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Kegelkugel und Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Die Erfindung bezieht sich auf Kegelkugeln und insbesondere auf die
Ausbildung und Herstellung von Kegelkugeln besonderer Art.
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Der Durchmesser und das Gewicht von Kegelkugeln sind gewöhnlich durch
anerkannte Vorschriften festgelegt.
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So soll beispielsweise der Umfang einer Kugel für Kegel-und andere
Kugelspiele 68, 6 cm (27") betragen, während das Gewicht der Kugel in dem Bereich
von 4, 54 bis 7s26 kg (10-16 lbs.) liegen kann, wobei auch eine Kugel von 4, 0 kg
(9 lbs.) erwünscht sein kann.
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Im allgemeinen weisen Kegelkugeln der im Handel befindlichen Art
eine ruser Schale und einen inneren Kern auf. Die tuber Schale ist mit einer widerstands£ghiren
Oberflächenpolitur
versehen. Der innere Kern schafft eine Masse von regelbarer Wichte. Es ist gefunden
worden, daß der Kern von bisheriger Zusammensetzung den fortlaufenden Serien von
Stößen, denen die Kugel während des Spieles unterworfen wird, nicht ausreichend
zu widerstehen vermag.
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Die Folge ist, daß der Kern, insbesondere bei einer leichten Kugel,
sich von der Schale zu trennen und innerhalb der Schale zu schwimmen sucht, während
die Schale infolge der mangelhaften Absorption der Store durch den Kern zu reißen
sucht.
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Die Erfindung schafft eine verbesserte Kegelkugelausbildung der vorstehend
genannten Art, die eine ungewöhnlich große Stoßfestigkeit auf Grund einer neuen
Zusammensetzung des Kernes besitzt, der sein ursprüngliches Volumen behält und seine
Haftung an der Schale mit beispielloser Wirksamkeit aufrechterhält.
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Die Hauptzwecke der Erfindung bestehen darin, neue Ausbildungsformen
und Herstellungsverfahren für Kegelkugeln der oben genannten Art zu schaffen, die
sich durch einen Kern, der aus einer polymerisierten Matrix besteht, inder getrennte
Schnitzel bestimmter organischer Stoffe von verhältnismåßig kleiner Wichte und hoher
Dimensionsstabilitat verteilt sind, oder einen Kern, der aus einer polymerisierten
Matrix besteht, in der sehr kleine gasgefüllte Zellen bestimmter Arten verteilt
sind, oder einen Kern, der aus einer polymerisierten Matrix besteht, in der
Schnitzel
und Zellen der vorgenannten Arten in Kombination verteilt sind, auszeichnen. Beste
Ergebnisse werden erhalten, wenn die Schnitzel aus Holz oder Kunststoffschaum urd
die Zellen aus einer Mischung von Kork und winziger gasgefUllten Hohlräumen zusammengesetzt
sind.
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Weitere Zwecke der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung
hervor, in welcher die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung beispielsweise
näher erlautert wird.
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Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene schaubildliche Ansicht einer
Kegelkugel gemäß der Erfindung.
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Fig. 2 veranschaulicht eine Folge von Arbeitsschritten, denen ausgewählte
Stoffe gemäß dem Verfahren der Erfindung unterworfen werden.
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Die hier beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Kegelkugel
gemäß der Erfindung weist allgemein eine Schale 10 und einen Kern 12 auf, in die
drei Fingerldcher 14 gebohrt sind. Bei dem vorliegenden besonderen Beispiel hat
die äußere Oberfläohe der Schale, die geschliffen und poliert ist, einen Umfang
von ungefähr 68, 6 cm (27"), und das Gesamtgewicht der Kugel liegt in dem Bereich
von 4, 0 bis 5, 4 kg. Es ist ersichtlich, daß bei dem dargestellten Beispiel der
Kern eine Kugel und die Schale eine Hülle ist, die beide den gleichen geometrischen
Mittelpunkt, haben. Um jedoch für den Ausgleich von Fingerlöchern ein Gegengewicht
zu schaffen, können der Kern und die Schale so angeordnet sein, daß sie verschiedene
geometrische Mittelpunkte oder verschiedene
Schwerpunkte haben.
