KR101215836B1 - 탄소섬유를 이용한 코어 및 핸들을 구비한 알루미늄 배트 - Google Patents

Abstract

본 발명 알루미늄 배트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반발력을 높이기 위해 탄소섬유를 이용한 코어 및 핸들을 구비한 알루미늄 배트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 알루미늄 배트는 공의 타격을 위한 배럴부(1); 및 배럴부에서 연장되어 일측단에 그립(grip)(21)이 형성된 핸들부(2); 로 구성된 알루미늄 배트에 있어서, 상기 배럴부(1) 내측 표면에는 중공 탄소섬유(carbon fiber) 소재의 중공의 카본코어(carbon core)(3)가 밀착 형성되어 있고, 상기 핸들부(2)는 일정한 탄소섬유(carbon fiber)로 이루어진 일정 굵기의 관형상의 봉으로서 일측단에 형성된 삽입부(211)가 상기 배럴부의 결합공(空)(11)에 끼워져 결합되며, 상기 핸들부(2)의 부러짐을 방지하기 위한 것으로, 금속 소재의 관으로 이루어져, 상기 핸들부의 외주를 딱맞게 감싸는 형상을 하되, 일측단이 베럴부의 결합공(空)(11)와 밀착되어 연접되도록 형성된 보호관(4)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소섬유를 이용한 코어 및 핸들을 구비한 알루미늄 배트 {BAT WITH CABORN FIBER CORE AND HANDLE}

본 발명 알루미늄 배트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반발력을 높이기 위해 탄소섬유를 이용한 코어 및 핸들을 구비한 알루미늄 배트에 관한 것이다.

야구 스포츠를 위한 배트와 관련하여 종래부터 경량화와 반발력을 높이기 위한 다양한 방법이 제시되어 왔다.

경량화 시도의 일환으로 알루미늄 두께를 얇게 하는 제조방법이 제안된바 있으나, 이는 알루미늄 재질의 특성상 복원력의 한계로 배트표면이 눌리는 소위 '덴트현상'을 유발하게 된다. 상기와 같은 방식은 경량화에는 어느 정도 도움이 될 수 있을지 몰라도 반발력의 감소를 초래하게 되므로 궁극적으로 타자의 타구 의욕을 떨어뜨리게 된다. 이와 반대로 반발력을 높이기 위해 강도 높은 재질 혹은 두꺼운 알루미늄을 이용하게 될 경우는 배트의 무게가 무거워져 역시 타자의 타구의 의욕을 떨어뜨리게 됨은 마찬가지이다.

