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Zusamnengesetzte Saite, insbesondere für
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Sportschläger, Musikinstrumente und dergleichen Die Erfindung betrifft
eine zusammengesetzte Saite, insbesondere für Sportschläger, flilsikinstruiente
und dergleichen, mit einem Fadenkern und einem Uberzug aus einem thermoplastischen
Kunstharz.
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3ei zusammengesetzten Saiten für Sportschläger wie: Tennisschläger,
3admintonschläger, Squash. und Schläger für andere, ähnliche Sportarten, ebenso
wie für Saiten für Musikinstrumente, ist es wichtig, daß die Saite eine genau abgestimmte
Kombination von Elastizitätsmodul,
der die Längung der Saite bestimst,und
innerer Dämpfung, die die Prellkraft oder Rückstellkraft beeinflußt, aufweist. Eine
Saite mit zu hohem Elastizitätsmodul ergibt keine hinreichenden Längungen, während
eine Saite mit einer zu hohen inneren Dämpfung keine ausreichende Prellkraft oder
Rückstellkraft ergibt.
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Zusammengesetzte Saiten der eingangs erwähnten Art sind bekannt aus
den US-PS 2 649 833, 2 712 263 und 3 745 756.
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Der Faser- oder Fadenkern dieser Saiten weist eine Mehrzahl von Fasern
aus thermoplastischem Kunststoff auf, die verzwirnt oder auf sonstige Weise gebündelt
sind.
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Der Kern wird anschließend mit einem Überzug versehen, der in Form
eines gelösten thermoplastischen Kunststoffes aufgebracht wird. Für bestimmte Anwendungen
wird die so gebildete Saite ite dann noch mit einer Umwicklung versehen, die wiederum
durch einen weiteren Uberzug aus einem thermoplastischen Kunststoff abgedeckt wird.
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Diese bekannten Saiten bilden eine in sich relativ starre Struktur
mit einem relativ hohen E-Modul und relativ großer innerer Dämpfung.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Seiten der eingangs erwähnte ten Art
herzustellen, die einen kleineren E-Modul und eine geringere innere Dämpfung aufweisen,
so daß sie besser den Anforderungen genügen, die an Saiten für Sportschläger oder
Musikinstrumente gestellt werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen
dem Fadenkern und dem Uberzug eine Schicht aus einem ausgehärteten kationischen
Schmiermittel angeordnet ist und daß der Überzug mit dieser Schicht fest verbunden
ist.
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Bei einer derartigen Saite kann der Überzug eine gewisse Relativbewegung
zum Fadenkern ausführen, wodurch der E-Modul verringert und eine geringere innere
Dämpfung erreicht wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht
und im Nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.
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Fig. 1 zeigt perspektivisch einen Einzelfaden der für die Herstellung
des Fadenkerns verwendet werden kann.
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Fig. 2 zeigt eine Mehrzahl der in Fig. 1 gezeigten Einzelfäden, miteinander
verzwirnt.
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Fig. 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Überziehen des Fadenkerns
mit einem Schmiermittel und zum Trocknen des überzogenen Fadenkerns.
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Fig. 4 zeigt einen Saitenabschnitt, nachdem auf den Fadenkern die
Schmiermittelschicht aufgebracht ist.
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Fig. 5 zeigt einen Abschnitt der Saite, nachdem auf die Schmiermittelschicht
der äußere Uberzug aufgebracht ist.
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Fig. 6 zeigt einen Abschnitt der Saite mit einem schraubenförmigen
Bewehrungsfaden.
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Fig. 7 zeigt einen Seitenabschnitt mit einem Uberzug über den Bewehrungsfaden.
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Fig. 8 zeigt einen Saitenabschnitt entsprechend Fig. 7 mit einem zusätzlich
gegenläufig gewundenen Bewehrungsfaden.
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Fig. 9 zeigt den Saitenabschnitt nach Fig. 8 nach Aufbrìa6ung eines
weiteren äußeren Uberzugcß.
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Der in Fig. 1 dargestellte Eiazelfaden kann ein Monofil oder ein Fasergespinnst
sein. Der Einzelfaden 10 kann aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie Nylon,
Polyester oder Aramid oder auch aus Glasfaser bestehen. Nach Fig. 2 sind drei Einzelfäden
10 zu einem Kernfaden oder einer Kernschnur 12 miteinander verzwirnt. Dabei können
die Einzelfäden 10 zunächst etwas entgegen der Richtung verdreht werden, in der
die Verzwirnung stattfindet. Statt der dargestellten drei Einzelfäden können selbstverständlich
auch mehr oder weniger Einzelfäden verwendet werden.
