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Die
Erfindung betrifft Monofilamente auf der Basis eines thermoplastischen
Polyesters, der ein weiteres thermoplastisches Polymer, nämlich
Polyolefine oder substituierte Polyolefine enthält und
die einen profilierten Querschnitt aufweist.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere Monofilamente, die sich vorzüglich
für die Herstellung von Saiten eignen, die als Bespannung
bei Ballspielschlägern Einsatz finden sollen, wie z. B.
Tennisschläger, Federballschlägern usw.
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Monofile
aus synthetischen thermoplastischen Polymeren werden in vielerlei
Einsatzgebieten verwendet. So kommen Monofile aus PET (Polyethylenterephthalat)
u. a. zum Einsatz in Papiermaschinenbespannungen. Dabei kommt es
insbesondere darauf an, dass die dort eingesetzten Monofile temperaturbeständig und
hydrolysebeständig sind und über ausreichende
Festigkeit verfügen. Die Temperatur- und Hydrolysebeständigkeit
wird häufig durch den Zusatz von Carbodiimiden verbessert.
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Monofile
finden aber auch Einsatz als Saiten für Bespannungen von
Ballspielschläger wie Tennisschläger, Squashschläger
und Badmintonschläger. Hier substituieren die aus synthetischen
Polymeren bestehenden Saiten entsprechende Produkte, die auf Basis
von Naturdärmen hergestellt worden sind, d. h. so genannte
Darmsaiten. Bei diesem Einsatzgebiet kommt es vor allen Dingen auf
eine gewisse Elastizität und auch auf Festigkeit an. Synthetische
Saiten zeichnen sich auch gegenüber Saiten aus Naturdärmen
durch eine geringere Pflegebedürftigkeit aus.
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Monofile
aus synthetischen Polymeren, die als Saiten für Ballspielschläger
eingesetzt werden, sind bereits seit längerem bekannt.
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So
wird beispielsweise in der
EP
0 017 758 A2 eine Kunststoffsaite aus verstreckten Monofilen
aus Polyvinylidenfluorid beschrieben. Allerdings weisen derartige
Saiten einen recht hohen Verschleiß auf.
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Man
hat auch versucht, die Eigenschaften von Saiten aus Monofilen aus
Polyvinylidenfluorid dadurch zu verbessern, dass man diesen 1–14
Gew.-% an Acrylaten wie Polymethylenmethacrylat, Polymethylacrylat, Polyethylacrylat
usw. zusetzt, wie aus der
DE
OS 30 37 457 A1 zu entnehmen ist.
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Aus
der
DE 19 63 8 908
C1 ist es bekannt eine entsprechende Saite aus einer Vielzahl
einzelner Filamentgarne und Verzwirnen derselben herzustellen, wodurch
sich eine besonders hohe Elastizität ergeben soll. Hierbei
sind die einzelnen Filamentgarne aus Flüssigkristall-Polymeren
hergestellt. Die Herstellung dieser Saite ist jedoch aufgrund der
Rohstoffauswahl und des Verzwirnens der einzelnen Filamentgarne
mit einem sehr hohen technologischen Aufwand verbunden.
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Es
sind auch Saiten bekannt, die auf der Basis eines Polyethylenterephthalats
(PET) hergestellt sind. Diese Saiten weisen relativ gute Spieleigenschaften
auf, haben jedoch den wesentlichen Nachteil, dass sie aufgrund der
hohen axialen Zugbeanspruchung, der sie beim Einziehen, d. h. beim
Bespannen eines Ballspielschlägers unterworfen sind, bereits
nach kurzer Zeit einem Alterungsprozess unterliegen.
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Obwohl
bereits Monofile aus den verschiedensten Polymeren und Zusammensetzungen
bekannt sind, die sich als Saiten für Ballspielschläger
verwenden lassen, besteht noch ein Bedürfnis nach Monofilen,
die sich gut als Saiten für Ballspielschläger
einsetzen lassen und die außerdem auch auf anderen textilen
oder technischen Gebieten eingesetzt werden können.
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Wichtig
bei Ballschlägerbespannungen ist auch, dass die Bespannungsoberfläche
eine ausreichende Elastizität aufweist, d. h. dass die
verwendeten Saiten bewirken, dass bei Schlagen des Balls dieser
eine genügend lange Verweilzeit auf dem Schläger
zur Verfügung hat, damit der Sportler den Ball insbesondere
einen ausreichenden optimalen Spin versetzen kann (Eigenrotation).
Dies ist beim Spielen von eminenter Bedeutung.
