-通过内芯和护套的共挤出获得单丝弦线。

本发明的另一个目的为制造如上所述的球拍的单丝弦线的方法，所述方法包括共挤出内芯和护套以制备弦线，和弦线的至少一个拉伸步骤。

根据所述方法的其它任选特征：

-所述方法进一步包括以下步骤：

-通过施加第一预定牵引力对共挤出弦线进行第一次拉伸，其中共挤出弦线在拉伸状态下的长度和共挤出弦线在松弛状态下的长度的比在1和10之间，优选在3.5和4.5之间，

-通过施加第二预定牵引力对弦线进行第二次拉伸，其中共挤出弦线在拉伸状态下的长度和共挤出弦线在松弛状态下的长度的比在1和2之间，优选在1.05和1.55之间；

-第一次拉伸步骤和第二次拉伸步骤是连续的。换句话说，在第一次拉伸中弦线回到松弛位置之后立刻进行第二次拉伸；

-第一次拉伸步骤和第二次拉伸步骤优选为顺序的。换句话说，第一次拉伸之后，将弦线静置预定的时间，然后进行第二次拉伸；

-在共挤出步骤中向第二材料加入至少一种添加剂，所述添加剂选自助滑剂和疏水剂。优选地，在至少一部分的共挤出步骤中连续加入至少一种添加剂。此外，优选在护套的外表面处向第二材料加入至少一种添加剂。

本发明的另一个目的为包括一组如上所述的单丝弦线的球拍。

附图说明

通过如下详细说明并参考附图，本发明的其它特征和优点将变得显而易见，其中：

-图1为本发明的单丝弦线的截面图；

-图2为包括一组根据本发明的单丝弦线的球拍的示意图；

-图3为显示与现有单丝弦线和复丝弦线相比的根据本发明的单丝弦线的弹性形变的图表，

-图4为显示与现有单丝弦线和复丝弦线相比的根据本发明的单丝弦线的张力保持的图表。

具体实施方式

本发明提出了一种球拍的单丝弦线。

根据图1，单丝弦线1包括内芯2和护套3，所述内芯2由单一长丝组成，所述护套3围绕内芯延伸并与所述内芯接触。内芯2具有圆形截面，护套3具有环形截面，所述护套与所述内芯同轴。

下文给出了本说明书中进一步使用的几个术语的定义。

本文使用的术语“刚性”是指材料的拉伸模量(也称为“杨氏模量”或“弹性模量”)。具有高刚度的材料表现出较高的拉伸模量和较低的弹性。

本文使用的术语“几何刚度”类似于术语“刚性”，但是涉及结构。结构的几何刚度取决于所用材料的刚性及其尺寸特性。

参考图1，内芯2由第一材料制成，所述第一材料包括聚酰胺6和聚酰胺6.6的第一共聚物(第一共聚物pa6/6.6)，护套由第二材料制成，所述第二材料包括聚酰胺6和聚酰胺6.6的第二共聚物(第二共聚物pa6/6.6，可与第一共聚物相同)。

聚酰胺6和聚酰胺6.6为表现出良好机械性质的热塑性半结晶聚合物。尽管聚酰胺6具有比聚酰胺6.6更大的拉伸模量，但是它们都是非常刚性的聚合物。

作为示例，聚酰胺6的拉伸模量的范围通常在700mpa(兆帕)和800mpa之间，而共聚物pa6/6.6的拉伸模量的范围通常在500mpa和600mpa之间。

共聚物pa6/6.6的机械性质通常介于聚酰胺6和聚酰胺6.6的机械性质之间。嵌段共聚物pa6/6.6是优选的，因为其性质可以非常接近于聚酰胺6和聚酰胺6.6的更好性质，而不会在其它期望的性质上遭受相应的损失，这取决于共聚物pa6/6.6的结构、共聚物pa6/6.6中聚酰胺6和聚酰胺6.6各自的比例以及制造共聚物pa6/6.6的方法。

同样地，共聚物pa6/6.6的拉伸强度介于聚酰胺6和聚酰胺6.6的拉伸强度之间，或基本等于聚酰胺6.6的拉伸强度。

选择第一材料使其具有大于第二材料的拉伸模量的拉伸模量。

为此，除了第一共聚物pa6/6.6之外，第一材料还包括聚酰胺6。聚酰胺6为第一材料提供了较高的刚性和在弹性形变时较强的消散机械作用(能量)的能力。

因此，内芯2为单丝弦线1提供了较高的几何刚度和强烈地吸收/消散当弦线经受球等的撞击时发生的施加在弦线上的机械作用的能力，从而更好地控制球并减少通过图2所示的球拍5的线网6和球柄7传导的振动。

一个结果是，球拍5使得运动员能够在接球并击球之后减慢球的速度，从而更好地控制球。另一个结果是，运动员在击球时受到更少的震动和冲击，以获得更好的舒适性，从而防止受伤(例如，在网球拍的情况下为网球肘)。