Die Schale besteht aus vulkanisiertem Hartgummi, und der Kern besteht aus einer
polymerisierten organischen Matrix, in der zellenhaltige Schnitzel von makroskopischer
Abmessung und d gesgefüllte Zellen von mikroskopischer Abmessung verteilt sind.
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Die Schale 10 wird in üblicher Weise aus natürlichem Kautschuke wie
cis-1,4-Polyisopren, oder aus einem synthetischen Kautschuk, wie Butadienstyrol,
Neopren, Butylkautschuk, Nitrilkautschuk, Polysulfidkautschuk, chlorsulfoniertem
Polyäthylen, Polyurethan, cis-1, 4-Polybutadien, synthetischem cis-1,4-Polyisopren,
Adduktkautschuk und Kombinationen von diesen, hergestellt. Die Vulkanisation bzw.
Härtung dieser Materialien wird bei erhöhten Temperaturen mit Hilfe zweckentsprechender
chemischer Mittel, wie Schwefel, Selen, Tellur, organischen Peroxydens NitroverbindungenJ
Azoverbindungen und gewissen organischen Schwefelverbindungen, wie den Alkyldisulfiden,
bewirkt. Gewohnlich hat die Schale eine radiale Dicke von 12,7 bis 38 mm.
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Die makroskopischen Schnitzel bestehen vorzugsweise aus einem natürlichen
zellenhaltigen Cellulosematerial, wie Holz, oder aus einem Kunststoffschaum, der
eine feste Außenphase und eine gasförmige Innenphase besitzt. Beispielsweise ist
der Schaum gemäß einer Ausführungsform ein Schaum aus einem Polyurethan, wie Polyurethan
selbst, der durch Umsetzen von Polyisocyanaten, Alkydharzen und Wasser hergestellt
wird.
GemEß einer anderen Ausführungsform erfolgt die Herstellung des Schaumes durch Wärmebehandlung
(Härten) irgendeines aus einer Vielzahl von Polymerisaten (beispielsweise Acrylharzen,
wie Methylmethacrylat, Aminoharxen, wie Harnstoff-Formaldehyd, Cellulosederivaten,
wie Cellulosepropionat, Polyurethanen, wie Polyurethan, Polyamiden, wie Polyhexamethylenadipamid,
Polyesterharzen, wie denjenigen, die durch Veresterung von mehrwertigen Alkoholen
und mehrbasischen SSuren erzeugt werden, Epoxydharzen, wie denjenigen, die durch
Umsetzung von Epichlorhydrin mit bis-Phenol erzeugt werden, Xthylenen, wie Polythylen,
Phenolharzen, wie Phenolformadelhyd, Styrolen, wie Polystyrol, und Vinylharzen,
wie Polyvinylalkhol) in Gegenwart eines Blähmittels, beispielsweise einer eine Azo-Gruppe
enthaltenden Verbindung, die bei der Erhitzung Stickstoff freisetzt (z. B. die unter
der Handelsbezeichnung"Unicel¢ bekannte Diaminobenzolverbindung der Firma DuPont).
GemEß einer weiteren Ausführungsform wird der Schaum durch mechanisches Mischen
von irgendwelchen der oben genannten Polymerisate mit einem Gas, wie Stickstoff,
Kohlendioxyd oder Luft, hergestellt.
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Vorzugsweise haben 90 % des Gesamtgewichtes der makroskopischen Schnitzel
eine maximale Abmessung zwischen 0, 8 und 19 mm (1/32 bis 3/4").
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Die mikrekopisahen gasgefUllten Zellen bestehen beispielsweise aus
einem natürlichen Material, wie Kork, das aus Rindenpflanzengewebe erhalten wird,
in welchem tote
Zellen mit Luft gefullt sind-oder aus sehr kleinen,
Stickstoff enthaltenden Phenolharzzellen von der Art, wie sie von der Firma Union
Carbide Corporation unter der Handelsbezeichnung"MicroballoonsN vertrieben wird.
