Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft einen Ball, insbesondere einen Fußball, der eine Ballhülle aus einer Anzahl Paneelen aufweist, wobei die Paneelen direkt oder indirekt auf einem Trägerkörper, insbesondere auf einer Ballblase, aufgebracht sind, wobei die Paneelen mindestens eine Materialschicht aufweisen, die aus Kunststoff besteht oder Kunststoff aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Balls.

Ein Ball der gattungsgemäßen Art ist beispielsweise in der WO 2010/133305 AI beschrieben. Hier wird die Oberfläche einer Ballblase mit einer Anzahl pentagonal oder hexagonal ausgeformter Paneelen parkettiert, was einer typischen Bauform eines gattungsgemäßen Balls entspricht. Aus der DE 102 55 092 AI ist es bekannt, die Paneelen aus einem flächigen und ggf. mehrlagigen Material auszuschneiden, die für die Bedeckung einer Kugeloberfläche nötig sind. Diese Paneelen haben zumeist pentagonale und hexagonale Form, um damit gemäß der sog. Euler-Formel die Balloberfläche zu parkettieren.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Um dem Ball die benötigten Eigenschaften zu verleihen, sind bei der vorbekannten Lösung gemäß der WO 2010/133305 AI relativ aufwändige mehrschichtige Kunststoffsorten miteinander verbunden, aus denen die Paneelen gefertigt werden. Bei der genannten vorbekannten Lösung besteht eine oberste Schicht (Deckschicht) aus einem aliphatischen Polyurethan. Eine darunter angeordnete zweite Schicht besteht aus einem aliphatischen Polyurethan höherer Dichte. Eine darunter angeordnete dritte Schicht ist eine Schicht, bei der eine Mischung aus Polyester und Polyether-basiertem Polyurethan verwendet wird. Zusätzlich wird eine geschäumte Struktur eingesetzt, die unter Zugabe eines chemischen Treibmittels erzeugt wird. Hierunter befindet sich eine vierte Schicht aus einem aliphatischen wasserbasierten Polyurethan-Schaum. Die unterste, fünfte Schicht ist ähnlich der vierten Schicht und unterscheidet sich im Grad der Schäumung. Nachteilig ist bei den vorbekannten Bällen, dass eine nicht unerhebliche Veränderung der Spieleigenschaften des Balls festzustellen sind, abhängig davon, wie hoch die Temperatur des Balls ist. Abhängigkeit von dieser können sich die Spieleigenschaften wesentlich verändern, d. h. wenn beispielsweise einmal der Ball im Winter und einmal im Sommer benutzt wird. Bei der vorbekannten, oben diskutierten Lösung wird versucht, dem durch einen relativ aufwendigen Schichtaufbau der Paneelen zu begegnen. Dies ist zum einen relativ aufwendig und damit teuer und bringt zum anderen nicht immer den gewünschten Effekt. Der Erfindung liegt daher die A u f g a b e zugrunde, einen Ball der gattungsgemäßen Art, insbesondere einen Fußball, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, so dass es mit relativ einfachen und damit kostengünstigen Maßnahmen möglich wird, die Spieleigenschaften des Balls über einen breiten Temperaturbereich möglichst konstant zu halten. Die L ö s u n g dieser Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffmaterial der mindestens einen Schicht der Paneelen expandiertes thermoplastisches Polyurethan (E-TPU) ist.

Die Paneelen bestehen dabei bevorzugt aus einer einzigen Schicht aus. expandiertem thermoplastischem Polyurethan (E-TPU).

Das expandierte thermoplastische Polyurethan (E-TPU) besteht hierbei bevorzugt aus einzelnen Kunststoffkörpern, die thermisch oder mittels eines Bindemittels miteinander verbunden sind. Die einzelnen Kunststoffkörper haben dabei zumeist eine Ausdehnung in den drei Raumrichtungen zwischen 2 mm und 15 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 9 mm. Die Paneelen können auf den Trägerkörper aufgeklebt sein. Alternativ oder additiv kommt auch ein thermisches Verbindungsverfahren in Betracht.

