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Plastikball (mit und ohne Naht) versus Zelluloidball Im Rahmen des diesjährigen VDTTSymposiums konnten die Teilnehmer erstmals die verschiedenen Plastikbälle (mit und ohne Naht) im Vergleich zu den bisher gebräuchlichen Tischtennisbällen aus Zelluloid in der Praxis testen. Alle Teilnehmer waren gefragt ihre subjektiven Eindrücke in Bezug auf Spin, Tempo, Sprungverhalten und Kontrolle in einem Fragebogen festhalten. Die Auswertung dieses Fragebogens indet sich auf der Homepage des VDTT unter dem Stichwort Symposium. Zu den ersten objektiven Daten über die neuen Plastikbälle im Vergleich zum Zelluloidball referierte Thomas Kraus von der Firma ESN. Das nachfolgende Protokoll mit Ausschnitten aus seiner Präsentation soll die wichtigsten Ergeb-

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nisse erläutern und bestätigt im Großen und Ganzen die Eindrücke der Teilnehmer. Den Plastikball gibt es nicht! Streng genommen ist auch Zelluloid ein Kunststof und hermoplast. Es besteht aus 70-80% Trinitrocellulose (Abb. 1) sowie Campher als Weichmacher. Nitrocellulose ist stark brennbar und explosiv und deswegen dafür verantwortlich, dass die ITTF gezwungen war, den neuen „Plastikball“ international verbindlich einzuführen. Eine bessere Bezeichnung für die neuen Plastikbälle wäre also eigentlich „zelluloidfreier Ball“.

Herstellung von Plastikbällen Die Hersteller bringen Bälle mit verschiedenen Materialien UND verschiedenen Herstellungsverfahren auf den Markt! Wie im Laufe dieses Artikels noch dargestellt haben diese unterschiedlichen Herstellungsprozesse einen zum Teil entscheidenden Einluss auf die Eigenschatsdiferenzen innerhalb der Plastikbälle. Im Augenblick gibt es 3 bekannte Prototypen (aus drei unterschiedlichen Kunststofen): 1. Plastikbälle mit Naht Diese Bälle werden im Prinzip genauso hergestellt wie ein Zelluloidball. Hierbei werden Kunststof-Oblaten im hei-

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ßen Wasserbad zu zwei gleich schweren Halbkugeln tiefgezogen und danach mit Aceton verklebt (siehe Abb. 2a-d). Herstellungsbedingt ist sowohl der Zelluloidball als auch dieser Plastikball an den Polen und an der Naht („Äquator“) härter, weil er dort eine größere Wandstärke hat. Am weichsten ist er direkt neben der Naht. 2. Plastikbälle ohne Naht Diese Bälle werden nach dem Schleuderverfahren hergestellt. Dort wird der lüssige Kunststof mittels einer winzigen Düse in eine vorgefertigte äußere Form eingesprüht. Durch ein Schleuderverfahren wird die Masse gleichmäßig verteilt, sodass die Wandstärke im Gegensatz zu den Plastikbällen mit Naht im Idealfall an jeder Stelle gleich dick ist (Anm.: Unklar ist noch, inwieweit es dem Hersteller gelingt, bei diesem Verfahren reproduzierbar eine gleichmäßige Massenverteilung hinzubekommen. Die im Folgenden gefundenen Testergebnisse legen allerdings die Vermutung nahe, dass eine gleichmäßige Wandstärke vorliegen muss).

Abb. 1 Wie ist ein Zelluloidball aufgebaut?

70-80% Trinitrocellulose + Campher (als Weichmacher) => 1. Thermoplastischer Kunststoff (19. Jahrhundert)

Abb. 2 a - d Herstellung von Zelluloidbällen

3. Spritzguss-Plastikbälle mit Naht, aber trotzdem gleichmäßiger Wandstärke Diese Bälle sind vermutlich aus zwei passenden Halbkugeln im Spritzguss gefertigt und haben überall die gleiche Wanddicke bzw. Massenverteilung. Im folgenden werden diese Bälle als Spritzguss-Bälle bezeichnet. Die Herausforderung an den Hersteller liegt hier darin, die beiden Halbkugeln stabil miteinander zu verkleben.

a)

Der Rohstoff: Zelluloid in Oblatenform

b)

Tiefziehen im heißen Wasserbad

c)

Zusammensetzen gleichschwerer Halbkugeln

d)

