专利名称：球拍强化构造的复合材料制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种球拍强化构造的复合材料制法，主要是以自动缠绕机缠绕出的预浸材料预制为拍身，并于需补强位置配合贴覆折叠成不同角度的预浸材料的补强层，再配合胶合均化处理以与拍身一体加热硬化成型，以便以节省制造工时，提供低成本、低污染、高强度的球拍制法。
羽球、网球为十分盛行的运动，使用的球拍由于牵涉到反覆击球的动作与施力，故球拍的重量与强度规格均是研发过程中必须慎重考量的重点。而无论是网球拍或羽球拍，因科技推陈出新，渐渐发觉球拍结构体已到进步的极限。为有效加强球拍强度，材料的研发已为当前发展重点，诸如透过碳纤维等复合材料加以改善球拍重量强度。
复合材料制成的球拍如图6所示，其拍身30因网面各区域接收拍击力不甚相同，致拍身30各部位有不同的强度要求，详言之，拍身30承受拍击力量较大的区域大约有若干处，诸如拍身30的网面正中央区域是为有效球带，有效球带约呈长椭圆状而较接近顶部32，故顶部32的受力程度较两侧为大。又三角喉部31是拍身30与握把的中间衔接部位，所以三角喉部31为拍身30所接收拍击力的直接影响区域，故三角喉部31所受拍击力量较拍身30两侧及顶部32又更大，连带相邻衔接三角喉部31的二接部33、34亦有影响。其中接部33、34因是三角喉部31与拍身30的接合部位，且三角喉部31为另外制成物，故三角喉部31和拍身30相接的接部33、34因是间接结合关系造成接合处较易集中受力。所以由上说明得知，接部33、34、顶部32、三角喉部31都是受力较大区域。
现今以复合材料制造球拍的研发方向均为追求一符合低工时、低污染、高取材率且能兼具高强度的目标。然就目前复合材料球拍制造技术而言无一能兼具前述优点，请参看图4，其中表示用复合材料球拍制法制造拍身30。首先如图4所示，其拍身30是藉一种线体缠绕技术(简称FW法;FILAMENTWINDINGTECHNOLOG)所编织成。其作法是首先将树脂置入含浸槽内，再牵引纤维经过含浸槽并配合自动化缠绕机的心轴，旋转而带动纤维缠绕成预浸材料，并以此缠绕成拍身的预浸材料置入模具予以加热硬化成型。
此FW法确有缩短制程，能配合自动化进行，并有取材率高、低成本、低污染等特色，然却有下述缺点1.因心轴是单向原地旋转，造成纤维缠绕方向受到某种程度限制，即纤维为心轴连续卷收，故纤维若需变化方向，需要在变化角度重覆回绕若干圈后再转换方向，造成在所需缠绕长度两端的处纤维会形成90°方向。若用于局部补强，因局部补强两端90°方向缠绕过多的纤维层，无法对其它方向的强度作有效而周全的配置(因其强度来自交叉交织可得一较佳强度)，故诸如前述三角喉部31、接部33、34、顶部32等局部加强上均受到强烈影响。
2.重量不易控制于规格内，FW法纤维展开性较差(纤维展开性是指定量的含浸树脂的纤维卷覆于心轴后，所能展开的极限宽度)，若展开性差就会造成纤维卷覆范围性差，在一范围内可能需要较多纤维多次缠绕方足以做完整的披覆，是故拍身30重量因此增加，有违球拍要求轻量化趋势。若欲藉减少卷绕以减轻重量，则又将导致强度不足的问题。
3.依FW法无法制作完全一体成型的球拍，因此法仅能制作拍身30，无法制作三角喉部31。因拍身30内部是保持中空状，故在硬化成型当中需于内部配合套置吹气膜管以能吹入气压，使拍身30因灌入气压而保持模具设定的截面形状，是故三角喉部31需得另以他法制设。故此法所制球拍附加价值，因其不具完全一体成型的技术及强度要求而降低，造成市场竞争力随之降低。
