AT513639A1 - Verfahren zur Herstellung eines Skis - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Skis (1), wobei mehrere Schichten, insbesondere ein Skikern (5), zumindest eine Verstärkungsschicht (4), eine Deckschicht (7) und/oder ein Laufflächenbelag (3) zu einem Verbundkörper verklebt werden, wobei in einem ersten Schritt der Skikern (5) und die zumindest eine Verstärkungsschicht (4) im heißen Zustand zu einem Skikörper (11) verklebt werden und in einem zweiten Schritt der Skikörper (11) und zumindest eine weitere Schicht, insbesondere der Laufflächenbelag (3), im kalten Zustand miteinander verklebt werden.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Skis, wobei mehrere Schichten, insbesondere ein Skikern, zumindest eine Verstärkungsschicht, eine Deckschicht und/oder ein Laufflächenbelag, zu einem Verbundkörper verklebt werden.

Weiters betrifft die Erfindung einen Ski mit einem Verbundkörper, welcher mehrere miteinander verklebte Schichten, insbesondere einen Skikern, zumindest eine Verstärkungsschicht, eine Deckschicht und/oder einen Laufflächenbelag, aufweist.

Im Stand der Technik werden mehrschichtige Ski üblicherweise dadurch hergestellt, dass die Schichten unter Zwischenlage von Schichten eines warm härtenden Klebstoffs in eine Heißpressform eingelegt werden, welche anschließend über die Aushärttemperatur des Klebstoffs erhitzt wird. Die Klebeverbindungen werden sodann unter Druck ausgehärtet. Ein solches Verfahren wird untenstehend anhand von Fig. 4 noch näher erläutert. Hiermit kann ein besonders stabiler Zusammenhalt zwischen den Schichten erzielt werden. Nachteilig ist jedoch, dass durch die Erhitzung des Schichtaufbaus beim Heißpressen des Verbundkörpers Wärmespannungen hervorgerufen werden können, welche auf die materialspezifischen Wärmedehnungen der einzelnen Schichten zurückzuführen sind. In der Praxis hat sich gezeigt, dass die beim Stand der Technik auftretenden Wärmespannungen Einfluss auf die Vorspannung der Ski, d.h. die Wölbung des Skis zwischen Skischaufel und Skiende, nehmen können. In der Serienfertigung hat dies zur Folge, dass die Vorspannung der Ski einer gewissen Schwankungsbreite unterliegt. Für die Laufeigenschaften des Skis ist jedoch die präzise Einstellung der gewünschten Vorspannung essentiell. Demnach wäre es wünschenswert, wenn die mit dem bekannten Heißpressverfahren einhergehenden Nachteile behoben werden könnten, ohne den Zusammenhalt des Verbundkörpers zu beeinträchtigen.

In einem anderen Zusammenhang wurden im Stand der Technik zudem bereits mehrstufige Herstellungsverfahren vorgeschlagen, welche jedoch das Problem der Ausbildung von Wärmespannungen im Verbundkörper des Skis nicht lösen können.

Die DE 10 2004 060 061 Al offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Skis, bei welchem in einem vorläufigen Verfahrens- 2/30 2 schritt ein flacher Vorformling hergestellt wird, welcher sämtliche Schichten des Verbundkörpers, einschließlich einer Gleitoberfläche aus Polyethylen und einer Oberflächenschicht, aufweist. Hierbei wird zwischen dem Skikern und einem Verstärkungselement eine Trennebene ausgebildet, indem nahe dem vorderen o-der hinteren Ende des Vorformlings eine Schicht aus wärmeschmelzbarem Material angeordnet wird. In einem Weiterverarbeitungsschritt wird das wärmeschmelzbare Material aufgeschmolzen, so dass die Verstärkungsschichten entlang der Trennebene gleiten können, um die gewünschte Krümmung von Skiende bzw. Skischaufel einzustellen.

Nachteiligerweise wird jedoch auch bei diesem Verfahren der Schichtaufbau zur Gänze im heißen Zustand, insbesondere bei einer Temperatur von ungefähr 60°C, zusammengefügt, so dass der Verbundkörper weiterhin Wärmespannungen aufweisen kann, welche sich negativ auf die Einstellung der Vorspannung auswirken können .