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Solche kleinen gasgefüllten Zellen werden insbesondere dadurch erhalten,
daß eine Lasung, die ein flUchtiges Losungsmittel enthdlt und in der eine filmbildende-Substanz
und ein Material, das einen gasförmigen Stoff liefert, der bei normalen Temperaturen
gasförmig bleibt, gelöst sind, in Tropfen unterteilt wird-und die Tropfen auf eine
Temperatur erhitzt werden, bei der eine Verdampfung des Losungsmittels bewirkt wird,
um wahrend der Erzeugung eines Partikels eine selbsttragende, verhältnismäßig gasundurchlässige
Partikelwand zu bilden und das gasliefernde Material in ein Gas umzuwandeln, das
bei normalen Temperaturen gasformig bleibt.
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Die Menge des Gases, die bei der Bildung des Partikels erzeugt und
innerhalb der Partikelwand eingeschlossen wird, ist ausreichend, um ein Zusammenfallen
der Partikelwand unter dem Druck der umgebenden Atmosphäre zu verhindern.
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Beispielsweise besteht die filmbildende Substanz aus Polyvinylalkohol
oder einem Phenolformaldehydharz, wahrend das zersetzbare Material aus Dinitrosopentamethylentetraminj
Ammoniumnitrat, Ammoalumcarbonat oder Ammoniumbicarbonat besteht. Die Partikel haben
einen mittleren Durchmesser von 1 bis 500 t, eine Dichte von 0, 01 bis 0,3 und eine
PlUssigkeitsverdrängung von 0,05 bis 0,6. Die Herstellung und
die
Zussammenstetzung solcher kleinen gasgefüllten Zellen sind in der USA-Patentschrift
2 797 201 im einzelnen beschrieben.
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Die polymerisierbare Matrix des Kernes 12 besteht vorzugsweise aus
einem etwas elastischen Material. Sie kann beispielsweise aus einem Phenolharz,
wie Phenolformaldehyd, einem Epoxyharz, wie demjenigen, das durch Umsetzen von Epichlorhydrin
mit bis-Phenol erzeugt wird, oder einem Polyesterharz, wie denjenigen, die durch
Veresterung von mehrwertigen Alkoholen und mehrbasischen Säuren erzeugt werden,
bestehen.
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Die bei dem bevorzugten Verfahren, wie es in Fig. 2 veranschaulicht
ist, verwendete Zusammensetzung enthält, bezogen auf das Gesamtgewicht, 25 bis 75
% Harz,0bis75% vorzugsweise 25 bis 40 % @ unzusammendrückbare Schnitzel, 0 bis 75
% und vorzugsweise 5 bis 15 % Kork und 0 bis 75 % und vorzugsweise 5 bis 15 % winzige
gasgefüllte Zellen.
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Es ist erforderlich, da2 die gesamte Zusammensetzung entweder unzusammendrUckbare
Schnitzel oder kleine gasgefüllte Zellen oder beide Materialien enthält.
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Allgemein umfaßt das Verfahren folgende Stufen : Wärmebehandeln (Härten)
eines Kernes 20 aus einem Gemisch der vorgenannten Art bei einer Temperatur innerhalb
des Bereies von 66° bis 204°C während einer Zeitdauer zwischen 1 und 10 Stunden,
Abdrehen des Kernes 20 auf die gewünschte Grise, Anordnen des Kernes 20 zwischen
zwei aus unvulkanisiertem Hartkautschuk bestehenden Schalenteilen 22 und 24,
Pressen
des aus Kern 20 und Schalenteilen 22, 24 bestehenden Gebildes innerhalb einer Form
26 28, und Erhitzen des Aufbaus@bei einer Temperatur zwischen 121° und 177°C, um
die Schale zu vulkanisieren.
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Es sei bemerkt, daß gegebenenfalls der Kern und die Schale zusammen
vulkanisiert werden können, statt sie in getrennten Stufen wärmezubehandeln. Das
zusammengesetzte Gebilde kann durch Druck oder in freiem Wasserdampf gehärtet werden,
und anstelle von Halbkugelschalen können andere Schalenformen verwendet werden,
wie eine eine wickellage (single-wrap sheet) ungefähr in Form eines Malteserkreuzes,
usw.
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Die erhaltene Kegelkugel wird schlieBlich auf ihre endgültige Größe
geschliffen und gebohrt. Bei dem vorstehend geschilderten Verfahren führt die gleichzeitige
Verwendung von Kork und winzigen gasgefüllten Zellen ("Microballons") zu einem synergistischen
Effekt mit Bezug auf die Stoßfestigkeit der Kuegel.
