DE102005044178A1

DE102005044178A1 - Tischtennisball

Info

Publication number: DE102005044178A1
Application number: DE102005044178A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Wollheim; In Sook Yoo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-03-29
Also published as: JP2009507589A; CN101272830B; KR20080044853A; ATE554832T1; US8105183B2; US20100009791A1; WO2007031315A1; CN101272830A; KR101331035B1; JP5078894B2; EP1924331A1; EP1924331B1

Abstract

Tischtennisbälle sind bisher aus Zelluloid gefertigt, einem mit vielen Nachteilen behaftetem Material; bisherige Versuche, es mit alternativen Materialien zu substituieren, waren nicht erfolgreich. Die hier dargestellte Erfindung beschreibt die Herstellung von Tischtennisbällen aus nicht-zelluloidartigen Materialien, wobei die Spieleigenschaften ähnlich denen des bisher verwendeten Zelluloids sind. Durch Einsatz von meist technischen Kunststoffen, die durch Verblendung und Nanofüllstoffe zusätzlich modifiziert werden können, ist es möglich, zelluloidfreie Tischtennisbälle herzustellen, die alle Anforderungen an Sprungverhalten und mechanischen Eigenschaften erfüllen und für den Spielbetrieb geeignet sind.

Description

Die Erfindung betrifft Tischtennisbälle, und bezieht sich auf das Problem den standardmäßig eingesetzten Werkstoff Zelluloid zu ersetzen.
Seit etwa 1930 wird Zelluloid weltweit als Material für Tischtennisbälle benutzt.
Zelluloid war das erste thermoplastische Material, wurde aber mittlerweile aus den meisten Bereichen durch moderne Kunststoffe verdrängt. Als letztes großes Massenprodukt mit Zelluloid gilt nunmehr der Tischtennisball. Zelluloid birgt jedoch einige entscheidenden Nachteile, die letztlich auch zu seiner Verdrängung aus fast allen Bereichen geführt haben. Diese Nachteile sind: aufwändige Herstellung unter Verwendung sehr vieler Lösungsmittel, schwierige Herstellung von Folgeprodukten, Explosionsgefahr. Aufgrund dieser Tatsachen wird Zelluloid heute fast ausschließlich in ostasiatischen Ländern hergestellt und verarbeitet. Nicht selten kommt es dabei zu Unfällen. Beim Tischtennisball hat dies dazu geführt, dass der Weltmarkt komplett abhängig von der Produktion in China, Japan und Korea ist. Zunehmend werden die technischen Materialeigenschaften des Zelluloids ein Problem, da die Fertigungstoleranzen den von den Spielern akzeptierten Rahmen verlassen. Zudem stellt sich die Frage der sicheren Verfügbarkeit angesichts der immer weniger werdenden Zelluloid – Produkte insgesamt.
Für den Tischtennisball gibt es eine Reihe von Vorschriften, die durch den Internationalen Tischtennisverband (International Table Tennis Federation – ITTF) festgelegt sind. Diese sind im Technical Leaflet T3 festgelegt. Dabei werden folgende Eigenschaften festgelegt:

1. Durchmesser: 39,5 mm bis 40,5 mm
2. Gewicht: 2,67 g bis 2,77 g
3. Rollverhalten: auf eine Rollstrecke mit einer Länge von 1 m darf der Ball mit einer Rollgeschwindigkeit von etwa 0,3 m/sec nicht mehr als 175 mm abweichen
4. Härte am Pol: ein Kolben mit 20 mm Durchmesser und einer Druckkraft von 50 N und einer Geschwindigkeit von 1 mm/min darf einen Ball am Pol zwischen 0,71 und 0,84 mm eindrücken
5. Härte am Äquator: wie Polmesser; Werte zwischen 0,72 und 0,84 mm
6. Varianz der Härte bei Pol- und Äquatormessung: kleiner als 0,15 mm
7. Standardabweichung der Härte: kleiner als 0,06 mm
8. Sprungverhalten: Sprunghöhe zwischen 240 mm und 260 mm bei einer Fallhöhe von 305 mm auf einen Standard-Stahlblock.

Durchmesser und Gewicht sind dabei durch die Internationalen Regeln weitgehend festgelegte Eigenschaften, das Rollverhalten ist eine so festgelegte und gewünschte Qualität während die von 4. bis 8. festgelegten mechanischen Eigenschaften die Eigenschaften des bisher verendeten Zelluloidballs beschreiben.
Allgemeine mechanische Eigenschaften, die einen marktgerechten Ball charakterisieren sind:

• Vollständige und nicht sichtbare Rückbildung von Deformationen innerhalb von weinigen Millisekunden
• Kein Weißbruch und keine anderen irreversiblen Materialveränderungen bei Belastung
• Stabilität bei Auftreffen auf mit Gummi beschichtete Oberflächen mit einer Relativgeschwindigkeit von bis zu 250 km/h
• Stabilität bei Auftreffen auf harten beschichtete Oberflächen mit einer Relativgeschwindigkeit von bis zu 120 km/h
• Bruchfestigkeit von Material und eventueller Naht beim 5000fach wiederholten Auftreffen bei den beschriebenen Kontaktszenarien.
• Stabilität bei Rotationen bis zu 180 Umdrehungen pro Sekunde.

