Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Bespannungssaite für Ballschläger, insbesondere für Tennisschläger, bei dem auf einem kontinuierlich zugeführten Kern übereinander längs zumindest angenähert konzentrischen zylindrischen Flächen mehrere Wickellagen aus schraubenförmig gewickelten Kunststofffolienbändchen aufgebracht und die Wickellagen untereinander und mit dem Kern verbunden werden.

Ein Verfahren der vorstehend genannten Art ist aus der US-A-3,024.589 bekannt. Bei diesem Verfahren wird z. B. ein kontinuierlich zugeführter Nylonfaden als Kern mit einem, flüssigen Bindemittel imprägniert, anschließend in zwei übereinanderliegenden Wickellagen mit einander entgegengesetzten Wickeisinn schraubenförmig bewickelt und das überschüssige Bindemittel abgestreift. Der so gebildete Naßstrang durchläuft anschließend beheizte Röhren, wird dabei getrocknet und schließlich als fertige Bespannungssaite abgezogen und aufgewickelt. Gemäß anderen Verfahrensvarianten können auf dem Naßstrang noch weitere Wickellagenpaare aufgebracht werden wobei der Strang aber vor jedem Aufbringen eines Wickellagenpaares jeweils von neuem mit dem flüssigen Bindemittel imprägniert werden muß. Anstatt der Nylonfäden können als Wickelmaterial auch extrudierte Bänder eingesetzt werden.

Die aus der genannten US-A-3,024.589 bekannte Saite soll Eigenschaften haben, die den üblichen für Ballschlägerbespannungen verwendeten Darmsaiten angenähert sind. Bei der Erzeugung solcher Darmsaiten geht man von Schaf- oder Rinderdärmen aus, die in Bändchen geschnitten und einer Behandlung durch chemische Prozesse unterworfen werden. Zur Herstellung der Saite werden dann mehrere dieser Bändchen miteinander verdrillt. Diese Darmsaiten haben nun die Eigenschaft, daß die Abhängigkeit der Dehnung von der ausgeübten Zugkraft weitgehend linear ist, d. h. der Elastizitätsmodul des Saitenmaterials ist weitgehend konstant und daher auch unabhängig von der Vorspannung, mit welcher die Saite auf dem Schläger aufgebracht wurde.

In Fig. 1 ist in Kurve A für eine handelsübliche Darmsaite die Abhängigkeit der durch das Produkt aus dem Elastizitätsmodul E und der Saitenquerschnittsfläche A definierte Federkonstante E. A. (in kN) in Abhängigkeit von der Saitenvorspannung F_v (in N) aufgetragen. Wie man sieht, ändert sich der Wert dieser Federkonstante E. A. mit der Saitenvorspannung nur sehr wenig. Daraus ergeben sich die guten Bespieleigenschaften von Tennisschlägern mit Darmsaitenbespannung.

Ein Nachteil von Darmsaitenbespannung besteht einerseits in den bei ihrer Herstellung nicht zu vermeidenden Qualitätsunterschieden, welche durch die Qualitätsschwankungen des verwendeten Darmmaterials bedingt sind und andererseits in ihrer hohen Feuchtigkeitsaufnahme, welche wegen der dadurch hervorgerufenen starken Längenänderung, z. B. bei hoher Luftfeuchtigkeit die Bespielbarkeit von Schlägern mit Darmsaitenbespannung beeinträchtigt. Außerdem ist die Darmsaitenherstellung relativ teuer.

