DE10315154A1

DE10315154A1 - Tischtennisball mit Struktur- und Formelementen in der Schale

Info

Publication number: DE10315154A1
Application number: DE10315154A
Authority: DE
Inventors: Joachim Kuhn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2004-10-14

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Ausführungsform zur Herstellung eines Tischtennisballes, in dessen aus Kunststoff oder einem Kunststoffverbund bestehender Schale Struktur- und/oder Formelemente, insbesondere strukturverstärkende Materialien, eingearbeitet sind. Somit kann Einfluss auf die Härte, Gewichtsverteilung und gegebenenfalls die äußere Gestaltung der Schale genommen werden. Die Spieleigenschaften können somit gezielt beeinflusst werden.

Description

Gemäß den Regeln der International Table Tennis Federation (ITTF) ist der Tischtennisball für den Wettkampfsport derzeit durch folgende Regeln festgelegt: "Der Ball ist gleichmäßig und rund. Sein Durchmesser beträgt 40mm. Das Gewicht des Balles beträgt 2,7 Gramm. Der Ball besteht aus Zelluloid oder ähnlichem Kunststoffmaterial und ist mattweiß oder mattorange."

Spezifiziert und detailliert ausgeführt wird diese Regel in dem Technical Leaflet T3 der ITTF, wo die genauen Testprozeduren für einen solchen Ball beschrieben werden. Ebenfalls ist dort explizit erwähnt, dass eine prinzipielle Offenheit für andere Materialien als Zelluloid vorhanden ist.

Zelluloid ist seit den dreißiger Jahren des 20 Jahrhunderts das Grundmaterial für Tischtennisbälle und hat sich auch als solches sehr gut bewährt. Man ist aber schon seit mehreren Jahrzehnten auf der Suche nach einem Ersatzmaterial für das Zelluloid, das hinsichtlich der Spieleigenschaften des Balles die gleichen oder sehr ähnliche Eigenschaften wie das Zelluloid haben muss. Bislang ist man hier allerdings nicht fündig geworden, so dass trotz mehrerer nachteiligen Eigenschaften weiterhin Zelluloid verwendet wird. Bei der Verarbeitung wird das plattenförmige Zelluloid in mehreren Prozessschritten erweicht, gestanzt und in zwei Halbschalen tiefgezogen, die dann mit einer entsprechenden Füge- und Klebetechnik zusammengesetzt werden.

Die Nachteile des Zelluloid Materials bestehen zum einen in der teilweise mangelnden Verfügbarkeit: Zelluloid wird weltweit nur noch in wenigen Fabriken, die sich vorwiegend in Asien befinden, hergestellt und verarbeitet. Die Produktionsbedingungen sind geprägt von Dämpfen und Gasen der verwendeten Chemikalien und entsprechen nicht dem Stand der Arbeitsplatzsicherheit nach internationalen Standards. Zelluloid selbst ist ein sehr brennbares und zum Teil explosives Material, was bei Produktion und Transport zusätzliche Schwierigkeiten und Kosten verursacht. Schließlich kann Zelluloid nur im Tiefziehverfahren formgebend verarbeitet werden, was relativ aufwändig ist und zudem Bälle bestehend aus zwei Hälften mit einer Nahtstelle am Äquator des Balles liefert. Der Anteil der Handarbeit an diesen Verfahren ist recht hoch. Ein weiter Nachteil ist, dass man mit Zelluloid die innere und äußere Oberfläche der Schale des Balles nicht oder nur sehr schlecht formgebend beeinflussen kann. Dies limitiert die Möglichkeiten zur Formgestaltung der Oberfläche – für einige Anwendungen ein wichtiges Kriterium – erheblich. Zudem zeigen die herkömmlichen Tischtennisbälle aus Zelluloid herstellungsbedingt eine unterschiedliche Wandstärke an Äquator, dem Pol oder einer anderen Stele des Balles. Dies führt dazu dass die Ausgewogenheit und Balance des Balles durch komplizierte Maßnahmen, wie Auswiegen der beiden Hälften, wiederhergestellt werden muss.