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Die Fadenstärke der Einzel fäden hängt davon ab, welchen Durchmesser
die Saite haben soll und wieviel Einzelfäden für die Herstellung des Xernfadens
verwendet werden sollen.
Der Kernfaden kann auch durch Flechten
einer Mehrzahl von Einzelfäden hergestellt werden anstelle der Verzwirnung.
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Gemäß der Erfindung wird der Fadenkern mit einem kationischen Schmiermittel
überzogen. Ein Beispiel für ein derartiges Schmiermittel ist ein Schmiermittel,
das von der Firma duPont unter dem Warenzeichen Methacrol Lubricant K vertrieben
wird, bei dem es sich um eine kationische Emulsion auf Ölbasis handelt und zwar
ein Mineralölprodukt, das in Wasser emulgiert ist, spezifisch als 30% wässrige Dispersion.
Ein weiteres kationisches Schmiermittel, das ,rrOduKt;. ~das as -sich als brauchbar
erwiesen hat, ist ein/von Ger outont unter dem Warenzeichen Zelec DP vertrieben
wird. Hier handelt es sich um eine Dispersion eines kationischen Polymers, welches
teilweise durch ein anionisches Tensid neutralisiert ist. Das Produkt Zelec DP hat
daneben antistatische Eigenschaften. Es wird jedoch nicht angenommen, daß diese
antistatischen Eigenschaften für die vorliegende Erfindung wesentlich sind.
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Ein weiteres kationisches Schmiermittel, daß sich bei der Herstellung
erfindungsgemäßer Saiten als brauchbar erwiesen hat ist das von der Firma duPont
unter dem Warenzeichen Avitex NA vertriebenes Produkt. Hier handelt es sich um ein
quaternäres Alkylaminester. Das Produkt Avitex NA hat, ebenso wie das Produkt Zelec
DP zusätzlich zu seiner Wirkung als Schmiermittel antistatische Eigentschaften.
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Das Überziehen des Fadenkernes 12 mit dem kationischen Schmiermittel
kann dadurch bewirkt werden, daß de Einzelfäden
überzogen werden,
bevor sie zu dem Fadenkern 12 zusammengefügt werden oder dadurch, daß der Fadenkern
12 überzogen wird. Es ist auch möglich, zunächst die Einzelfäden zu überziehen und
anschließend den fertigen Fadenkern erneut zu überziehen. Wesentlich ist, daß der
Fadenkern 12 und die Einzelfäden, aus denen er hergestellt ist, vollständig mit
dem Schmiermittel überzogen sind, bevor weitere Verarbeitungsschritte vorgenommen
werden, insbesondere, bevor der Fadenkern mit dem thermoplastischen Überzug versehen
wird, wie im Nachstehenden zu beschreiben. Zum Überziehen der Einzelfäden 10 und/oder
des Fadenkernes 12 mit dem kationischen Schmiermittel können übliche Vorrichtungen
und/oder Techniken verwendet werden.
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In Fig. 3 ist beispielsweise eine Vorrichtung veranschaulicht, bei
der der Fadenkern 12 über eine Rolle 14 und dann nach unten in einen Tank 16 geführt,
in dem das kationische Schmiermittel 18 enthalten ist. Der Fadenkern läuft dabei
unter eine Rolle 20 und dann aufwärts über eine Rolle 22. Der Faden oder Fadenkern
wird anschließend durch eine längliche Heizkammer 24 geleitet, in der der Überzug
getrocknet wird. In gleicher Weise werden die Einzelfäden überzogen, wenn auf diese
ein Schmiermittelüberzug aufgebracht wird, bevor sie zu dem Fadenkern zusammengefügt
werden.
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Nachdem in Fadenkern 12 mit dem kationischen Schmiermittel 18 überzogen
ist (Fig. 4) wird die Saite ite durch ein Bad mit einem thermoplastischen Kunststoff
hindurchgeführt, vorzugsweise eine Nylonlösung, die etwa in
Gewichtsprozenten
14,4% Nylon, 61,1* Methanol, 4,9% Tetrahydrofurfylalkohol und 19,6% Wasser enthält.
Die angegebenen Prozentsätze sind nicht kritisch. Es wurde jedoch gefunden, daß
eine derartige Nylonlösung eine geeignete Konsistenz hat. Zum Aufbringen eines Überzuges
aus der Kunstharzlösung kann eine Vorrichtung ähnlich der nach Fig. 3 verwendet
werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß für das Trocknen des Uberzuges aus dem
kationischen Schmiermittel etwas mehr Wärme erforderlich ist, als zur wirksamen
Trocknung der Nylonlösung. Die Saite sollte daher beim Trocknen des Schmiermittels
etwas langsamer durch die Heizkammer hindurchgeführt werden und/oder die Heizkammer
auf einer höheren Temperatur gehalten werden.