Ebenso entscheidend für die Akzeptanz eines Tischtennisballs ist die Meinung der Spieler, die einen Ball nach Spielgefühl, subjektiver Härte, Aufsprung beurteilen. Es ist natürlich, dass sich durch die jahrzehntelange Verwendung von Zelluloid ein sehr feststehender Standard herausgebildet hat, an dem sich neuen Materialien messen lassen müssen. Eine mitentscheidende Eigenschaft dabei ist der Klang eines Tischtennisballs bei Aufsprung auf eine harte Oberfläche, z.B. auf einen Tisch.
Es gab bereits mehrere Versuche, zuletzt in den 80er Jahren durch die Fa. Dunlop/UK sowie durch die Fa. Double Fish/China (1990), das Material Zelluloid zu ersetzen, die aber allesamt bisher gescheitert sind. Der Grund für das Scheitern lag in allen Fällen daran, dass das spezifische Eigenschaftsprofil von Zelluloid durch die neuen Materialien nicht getroffen werden konnte.
Derzeit sind 4 Schutzrechte bekannt, welche die Herstellung eines neuen Ballmaterials beschreiben:
In GB 19680704 wird der Einsatz von SAN-Acrylelastomeren als Schalenwerkstoff beschrieben. Der Ball wurde in den 80er Jahren versuchsweise im Spielbetrieb eingesetzt, dann aber aufgrund irreversibler Materialdeformationen (Beulen) wieder zurückgezogen. Zudem hatte der Ball nicht die gleichen Spieleigenschaften wie Zelluloid.
In CN 90-103206 wird die Anwendung von (schlagzäh-)modifizierten Polystyrolen beschrieben. Die in diesem Patent beschriebenen Bälle auf der Basis schlagzäh modifiziertem Polystyrol weisen einige technische Mängel auf: unter anderem Weißbruch und kein Sprungverhalten wie der bekannte Zelluloidball.
In SU 81-3364907 wird die Verwendung von einem Compound aus Propylenglykoldibutyladipat-Ester, Pyroxylin, Campher, ZnO beschrieben. Auch hierbei sind die Eigenschaften des resultierenden Balls mit den bisher vom Zelluloid gewohnten Eigenschaften bei weitem nicht vergleichbar.
In DE 103 15 154 A1 wird die Integration von makroskopischen Strukturelementen in die Hülle von Kunststoff-Tischtennisbällen beschrieben. Dieses Patent beschreibt nicht den Basiskunststoff des Balles, sondern nur eine Möglichkeiten zu dessen Modifizierung.
Zusammenfassend lässt sich darstellen, dass es trotz intensiver Suche nach Folgematerialien für das bisher verwendete Zelluloid noch nicht gelungen ist, ein Material zu finden, dass die Spieleigenschaften von Zelluloid annähernd beschreibt. Zu diesen Spieleigenschaften des Balles gehören Sprungverhalten, Klang beim Aufsprung, Härte an verschiedenen Stellen der Oberfläche, Reibung an der Oberfläche, Gefühl beim Kontakt Schläger-Ball, Rotationsverhalten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Basismaterial zu finden, das nicht Zelluloid ist und das die Herstellung von Bällen mit Spieleigenschaften ähnlich denen des Zelluloids bei gleichartigen mechanischen Eigenschaften erlaubt. Des Weiteren sollte eine großtechnische Herstellung der Tischtennisbälle mit heute industriell üblichen Verfahren mit diesem Material möglich sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass meist Technische Kunststoffe verwendet werden, die zum Teil noch durch Abmischung und/oder Zugabe von Nanopartikeln modifiziert werden. Ebenfalls trägt die Verwendung von modernen kunststoffverarbeitenden Techniken, wie z.B. Präzisionsspritzguss zur Lösung der Aufgabe bei. Durch deren Einsatz ist es auch möglich, die Wandstärke des Tischtennisballes (1) gezielt zwischen Äquator (1) und Pol (2) zu variieren und damit die Eigenschaften zu steuern. Durch den Einsatz der neuen Kunststoffmaterialien ist es möglich, den mit Nachteilen behaftete Werkstoff Zelluloid in der Tischtennisballproduktion zu ersetzen, die Spieleigenschaften weitestgehend beizubehalten und durch neue Verfahrenstechniken die Herstellung ökologischer und ökonomischer zu gestalten.
Die im Rahmen dieser Erfindung meist verwendeten Technischen Kunststoffe, wie die Polyester PET und PBT oder die teilaromatischen Polyamide, aber beispielsweise auch POM und PVC, zeichnen sich durch eine gute Verarbeitbarkeit mit verschiedenen formgebenden Verfahren wie Tiefziehen oder Spritzguss aus und können durch gezielte Modifikation der Grundkomponenten oder durch entsprechende Blends weiter modifiziert und angepasst werden. Des Weiteren besteht durch Zugabe von Nanomaterialien oder Schichtsilikaten sowie die Strukturierung der Oberflächen die die Möglichkeit eines weiteren Feintunings. Als besonders geeignet erweisen sich dabei Kunststoffe aus der Gruppe der Technischen Thermoplaste, die mit relativ wenigen Modifikationen bereits sehr nahe an die gewünschten Eigenschaften herankommen. In umfangreichen Testserien wurden die verschiedenen Kunststoffmaterialien anhand ihrer mechanischen Kenndaten vorselektiert und anschließend erprobt, indem Tischtennisbälle mit entsprechender Regelgröße und – gewicht hergestellt und getestet wurden. Besonders gute Ergebnisse wurden dabei mit den teilaromatischen Kondensaten, POM und PVC erzielt.
Ausführungsbeispiele

