DE2741499A1 - Kunstharzlaminat, insbesondere zur verwendung als aussenwand eines aufblasbaren balles, sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Kunstharzlaminat, insbesondere zur verwendung als aussenwand eines aufblasbaren balles, sowie verfahren zu seiner herstellung

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DE2741499A1
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Original Assignee
Mettoy Co Ltd
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Description

EISENFÜHR & SPEISER Patentanwälte DiPL -INO. GÜNTHER EISENFÜHR DiPL-INa DIETER K. SPEISER BREMEN -5 * Dr (CR mat HORST ZINNQREBE
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UNS. ZEICHEN: M 459
Anmelder/iNH: The Mettoy Company Limited
Aktenzeichen : Neuaruneldung
datum: 14. September 1977
The Mettoy Company Limited, 14 Harlestone Road, Northampton NN5 7AF, England
Kunstharzlaminat, insbesondere zur Verwendung als Außenwand eines aufblasbaren Balles, sowie Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen aufblasbaren hohlen Gegenstand wie Sportball o.dgl., auf ein für die Herstellung eines solchen Gegenstandes geeignetes Laminat sowie auf Verfahren zur Herstellung von Laminat und Gegenstand.
Es gibt Kunststoffmaterialien, die in bestimmten Anwendungsfällen bestimmte gewünschte Eigenschaften wie Gefüge, Dekorierfähigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Zersetzung, Lichteinfall, Reißen oder Abblättern aufweisen, denen es dafür aber an anderen gewünschten Eigenschaften, wie beispielsweise Festigkeit, mangelt.
Handelt es sich beispielsweise um aufblasbare Sport- oder Spielbälle, dann verwendet man gern PVC (Polyvinylchlorid) wegen seines Gefüges (oder "Anfühlens"), seiner Elasti-
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DKS/KG/il
D 2800 BREMEN 1 EOUARO-ORUNOW-STR A88E 27 ■ TELEFON ( 0421 ) * 7 20 4· TELEORAMMEFERROPAT ■ TELEX 02 44 020 FEPAT BREMER BANK 100 9072 - PO8TSCHECK HAMBURG 25 57
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zität, der leichten Dekorierbarkeit und wegen seiner
Widerstandsfähigkeit gegen Einreißen oder Abblättern
durch Alterung und/oder Lichteinwirkung. Andererseits ist ein solcher aus PVC hergestellter Sportball nicht formstabil, insbesondere wenn er mit einem Druck aufgeblasen wird, wie ihn der Spieler beispielsweise vom Lederfußball kennt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Material und ein Verfahren zu dessen Herstellung aufzuzeigen, mit dem sich der genannte Nachteil vermeiden läßt.
Bei dem Laminat bzw. dem daraus hergestellten Gegenstand wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die zweite Schicht eine Netzstruktur aus einem ersten thermoplastischen
Harz, dessen Zugfestigkeit größer ist als die des Materials der ersten Schicht, und einem die Zwischenräume der Netzstruktur ausfüllenden zweiten thermoplastischen Harz, von denen das zweite Harz an der einen Oberfläche der zweiten Schicht freiliegt und mit der
anschließenden Grenzfläche der ersten Schicht verbunden ist, aufweist.
Für ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Laminats wird vorgeschlagen, daß die zweite Schicht durch Erhitzen einer Mischung aus den zwei darin vorhandenen Harzen in Pulverform erzeugt wird.
Für ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen hohlen Gegenstands wird vorgeschlagen, daß folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
Beschicken einer runden Gießform mit dem Material der ersten Schicht;
Erhitzen und Rotieren der Form zur Verteilung des Beschickungsmaterials über die Formoberfläche und zum
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partiellen Schmelzen des Beschickungsmaterials; öffnen der Form und Zerreißen der partiell geschmolzenen Füllung;
Beschicken der Form mit einer Mischung aus dem ersten und dem zweiten Harz der zweiten Schicht in Pulverform; und erneutes Schließen der Form, Fortsetzen der Rotation und Erhitzung zur Bildung der zweiten Schicht und zur vollständigen Verschmelzung der ersten Schicht.
