DE19931860B4 - Saite für Ballspielschläger - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Saite für Ballspielschläger, wie Tennisschläger, Squashschläger und Badmintonschläger.
- Insbesondere Saiten für Tennisschläger lassen sich grob in zwei Arten unterteilen, zum einen solche auf Basis von Naturdärmen, sog. Darmsaiten und zum anderen solche auf Basis von Monofilen aus einem thermoplastischen Kunststoff. Insbesondere Darmsaiten bieten eine hervorragende Elastizität beim Auftreffen des Spielballes, was für die außerordentlich guten Spieleigenschaften dieser Darmsaiten wesentlich verantwortlich ist. Allerdings gestaltet sich die Herstellung von Darmsaiten sehr aufwendig, was sich in entsprechend hohen Kosten niederschlägt und außerdem haben Darmsaiten den Nachteil einer hohen Pflegebedürftigkeit sowie Empfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen, wie z. B. Feuchtigkeit, die zu einer raschen Verminderung der Lebensdauer und zu einem Verlust der vorteilhaften Spieleigenschaften führen.
- Im Gegensatz sind dazu Saiten auf Basis von Monofilen aus thermoplastischen Kunststoffen, die häufig auch als sog. Kunstsaiten bezeichnet werden, zu relativ geringen Kosten und mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellbar. Diese Kunstsaiten weisen eine wesentlich größere Unempfindlichkeit gegenüber äußeren Einflüssen, z. B. Witterungseinflüssen auf, jedoch reichen üblicherweise die mit den bekannten Kunstsaiten erzielten Elastizitätswerte nicht an die von Darmsaiten heran, so daß die Spieleigenschaften von Kunstsaiten gegenüber Darmsaiten verschlechtert sind.
- Es wird daher mit verschiedensten Maßnahmen versucht, bei Kunstsaiten auf Basis von extrudierten und gegebenenfalls verstreckten Monofilen aus thermoplastischem Kunststoff die Spieleigenschaften denen einer Darmsaite anzunähern, wobei gleichzeitig die Vorteile von Kunstsaiten, wie Witterungsunempfindlichkeit und geringer Herstellungsaufwand beibehalten werden sollen.
- Aus der
EP 0017758 A2 ist es bekannt, eine Kunststoffsaite aus verstreckten Monofilen aus Polyvinylidenfluorid (PVDF) herzustellen, die in ihren Spieleigenschaften denen einer Darmsaite angenähert sein soll. Allerdings zeigen derartige Saiten aus PVDF einen recht hohen Verschleiß während des Spiels, so daß sie aufwendig mit äußeren Beschichtungen versehen werden müssen, um den Verschleiß in vertretbaren Grenzen zu halten, so daß eine solche Saite zu einer akzeptablen Lebensdauer gelangt. - Aus der
DE 19638908 C1 ist es bekannt, eine Saite aus einer Vielzahl einzelner Filamentgarne und anschließendem Verzwirnen derselben herzustellen, wodurch sich eine besonders hohe Elastizität ergeben soll. Hierbei sind die einzelnen Filamentgarne aus Flüssigkristall-Polymeren hergestellt. Die Herstellung dieser bekannten Saite ist jedoch aufgrund der Rohstoffauswahl und des Verzwirnens der einzelnen Filamentgarne mit einem sehr hohen technologischen Aufwand verbunden. - Es sind ferner eine Vielzahl von Saiten insbesondere für Tennisschläger im Handel, die auf Basis von Polyester, hier insbesondere auf Basis eines Polyethylenterephtalat (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. Bespannen eines Ballspielschlägers unterworfen sind, bereits nach kurzer Zeit einem Alterungsprozeß unterliegen, in dessen Folge die aufgebrachte Zugkraft auf die Saite, die sog. Bespannungshärte verloren geht, wodurch sich die Spieleigenschaften solcher Saiten relativ rasch verschlechtern.
- Monofile mit gummielastischem Verhalten auf Basis von Polyetherester-Elastomeren für technische Gewebe sind in der
EP 0379967 A2 beschrieben. - Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Saite für Ballspielschläger, hergestellt aus einem extrudierten und verstreckten Monofil aus einem thermoplastischen Kunststoff vorzuschlagen, welche einfach und mit geringen Kosten herzustellen ist und in ihren Spieleigenschaften sowohl hinsichtlich Elastizität, Verschleiß als auch Kontrolle des Spielballes denen einer Darmsaite aus Naturdarm möglichst nahekommt und von daher eine wesentliche Verbesserung der bisher bekannten Kunstsaiten für derartige Ballspielschläger darstellt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Ausgestaltung einer Saite für Ballspielschläger gemäß der Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, eine Saite für Ballspielschläger aus einem extrudierten und verstreckten Monofil auf Basis einer Mischung aus einem thermoplastischen Polyester und einem thermoplastischen Polyester-Elastomer herzustellen.
