多向編織式纖維材料的製作方法

2023-11-11 19:25:47

專利名稱：多向編織式纖維材料的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及纖維補強材料，特別是指一種特別適用於製成管狀器具之多向編織式的長筒形纖維補強材料。
已知的如腳踏車車體、高爾夫球桿、曲棍球桿、撞球桿、鉤魚杆以及網球拍、壁球拍或羽毛球拍等具管狀部位的物品，由於其在構造上均包含有一個或多個管狀部位，且由於其使用上的需要，各管狀部位在製造時均被要求必須具有相當大的強度，因此，早期的上述各物品的管狀部位均由鋼材所製成。
其後由於使用者對上述物品除了在強度上有所要求之外，更希望其還能具有重量極輕的優點，同時也由於生產技術的不斷進步，因此，目前已有許多業者均改以石英纖維、碳纖維或玻璃纖維等各種纖維材料來製造各該物品的管狀部位。
請參閱

圖1所示早期用以製成纖維管狀物的第一種纖維材料30，其大體上由分成兩組的許多纖維束32所組成，各組中的各纖維束32相隔適當距離並彼此平行，且兩組纖維束32的延伸方向不同而於其間形成一夾角α。使用時，先使其預漬樹脂而形成一板狀(即俗稱的纖維織板)，然後將其沿平行於該夾角α中線34的方向以手工卷繞成管狀，再置於適當的模具中加壓、加熱成型。
而由於該纖維材料30形成具有預定寬度的織板狀，因此其平行於該卷繞方向的兩端36，即無可避免地會形成纖維束32必須被截斷的情形(即俗稱的斷紗部位)，所以，在用以成型為管狀物之後，該纖維束32被截斷的部位36其強度即會顯得特別脆弱而容易由該處斷裂；因此，一般製造者只好選用寬度較大的該纖維材料30，以便於成型前將其多卷繞半圈或一圈。
然寬度較大的該纖維材料10在使用上仍有幾項缺失一、在成型後，其兩端部位36的纖維束32有一部份會重疊，而使該重疊部位具有較厚內壁，而其他未重疊部位的內壁則較薄，因此，造成該管狀物各部位強度不平均的情形。
二、由於其所成型後的管狀物外緣呈半透明狀，而原本可以自然顯現編織整齊的網狀部位，然而呈重疊狀的該末端36，將使該網狀部位產生一不協調的斷裂狀痕跡，而破壞其美感。
三、由於其在製造上必須使其兩端部位36重疊才不致發生容易斷裂的情形，因此，該重疊部份愈大則所浪費的原料愈多，業者的製造成本即愈高。
請再參閱圖2所示目前廣為業者所使用的第二種纖維材料40，其同樣由走向不同的兩組纖維束42所組成，但該兩組纖維束42是以夾一β角的方式相互交錯編織而成的長筒形網，且該長筒形網的軸向與該β角的中線44平行，藉此，以克服前述第一種纖維材料30使用上的各項缺陷。
固然前述二種纖維材料30、40在使用時，藉由各該纖維束32、42的對稱排列，而可以使其所製成的管狀物具有相當良好的抗扭強度，但其長軸方向的抗撓曲強度上即顯得有所不足。
因此，一般業者即不得不於已成為長筒形網的各該纖維材料30、40外再卷繞一補強層38、48，並使各該補強層38、48上之所有的纖維束32、42均沿平行於已成長筒形網的各該纖維材料30、40長軸方向延伸；藉此，以提高該管狀物成型後的抗撓曲強度。
而須特別注意的是，由於各該補強層38、48上的各該纖維束32、42均設為相互平行，因此其並無法使其形成如各該纖維材料30、40的纖維板狀，而必須將其鋪設於一樹脂層上使呈片狀，然後再將其卷繞於呈長筒狀的各該纖維材料30、40外緣，但如此一來，則不但會使製造該管狀物的過程變得較為繁瑣，尤其是前述第一種纖維材料30所產生的如強度不平均、破壞美感、浪費原料與製造成本較高等缺點，則又將一一出現。