Zwischen den Paneelen und dem Trägerkörper kann eine Zwischenschicht angeordnet sein, die aus nicht geschäumtem, thermoplastischem Polyurethan (TPU) besteht.

Weiterhin können die Paneelen an ihrer nach außen gewandten Seite mit einer Beschichtung, insbesondere mit einer Folie, versehen sein, die aus nicht geschäumtem, thermoplastischem Polyurethan (TPU) besteht.

Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Balls zeichnet sich dadurch aus, dass die Paneelen durch die folgenden Schritte hergestellt werden: Herstellen von Kunststoffkörpern, deren Ausdehnung in den drei Raumrichtungen zwischen 2 mm und 15 mm, vorzugsweise zwischen 3 mm und 9 mm, liegt, wobei die Kunststoffkörper aus expandiertem thermoplastischem Polyurethan (E-TPU) bestehen;

Einbringen der Kunststoffkörper in ein Formwerkzeug, das eine Kavität aufweist, die der Form der herzustellenden Paneelen entspricht;

Verbinden der im Formwerkzeug aneinander liegenden Kunststoffkörper miteinander, wobei zum Verbinden ein Bindemittel ins Formwerkzeug eingegeben wird und/oder wobei zum Verbinden Wärme auf die Kunststoffkörper einwirken gelassen wird. Die Kunststoffkörper haben dabei bevorzugt eine kugelförmige oder ellipsoidförmige Gestalt.

Das Ausgangsmaterial für die Herstellung der Kunststoffkörper weist bevorzugt eine Härte zwischen 75 bis 90 Shore A auf, vorzugsweise zwischen 80 und 85 Shore A.

Die Kunststoffkörper haben bevorzugt eine Schüttdichte zwischen 100 und 300 kg/m ³ . Das Verbinden der Kunststoffkörper gemäß obigem Schritt c) erfolgt bevorzugt, indem ein Bindemittel mit einem Gewichtsanteil zwischen 5 % und 30 % bezogen auf die fertige Paneele den Kunststoffkörpern zugegeben wird. Das Bindemittel hat dabei bevorzugt elastische Eigenschaften. Als Binder zum Verbinden der einzelnen aneinandergrenzenden Kunststoffkörper hat sich besonders ein 2-Komponenten-Polyurethan- System bewährt. Besonders bevorzugt kommt ein System zum Einsatz, das aus einem Polyether-basierten Polyol und einem MDI-Prepolymer besteht (MDI: Diphenyl-Methan-Diisocyanat).

Prepolymere sind eine Stoffgruppe, die eine reaktive Zwischenstufe zwischen monomeren Isocyanaten und Polyurethanpolymeren darstellt. Sie werden durch Reaktion einer Polyolkomponente mit einem Überschuss einer Polyisocyanat-Komponente hergestellt.

Die Eigenschaften der Prepolymere und der daraus hergestellten fertigen Klebstoffe können in weiten Bereichen durch die Wahl der Polyol- Komponente (z. B. Polyester bzw. Polyether) und der Polyisocyanat- komponente (z. B. aromatisch bzw. aliphatisch), dem molaren Verhältnis dieser beiden Reaktionspartner sowie der anschließenden Formulierung (z. B. Katalysator, Füllstoff und/oder Weichmacher) eingestellt werden, was auch bei der vorliegenden Anwendung genutzt werden kann. Das Verbinden der Kunststoffkörper gemäß obigem Schritt c) kann allerdings alternativ auch erfolgen, indem Wasserdampf unter Druck in das Formwerkzeug geleitet wird. Der Druck des Wasserdampfs liegt dabei bevorzugt zwischen 1 ,0 bar und 5,0 bar, vorzugsweise zwischen 2,0 bar und 3,5 bar.

