DE3000778C2

DE3000778C2 - Tennisball

Info

Publication number: DE3000778C2
Application number: DE3000778A
Authority: DE
Inventors: Robert Christopher Huddersfield Yorkshire Haines; John Gary Barnsley Yorkshire Schofield
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1979-01-12
Filing date: 1980-01-10
Publication date: 1984-10-25
Also published as: ES486798A0; FR2446119A1; FR2446119B1; IE49137B1; AU5368879A; NL7909319A; DE3000778A1; ES8101994A1; KR820002271B1; SE441335B; US4306719A; ZA796323B; AU526366B2; IE800058L; SE8000173L; PH15214A; JPS5596171A

Description

Pie Erfindung betrifft einen Tennisball, der entweder einen, atmosphärischem Druck praktisch gleichen Innendruck (druckloser Ball) oder einen Innendruck bis zu 0,48 bar oberhalb atmosphärischem Druck (Niederdruck-Ball) aufweist, und der einen hohlen Kern und eine Hülle aufweist, wobei der Kern aus einem Ethylen-Pro pylen-Kautschuk hergestellt ist.

Derzeit sind im Handel zwei Typen von Tennisbällen erhältlich, nämlich:

a) Unter Druck stehende Bälle, welche mit einem Kern aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk hergestellt wurden und auf einen Druck von 0,69 bis 0,82 bar oberhalb atmosphärischem Druck mittels Luft und/oder einem Gas unter Druck gesetzt wurden.

b) Nicht unter Druck gesetzte Bälle, welche mit einem Kern aus natürlichem oder synthetischem Kautschuk hergestellt wurden und Luft bei atmosphärischem Druck enthalten.

Unter Druck gesetzte Bälle verlieren ihren Druck während weniger Monate als Folge des Durchtretens des Aufblasgases durch die Wand des Kerns. Als Folge hiervon verändern sich die Eigenschaften solcher Bälle bei Abnahme des Druckes, bis sie zur Verwendung als Tennisbälle ungeeignet werden. Obwohl es bekannt ist, solche Bälle in einem unter Druck stehenden Behälter vor der Verwendung aufzubewahren, ist diese Methode jedoch kostspielig und unbequem. Darüber hinaus unterliegen die Bälle einem Druckverlust, sobald sie aus den Behäl tern entnommen wurden.

Es wurden bereits zahlreiche Versuche unternommen, um zufriedenstellende, nicht unter Druck gesetzte Bälle, im folgenden als »drucklose« Bälle bezeichnet, herzustellen, welche diesen Nachteil nicht aufweisen, jedoch sind nur wenige der derzeit erhältlichen drucklosen Bälle für Spitzentennisspieler annehmbar. Tatsächlich wird angenommen, daß weniger als 5% des Weltgcsamtbedarfes für Tennisbälle aus Ballen vom drucklosen

Typ besteht.

Das Hauptproblem bei der Herstellung eines zufriedenstellenden, drucklosen Tennisballes ist die Erfüllung der Kriterien des Rückpralls, der Kompression und des Gewichtes, wie sie von der Internationalen Tennis-Förderation festgelegt wurden, sowie gleichzeitig die Erzielung von zufriedenstellenden Spieleigenschaften. Diese Kriterien können nur unter Verwendung von Kautschukkernmaterialien erfüllt werden, die eine hohe Rückprall elastizität, einen hohen Elastizitätsmodul und eine geringe Dichte aufweisen.

Es wurde bislang gefunden, daß unter Verwendung der derzeitigen Technologie Kautschukkernmaterialien, dl·; die Kriterien des Rückpralls und des Gewichts erfüllen, unvermeidlich eine relativ hohe »Vorwärtskompression« besitzen, d. h. die Bälle sind sehr hart. Solche Bälle ergeben ein nicht zufriedenstellendes »Gefühl« beim Aufprall auf einem Schläger, was die derzeit erhältlichen, drucklosen Bälle im allgemeinen für gute Tennisspieler unannehmbar macht.