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Weniger
elastische Bespannungen, die quasi wie eine nicht nachgebende Betonplatte
wirken, lassen diese Möglichkeiten beim Spielen vermissen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es deshalb, Monofile zur Verfügung zu
stellen, die in besonderer Weise als Saiten für Ballspielschläger
dienen können, d. h. aus welchen Bespannungen für
Ballspielschläger hergestellt werden können, die
den Anforderungen des Spielers bestens entsprechen und die insbesondere
aufgrund ihrer elastischen Eigenschaften es möglich machen,
dass der Ball noch eine genügend lange Verweilzeit auf dem
Schläger hat, sodass der Spieler den Ball beim Schlagen
ausreichend manipulieren kann, sodass er den gewünschten
Spin und auch die gewünschte Richtung erhält.
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Aufgabe
der Erfindung ist es ferner, Monofilamente zur Verfügung
zu stellen, die sich außerdem auch gut auf anderen technischen
oder textilen Gebieten wie bei der Herstellung von Geweben, Gelegen,
Gewirken oder Gestricken einsetzen lassen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch Monofilamente auf der Basis eines
Gemisches eines thermoplastischen Polyesters und eines weiteren
thermoplastischen Polymers, die dadurch gekennzeichnet sind, dass
der Polyester 0,2 bis 10 Gewichtsprozent eines Polyolefins und/oder
substituierten Polyolefins enthält und die Monofilamente
einen profilierten Querschnitt besitzen, wobei der Querschnitt regelmäßig
angeordnete Ausbuchtungen aufweist.
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Vorzugsweise
sind die Ausbuchtungen symmetrisch angeordnet. Die Anzahl der Ausbuchtungen
ist bevorzugt eine gerade Zahl. Es ist vorteilhaft, wenn die Ausbuchtungen
den gleichen Abstand von einander aufweisen.
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Es
ist vorteilhaft, wenn das Verhältnis R/r = 1,05 bis 1,25
ist, wobei R der Radius eines Kreises ist, auf dem die Scheitelpunkte
S, das heißt die Scheitelpunkte der Erhöhungen
liegen, und r der Radius eines Kreises ist, auf dem die Basispunkte
der Ausbuchtungen, d. h. deren Tiefstpunkte liegen (siehe auch
die Figur). Die Fläche der Ausbuchtungen des Querschnitts
beträgt vorzugsweise 10 bis 50% der Fläche eines
Kreisrings mit dem inneren Radius r und dem äußeren
Radius R.
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Der
thermoplastische Polyester, der die Hauptkomponente des Gemisches
darstellt, ist vorzugsweise Polyethylenterephthalat.
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Als
beizumischende Polyolefine sind Polyethylen, hier insbesondere Polyethylen
geringer Dichte (LDPE) und als substituiertes Polyolefin Polyvinylchlorid
(PVC) besonders geeignet. LDPE ist ein bekanntes Produkt und kann
im Handel bezogen werden.
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Der
thermoplastische Polyester ist im Gemisch vorzugsweise in Mengen
von 90–99,8 Gew.-%, insbesondere als Polyethylenterephthalat,
und das Polyolefin und/oder das substituierte Polyolefin in Mengen
von 0,2–10 Gew.-% vorhanden. Die Monofilamente können
einen Farbstoff, insbesondere in Form von Pigmenten enthalten.
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Der
profilierte Querschnitt weist vorzugsweise 10–30 insbesondere
10–20 und besonders bevorzugt 14–18 Ausbuchtungen
auf.
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Die
Querschnittsfläche des Monofilaments liegt vorzugsweise
zwischen 0,5 und 4 Quadratmillimeter, insbesondere zwischen 1,0
und 1,55 Quadratmillimeter.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung
eines Monofilaments der vorstehend beschriebenen Art, das dadurch
gekennzeichnet ist, dass man in einen Extruder ein Gemisch aus Polyester
und Polyolefin oder substituiertem Polyolefin in einem Extruder
aufschmilzt, durch eine Düse extrudiert, die einen Querschnitt
mit regelmäßig angeordneten Ausbuchtungen aufweist,
die erhaltenen Monofilamente in einem Wasserbad abkühlt,
die Monofilamente mehrfach unter Wärmeeinwirkung verstreckt
und sodann mit einer Präparation versieht und einzeln aufspult.
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Es
ist vorteilhaft, dem Gemisch Pigmente als farbgebende Substanz zuzugeben,
vorzugsweise in Form eines Masterbatches.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der vorstehend
beschriebenen Monofilamente bzw. der Monofilamente, wie sie nach
dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten werden, zur Herstellung
von Saiten für Ballschlägerbespannungen insbesondere
für Tennisschlägerbespannungen.
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Ein
weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der vorstehend
beschriebenen Monofilamente bzw. der Monofilamente, wie sie nach
dem vorstehend beschriebenen Verfahren erhalten werden, zur Herstellung
von technischen und textilen Flächenprodukten, nämlich
Geweben, Gewirken, Gestricken oder Gelegen.