Zu dem zum Einsatz kommenden expandierten thermoplastischen Polyurethan (E-TPU) sei folgendes erwähnt: Dieses Material ist an sich wohl bekannt und wird beispielsweise in Schuhen eingesetzt. Es ist beispielsweise unter der Bezeichnung „Infinergy" der BASF SE erhältlich. Zu diesem Material wird ausdrücklich auf die WO 2005/066250 AI Bezug genommen, wo sich Details zu diesem Material, also zu expandierbaren thermoplastischen Polyurethanen und deren Herstellung finden. Zum Vorbekanntsein von thermoplastischem Elastomer auf Urethanbasis sei weiterhin ausdrücklich auf die WO 2010/010010 AI hingewiesen, in der ein expandierbarer, treibmittelhaltiger thermoplastischer Polymer-Blend offenbart wird, der thermoplastisches Polyurethan und Styrolpolymerisat enthält. Der Polymer-Blend kann dabei mindestens ein weiteres thermoplastisches Polymer enthalten. Als weiteres thermoplastisches Polymer kommt insbesondere Polyamid (PA), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyvinylchlorid (PVC), Cellulose bzw. Polyoxymethylen (POM) in Frage. Mit der vorgeschlagenen Ausgestaltung eines Balls, insbesondere eines Fußballs, wird der Vorteil erzielt, dass der Ball temperaturstabiler ist als herkömmliche Bälle. Demgemäß bleibt auch bei Kälte das verwendete E-TPU weich, so dass sich der Ball nicht verhärtet. Die Spieleigenschaften verbessern sich entsprechend.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Fußball, dessen Oberfläche mit einer Anzahl Paneelen bedeckt ist,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Ball gemäß Figur 1, wobei der Schnitt entlang eines Großkreises des Balls skizziert ist, und Fig. 3 schematisch drei Kunststoffkörper als Bestandteil einer Paneele des Balls.

In Fig. 1 und Fig. 2 ist ein Fußball 1 dargestellt, wie er klassischer Weise aufgebaut ist. Auf einem Trägerkörper 3 in Form einer Ballblase werden Paneelen 2 aufgebracht. Diese Paneelen haben entweder pentagonale Form (s. Pentagone 8) oder hexagonale Form (s. Hexagone 9), die in der bekannten Weise aneinander angeordnet sind. Die Paneelen 2 grenzen aneinander, wodurch sich Nahtstellen 7 ergeben. Die Paneelen 2 können auf den Trägerkörper 3 aufgeklebt sein, wobei sie bevorzugt nicht miteinander vernäht sind. Der Fußball 1 ist dann also nahtlos. Es ist aber auch ein Aufbringen der Paneelen 2 auf den Trägerkörper 3 durch einen thermischen Verbindungsprozess möglich. Die einzelnen Paneelen 2 werden aus einem ebenen Grundmaterial ausgeschnitten. Vorliegend ist das Grundmaterial als homogene Schicht aus einem einzigen Material ausgebildet, wobei das Kunststoffmaterial dieser Schicht expandiertes thermoplastisches Polyurethan (E-TPU) ist. Bevorzugt ist eine Ausbildung der einzelnen Paneelen 2 in einem entsprechenden Formwerkzeug (insbesondere Multi-Kavitäten- Werkzeug).

Der Trägerkörper 3, also die Ballblase, kann mit einem Textilmaterial verstärkt sein, damit der Ball 1 möglichst rund bleibt. Weiterhin kann vorgesehen werden, dass zwischen Paneelen 2 und Trägerkörper 3 eine Zwischenschicht 5 aus TPU angeordnet ist.

In ähnlicher Weise können Paneelen 2 an ihrer nach außen weisenden Oberfläche ebenfalls mit einer Beschichtung 6 aus TPU versehen sein, wobei hier insbesondere eine Folie aus diesem Material infrage kommt, die auf die Balloberfläche aufgebracht wird.

Die hergestellten Paneelen 2 werden gemäß Fig. 2 auf die Ballblase 3 (worunter hier auch die Karkasse verstanden wird) aufgeklebt, so dass die Paneelen 2 an den Nahtstellen 7 aneinander stoßen. Die Ballblase selber wird in bekannter Weise hergestellt.

Eine Karkasse wird dabei aus Polyester- ober Baumwol Geweben gebildet und vernäht. In diese wird dann eine Blase eingesetzt. Nach dem Aufblasen kann die Oberfläche mit einer Schicht aus Latex-Klebstoff versehen werden. Die Paneelen können dann in eine Form mit entsprechenden Ausnehmungen für die Paneelen eingelegt werden, woraufhin die vorbereitete Karkasse in die Form eingelegt und die Form geschlossen wird, woraufhin die Blase aufgeblasen wird. Nach dem Vorgang kann der Ball geprüft werden.