Es gab bereits Lösungsansätze in den vergangenen Jahrzehnten, die aber allesamt aus verschiedenen Gründen fehlgeschlagen sind. So brachte die Fa. Dunlop um 1970 einen Kunststoffball auf den Markt, der einerseits nicht die gewünschten Spieleigenschaften hatte und andererseits bleibende Einbuchtungen auf der Balloberfläche nach starken Belastungen beim Schlag aufwies (mangelnde Rückstellkraft). Des weiteren gibt es ein Vorschläge (deutsches Gebrauchsmuster G9306840.9) einen Ball zu konstruieren, der im Inneren relativ undefinierte Muster aus Streben angebracht sind. Das deutsche Gebrauchsmuster GM 8608390 schlägt einen gegenüber dem internationalen Standard vergrößerten Ball mit einem Durchmesser von 44mm und einem Gewicht zwischen 3,5 und 3,7 Gramm vor, der sich allerdings in der Spielpraxis als zu weich erwiesen hat. Beide Vorschläge haben sich nicht durchgesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bestehenden Nachteile auszuschalten und ein Material für Tischtennisbälle zu finden, das es ermöglicht, Bälle mit guten Spieleigenschaften, nahe denen des Zelluloid in großen Serien ohne einen hohen Grad an Handarbeit herzustellen.

Zudem sollen im Herstellungsprozess Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Spieleigenschaften und bei der Gestaltung der inneren und äußeren Oberfläche möglich sein.

