I. Der Fußball
I.4 Die Funktionen der Ballhülle
Die Ballhülle ist die meistbeanspruchte Komponente des Balles. Sie muss möglichst abriebfest, formstabil und gleichmäßig rund sein. Sie sollte bei unterschiedlichsten Spiel- und Witterungsbedingungen stets dieselben Spieleigenschaften aufweisen. Dieser breite Forderungskatalog spornte die Erfinder besonders an.
Figur 8: Herstellung einer Fußballhülle nach US 5 772 545 A1
Anhand der US 5 772 545 A1 soll kurz erläutert werden, aus welchen Bestandteilen eine Fußballhülle heutzutage meist aufgebaut ist und welche Arbeitsschritte bei ihrer Herstellung anfallen (Figur 8).
Die in (A) aufgeführte Blase 31 mit dem Ventilstutzen 32 wird in (B, C) mittels eines verstärkten Klebefadens 331 (z.B. aus Nylon) umwickelt, bis daraus eine Art Gewebeschicht entsteht, die erhitzt und mit der Blase verschmolzen wird (30). Die in (D) gezeigten, aus Leder oder Kunstleder ausgeschnittenen Mehrecke 24 werden in (E) maschinell so zusammengenäht, dass alle Nähte nach außen weisen (F). In (G) wird der Ball durch eine noch vorhandene Öffnung 28 umgestülpt, die verstärkte Blase 30 in (H) eingeführt und der Ventilstutzen mit dem in einem der Mehrecke vorhandenen Ventilloch 26 verklebt. Die Öffnung 28 wird per Handnaht verschlossen und der Ball kann aufgepumpt werden.
Ball mit Paneelen zur Gewichtsanpassung und Verstärkung der die Außenhülle (US 2016 0 101 326 A1)
Manchmal wird auch ein Ausgleichssegment gegenüber dem Ventilsegment verstärkt ausgeformt, um den Ball dadurch etwas auszutarieren (DE 196 24 020 C1).
Zu den neueren Entwicklungen zählt ein Ball mit Paneelen zur Gewichtsanpassung, die gleichzeitig die Außenhülle verstärken sollen (US 2016 0 101 326 A1). Ein neueres Herstellungsverfahren wiederum zielt darauf ab, dass der Fußball auch über einen breiten Temperaturbereich konstante Spieleigenschaften aufweist (WO 2017 067 564 A1).
DE 102020003510 A1: Ball mit Gewichtselementen zum Hervorrufen eines Dschanibekow-Effekts
Der russische Kosmonaut Wladimir Dschanibekow beobachtete einst bei einem Raumflug einen Effekt an rotierenden Körpern, der nach ihm benannt wurde. Diesen Effekt will einer der beiden großen fränkischen Sportartikelhersteller nutzen, um einen Ball mit besonderen Flugeigenschaften zu erschaffen. Der "Ball mit Gewichtselementen zum Hervorrufen eines Dschanibekow-Effekts" (DE 102020003510 A1) weist "eine neue Art von aerodynamischem Flugverhalten" auf und ändert in seiner Rotation während des Fluges seine Orientierung mehrfach um 90 Grad. Ob der Ball dadurch stabiler fliegt oder für den Torwart schwerer zu halten ist, geht aus der Anmeldung allerdings nicht hervor.
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| DE 102020003510 A1 | 2020 | Ball mit Gewichtselementen zum Hervorrufen eines Dschanibekow-Effekts | Soll eine neue Art von aerodynamischem Flugverhalten aufweisen |
| WO 2017 067 564 A1 | 2017 | Ball, insbesondere Fußball, und Verfahren zu seiner Herstellung | Temperaturbeständiger Ball mit gleichbleibenden Spieleigenschaften |
| US 2016 0 101 326 A1 | 2016 | Sportsball with weight control arrangement | Ball mit Gewichtspaneelen |
| US 5 772 545 A | 1996 | Sportsball and manufacturing method thereof | Herstellungsprozess eines Fußballs |
| DE 196 24 020 C1 | 1996 | Spielball und Verfahren zu dessen Herstellung | Austarierung des Störeinflusses des Ventils durch ein Ausgleichselement, das geometrisch gegenüber in der Fußballhülle platziert wird |
I.4.1 Die Nähte
Die stabile Vernähung der einzelnen Ballsegmente stellt eine besondere Herausforderung dar, da die Nähte sehr großen Belastungen ausgesetzt sind und an der Oberfläche der Hülle möglichst nicht zu sehen sein sollen. Andernfalls nützen sie sich schnell ab und führen zu einer unerwünschten Rauhigkeit der Balloberfläche.
