DE3000778A1

DE3000778A1 - Kerne fuer tennisbaelle

Info

Publication number: DE3000778A1
Application number: DE19803000778
Authority: DE
Inventors: Robert Christopher Haines; John Gary Schofield
Original assignee: Dunlop Ltd
Current assignee: Dunlop Ltd
Priority date: 1979-01-12
Filing date: 1980-01-10
Publication date: 1980-07-24
Also published as: AU5368879A; ES486798A0; NL7909319A; KR820002271B1; PH15214A; SE8000173L; ZA796323B; US4306719A; IE800058L; DE3000778C2; ES8101994A1; SE441335B; FR2446119B1; IE49137B1; FR2446119A1; JPS5596171A; AU526366B2

Description

Die Erfindung betrifft Kerne für Tennisbälle und "insbesondere für Tennisbälle mit erhöhter Lebensdauer.

Dei-zeit sind im Handel zwei Typen von Tennisbällen erhältlich, η am1i ch:

(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 Behältern entnommen wurden.

Es v.arden 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 qualifizierte Tennisspieler oder Spitzentennisspieler annehmbar. Tatsächlich wird angenommen, daß weniger als 5 % des Weltgesamtbedarfes für Tennisbälle aus Bällen 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

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Tn-I ornationalen Tennis-Federation festgelegt wurden, sowie gleichzeitig die Erzielung von zufriedenstellenden Spieleigenschaften. Diese Kriterien können nur unter Verwendung von Kautschukkernzusanunensetzungen erfüllt werden, welche eine hohe Rückprallelastizität, einen hohen Elastizitätsmodul und eine geringe Dichte aufweisen.

Es wurde bislang gefunden, daß unter Verwendung der derzeitigen Technologie Kautschukkernzusanunensetzungen, welche die Kriterien des Rückpralls und des Gewichtes 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, und dies ist der Faktor, welche die derzeit erhältlichen, drucklosen Bälle im allgemeinen für gute Tennisspieler unannehmbar macht.

Bei einer weiteren Betrachtung der Probleme zur /ausdehnung der Lebensdauer von Tennisbällen ergibt sich, daß die Lagerungs- und Spieldauer eines unter Druck stehenden Tennisballes beträchtlich erhöht werden könnten· falls zufriedenstellende Bälle hergestellt werden könnten, wenn die Kerne auf einen wesentlich geringeren Druck als üblich aufgepumpt würden. 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 Balls 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 der Kautschukzusammensetzung reduziert wurden, hergestellt werden kann. Der geringe Aufblasdruck stellt dann den Rückprall und die Kompression bis auf geeignete Werte wieder her. Eines der beim Aufpumpen eines drucklosen Kerns

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in dieser Weise auftretenden Probleme ist, daß solche Kerne oft aus Polybutadienkautschuken mit hoher Rückprallelastizität, welche eine hohe Permeabilität gegenüber Gasen aufweisen, hergestellt werden. Solche Kerne würden daher selbst ihr geringes Ausmaß des Unterdrucksetzens mit hoher Geschwindigkeit verlieren und besäßen tatsächlich eine Lagerdauer, welche schlechter als diejenige der derzeit erhältlichen, unter Druck gesetzten Bälle wäre.

Aufgabe der Erfindung ist es, die zuvor geschilderten Problome bzw. Nachteile von vorbekannten Kernen zu vermeiden.

Es wurde nun gefunden, daß zufriedenstellende Bälle sowohl vom drucklosen Typ als auch vom Niederdrucktyp hergestellt werden können, falls die Kerne aus Kautschukzusammensetzungen hergestellt wurden, in welchen bis zu 60 Gew.-% des Gesamtpolymerisatgehaltes ein Äthylen/Propylen/Di.en-monomeres (EPDM-Elastomeres) oder ein Äthylen/Propylen-monomeies (EPM-Elastomeres) umfassen.