Wenn man außerdem das Problem der Verlängerung der Lebensdauer von Tennisbällen berücksichtigt, so ergibt sich, daß die Lagerungs- und Spieldauer eines unter Druck stehenden Tennisballes beträchtlich erhöht werden könnten, falls zufriedenstellende Bälle hergestellt werden könnten, bei denen die Kerne auf einen wesentlich geringeren Druck als üblich aufgepumpt wurden. Die Geschwindigkeit, mit welcher ein Gas durch ein

Material durchtritt, ist der Druckdifferenz auf beiden Seiten des Materials proportional. So würde ein geringerer Innendruck eine geringere Durchtrittsrate für Gas durch die Wand eines unter Druck gesetzten Balles ergeben.

Es ist ersichtlich, daß ein Tennisball, der auf einen geringeren als den normalen Druck aufgepumpt wurde, sehr einfach durch Aufpumpen eines drucklosen Kerns, in welchem der Rückprall und die Kompression der Kernwand leicht durch Modifikationen des Kautschukmaterials reduziert wurden, hergestellt werden kann. Der

b5 geringe Avifblasdruck stellt dann den Rückprall und die Kompression bis auf geeignete Werte wieder her. Eines der beim Aufpumpen eines drucklosen Kerns in dieser Weise auftretenden Probleme ist. daß solche Kerne oft aus Polybutadicnkautschuken mit hoher Rückprallclastizitäl hergestellt werden, die eine hohe Permeabilität gegenüber Gasen aufweisen. Solche Kerne wurden daher selbst ihren geringen Oruck mit hoher Geschwindig·

keit verlieren und besäßen tatsächlich eine schlechtere Lagerdauer als die derzeit erhältlichen, unter Druck gesetzten Bälle.

In der DE-AS 21 58 055 wird ein Verfahren zum Herstellen von hohlen Gegenständen, unter anderem auch von Tennisballkernen, beschrieben. Als für die Herstellung zu verwendende vernetzbare Elastomere werden Naturkautschuk, SBR, Neopren. Ethylen-Propylen-Kautschuk und Nitrilkautschuk genannt Nähere Angaben über diese Elastomere werden nicht gemacht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Tennisball der eingangs genannten Art zu schaffen, der verbesserte Kompressions- und Rückpralleigenschaften hat und den zunehmend strengeren Anforderungen der Internationalen Tennis-Förderation genügt

Ausgehend vom Tennisball der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kautschuk entweder ein Copolymerisat aus Ethylen und Propylen (EPM-Elastomer) oder ein Terpolymerisat aus Ethylen, Propylen und bis zu 12 Gew.-% eines nicht-konjugierten Dienmonomeren (EPDM-Elastomer) jeweils in einer wirksamen Menge bis zu 60 Gew.-Vo des Kernes enthält, und das EPM- oder EPDM-Elastomer einen Ethylengehalt von wenigstens 70 mol-%, eine Tripsometer-Rückprallelastizität von wenigstens 55% bei 21 °C, eine Shore-A-Härte von wenigstens 55 und eine Mooney-Viskosität (ML 1 + 4 bei 100⁰C) von wenigstens 60 und insbesondere wenigstens 80 aufweist.

Das nicht-konjugierte Dienmonomere, welches in dem EPDM-Elastomeren vorliegt führt ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen ein und ergibt Plätze für die Schwefelvulkanisation. Typische Diene, welche verwendet werden können, schließen ein: 1,4-Hexadien, Ethylidennorbornen und Dicyclopentadien. Besonders geeignete EPDM-Sastomere sind Produkte, welche Ethylidennorbornen als nicht-konjugiertes Dien enthalten.