Überraschend wurde festgestellt, dass die Aufgabe dadurch gelöst wird, dass man ein Kunststoffmaterial für die Schale des Balles (1) verwendet, in das Struktur gebende und/oder die Struktur verstärkende Elemente eingearbeitet sind. Solche Elemente können Fasern, Partikel, Zellen oder Poren und oder Einprägungen oder Ausbuchtungen in die innere (3) oder äußere Oberfläche (2) sein. In einem bevorzugten Fall kann ein faserverstärkter Kunststoff, wie beispielweise faserverstärktes Polyurethan, als Material für die Hülle des Balles verwendet.
Solcherart hergestellte Bälle können in einem großen Umfang in ihren Spieleigenschaften beeinflusst werden. Einerseits kann der Anteil der Struktur gebenden oder Struktur verstärkenden Materialien variiert werden. Beispielsweise kann der Anteil der Fasern (6) in einem Bereich von 1 bis 40 Gewichtsprozent eingestellt werden. Bei einem anderen Verfahren, beispielsweise dem Schaum – Spritzguss kann der Gehalt an Poren (5) zwischen 1 und 40 Volumenprozent verändert werden.
Als Materialkombinationen können Kunststoffe mit Fasern aus Glas, Kohlenstoff oder Keramik, aber auch mit Fasern aus anderen Kunststoffen als das Grundmaterial kombiniert werden. Ebenso ist es möglich anorganische Partikel. Beispielsweise zur Veränderung der mechanischen Eigenschaften einzubringen. Schließlich kann die Einbringung von Zellen oder Poren als Einbringung von Luft oder einem Gasgemisch in die Grundstruktur bzw. das Grundmaterial verstanden werden.
Ein einfaches Kriterium, ob das Material ähnliche Eigenschaften wie Zelluloid hat, ist der Klang des Balles beim Aufspringen auf den Tisch und beim Auftreffen auf den Schläger. Da Tischtennis ein Sport ist, bei dem auch das Gehör eine sehr wichtige Rolle spielt, ist dies ein sehr wichtiges Kriterium. Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Materialien ist, dass durch verschiedene Maßnahmen die Bälle auch klanglich eingestellt werden können, ohne dass dabei die mechanischen Eigenschaften allzu sehr beeinflusst werden.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung werden die Kunststoffbälle auf der Außenseite (2) oder der Innenseite (3) mit einem anderen Material beschichtet. So hat zum Beispiel eine Außenbeschichtung mit einem Silica – Material, beispielsweise durch eine wasserglasähnliche Schicht, für die Härte und die Reibung des Balles eine sehr große Bedeutung.
Die Flugeigenschaften des Balles können erfindungsgemäß dadurch beeinflusst werden, dass in die äußere Oberfläche der Schale (2) runde oder mehreckige Vertiefungen (7) eingeprägt werden. Ein derart hergestellter Ball (8) ist mit einer engen Anordnung an Einbuchtungen versehen. Ein beispielhaftem, nicht maßstabsgetreuer Querschnitt durch eine solche Außenhülle ist anhand von den Einbuchtungen (7) dargestellt. Der Querschnitt durch eine solche Vertiefung kann in einer vorteilhaften Ausführungsform ein Kreis- oder Ellipsenausschnitt sein. Auch andere Querschnitte sind möglich. Durch solche Vertiefungen tritt die am Ball vorbeiströmende Luft mit der Oberfläche in Wechselwirkung. Dies kann zu einer Stabilisierung der Flugbahn beitragen, was insbesondere für Freizeitanwendungen im Außenbereich besonders interessant ist. Dabei muss darauf geachtet werden, dass die Größe der Einbuchtungen, nämlich deren Durchmesser und Tiefe nicht oder kaum den Aufsprung des Balles auf dem Tisch beeinträchtigt.
Die mechanischen Eigenschaften des Balles werden durch ein auf die Innenseite der Schale eingeprägtes Gitter- oder Wabennetz beeinflusst werden. Die Breite und Höhe der Strukturelemente spielt dabei eine große Rolle. Je breite und insbesondere je höher die Strukturelemente sind, desto steifer und härter wird die Schale und desto höher wird der Ballabsprung sein.
Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Härte der Schale sind Poren und Zellen, wie sie zum Beispiel durch entsprechende Schaum – Spritzgießverfahren (mucell, ergocell) eingebracht werden können. Sowohl Gitter als auch Poren bieten die Möglichkeit, neben der Wandhärte auch die Gewichtsverteilung des Balles zu ändern. Dies hat insbesondere Einfluss auf das Rotationsvermögen des Balles. Bei gleichem Gewicht und Außendurchmesser wird eine poröse Schale dicker sein und damit ein etwas höheres Rotationsvermögen aufweisen. Aufgrund der Krümmung der Kugelschale wird eine dickere, poröse Schale auch eine größere Steifigkeit aufweisen.
Die Rauhigkeit der Oberfläche spielt sowohl für die Optik als auch für die Reibung des Balles beim Aufsprung auf dem Tisch oder auf dem Schläger eine große Rolle. Eine Nachbehandlung durch ein abrasives Verfahren kann insbesondere bei Fasern oder Poren als Strukturelementen in der Schale die optischen Eigenschaften des Balles verändern. Eine Aufrauhung der Oberfläche ist auch deswegen erforderlich, weil nach den Regeln des Internationalen Verbandes die Balloberfläche matt sein muss.
Als für den Ball verwendeten Basiskunststoffe können zunächst prinzipiell alle Kunststoffe in Betracht kommen. Allerdings muss eine rationelle Produktion möglich sein. Somit sind insbesondere solche Kunststoffe vorteilhaft, die mit einem Spritzgussverfahren oder Rotationssinterverfahren hergestellt werden können.
Alle Abbildungen sind schematisch und haben keinen Anspruch auf Maßstäblichkeit.
1 zeigt einen Querschnitt durch die Schale (1) eines Tischtennisballes mit einer äußeren (2) und inneren (3) Oberfläche.
2 zeigt einen Querschnitt durch die Schale eines Tischtennisballes mit einer glatten äußeren Oberfläche (2) und ein Beispiel für ein auf der Innenseite eingeprägtes oder aufgebrachtes Gitter- oder Wabennetz (4) mt rechteckigem Querschnitt.
3 zeigt den Querschnitt durch die Schale (1) eines Tischtennisballes mit Poren (5), die in das Material eingebracht sind.
4 zeigt den Querschnitt durch die Schale (1) eines Tischtennisballes mit Fasern (6), die in das Material eingebracht sind.
5 zeigt eine Aufsicht auf die Oberfläche (2) eines Tischtennisballes mit runden Vertiefungen (7), die in die Oberfläche eingeprägt sind.