Die Erfindung liefert daher einen Kern zur Verwendung bei der Herstellung eines Tennisballes, wobei der Tennisball entweder einen atmosphärischem Druck praktisch gleichen Innendruck (druckloser Ball) oder einen Innendruck bis zu 0,48 bar oberhalb atmosphärischem Druck (im folgenden als Niederdruck-Ball bezeichnet) besitzt, wobei dieser Kern dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einer Kautschukzusammensetzung hergestellt ist, in welcher bis zu 60 Gew.-% des Gesamtpolymerisatgehaltes ein EPM-Elastomeres oder ein EPDM-Elastomeres, beide entsprechend der im folgenden noch näher gegebenen Definition, sind.

Unter dem Ausdruck "EPM-Elastomeres" ist ein Copolymerisat aus Äthylen und Propylen zu verstehen. Unter dem Ausdruck "EPDM-Elastomeres" ist ein Terpolymerisat aus Äthylen, Propylen und bis zu 12 Gew.-% eines nicht-konjugierten Dienmoncraerenzu verstehen.

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Das nicht-konjugierte Dienmonomere, welches in dem EPDM-Elastoineren νοχ-liegt, führt ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-bindungen ein und ergibt Plätze für die Schwefelvulkanisation. Typische Diene, welche vorv/nndet werden können, schließen ein: 1 ,4-Hexadien, Äthylidennorbornen und Dicyclopentadien

Es wurde gefunden, daß die am meisten geeigneten EPM- und EPDM-Elastomeren Produkte sind, welche 70 mol-% oder mehr Äthylen enthalten. Besonders geeignete EPDM-EIastomere sind Produkte, welche Äthylidennorbornen als nicht-konjugiertes Dien enthalten.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform liefert die vorliegende Erfindung einen Kern zur Verwendung bei der Herstellung eJnos drucklosen Tennisballs oder eines Niederdruck-Tennisballs, wobei der Kern aus einer Kautschukzusammensetzung gebildet ist, in welcher bis zu 60 Gew.-% des Gesamtpolymerisatgehaltes aus einem EPM- oder EPDM-Elastomeren entsprechend der zuvor gegebenen Definition bestehen, wobei das Elastomere weiterhin noch die folgenden Eigenschaften in der Harzform, d.h. der nicht-kompoundierten und nicht-vulkanisierten Form, besitzt:

(i) einen Äthylengehalt von wenigstens 70 mol-%; (ii) eine Tripsometer-Rückprallelastizität von wenigstens 55 % bei 21⁰C;

(iii) eine Shore-A-Härte von wenigstens 55;

(iv) eine Mooney-Viskosität (ML 1+4 bei 100°C) von wenigstens 60 und insbesondere von wenigstens 8O*.

Ohne die vorliegende Erfindung auf irgendeine besondere Theorie zu beschränken, wird doch angenommen, daß EPM- und EPDM-Elastomere mit hohem Äthylengehalt wegen ihrer Neigung zur Kristallisation besonders geeignet sind, welche der Kautschukzusammensetzung einen hohen Elastizitätsmodul zusammen mit hoher Rückprallelastizität erteilt.

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Ein weiterer Vorteil von EPM- und EPDM-Elastomeren ist ihre relativ geringe Dichte von annähernd 0,87. Vergleichsweise besitzen die konventionell verwendeten Materialien natürlicher Kautschuk, Polybutadien und Styrol-butadienharze jeweils Dichten von 0,92, 0,92 bzw. 1,04. Die geringere Dichte von EPM- und EPDM-Elastomeren erlaubt die Herstellung von dickeren Kernwänden ohne die geforderten Gewichtsgrenzen zu überschreiten. Dies ergibt wiederum bessere Rückprall- und Koinpressionseigenschaften sowie Jm Fall eines Niederdruck-Balls eine verminderte Gasdurchlässigkeit.

Im Fall einer Zusammensetzung für einen drucklosen Ball wird das EPM- oder EPDM-Elastomere mit einem hohen Anteil von Polybutadien kompoundiert, wodurch die Rückprallelastizität der Zusammensetzung bzw. Mischung verbessert wird.