Die Vernähtechniken reichen von versetzten Doppelnähten (DE-PS 354 758), von mittels Klebestreifen verdeckten Nähten an Gewebeunterlagen der Einzelsegmente (DE-PS 363 800), gemischten Klebe- und Nahtvarianten (DE-PS 366 073) und Schlaufennähten (GB 384 570 A, Figur 7) zu Beginn bis zu selbst schrumpfenden Fäden der Neuzeit (US 5 752 890 A), die eine besondere Festigkeit der Nähte gewährleisten sollen.
Figur 9: Hüllen-Vernähung nach GB 384 570 A
In der Figur 9 aus der GB 384 570 A ist der Ablauf des Vernähprozesses besonders gut dargestellt. Die "Schlaufen"-Vernähung der Segmente (a [oben] bzw. l, m [unten rechts]) einer Ballhülle erfolgt mittels des Fadens q, wobei die Segmentteilnähte zusätzlich mit einem Klebstoff versiegelt werden.
Zu den neueren Entwicklungen zählt ein Herstellverfahren, bei dem durch Erwärmung einer Schicht aus wärmeaktivem Haftmittel die Nähte des Balls abgedeckt werden (DE 102016121751 A1).
Eine weitere Neuentwicklung sieht vor, die Nähte durch ein Kunststoffgitter zu ersetzen, um Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern (WO 2016 0 97 684 A1).
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| DE 102016121751 A1 | 2017 | Sportball und Verfahren zum Herstellen des Sportballs | Ball mit abgedeckten Nähten |
| WO 2016 0 97 684 A1 | 2016 | Sports ball | Fußball mit Kunststoffgittern statt Nähten |
| US 5 752 890 A | 1998 | Ball for ball game and method for manufacturing the same | Selbst schrumpfende Fäden im Einsatz bei der Vernähung einer Ballhülle |
| GB 384 570 A | 1932 | A ball for games | Schlaufen-Vernähung einer Fußballhülle |
| DE-PS 366 073 | 1922 | Verfahren zur Herstellung äußerlich unsichtbarer Nahtverbindungen an Spielballhüllen | siehe Titel |
| DE-PS 363 800 | 1921 | Spielhülle mit verdeckten Nähten | siehe Titel |
| DE-PS 354 758 | 1920 | Naht zur Verbindung der Lederteile an Sportballhüllen | Vernähung einer Ballhülle mit versetzten Doppelnähten |
I.4.2 Der Komponentenaufbau
Wie bereits aus zwei der obigen Figuren zu entnehmen ist, werden Bälle heutzutage aus mehr als drei Schichten oder Schalen zusammengesetzt (z.B. DE 43 39 677 A1, EP 0 598 542 A2).
Gründe hierfür sind die Optimierung des Kugelmodells, eine höhere Lebensdauer und ein besseres Sprungverhalten der Bälle, z.B. aufgrund geringerer Wasseraufnahme und angepasster Dämpfungseigenschaften. Diese Entwicklung ist stark gekennzeichnet von der Ablösung des Leders durch Kunstleder und andere synthetische Stoffe für die Ballhülle (z.B. bereits 1951 in GB 733 154 A vorgeschlagen).
Tri-Tech Soccer Ball (US 2017 0 259 126 A1) mit Hülle aus mehreren Schichten
Teilweise wird vorgeschlagen, den Ball aus einem festen Kern mit Montageelementen zu konstruieren, die sich vom festen Kern bis nach außen erstrecken und in der Summe den Ball formen (US 2009 0 170 397 A1).
Der neue "Tri-Tech Soccer Ball" (US 2017 0 259 126 A1) verfügt über eine Hülle aus mehreren Schichten, was Herstellverfahren und Spielcharakteristik verbessern soll.
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| US 2017 0 259 126 A1 | 2017 | Methods of manufacturing of tri-tech soccer ball | Ball mit Hülle aus mehreren Schichten |
| US 2009 0 170 397 A1 | 2009 | Ball assembly | Ball mit festem Kern |
| EP 0 598 542 A2 | 1993 | Inflatable sports ball | Mehrschichtenaufbau einer Fußballhülle |
| DE 43 39 677 A1 | 1993 | Verwendung eines Verbundstoffes zur Herstellung von Sportbällen | Mehrschichtenaufbau einer Fußballhülle |
I.4.2.1 Die Karkasse
Meist wird zur Verstärkung auf eine aufgepumpte Blase ein Gewebe aus zugfestem Material aufgebracht, das diese stabilisiert und verhindert, dass sie zu weit aufgeblasen wird.