Der Erfinder hat festgestellt, daß eine erste Schicht aus einem solchen PVC-Material mit einer zweiten Schicht laminiert werden kann, die eine gute Bindung mit der ersten Schicht eingeht und die gewünschten Festigkeitseigenschaften besitzt, insbesondere Zugfestigkeit und Härte.
Das erste und zweite Material der zweiten Schicht werden so gewählt, daß eine gewünschte Bindung zwischen den Schichten entsteht und die gewünschten Eigenschaften, wie Zugfestigkeit und Härte, vorhanden sind.
Bei einem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Sportball aus einem Laminat hergestellt, bei dem die zweite Schicht eine Mischung aus thermoplastischen Polyester-Elastomeren mit unterschiedlichen Zugfestigkeiten und Härtegraden ist. Durch Verändern des Mischungsverhältnisses der Elastomere kann man die Eigenschaften des Sportballes, wie beispielsweise Zugfestigkeit, Härte und Pralleigenschaften, beliebig einstellen und auf den Verwendungszweck des Balles abstimmen, je nachdem ob er als Fußball, Rugby-Ball, Netzball oder Korbball eingesetzt werden soll.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die erste Schicht PVC und die zweite Schicht eine Mischung aus Nylon 11 und
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PVC, wobei das PVC der zweiten Schicht eine gute Bindung mit der ersten Schicht eingeht.
Im Falle von aufblasbaren Sportbällen wird die äußere Schicht oder Hülle intern verstärkt durch eine innere Schicht, die wiederum gegen Alterung und Abrieb durch eine undurchlässige äußere Schicht geschützt ist.
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Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Reproduktion einer Fotografie
eines Schnittes durch ein nachstehend beschriebenes Laminat, und
Fig. 2 einen Teilschnitt durch einen aus dem Laminat von Fig. 1 hergestellten Fußball.
Das Laminat besteht aus einer äußeren Schicht 1 aus einem ersten Material, vorzugsweise PVC, und einer inneren Schicht 2, die aus zwei Materialien hergestellt ist. Das erste Material der inneren Schicht 2 hat eine höhere Zugfestigkeit als das Material der äußeren Schicht und bildet ein Netz 3, während das andere Material der inneren Schicht eine Füllung 4 für das Netz 3 bildet und einen beträchtlichen Oberflächenkontakt zur äußeren Schicht aufweist, so daß eine gute Bindung zwischen beiden Schichten erzielt wird.
Somit wird die innere Schicht 2 wirksam durch zwei miteinander vermaschte Gitterstrukturen gebildet.
Jetzt folgen einige Verfahrensbeispiele zur Herstellung eines aufblasbaren Sportballs gemäß Fig. 2: Bei den sich sofort anschließenden zwei beschriebenen Verfahren besteht das Netz 3 der inneren Schicht aus Nylon, und die Füllung ist eine PVC-Verbindung. Diese PVC-Verbindung ist pulverförmig und hat folgende Bestandteile:
PVC 100 Gewichtsteile
DIOP (Di-iso-octyl
phthalat ) 70 Gewichtsteile
Epoxy-Weichmacher 5 Gewichtsteile Stabilisator 3 Gewichtsteile
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Diese Verbindung findet Verwendung in Form von fein verteilten Partikeln in der Größenordnung von 300 bis 1000 Mikron. Diese wird innig vermischt mit Nylon-11-Pulver von einer durchschnittlichen Korngröße von 200 Mikron. Diese beiden Pulver werden gründlich vermischt in gleichen Gewichtsverhaltnissen.
Das Rohmaterial für die äußere Schicht 1 oder Hülle het die Form eines Plastisols folgender Zusammensetzung:
PVC (Paste) 100 Gewichtsteile
DIOP 75 Gewichtsteile
Epoxy-Weichmacher 5 Gewichtsteile
Stabilisator 3 Gewichtsteile
Pigmente q.s.
Für einen Ball von etwa 8 1/2" Durchmesser brauchen wir etwa 200 g Plastisol und 200 g der PVC-Nylon-Mischung.