本實用新型的主要目的即在於針對上述缺失，提供一種使其製成品具有重量較輕、抗撓強度較佳且可節省原料用量等優點的多向編織式纖維材料。
為達成前述的目的，本實用新型的多向編織式纖維材料包含有至少一第一纖維束，沿一想像的軸心線做螺旋狀延伸；至少一第二纖維束，以與該第一纖維束同軸的方式做螺旋狀延伸，且與該第一纖維束間夾一預定角度，並交錯穿梭成沿該軸心線延伸的一長筒形網；該長筒形網上具有至少一第三纖維束，該第三纖維束以平行於該軸心線的方式穿梭於相隔預定距離的若干網目間。第三纖維束的數量為二個以上，且大體上以對稱於該軸心線的方式設置於各該第一、第二纖維束間。各該第三纖維束以每相隔預定網目數即往復穿梭一次的方式設置於各該第一、第一纖維束間。
茲舉三個本實用新型的較佳實施例，並配合附圖做進一步的詳細說明如下，其中圖1為已知編織式纖維材料(一)的立體示意圖。
圖2為已知編織式纖維材料(二)的立體示意圖。
圖3為本實用新型較佳實施例(一)的立體示意圖。
圖4為本實用新型較佳實施例(一)的部份展開圖。
圖5為本實用新型較佳實施例(一)沿圖3中5-5方向的剖視示意圖。
圖6為本實用新型較佳實施例(二)的立體示意圖。
圖7為本實用新型較佳實施例(二)沿圖6中7-7方向的剖視示意圖。
圖8為本實用新型較佳實施例(二)沿圖6中8-8方向的剖視示意圖，顯示一第三纖維束的延伸狀態。
圖9為本實用新型較佳實施例(三)沿其長軸方向的剖視示意圖，顯示一第三纖維束的延伸狀態。
圖10為本實用新型較佳實施例(四)橫斷其長軸方向的剖視示意圖。
圖11為使用有本實用新型所揭示的多向編織式纖維材料的高爾夫球桿，於擊球時的側視圖。
圖12為使用有本實用新型所揭示的多向編織式纖維材料的高爾夫球桿，於擊球時的正視圖。
請參閱圖3至5，本實用新型所揭示的多向編織式纖維材料10由各具不同走向的許多第一纖維束11、第二纖維束12與第三纖維束13所組成。
各該第一纖維束11，是沿一想像的軸心線14與一第一螺旋角(+θ)做螺旋狀延伸，其相鄰的各該第一纖維束11間並相隔一適當的距離。
各該第二纖維束12，沿該軸心線14與一第二螺旋角(-θ)做螺旋狀延伸，其相鄰的各該第二纖維束12間並相隔一適當的距離。且各該第一、第二纖維束11、12相交叉處分別交錯穿梭狀，而使其共同形成具有許多網目15的長筒形網。
各該第三纖維束13，大體上是分別平行於該軸心線14，亦即其長軸方向即為各該第一、第二螺旋角(±θ)間的中線(即0°)，並往復穿梭於沿其軸向延伸的各個網目15間，而與前述由各該第一、第二纖維束11、12所共同形成的長筒形網編織成一體；藉此使分別朝向三維方向延伸的各該第一、第二、第三纖維束11、12、13再共同形成該多向編織材料10。
該多向編織式纖維材料10在使用上的優點有四一、由於各具不同延伸方向的各該第一、第二、第三纖維束11、12、13，是共同編織成一體，因此，在用以製造管狀物的過程中，其顯然要較已知必須分成獨立的二層以上並分別卷繞或穿套者要更為簡便省事。
二、藉由其中第三纖維束13的設置，將使其僅以一件纖維材料10，即可製成所使用原料較少但仍具有良好抗撓強度的一管狀物。
三、由於其無需於外緣另外卷繞一補強層，因此亦無斷紗部位，而可使其整體壁厚與強度均相當一致。
四、由其外緣可以看見平均設置的各該第一、二、三纖維11、12、13，且其間並無如已知者的斷紗部位，因此在外觀上較具美感。