„Verklebung“ mit Aceton

ITTF-Tests von Tischtennisbällen Die ITTF-Tests für die Wettkampfzulassung von Tischtennisbällen (3 Sternqualität) laufen für Plastikbälle und Zelluloidbälle genau gleich ab. Zum Beispiel wird die Rundheit aller Bälle mittels „Rolltest“ auf einer festgelegten schiefen Ebene wie in Abb. 3 überprüt. Nur die Bälle die ganz unten ankommen bestehen das Kriterium zum Wettkampball. Alle anderen, die vorher ins seitliche

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(Quelle: Youtube- video,“How ist made“, www. youtube.com/noxZ2D4Zcjo)

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Loch fallen, können nur als Trainingsbälle verkaut werden. Allerdings gibt es überraschenderweise insbesondere bei der Größe und dem Gewicht der Bälle sowie der Härte und dem Sprungverhalten unterschiedliche Vorgaben bzw. Toleranzbereiche, die zum Teil nach der TT-WM 2014 nochmals für Plastikbälle aufgeweicht wurden, sogar manchmal diferiert zwischen Plastikbällen ohne und mit Naht. Im Folgenden sollen zunächst die Testergebnisse (von ESN) für die Eigenschaten Größe, Gewicht, Sprunghöhe (Bounce) und Härte der 3 unterschiedlichen Plastikbälle im Vergleich zum Zelluloidball dargestellt und erläutert werden.

Abb. 3 „Rolltest“ der ITTF (Quelle: Youtubevideo,“How ist made“, www. youtube.com/ noxZ2D4Zcjo)

Abb. 4 Größe Bisher bei Zelluloid: Durchmesser 39.540.5mm Regel gültig für Kunststoffbälle: Durchmesser 40-40.5mm

1. Test Ballgröße Plastikbälle sind größer als Zelluloidbälle! Der 40 mm Zelluloidball ist über die Werkzeuge so eingestellt, dass er am unteren Toleranzlimit (39,5-40,5 mm) der erlaubten Durchmesser liegt, durchschnittlich bei 39,6-39,7 mm. Wie aus Abb. 4 unschwer zu erkennen ist, sind alle Plastikbälle mit 40,2 mm im Mittel 0,6 mm größer als der Zelluloidball (Zelluloidball in der Graik: weißer Balken mit der Benennung ccc). Die vorgegebene Toleranz seitens der ITTF ist für Plastikbälle nämlich 40,0-40,5 mm! Manche Hersteller nennen deshalb auch ihre Plastikbälle „40+“ Bälle. Alle getesteten Bälle liegen im Bereich der vorgegebenen Toleranz. Alleine dieser Größenunterschied erklärt schon die subjektiv im Feldtest gefühlte Eigenschaft, dass der größere Plastikball weniger Rotation hat!

Abb. 5 Gewicht Bisher bei Zelluloid: 2.692.76g Regel gültig für Kunststoffbälle (bis 1.1.2016): Gewicht von 2.65-2.82g

Abb. 6 Bounce aus 305mm Bisher bei Zelluloid: 240260mm Regel gültig für Kunststoffbälle (bis 1.1.2016): Bounce 237265mm

Zelluloidball: weiß, ccc / Plastikball mit Naht: rot/blau, H/F Plastikball ohne Naht: grau/gelb, X/KS / Spritzguss-Ball: grün, N

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2. Test Gewicht In Abb. 5 erkennt man, dass auch beim Gewicht die ITTF für Zelluloid- und Plastikbälle unterschiedliche Toleranzen (nach der WM 2014) festgelegt hat. Die schwarzen Querbalken begrenzen die Toleranzbreite für Zelluloidbälle (2,69-2,76g), die roten Querbalken die Toleranzbreite für Plastikbälle (2,652,82 zunächst bis zum 1.1.2016). Die Vermutung liegt nahe, dass die ITTF aufgrund der großen Anzahl von kaputt gegangenen Bällen die Toleranzgrenze für Plastikbälle angehoben hat, um den