Ohne die vorliegende Erfindung auf irgendeine besondere Theorie zu beschränken, wird doch angenommen, daß EPM- und EPDM-Elastomere mit hohem Ethylengehalt wegen ihrer Neigung zur Kristallisation besonders geeignet sind, die dem Kautschukmaterial einen hohen Elastizitätsmodul zusammen mit hoher Rückprallelasiizität erteilt

Ein weiterer Vorteil von EPM- und EPDM-Elastomeren ist ihre relativ geringe Dichte von annähernd 037. Vergleichsweise besitzen die konventionell verwendeten Materialien natürlicher Kautschuk, Polybutadien und Styrol-butadienharze jeweils Dichten von 0,92,032 bzw. 1,04. Die geringere Dichte '-on EPM- und EPDM-Elastomeren erlaubt die Herstellung von dickeren Kernwänden, ohne die geforderten Gewichtsgrenzen zu überschreiten. Dies ergibt wiederum bessere Rückprall- und Kompressionseigenschaften sowie im Fall eines Niederdruck-Balls eine verminderte Gasdurchlässigkeit.

Im Fall eines dru''.!osen Balles wird das EPM- oder EPDM-Elastomere mit einem hohen Anteil von Polybutadien vermischt wodurch die Rückprallelastizität der Mischung verbessert wird.

Im Fall eines Niederdruckballes wird das EPM- oder EPDM-Elastomere mit natürlichem Kautschuk vermischt, wodurch eine angemessene Riickprallelastizität erreicht wird. EPM- und EPDM-Elastomere besitzen bessere Eigenschaften hinsichtlich de. Gasdurchlässigkeit im Vergleich zu Polybutadien und sind in bezug hierauf natürlichem Kautschuk vergleichbar. Daher sind die Elastomere zur Verwendung geeignet wenn eine Gaszurückhaltung wesentlich ist.

Die EPM- und EPDM-Elastomere können ebenfalls mit kristallinen Poly-alpha-olefinen, z. B. Polyethylen und Polypropylen hoher Dichte, vermischt werden.

Ein weiterer signifikanter Vorteil von EPM- und EPDM-Elastomeren sind ihre bemerkenswerten Eigenschaften hinsichtlich einer Langzeitalterung. Ballkerne mit einem hohen Gehalt an EPM- und EPDM-Elastomeren behalten daher ihre hochelastischen Eigenschaften für mehrere |ahre bei, und dies ist von Bedeutung, wenn solche Kerne bei der Herstellung von drucklosen Bällen verwendet werden.

Es ist vielleicht überraschend, daß EPM- und EPDM-Elastomere zur Herstellung von Mischungen mit Rückprallelastizität welche für den Kern eines Tennisballes geeignet sind, verwendet werden können, da sie üblicherweise bei Anwendungen eingesetzt werden, bei denen ihre Fähigkeit zur Aufnahme von hohen Beladungen an billigen Füllstoffen zur Herstellung von relativ preiswerten Mischungen für die Anwendung in Schuhzeug, Bodenbelägen, Dichtungsstreifen und dergleichen ausgenutzt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert

Die Elastomere, deren Eigenschaften in der folgenden Tabelle A angegeben sind, wurden als EPM- und EPDM-Ausgangspolymerisate bei der Herstellung von Tennisballkernen eingesetzt. Die aufgeführten Einzelheiten beziehen sich auf die Elastomere in der Harzform bzw. Oumform, d. h. im nicht-kompoundierten und nicht-vulkanisierten Zustand.

Tabelle A

Anmerkungen Elastomeres	Mooncy-	mol-%	Ungcsältigthcit	Rückprall-	Härte
	Viskosität	Ethylen	GcwV Dientyp	elasti-	(Shore-A)
	(ML1+4		Gew.-%	ziiät*)
	100° C)			%.21°C

(C) (d)

I (EPDM)	69	80	3.6	1,4-Hexadien	60
H(EPDM)	87	70	5,4	Ethyliden	59
				norbornen
IH(EPM)	83	70	—	—	59
IV(EPDM)	78	76	b,2	Ethyliden	68
				norbornen

78 59

70 67

55

65

Anmerkungen zu Tabelle A:

Tabelle B	Bestandteil	Gew.-Teile
Anmerkungen	EPM- oder EPDM-Elastomeres	40
(0	Polybutadien	50
(g)	NaI -rlicher Kautschuk	10
(h)	Zinkoxid	7
	Stearinsäure	1
	Antioxidans	1
(>)	Holzmehl	12,5
	Ruß	10
Ü)	Dibenzthiazyldisulfid	2
	Diphenylguanidin	1
	Schwefel	3.5

*) DUN LOP Tripsometer- Rückprallelastizität.