Im Fall eines Niederdruckballs wird das EPM- oder EPDM-Elastomere mit natürlichem Kautschuk kompoundiert, wodurch eine angemessene Rückprallelastizität erreicht wird. EPM- und EPDM-Elastomere besitzen bessere Eigenschaften hinsichtlich der 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. Polyäthylen und Polypropylen hoher Dichte, kompoundiert 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 Jahre bei, und dies ist von Bedeutung, wenn solche Kerne bei der Herstellung von drucklosen Ballen verwendet werden.

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Es ist vielleicht überraschend, daß EPM- und EPDM-Elastomere zur Herstellung von Mischungen mit Rückprallelastizität, welche für den Kern eines Tennisballs 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. Gumform, d.h. im nicht-kompoundierten und nichtvulkanisierten Zustand.

TABELLE A

Armer- Elastomeres Mooney- mol-% Unsättigung rock- Härte

kungen Viskosität Äthylen Gew./ Dien- prall- (Shore-A)

(ML 1+4, Gew.-% typ elasti-

A zität

(%) 21⁰C

(a)	I (EPDM)	69	80	3,6	1,4- Hexadien	60	78
(b)	II (EPDM)	87	70	5,4	Äthyli- dennor- bornen	59	59
(C)	III (EPM)	83	70	-	-	59	70
(d)	IV (EPDM)	78	76	6,2	Äthyli- dennor- bornen	68	67

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Anmerkungen zu Tabelle A: '

DUNLOP Tripsometer-Rückprallelastizität

(a) Handelsprodukt von E-I. Du Pont de Nemours, Inc., Warenbezeichnung NORDEL 1560

(b) Handelsprodukt von Montedison, Warenbezeichnung DUTRAL TER O38E

(c) Handelsprodukt von Montedison, Warenbezeichnung DUTRAL CO 03

(d) Handelsprodukt von ISR Co., Ltd., Warenbezeichnung INTOLAN 255

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

TABELLE B

Anmerkungen Bestandteil Gew.-Teile

(f) EPM- oder EPDM-E] astaneres 40

(g) Polybutadien 50 (h) Natürlicher Kautschuk 10

Zinkoxid 7

Stearinsäure 1

(i) Antioxidans 1

Holzmehl 12,5

(j) Ruß 10

Dibenzthiazyldisulfid 2

Diphenylguanidin 1

Schwefel 3,5

Anmerkungen zu Tabelle B:

(f) Elastomeres I, II, III oder IV - siehe Tabelle A

(g) Handelsprodukt von Japan Synthetic Rubber Co., Bezeichnung JSR BRO 1

(h) Üblicher Kautschuk aus Malaysia, Bezeichnung 5CV

(i) Handelsprodukt von Vulnax Ltd., Warenbezeichnung PERMANEX WSO

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

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HalbschaJen für Tennisbälle, welche durch Formen der aus Formulierungen der Tabelle B abstammenden Mischungen in einer geeigneten Form und Vulkanisieren für 2,5 min bei 16O°C hergestellt worden waren, wurden unter Bildung von Kernen miteinander verbunden, und die Kerne wurde!
und anschließend abgekühlt.

bunden, und die Kerne wurden 3 min bei 17O°C aüsvulkanisiert

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

Die Ergebnisse dieser Tests sind in der folgenden Tabelle C zu-

sammengestellt:	TABELLE C	Elastomeres	III	IV	245	ITF- ₊
		entsprechend	56	56	6125	Spezifikation
Eigenschaft		Tabelle A	140	140	381
		0,232	0,	9525
		0,58	0,		53-58
	Zoll	0,382	0,		132,5 - 145
Rückprall bei 20°C	cm	0,955	o,	0,220-0,290
	Zo].l			0,55 -O,725
Vorwärtskampression	cm			0,355-0,425
bei 20°C	Zoll		0,8875-1,0625
Räckkehrkanpression	an
bei 20°C

Internationale Tennis-Federation.

