DE69632143T2

DE69632143T2 - Ball und methode zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE69632143T2
Application number: DE69632143T
Authority: DE
Inventors: Bengt Portlaoise HALL; Michael Kildare Town FRIEL
Original assignee: Tretorn Research and Development Ltd
Current assignee: Tretorn Research and Development Ltd
Priority date: 1995-11-10
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2016-11-09
Also published as: US6106419A; JP2001509688A; AR004306A1; CN1202118A; ATE263600T1; AU7593496A; EP0861108A1; TW391884B; DE69632143D1; CN1104266C; WO1997017109A1; ID16718A; EP0861108B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ball zur Benutzung in Ballspielen, insbesondere auf einen drucklosen Ball, wie einen drucklosen Tennisball.
Konventionelle Tennisbälle wie auch viele andere Bälle für Ballspiele haben eine Wand oder eine Schale aus elastomerem Material, das üblicherweise eine Mischung aus Gummi oder gummiartigen Materialien ist. Die Wand bildet eine hohle Kugel oder Kern, die bzw. der eine Kavität definiert, die mit Gas, üblicherweise Luft, mit dem erforderlichen Druck gefüllt ist.
Im Falle dessen, dass die Kavität Gas mit einem Druck über demjenigen der Atmosphäre enthält, wird der Ball Druckball genannt. Im Falle dessen, dass die Kavität Gas enthält, dessen Druck im wesentlichen demjenigen der Atmosphäre entspricht, wird der Ball druckloser Ball genannt.
Beide der genannten Typen von Tennisbällen kennen hergestellt werden, um die Anforderungen der Internationalen Rasentennis-Föderation zu erfüllen hinsichtlich Durchmesser, Gewicht, Abpralleigenschaften und Verformung. Zusätzlich zur Erfüllung dieser Anforderungen sollte ein Tennisball eine lange Lebensdauer sowie ein gutes und beständiges Spielverhalten aufweisen.
Druckbälle haben eine relativ kurze Lebensdauer als Folge dessen, dass das Gas durch die Wand des Gummimaterials oder gummiartigen Materials hindurchdringt. Andererseits haben drucklose Bälle eine wesentlich längere Lebensdauer, sie sind jedoch mit dem gewünschten Spielverhalten schwierig herzustellen. Ein Tennisball, der mit porösem Gummi gefüllt ist, ist aus dem Dokument CH-A-2436147 bekannt.
Daher besteht das Bedürfnis nach einem verbesserten Ball, insbesondere einem Tennisball, der sich dieser Probleme annimmt.
Gemäß der Erfindung wird ein Ball vorgesehen, der eine Wand aus elastomeren Material aufweist, die eine Kavität definiert, die eine Füllung beinhaltet, die eine Vielzahl von im wesentlichen geschlossenen Zellen aufweist, die durch separate Hohlkörper gebildet werden.
Bei Einführung einer solchen Füllung in die Kavität des Balls kann das Deformationsverhalten und insbesondere das dynamische Deformationsverhalten des Balls gesteuert werden, so dass das Spielverhalten des Balls in einfacher Weise wunschgemäß gesteuert werden kann.
Es sollte erwähnt werden, dass das Deformationsverhalten des Druckballs in hohem Maße vom Druckgas in der Kavität abhängt, während das Deformationsverhalten eines konventionellen drucklosen Balls hauptsächlich von der Charakteristik des Elastomermaterials bestimmt wird, das die Wand des Balls bildet.
Somit erhöht sich die Kraft, die benötigt wird, um den Druckball zusammenzudrücken, kontinuierlich mit Ansteigen der Kompression gemäß einer Kurve, die in erster Linie durch den erhöhten Druck in der Kavität des Balls bestimmt wird, wobei diese progressiv ansteigt. In einem konventionellen drucklosen Ball folgt die Kompressionskraft einer ansteigenden Kurve, die als Folge des Haupteinflusses der Charakteristik des Materials der elastomeren Wand komplexer ist, die auch das Abprallen des Balls steuert.
