[发明专利]球拍强化构造的复合材料制法

说明书

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;FILAMENT    WINDING    TECHNOLOG）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（UNI    DIRECTION），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。