Figur 10: Nylonverstärkung einer Ballhülle nach US 3 219 347 A
Zu diesem Zweck werden oft textilartige Materialien verwendet (z.B. DE-PS 480 658, Stoff, 1927; US 3 219 347 A (Figur 10) und US 3 405 018 A, Nylon, 1961; US 4 333 648 A, Nylon-Elastomer-Gewebe, 1982; WO 95 09034 A1, Mehrlagennylon, 1995).
Dem folgen je nach Philosophie dämpfende oder Sprungkraft fördernde Schichten wie Schaumstoff, Latex oder speziell entwickelte elastische Kunststoffe. Dieser meist durch zusätzliche Vulkanisierung oder Klebstoffe fest verbundene Schichtkomplex wird häufig auch Karkasse genannt.
Die abschließende Hülle mit den typischen Segmentstrukturen wird wie oben erläutert entweder genäht oder wie seit etwa 15 Jahren immer häufiger, auf die Karkasse auflaminiert, d.h. im Wesentlichen aufgeklebt (z.B. WO 2004 056 424 A1). Dieses Vorgehen ist bereits seit 1913 aus der DE-PS 281 587 bekannt. Das Kleben ermöglicht die Herstellung einer besonders glatten Balloberfläche, da die Nähte und dadurch verursachte Wölbungen entfallen.
Ein aktuelles Beispiel: Der "Impact dissipating ball" besteht aus mehreren Schichten, wobei eine davon "als Polsterschicht zum Abbau auftretender Stoßbelastungen" zwischengelagert ist (EP 3 132 831 A1, sehr ähnlich auch EP 3 162 413 A1).
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| EP 3 132 831 A1 | 2016 | Impact dissipating ball | Ball u.a. mit Polsterschicht |
| EP 3 162 413 A1 | 2016 | A multi-fuze gaming object | Verstärkter, besonders widerstandsfähiger Ball |
| WO 2004 056 424 A1 | 2002 | Ball for ball game and method for manufacturing the same | Aufkleben der Segmente der Außenhülle eines Fußballs |
| WO 95 09034 A1 | 1993 | Sports ball and method of manufacture of same | Verstärkung der Ballhülle durch mehrlagiges Nylon für größere Zugfestigkeit |
| US 4 333 648 | 1982 | Inflatable game ball | Verstärkung der Ballhülle durch ein Nylon-Elastomer-Gewebe |
| US 3 405 018 | 1961 | Method of making simulated seam reinforcing and rigidizing for air-inflated balls | Verstärkung der inneren Ballhülle mittels auf dieser aufgewickelten Nylonfäden |
| US 3 219 347 | 1961 | Air inflated ball with reinforced seams | Verstärkung der inneren Ballhülle mittels auf dieser aufgewickelten Nylonfäden |
| DE-PS 480 658 | 1927 | Nahtloser Fußball mit mehrlagiger, auf die Gasblase aufgeklebter Verstärkungshülle | siehe Titel |
| DE-PS 281 587 | 1913 | Lehrform zur Herstellung von Sportbällen aus einzelnen aneinandergeklebten Teilen | siehe Titel |
I.4.2.2 Physikalische Eigenschaften der Schichten
Die konkreten physikalischen Eigenschaften der einzelnen Ballhüllen-Komponenten sind in neuerer Zeit Gegenstand vieler Patentanmeldungen. Einen Schwerpunkt bildet die mit den Einzelkomponenten erzielte Zugfestigkeit (z.B. WO 95 09034 A1), einen anderen die Optimierung der Elastizität für das ideale Sprungverhalten.
Das gewünschte Sprungverhalten wird häufig durch die Beimengung von elastischen Hohlkörpern in synthetischen Zwischenschichten der Hülle erzielt. Diese dienen quasi als Luftpolster (DE 44 08 047 A1, DE 197 32 824 A1, DE 100 42 244 A1, WO 97 17109 A1). Aber auch die Schaffung von gradierten Porengrößen in einer Schicht (EP 0 385 872 A2), oder das Einbringen von Vliesen (DE 43 39 677 A1) wird propagiert. Eine Matrix, in der elastische Festkörper eingebettet sind ist ebenfalls vorgesehen (DE 197 58 546 A1).
Der Einsatz von Kunststoffen wirft aber auch Probleme auf. Leder passt sich vergleichsweise gut an den Innendruck an, der von einer aufgepumpten Blase ausgeht, d.h. es ist elastisch genug, um sich zu dehnen und zu wölben. Viele als Laminat aufgeklebte Kunststoffe besitzen hierfür weniger gute Voraussetzungen und müssen daher speziell vorgeformt und zusammengesetzt werden.