Dadurch, dass man in der Lage ist, sowohl die Charakteristik des elastomeren Materials, das die Wand des Balls bildet, als auch die Charakteristik des Füllmaterials, das die geschlossenen Zellen enthält, zu modifizieren, kann das Kompressionsverhalten und infolge dessen das Spielverhalten des Balls, insbesondere des drucklosen Tennisballs, in einfacher Weise an die verschiedenen Anforderungen angepasst werden.
Vorzugsweise ist die Kavität mit den im wesentlichen geschlossenen Zellen im wesentlichen gefüllt, so dass das Kompressionsverhalten beeinflusst werden kann. Es ist jedoch möglich, die im wesentlichen geschlossenen Zellen nur im Randbereich der Kavität anzuordnen, die an die Innenseite angrenzt, während ein anderes Material im Zentralteil benutzt wird, wobei immer noch ein gewünschtes Kompressionsverhalten erreicht wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die im wesentlichen geschlossenen Zellen elastisch, um in der Lage zu sein, eine Anpassung an die sich ändernde Gestalt der Kavität während der Kompression des Balls vornehmen zu können. Aus demselben Grunde sind die im wesentlichen geschlossenen Zellen separate Hohlkörper, die sich relativ zueinander während der Änderung der Gestalt der Kavität des Balls bewegen.
Mikrokugeln, insbesondere polymere Mikrokugeln, sind eine bevorzugte Form von Hohlkörpern. Sie haben die bevorzugte Elastizität und können in nicht-erweiterter sowie in erweiterter Form benutzt werden. Weiterhin haben Mikrokugeln ein geringes Gewicht, so dass sie nicht in nachteiliger Weise das Gewicht des Balls beeinflussen.
Solche Mikrokugeln bilden zusätzlich eine im wesentlichen lecksichere Füllung für die Kavität des Balls.
Vorzugsweise haben die ausgedehnten polymeren Mikrokugeln eine Partikelgröße im Bereich von 15 mm bis 150 mm, besonders bevorzugt von 30 mm bis 100 mm. In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Füllung ein Gewicht von 0,5 g bis 4,0 g, vorzugsweise von 1,0 g bis 3,0 g. Brauchbare Mikrokugeln sind unter dem Markennamen EXPANCEL von Akzo Nobel, Schweden, verfügbar.
Zur Erleichterung der Füllung sind die Mikrokugeln vorzugsweise aus einem ausdehnbaren Material gebildet, das beispielsweise in Form von Kügelchen oder Täfelchen aus nicht-ausgedehntem Material bereitgestellt wird, das anschließend in-situ ausgedehnt wird, um die Kavität mit ausgedehnten Mikrokugeln im wesentlichen zu füllen.
Gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung wird nicht-ausgedehntes Material in einer Vorform als Kügelchen oder Täfelchen geformt, in die Kavität eingebracht und anschließend ausgedehnt, um die Füllung mit Mikrokugeln zu bilden.
Das polymere Material kann ein kompatibles Bindemittel enthalten, das aus einem oder mehreren der Bestandteile Ethylenvinylazetat und Paraffinwachs gewählt wird. Das Bindemittel erleichtert die Ausbildung einer Vorform aus nicht-ausgedehntem Material.
Die Erfindung stellt weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Balls zur Verfügung, der eine Kavität durch Ausbildung einer kugelförmigen Schale aus elastomeren Material aufweist, wobei eine Füllung der Kavität zur Verfügung gestellt wird, die eine Vielzahl von im wesentlichen geschlossenen Zellen, vorzugsweise Mikrokugeln, aufweist.
Die Kavität kann mit vor-ausgedehnten Mikrokugeln gefüllt werden.
Alternativ hierzu wird die Füllung in-situ in der Kavität aus nicht-ausgedehntem Material gebildet. In diesem Falle wird nicht-ausgedehntes Material typischerweise in einer Vorform hergestellt, das in die Kavität eingebracht und anschließend in-situ in polymere Mikrokugeln überführt wird. Die Vorform kann aus Kügelchen oder Täfelchen bestehen.