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Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, die Saite mehrmals durch
Nylonlösung und die Heizkammer hindurchlaufen zu lassen, um den Nylonüberzug auf
der Schmiermittelschicht aufzubauen.
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Um die Saite weiter zu verstärken, kann es wünschenswert sein, eine
äußere Umwicklung auf dem Überzug 26 aufzubringen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise
ein Nylonmonofil 28 schraubenförmig um die Saite herumgewickelt werden, wie in Fig.
6 dargestellt. Diese äußere Umwicklung ist ähnlich der Umwicklung, die in der US-PS
3 745 756 gezeigt und beschrieben ist. Das Monofil 28 wird vorzugsweise entgegen
der Richtung der Verzwirnung des Kernfadens 12 herumgewickelt. Es können jedoch
auch andere Formen einer Umwicklung oder selbst einer Umklöppelung oder Umspinnung
vorgesehen werden anstelle der schraubenförmigen Umwicklung 28. Beispiele hierfür
sind in den US-PS 2 649 833, 2 712 263, 2 735 258 und 2 861 417
gezeigt.
Nach Aufbringen der Umwicklung 28 wird die Saite wiederum durch die oben erwähnte
Nylonlösung und anschließend durch die Heizkammer hindurchgeleitet und zwar wiederum
mehrfach,um einen äußeren Uberzug 30 über die Umwicklung aufzubauen. Wenn die in
der Zeichnung dargestellte schraubenförmige Umwicklung 28 verwendet wird, kann es
wünschenswert sein, eine weitere schraubenförmige Umwicklung mit einem Nylonmonofil
32 mit entgegengesetzter Wickelrichtung aufzubringen, wie in Fig. 8 dargestellt.
Die Saite wird dann wiederum mehrmals durch die Nylonlösung und die Heizkammer hindurchgeführt,
um über dem Monofil 32 einen weiteren äußeren Nylonüberzug 34 aufzubauen.
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Wie im Vorstehenden herausgestellt, besteht das entscheidende Merkmal
der Erfindung in der Aufbringung eines kationischen Schmiermittels auf dem Fadenkern
12 und es wurde insbesondere festgestellt, daß die Verwendung eines kationischen
Schmiermittels wesentlich ist, da ein solches Schmiermittel eine enge Bindung mit
der Nylonlösung eingeht. Der Nylonüberzug und die Schmiermittel schicht werden dabei
praktisch zu einer Einheit verbunden. Falls eine solche Bindung nicht stattfindet,
wird keine Integration der Saite erzielt. Der äußere Überzug niegt vielmehr zum
Abpellen. Durch das kationische Schmiermittel wird erreicht, daß eine gewisse Bewegung
zwischen dem Fadenkern der Saite ite bzw. dessen Einzelfäden stattfinden kann, wenn
auf die Saite ein Ball auftrifft oder die Saite sonst in Schwingungen versetzt wird.
Diese Beweglichkeit führt zu einer Verbesserung der inneren Dämpfung der Saite mit
dem Ergebnis, daß ein gering3erEnergieverlust und eine
höhere Prell-
oder Rückstellkraft erreicht wird. Im Nachstehenden sind mehrere Verfahren zur Herstellung
erfindungsgemäßer Seiten beschrieben.
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Beispiel 1: Eine Mehrzahl von Nylonfasern mit einer Faserstärke von
840 Denier wurde mit 1 bis 1 1/2 Drehungen pro 25 mm Z verzwirnt. Der so hergestellte
Faden wurde durch eine Lösung mit folgender Zusammensetzung hindurchgeleitet: Zelec
ZP ( duPont ) 20 % Methacrol Lubricant K ( duPont) 10 % Wasser 70 %.
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Nach Durchleiten des Fadens durch die Schmiermittellösung wurde dieser
mehrmals durch einen 15 m langen Heizturm hindurchgeführt, bis eine ausreichende
Trocknung erzielt war. Der Faden wurde dann durch eine Nylonlösung hindurchgeführt
mit folgender Zusammensetzung: Nylon 14,4 % Methanol 61,1 % Tetrahydrofurfyrolalkohol
4,9 % Wasser 19,6 *.