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Die
Herstellung der erfindungsgemäßen Monofilamente
kann, wie folgt beschrieben, durchgeführt werden. Es wird
zunächst ein Gemisch aus Polyester und Polyolefin hergestellt,
was z. B. durch entsprechendes Vermengen von Polyethylenterephthalatgranulat
und Polyethylengranulat oder PVC-Granulat geschehen kann. Dieses
Gemisch wird dann in den Extruder eingefüllt, im Extruder
aufgeschmolzen und durch eine profilierte Düse extrudiert.
Das Vermischen der Polyester und der Polyolefinkomponente kann aber
auch durch vorheriges Aufschmelzen und Herstellen entsprechender
Granulate geschehen, wonach dann gegebenenfalls nach Lagerung diese
Granulate in den Extruder eingeführt werden.
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Bevorzugt
wird das Verfahren aber in der Weise durchgeführt, dass
man die Polyestergranulate und die Polyolefingranulate kontinuierlich
in den Extruder einführt, worin sie aufgeschmolzen und
extrudiert werden.
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Nach
Verlassen der Düse werden die entstandenen Monofilamente
abgekühlt, was zweckmäßig mittels eines
Wasserbades geschieht. Die Monofile werden dabei auf eine Temperatur
unterhalb der Glasumwandlung abgekühlt, bei Polyethylenterephthalat
auf ca. 70–75°C. Anschließend werden
die Monofilamente mehrfach verstreckt, vorzugsweise dreifach, wobei
die Gesamtverstreckung vorteilhaft zwischen dem 4,5- bis 6-fachen
liegt.
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Zweckmäßig
wird mit steigenden Strecktemperaturen gearbeitet, die oberhalb
der Glasumwandlungstemperatur, aber unterhalb der Schmelztemperatur
liegen, z. B. 1. Stufe bei etwa 90°C und die letzte Stufe
unterhalb 255°C. Sodann werden die Monofilamente mit einer
Präparation versehen und einzeln aufgespult insbesondere
auf Scheibenspulen.
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Wesentlich
für die Herstellung der erfindungsgemäßen
Monofilamente ist der Einsatz profilierter Düsen, mit denen
profilierte Querschnitte herstellbar sind, wobei der Querschnitt
regelmäßig angeordnete Ausbuchtungen aufweist.
Das Prinzip dieser Querschnitte ist vorstehend beschrieben und lässt
sich allgemein aus der Figur ableiten. Der Querschnitt besteht zum
einen aus einem in etwa kreisförmigen inneren Teil, welcher den
Hauptanteil der Querschnittsfläche ausmacht. Am Rand sind
regelmäßig angeordnete Ausbuchtungen vorhanden.
Es ist wesentlich, dass die Ausbuchtungen nicht so groß sind,
dass die Ausbuchtungen lappig werden, d. h. aufgrund ihres eigenen
Gewichtes beginnen sich zu neigen.
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Es
ist wichtig, dass die Ausbuchtungen so elastisch sind, dass sie
beim Aufprall des Balles auf einen Tennisschläger den dabei
auftretenden Stoß elastisch aufnehmen, für eine
entsprechende Verweilzeit des Balles auf der Bespannung des Ballschlägers
sorgen, sodass der Spieler dem Ball einen ausreichenden Effekt verleihen
kann, d. h. einen entsprechenden Spin, und aber auch dem Ball die
gewünschte Richtung verleihen kann.
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Es
versteht sich von selbst, dass diese Vorgänge in Bruchteilen
von Sekunden geschehen.
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Es
wurde überraschend gefunden, dass die Höhe der
Ausbuchtung, ausgedrückt durch das Verhältnis R/r
und die Breite der Ausbuchtung, ausgedrückt als Anteil
eingenommene Querschnittsfläche der Kreisringfläche
mit den Radien r und R, zusammen mit der besonderen Zusammensetzung
der Monofile, die besonderen Erfolg der Erfindung bringt.
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Die
Figur zeigt ein Beispiel eines Querschnitts, der zur Herstellung
der erfindungsgemäßen Monofilamente bevorzugt
ist. Die Ausbuchtungen sind abgerundet und in regelmäßigem
Abstand von einander angeordnet.
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Bei
der Herstellung der Monofilamente kann dem Gemisch von Polyester
und Polyolefin bzw. substituiertem Polyolefin gleich ein Farbstoff
zugemischt werden, vorzugsweise in Form eines sog. Masterbatches, d.
h. mittels Granulaten aus Polyester oder Polyolefin insbesondere
aus Polyester, die bereits eine entsprechende Menge an Farbstoff
insbesondere Pigmente enthalten. Im Allgemeinen haben solche Masterbatches einen
Pigmentgehalt von in der Größenordnung von 20
bis 30% Pigment. Auf diese Weise wird eine sehr gute Verteilung
des Pigments im Polymergemisch erreicht.