Die Mikrokugeln können polymere Mikrokugeln sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält das polymere Material ein kompatibles Bindemittel wie Ethylenvinylazetat und/oder Paraffinwachs.
In einer Ausbildungsform enthält das Verfahren die Schritte:
Einbringen einer Vorform von nicht-ausgedehntem Material in mindestens ein Paar halbkugelförmige Halbschalen;
Verbinden der beiden Halbschalen, um eine Kavität auszubilden; und
Ausdehnen des Materials, um eine Füllung aus Mikrokugeln zu bilden, die im wesentlichen die Kavität füllen.
Typischerweise wird das polymere Material durch Wärmeeinwirkung bei einer Temperatur von 80°C bis 140°C ausgedehnt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist das Verfahren die Schritte auf:
Einbringen eines Volumens ausgedehnten Materials zwischen zwei halbkugelförmige Halbschalen aus elastomerem Material; und
Verbinden der beiden Halbschalen, um die Kavität zu bilden.
Der Schritt der Eingabe eines Volumens ausgedehnten Materials zwischen die beiden halbkugelförmigen Halbschalen aus elastomerem Material kann beinhalten, dass das Volumen aus ausgedehntem Material zuerst in eine weiche Hülle eingebracht wird. Speziell kann das nicht-ausgedehnte Material zuerst von einem weichen Material eingeschlossen und dann in diesem ausgedehnt werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung, beispielhaft anhand eines Tennisballs dargestellt, wird nachfolgend im Detail beschrieben, so dass die Erfindung klar verstanden werden wird.
Ein unter Druck stehender Tennisball hat ursprünglich gute Spieleigenschaften, jedoch verringert sich die Spielbarkeit infolge des Entweichens von Gas. Dieses Problem des Verlustes der Spieleigenschaften wird durch die vorliegende Erfindung durch Füllung der Kavität mit Mikrokugeln geringen Gewichts, in diesem Falle polymerer Mikrokugeln, überwunden.
Die polymeren Mikrokugeln, die in der Erfindung benutzt werden, können entweder vorausgedehnt sein oder während des Prozesses der Herstellung des Tennisballs in-situ ausgedehnt werden. Es hat sich herausgestellt, dass die Mikrokugeln in reiner Form oder in Kombination mit geeigneten polymeren Bindemitteln eingesetzt werden können.
Vorausgedehnte, nicht-ausgedehnte, polymer gebundene vorausgedehnte und polymer gebundene nicht-ausgedehnte Materialen sind in dieser Beschreibung alle als Füllung bezeichnet.
Die Mikrokugeln, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, sind hohle thermoplastische Partikel, die die folgenden Durchmesser aufweisen: Die vorausgedehnten Mikrokugeln haben eine Partikelgröße von 15 bis 80 mm, und nicht-ausgedehnte Mikrokugeln haben eine Partikelgröße von 6 bis 24 mm. Jedoch haben die ausgedehnten Partikel eine Partikelgröße von 10 bis 150 mm, vorzugsweise im Bereich von 30 mm bis 100 mm.
Die Mikrokugeln enthalten eine flüchtige Flüssigkeit. Die Menge dieser Flüssigkeit beträgt üblicherweise 5 bis 50 Gewichtprozent der Mikrokugeln. Die flüchtige Flüssigkeit ist konventionell ein Kohlenwasserstoff wie beispielsweise Isobutan. Dabei wird vorgesehen werden, dass die flüchtige Flüssigkeit so gewählt wird, dass sie das thermoplastische Material der Mikrokugeln nicht auflöst.