Der so hergestellte Ball ist weitgehend wasserdicht.

Zum Aufbau des Materials der Paneelen 2 wird auf Figur 3 Bezug genommen. Hier ist zu erkennen, dass sich das Paneelen-Material aus einer Anzahl Kunststoffkörpern 4 zusammensetzt, die kugelförmig, ellipsoid oder nierenförmig ausgebildet sind; in Fig. 3 sind ellipsoide Kunststoffkörper 4 skizziert. Jeder Kunststoffkörper 4 dehnt sich in den drei Raumrichtungen um eine Ausdehnung a, b bzw. c aus. Die Werte für die Ausdehnungen a, b und c liegen dabei bevorzugt zwischen 2 mm und 15 mm, wobei sich Werte zwischen 3 mm und 9 mm besonders bewährt haben.

Für die dauerhafte Verbindung der einzelnen Kunststoffkörper 4 stehen im wesentlichen zwei verschiedene bevorzugte Möglichkeiten zur Verfügung. Die erste Möglichkeit stellt darauf ab, dass die einzelnen Kunststoffkörper mit einem Binder miteinander verbunden, d. h. verklebt werden. Der Mischungsanteil des Binders (Klebers) beträgt (einschließlich gegebenenfalls vorhandener Farbe) mindestens 5 Gewichts-%; demgemäß wären dann 95 Gewichts-% geschäumte Kunststoffkörper (Pellets) vorhanden. Ein Anteil von 30 Gewichts-% Binder wird meist nicht überschritten, wenngleich das Verfahren auch noch mit einem höheren Anteil an Binder arbeitet. Der Binder sollte möglichst elastisch sein.

Als Binder kann beispielsweise auch ein Polyurethanschaum eingesetzt werden, mit dem die Kunststoffkörper 4 eingeschäumt werden. Die Mischungszusammensetzung von Kunststoffkörpern 4 und PU-Schaum kann so gewählt werden, dass sich eine gewünschte Dichte ergibt. Diejenige des PU-Schaums liegt zwischen 250 kg/m und 600 kg/m ; hinzu kommen die Kunststoffkörper 4, die von ihrer Größe her entsprechend ausgewählt werden.

Die zweite Möglichkeit stellt auf ein Verschweißen der einzelnen Kunststoffkörper 4 an deren Kontaktstelle ab.

Eine bevorzugte Möglichkeit ist das Zuleiten von Wasserdampf, aber auch eine direkte Hitzeeinwirkung, die die Kunststoffkörper an ihrer Oberfläche aufschmelzen lässt, ist möglich.

Bei einer Staudruckfahrweise werden die Kunststoffkörper 4 vor der Eingabe von Wasserdampf zunächst mit einem Staudruck von 3 bis 5 bar, vorzugsweise von 4 bar, komprimiert. Bei einer Crackfahrweise werden die Kunststoffkörper 4 unkomprimiert in die Werkzeugkavität gegeben und dann Wasserdampf eingeleitet.

Typische erreichbare Dichten des Materials der Paneelen sind dabei Werte zwischen 50 kg/m und 180 kg/m .

Bei der Durchfuhrung des Verfahrens wird in der Regel mit Zykluszeiten des Formgebungsprozesses im Formwerkzeug zwischen 150 und 400 s gearbeitet. Die erreichbare Formteildichte liegt zwischen 180 kg/m und 320 kg/m in Abhängigkeit des konkret eingesetzten Verfahrens (höhere Werte bei Einsatz des erwähnten Staudrucks).

Bezugszeichenliste:

1 Ball

2 Paneele

3 Trägerkörper (Ballblase)

4 Kunststoffkörper

5 Zwischenschicht

6 Beschichtung (Folie)

7 Nahtstelle

8 Pentagon

9 Hexagon

Ausdehnung in Achsrichtung

Ausdehnung in Achsrichtung

Ausdehnung in Achsrichtung