Figur 11: Erstellung von Kunststoff-Einzelsegmenten der Ballhülle (DE 102 55 092 A1)
Nach DE 102 55 092 A1 werden sie Segment für Segment in mehreren Arbeitsgängen individuell in die räumliche Form gebracht (Figur 11), die sie bei einer optimalen Ballfüllung einnehmen sollten.
Ein Unterstützungsmaterial 10 wird hierzu mittels eines Stempels 2 einer Presse vorgeformt, bevor es auf einen weiteren Stempel 3 aufgesetzt und dem durch Hitze verformbar gemachten Material 20 aufgepresst wird; dieses Verbundwerkstück wird als ein Segment mit anderen die Außenhülle eines Fußballs bilden.
Um die gleichen Flugeigenschaften wie bei einer genähten Außenhülle zu erzielen, wird die Außenhülle des Fußballs (EP 3 067 100 A1) durch einzelne, auf eine Karkasse geklebte Paneele gebildet, deren Zwischenräume mit Füllmaterial versehen sind.
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| EP 3 067 100 A1 | 2016 | Ball, in particular a soccer ball, and method of manufacturing a ball | Ball mit Außenhülle aus verklebten Paneelen |
| DE 102 55 092 A1 | 2002 | Verfahren zur Herstellung von Teilstücken eines Balls | Optimale Vorformung von Einzel-Kunststoffsegmenten für eine Ballhülle |
| DE 100 42 244 A1 | 2000 | Verbundmaterial für eine Ballhülle, insbesondere Fußballhülle | Geschlossenzelliger Kunststoffschaum als Polsterschicht einer Ballhülle |
| DE 197 58 546 A1 | 1997 | Fußball | Polsterschicht aus elastischen Festkörpern für eine Ballhülle |
| DE 197 32 824 A1 | 1997 | Fußball | Polsterschicht aus elastischen Hohlkörpern für eine Ballhülle |
| WO 97 17109 A1 | 1996 | A ball and a method of manufacturing a ball | Elastomer mit Hohlzellen als Polsterschicht in einer Ballhülle |
| WO 95 09034 A1 | 1993 | Sports ball and method of manufacture of same | Verstärkung der Ballhülle durch mehrlagiges Nylon für größere Zugfestigkeit |
| DE 44 08 047 A1 | 1994 | Ballhülle, insbesondere für Fußbälle | Luftpolsterschicht aus bläschenförmigen Kammern für eine Ballhülle |
| DE 43 39 677 A1 | 1993 | Verwendung eines Verbundstoffes zur Herstellung von Sportbällen | Vlies als Polsterschicht für eine Ballhülle |
| EP 0 385 872 A2 | 1990 | Ballons de sports ou de loisiers, comprenant unse couche externe en mousse à peau intégrale et leur obtention | Gradierte Porengrößen in einer Polsterschicht der Fußballhülle |
I.4.2.3 Perfekte Hüllen, warum?
Viele der vorher beschriebenen Maßnahmen tragen dazu bei, eine Oberflächenglattheit des Fußballs zu erzielen, die in der Praxis teils gar nicht gewollt ist. Spieler beklagen sich bei nahezu perfekt glatten Fußbällen häufig, dass so nicht das "Fußballgefühl" aufkommt, das sie aus früheren Tagen kennen.
Dies führt zu einer Art Gegenbewegung, indem z.B. auf den auflaminierten Segmenten Profilelemente angeordnet werden. Diese sollen neben dem gewünschten "Gefühl" aber auch eine bessere Ballführung und ein einfacheres Festhalten des Balles durch den Torwart ermöglichen (DE 202 20 150 U1, WO 2006 055 781 A1).
DE 102021202706 A1: Ball, der den "Magnus-Effekt" nutzen soll
Die Abriebbeständigkeit und Reißfestigkeit verbessern soll ein Fußball mit einer Außenhülle mit Partikeln aus expandierten Material (DE 102015209795 A1).
An der Oberfläche des Spielgeräts wird beständig weiter getüftelt, nicht zuletzt von einem fränkischen Traditionsunternehmen. Das "Flattern" des Balles ist eine unerwünschte Eigenschaft, der etwa DE 102021202706 A1 entgegenwirken will. Die schlicht als "Aufblasbarer Ball" titulierte Anmeldung will den sogenannten Magnus-Effekt der Strömungsmechanik für einen neuartigen Fußball nutzen. Dieser soll neben einer verbesserten Kontrolle am Schuh auch einen "einen kontrollierten Grad an Effet" im Flug herbeiführen, der das Flattern reduziert. Erreicht werden soll das durch eine Außenhülle, die Paneele mit einer bestimmten Oberflächentextur (nämlich Vertiefungen) enthält.