Tennisschlägerbespannungen werden nun seit mehreren Jahren auch aus Kunststoffsaiten ausgeführt. Handelsübliche Kunststoffsaiten, die meist aus einem Kunststoffmonofilament bestehen, weisen nun Federkonstantencharakteristiken einer Art auf, wie sie z. B. in Fig. 1 durch Kurve B gegeben sind : Die Federkonstante E. A. ist in dem in Frage kommenden Bereich der Saitenvorspannung von 200 bis 300 N größer als bei vergleichbaren Darmsaiten und steigt außerdem mit zunehmender Vorspannung mit relativ großer Steigung im wesentlichen linear an. Daraus ergibt sich, daß die beim Auftreffen des Balles auf den Schläger eintretenden Verformungen der Bespannung geringer sind als bei vergleichbaren Darmsaitenbespannungen und die für die Abbremsung einer bestimmten kinetischen Energie des Balles benötigten, vom Schläger aufzunehmenden Kraftspitzen dementsprechend höher liegen als bei Darmsaitenbespannungen.

Der Spieler empfindet daher einen Schläger mit Kunststoffsaitenbespannung als « hart », der im Verhältnis zu Schlägern mit Darmsaitenbespannungen umso härter wirkt, umso wuchtiger die Schläge ausgeführt werden müssen.

Eine im Handel erhältliche Saite aus Polyamid (Nylon) der Art, wie in der genannten US-A-3,024.589 beschrieben, weist gegenüber einer aus einem Polyamidmonofilament bestehenden Bespannungssaite keine verbesserte Federkonstantencharakteristik auf und kommt, zumindest was diesen Aspekt betrifft, nicht an die Eigenschaften von Darmsaiten heran.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Bespannungssaiten für Ballschläger, insbesondere für Tennisschläger anzugeben, bei dem auf einem kontinuierlich zugeführten Kern übereinander längs zumindest angenähert konzentrischen zylindrischen Flächen mehrere Wickellagen aus schraubenförmig gewickelten Kunststoffolienbändchen aufgebracht und die Wickellagen miteinander verbunden werden, das weniger aufwendig ist als das im Stand der Technik genannte bekannte Verfahren und das zu Bespannungssaiten führt, die eine ähnlich flache Federspannungscharakteristik aufweisen wie Darmsaiten und bei denen jedoch die den Darmsaiten inherenten Nachteile nicht auftreten.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß als Kunststoffoiienbändchen solche aus monoaxial verstreckten Kunststoffen eingesetzt werden und daß nach dem Bewickeln des Kerns mit den Wickellagen der so erzeugte Wickelverbund unter Zugspannung stehend durch eine Verschweißzone geführt wird, in welcher die Kunststoffolienbändchen bei erhöhter Temperatur miteinander eine Schweißverbindung eingehen. Dabei wird die Temperatur in der Verschweißzone vorteilhaft so hoch eingestellt, daß zwar bereits eine Schweißverbindung zwischen den Kunststoffolienbändchen eintritt, durch diese Temperaturbehandlung aber die Reißfestigkeit aR der in Wickellagen eingesetzten monoaxial vertreckten Kunststoffolienbändchen aber noch nicht wesentlich herabgesetzt wird, und zwar vorteilhaft mit dem Ergebnis, daß, im Falle die Bespannungssaite zumindest im wesentlichen aus Kunststoffolienbändchen eines einheitlichen Materials aufgebaut wird, man die Temperatur in der Verschweißzone so einstellt, daß die Verminderung der Reißfestigkeit der Kunststoffolienbändchen während des Schweißvorganges zu einer Reißfestigkeit der fertigen Bespannungssaite führt, die nicht mehr als 20 %, vorteilhaft aber nicht mehr als 15 % unter dem Reißfestigkeitswert der eingesetzten Kunststoffolienbändchen liegt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als monoaxial verstreckte Kunststoffolienbändchen solche aus Olefinen hohen Molekulargewichts eingesetzt, die vorzugsweise Polypropylen-Homopolymere oder Polypropylen-Polyäthylen-Copolymere enthalten.

Nach einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als monoaxial verstreckte Kunststoffolienbändchen solche aus Polypropylen-Polyäthylen-Dien-Terpolymeren hohen Molekulargewichts eingesetzt.

In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Material der eingesetzten Kunststoffolienbändchen ein Nukleiermittel, das vorzugsweise eines auf Basis einer Organo-Metallkomplexverbindung sein kann.