Eine konventionelle kugelförmige Gießform wird mit dem Plastisol beschickt und etwa 7 Minuten lang (vorzugweise in einem heißen Luftstrom) einer Temperatur von 160° C ausgesetzt, um das Plastisol von einem flüssigen in einen partiell schmelzförmig-festen Zustand zu überführen, und dann wird die Form geöffnet, wobei die partiell geschmolzene Hülle leicht in der Teilungsebene der getrennten Formhälften-Kanten zerreißt.
Das vorgemischte Pulver wird vorzugsweise vorerhitzt, dann in die Form getan, die Form dann geschlossen und die Beheizung etwa 7 Minuten lang bei einer Lufttemperatur von 350° fortgesetzt. In dieser zweiten Beheizungsphase verschmilzt die Außenhaut vollständig und repariert damit den Zerreißeffekt beim öffnen der Form. Das PVC-Pulver in der Pulvermischung beginnt bei etwa 190° C zu schmelzen, und etwa bei der gleichen Temperatur schmilzt das Nylon-11
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rasch und fließt aufgrund seiner relativ geringen Viskosität in die Zwischenräume zwischen den PVC-Partikeln ein, während letztere an ihren gegenseitigen Berührungspunkten miteinander verschmelzen und ebenso mit der äußeren PVC-Hülle, deren Verschmelzung in dieser zweiten Beheizungsphase abgeschlossen wird. Die Vorerhitzung der PVC-Nylon-Mischung reduziert die in der zweiten Beheizungsphase erforderliche Wärmezufuhr und vermindert das Risiko einer Zersetzung der äußeren PVC-Schicht.
Nach dem Abschluß der Beheizung wird die Form abgekühlt, geöffnet, das fertige Erzeugnis entnommen und mit einem Ventil 5 ausgerüstet. Beim Formprozeß wurde bereits ein Gehäuse für das Ventil eingeformt, beispielsweise so wie in der GB-PS 973 431 beschrieben. Der fertige Ball kann entweder gleich oder zu einer anderen passenden Zeit aufgeblasen werden.
Die Größe der Form ist nur wenig größer als das Ausmaß des fertigen aufgeblasenen Balles, weil sich dessen Wandung nicht wesentlich aufweitet, und zwar aufgrund der Umfangs-Zugfestigkeit der Nylon-Netz struktur.
Bei dem jetzt beschriebenen zweiten Verfahrensbeispiel umgehen wir die Notwendigkeit zur Temperaturveränderung zwischen zwei Beheizungsphasen. Bei diesem Beispiel wird die leere Form 7 Minuten lang auf 350° C vorgeheizt und dann mit pulverförmigem (als Trockenmischung bekanntem) PVC beschickt, etwa entsprechend den oben gemachten Angaben für Plastisol oder in Form einer fein verteilten Mischung. Die Trockenmischung ist eine Mischung aus Harzen, Weichmachern usw., die innig vermischt sind aber ein trockenes Pulver bilden, bei dem das Harz ungeschmolzen und in diskreter Form vorliegt. Diese "fein verteilte Mischung" ist eine PVC-Mischung, die eine Beheizungsphase durchlaufen hat, in der alle Bestandteile geschmolzen oder zusammen-
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geschmolzen wurden und die resultierende Masse zu einem feinen Pulver gemahlen wurde.
Dann wird die Form geschlossen und in bekannter Weise gedreht, um das Pulver über die Innenoberfläche der Form zu verteilen, und die Restwärme der Form sintert das Pulver teilweise und läßt es an den Formwänden festhaften. Diese Phase erfordert etwa einen Zeitraum von 4 Minuten. Dann wird die heiße Form geöffnet und die PVC-Nylon-Mischung in die Form eingegeben, beheizt und unter fortgesetztem Rotieren etwa 7 Minuten lang auf 350° erhitzt. Diese Phase entspricht der zweiten Heizphase des zuvor beschriebenen Verfahrensbeispiels. Das Abkühlen und Entnehmen des fertigen Produktes erfolgt wie oben beschrieben.
Bei einer anderen Ausführung der Erfindung wird die innere Schicht gebildet aus zwei elastomeren thermoplastischen Polyester-Materialien, wie sie beispielsweise unter der Handelsbezeichnung "Hytrel" der Firma Dupont oder der Handelsbezeichnung "Arnitel" der holländischen Firma AKZO bezogen werden können.