Wenn Mikrokugeln in reiner Form eingesetzt werden, sind 0,5 g bis 1,5 g erforderlich, um die Kernkavität zu füllen. Im Beisein eines Bindemittels liegt das gesamte Gewicht der Matrix zwischen 1,0 g und 3,0 g. Für den Herstellungsprozess eines Tennisballs hat sich ein polymeres Bindemittel bewährt. Geeignete Bindemittel beinhalten Ethylenvinylalkohol (EVA) mit einem Schmelzpunkt von 95°C und Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von 50 bis 52°C. Die Mikrokugeln sind vorzugsweise in einem separaten Prozess mit dem polymeren Bindemittel gemischt und in einer Vorform aus Kügelchen oder Täfelchen gebildet, um eine einfache Dosierung zu ermöglichen.
Eine Anzahl Modifikationen des Balls sind möglich, um das Füllen anzupassen. Beispielsweise können ein leichterer Filz und/oder unterschiedliche Kerngewichte eingesetzt werden.
Zur Herstellung von Tennisbällen werden verschiedene elastomere Materialien mit unterschiedlichen chemischen Bestandteilen gemischt. Die Mischung wird zum Erreichen einer gleichmäßigen Konsistenz gemahlen und einem Extruder zugeführt, der die Mischung zu Vorformlingen ausformt. Die elastomeren Vorformlinge werden dann in ein Präzisionswerkzeug mit einer Vielzahl von Kavitäten eingebracht. Unter Druck und Wärme werden die Vorformlinge zu Halbkugeln geformt, von denen jede die Hälfte eines Tennisballkerns darstellt. Diese Hälften werden kantengeschliffen. Die Kanten werden dann mit einem Klebemittel in einer Doppel-Karussell-Montageeinheit beschichtet.
In einem Karussell werden Kügelchen, die reine oder matrixgebundene nicht-ausgedehnte Mikrokugeln enthalten, den Halbschalen zugeführt. Die Halbschalen treffen jeweils aus einer Karussell-Einheit zusammen, wobei die eine die Kügelchen enthält und die andere leer ist.
Die Halbschalen werden klebend zusammengefügt, bevor ein zweiter Vulkanisationsprozess stattfindet. Dieser zweite Vulkanisationsprozess verbindet die Hälften bleibend miteinander, wodurch vollständige drucklose Ballkerne ausgebildet werden. Die kompletten und elastischen Kerne werden zu Schleifmaschinen transportiert, die die Oberfläche der Kerne abrasiv bearbeiten. Eine leicht raue Oberfläche erlaubt dem Ballkern, besser Klebemittel zu halten, was zu einer guten Verbindung zwischen Ball und Abdeckung führt. Im Anschluss an das Schleifen werden die Kerne mit Klebemittel beschichtet.
Die Abdeckungen der Ballkerne sind aus Filz ausgeschnitten. Die Rückseite der Filzrollen werden mit Klebemittel in gesteuerter Menge beschichtet, bevor hieraus Abdeckstücke ausgeschnitten werden. Die Abdeckstücke werden an den Kanten mit Klebstoff beschichtet, die die Nähte des Tennisballs definieren. Nach diesem Abdeckprozess werden die Tennisbälle zu einer weiteren Presse befördert, wo sie einem dritten Vulkanisationsprozess unterzogen werden. Die Anwendung von Hitze und Druck in diesem dritten Vulkanisationsprozess stellt eine solide Verbindung zwischen Abdeckung und Kern sicher. Gleichermaßen ist die Zeit sowohl für den Grad der Vulkanisation als auch für den Grad der Ausdehnung der Mikrokugeln wichtig. Die Mikrokugeln sollten in diesem Prozess vollständig ausgedehnt werden, und die Kavität sollte gefüllt sein. Die Ausdehnungstemperaturen bewegen sich im Bereich von 80°C bis 140°C.
Nach dem Verlassen der Vulkanisationspresse werden die Bälle mittels Dampf flockig gemacht, um die Rauhigkeit des Filzes zu erhöhen, und dann zur Herstellung fertiger Tennisbälle getrocknet.