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Der überzogene Faden wurde dann mehrmals durch einen 15 m langen Heizturm
hindurchgeführt, bis eine ausreichende Trocknung der Nylonlösung erzielt war. Das
Hindurchleiten des Fadens durch die Nylonlösung und das
anschließende
Trocknen wurde mehrfach wiederholt. Darauf wurde ein Nylonmonofil mit einer Stärke
von 150 Denier im S-Schlag auf den überzogenen Faden auf gebracht und zwar unter
Verwendung einer 16-spuligen Umwickelmaschine.
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Die umwickelte Saite ite wurde dann mehrfach durch die oben erwähnte
Nylonlösung und den Heizturm hindurchgeleitet.
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Anschließend wurde eine zweite Umwicklung mit einem Nylonmonofil mit
einer Stärke von 150 Denier aufgebracht und zwar mit entgegengesetztem Wickelsinn.
Die zweifach umwickelte Saite wurde dann mehrfach durch die erwähnte Nylonlösung
und den Heizturm hindurchgeleitet, um einen weiteren äußeren Überzug aufzubringen.
Die Pertigsaite wurde dann unter Wårme gestreckt, um die genaue Faserorientierung
herbeizuführen. Die gestreckte Saite ite wurde dann ein letztes Mal mehrfach durch
die Nylonlösung und den zugeordneten Heizturm hindurchgeführt, um eine glatte, widerstandsfähige
Oberfläche zu erzielen.
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Beispiel 2: Drei getrennte Kevlar-Fäden mit 1.500 Denier Fadenstärke
wurden Jeweils mit einer Anzahl von S-Schlägen verzwirnt.
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Die drei verzwirnten Kevlar-Fäden wurden dann mit einer Anzahl von
Z-Drehungen zu einem 1 x 3 Fadenkern verzwirnt.
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Der gezwirnte Fadenkern wurde dann einmal durch die in Beispiel 1
angegebene Schmiermittellösung und anschließend durch den zugeordneten Heizturm
hindurchgeleitet, wie gleichfalls in Fig. 1 beschrieben. Der mit dem Schmiermittel
überzogene Fadenkern wurde dann mehrfach durch die Nylonlösung und den zugeordneten
Heizturm hindurchgeleitet, wie wiederum, wie in Fig. 1 beschrieben. Die
überzogene
Saite wurde dann in S-Richtung mit einem Nylonmonofil mit 200 Denier Fadenstärke
mit einer Umwickelmaschine umwickelt. Die so umwickelte Saite wurde dann wiederum
mehrfach durch die Nylonlösung und den zugeordneten Heizturm hindurchgeführt, wie
oben beschrieben.
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Beispiel 3: Ein einzelner Kevlar-Faden mit 200 Denier Fadenstärke
wurde einmal durch die oben erwähnte Schmiermittellösung und anschließend durch
den Heizturm hindurchgeleitet und anschließend auf Spulen für eine Flechtmaschine
aufgewickelt. Auf einer Flechtmaschine wurde dann aus den mit dem Schmiermittel
überzogenen Fäden ein geflochtener Fadenkern hergestellt. Der geflochtene Fadenkern
wurde dann einmal durch die Schmiermittellösung und anschließend durch den Trockenturm
hindurchgeleitet. Der Fadenkern wurde dann mehrfach, wie in Beispiel 1 beschrieben,
durch die Nylonlösung und den Trockenturm hindurchgeleitet.
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Danach wurde die Saite in S-Richtung mit einem Nylonmonofil mit 150
Denier Fadenstärke umwickelt. Die umwickelte Saite wurde anschließend mit einem
Überzug versehen, indem sie mehrfach durch die erwähnte Nylonlösung und den Trockenturm
hindurchgeleitet wurde. Eine zweite Umwicklung in Z-Richtung wurde dann wiederum
mit einem Nylonmonofil mit 150 Denier Fadenstärke aufgebracht. Die zweifach umwickelte
Saite wurde dann so lange durch die Nylonlösung und den Trockenturm hindurchgeleitet,
bis eine glatte und widerstandsfähige Oberfläche erzielt wurde.
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Die nach den oben erwähnten Beispielen hergestellten Saiten wurden
geprüft und es wurde festgestellt, daß
diese die gewünschten Eigenschaften
hinsichtlich der Längung und Prellkraft haben. Insbesondere wurde festgestellt,
daß die innere Dämpfung so verbessert wurde, daß sie bei Vibration solchen Saiten
eindeutig überlegen waren, bei denen zwischen dem harten Kern und dem ersten Überzug
kein Schmiermittelüberzug gemäß der Erfindung vorgesehen war.
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