이러한 문제점들을 보완하기 위하여, 알루미늄보다 가볍고 강도가 높은 탄소합성섬유를 이용한 보다 진보된 형식의 배트가 제안된 바 있는데, 배트 전체를 탄소합성 섬유로 처리하여 배트 자체가 그 재질에 의한 휨성과 복원력을 가지게 함으로써 이를 이용해 반발력을 높이고자 하는 시도 또한 있었다. 그러나 이 경우에도 탄소섬유의 탄성의 한계와 금속에 비해 강도가 덜어지는 특성으로 인해 강속구를 타구 할 때 핸들부위가 부러지는 현상이 자주 발생하게 되었고 이를 막기 위해 탄소섬유의 두께를 두껍게 할 경우 알루미늄 배트보다 오히려 더 무거워지는 역효과를 유발하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명에 따른 알루미늄 배트에서는 야구공을 타격하는 배럴부에 가벼우면서도 탄성 복원이 뛰어난 구성을 가지도록 하고, 핸들 부분에서도 탄성·복원력을 구비하게 함으로써 경량화와 반발력을 동시에 높일 수 있는 배트를 제공하고, 탄소섬유 재질이 가지는 부러짐을 효과적으로 보완할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 알루미늄 배트는 공의 타격을 위한 배럴부(1); 및 배럴부에서 연장되어 일측단에 그립(grip)(21)이 형성된 핸들부(2); 로 구성된 알루미늄 배트에 있어서, 상기 배럴부(1) 내측 표면에는 중공 탄소섬유(carbon fiber) 소재의 중공의 카본코어(carbon core)(3)가 밀착 형성되어 있고, 상기 핸들부(2)는 일정한 탄소섬유(carbon fiber)로 이루어진 일정 굵기의 관형상의 봉으로서 일측단에 형성된 삽입부(211)가 상기 배럴부의 결합공(空)(11)에 끼워져 결합되며, 상기 핸들부(2)의 부러짐을 방지하기 위한 것으로, 금속 소재의 관으로 이루어져, 상기 핸들부의 외주를 딱맞게 감싸는 형상을 하되, 일측단이 베럴부의 결합공(空)(11)와 밀착되어 연접되도록 형성된 보호관(4)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 보호관(4)의 몸체에는 무게감량을 위한 다수의 홀(41)이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배럴부의 카본코어의 두께는 0.8~1.5밀리미터이고, 상기 핸들부의 두께는 4~5밀리미터이며, 배럴부의 알루미늄의 두께는 2~2.5밀리미터이고, 보호관의 두께는 1~1.5밀리미터인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배럴부(1)는 스칸듐(Sc) 합금 알루미늄 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르는 알루미늄 배트는 최소한의 금속 재료를 이용하기 때문에 가볍고, 배럴부분에 내부 코어를 이용하여 복원력을 보강함으로써 덴트현상을 막을 수 있으며, 배럴부분의 반발력 뿐만아니라 핸들부분에도 탄성을 부가하기 때문에 2단계에 걸쳐 반발력을 높여 보다 멀리 타구할 수 있도록 하였다. 뿐만아니라, 탄성이 높은 핸들을 구비하면서도 탄소섬유의 단점인 부러짐을 방지할 수 있는 효과적인 구성을 부가함으로써 뛰어난 내구성을 자랑한다.

또한, 본 발명에 따른 알루미늄 배트는 개별적인 구성부분의 결합에 의해 제조되기 때문에, 값이 다소 비싼 재질을 이용하더라도 전체가 아닌 부분에 적용이 가능하고, 수리 보수에도 유리하다는 장점을 가진다.

도1은 본 발명에 따른 알루미늄 배트의 분해 구성도.
도2는 본 발명에 따른 알루미늄 배트의 결합 구성도.
도3은 본 발명에 따른 알루미늄의 타격시 배럴부의 작용 기작 설명을 위한 상태도.
도4는 본 발명에 따른 알루미늄의 타격시 핸들부의 작용 기작 설명을 위한 상태도.
도5는 본 발명에 따른 알루미늄 배트의 내부 구조도.

본 발명에 따르는 탄소섬유로 이루어진 코어 및 핸들을 구비한 알루미늄 배트에 관한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 하기와 같다.

알루미늄 배트는 공을 타격하는 배럴(barrel), 일측단에 손잡이인 그립(grip)과 손으로부터 배트가 미끄러져 이탈하는 것을 방지하기 턱이 형성된 핸들(handle)로 구성되며, 대체적인 형상은 도2의 외형과 같으나 종래 배트의 배럴과 핸들은 나무 배트나 알루미늄 배트 모두 일체형으로 형성되는 것이 일반적이다.

이와 달리 본 발명에 따른 알루미늄 배트는 배럴(barrel)부분에 코어를 구비하고, 핸들부분에 탄력을 위한 기능적 구성을 구비하므로 도1에서와 같이 각 부분이 개별적인 재질과 구성으로 이루어져 상호 결합에 의해 제조되는 것이 큰 특징이다.