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

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TABELLE D

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Anmerkungen	Bestandteil	Gew.-Teile
(D	EPDM-Elastomeres	30,0
	Natürlicher Kautschuk	70,0
	Zinkoxid	7,0
	Stearinsäure	1,0
	Magnesiumcarbonat	20,0
	Holzmehl	12,0
(m)	Antioxidans	1,0
	Diphenylguanidin	1,5
(n)	CBS	2,0
	Schwefel	3,5
Anmerkungen zu	Tabelle D:

(1) Handelsprodukt von ISR Co., Ltd., Warenbezeichnung INTOLAN 255

(m) Handelsprodukt von Vulnax, Warenbezeichnung PERMANEX WSO (n) N-Cyclohexyl-2-benzothi azylsulfenamid

Es wurden Tennisbälle hergestellt, ändern 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 D 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:

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Eigenschaft	Druckloser Ball (X)	TABELLE E Niederdruck- Ball	bekannter, druckloser Ball	bekannter, unter Druck stehender Ball	ITF- Spezifi- kation⁺
Rückprall Zoll an	55 137,5	55 137,5	53 132,5	55 137,5	53-58 132,5-145
Gewicht (g)	57,5-58,0	57,0-58,0	57,0-58,0	57,0-58,0	56,7-58,5
Vorwärts- kanpression Zoll an	0,250- 27o 0,625- 0,675	0,260- 0,270 0,65 - O,675	0,210- 0,230 0,525- 0,575	O,245- 0,2 90 0,6125- 0,725	0,220- O,29O 0,55 - O,725
Rückkehr- kanpression Zoll cm	0,390- 0,410 0,975- 1,025	0,375- O,385 0,9375- 0,9625	0,345- 0,380 0,8625- 0,95	0,350- 0,370 0,875- 0,925	O,35O- 0,425 0,875- 1,0625
Aninerkungen zu	Tabelle E

(X) Siehe Tabelle B, (Y) siehe Tabelle D Internationale Tennis-Federation

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

Diese Bälle wurden in Spielen von guten Armateuren 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

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Periode von vier Monaten durchgeführt wurden, daß sie ihre Kompressions- und Rückpralleigenschaften unverändert beibehielten, während unter den gleichen Bedingungen, ein konventioneller, unter Druck stehender Ball 7 ,5 .cm 13 Zoll) -im Rückprall und 0,05 cm (0,030 Zoll) bei- der -VorwäfTTs'-Kompression verlor.

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Claims

Patentansprüche:

f 1.) Kern für einen Tennisball, wobei der Tennisball entweder einen atmosphärischem Druck praktisch gleichen Innendruck -druckloser Ball - oder einen Innendruck bis zu 0,48 bar oberhalb atmosphärischem Druck - Niederdruck-Ball - aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einer Kautschukzusammensetzung hergestellt ist, worin bis zu 60 Gew.-% des Gasamtpolymerisatgehaltes umfassen: entweder: ein Copolymerisat aus Äthylen und Propylen - EPM-

Elastomeres oder : ein Terpolyinerisat aus Äthylen, Propylen und bis zu

12 Gew.-% eines nicht-konjugierten Dienmonomeren

-EPDM-Elastomeres.
2. Kern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das EPM- oder EPDM-Elastomeres einen Äthylengehalt von wenigstens 70 mol-% aufweist.

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3. Kern nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Elastomere ein EPDM-Elastomeres ist, in welchem das nicht-konjugierte Dien 1,4-Hexadien, Äthylidennorbornen oder Di-cyclo-pentadien ist.
4. Kern nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomere eine Tripsometer-Rückprallelastizität von wenigstens 55 % bei 21 C, eine

Shore--A-Härte von wenigstens 55 und eine Mooney-Viskosität (ML 1+4 bei 100°C) ^
wenigstens 80 aufweist.

tat (ML 1+4 bei 100 C) von wenigstens 60 und insbesondere
5. Kern nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Elastomere mit einem kristallinen Poly-alpha-olefin kompoundiert worden ist.
6. Kern nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das kristalline Poly-alpha-olefin Polyäthylen mit hoher Dichte oder Polypropylen mit hoher Dichte ist.

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