且為使由該多向編織式纖維材料10所製成的管狀物整體可以具有均勻的抗撓強度，因此各該第三纖維束13應以對稱於其軸心線14的方式設置較佳，且各該第三纖維束13的設置數量，以及相鄰二個第三纖維束13間其相隔的網目15數等，則均可視使用者對該管狀物強度的需求而酌予增減，亦即各該第三纖維束13可以設為穿梭於所有相鄰的每一個網目15上，或設為每二個第三纖維束13是間隔二個、三個或三個以上的網目15者，但其應均屬本實用新型的技術範疇內。
至於各該第三纖維束13沿其軸向編織於各該第一、第二纖維束11、12上之方式並無予以限制，其只要能相當牢固地編織於其上而不易脫落，即可達成增進其製成品抗撓強度的效果，因此，各該第三纖維束13不但可以往復穿梭於相鄰的二個網目15間，而且亦可設為每間隔二個、三個或三個以上網目15才穿梭一次者，且其應均屬本實用新型的技術範疇內。
請參閱圖6至8，本實用新型中的各該第三纖維束13設為彼此相隔二個網目15，且每一第三纖維束13設為每朝外跨過二個網目15才朝內穿梭一個網目15。
請參閱圖9，各該第三纖維束13亦可以較規則地設為每一次往復穿梭，均分別朝向內、外各跨過二個網目15。
請再參閱圖10，各該第三纖維束13除可設為如前述的以單束狀態分別穿梭過各該網目15之外，而且亦可以兩兩並列的方式，一同穿梭過對應的各該網目15。
再請參閱圖11，12，為使明了本實用新型使用上的功效，茲就其使用於高爾夫球桿上並用以擊球時的狀態解釋其抗扭與抗撓能力間的關係，眾所周知，一高爾夫球桿50上均具有一桿部52與凸出於該杆部52末端外適當長度之一擊球部54。
當使用者揮動該杆部52以使該擊球部54撞擊一高爾夫球56時，該高爾夫球56施予該擊球部54的反作用力，將對該杆部52形成一扭矩(如箭頭方向所示)，此時該杆部52即藉由各該第一、第二纖維束11、12以防止該杆部52斷裂；前述擊球同時，該擊球部54亦會以該高爾夫球桿50的頂端為支點，對該杆部52形成一撓曲力矩，此時該杆部52即藉由各該第三纖維束13以防止該杆部52斷裂。由此可見，該第三纖維13的設置將可直接增加該高爾夫球桿50的強度以及使用壽命，其使用效果顯然要較已知者優良許多。
權利要求1.一種多向編織式纖維材料，其特徵是包含有至少一第一纖維束，沿一想像的軸心線以夾預定角度的方式做螺旋狀延伸；至少一第二纖維束，以與該第一纖維束同軸的方式做螺旋狀延伸，且與其互相交錯而形成沿該軸心線延伸的一長筒形網；至少一第三纖維束，以沿平行於該軸心線方向延伸的方式，穿梭於該長筒形網上預定的若干網目間。
2.依據權利要求1所述的多向編織式纖維材料，其特徵是第三纖維束的數量為二個以上，且大體上以對稱於該軸心線的方式設置於各該第一、第二纖維束間。
3.依據權利要求1所述的多向編織式纖維材料，其特徵是各該第三纖維束以每相隔預定網目數即往復穿梭一次的方式設置於各該第一、第二纖維束間。
專利摘要多向編織式纖維材料，由若干第一、第二、第三纖維束所組成，其中第一纖維束沿一想像的軸心線以夾預定螺旋角的方式做螺旋狀延伸；第二纖維束以與該第一纖維束同軸的方式夾另一螺旋角做螺旋狀延伸，且與該第一纖維束互相交錯而形成沿該軸心線延伸的一長筒形網；該第三纖維束以沿平行於該長形網軸心的方式延伸，並穿梭於該長筒形網上預定的若干網目間。
文檔編號D03D3/00GK2254897SQ9522486
公開日1997年5月28日 申請日期1995年10月10日 優先權日1995年10月10日
發明者尤景三 申請人:尤景三