도1 및 도2는 본 발명에 따르는 야구배트의 분해 및 조립된 상태를 각각 상세히 도시한 것이다. 도면에서 참조하는 바와 같이 본 발명에 따르는 야구배트는 공의 타격을 위한 배럴부(1) 및 배럴부에서 연장되어 일측단에 그립(grip)(21)이 형성된 핸들부(2)로 구성된 알루미늄 배트에 있어서, 상기 배럴부(1) 내측 표면에는 탄소섬유(carbon fiber) 소재의 중공(中空)의 카본코어(carbon core)(3)가 밀착형성되어 있고, 상기 핸들부(2)는 일정한 탄소섬유(carbon fiber)로 이루어진 일정 굵기의 관으로 이루어진 봉으로서 일측단에 형성된 삽입부(211)가 상기 배럴부의 결합공(空)(11)에 끼워져 결합되는 것을 기본 구성으로 하고 있다.

널리 주지된 바와 같이 탄소섬유(carbon fiber)의 주원료는 셀룰로스, 아크릴 섬유, 비닐론, 피치(pitch) 등이다. 강도 10～20g/d, 비중 1.5～2.1이다. 내열성, 내충격성이 뛰어나며 화학약품에 강하고 해충에 대한 저항성이 크다. 가열과정에서 산소, 수소, 질소 등의 분자가 빠져나가 중량이 감소되므로 금속(특히,알루미늄)보다 가볍고 반면에 금속(철)에 비해 탄성과 강도가 뛰어나다. 이런 특성으로 인해 각종 낚시, 골프채, 테니스 라켓 등 스포츠용품에 응용된 바 있고, 항공우주산업(내열재, 항공기 동체), 자동차, 토목건축(경량재, 내장재), 전기전자, 통신(안테나), 환경산업(공기정화기, 정수기) 등 각 분야의 고성능 산업용 소재로 널리 쓰인다.

본 발명의 배럴부(1)의 내부에 밀착 구비된 카본코어(3)는 이러한 탄소섬유로 이루어져 있는데, 탄성이 뛰어난 특성으로 인해 복원력이 뛰어나기 때문에 알루미늄으로 이루어진 배럴부(1)의 복원을 도와 소위 '덴트현상'을 방지하는데 도움을 주게된다. 도3은 상기 작용 기작을 설명하는 도면이다. 도시된 바와 같이 타자가 공(B)을 타격하게 되면 알루미늄으로된 배럴부(1)와 내부의 카본코어(3)는 일시적으로 안쪽으로 밀려들어간다(도3-가). 그런 다음 내부의 카본코어(3)가 먼저 복원되고(도3-나), 그 후 바깥쪽의 배럴부(1) 표면이 복원되면서 공(B)을 더 세게 밀어내게된다. 배럴부(1) 내면과 카본코어(3) 외면 사이 부분은 접착제(G)와 같은 물질이 도포되는데 이러한 접착물질은 금속이나 탄소섬유에 비해 유동성이 뛰어나기 때문에 도3에서와 같은 작용 기작이 설명될 수 있다.

탄소섬유의 탄성과 강도를 이용한 또 다른 구성이 바로 핸들부(2)이다. 상기 배럴부 내부의 카본코어(3)만으로도 공을 타격할 때 반발력을 상당히 증가시킬 수 있으나 이에 더하여 핸들부(2)의 휨성과 복원력을 이용하여 반발력을 더욱 배가시킬 수 있다.

본 발명에 있어서 카본코어(3)과 핸들부(2)가 다 같이 탄소섬유 재질로 구성됨에도 불구하고 일체화하여 구성하지 않고 각 구성을 분리시켰으며 도2 및 도5에서와 같이 카본코어(3)가 배럴의 일정부분만 차지하는 것은 바로 탄소섬유의 두께에 따른 무게 때문이다. 즉, 핸들부(2)의 탄소섬유는 충격에 의해 부러지려는 외력에 대해 어느 정도 지탱할 수 있어야 하기 때문에 두께가 두꺼워질 수밖에 없다. 그러나 배럴부(1) 내부의 카본코어(3)는 타격시 깨질 우려가 적기 때문에, 복원력만 가지면 되므로 두께가 두꺼울 필요가 없는데, 만약 핸들부(2)의 탄소봉의 원주 두께(212)가 그대로 연장되어 배럴부(1) 내부 카본코어(3)의 두께(31)로 적용된다면 그 두께로 인한 무게를 감당하기 어려워 배트의 경량화 목표를 달성할 수 없게 된다. 따라서 도2 및 도5에 도시된 바와 같이 카본코어(3)가 배럴부(1)에서 공이 타격되는 부분의 내부에만 분포되고, 카본코어(3)와 핸들부(2)가 분리되어 그 두께를 달리하는 구성은 본 발명이 이루고자하는 기술내용의 중요한 핵심이 된다.