Diese elastomeren Polyester-Materialien haben vorzugsweise eine zwischen etwa 4OD und 65D liegende Durometer-Härte und eine zwischen etwa 3500 psi bis 5800 psi liegende Zugfestigkeit, gemessen nach der ASTM-Methode D-638 (100 psi = 7,031 kg/cm2).
Unsererseits wird eine Mischung von 60 Gewichts-% zu 40 Gewichts-% aus Hytrel 4056 und Hytrel 5526 bevorzugt, bei jeweils einer Härte von 4OD bzw. 55D und einer Zugfestigkeit von 3700 psi bzw. 5500 psi.
Bei der als Beispiel gewählten Herstellung eines normal großen Fußballs werden 113 g PVC-Plastisol in eine Form
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gegeben und die Form unter Rotieren 3 Minuten lang auf 250° C aufgeheizt, um die Fusion des PVC und seine Verteilung über die Innenoberfläche der Form zu bewirken, wie oben beschrieben.
Dann wird die Form geöffnet, die PVC-Schicht zerrissen und mit einer innigen Mischung aus 180 g Hytrel 4056 sowie 120 g Hytrel 5526 beschickt, beide in Pulverform und mit einer Partikelgröße von 35 mesh. Danach wird die Form geschlossen, rotiert und wieder beheizt, um den Riß in der vorhergehenden PVC-Schicht zu heilen und deren Aushärtung zu vollenden, und um ferner die Polyester-Mischung zu schmelzen, welche über die Innenoberfläche der PVC-Schicht verteilt ist, mit der sie eine innige Bindung eingeht. Diese Stufe des Formprozesses wird 13 Minuten lang bei 250° C durchgeführt.
Sobald beide Schichten vollständig ausgehärtet sind, wird die Form gekühlt und geöffnet und der fertige Ball entnommen .
Bei der zuvor beschriebenen Verfahrensdurchführung hat sich gezeigt, daß die beiden Hytrel-Sorten dazu neigen, ihre Identität in der inneren Schicht beizubehalten und eine gefüllte Netzstruktur zu bilden, vorzugsweise aufgrund der beiden Sorten, die unterschiedliche Viskositäten bei ihrem Schmelzpunkt haben, so daß die Partikel der einen Schicht aneinanderheftende Kügelchen bilden, während die Partikel der anderen Schicht eine mehr flüssige Masse bilden, welche durch die Verbindungsstellen zwischen den Kügelchen hindurchfließt.
Wenn auch eine 60 /40 Gewichtsprozent-Mischung zwischen Hytrel 4056 und 5526 als Material für die innere Schicht eines Fußballs derzeit bevorzugt wird, kann man natürlich
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auch andere Mischungsverhältnisse anwenden, insbesondere für Bälle für andere Sportarten oder Spiele. So könnte beispielsweise das Verhältnis ganz anders aussehen für einen Basketball, der mehr springen soll als ein Fußball. Man kann also das Verhältnis der unterschiedlichen Sorten von Hytrel oder Arnitel oder ähnlichen Substanzen beliebig verändern, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen, beispielsweise bezüglich der Härte, Zugfestigkeit, Pralleigenschaften und Flexibilität, ganz nach der jeweiligen Verwendung. Dennoch sollte man im Auge behalten, daß Mischungsverhältnisse im Bereich zwischen 65/35 bis 55/45 für Sportbälle zu bevorzugen sind.
Die bei jedem dieser beschriebenen Verfahren erzielte Netzstruktur ist vollkommen, mit im wesentlichen gar keinen oder nur sehr wenigen Lufteinschlüssen, so daß man eine maximale Zugfestigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Stoßen und gute Lufthalteeigenschaften erzielt.
Dem fertigen Produkt kann man viele unterschiedliche Oberflächenkonfigurationen verleihen, beispielsweise die Form simulierter Nähte eines Lederfußballs oder Rugby-Balls, und die äußere PVC-Schicht läßt sich leicht durch Farbspritzen oder in anderer bekannter Weise dekorieren.