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Die-Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert.
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Beispiel 1 Es wurde gemäß dem in Fig. 2 veranschaulichten Verfahren
gearbeitet.
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Es wurden die folgenden Stoffe in den angegebenen Anteilmengen, bezogen
auf das Gesamtgewicht, gemischt: 100 Teile
Phenolharz, 9, 77 Teile
Hexamethylentetramin (als Querverkettungsmittel), 57 Teile Holzschnitzel, deren
größte Abmessung im Mittel 12, 7 mm betrug und von denen 90 Gew. % eine größte Abmessung
zwischen 0, 8 und 19 mm hatten, 42, 4 Teile Kork, 0, 0 Teile gasgefUllte Zellen
und 2, 5 Teile Odorierungsmittel. Die Gesamtzahl der Teile in dem vorstehend genannten
Gemisch betrug 211, 67. Aus diesem Gemisch wurde ein sphSrischer Kern hergestellt,
der ungefähr 2, 27 kg wog.
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Dieser Kern wurde in einer Form mit einem Durchmesser von 210 mm
angeordnet und zuerst 2 Stunden bei 110°C und dann 5 1/2 Stunden bei 149QC wärmebehandelt
und gehärtet.
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Der erhaltene Kern, der jetzt 2, 04 kg wog, wurde auf einen Kugeldurchmesser
von 197 mm abgedreht, so daB er 1, 76 kg wog.
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Der abgedrehte Kern wurde innerhalb eines Paares aus unvulkanisiertem
Hartkautschuk bestehender Schalenteile angeordnete die 3,52 kg wogen, so daB das
Gesamtgewicht des Kernes und der unvulkanisierten Schalenteile 5, 28 kg betrug.
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Die Schalenteile mit dem Kern wurden in der Form angeordnete wobei
unvulkanisierter Kautachuk in einer Menge von 0,09 kg auafloße so daß die Kugel
nunmehr 5, 19 kg wog.
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Die Schale der Kugel wurde unter W§rme und Druck vulkanisiert. Schließlich
wurde die Kugel auf einen Durchmesser von 218 mm abgedreht, wonach sie ein Gewicht
von 4,48 kg und ein Volumen von 5160 ccm hatte.
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Mit der so erhaltenen Kugel wurde dann ein Aufsohlagtest
durchgeführt,
bei dem die Kugel wiederholt aus einer Hoche von 1,5 m auf eine Betonplatte fallengelassen
wurde.
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Die Kugel konnte unter diesen Bedingungen 199 mal fallengelassen werden,
bevor sie einen Fehler zeigte.
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Beispiel 2 Das in Fig. 2 veranschaulichte Verfähren wurde wie folgt
durchgeführt.
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Es wurden die folgenden Stoffe in den angegebenen Anteilmengen, bezogen
auf das s Gesamtogewicht, gemischt : 100 Teile Phenolharz, 9, 77 Teile Hexamethylentetramin
(als Querverkettungsmittel), 57 Teile Holzschnitzel, deren größte Abmessung im Mittel
12,7 mm betrug und von denen 90 Gew. % eine gröBte Abmessung zwischen 0,8 und 19
mm hatten, 0, 0 Teile Kork, 42, 4 Teile winziger gasgefullter Phenolharzzellen ("Microballoons")
und 2, 5 Teile Odorierungsmittel. Die Gesamtzahl der Teile in dem vorstehend genannten
Gemisch betrug 211, 67. Aus diesem Gemisch wurde ein sphärischer Kern hergestellt,
der ungefähr 2, 27 kg wog.
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Dieser Kern wurde in einer Form mit einem Durchmesser von 210 mm
angeordnet und zuerst 2 Stunden bei 110°C und dann 5 1/2 Stunden bei 149°C wärmebehandelt
und gehärtet. Der sich ergebende Kern, der jetzt 2, 13 kg wog, wurde auf einen Kugeldurchmesser
von 197 mm abgedreht, so daß er 1,90 kg wog.
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Der abgedrehte Kern wurde innerhalb eines Paares aus
unvulkanisiertem
Hartkautschuk bestehender Schalenteile angeordnet, die 3,52 kg wogen, so daB das
Gesamtgewicht des Kernes und der unvulkanisierten Schalenteile 5, 42 kg betrug.