- Die im Rahmen der Erfindung zur Herstellung einer Saite für Ballspielschläger zur Anwendung kommenden thermoplastischen Polyester-Elastomere zählen zur Gruppe der thermoplastischen Elastomere (TPE), die bisher im wesentlichen für Anwendungen in der Elektrotechnik, für Kfz-Teile sowie als Modifizierungsmittel für andere Polymere eingesetzt worden sind.
- Im Rahmen der Erfindung wurde nun überraschend gefunden, daß bei Herstellung eines Monofils auf Basis einer Mischung aus einem thermoplastischen Polyester und einem thermoplastischen Polyester-Elastomer in einem geeigneten Durchmesser eine Saite für Ballspielschläger geschaffen wird, die in ihren Spieleigenschaften, insbesondere in ihrer Elastizität und Ballkontrolle an die Qualitäten von Darmsaiten heranreicht und beispielsweise gegenüber einer herkömmlichen ausschließlich auf Basis von Polyester hergestellten Kunstsaite eine wesentliche Verbesserung hinsichtlich Spieleigenschaften und Verschleiß darstellt.
- Dies wird darauf zurückgeführt, daß durch die Mischung des thermoplastischen Poyesters mit einem thermoplastischen Polyester-Elastomer gemäß der Erfindung der Elastomeranteil dem solchermaßen hergestellten extrudierten und verstreckten Monofil eine wesentlich verbesserte Dehnbarkeit verleiht, wobei der Polyesteranteil insbesondere bei den hohen axialen Zugkräften während des Bespannens und Spielens des Ballspielschlägers vor einer übermäßigen Dehnung und raschen Alterung bewahrt wird.
- Unter einem thermoplastischen Polyester-Elastomer (TPE-E) werden im Rahmen der Erfindung Blockcopolymere von Weichsegmenten aus Polyalkylenether-diolen und/oder langkettigen aliphatischen Dicarbonsäureestern mit teilkristallinen Polybutylentherephthalat-Segmenten verstanden.
- Durch entsprechende Auswahl eines geeigneten Mischungsverhältnisses, d. h. Zusatz einer solchen Menge an thermoplastischen Polyester-Elastomers zum thermoplastischen Polyester ist es möglich, ein extrudiertes und verstrecktes Monofil als Saite für Ballspielschläger herzustellen, deren Elastizität unter einer axialen Vorspannkraft im Bereich von 150 bis 350 N derjenigen einer Darmsaite angenähert ist.
- Beispielsweise weist das zur Herstellung der erfindungsgemäßen Saite eingesetzte thermoplastische Polyester-Elastomer als Elastomer-Komponente ein Polyurethan auf. Diese aus einem Polyurethan gebildete Elastomer-Komponente besteht beispielsweise aus einem Gemisch von Diisocyananten und langkettigen Polyester- oder Polyetherdiolen. Polyurethane werden durch Umsetzung (Polyaddition) von mehrwertigen Alkoholen, wie z. B. 1,4-Butandiol-Polyether und Polyester mit endständigen OH-Gruppen mit mehrwertigen Isocyanaten hergestellt. Hierbei erhöhen kurzkettige Diole – Hartsegmente – die Härte, während langkettige Polyole – Weich-Segmente – die Elastizität der Polyurethane erhöhen. Letztere sind als Elastomer-Komponente in den ausgewählten thermoplastischen Polyester-Elastomeren der erfindungsgemäßen Saite enthalten.
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- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann als thermoplastisches Polyester-Elastomer ein Polyetherester oder Copolyether-Ester eingesetzt werden. Solche Polyetherester oder Copolyether-Ester sind beispielsweise von der Firma AKZO Plastics unter dem Handelsnamen ARNITEL in, verschiedenen Ausführungen am Markt erhältlich, die die vorangehend aufgelisteten Eigenschaften gemäß Tabelle 1 aufweisen.
- Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß als thermoplastisches Polyester-Elastomer Copolyesterpolymere, gebildet aus harten kristallinen Polyester-Segmenten und weichen amorphen Polyether-Segmenten eingesetzt sind. Die harten kristallinen Polyestersegmente des Copolyesterpolymers können beispielsweise auf Basis von Polybutylenterephthalat gebildet sein und die weichen amorphen Polyether-Segmente können beispielsweise auf Basis von Polytetrahydrofuran gebildet sein. Derartige im Rahmen der Erfindung einsetzbare thermoplastische Polyester-Elastomere sind beispielsweise von der Firma HOECHST unter der Handelsbezeichnung RITEFLEX erhältlich und erfüllen ebenfalls die in Tabelle 1 angegebenen Eigenschaften.
- Zur Schaffung einer in ihren Spieleigenschaften an die einer Darmsaite angenäherten erfindungsgemäßen Saite für Ballspielschläger kann beispielsweise ein Monofil auf Basis einer Mischung aus 100 Gewichtsteilen eines thermoplastischen Polyesters und 4 bis 50 Gewichtsteilen eines thermoplastischen Polyester-Elastomers mit einer Shorehärte D nach ASTM D 2240 von 46 bis 64 und einem Biege-E-Modul nach ISO 178 von 120 bis 250 N/mm2 hergestellt werden.
- Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, ein thermoplastisches Polyester-Elastomer einer höheren oder niedrigeren Shorehärte als vorangehend erläutert mit dem thermoplastischen Polyester zu vermengen und ein extrudiertes und verstrecktes Monofil als Saite für Ballspielschläger herzustellen, jedoch wird hierbei das Mischungsverhältnis, d. h. die Menge des beigemischten thermoplastischen Polyester-Elastomers insoweit variiert, daß das letztlich erhaltene extrudierte und verstreckte Monofil eine vergleichbare Gesamtshorehärte aufweist.
- Je nach Anwendungsfall der im Rahmen der Erfindung vorgeschlagenen Saite als Bespannung für Badminton- Squash- oder Tennisschläger weist diese einen Durchmesser von 0,6 bis 1,5 mm auf.
- Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Saite ist bevorzugt axial verstreckt, und zwar in einem Verhältnis von 1 : 2 bis 1 : 12. Die Verstreckung kann hierbei in einer Stufe, vorzugsweise jedoch in mehreren aufeinanderfolgenden Stufen, d. h. mit einer Vor- und mindestens einer, vorzugsweise zwei Nachverstreckungen ausgeführt werden, wodurch eine schonendere Verstreckung erfolgt, die sich in verbesserten Spieleigenschaften und höherer Lebensdauer niederschlägt.
- Zur Verwendung als Bespannung für Tennisschläger weist die erfindungsgemäß vorgeschlagene Saite einen Durchmesser von 1,2 bis 1,4 mm auf und weist unter Anliegen einer axialen Zugbelastung von 500 N eine elastische Dehnung von 10 bis 30 % auf. Diese elastische Dehnung von 10 bis 30 % unter der angegebenen Zugbelastung entspricht in etwa der einer Darmsaite und ist für die annähernd vergleichbaren Spieleigenschaften der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Saite gegenüber einer Darmsaite verantwortlich und liegt des weiteren um etwa 50 % über den Elastizitätswerten von bekannte verstreckten Saiten auf Basis eines Monofils aus reinem Polyester.
- Als thermoplastischer Polyester zur Herstellung der erfindungsgemäßen Saite, der mit einem thermoplastischen Polyester-Elastomer vermischt wird, ist beispielsweise ein teilkristallines Polyethylenterephthalat mit einem Zug-E-Modul von mindestens 2 800 Mpa möglich Auch ist es möglich, als thermoplastischen Polyester Poly-(1,4-Cyclohexandimethylenterephthalat) zu verwenden.
- Es hat sich im Rahmen der Erfindung gezeigt, daß durch die Beimischung eines thermoplastischen Polyester-Elastomers zum thermoplastischen Polyester im Vergleich zu einer herkömmlichen Saite auf Basis von Monofilen aus thermoplastischen Kunststoffen die Adhäsionskräfte zwischen Saite und Spielball entschieden höher sind, so daß der Spieler dem Spielball eine stärkere Drehung, sog. Spin und Slice verleihen kann. Ferner wird der Abrieb der sich in einem Ballspielschläger überkreuzenden Saiten wesentlich verringert und die Haltbarkeit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Saite auffallend erhöht. Es zeigen sich darüber hinaus auch geringere Ermüdungserscheinungen der erfindungsgemäßen Saite nach hoher Beanspruchung und bei hohen Bespannungshärten.
