DE2805066A1

DE2805066A1 - Verfahren zur herstellung von bespannungssaiten aus kunststoff fuer ballschlaeger, insbesondere tennisschlaeger

Info

Publication number: DE2805066A1
Application number: DE19782805066
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Reich; Walter Dipl Ing Stephan
Original assignee: Fischer GmbH
Current assignee: Fischer GmbH
Priority date: 1977-02-10
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1978-08-17
Also published as: DE2805066C2; JPS5950348B2; FR2380119B1; US4168603A; GB1599782A; JPS53115333A; HK33682A; IT7867262A0; NL7801448A; IT1107067B; FR2380119A1; LU79027A1

Description

MERTENS & KEIL PATENTANWÄLTE FISCHER Gesellschaft m.b.H. in Ried im Innkreis

"Verfahren zur Herstellung von Bespannungssaiten aus Kunststoff für Ballschläger, insbesondere Tennisschläger"

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Bespannungssaiten aus Kunststoff für Ballschläger, insbesondere Tennisschläger.

Die Technik der Herstellung von Saiten aus Naturdarm ist schon sehr alt, auch wenn es sich dabei lange Zeit ausschließlich um Saiten für Musikinstrumente handelte.

Beim Entstehen der ersten Ballspiele mit Schlägern, aus denen schließlich der Tennissport in seiner heutigen Form hervorging, stand die Naturdarmsaite von· Anfang an zur Verfügung, was unmittelbar Ball und Schläger und mittelbar Art und Gestalt des Spielfeldes sowie die Spielregeln mitformte. Dies dürfte der Grund seih, weshalb die Naturdarmsaite trotz gewisser „tief erstehend er Nachteile unter allen Bespannungssaiten ihre Spitzenposition wahrte;

Die Herstellung der Naturdarmsaite geht von Schaf-, neuerdings auch von Rinderdärmen aus, die zunächst in Lamellen geschnitten werden, und von denen nach verschiedenen chemischen Prozessen einige Stücke miteinander verdrillt werden, Anschließend ist eine Trocknung in klimatisierten Räumen erforderlich. Daraufhin werden die Rohsaiten rund und glatt geschliffen, zuletzt erfolgt eine Imprägnierung der Saiten mit Spezialöl oder Lack.

Als Nachteile der Naturdarmsaite zur Bespannung von Ballschlägern sind zu nennen: Hohe Hygroskopizität, die bei hoher Luftfeuchtigkeit oder gar feuchtem Spielfeld zu einem starken Nachlassen der Spannung sowie zu

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stark erhöhtem Verschleiß der Schlägerbespannung führt. Diese Empfindlichkeit fordärt bei dem hohen Preis, den die aufwendige Herstellung bedingt, eine sorgfältige Pflege der Naturdarmbespannung.

Diese Nachteile begünstigen die Entwicklung zahlreicher Bespannungssaiten aus synthetischen Materialien (vorwiegend Polyamid-Typen), die beim jetzigen Stand der Technologie hinsichtlich Verschleißfestigkeit sowie Spannungskonstanz in allen Klimavarianten kaum Wünsche offen lassen und zudem wesentlich wirtschaftlicher als die Naturdarmsaiten hergestellt werden können.

Der schwerwiegende Nachteil aller herkömmlichen synthetischen Bespannungssaiten liegt in ihrem - von den Naturdarmsaiten abweichenden - Elastizitätsverhalten, was sich in der Praxis durch fühlbar schlechtere Spieleigenschaften äußert. Das bedeutet, u.a., daß Ballschlägerbespannungen aus synthetischen Saiten bei wuchtigen Schlagen ein "hartes" Gefühl vermitteln - ein Umstand, der das Entstehen von Irritationen im Arm des Spielers, besonders im Bereich des Ellenbogens und der Unterarmsehnen, zu fördern vermag.

Die Ausführungsformfder synthetischen Bespannungssaiten sind vielfältig. Man kann sagen, daß schlichte Monofile einen geringeren Spielkomfort bieten als z.B. Saiten, die durch Verdrillen mehrerer Monofile oder Spleißfasern erzeugt werden. Dennoch kommen auch die besten synthetischen Bespannungssaiten jenen aus Naturdarm bei weitem nicht gleich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Möglichkeit zur Erzeugung synthetischer Bespannungssaiten, die den niedrigen Preis, die hohe Verschleißfestigkeit und die geringe Feuchtigkeitsempfindlichkeit herkömmlicher

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kunststoffsaiten mit einem der Naturdarmsaite sehr ähnlichen Spielverhalten vereinen.

Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein Verfahren vorgeschlagen, wonach die Bespannungssaiten durch Verdrillen von Folien hergestellt werden, die zumindest monoaxial, zumindest teilweise unter einem von 0° nennenswert abweichenden Winkel hochverstreckt sind. Vorzugsweise erfolgt die Verstreckung unter einem V/inkel von 45°. In einfachster Form werden solche Folien als Bändchen aus monoaxial hochverstreckten Kunststoff-Folienbahnen, die in der Längsrichtung gestreckt wurden, unter dem genannten Winkel geschnitten. Die verarbeiteten Folienbändchen haben zweckmäßig eine Bändchenbreite zwischen 2 und 15 rnm.

Es hat sich ergeben, daß eine besondere uualitätssteigerung dadurch erzielt wird, wenn erfindungsgemäß mehrere Folien gleicher oder unterschiedlicher Verstrekkungsrichtung miteinander verdrillt werden.

Von der zum Verdrillen zu einer Bespannungssaite (Durchmesser etwa 1,2 - 1,4 mm, bzw. 1,6 mm) nötigen Anzahl von Bändchen (diese richtet sich nach der Breite und Stärke der Bändchen, sowie nach der Anzahl der Verdrillungen pro Längeneinheit) kann ein Teil um die Längsachse der Bändchen gedreht werden (d.h. Oberseiten und Unterseiten dieser Bändchen werden vertauscht), wodurch bei diesem Teil der Bändchen die Richtung der Längsorientierung der kunststoffmoleküle (= Verstreciiungsrichtung der ursprünglichen Folien) bezüglich der des anderen Teiles der Bändchen um die Längsrichtung als Symmetrieachse gedreht ist; im Falle, daß die Bändchen unter 45° zur Verstreckungsrichtung der Folie entnommen wurden, schließen die Molekülorientierungen der beiden Bändchenteile miteinander einen Winkel von 90° ein.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung können die zu verdrillenden Folien biaxial verstreckt sein. Hiebei können die Folien die Form von Bändchen, die unter einem beliebigen Winkel geschnitten sind, oder Blasfolienschläuchen haben, wobei die herzustellende Seite auch aus nur einer Folie verdrillt sein kann.

Biaxial verstreckte Folien oder Blasfolienschläuche sind parallel sowie senkrecht zur Extrusionsrichtung auf das Mehrfache ihrer ursprünglichen Abmessung gedehnte Kunststoff-Folien oder Blasfolienschläuche aus Kunststoff, das sind Kunststoffschläuche, die durch Aufblasen in noch warmen Zustand auf Folienwandstärke gebracht werden. Die Verwendung bia&ial verstreckter Folien oder Schläuche für Bespannungssaiten ergibt einen Elastizitätsverlauf, der dem einer Naturdarmsaite sehr nahe kommt. Die resultierenden Spieleigenschaften sind denen der Naturdarmsaite ähnlich und übertreffen die aller synthetischen Bespannungssaiten aus monaxial verstreckten Elementen.

Die dem Verdrillen unterzogenen Blasfolienschläuche haben vorzugsweise einen Durchmesser von etwa 20 mm und eine Wandstärke von etwa 0,01 mm. Die normal zur Extrusionsrichtung vorzunehmende wuerverstreckung sollte in ihrem Ausmaß der Längsverstrebung vergleichbar sein. Verstrekkungsverhältnis längs zu quer etwa 0,3 bis 3»0 ; was wegen dör diversen grundsätzlich geeigneten Materialien (z.B. Polyamid oder Polyvinylidenfluorid) keine Einschränkung bedeuten soll.

Beim Verdrillen mehrerer Bändchen miteinander können auch einzelne nur aus monoaxial verstreckten Folien geschnitten sein. Durch eine Variation des Winkels zwischen der Schnittrichtung zur Herstellung der Bändchen aus der Folie und den beiden VerStreckungsrichtungen

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kann bei einem gewählten Längs-zu-Uuer-Verstreckungsverhältnis die Herstellung vieler, innerhalb eines gewissen Bereiches in ihren Eigenschaften vieriierender Saiten erfolgen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Vorschlag gemacht, die Bespannungssaiten mit einer Masse, z.B. Lack, zu beschichten. Dadurch wird die Spielseite ähnlich wie Bespannungssaiten aus Naturdarm gegen Abrieb, Feuchtigkeit und UV-Einstrahlung geschützt.

