DE68911647T2

DE68911647T2 - Verfahren zur Herstellung hohler elastischer Körper, insbesondere von Bällen und ähnlichen Objekten sowie auf diese Weise hergestellte Bälle.

Info

Publication number: DE68911647T2
Application number: DE89830140T
Authority: DE
Inventors: Giovanni Pacetto
Original assignee: TALE Srl
Current assignee: TALE Srl
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1989-03-31
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2009-04-01
Also published as: CA1330857C; EP0365488B1; ES2048863T3; EP0365488A1; ATE98885T1; IT8803628A0; DE68911647D1; IT1224954B

Description

Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen elastischer Hohlkörper anzugeben, insbesondere von Bällen und ähnlichen Gegenständen, sowie einen auf diese Weise erzeugten Ball.
Bekanntlich bestehen für verschiedene Sportarten, wie Fußball o.ä., verwendete Bälle für gewöhnlich aus einer widerstandsfähigen Hülle, wie Leder oder Kunststoff und einer inneren unter Druck gesetzten Luftkammer, einer "Blase". Die Hülle hat den Zweck, den Ball widerstandsfähig gegen Abnutzung zu machen und ihn formbeständig zu halten, während die Blase oder innere Luftkammer dem Ball die erforderlichen Eigenschaften an Elastizität und Springvermögen verleiht. Die Hülle ist mit einem Ventil versehen, um die Blase oder innere Luftkammer aufzublasen.
Solche, hauptsächlich für profizwecke benutzte Bälle sind infolge des komplizierten Herstellungsverfahrens sowie wegen der Kosten der verwendeten Werkstoffe teuer.
Es ist auch bekannt, daß solche Bälle unter Verwendung einer einzigen Kunststof fschicht, für gewöhnlich einem Vinylkunststoff wie PVC (Polyvinylchlorid) hergestellt werden können. Diese Bälle werden gegenwärtig in einem Schleuderformverfahren hergestellt.
Genauer gesagt, wird bei dem Verfahren zum Formen des Balls eine ausreichende Kunststoffmenge in flüssiger Form in eine aus zwei halbkugelförmigen, am Umfang verbundenen Schalen bestehende Form eingefüllt.
Mit einer passenden Einrichtung wird dann die Form um zwei rechtwinklig zueinander liegende Achsen in einer Heizkammer zum Rotieren gebracht.
Die der Form verliehene Bewegung in Kombination mit dem Aushärten der Mischung ermöglicht eine gleichmäßige Materialschicht (bestehend aus mehreren übereinanderliegenden Elementarschichten) an der Innenfläche der Form, während gleichzeitig der Kunststoff infolge der Erwärmung aushärtet.
Nach Beenden der thermischen Behandlung erfolgt ein Abkühlen und dann das Öffnen der Form. Schließlich wird ein Ventil zum Aufblasen des Balls in einen beim Formen des Balls eingeformten Sitz eingesetzt.
Die genannte Technik ermöglicht erhebliche Einsparungen der Produktionskosten, doch ist andererseits nur ein Kompromiß hinsichtlich der erforderlichen Eigenschaften für Dauerhaftigkeit, Elastizität und Formbeständigkeit.
Dies ist offensichtlich ein Ergebnis der Tatsache, daß der Ball nur aus einem Material hergestellt wird, das damit so gewählt werden muß, daß nach dem Aufblasen der Ball elastisch ist und ausreichende Verschleißeigenschaften besitzt.
US-A-4,154,789 offenbart einen aus Kunststoff hergestellten Ball mit physikalischen Eigenschaften, die denen konventioneller Lederbälle im wesentlichen entsprechen, wobei der Ball mindestens zwei Lagen aus Kunststoff aufweist, die in der gleichen Form hintereinander gegossen werden und vollständig miteinander verbunden sind. Die Außenlage besteht aus einem Material, das aus der Gruppe der Polyamide, Kunststoffelastomere, plastisole und Polyurethane ausgewählt ist, und die Innenlage besteht aus einem Material, das aus der Gruppe der Kunststoffelastomere, Polyurethane, Polyester und Polyether ausgewählt ist.
Der Ball wird im Schleuderformverfahren hergestellt, wonach in eine aus zwei trennbaren, komplementären Hälften bestehende Form, der eine Planetenbewegung verliehen wird, Kunststoffe zur Bildung der ballformenden Schichten nacheinander eingegossen werden, nämlich ausgehend von der Außenschicht zur innersten Schicht, wobei das Material zum Bilden einer der inneren Schichten nach dem Öffnen der Form bei einer Temperatur derart eingeführt wird, daß das die vorhergehende Schicht(en) bildende Material nicht vollständig geschmolzen worden ist, so daß das Brechen der Schicht bzw. der Schichten auf der Höhe der Verbindung zwischen den beiden Formteilen gestattet ist.