1. Ein Tischtennisball aus zwei spritzgegossenen PEI-Halbschalen, die nach einer Plasmaoberflächenbehandlung mit einem Polyvinylbutyralschmelzkleber verfügt werden.
2. Ein Tischtennisball aus zwei spritzgegossenen PET-Halbschalen, die nach einer Plasmaoberflächenbehandlung mit einem Reaktionskleber auf Epoxidbasis verfügt werden.
3. Ein Tischtennisball aus zwei tiefgezogenen POM-Halbschalen, die nach Oberflächenbehandlung mit einem Reaktionskleber auf Epoxidbasis verfügt werden.
4. Ein Tischtennisball aus zwei tiefgezogenen Halbschalen aus modifiziertem PVC, die mittels eines Diffusionsklebers auf Basis von Tetrahydrofuran (THF) verfügt werden.

Claims

Tischtennisball mit einem Durchmesser zwischen 39,5 und 40,5 mm, einem Gewicht zwischen 2,75 und 2,85 Gramm und einer Schalendicke zwischen 0,20 mm und 1,30 mm, der beim Auftreffen von 305 mm Höhe auf eine Standard-Stahlplatte eine Sprunghöhe zwischen 220 mm und 280 mm erreicht und an seiner Oberfläche bei einem Druck von 50 N auf eine Fläche von 20 mm Durchmesser an der Balloberfläche eine reversible Verformung zwischen 0,65 mm und 0,90 mm zeigt, bei einer Standardabweichung über verschiedene Punkte der Oberfläche von weniger als 0,20 mm, dadurch gekennzeichnet, dass die Schale aus einem von Zelluloid oder Polystyrol verschiedenen Kunststoff besteht.
Tischtennisball nach Patentanspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff eine duroplastische oder vorzugsweise thermoplastische Formmasse ist.
Tischtennisball nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Kunststoff nicht aromatisch bevorzugt Polyvinylcholrid (PVC) oder Polyoxymethylen (POM) ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der verwendete Kunststoff ein Technischer Thermoplast oder ein Hochtemperaturtemperaturthermoplast wie beispielsweise Polyoxymethylen (POM), Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid-6/6T, Polyamid-6/3T, Polyethersulfon (PES), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI), Polyetheretherketon (PEEK).
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse aus Mischungen oder Blends aus einem oder mehreren der genannten Kunststoffe ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass die Formmasse mit Nanofüllstoffen, vorzugsweise Schichtsilikaten oder sphärischen Nanopartikeln, modifiziert ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer mehrteiligen, vorzugsweise 2teiligen, Schale zusammengefügt ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer mehrteiligen, vorzugsweise 2teiligen, Schale zusammengesetzt, die durch Fügetechniken (Kleben, Schweißen, Klipsen) verbunden werden.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen durch Umformprozesse, vorzugsweise Tiefziehen, hergestellt sind.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen durch Umformprozesse, vorzugsweise Spritzgießen, hergestellt sind.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen direkt im Werkzeug, vorzugsweise durch Montagespritzgießen oder Hohlkörperspritzgießen, verfügt werden.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen eine gezielte Variation der Wandstärke aufweisen.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Schalen eine gezielte Variation der Wandstärke aufweisen, die durch formgebende Maßnahmen vorzugsweise im Spritzgussprozess erzielt werden.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Balles ein oder mehrere Schritte bei einer Temperatur über 110 Grad Celsius, vorzugsweise über 140 Grad Celsius ablaufen.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 oder 13 dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer einteiligen, vorzugsweise durch Rotationsformen hergestellten, Schale besteht.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass die Schale eine strukturierte innere Oberfläche besitzt.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Schale eine strukturierte äußere Oberfläche besitzt.