Das Dunlop-Tripsometer und das Verfahren zur Messung der Kückprallclastizität sind in B. S.903: Part 22: !950 beschrieben.

(a) TerpoIymerausEthylen(80mol-%).Propylcn(16,4mol-%)und 1,4-Hexadien (3,6 mol-%). Handelsprodukt

(b) Terpolymer aus Ethylen (70 mol-%). Propylen (24.b mol-%) und Ethylidennorbornen (j.4 mol-%). Handelsprodukt

(c) Copolymer aus Ethylen (70 mol-%) und Propylen (30 Mol-%). Handclsprodukt

(d) Terpolymer aus Ethylen (76 mol-%). Propylen(17,8 mol-%)und Ethylidennorbornen (6.2 mol-%), Handelsprodukt.

Eine Formulierung für Kerne von drucklosen Tennisbällen wurde entsprechend den Angaben in der folgenden Tabelle B hergestellt:

Anmerkungen zu Tabelle B:

(Q Elastomeres. I, II. Ill oder IV - siehe Tabelle A

(g) Handelsprodukt

(h) Üblicher Kautschuk aus Malaysia

(i) Phenolantioxidans mit hohem Molekulargewicht. Mandclsprodukt

(j) ISAF-Ruß (Intermediate Super Abrasion Furnace Black).

Halbschalen für Tennisbälle, welche durch Formen der in Tabelle B angegebenen Formulierungen in einer geeigneten Form und Vulkanisieren für 2.5 min bei 160°C hergestellt worden waren, wurden unter Bildung von Kernen miteinander verbunden, und die Kerne wurden J min bei I7O"C ausvulkanisiert und anschließend abgekühlt.

Aus den Elastomeren III und IV — siehe Tabelle A — hergestellte Kerne wurden ebenfalls zu Tennisbällen fertiggestellt, indem sie mit einem konventionellen Tennisballfil/. überzogen wurden, und sie wurden auf Rückprall und auf Vorwärts- und Rückkehr-Kompression entsprechend der von der Internationalen Tennis-Föderation aufgestellten Vorschriften getestet.

Die Ergebnisse dieser Tests sind in der folgenden Tabelle C zusammengestellt:

Tabelle C

Eigenschaft F.laMomcrcs entsprechend Tabelle A ITF-

Ml IV Spezifikation*)

Rückprall bei 20°C,cm 140 140 132,5- 145

Vorwärtskompression bei 20°C.cm 0,58 O.t!25 0,55- 0.725

Rückkehrkompression bei 20°C, cm 0,955 0,9525 0,5875-1,0625

·) Internationale Tennis-Föderalion.

yi Es wurde ein Niederdruckkern für einen Innendruck von 0,48 bar aus der in der folgenden Tabelle D angegebenen Formulierung hergestellt:

	30 00 778	Gew.Teile
Tabelle D		30.0
Anmerkungen	Bestandteil	70.0
(I)	EPDMHiuMomercs	7,0
	Natürlicher Kuutschuk	1.0
	Zinkoxid	20.0
	Stearinsäure	12.0
	Magncsiumcarbonat	1.0
	Holzmehl	1.5
(m)	Antioxidans	2,0
	Diphcnylguanidin	3.5
(n)	CBS
	Schwefel

Anmerkung zu Tabelle IJ:

(I) Terpolymcr aus Kihylcn(7b mol-%), l'ropylon (17 .H iiiol"/t>)und

Ethylidcnnorborncn (b.2 mol-%). I landchprodtikl (m) Phcnoloxidans mn hohem Molekulargewicht, iiiindukptouuki (n) N-Cyclohcxyl-2-bcn/iithia/ylsulfcnainiil.

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Es wurden Tennisbälle hergestellt, indem die Formulierungen unter Bildung von Kernen geformt und vulkanisiert wurden, und die Kerne dann mit Tennisballfilz in konventioneller Weise überzogen wurden.