Die Außenschicht ist in Gelform, wenn die Form geöffnet wird, so daß bei der nachfolgenden Schleuderformung die beiden Hälften der Außenschicht nach dem erneuten Schliefen der Form vollständig miteinander verbunden werden.
Das Öffnen der Form erfordert aber Zeit, die Vorrichtung anzuhalten und dann wieder anlaufen zu lassen, und dies wirkt sich auf die Dauer negativ auf die Herstellung der Gegenstände aus, was die Anzahl und Qualität betrifft.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, dieses Problem durch ein Verfahren zu meistern, das es möglich macht, mit dem Schleuderformverfahren elastische Hohlkörper, insbesondere Bälle und ähnliche Gegenstände zu erzeugen, die unterschiedliche und spezifische qualitative Eigenschaften der Außenschicht aufweisen sowie Elastizität und Formbeständigkeit für die Innenschicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit einer technisch einfachen und technologisch fortschrittlichen Lösung Bälle herzustellen, die hochfunktionell und zuverlässig sind und alle äußeren und inneren, für die jeweilige Verwendung erforderlichen Eigenschaften besitzen.
Die genannten Aufgaben werden erfindungsgemäß mit einem in den Ansprüchen gekennzeichneten Verfahren gelöst.
Mit dem beanspruchten Verfahren ist es möglich, einen Ball herzustellen, dessen Innere die erforderliche Elastizität und Formbeständigkeit besitzt, während die Außenschicht unterschiedliche Eigenschaften besitzen kann, abhängig von der jeweils ins Auge gefaßten Verwendung.
Die Außenschicht kann beispielsweise derart hergestellt werden, daß sie äußeren Klimafaktoren widersteht, sowie Kratzern und Abrieb bei Fußbällen, während sie andererseits optimale Griffeigenschaften hat, soweit es sich um Basket- oder Volleybälle handelt.
Die Außenschicht gibt definitiv dem Ball die spezifischen Eigenschaften, die für verschiedene Sportarten erforderlich sind, wie Weichheit beim Anfassen, einen festen Griff, Sicherheit beim Auf schlagen, Rückspringvermögen, Abriebsfestigkeit, während die Innenschicht, die die Karkasse (bzw. lasttragende Struktur) bildet, die Formbeständigkeit und den Widerstand gegen unterschiedliche Aufblasdrücke und die Verwendungsfähigkeit über eine lange Zeitspanne hinweg bietet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus technisch einfach auszuführen und ermöglicht die Herstellung eines Produktes zu einem verhältnismäßig wirtschaftlichen preis.
Die Eigenschaften der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen elastischer Hohlkörper, insbesondere Bällen und ähnlichen Gegenständen sowie der auf diese Weise erzeugten Bälle anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1, 2 eine schematische Schnittdarstellung der und 3 Form in aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten zum Herstellen der Außenschicht des Balls;
Fig. 4a die Form im Zustand des Einf ührens eines und 4b plastisols auf Vinylbasis, mit verschiedenen Methoden zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 5, 6 die Form in aufeinanderfolgenden Schritten und 7 beim Herstellen der Innenschichten des Balls;
Fig. 8 eine teilweise weggeschnittene Ansicht des erfindungsgemäßen Balls.
In Bezug auf die Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren mit einer bekannten Schleudergußeinrichtung 1 durchgeführt. Die Einrichtung besteht basismäßig aus einer Form 2, die um eine größere Achse und eine kleinere Achse 4 gedreht wird, die zueinander rechtwinklig sind. Die Spitze der größeren vertikalen Achse 3 besitzt eine Stütze, auf der die kleinere Achse 4 sich horizontal drehen kann.
Die Form 2 ist von zwei Schalen 2a, 2b gebildet, die halbkugelförmig ausgebildet sind. Die Schalen 2a, 2b liegen sich aneinander an, um einen kugelförmigen Hohlraum zu bilden.
Die Schale 2a bildet einen integrierten Teil der kleineren Achse 4; die Schale 2b ist an der Schale 2a mit einem seitlichen Scharnier 6 befestigt, so daß die Form geöffnet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, dar zuerst eine ausreichende Menge eines Vinylplastisols 7 in die Form 2 eingeführt wird; das Plastisol wird in flüssigem Zustand in die offene Form gegossen, wobei eine passende Dosiereinheit 8 (Fig. 1) benutzt.
Das Vinylplastisol ist eine feine Emulsion eines in einem Weichmacher dispergierten Polymers, wobei die Partikel sich bei gewöhnlichen Temperaturen nicht nennenswert lösen. Das verwendete Polymer ist ein Vinylkunststoff des Polyvinylchloridtyps (PVC); als Weichmacher ist vorzugsweise ein Phthalsäureester des Dioctylphthalat-Typs (DOP) verwendet.