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Es
können natürlich auch bereits pigmentierte Polyestergranulate
verwendet werden.
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Die
erforderliche Verstreckung hängt zum Teil vom Spinnverzug
ab. Bevorzugt wird eine dreistufige Verstreckung gewählt,
eine Vorverstreckung bei Temperaturen über 90°C,
denn eine Hauptverstreckung bei 220 bis 240°C und eine
letzte Verstreckung bei Temperaturen knapp unter dem Schmelzpunkt,
wobei ein Relaxieren mit verbunden werden kann.
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Es
war besonders überraschend, dass die erfindungsgemäßen
Monofilamente sich einerseits hervorragend als Saiten für
Ballschlägerbespannungen einsetzen lassen, zum Anderen
aber auch sich gut für die Herstellung von technischen
oder textilen Flächengebilden wie Geweben, Gewirken, Gestricken
und Gelegen verwenden lassen. Die hervorragenden Qualitäten
dieser Monofilamente zeigen sich insbesondere, wenn sie für
die Herstellung von Ballschlägerbespannungen insbesondere
Tennisschlägerbespannungen eingesetzt werden. Aufgrund
ihrer Eigenschaften, die insbesondere durch den besonders gestalteten
Querschnitt und die Zusammensetzung der Monofilamente erreicht werden,
lässt sich beim Spielen der Druck, welchen der Spieler auf
den Ball während des Zurückschlagens ausübt,
erhöhen. Aufgrund der Elastizität der Saite bzw.
der Bespannung stellt sich für den Ball eine längere
Verweilzeit auf dem Schläger ein, sodass dem Spieler eine
längere Zeit zur Verfügung steht, um den Ball
einen gewünschten Effekt zu geben, d. h. einen Spin oder
Rotation und gleichzeitig auch die richtige Richtung besser geben
kann. Es versteht sich von selbst, dass diese Zeitabläufe
sich innerhalb von Bruchteilen von Sekunden sich abspielen.
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Diese
Vorteile sind nicht gegeben, wenn Bespannungen so starr sind, dass
sie wie nicht nachgebende Betonwände reagieren oder wenn
sie so laff und schlaff sind, dass keine entsprechende Elastizitätskraft
vorhanden ist, um den Ball entsprechend zu steuern.
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Die
Erfindung wird durch folgendes Beispiel näher erläutert:
96,7
Gew.-% Polyethylenterephthalat Granulat (PET-Type 51 der Firma Invista/Hattersheim
und 2,5 Gew.-% LDPE Polyethylen (Verkaufsprodukt unter der Bezeichnung
Purell GA 7760 der Firma Basell Olefins, Ferrara Italien und 0,7
Gew.-% eines Farbpigments Masterbatch (Renol Braun NB 8200 1062-ZE
der Firma Clariant, Masterbatches Lahnstein werden in einen Extruder
dosiert. Durch aufgeschmolzen und durch eine Düse mit einem
Querschnitt gemäß
1 extrudiert,
in einem Wasserbad abgekühlt, mehrfach verstreckt und mit
einer Präparation versehen und einzeln aufgespult. Spinnbedingungen:
| Massetemperatur
im Spinnpack: | 290°C |
| Düsenabmessungen: | ri
= 3,00 mm |
| | Ra
= 4,00 mm |
| Förderung
pro Düsenloch: | 99,2
g/Min. |
| 1.
Verstreckung | 3,585:1
bei 95°C |
| 2.
Verstreckung | 1,531:1
bei 230°C |
| 3.
Verstreckung | 0,889:1
bei 255°C |
| Aufspulung: | 154,3
m/Min. |
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ri
und Ra beziehen sich hier auf die Abmessungen des Düsenlochs.
Nach der Formung und Verstreckung des Polymeren ändern
sich die Abmessungen und Verhältnisse beträchtlich:
R bezeichnet dann den Radius, der die Scheitelhöhen der
Ausbuchtungen begrenzt und r den Radius der Basis der Ausbuchtungen. Textilwerte:
| Titer | 6425,0
dtex |
| Spez.
Festigkeit | 35,8
cN/tex |
| Dehnung
bei 27 cN/tex | 14,6% |
| Bruchdehnung | 26% |
| Knotenfestigkeit* | 75% |
| Schlingenfestigkeit* | 44% |
| Freier
Thermoschrumpf bei 180°C | 16,5–16,7% |
- * in % der spez. Festigkeit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0017758
A2 [0006]
- - DE 3037457 A1 [0007]
- - DE 19638908 C1 [0008]