Der oben beschriebene Tennisball entspricht der Spezifikation der Internationalen Rasentennis-Föderation und hat Spieleigenschaften, die mindestens so gut sind wie die konventioneller Tennisbälle.
Es sei angemerkt, dass die Erfindung unter Bezugnahme auf Tennisbälle beschrieben wurde, dass es jedoch genauso möglich ist, sie auf andere Spielbälle, die eine Wand aus elastomeren Material aufweisen, die eine Kavität bildet, anzuwenden, beispielsweise auf Fußbälle, Volleybälle, Basketbälle und Squashbälle.
Anderer Materialien als Mikrokugeln können verwendet werden, solange sie im wesentlichen geschlossene Zellen aufweisen, die durch separate Hohlkörper gebildet werden, die das Kompressionsverhalten des Balls beeinflussen können.

Claims

Ball, der eine Wand aus elastomerem Material aufweist, die eine Kavität definiert, wobei die Kavität eine Füllung enthält, die eine Vielzahl von im wesentlichen geschlossenen Zellen mit einer elastomeren Wand aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen geschlossenen Zellen durch separate Hohlkörper gebildet werden.
Ball nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Kavität im wesentlichen dem Atmosphärendruck entspricht.
Ball nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Hohlkörper einen Randbereich der Kavität füllen, der an die innere Seite der Wand angrenzt.
Ball nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Hohlkörper die Kavität im wesentlichen füllen.
Ball nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper Mikrokugeln sind.
Ball nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokugeln polymere Mikrokugeln sind.
Ball nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokugeln eine Partikelgröße im Bereich von 15 mm bis 150 mm aufweisen.
Ball nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokugeln eine Partikelgröße im Bereich von 30 mm bis 100 mm aufweisen.
Ball nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung ein Gewicht zwischen 0,5 g bis 4,0 g aufweist.
Ball nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung ein Gewicht zwischen 1,0 g bis 3,0 g aufweist.
Ball nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Tennisball ist.
Verfahren zur Herstellung eines Balls, der eine Kavität aufweist, die durch eine kugelförmige Schale aus elastomerem Material gebildet wird, wobei das Verfahren den Schritt des Zurverfügungstellens einer Füllung mit einer Vielzahl von im wesentlichen geschlossenen Zellen mit elastomerer Wand in der Kavität aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die geschlossenen Zellen als separate Hohlkörper ausgebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllung ein Volumen verliehen wird, das im wesentlichen zum Volumen der Kavität korrespondiert.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus einem ausdehnbaren Material in-situ geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus nicht-ausgedehnten, vorzugsweise polymeren Mikrokugeln gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das ausdehnbare Material in einer Vorform ausgebildet wird, die in die Kavität eingebracht wird, wobei die Vorform anschließend ausgedehnt wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung aus vorausgedehnten Mikrokugeln gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bindemittel dem ausdehnbaren Material zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindmittel aus Ethylvinylalkohol und Paraffinwachs ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: Einbringen einer Vorform von nicht-ausgedehntem Material in mindestens ein Paar halbkugelförmige Halbschalen; Verbinden der beiden Halbschalen, um die Kavität zu bilden; und Ausdehnen des Materials, um eine Füllung aus Mikrokugeln auszubilden, die im wesentlichen die Kavität füllt.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte aufweist: Einbringen eines Volumens ausgedehnten Materials zwischen zwei halbkugelförmige Halbschalen aus elastomerem Material; und Verbinden der beiden Halbschalen, um die Kavität zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einbringens eines Volumens ausgedehnten Materials zwischen die beiden halbkugelförmigen Halbschalen aus elastomerem Material den Schritt einschließt, dass zuerst das Volumen des ausgedehnten Materials in einer weichen Hülle eingeschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einbringens eines Volumens ausgedehnten Materials zwischen die beiden halbkugelförmigen Halbschalen aus elastomerem Material den Schritt einschließt, dass zuerst nicht-ausgedehntes Material in einer weichen Hülle eingeschlossen und dann das Material darin ausgedehnt wird.