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Herstellern zu ermöglich, die Bälle stabiler (mit dickerer Wandstärke) zu machen. Der Ball mit der Markierung „He“ ist ein Ball aus der Generation nach der Tischtennis-WM! 3. Test Sprunghöhe (bounce) Bei diesem Test wird der Tischtennisball aus 30,5 cm Höhe fallengelassen und muss für den Zelluloidball zwischen 24 und 26 cm wieder hochspringen um Wettkampfqualität zu erreichen. Für den Plastikball gelten wiederum weichere Toleranzgrenzen mit 23,7-26,5 cm Absprunghöhe. In Abb. 6 erkennt man hier deutliche Unterschiede zwischen den Plastikbällen. Während die nahtlosen Plastikbälle und der Spritzguss-Ball höher abspringen als der Zelluloidball sind die Plastikbälle mit Naht eher an der unteren Toleranzgrenze und springen weniger hoch ab als der Zelluloidball. 4. Test Härte Der Test für die Ballhärte seitens der ITTF verläut folgendermaßen: Ein plane Platte wird langsam auf den TT-Ball herabgesenkt und es wird gemessen wie sehr sich der Ball bei einer wirksamen Kraft von 50 N (entspricht dem Gewicht eines Körpers mit 5 kg Masse) deformiert bzw. nachgibt (siehe Abb. 7, Zwick-Prüfmaschine). Dabei wird zwischen der Deformation an den Polen und der Deformation an der Naht unterschieden. In Abb. 8 sind die entscheidenden Toleranzgrenzen folgendermaßen gekennzeichnet. An den Polen ist für Zelluloidbälle eine Deformation von 0,68- 0,81mm (blaue Querbalken) und an der Naht von 0,72-0,83mm (graue Querbalken) erlaubt. Für die Plastikbälle mit Naht gelten die gleichen Grenzen an der Naht und am Pol ein leicht vergrößertes Intervall von 0,66-0,83 mm (grau gestrichelte Querbalken). Da die Nahtlosen Plastikbälle keine Pole und keine Naht besitzen, gilt für sie die Vorgabe 0,7-0,9 mm an beliebigen Stellen auf dem Ball (schwarze Querbalken).

Abb. 7 Die „Zwick“ ist eine UniversalPrüfmaschine, mit der man die unterschiedlichsten Sachen testen kann. Eine Materialprobe wird z.B. eingespannt (siehe Vergrößerung) und dann nach und nach weiter gestreckt. Die Maschine misst dabei die Kraft und den Weg, die nötig sind, bis die Probe reißt. Wir ermitteln dadurch die Reißfestigkeit, die Zugfestigkeit die Reißdehnung und die Spannungswerte. Aber auch für Balltests (auf Druck) ist die „Zwick“ geeignet. Abb. 8 ITTF Kriterium: Nachgiebigkeit bei 50N

Abb. 9 ITTF Kriterium: Nachgiebigkeit bei 50N – Test neben der Naht!

Man erkennt an der Graik, dass die Zelluloid- und Plastikbälle mit und ohne Naht nahezu identisch reagieren, also ähnlich hart sind. Mit einer deutlich geringeren Deformation an der unteren

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Abb. 10 Druckkurven bis zu einer Kraft von 120 N (ITTF-Test nur 50N!)

Abb. 11 Einfluss Ballmaterial auf dynamische Reibung

ESN-interner Test zur Bestimmung dynamischer Gleitreibungskoeffizienten zwischen Ball und Belag. Grundtendenzen bleiben mit unterschiedlichen Ballmaterialien erhalten. Genauere Untersuchungen notwendig, wo ein signifikanter Einfluss da ist (z.B. Beläge 2 & 3 mit Spritzguss-Ball). Abb. 12 Einfluss Ballmaterial auf die Rotation beim Topspin

Zelluloidball = schwarze Linie, Spritzguss-Ball = blaue Linie, Nahtlos Plastikball = violette Linie, Plastikball mit Naht = rote Linie

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Toleranzgrenze, also somit einer größeren Härte reagiert der Spritzguss-Ball. Führt man nun den gleichen Test neben der Naht durch (gelbe, orange und rote Balken, diese Tests führt die ITTF nicht durch!), so ergeben sich für die Plastik- und Zelluloidbälle extreme Ausreißer nach oben, was bedeutet, dass der Ball an diesen Stellen viel mehr nachgibt als an Naht und Polen, dort also weicher ist (siehe Abb. 9). Im Gegensatz dazu reagieren die Spritzguss-Bälle dort genauso wie an den Polen und der Naht, also gleichmäßig. Die nahtlosen Bälle reagieren genauso gleichmäßig wie die Spritzguss-Bälle unabhängig vom Druckpunkt. Die Eigenschaten an allen zufällig ausgesuchten Stellen sind gleich, da es keine Naht und keine Pole in diesem Sinne gibt. Diese Ergebnisse kann man so interpretieren, dass die Kontrolle in Bezug auf die Spritzguss- und nahtlosen Plastikbälle sehr gut ist, da sie immer gleich Hart sind, egal an welcher Stelle man sie trit. Trit man dagegen einen Ball mit Naht zufällig neben der Naht, reagiert er anders als an den Polen oder dem Äquator und ist somit unter Umständen weniger kontrollierbar. In einem weiteren Versuch wurde die auf den Ball wirkende Kraft von 50N auf bis zu 120N erhöht (ITTF-Test nur 50N!). Kräfte dieser Größenordnung könnten durchaus bei Ballwechseln z. B. mit maximal hartem Topspin gegen Block autreten. Auch hier reagieren die nahtlosen Plastikbälle und die Spritzguss-Bälle (Abb. 10c, d) gleichmäßiger als Zelluloidbälle und Plastikbälle mit Naht (Abb.10 a,b). Während die letzteren insbesondere neben der Naht frühzeitig ab ca. 60 N kollabieren, verhalten sich die Plastikbälle ohne Naht und die Spritzguss-Bälle bis ca. 90-100N nahezu konstant bzw. gleichmäßig. Dies deutet auch auf ein kontrollierbareres Verhalten bei schnellen Schlägen mit viel Power hin. Verhalten der Plastikbälle bei unterschiedlichen Belägen beim Topspin und Block In diesem Versuch wurden 7 verschieden griige Beläge (x-Achse Abb. 11-14) in Bezug auf ihre Griigkeit bzw. Spin