핸들부(2)의 주 재질은 탄성이 높은 탄소섬유로 그 휨성과 복원력은 반발력을 배가시키는데 큰 도움이 된다. 그러나 탄소섬유가 탄성과 강도가 아무리 뛰어나다고는 하나 그 한계점이 있기 때문에 강속구를 타격시 핸들부(2)가 부러지는 현상이 발생되기도 한다. 특히 도1에서와 같이 핸들부(2)는 연결부분(21)과 그립(22)으로 나누어 볼 때 특히 연결부분(21)이 부러지는 현상이 자주 발생된다. 본 발명은 이러한 단점을 보완하기 위해 독특한 구성을 제공하는데, 도1,2, 및 도4,5에 표현된 것과 같이 보호관(4)이라는 구성을 제공한다.

본 발명에서의 보호관(4)은 금속 소재의 관형으로 이루어져, 상기 핸들부(2)의 외주를 딱맞게 감싸는 형상을 하되, 일측단이 배럴부(1)의 결합공(空)(11)과 밀착되어 연접된다. 이는 금속 소재는 연성이 있기 때문에 휘어지더라도 쉽게 부러지지는 않는다는 특성을 이용한 것이다. 연성은 백금이 가장 크고, 금, 은, 알루미늄 등이 그 뒤를 잇는다. 경제적인 면을 고려하여 적절한 소재를 선택할 수 있을 것이다.

상기 보호관(4)은 그 목적이 연성에 의해 핸들부(2)의 부러짐을 막기 위한 것이고, 공을 타격하는 부분도 아니며, 상기 핸들부(4)의 탄소봉의 일정 두께가 배트를 충분히 지지하기 때문에, 배럴부(1) 만큼 두꺼울 필요가 없다. 따라서, 사용되는 금속의 종류에 따라 달라질 수 있겠으나 대략 1~1.5 밀리미터 정도로 충분히 얇게 형성할 수 있을 것이다.

또한, 상기 보호관(4)의 몸체에는 다수의 홀(hole)(41)이 형성될 수 있는데, 이는 금속 재질로된 보호관(4)에 의해 배트의 무게가 무거워질 우려가 있어 무게를 줄이기 위함이다. 도면에 도시된 보호관(4)의 홀(41)은 길이방향으로 장공(長空)으로 형성되어 있으나, 상기 형상이외에도 디자인적 요소도 고려하여 원모양, 다이아몬드모양 등 다양한 모양으로도 구성될 수 있다.

상기 배럴부(1), 카본코어(3) 그리고 핸들부(2), 보호관(4)의 두께는 다양한 실험을 토대로 다양하게 구성될 수 있을 것이지만, 금속 재질인 배럴부(1)와 보호관(4)의 경우 배럴부(1)의 두께가 보호관(4)의 두께보다 두껍고, 탄소섬유 재질인 카본코어(3)와 핸들부(2)에 있어서는 카본코어(3)의 두께가 핸들부(2)의 두께보다 얇아야 본 발명이 추구하고자 하는 목적을 달성할 수 있을 것이다.

주 재질인 알루미늄 및 탄소섬유의 무게와 탄성을 고려할 때 바람직하게는 상기 배럴부(1)의 카본코어(3)의 두께는 0.8~1.5mm이고, 상기 탄소섬유로 된 핸들부(2)의 두께는 4.0~5.0mm가 바람직하며, 배럴부(1)의 알루미늄의 두께는 2.0~2.5mm 이고, 보호관(4)의 두께는 1~1.5mm 정도인 것이 바람직하다.