Bälle, deren Kerne die in den Tabellen B und I) gezeigten Formulierungen aufwiesen, wurden auf Rückprall. Gewicht und Vorwärts- und Rückkehr-Kompression im Vergleich mit bekannten drucklosen und unter Druck stehenden Bällen verglichen. Die Ergebnisse der Tests sind in der folgenden Tabelle E zusammengestellt:

Tabelle E

Eigenschaft

Druckloser	Niederdruck-	bekannter.	bekannter.	ITF-
BaIl(X)	Ball (Y)	druckloser	unter Druck	Spezifika-
		Ball	stehender	tion')
			Ball

JO

Rückprall (cm)
Gewicht (g)

Vorwärtskorripfcssion (ern) Rückkehrkompression (cm)

137,5 137.5 132,5 137,5 132,5-145

57,5-58,0 57.0-58,0 57.0-58,0 57.0-58,0 56,7-58.5

0,625—O.fe75 O.fe5-O,fe?5 0.525-0,575 0,6125-0,725 035-0.725

0,975-1.025 0,9375-0.9625 0.8625-0,95 0,875-0,925 0,875-1.0625

Anmerkung zu Tabelle E:

(X) Siehe Tabelle B (Y) siehe Tabelle D *) Internationale Tennis-Föderation

Hieraus ist ersichtlich, daß drucklose Bälle und Niederdruckbällc gemäß der Erfindung die Anforderungen der Internationalen Tennis-Föderation exakt erfüllen.

Diese Bälle wurden in Spielen von guten Amateuren und professionellen Tennisspielern getestet Hierbei wurde gefunden, daß drucklose Bälle sich sehr viel ähnlicher als konventionelle, unter Druck stehende Bälle spielten als die derzeit erhältlichen, drucklosen Bälle, und weiterhin wurde gefunden, daß Niederdruckbälle ebenfalls sehr zufriedenstellende Spieleigenschaften aufwiesen. Darüber hinaus zeigten Tests, die an den Niederdruckbällen während einer Periode von vier Monaten durchgeführt wurden, daß sie ihre Kompressions- und ROckpralleigenschaften unverändert beibehalten hatten, während unter den gleichen Bedingungen ein konventioneller, unter Druck stehender Ball 75 cm im Rückprall und 0,05 cm bei der Vorwärts-Kompression verlor.

40 45 50

60 65

Claims

Patentansprüche:

1. Tennisball, der entweder einem atmosphärischem Druck praktisch gleichen Innendruck (druckloser Ball) oder einen innendruck bis zu 0,48 bar oberhalb atmosphärischem Druck (Niederdruck-Ball) aufweist, und der einen hohlen Kern und eine Hülle aufweist wobei der Kern ass einem Ethylen-Propylen-Kautschuk hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk entweder ein Copolymerisat aus Ethylen und Propylen (EPM-Elastomer) oder ein Terpolymerisat aus Ethylen, Propylen und bis zu 12 Gew.-% eines nicht-konjugierten Dienmonomeren (EPDM-Elastomer) jeweils in einer wirksamen Menge bis zu 60Gew.-% des Kernes enthält, und das EPM- oder EPDM-Elastomer einen Ethylengehalt von

ίο wenigstens 70 mol-%, eine Tripsometer-Rückprallelastizität von wenigstens 55% bei 21°C eine Shore-A-Härte von wenigstens 55 und eine Mooney-Viskosität (MLI + 4 bei 100° C) von wenigstens 60 und insbesondere wenigstens 80 aufweist.

2. Tennisball nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer ein EPDM-Elastomer ist, in welchem das nicht-konjugierte Dien 1,4-Hexadien, Ethyüdennorbornen oder Di-cyclo-pentadien »st.

3. Tennisball nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer mit einem kristallinen

Poly-alpha-olefin vermischt ist

4. Tennisball nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das kristalline Poly-alpha-olefin Polyethylen mit hoher Dichte oder Polypropylen mit hoher Dichte ist