优选地，护套不包含聚酰胺6。然而，必须理解，第二材料可以包括聚酰胺6，但是与第一材料相比，其量非常低。在这种情况下，第二材料中聚酰胺6的重量百分比(相对于第二材料)显著低于第一材料中聚酰胺6的重量百分比(相对于第一材料)。

相似地，还调整第一和第二材料的共聚物pa6/6.6中聚酰胺6的量，从而使第一材料的拉伸模量大于第二材料的拉伸模量。有利地，第二材料的共聚物pa6/6.6中聚酰胺6的重量百分比小于第一材料的共聚物pa6/6.6中聚酰胺6的重量百分比。

因此，第二材料(护套)的拉伸模量低于第一材料(内芯)的拉伸模量。因此，第二材料比第一材料更具弹性，弹性形变时吸收更少的能量并释放更多的能量。

因此，护套3为单丝弦线1提供了较强地释放当弦线经受球等的冲击时施加在所述弦线上的机械作用的能力。

一个结果是球拍使得运动员在击球时能够强烈地加速球。

通过内芯2和护套3的共挤出获得弦线1。

共挤出内芯2和护套3在内芯和护套之间的接触区域处(所述内芯和所述护套紧密接连处)形成界面4。

如前所述，弦线1的内芯2和护套3在化学结构方面具有相似之处。内芯和护套实际上均由聚酰胺基材料(即共聚物pa6/6.6)制成。

在图1中所示的界面4处内芯2和护套3的较强的机械和化学内聚力使得当对弦线提出机械要求时，所述内芯和护套可以协同作用，从而进一步改进弦线的整体机械性质，特别是耐久性和影响球的旋转的能力。

在弦线中，与内芯2的重量比例相比，护套3的重量比例较小。特别地，护套优选占弦线1的总重量的5重量％至20重量％，更优选为8重量％至16重量％。内芯优选占弦线的总重量的80重量％至95重量％，更优选为84重量％至92重量％。

在厚度方面，护套3的厚度占弦线1的总厚度的2％至7％，优选为3％至6％，内芯2的厚度占弦线1的总厚度的93％至98％，优选为94％至97％。

更详细的，护套的厚度的范围优选为20微米至50微米，而内芯的厚度(对应于直径)的范围为1200微米至1500微米。

相对于护套，内芯如此高的重量比例连同内芯和护套的第一材料和第二材料的组成使得弦线具有较高的控制性。

令人惊讶地，尽管护套的重量比例较低，但是其足以为弦线提供较高的力量性(特别是通过赋予弦线爆发性)。在本文中，“爆发”表示球拍以极快的速度回球。

因此，内芯和护套的组合提供了控制性和力量性之间的良好平衡。

当然，取决于使用者预期的运动方式，可以调整内芯和护套的组成和比例，从而提供控制性和力量性之间的最佳折中。

影响球拍弦线的力量性的另一方面为弦线相对于彼此的滑动以及由弦线在滑动时的接触产生的摩擦力。更详细的，当运动员击球时，球撞击弦线使其弯曲，并因此使弦线在相互挤压时在第一方向上相对于彼此滑动。击球之后，球离开弦线，使弦线回复其初始静止位置，并且在与第一方向相反的第二方向上相对于彼此滑动。

为了减小滑动时弦线之间的摩擦力，护套有利地包括一种或多种促进弦线相对于彼此滑动的添加剂，从而为弦线提供增强的动态能力和弹力能力(通常为增强的力量性)。

添加剂优选选自助滑剂和疏水剂。

在助滑剂中，优选的添加剂选自：芥酸酰胺(例如硬脂基芥酸酰胺)、亚乙基双硬脂酰胺、聚酰胺基聚二甲基硅氧烷、具有超高分子质量的聚酰胺基硅氧烷、氟基聚合物、带有二硫化钼的聚合物。

在疏水剂中，优选的添加剂选自：具有超高分子质量的硅氧烷基聚合物、聚二甲基硅氧烷基聚合物、二氧化硅基化合物、陶瓷纳米颗粒基化合物。

对于减小滑动时弦线之间的摩擦力的目的，特别是在制造弦线的过程中，还可以将此类添加剂或其它物质的涂层施加在护套的外围表面上。

根据一个实施方案，除了(或代替)在护套中存在的助滑剂或疏水剂之外，可以将涂层施加在护套的外表面上。所述涂层可以具有防滑性质和/或防水性质。

因此，根据本发明的单丝弦线1具有以下性质：

-由于内芯2较低的弹性而提供的吸收冲击的能力；

-由于护套3的高弹性和低摩擦力而提供的动态能力和弹力能力；

-由于聚酰胺6和共聚物pa6/6.6相对较高的拉伸模量而具有较高的耐久性和随着时间和使用的降低的结构退化和张力退化，

通过内芯和护套的共挤出，以及在二者之间的界面4的形成，进一步改善了弦线的前述性质以及整体机械性质。

因此，单丝弦线显示出力量性和控制性之间的良好平衡，同时还具有良好的舒适性和耐久性。

本发明的另一方面涉及制造上文公开的单丝弦线的方法。

所述方法的第一步骤为内芯和护套的共挤出，以制备弦线。根据共挤出的一般原则，提供了挤出模具，其中第一材料的挤出线旨在形成弦线的内芯，第二材料的挤出线旨在形成弦线的护套。