배럴부(1)의 재질과 관련하여, 본 발명에 따른 배럴부(1)는 스칸듐(Sc) 합금으로 이루어진 알루미늄 재질로 이루어질 수 있는데, 스칸듐(Sc)의 첨가로 동일한 무게에서 금속의 강도와 탄성를 높일 수 있기 때문이다.

스칸듐(Sc)은 원자번호 21에 해당하는 원소로서 1879년에 발견되었으며, 이것이 철금속의 형태로 만들어진 것은 1937년이다. 스칸듐 다른 소재와 합금이 될 때 가볍고도 강한 소재가 됨으로써 항공 및 우주선 소재로도 사용되고 있다. 스칸디움 소재의 금속을 사용하게 되면 같은 강도에서 22%의 무게를 줄일 수 있었다. 따라서 묘기용 자전거 등 특히 그 무게가 가벼워야 하는 스포츠 용품에 주로 이용되고 있다. 이 원소는 합금을 이루는 여러 소재들이 용융될 때 이들이 보다 곱고, 균일하게 열에 반응하여 뒤섞일 수 있도록 함으로써 소재들이 과도하게 큰 결정이 생기지 않게 하고, 이로써 강도를 올려주게 된다. 스칸듐(Sc)은 큰 결정이 안 생기게 할 뿐 아니라 결정들 간의 범위를 훨씬 더 좁혀주는 특성도 가진다. 이는 그 합금이나 용접 부위가 갈라지지 않도록 하는데, 가장 큰 이점이 있고, 이로써 강하고도 금속피로에도 잘 견디는 알루미늄이 되게 하는 것이다. 특히 스칸듐(Sc)합금의 알루미늄은 용접이 된 부분에서도 이런 특성 때문에 깨지거나 찢어지지도 않고, 그 강도가 대단히 향상되는 효과가 있다.

상술한 내용은 바람직한 일 실시예에 불과하므로 청구항을 해석하는데 있어서 상기 내용에 의해 제한되어 해석될 수 없으며, 본 발명의 청구범위는 균등범위 내의 변형된 기술에 대해서도 당연히 권리의 효력이 미칠 수 있다.

1: 배럴부 11: 결합공
2: 핸들부 21: 연결부
211: 삽입부 212: 핸들부 원주 두께
22: 그립 3: 카본코어
31: 카본코어 원주 두께 4: 보호관
41: 홀 B: 공(Ball)
G: 접착물질

Claims (5)

1. 공의 타격을 위한 배럴부; 및
   배럴부에서 연장되어 일측단에 그립이 형성된 핸들부로 구성된 알루미늄 배트에 있어서,
   상기 배럴부 내측 표면에는 중공 탄소섬유 소재의 중공의 카본코어가 밀착 형성되어 있고,
   상기 핸들부는 일정한 탄소섬유로 이루어진 일정 굵기의 관형상의 봉으로서 일측단에 형성된 삽입부가 상기 배럴부의 결합공에 끼워져 결합되며,
   상기 핸들부의 부러짐을 방지하기 위한 것으로, 금속 소재의 관으로 이루어져, 상기 핸들부의 외주를 감싸는 형상을 하되, 일측단이 베럴부의 결합공와 밀착되어 연접되도록 형성된 보호관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 배트.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 보호관의 몸체에는 무게감량을 위한 다수의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 배트.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 배럴부의 카본코어의 두께는 0.8~1.5밀리미터이고, 상기 핸들부의 두께는 4~5밀리미터이며, 배럴부의 알루미늄의 두께는 2~2.5밀리미터이고, 보호관의 두께는 1~1.5밀리미터인 것을 특징으로 하는 알루미늄 배트.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 배럴부는 스칸듐 합금 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 알루미늄 배트.
   

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