Wenn sich auch die Erfindung besonders für aufblasbare Sportbälle eignet, kann sie auch bei der Herstellung anderer aufblasbarer Artikel, wie aufblasbarer Boote, angewendet werden. Ferner kann man das im Prinzip verwendete Laminat auch bei der Herstellung von Flachmaterialien oder Streifen verwenden, beispielsweise unter Anwendung der bekannten Sprühbeschichtungs-Techniken in einer zweistufigen Anwendung.
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Claims (21)

274H99 Ansprüche
1. J Laminat, bestehend aus einer ersten Schicht aus mem thermoplastischen Kunstharzmaterial und einer
zweiten Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (2) eine Netzstruktur (3) aus einem ersten thermoplastischen Harz, dessen Zugfestigkeit größer ist als die des Materials der ersten Schicht (1), und ein die Zwischenräume (4) der Netzstruktur ausfüllendes zweites thermoplastisches Harz, das an
der einen Oberfläche der zweiten Schicht freiliegt und mit der anschließenden Grenzfläche der ersten Schicht (1) verbunden ist, aufweist.
2. Laminat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der ersten Schicht (1) ein thermoplastischer Gummi ist.
3. Laminat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der ersten Schicht (1) PVC ist.
4. Laminat nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht aus dem gleichen Material wie das zweite Harz der zweiten Schicht besteht.
5. Laminat nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material der zweiten Schicht (2) Nylon-11 oder ein anderes Polyamid ist.
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6. Laminat nach mindestens einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Material der zweiten Schicht (2) ein thermoplastischer Polyester-Elastomer ist.
7. Laminat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Material der zweiten Schicht ein thermoplastischer Polyester-Elastomer ist.
8. Laminat nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder das zweite Harz der zweiten Schicht eine Durometer-Härte von etwa 4OD bis 65D hat.
9. Laminat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Harze der zweiten Schicht eine Durometer-Härte von etwa 4OD hat.
10. Laminat nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Harze der zweiten Schicht eine Durometer-Härte von etwa 55D hat.
11. Laminat nach mindestens einem der Ansprüche 6 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder das zweite Harz in der zweiten Schicht eine Zugfestigkeit von etwa 246 - 408 kg/cm2 hat.
12. Laminat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Harze der zweiten Schicht eine Zugfestigkeit von etwa 260 kg/cm2 haben.
13. Laminat nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Harze der zweiten Schicht eine Zugfestigkeit von etwa 387 kg/cm2 hat.
14. Laminat nach mindestens einem der Ansprüche 6-13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Harz der zweiten
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Schicht Hytrel 4056, und das zweite Harz der zweiten Schicht Hytrel 5526 ist.
15. Laminat nach mindestens einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Harze der zweiten Schicht in einem Mischungsverhältnis von etwa 55 bis 65 Gewichtsprozent zu 45 bis 35 Gewichtsprozent gemischt sind.
16. Laminat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es zu einer flexiblen Außenwand eines hohlen Gegenstandes geformt ist, wobei die erste Schicht nach außen weist.
17. Laminat nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aufblasventilöffnung (5) in das Laminat eingebettet ist.
18. Laminat nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand die Form eines Spiel- oder Sportballes besitzt.
19. Verfahren zur Herstellung eines Laminates gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht durch Erhitzen einer Mischung aus den zwei darin vorhandenen Harzen in Pulverform erzeugt wird.
20. Verfahren zur Herstellung eines hohlen Gegenstands nach mindestens einem der Ansprüche 16 - 18, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:
Beschicken einer runden Gießform mit dem Material der ersten Schicht;
Erhitzen und Rotieren der Form zur Verteilung des Beschickungsmaterials über die Formoberfläche und zum partiellen Schmelzen des Beschickungsmaterials;
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öffnen der Form und Zerreißen der partiell geschmolzenen Füllung;
Beschicken der Form mit einer Mischung aus dem ersten und dem zweiten Harz der zweiten Schicht in Pulverform; und erneutes Schließen der Form, Fortsetzen der Rotation und Erhitzung zur Bildung der zweiten Schicht und zur vollständigen Verschmelzung der ersten Schicht.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite Harz vor dem Einbringen in die Form vorgeheizt werden.
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