Es wurde nun gefunden, daß der Zeitpunkt der Beschichtung für die Güte der Bespannungssaiten und ihre Eigenschaften bedeutungsvoll ist.

Überraschenderweise konnte festgestellt werden, daß eine bessere Fixierung der Verdrillung und eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit dadurch erzielt werden konnte, wenn erfindungsgemäß der Auftrag der Beschichtung vor oder während des Verdrillens erfolgt ist.

Die Verwendung eines Klebstoffauftrages führt auch zu einer Kopplung der allenfalls unterschiedlichen Richtungen höchster mechanischer Festigkeit der Folien, wodurch eine Spielsaite mit vorzüglichen Spiel- und Festigkeitseigenschaften erhalten wird.

Es resultieren Bespannungssaiten mit einem der Darmsaite sehr ähnlichen Elastizitätsverhalten, wodurch die Spieleigenschaften aller nach herkömmlicher V/eise hergestellten Bespannungssaiten aus Kunststoff - bei denen die zur Herstellung verwendeten Folienbändchen oder

nur
FilamenteYin Richtung ihrer Längsausdehnung verstreckt

sind - übertroffen werden.

Die solcherart hergestellte Spielsaite sollte zum Schutz gegen Abrieb, Feuchtigkeit und UV-Einstrahlung

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in ähnlicher Weise, wie dies bei Bespannungssaiten aus Naturdarm üblich ist, beschichtet werden.

Dies kann entweder dadurch geschehen, wenn der Kleberauftrag vor dem Verdrillen etwas satter vorgenommen wird und nach dem Verdrillen der überschüssige Klebstoff auf der Saite einen gleichmäßigen Überzug bildet - vorausgesetzt, der Kleber vermag die Schutzfunktionen eines Überzuges zu erfüllen oder eben dadurch, daß die verdrillte Saite, auf der sich kein überschüssiger Klebstoff befindet, nachträglich mit einem Schutzlack beschichtet wird.

Anschließend wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung eine Ausführungsform des Verfahrens beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Teilstück eines Folienstreifens, welcher erlaubt, auf rationelle Weise beliebig lange, größtenteils schräg zur Längsrichtung des Folienstreifens mit endlicher Breite verlaufende Bändchen durch Herausschneiden aus diesem zu gewinnen,

Fig. 2 den Ausschnitt A der Fig. 1 in größerem Maßstab und

Fi.g 3 eine schematische Darstellung der Anordnung dreier Bändchenpaare, die durch verschiedene Stricharten angedeutet sind, vor dem Verdrillen, wobei die Bändchen zur Verdeutlichung derselben im unverstreckten Zustand dargestellt sind.

In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Kunststoff-Folienstreifen, aus welchem die Bändchen 2 nach äem eingezeichneten Schema ausgeschnitten werdenl Mit Pfeil B ist die Verstreckungsrichtung der Folie 1 angedeutet. In dieser Richtung wird der Kunststoff-Folienstreifen vor dem Zer-

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•schneiden auf eine mehrfache Länge gedehnt.

Es kann auch eine zweite Verstreckungsrichtung senkrecht oder schräg zu der Richtung B vorgesehen sein. Es "besteht aber auch die Möglichkeit, die VerstrecKungseinrichtung B nicht in der Längsrichtung sondern schräg zu dieser vorzunehmen.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird so vorgegangen, daß in einer Richtung der Folie,

im vorliegenden Ausführungsbeispiel längs zur Verstreckungsrichtung B der Folie 1 eine Schar von Bändchen 2 in Zick-Zacii-Form geschnitten wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, schließen die Bändchen im geraden Teil der Schnittführung die Winkel 180°- <& _ß 180° + oL oder 360° - QC (vorzugsweise ck = ^5°) mit der Längs (=Verstreckungs-) Richtung der Folie ein. Die Richtungsänderung - deren Absolutwert 180° - 2 oC beträgt - darf nicht abrupt, d.h. eckig, ausgeführt werden, da dies eine Kerbe und somit eine Schwackstelle darstellen würde, sondern muß vielmehr über ein Krümmung erfolgen, deren Radius von der Breite der Bändchen abhängt.