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Abb. 13 + 14

(dynamisch Reibung, Gleitreibungskoeizient) mit den verschiedenen Bällen getestet. Zur Erläuterung: Wenn die Punkte in Abb. 11 für einen Belag (wie z. B. oberhalb Belag 4) dicht beieinander liegen, bedeutet dies, dass die Grifigkeit beim Streifen des Balles für alle Bälle gleich ist. Die Grundtendenzen zwischen Zelluloid- und Plastikbällen bleiben somit für alle getesteten Belagtypen gleich. Einzig beim Kontakt des Spritzguss-Balls mit Belag 2 und 3 gab es Abweichungen, wofür noch genauere Untersuchungen notwendig sind. Schaut man nun genauer hin und untersucht das Verhalten im Balltrefpunkt beim Topspin und Block sowie beim Block auf Topspin, so gibt es hier ein paar überraschende Ergebnisse. Zum einen haben die Beläge mit Plastikbällen scheinbar geringfügig mehr Spin (TPar) und Tempo (EPar) als mit dem Zelluloidball (was aber zum Teil auch ein systematischer Messfehler aufgrund der größeren Balldurchmesser sein könnte), zum anderen reagieren die Beläge 6 und 7 sehr unterschiedlich (siehe Abb. 12-14). Hier liegen die Messwerte deutlich auseinander, was bedeutet, dass die Beläge 6 und 7, je nachdem mit welchem Ball man spielt, signifikant anders reagieren. Während Belag 7 mit dem Zelluloidball wenig Spin erzeugt und quasi „unspielbar“ ist, hat er sowohl beim Topspin als auch beim Block mit dem Spritzguss- und dem nahtlosen Plastikball eine Leistungsexplosion. Solche messtechnisch gefundenen und auch im Spieltest bestätigten Unterschiede bei einzelnen Belägen bilden laut Thomas Kraus die Grundlage für eine gezielte Belagsentwicklung für die unterschiedlichen Plastikbälle.

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Abb. 15

In Bezug auf das Tempo beim Block verhalten sich alle Bälle nahezu gleich. Der Plastikball ohne Naht scheint geringfügig schneller zu sein (siehe Abb. 14). Wechselwirkung der Plastikbälle beim Schupfball auf der Tischoberfläche Wie in Abb. 15 zu erkennen ist, reagiert der nahtlose Plastikball im Vergleich zum Zelluloidball beim Schupball mit einem steileren und somit auch höheren Absprung nach dem Autrefen auf dem Tisch. Im Gegensatz dazu springt der Plastikball mit Naht sogar lacher ab als der Zelluloidball. Dies korrespondiert auch mit den Ergebnissen weiter oben bezüglich der Ballhärte und dem Absprungverhalten. Der Spritzguss-Ball wurde bei diesem Versuch noch nicht getestet. In der Konsequenz bedeutet dies, dass man sich als Verein/Mannschat vorher Gedanken machen sollte, welchen Plastikball man für sein Spiel bevorzugt, ob man lieber einen höheren oder lacheren Absprung möchte.

Fazit 1. Alle Plastikbälle haben (im Spieltest) weniger Rotation, u.a. da sie 0,6 mm größer sind als die Zelluloidbälle. 2. Der nahtlose Plastikball und der Spritzguss-Ball reagieren aufgrund der einheitlichen Masseverteilung an jedem Balltreffpunkt nahezu identisch. Dagegen haben Zelluloidball und Plastikball mit Naht ihre Schwachstelle in der Nähe der Naht, an der sie weicher sein können als am Pol und an der Naht. 3. Das Absprungverhalten auf dem Tisch ist zwischen nahtlosem Ball und Plastikball mit Naht leicht unterschiedlich. Der Nahtlose springt etwas steiler, der mit Naht etwas lacher ab als der Zelluloidball. Frank Fürste

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