Solche Nukleiermittel erhöhen die Anzahl der Kristallite im Bändchenmaterial, was, wie die Anmelderin gefunden hat, die Kriechneigung der eingesetzten monoaxial verstreckten Folienbändchen herabsetzt.

Gemäß einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Vorbereitung der Verschweißung des Wickelverbundes dieser während seiner Herstellung in ein oder mehreren, jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wickelvorgängen eingeschalteten Vorwärmeinrichtungen vorgewärmt, wobei vorteilhaft zumindest bei einem Teil der Vorwärmeinrichtungen der jeweils bis dahin hergestellte Teil-Wickelverbund oberflächig geglättet wird.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine bevorzugte Anlage zur Herstellung der Bespannungssaite. Die Anlage umfaßt sechs hintereinander angeordnete, im wesentlichen identisch ausgeführte Wickelvorrichtungen 1 bis 6, von denen in Fig. nur die Wickelvorrichtungen 1,2 und 6 dargestellt sind, eine beheizte rohrförmige Verschweißeinrichtung 7, und fünf jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wickelvorrichtungen angeordnete Vorwärmdüsen von denen nur die Vorwärmdüsen 8 und 9 dargestellt sind. Die noch warme fertige Bespannungssaite 13 durchläuft eine aus zwei gerillten Walzen bestehende Kalibriervorrichtung 14, wird von einer Abzugsvorrichtung 15 in Richtung des Pfeiles 16 abgezogen und schließlich bei 17 aufgewickelt.

In Fig. 3 ist die Wickelvorrichtung 2 mit nachgeschalteter Vorwärmdüse 9 in vergrößertem Maßstab mit mehr Details dargestellt. Jede der Wickelvorrichtungen umfaßt einen Drehstern 18 mit bis zu vier verschwenkbar gelagerten und mit Abzugsbremsen 19 sowie mit verstellbaren Führungsösen 20 versehenen Spulen 21 für die eingesetzten Kunststoffolienbändchen 22. Jeder Drehstern 18 ist mit einem gesonderten Antrieb mit kontinuierlich einstellbarer Drehzahl ausgerüstet.

Fig. 4 zeigt schematisch den Wickelverlauf jeweils eines Folienbändchens der Wickellagen, welche die beiden äußersten Schichten 23 und 24 der Bespannungssaite einnehmen. Sie wird anhand der nachfolgenden Beschreibung der Ausführung der Erfindung noch näher erläutert.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Bespannungssaite zunächst anhand eines Beispiels näher beschrieben. Die Herstellungsdaten, Eigenschaften und Federspannungscharakteristiken dieser Saite sowie die von fünf weiteren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bespannungssaiten sind in der Tabelle am Ende der Beschreibung bzw. aus Fig. 1 zu entnehmen.

Bei dem zu beschreibenden Ausführungsbeispiel (C₁ gemäß der Tabelle) werden 35 J.Lm dicke und 3 mm breite Bändchen 22 aus einem extrudierten und anschließend mit einem Verstreckungsgrad von 1 : 6.5 in Bändchenlängserstreckung kalt verstrecktem Polypropylen-Polyäthylen-Dien-Terpolymer eingesetzt. Diese Bändchen 22 werden auf Spulen 21 aufgewickelt und die in Förderrichtung 16 ersten vier Drehsterne 18 mit je drei Spulen 21 und die restlichen zwei Drehsterne 18 mit je zwei Spulen 21 bestückt. Dies ergibt eine nachstehend mit 3/3/3/3/2/2 bezeichnete Wickelfolge. Bei Produktionsbeginn werden die Bändchen 22 jeder Spule 21 zunächst durch alle in Abzugsrichtung 16 liegende Vorwärmdüsen 8, 9 sowie durch die Verschweißeinrichtung 7 geführt und zunächst gemeinsam als Bündel von der Abzugsvorrichtung 15 mit einer konstanten Geschwindigkeit im Bereich zwischen 1 bis 2 m/min in Abzugsrichtung 16 abgezogen.