- Im Vergleich zu einer herkömmlichen auf Basis von Polyester hergestellten Saite zeigt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Saite auf Basis einer Mischung aus einem thermoplastischen Polyester und einem thermoplastischen Polyester-Elastomer eine wesentlich verbesserte Elastizität und höhere Rückstellkräfte, was sich auch in einer geringeren Neigung zu Nachschwingungen nach dem Auftreffen des Spielballes niederschlägt und zu einem besonders hohen Spielkomfort und einem sehr armschonenden Schwingungsverhalten beiträgt. Durch die höhere Elastizität wird gleichzeitig das Spielverhalten dem einer Darmsaite angenähert.
- Die höhere Elastizität der erfindungsgemäßen Saite äußert sich auch in einer besseren Umlenkbarkeit im Ballspielschläger, wodurch sich auch das Handling beim Besaitungsvorgang, d. h. wenn die Saite in den Ballspielschläger eingezogen wird, wesentlich verbessert wird.
- Darüber hinaus kann die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Saite vorgeschlagene Mischung aus einem thermoplastischen Polyester und einem thermoplastischen Polyester-Elastomer bei Bedarf noch mit weiteren Additiven, z. B. Färbemitteln, UV-Stabilisatoren etc. versetzt werden, um die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Saite weiter zu optimieren.
- Die Herstellung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Saite erfolgt vorzugsweise dadurch, daß zunächst eine Mischung aus einem thermoplastischen Polyester und einem thermoplastischen Polyester-Elastomer gegebenenfalls unter Zugabe von Additiven hergestellt wird und diese Mischung in einem Extruder aufgeschmolzen und zu einem Monofil extrudiert wird und nachfolgend das Monofil in einem inerten Medium, vorzugsweise Wasser axial verstreckt wird.
- Um eine möglichst schonende Verstreckung mit hohem Verstreckungsgrad von 1 : 2 bis 1 : 12 zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß das Monofil in drei aufeinanderfolgenden Stufen axial verstreckt wird, wobei in der ersten Stufe im Verhältnis von bis zu 1 : 3,5 verstreckt wird, in der nachfolgenden zweiten Stufe im Verhältnis von bis zu 1 : 2,8 nachverstreckt und in der dritten Stufe im Verhältnis von bis zu 1 : 3 nochmals nachverstreckt wird.
- Zur Verbesserung des Schrumpfverhaltens kann ferner noch vorgesehen sein, das verstreckte Monofil zu tempern.
- Die erfindungsgemäße Saite ist in der
1 ausschnittsweise dargestellt und mit Bezugsziffer1 gekennzeichnet und wird nachfolgend anhand eines Beispieles erläutert. - Beispiel 1:
- 24 Gewichtsteile eines Polyetherester-Elastomers mit einer Shorehärte D von 55 (ARNITEL EL 550 wurden mit 100 Gewichtsteilen eines teilkristallinen Polyethylenterephtalat vermischt, in einem Einschneckenextruder plastifiziert und aufgeschmolzen und zu einem unverstreckten Monofil extrudiert. Nach ausreichender Abkühlung wurde das Monofil in drei aufeinanderfolgenden Stufen zunächst 3-fach, sodann 2,6-fach und dann 2,8-fach in axialer Richtung in Wasser verstreckt, wodurch ein zur Ausbildung einer Saite geeignetes verstrecktes Monofil mit einem Durchmesser d von 1,3 mm erhalten wurde. Ein solches Monofil mit etwa 1,3 mm Durchmesser ist als Saite zur Bespannung von Tennisschlägern geeignet.
- Zur Messung der die Spieleigenschaften wesentlich bestimmenden Elastizität wurde diese Saite einem axialen Zugversuch unterworfen, wobei sie zunächst unter einer Vorkraft von 20 N in ein entsprechendes Prüfgerät eingespannt wurde. Sodann wurde mit einer Geschwindigkeit von 250 mm/min ein axialer Zug auf die Saite ausgeübt und die sich hierbei jeweils einstellende Dehnung gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.
- Als Vergleichsbeispiel 1 sind zudem in Tabelle 2 auch die entsprechenden im gleichen Versuchtsaufbau und -ablauf gemessenen Werte einer herkömmlichen vorgereckten Kunststoffsaite auf Basis von Polyester mit einem Durchmesser von 1,3 mm angegeben, wie sie als Tennissaite handelsüblich erhältlich ist. Tabelle 2
- Die Ergebnisse gemäß Tabelle 2 sind ferner auch in der
2 graphisch anhand eines Diagramms wiedergegeben. Hierbei zeigt Kurve A die Ergebnisse gemäß Beispiel 1 und Kurve B die Ergebnisse gemäß Vergleichsbeispiel 1. - In der Figur 2 zeigt die Ordinate die im Zugversuch anliegenden , Kraft in Newton (N) und die Abzisse die sich hierbei einstellende Dehnung in Prozent.