Zusätzlich enthält das Plastisol passende Additive, wie insbesondere ein thermostabilisierendes Mittel, ein expandierendes Mittel und einen Farbstoff. Die Form 2 wird dann geschlossen und in einer auf Geliertemperatur < beispielsweise zwischen 80ºC und 150ºC) erhitzten Heizkammer 9 in eine erste biaxiale Drehung für den Formschritt während einer Zeit von 4 bis 20 Minuten versetzt, abhängig von der Materialmenge und den Abmessungen der Form.
Das Erwärmen führt zum Gelieren des eingeführten Materials, d.h. es wird eine feste Nasse expandierter PVC-Partikel mit niedrigen mechanischen Festigkeitseigenschaften gebildet. Es soll betont werden, dar das Gelierverfahren in keiner Weise Spuren beim Aushärten in irgendeiner der die gelierte Schicht bildenden Elemtarschichten hinterläßt.
Das Rotieren der Form 2 um die Achsen 3 und 4 entsprechend den Pfeilen A und B in Fig. 2 bildet in bekannter Weise eine gleichmäßige Schicht 10 des Materials, das auf der Innenfläche der Form verteilt wird. Diese Schicht gelierten Materials bildet später die Außenschicht des Balls.
Nach diesem Schritt, in dem das Gelieren der Außenschicht 10 abgeschlossen worden ist, wird die Form 2 auf eine Temperatur von etwa 50ºC abgekühlt (Fig. 3).
Es sei darauf hingewiesen, dar beim Formen der Außenschicht 10 in der Form ein von der Innenseite der Schale 2b vorstehender Stift 11 einen Sitz 12 bildet, in den das Ventil zum Aufblasen des Balls später eingesetzt wird.
Eine passende Menge eines weiteren Vinylplastisols 13 wird anschließend in die Form 2 eingefüllt (Fig. 4a). Das Plastisol 13 wird in die geschlossene Form 2 mit einer speziellen Dosiereinheit 14 eingeführt, die eine Nadel benutzt, die in eine Öffnung der Schale 2b einsetzbar ist. Die Nadel-Dosiereinheit 14 sticht durch die gelierte Schicht 10 an einer dem Sitz 12 entsprechenden Stelle, an der das Aufblasventil eingesetzt wird.
Das Plastisol 13 besteht für gewöhnlich aus einem Vinylkunststoff des Polyvinylchloridtyps (PVC) oder eines PVC- Copolymers, entweder mit oder ohne Füllmittel oder Treibmittel.
Zusätzlich kann man je nach Bedarf PVC vernetzende Mittel benutzen, d.h. indem man mono-, bi- oder polyfunktionelle Monomere zusetzt, die bei Aushärttemperatur polymerisieren und Polymere bilden, die mit plastifiziertem PVC, wie beispielsweise Acrylmonomeren vergleichbar sind.
Die Form 2 wird dann einem zweiten biaxialen rotierenden Formschritt in einer auf Aushärttemperatur (z.B. 170ºC bis 260ºC) erhitzten Wärmekammer unterworfen (Fig. 5). Die Drehung der Form 2 um die Achsen 3 und 4 bildet eine weitere Schicht 17 aus Material, das auf der Innenseite der Schicht 10 gleichmäßig verteilt wird. Die Schicht 17 ist bestimmt, mit der Außenschicht 10 zu amalgamieren, um die Innenschicht des Balls zu bilden.
Das Erhitzen auf Aushärttemperatur führt zur vollständigen Lösung des Polymers im Weichmacher und liefert einen homogenen Zustand. Die Verträglichkeit der Außenschicht 10 mit der Innenschicht 17 stellt sicher, dar sich diese auf ihrer gemeinsamen Fläche miteinander verbinden, während die beiden Schichten ihre individuellen physikalischen Eigenschaften behalten und ihre diesbezüglichen Merkmale entsprechend ihren jeweiligen Eigenschaften behalten.
Nach einer ausreichenden Aushärtzeit wird die Form 2 wiederum gekühlt (Fig. 6). Damit erhält man optimale physikalische und mechanische Eigenschaften.
Die Form 2 wird dann geöffnet, um den Ball herauszunehmen (Fig. 7). Dieser Ball 18 ist in Einzelheiten in Fig. 8 dargestellt und wird anschließend mit einem bekannten Ventil 19 versehen, das in den Sitz 12 entsprechend dem pfeil C eingesetzt wird. Der Ball wird dann durch das Ventil 19 auf den gewünschten Druck aufgeblasen.
Die Oberfläche des Balls kann beim Formen auch mit Mustern oder Zeichen versehen werden, wie erhabenen oder eingefärbten Bereichen o.ä., wie dies in der Zeichnung an den Bereichen 20 deutlich ist.
Der Ball 18 besteht letztlich aus einer doppelten Schicht von Vinylkunststoff mit unterschiedlichen Eigenschaften der äußeren und inneren Schichten. Insbesondere ist die Augenschicht 10 aus einem flexiblen expandierten PVC hergestellt, um vorteilhafte Eigenschaften einer weichen Oberfläche zu erzielen, während die Innenschicht 17 aus einem flexiblen vernetzten PVC hergestellt ist, das Formänderungen widersteht, die durch Druckanstieg infolge beispielsweise hoher Temperaturen im Sommer veranlaßt sind.