Danach werden die Antriebe der Drehsterne 18 und die Heizungen der Vorwärmdüsen 8, 9, sowie die der Verschweißeinrichtung 7 eingeschaltet. Für das vorliegende Produktionsbeispiel werden - jeweils entgegengesetzt zur Abzugsrichtung 16 gesehen - die Drehsterne der Wickelvorrichtungen 1, 3 und 5 im Uhrzeigersinn und die der Wickelvorrichtungen 2, 4 und 6 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben.

Die Bespannungssaite wird dabei wie folgt gebildet : In der ersten Wickelvorrichtung 1, der kein Vorstrang zugeführt wird, erhält eines der gewickelten Folienbändchen 22 eine verdrillte Struktur, auf welche die übrigen zwei Bändchen als mehr oder weniger gleichmäßige Wickellagen aufgebracht werden. Der so erzeugte Teil-Wickelverbund 25 passiert dann die erste Vorwärmdüse 8, in welcher er auf eine Temperatur aufgewärmt wird, bei der noch keine Verschweißung der Folienbändchen eintritt, bei der das Bändchenmaterial aber elastischer wird, wodurch die in der Vorwärmdüse 8 erfolgende ober^flächige Glättung des Teil-Wickelverbundes 25 erleichtert wird. Der aus der ersten Vorwärmdüse austretende Vorstrang 26 dient nun als Kern für die in den nachfolgenden Wickelvorrichtungen 2 bis 6 längs konzentrischen zylindrischen Flächen aus einander überlappend und schraubenförmig gewickelten Folienbändchen 22 aufgebrachten Wickellagen.

Fig. 4 zeigt den Wickelverlauf jeweils eines Folienbändchens 27 und 28 von Wickellagen, welche die beiden äußersten Schichten 23 und 24 der Bespannungssaite einnehmen.

Die Steigung der Wicklungen wird durch die vor der Verschweißeinrichtung 7 gemessene Abzugsgeschwindigkeit, die Drehzahl des Drehsterns 18 und den Durchmesser des jeweiligen Vorstranges bestimmt. Sie steigt von Wickellage zu Wickellage von etwa 45° auf 65° an. Der Winkel a (Fig. 3), mit dem das Folienbändchen 22 auf die Wickelstelle 29 zuläuft, stellt sich jeweils auf einen konstanten Wert ein ; der Ort der Wickelstelle 29 wird durch entsprechendes Einstellen der Lage der Führungsöse 20 festgelegt. Da aufgrund der Wirkung der Abzugsbremsen 19 die Folienbändchen 22 beim Wickeln unter Zugspannung stehen und wegen der schraubenförmigen Wickelstruktur herrscht ein nicht unbeträchtlicher Anpreßdruck zwischen den aufgewickelten Folienbändchen 22 und dem als Wickeluntergrund dienenden Vorstrang 26, der in der jeweils vorgeschalteten Vorwärmdüse auf eine Temperatur unterhalb der Verschweißtemperatur gebracht und oberflächig geglättet wurde. Diese Vorstränge bilden jeweils bereits kompakte und keine nennenswerte Lufteinschlüsse enthaltenden Wickelstrukturen.

Der von der letzten Wickelvorrichtung 6 ablaufende Wickelverbund 30 durchläuft nun die Verschweißeinrichtung 7, in welcher eine Temperatur im Bereich zwischen 220 °C und 260 °C herrscht. Dabei wird der bereits vorgewärmte Wickelverbund 30 auf eine Temperatur gebracht, bei welcher innerhalb dieses Verbundes die flächig aneinanderliegenden und - wie weiter oben dargelegt - aneinandergedrückten Folienbändchen 22 zwar miteinander gut verschweißen, ihre durch die Kaltverformung im Folienmaterial bestehende Anisotropie aber nicht wesentlich gestört wird, was bedeutet, daß durch diese Temperaturbehandlung die Reißfestigkeit der eingesetzten Folienbändchen nicht wesentlich herabgesetzt wird. Das wirkt sich bei dem vorliegenden Produktionsbeispiel im Ergebnis so aus, daß die Reißfestigkeit der fertigen Saite von 390 N/mm² beträgt also wenigniedriger ist als die Reißfestigkeit der eingesetzten Folienbändchen, die hier 420 N/mm² beträgt.