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| DE 102021202706 A1 | 2021 | Aufblasbarer Ball | Mittels besonderer Oberflächenstruktur soll der Magnus-Effekt ein flatterarmes, verbessertes Fliegen ermöglichen |
| DE 102015209795 A1 | 2016 | Ball und Verfahren zu dessen Herstellung | Ball mit Partikeln eines expandierten Materials |
| WO 2006 055 781 A1 | 2006 | Dimpled inflatable game balls | Fußball mit Strukturelementen auf der Oberfläche |
| DE 202 20 150 U1 | 2002 | Ballhülle, insbesondere für Fußbälle | Profilelemente auf der Ballhülle für eine bessere Ballkontrolle durch den Spieler |
I.4.3 Schnittmuster und Optik
Heutzutage erfüllt die Ballhülle auch eine optische Funktion. Nahezu für jedes größere Fußballereignis wird ein eigens kreierter Ball auf den Markt gebracht. Die äußerlichen Unterschiede zwischen den einzelnen Bällen werden nicht nur mittels unterschiedlicher Farben und auf die Ballhülle laminierte Folien mit Designelementen erzielt (z.B. aus Polyurethan wie in WO 95 09034 A1), sondern auch durch verschiedene Schnittmuster der Hüllensegmente.
Vom ersten Weltkrieg bis etwa zur WM 1970 wurde der Fußball durch Vernähmuster repräsentiert, wie sie auch die obige Figur mit der "Schnürgabel" aus dem Jahre 1928 zeigt. Seit dieser WM stellen sich die Menschen unter einem Fußball meist einen schwarz-weiß-gemusterten Ball vor, dessen Hülle aus Fünf- und Sechsecken zusammengesetzt ist.
Figur 12: Fußballaußenhülle aus Drei- und Fünfecken (WO 01 83047 A1)
Es existiert aber auch eine Vielzahl von anderen Möglichkeiten, die äußere Hülle eines Fußballes aus einzelnen Segmenten aufzubauen. Dies zeigen z.B. die Schriften DE-PS 804 418, DE-GM 1 723 048, DE-GM 1 723 049, DE 44 34 751 A1, DE 700 67 84 U1, DE 195 34 144 A1, DE 195 35 636 A1 und DE 195 41 395 A1.
Eine Variante stellt etwa die Gestaltung mit Drei- und Fünfecken dar, wie sie in der WO 01 83047 A1 vorgestellt wird (Figur 12).
| Publikationsnummer | Jahr | Titel | Kurzbeschreibung |
|---|---|---|---|
| WO 01 83047 A1 | 2000 | Ball for ball game and method for manufacturing the same | Ballaußenhülle zusammengesetzt aus Drei- und Fünfecken |
| WO 95 09034 A1 | 1993 | Sports ball and method of manufacture of same | Auf eine Ballhülle auflaminierte Folie aus PU mit Designelementen |
| DE 195 41 395 A1 | 1995 | Ballhülle, insbesondere für Fußbälle | Fußballaußenhülle aus Fünfecken und dreiarmigen Sternflächen |
| DE 195 35 636 A1 | 1995 | Hohlkörper, Ball, Sportball, insbesondere Fußball , mit bevorzugt sphärischer bis ellipsoider Hülle nach Maßgabe kreisförmiger bis elliptischer Grundmuster | siehe Titel |
| DE 195 34 144 A1 | 1995 | Hohlkörper, Ball, Sportball, insbesondere Fußball, hergestellt aus ein bis fünf verschiedenen Polygon-Facettenformen nach einem Dreiecksgrundmuster | siehe Titel |
| DE 44 34 751 A1 | 1994 | Ballhülle | Fußballaußenhülle aus gestreckten Rauten und Dreiecken |
| DE 700 67 84 U1 | 1970 | Sportball | Fußballaußenhülle aus Fünfecken und Dreiecken |
| DE-GM 1 723 049 | 1956 | Hülle für Fuß- und andere Spielbälle | Fußballaußenhülle mit wuchtelförmigen Segmenten |
| DE-GM 1 723 048 | 1956 | Hülle für Fuß- und andere Spielbälle | Fußballaußenhülle mit knochenförmigen Segmenten |
| DE-PS 804 418 | 1949 | Sportballhülle aus Zuschnittsgruppen | Typische Fußballaußenhülle der 1950ger Jahre |