另一种现有复合材料球拍制法(如图5所示)称为UD制法(UNIDIRECTION)，是将纤维含浸树脂后以固定角度卷覆于滚筒上而成预浸材料，再配合各种不同角度的切割与折叠，以折成不同角度交错的预浸材料，而后经烘料与辗压程序，再因应各种球拍尺寸需要而裁剪成特定长度、宽度，并以人工卷包成拍身及三角喉部，卷包后再配合置入模具加热硬化成型。UD法由于展开性佳、成型后较均匀而使表面显得较平坦，且可以此法制作拍身30与三角喉部31。且能折叠出不同角度、不同强度方向的预浸材料，并配合包料过程在特定部位贴覆特定强度方向的补强层，以达局部补强的效果。此制法虽无FW法的纤维延展性差局部强度不足的缺陷，然却仍有下述FW法未有的缺点1.整个制程较FW法为繁多，所需的制造工时长、设备多。
2.人力需求多，举凡卷纱、折叠、烘料、辗压、计材、裁料、包料均耗用大量人工，尤其包料过程完全靠人工将各种不同规格的预浸材料层层贴覆于事先设计好的位置，再卷包成拍身，其人工倚赖的成本相当高。
3.品质因为人工技术所操控制，故品质的维持易因作业疏失而不均一，诸如漏贴、错贴补强层、操作不当而造成折料等均将造成严重品质不良，降低球拍品质稳定性。
4.因必需先织成整片预浸材料，再依所需尺寸、规格进行剪裁，故每天产生许多剪裁剩馀的废料，造成污染问题，同时造成取材率低，造成材料的浪费与成本增加。
5.含浸树脂的纱束以相同角度方向卷覆于滚筒上后，再依特定的角度予以切割折叠，因切割角度须事先设定并刻划于滚筒上，而角度不可能无限制地任意变化，致折叠后的叠层角度亦无法任意变化，使预浸材料强度方向的调配与设计受到限制。
是而UD法虽能补正FW法的许多缺失，然而高劳力密集与低取材率所造成的高成本、废料污染与品质不稳定却是不易克服的缺点。
故而本发明人有鉴于现有的二种制法，都无法兼顾低成本、高品质、低污染并有效强化球拍强度的要求，乃研究出一种球拍强化构造的复合材料制法。
本发明的主要目的在于提供一种球拍强化构造的复合材料制法，主要是在低成本、低污染、低工资的条件下，提供高附加价值的球拍，更有效提升球拍的强度。
因此，本发明的制法特色主要是以自动缠绕机缠绕出的预浸材料预制为拍身，于需补强处贴覆折叠成不同角度预浸材料的补强层，再配合胶合均化处理以与拍身一体加热硬化成型。
本发明提供一种球拍强化构造的复合材料制法，拍身顶端为顶部，与握把相接处是为三角喉部，三角喉部两侧与拍身接合处为接部，又预浸材料是纤维配合含浸树脂构成，其中，一批预浸材料，依球拍强度的要求，直接编织构成一体成型的拍身，以待与另外预浸材料制成补强层的结合。
另批预浸材料是纤维含浸树脂后以卷纱机织成整片的预浸材料，再经切割、折叠、辗压并剪裁成特定尺寸规格的补强层;以将补强层贴覆于构成拍身的预浸材料需补强部位，再配合球拍形状置入模具并加热成型。
在前述的球拍强化构造的复合材料制法中，制设拍身的预浸材料得配合胶合均化处理，即温度控制75至85℃之间，加热时间在55至65分钟内，以控制树脂的流量范围。
在前述的球拍强化构造的复合材料制法中，补强层贴设在拍身的顶部、接部与三角喉部间。
本发明的优点是可有效缩减工时、减少人工成本、有效地简化制程、降低污染，并能完整地提升球拍特定部位的强度，而使球拍整体强度符合规格要求，提供一高附加价值与高市场竞争力，使产业利用价值在低成本、低污染、高品质的原则下到达最理想的经济效益。
以下结合附图进一步说明本发明的结构特征及目的。
附图简要说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明的实施于球拍的平面示意图。
图3为本发明的剖视图。
图4为现有的流程示意图。(FW法)图5为另一现有的流程示意图。(UD法)图6为一般球拍外观图。
附件一.本发明与CNS标准、FW法、UD法在各项性能方面的比较测试表一份。