Die von der Verschweißeinrichtung 7 ablaufende noch warme Saite 13 passiert anschließend die Kalibriervorrichtung 14, in der sie bei dem vorliegenden Produktionsbeispiel auf einen Durchmesser von 1,20 mm kalibriert wird, wonach sie in bereits weitgehend abgekühltem Zustand von der Abzugsvorrichtung 15 abgezogen und bei 17 aufgewickelt wird.

Die fertige Bespannungssaite 13 weist eine Federkonstantencharakteristik gemäß der in Fig. 1 dargestellten Kurve C auf. Wie man sieht, sind hier in dem für die Praxis hauptsächlich in Frage kommenden Bereich der Saitenvorspannung F_" von 200 bis 300 N die Werte der Federkonstanten E.A. wesentlich niedriger und steigen mit zunehmender Vorspannung F_" wesentlich weniger stark an als bei vergleichbaren bekannten Kunststoffsaiten (Kurve B). Der Anstieg der Charakteristik (Kurve C) ist nur mehr wenig steiler als der Anstieg der Charakteristik von Darmsaiten (Kurve A).

Die Daten für fünf weitere Produktionsbeispiele C₂. C₃, D₁ D₂ und E sind in der Tabelle am Ende der Beschreibung zusammengefaßt.

Bei den Produktionsbeispielen C₂, C₃, D₁ und D₂ wird von demselben Polypropylen-Polyäthylen-Dien Terpolymer als Foliengrundmaterial wie bei dem vorstehend ausführlich beschriebenen Produktionsbeispiel C₁ ausgegangen, und zwar mit unterschiedlichem Verstreckungsgrad der eingesetzten Folienbändchen von 1 : 6,5 (bei C₁, C₂ und C₃) und von 1 : 8 (bei D₁ und D₂). Ferner werden in Abweichung von den übrigen Beispielen bei Beispiel D₁ statt sechs nur fünf Wickellagen aufgebracht. Das gemäß Beispiel E als Folienmaterial eingesetzte Polypropylen-Homopolymer enthält etwa 1 % des Nukleiermittels der Type PP-78040 auf Basis einer Organo-Metallkomplexverbindung, wie es von der Firma Gabriel-Chemie, Wien geliefert wird.

Die Saiten gemäß den Produktionsbeispielen C₂ und C₃ haben, so wie die Saite gemäß dem Beispiel C₁, eine Federspannungscharakteristik gemäß Kurve C in Fig. 1, die Saiten gemäß den Beispielen D₁ und D₂ eine Charakteristik gemäß Kurve D und die Saite gemäß Beispiel E die entsprechend mit E bezeichnete Kurve.

Aufgrund der bei den Produktionsbeispielen erzielten Ergebnisse kann man annehmen, daß die Federspannungscharakteristiken der durch das er indungsgemäße Verfahren hergestellten Bespannungssaiten weitgehend nur von dem eingesetzten Folienbändchenmaterial und seinem Verstreckungsgrad abhängen und nicht oder kaum von den Abmessungen, der Anzahl und der Wickelfolge der eingesetzten Bändchen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bespannungssaite kann besonders vorteilhaft für Tennisschlägerbespannungen eingesetzt werden. Die Eigenschaften einer solchen Bespannung ist denen einer Darmsaitenbespannung angenähert. Die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Saite liegen aber wesentlich niedriger als die einer entsprechenden Darmsaite.