- Aus einem Vergleich der beiden Kurven A und B für Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 ergibt sich, daß im bei einer Tennissaite üblichen Belastungs-/Spielbereich zwischen 200 und 500 N (Höchstbelastung z. B. beim Schmetterball), der in der
2 von den Linien L1 und L2 begrenzt ist, die erfindungsgemäße Saite auf Basis einer Mischung aus einem thermoplastischen Polyester und einem thermoplastischen Polyester-Elastomers gemäß Kurve A eine Dehnung von 6 bis 12 % aufweist und diese stets etwa 50 % höher als die der herkömmlichen Saite gemäß Kurve B und Vergleichsbeispiel 1 ist. Diese stets um ca. 50 % höhere Elastizität ist für die verbesserten Spieleigenschaften maßgebend und eine der wichtigsten Eigenschaften für sehr gute Tennisspieler bis hin zu Profis und trägt zur erzielbaren Beschleunigung des Balles bei. Diese erhöhte Elastizität kommt einer Darmsaite sehr nahe und ist mit normalen Polyestersaiten, beispielsweise der gemäß Vergleichsbeispiel 1 und Kurve B nicht erzielbar. - Gleichzeitig sind die von der erfindungsgemäßen Saite ausgehenden Adhäsionskräfte auf den Ball entschieden höher und es kann mehr Spin und Slice (Drall/Drehung) erreicht werden, wobei gleichzeitig der Abrieb niedriger und damit die Haltbarkeit auffallend höher wird. Ferner zeigt sich, daß Ermüdungserscheinungen nach Beanspruchung bei der erfindungsgemäßen Saite im Gegensatz zu herkömmlichen Polyestersaiten und ähnlichen Saiten auf Basis von thermoplastischen Kunststoffen auffallend geringer sind.
Claims (11)
- Saite für Ballspielschläger, hergestellt aus einem extrudierten und verstreckten Monofil auf Basis einer Mischung aus einem thermoplastischen Polyester und einem thermoplastischen Polyester-Elastomer.
- Saite nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem thermoplastischen Polyester unter Zusatz einer solchen Menge eines thermoplastischen Polyester-Elastomers hergestellt ist, daß ihre Elastizität unter einer axialen Vorspannkraft im Bereich von 150 bis 350 N derjenigen einer Darmsaite angenähert ist.
- Saite nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Polyester-Elastomer ein Polyetherester oder Copolyetherester eingesetzt ist.
- Saite nach eiem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastisches Polyester-Elastomer Copolyester-Polymere, gebildet aus harten kristallinen Polyester-Segmenten und weichen amorphen Polyether-Segmenten eingesetzt sind.
- Saite nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die harten kristallinen Polyester-Segmente des Copolyester-Polymers auf Basis von Polybutylentherephthalat und die weichen Segmente auf Basis von Polytetrahydrofuran gebildet sind.
- Saite nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Monofil auf Basis einer Mischung aus 100 Gewichtsteilen eines thermoplastischen Polyesters und 4 bis 50 Gewichtsteilen eines thermoplastischen Polyester-Elastomers mit einer Shorehärte (D) nach ASTM D 2240 von 46 bis 64 und einem Biege-E-Modul nach ISO 178 von 120 bis 250 N/mm2 hergestellt ist.
- Saite nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Durchmesser von 0,6 bis 1,5 mm aufweist.
- Saite nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Verhältnis 1 : 2 bis 1 : 12 axial verstreckt ist.
- Saite nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einmal, vorzugsweise zweimal nachverstreckt ist.
- Saite nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verwendung als Bespannung für Tennisschläger einen Durchmesser von 1,3 bis 1,4 mm aufweist und unter einer axialen Zugbelastung von 500 N eine elastische Dehnung von 10 bis 30 % aufweist. 1 1. Saite nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Polyester ein teilkristallines Polyethylenterephthalat mit einem Zug-E-Modul von mindestens 2800 MPa verwendet ist.
- Saite nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Polyester Poly – (1,4-cyclohexandimethylenterephthalat) verwendet ist.
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