Claims

1) Ein Verfahren zur Herstellung von elastischen Hohlkörpern, das die folgenden Stufen umfaßt:

Einspritzen einer ausreichenden Menge Vinyl-Plastisols (7) in eine Form (2), wobei die genannte Form aus zwei verbundenen Formhälften (2a,2b) besteht und eine der beiden Formhälften eine Öffnung aufweist;

die genannte Form (2) einer ersten biaxialen Rotationsstufe zur Formung des Materials in einem Ofen (9) unterziehen; und zwar bei einer Temperatur, die das Gelieren der genannten Menge Plastisols bewirkt, so daß eine äußere Schicht (10) des herzustellenden Hohlkörper gebildet wird;

Durchführung einer ersten Abkühlstufe für die genannte Form (2);

Einspritzen einer zweiten Menge Vinyl-Plastisols (13) innerhalb der genannten äußeren Schicht (10) des genannten Hohlkörpers;

die genannte Form (2) einer zweiten biaxialen Rotationsstufe zur Formung des Materials in dem genannten Ofen unterziehen; und zwar bei einer Temperatur, die das Aushärten des genannten Plastisols bewirkt, so daß eine innere Schicht (17) des genannten Hohlkörpers gebildet wird;

Durchführung einer zweiten Abkühlstufe für die genannte Form (2);

wobei das genannte Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Stufe, bei der die zweite Menge Vinyl Plastisols (13) in die genannte äußere Schicht (10) des genannten Hohlkörpers mittels einer Nadel (14) eingespritzt wird, die in die genannte Öffnung gesteckt wird und somit die äußere Schicht (10) durchsticht, ohne dabei die genannte Form (2) zu öffnen.

2) Ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vor der ersten Rotationsstufe der genannten Form (2) zum Bilden der äußeren Schicht eingespritzte Plastisol aus einer feinen Emulsion aus Polyvinylchlorid besteht, das in einem Phthalsäuerester aufgelöst wurde.

3) Ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vor der ersten Rotationsstufe der genannten Form (2) zum Bilden der äußeren Schicht eingespritzte Plastisol ein Treibmittel enthält.

4) Ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vor der ersten Rotationsstufe der genannten Form (2) zum Bilden der inneren Schicht eingespritzte Plastisol aus Polyvinylchlorid mit einem Zusatz von Acrylmonomern besteht, die bei der Aushärtetemperatur polymerisieren und mit dem Polyvinylchlorid kompatible Polymere bilden.

5) Ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der ersten Rotationsstufe zwischen 80 Grad C. und 150 Grad C. liegt und diese für eine Zeitspanne von zwischen 4 bis 20 Minuten beibehalten wird.

6) Ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der zweiten Rotationsstufe zwischen 179 Grad C. und 260 Grad C. liegt.