Claims

Tischtennisball bestehend aus einer Schale (1), die überwiegend Kunststoff als Grundmaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, dass in der Schale formgebende, formverändernde, strukturgebende, strukturverändernde oder insbesondere strukturverstärkende Materialien, Elemente oder Maßnahmen, vorzugsweise durch Einbringen eines anderen Materials als das des Grundstoffes oder durch eine formgebende Gestaltung der inneren (2) oder äußeren (3) Oberfläche der Schale (1) eingebracht sind.
Tischtennisball nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die strukturgebenden, strukturverändernden und insbesondere strukturverstärkenden Materialien Fasern (6) sind die Schale (1) aus faserverstärktem Kunststoff besteht.
Tischtennisball nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkenden Fasern (6) Glasfasern sind.
Tischtennisball nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkenden Fasern (6) Kohlefasern, Baumwoll- oder Zellulosefasern oder Keramikfasern sind.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die verstärkenden Fasern (6) einen mittleren Durchmesser von 0,5 Mikrometer bis 300 Mikrometer, vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von 1 bis 30 Mikrometer aufweisen und einer Länge zwischen 10 Mikrometern und 4000 Mikrometern, vorzugsweise zwischen 50 Mikrometern und 1000 Mikrometern sowie einen Faseranteil zwischen 0,5 % und 50%, vorzugsweise zwischen 3% und 30% aufweisen.
Tischtennisball nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff mit nicht faserförmigen Partikeln aus SiO₂ oder keramischen Materialien versetzt ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass der faser- oder partikelverstärkte Kunststoff zur Ausbildung der Schale (1) Polyurethan oder ein polyurethanartiges Material ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die aus Kunststoff bestehende Schale (1) des Balles Poren oder Zellen (5) enthält.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Zellen (5) in der Schale 1 bis 50%, vorzugsweise 5% bis 30% des Volumens ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass der Ball mit einem Spritzgussverfahren, insbesodere Schaumspritzgussverfahren hergestellt wird.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass der faser- oder partikelverstärkte Kunststoff aus Polyester, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polystyrol oder daraus bestehende Mischungen oder Blends besteht.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass die Schale (1) aus zwei oder mehreren Schichten besteht, wobei die Materialien der Schichten Kunststoffe oder Kunststoffblends sowie anorganische Materialien wie SiO₂ oder keramische Materialien sind.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass den faserverstärkten Kunststoff ein organisches oder anorganisches Farbpigment, vorzugsweise für die Farbe weiß oder Orange zugegeben ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13 dadurch gekennzeichnet, dass der Ball einen äußeren Durchmesser von 35mm bis 60mm, vorzugsweise von 39mm bis 41 mm hat.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Schale (1) zwischen 200 Mikrometer und 4000 Mikrometer, vorzugsweise zwischen 300 und 800 Mikrometer beträgt.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Balles runde oder mehreckige Einprägungen (7) vorhanden sind (8).
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Einprägungen in der Oberfläche (7) rund sind und einen Durchmesser im Bereich 0,5 bis 10mm vorzugsweise 1 mm bis 5 mm aufweisen und eine Tiefe von 0,05 mm bis 5 mm vorzugsweise 0,1 mm bis 2 mm aufweisen.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass der Ball durch ein Spritzgussverfahren, insbesondere Schaumspritzgussverfahren hergestellt ist.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass der Ball durch ein Rotationssinter oder Tiefziehverfahren hergestellt wird.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19 dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche der Balles (2) nach dem Formvorgang durch Schleifen, Mischen mit einem abrasiven Material oder durch ähnliche materialabtragende Verfahren nachbehandelt wird.
Tischtennisball nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass der Ball nach dem Formvorgang durch Trocknen oder Tempern nachbehandelt wird.
Tischtennisball bestehend aus einem ein- oder mehrschichtigem oder komponentigem Kunststoffmaterial vorzugsweise nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21 dadurch gekennzeichnet, dass der Ball vorzugsweise an seine äußeren Oberfläche (2) nach der Formgebung durch ein beschichtendes Verfahren nachbehandelt wird.
Tischtennisball bestehend aus einem ein- oder mehrschichtigen oder komponentigen Kunststoffmaterial vorzugsweise nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22 dadurch gekennzeichnet, dass die innere Oberfläche (3) des Balles durch Beschichtung modifziert ist.
Tischtennisball bestehend aus einem ein- oder mehrschichtigem oder komponentigem Kunststoffmaterial vorzugsweise nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23 dadurch gekennzeichnet, dass auf die innere oder äußere Oberfläche ein feines Gitter- oder wabenförmiges Netz aus Hervortretungen (4) aufgeprägt ist, bei dem die Breite und Höhe der Stege (4) im Bereich zwischen 0,05 mm und 3 mm vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1mm und 0,8mm liegt.