本发明是一种球拍强化构造的复合材料制法，请参看图1、2，同时有两种不同制法的预浸材料制造。一批预浸材料配合自动缠绕机连续卷绕成拍身10，再经配合胶合均化处理，即温度在75至85℃之间，加热时间在55至65分钟以内，以控制树脂流量尽量散布到预定范围，使其均匀化、薄化的状态，平衡整个拍身10的重量，并等待与另批预浸材料制成的补强层20相互结合。
另一批预浸材料是以卷纱机卷成0°方向的整片、单层预浸材料，再配合不同强度方向的需求而折叠成不同角度交错的双层预浸材料，经特定尺寸规格的剪裁而构成补强层20。再以此补强层20贴覆于先前完成的拍身10预浸材料的特定须补强部位，诸如顶部12、接部13、14、三角喉部11。待补强层20贴合定位后，整个配合置入模具而加热予以硬化成型，形成一完整的球拍形态。接部13与补强层20的结合如图3所示的剖面。
本发明主要特色乃在适当地改进前述现有的缺点，即先依FW法利用自动缠绕机快速稳定而连续地的缠绕出预浸材料的拍身，达到节省人工与原料，缩短制程，降低污染的产业价值。
而后再配合贴覆展开性较佳、易机动地于特定部位达到补强效果的UD法所制成的补强层20，使其利用其纤维展开性较佳而达到较大的覆盖范围，并配合胶合均化处理，控制树脂流量而能兼具轻量化的目的。适当地包覆于拍身10的顶部12、二接部13、14，及制作三角喉部11，并置入模具加热硬化成型，形成一附加价值高的球拍，且有效地强化整个球拍的强度，提高品质。
值得一提地是，本发明制成的球拍经各项测试所得数据，不但都达到标准，更较现有二种制法所制成的球拍有高的品质水准，如附件一所示，比如疲劳试验，依其反覆打击力量而测知疲劳破坏程度，依CNS标准是以65KGF打击至少3×104次而无折损;而FW法制成球拍是在25300次断裂;UD法打击3×104次未断裂;而本发明制品亦至少保持相同程度，符合标准。此外，更如弯曲试验，CNS标准是施力80KGF时无折损;而FW法制成者是100KGF断裂;UD法是为130KGF断裂;然本发明制品为150KGF才断裂，显然本发明的强度有过之而无不及，本发明在强度上的实质增进确是事实。而最下方栏位所示制造工时来看，FW法是为30单位时间，UD法是为100单位时间，然而本发明在强度较FW法、UD法实质增进下，制造工时只需31.5单位时间，足以说明，本发明提升品质、节省工时与制造成本确是有目共睹。
权利要求
1.一种球拍强化构造的复合材料制法，拍身顶端为顶部，与握把相接处是为三角喉部，三角喉部两侧与拍身接合处为接部，又预浸材料是纤维配合含浸树脂构成，其特征在于一批预浸材料，依球拍强度的要求，直接编织构成一体成型的拍身，以待与另外预浸材料制成补强层的结合，另批预浸材料是纤维含浸树脂后以卷纱机织成整片的预浸材料，再经切割、折叠、辗压并剪裁成特定尺寸规格的补强层；以将补强层贴覆于构成拍身的预浸材料需补强部位相结合，再配合球拍形状置入模具并加热成型。
2.根据权利要求1所述的球拍强化构造的复合材料制法，其特征在于制设拍身的预浸材料得配合胶合均化处理，即温度控制75至85℃之间，加热时间在55至65分钟内，以控制树脂的流量范围。
3.根据权利要求1所述的球拍强化构造的复合材料制法，其特征在于补强层贴设在拍身的顶部、接部与三角喉部问。
全文摘要
一种利用线缠绕技术卷绕成一体成型的球拍强化构造的复合材料制法，主要是部分预浸材料为自动缠绕机连续缠绕，再与折叠成不同角度预浸材料的补强层结合；使补强层贴覆在拍身需补强位置而与拍身加热硬化成型，藉以降低成本、提升强度、达经济量产目的。
文档编号A63B49/00GK1102595SQ93114860
公开日1995年5月17日 申请日期1993年11月10日 优先权日1993年11月10日
发明者徐永成 申请人:徐永成