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Die Schalenteile mit dem Kern wurden in der Form angeordnet, wobei
unvulkanisierter Kautschuk in einer Menge von 0, 88 kg ausfloß, so daß die Kugel
nunmehr 4, 54 kg wog.
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Die Schale der Kugel wurde unter Wärme und Druck vulkanisiert. Schließlich
wurde die Kugel auf einen Durchmesser von 218 mm abgedreht, wonach sie ein Gewicht
von 4, 06 kg und ein Volumen von 5160 ccm hatte.
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Mit der so erhaltenen Kugel wurde dann ein Aufschlagtest durchgeführte
bei welchem die Kugel wiederholt aus einer Höhe von 1, 5 m auf eine Betonplatte
fallengelassen wurde. Die Kugel konn unter diesen Bedingungen 178 mal fallengelassen
werden, bevor sie einen Fehler zeigte.
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Beispiel 3 Das in Fig. 2 veranschaulichte Verfahren wurde wie folgt
durchgeführt.
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Es wurden die folgenden Stoffe in den angegebenen Anteilmengen, auf
das Gesamtgewicht bezogen, gemischt : 100 Teile Phenolharz, 9, 77 Teile Hexamethylentetr2min
(als Querverkettungsmittel), 57 Teile Holzschnitzel, deren grdßte abmessung im Mittel
12,7 mm betrug und von denen 90 Gew. % eine grotte Abmessung zwischen 0, 8 und 19
mm hattene 21, 2
Teile Kork, 21,2 Teile winziger gasgefüllter Phenolharzzellen
und 2, 5 Teile Odorierungsmittel. Die Gesamtzahl der Teile in dem vorstehend genannten
Gemisch betrug 211J67.
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Aus diesem Gemisch wurde ein sphärischer Kern hergestellt, der ungefahr
227kg??-og.
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Dieser Kern wurde in einer Form mit einem Durchmesser von 210 mm
angeordnet und zuerst 2 Stunden bie 110°C und dann 5 1/2 Stunden bei 149°C wärmebehandelt
und gehärtet.
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Der sich ergebende Kem der jetzt 2, 16 kg wog, wurde auf einen Kugeldurchmesser
von 197 mm abgedreht, so daß er 1, 94 kg wog.
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Der abgedrehte Kern wurde innerhalb eines Paares aus unvulkanisiertem
Hartkautschuk bestehender Schalenteile angeordnet, die 3,52 kg wogen, so daß das
Gesamtgewicht des Kernes und der unvulkanisierten Schalenteile 5,46 kg betrug.
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Die Schalenteile mit dem Kern wurden in der Form angeordnet, wobei
unvulkanisierter Kautschuk in'einer Menge von Oe68kgausfloßesodaS die Kugel nunmehr
4, 78 kg wog.
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Die Schale. der Kugel wurde unter Terme und Druck vulkanisiert. Schließlich
wurde die Kugel auf einen Durchmesser von 218 mm abgedreht, wonach sie ein Gewicht
von 4s20 kg und ein Volumen von 5160 com hatte.
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Mit der so erhaltenen Kugel wurde ein Aufschlagtest durchgeführte
bei dem die Kugel wiederholt aus einer Hoche von 1, 5 m auf eine Betonplatte fallengelassen
wurde. Die-
Kugel konnte unter diesen Bedingungen 278 mal fallengelassen
werden, bevor sie einen Fehler zeigte.
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Beispiel 4 Das Beispiel 3 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daB
die Holzschnitzel und die kleinen gasgelllten Phenolharzzellen durch Sägemehl ersetzt
wurden. Während des Herstellungsverfahrens wurden keine Dimensionen bestimmt.
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In diesem Fall erwies sich die Kugel in dem Aufschlagtest bereits
als fehlerhaft, nachdem sie nur 40 mal fallengelassen war.
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Durch die Erfindung ist somit eine neue Kegelkugelausbildung und
ein Verfahren zu ihrer Herstellung geschaffen worden, wodurch eine beträchtlich
erhöhte Schlagfestigkeit auf Grund der Verwendung einer Kombination von makroskopischen
zelleltigen organischen Schnitzeln und mikroskopischen gasgefüllten Zellen, die
in einer polymerischen Matrix verteilt sind, erhalten wird,