如上所述，内芯和护套的共挤出使得在内芯和护套的接触区域处形成界面，从而提高弦线的机械性质。

在至少一部分的共挤出步骤中，可以加入(优选连续地)至少一种前述的添加剂。此外，优选在护套的外表面处向第二材料加入所述添加剂。

所述方法进一步包括在确定的温度和湿度条件下拉伸单丝弦线。

所述方法进一步包括通过向弦线施加第一预定牵引力对弦线进行第一次拉伸。根据以下条件选择牵引力的值：

-弦线的拉伸强度和断裂伸长(均可通过适当的拉伸试验测定)，

-所制造的弦线的期望的机械性质。

可以在从挤出模具中取出单丝之后直接进行该第一次拉伸。

有利地，通过向弦线施加第二预定牵引力对弦线进行第二次拉伸。第二牵引力的值优选小于第一牵引力的值。

对于第一次拉伸，拉伸比(共挤出弦线在拉伸状态下的长度和共挤出弦线在松弛状态下的长度的比)优选在1和10之间，更优选在3.5和4.5之间，对于第二次拉伸，拉伸比在1和2之间，更优选在1.05和1.55之间。

由于内芯和护套通过共挤出过程紧密连接，因此拉伸对内芯和护套的机械性质都有影响。

根据第一实施方案，第一次拉伸步骤和第二次拉伸步骤是连续的。在第一次拉伸中弦线回到松弛位置之后立刻进行第二次拉伸。

根据第二实施方案，第一次拉伸步骤和第二次拉伸步骤是顺序的。第一次拉伸之后，将弦线静置预定的时间，然后进行第二次拉伸。

每个拉伸步骤都增加了内芯和护套的拉伸模量，其中护套比内芯受到的影响更大。这增加了弦线的几何刚度，而且为弦线提供了高机械稳定性，特别是增加的张力保持。

与拉伸步骤之前的弦线相比，拉伸步骤之后弦线的弹性形变确实降低，并且在使用时在长时间内基本保持稳定。

当然，在不偏离本发明的范围的情况下，可以进行两个以上的连续或顺序的拉伸步骤。

如上所述的单丝弦线可用于网球拍、壁球拍、羽毛球拍等，一组这样的单丝弦线在两个正交方向上拉伸穿过球拍的拍框。

实施例

实施例1：不同弦线的弹性形变

进行根据本发明的单丝弦线、现有单丝弦线和复丝弦线的弹性形变的实验测量。

弦线样品如下：

-弦线a：在以4的拉伸比进行第一次拉伸之后的本发明的单丝弦线，相对于内芯的重量，所述单丝弦线包括由80重量％的聚酰胺6和20重量％的共聚物pa6/6.6制成的内芯以及由共聚物pa6/6.6制成的护套。聚酰胺6的拉伸模量的范围在700mpa和800mpa之间，共聚物pa6/6.6的拉伸模量的范围在500mpa和600mpa之间。弦线的直径为1.28毫米。

-弦线b：对应于以1.1的拉伸比进行第二次拉伸之后的弦线a。

-弦线c：对应于以1.15的拉伸比进行第二次拉伸之后的弦线a。

-弦线d：聚氨酯的复丝弦线，直径为1.3毫米。

-弦线e：聚酰胺6、10的单丝弦线，直径为1.3毫米。

-弦线f：聚酯(pet)的单丝弦线，直径为1.25毫米。

每个弦线样品都经受一百次拉伸应力循环：拉伸并松弛样品一百次。对于每次循环，测量弦线的弹性形变，计算一百次循环的弦线形变的平均值。弹性形变对应于弦线可逆形变的能力。弹性形变和对应的平均值以百分比表示，其为弦线在拉伸状态下的长度和弦线在松弛状态下的长度的百分比。图3的图表显示了结果。

根据结果，经拉伸的弦线a的弹性形变百分比大于其它弦线的弹性形变百分比，并且在第二次拉伸之后(弦线b和弦线c)从0.96％降低至0.72％，非常接近于弦线d的0.75％。因此，第二次拉伸降低了弦线的弹性。然而，所得的弦线b和c的可逆形变大于弦线e和f，并且基本等于弦线d，同时还具有更好的控制性和耐久性。

实施例2：不同弦线的张力保持

弦线样品与实施例1中的样品相同。每个弦线样品经受初始值为250牛顿(n)的拉伸应力，持续10分钟。弦线样品的拉伸应力随时间的推移自然降低。10分钟之后，测量施加在每个弦线样品上的剩余拉伸应力，其对应于弦线的张力保持(牛顿(n))。图4的图表显示了结果。

根据结果，第一次拉伸后的弦线(弦线a)的张力保持小于其余所有弦线的张力保持。第二次拉伸(弦线b和c)将弦线的张力保持从弦线a的约218n增加到弦线b的约221n以及弦线c的约224n，非常接近于弦线d的223.5n，并小于弦线e的230n和弦线f的230.5n。

参考文献

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