Im Bereich der Krümmungen wird das Prinzip, daß der Schnitt einen bestimmten Winkel zu einer Verstreckungsrichtung, vorzugsweise zu der in der Längsrichtung erfolgten, einschließen soll, zwar durchbrochen, anderseits kann das Längenverhältnis gerade Schnittführung : gekrümmte Schnittführung besonders bei Verwendung schmaler Bändchen (wenige mm Breite) sehr groß gewählt werden, so daß die Krümmungsbereiche (OS/5^o(, ) bezogen auf die Gesamtlänge der Bändchen vernachlässigt werden können, zumal die ungünstige Bedingung A =0 jeweils nur im Scheitelpunkt der Krümmung gilt.

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Im allgemeinen werden 2 bis 3 Bändchen gleicher oder unterschiedlicher Verstreckungseigenschaften miteinander verdrillt. Bei Verwendung zweier Zick-Zack-Bändchen ist es analog der Fig. 3, in welcher als Ausführungsbeispiel drei Paare von Bändchen 2 gewählt sind, zweckmäßig die Bändchen gegeneinander in Längsrichtung um die halbe Länge der Identitäsperiode dieses Zick-Zack-Schemas zu versetzen, wodurch (in die "lücke") zwischen zwei Links- bzw. Rechts-Krümmungen des einen eine Links- bzw. Rechts-Krümmung des anderen Bändchens zu liegen kommt.

Die solchermaßen hergestellten und angeordneten Bändchen werden, wie zuvor beschrieben, unter Zufügen von Klebstoff zu einer Bespannungssaite verdrillt, die - falls erforderlich - noch mit einem Schutzlack versehen werden kann.

Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene konstruktive Abänderungen vorgenommen werden. So besteht die Möglichkeit, ein Schneideschema zu wählen, wodurch Bändchen hergestellt werden, deren Verlauf teilweise in der Verstreckungsrichtung und teilweise unter dem beanspruchten Winkel zu dieser verläuft. Auch kann das Schneiden zick-zack-förmiger Bändchen in analoger Weise aus biaxial gereckten Folien erfolgen.

Im Rahmen der Erfindung kann eine beliebige Anzahl von Eolienbändchen miteinander verdrillt werden, die alle in gleicher oder in unterschiedlicher Richtung gereckt wurden. So können alle Bändchen biaxial unter gleichen Winkeln gereckt sein. Es können auch einzelne Bändchen in unterschiedlicher Richtung gereGkt sein. Weiters besteht die Möglichkeit, Bändchen zu verwenden, von denen einzelne oder ein einziges monoaxial verstreckt ist bzw. sind, während mindestens ein weiteres biaxial verstreckt ist, wobei die Verstreckungsrichtungen beliebig

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sein können. So kann eine Verstreckungsrichtung in der Längsrichtung der Bändchen und die andere senkrecht oder schräg zu dieser Richtung sein. Ss können auch beide Richtungen unter einem beliebigen unterschiedlichen Winkel zur Längsrichtung der Bändchen sein.

Das Ausmaß der Verstreckung kann in allen Fällen beliebig gewählt sein. Eine Verstreckung im Sinne einer Hochverstreckung hängt von der Art der verwendeten Materialien ab. Es sind zur Herstellung grundsätzlich diverse Materialien wie Polyamid, Polyester, Polypropylen u.a. geeignet; die oberste Grenze, ab der ein Längsspleißen der Folien eintritt und wo ein Schrägschneiden der Bändchen nicht mehr möglich ist, hängt vom Material und z.T. auch vom Streckverfahren der Folie ab. (Bei biaxialverstreckten Folien bzw. bei Mehrschichtverbundfolien mit unterschiedlicher Orientierung der einzelnen Folien verliert das Längsspleißen an Bedeutung). Unnötig niedrige Rechverhältnisse (d.h. weitab von der Gefahr des Längsspleißens) reduzieren die erreichbare Festigkeit, d.h. der erzielbare Ε-Modul wird geringer und die Gefahr des Kriechens der Saiten höher. Bei Polypropylen z.B. tritt Längsspleißen bei Reckverhältnissan um 10 : bis 12 : 1 ein, brauchbare Rechverhältnisse sind daher etwa 8 : 1 bis 9:1«

Als Klebstoffe bzw. Schutzlacke können für Saiten aus Polyamidfolien Polyurethan-Klebstoffe bzw. -Lacke, oder Lacke auf Polyapfmidoamin/Epoxyd-Basis, flexibel eingestellt, und für Saiten aus Polyesterfoiien, z.B. mit Haftvermittler TN (Fa. Bayer) vorbehandelt ein Polyurethan-Klebstoff bzw. -Lack verwendet werden.

Zur Herstellung sehr guter Saiten eignen sich beispielsweise biaxialgerechte Polyesterfolien (Hostaphan

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RGHH der Fa. Kalle): Hauptanteil der Bändchen unter 30° zur vorherrschenden Längsverstreckungsricntung (in dieser Richtung beträgt der Ε-Modul der Folie ca. 700.000 N/cm2) geschnitten, der Rest unter 60° dazu. Verdrillung in dem Drehsinn, daß die Richtung höchster Festigkeit beim Hauptanteil der Bändchen in Längsrichtung der resultierenden Saite liegt.

Der Klebstoff bzw. Beschichtungsmasse kann auf Basis eines flexiblen Polyurethan-Harzes sein.

Es kann auch Hostaphan RNHH der Fa. Kalle verwendet werden. Hiebei sind sämtliche Bändchen in Richtung der Y/inkelhalbierenden (= 45°) zwischen den beiden - gleichwertigen - Verstreckungsrichtungen (Ε-Modul in jeder der beiden Richtungen ca. 450.000 N/cm2) aus der Fo^ie entnommen.

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Leerse ite

Claims

6. Februar 1978

K 83 PO TO MERTENS * KEIL

PATENTANWÄLTE

Prankfurt am Main

FISCHER Gesellschaft m.b.H. in Ried im Innkreis Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung von Bespannungssaiten aus Kunststoff für Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, dadurch gekennzeichnet, daß die Bespannungssaiten durch Verdrillen von mindestens einer Folie hergestellt werden, die zumindest monoaxial zumindest teilweise unter einem von 0° nennenswert abweichenden Winkel zur Längsachse hochverstreckt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstreckung unter einem Winkel von 45° erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, übereinandergelegte Folien gleicher oder unterschiedlicher Verstreckungsrichtung und gleichen oder unterschiedlichen Rechgrades und gleichen oder unterschiedlichen Grundmaterials miteinander verdrillt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß biaxial verstreckte Folien in Form von Bändchen und bzw. oder Blasfolienschläuchen verdrillt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer Bespannungssaite mehrere Folienbändchen verwendet werden, von welchen ein Teil um ihre Längsseite umgedreht werden, so daß sich die ursprünglichen Verstreckungsrichtungen der Kunststoff-Folie innerhalb der in einer Bespannungssaite eingesetzten Folienbändchen überkreuzen.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch

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gekennzeichnet, daß die Folienbändchen in Zick-Zack-Form geschnitten sind, wobei die Längsrichtung des solcherart geformten Gebildes mit der Verstreckungsrichtung der Kunststoff-Folie vorzugsweise übereinstimmt.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbändchen paarweise so angeordnet werden, daß die Krümmungen (= die Umkehrstellen der Schnittrichtung) "auf Lücke" stehen und daß die zur Erzeugung einer Bespannungssaite nötigen Bändchenpaare in der Längsrichtung so gegeneinander versetzt werden, daß die Umkehrstellen der Schnittrichtung möglichst gleichmäßig verteilt sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien mit anderen Konstruktionselementen desselben oder eines anderen Materials kombiniert werdenl

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Folienbändchen oder Blasfolienschläuche unter Zufügung von Klebstoff od.dgl. vor oder während dem Verdrillen untereinander fixiert und dadurch die einzelnen Richtungen höchster mechanischer Festigkeit gekoppelt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bespannungssaiten vor dem Verdrillen mit einem die Schutzfunktion eines Überzuges erfüllenden Kleber satter als für die Koppelung der Folien oder Schläuche erforderlich ist, beschichtet werden, so daß der Kleber nach dem Verdrillen einen Überzug bildet.

11. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Bändchen biaxial verstreckt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

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dadurch gekennzeichnet, daß die Bespannungssaiten nach Beendigung des Verdrillens und allenfalls nach trocken gewordener Beschichtung zusätzlich mit einem Schutzlack beschichtet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Bändchen monoaxial verstreckt ist.

I¹J. Bespannungsseite aus Kunststoff für Ballschläger, insbesondere Tennisschläger, mit dem konstruktiven Aufbau und den Materialeigenschaften, die sich nach den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 13 und der Beschreibung ergeben.

15. Ballschläger, insbesondere Tennisschläger mit Bespannungssaiten gemäß Anspruch 14.

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