Darüber hinaus ist aus der AT 359 887 ein Verfahren zum Herstellen von Ski bekannt, bei welchem zunächst zwei bahnförmige Halbfabrikate hergestellt werden, aus welchen der gewünschten Skiform entsprechende obere bzw. untere Skiteile ausgeschnitten werden. Der Oberteil weist hierbei eine Deckschicht, eine Metalllamelle und eine Zwischenklebeschicht auf. Der Unterteil ist entsprechend aus einer Gleitsohle, einer Metalllamelle und einer Zwischenklebeschicht aufgebaut. Anschließend werden der Oberund der Unterteil mit ihren Zwischenklebeschichten mittels eines Klebers oder Lösemittels kalt mit dem Skikern verklebt.

Bei diesem Verfahren ergibt sich jedoch das Problem, dass im Oberteil bzw. Unterteil Schichten mit stark unterschiedlicher Wärmeausdehnung zusammengefasst sind, so dass bei einer Fertigung des Oberteils bzw. Unterteils im heißen Zustand weiterhin Wärmespannungen entstehen würden. Andererseits wird in diesem Dokument zum Stand der Technik zwar angesprochen, dass die Schichten des Skis kalt verklebt werden können. Durch die Kaltverklebung sämtlicher Schichten, also auch der Kernschichten, wird die Festigkeit des Verbunds jedoch nachteiligerweise stark geschwächt. 3/30 3

Demzufolge hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, ein Verfahren zur Herstellung eines Skis und einen Ski, wie eingangs erwähnt, zu schaffen, mit welchem jeweils die Vorspannung des Skis in der Serienfertigung präzise eingehalten werden kann, ohne den Zusammenhalt des Verbundkörpers wesentlich zu schwächen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass in einem ersten Schritt der Skikern und die zumindest eine Verstärkungsschicht im heißen Zustand zu einem Skikörper verklebt werden, wobei in einem zweiten Schritt der Skikörper und zumindest eine weitere Schicht, insbesondere der Laufflächenbelag, im kalten Zustand miteinander verklebt werden.

Demnach wird in einem Vorfertigungsschritt der Skikörper aus Schichten mit einer vergleichsweise geringen Wärmeausdehnung erzeugt, welche insbesondere den Skikern und die zumindest eine Verstärkungsschicht umfassen. Hiefür wird ein warm härtender Klebstoff auf die Verbindungsflächen zwischen den einzelnen Schichten des Skikörpers aufgetragen. Anschließend werden die Klebeverbindungen durch Erhitzung über die Aushärttemperatur des Klebstoffs hergestellt. Beim Aushärten der Klebeverbindungen wird der Skikörper erhitzt, so dass die einzelnen Schichten des Skikörpers im heißen Zustand, d.h. bei vergleichsweise hoher Materialtemperatur, miteinander verbunden werden. Aufgrund der Auswahl der Materialien für den Skikörper werden hierbei nur sehr geringe Wärmespannungen aufgebaut, welche für die Ausprägung der Vorspannung im fertigen Ski vernachlässigbar sind. Andererseits kann durch die Aushärtung der Klebeverbindungen unter Hitzeeinwirkung ein besonders stabiler Zusammenhalt der den Skikörper aufbauenden Kernschichten erzielt werden. Vorteilhaft an der Heißverklebung der Kernschichten ist einerseits, dass heiß härtende Klebstoffe eine höhere Netzwerkdichte der reaktiven Stellen im Molekularverbund erreichen und somit zu höheren Klebefestigkeiten führen. Dies ist insbesondere für die Klebeverbindung zwischen der zumindest einen Verstärkungsschicht und dem Skikern erforderlich, da die Verstärkungsschicht in Verwendung des Skis hohen mechanischen Belastungen standhalten muss. Darüber hinaus nimmt die Viskosität des Klebstoffs mit höherer Temperatur ab, so dass eine stärkere Oberflächenbenetzung stattfin- 4/30 4 den kann. Weiters wird bei den heißhärtenden Klebstoffen infolge der Erhitzung die Reaktionsgeschwindigkeit wesentlich beschleunigt, so dass eine wirtschaftliche Fertigung des Skikörpers ermöglich wird. Demgegenüber reicht die Klebefestigkeit von kalthärtenden Klebstoffen nicht an jene von heißhärtenden Klebstoffen heran, so dass sich eine Kaltverklebung der den Skikörper aufbauenden, für die Festigkeit maßgeblichen Kernschichten als unzulänglich herausgestellt hat. Ungeachtet der für die Verklebung des Skikerns mangelhaften Klebefestigkeit hat sich gezeigt, dass die Topfzeit kalt härtender Klebstoffe, d.h. die Zeit zwischen dem Anmischen des Klebstoffs und dem Ende seiner Verarbeitbarkeit, zu kurz wäre, um sämtliche Schichten des Verbundkörpers zusammenzufügen. Erfindungsgemäß wird der Skikörper hingegen erst in einem zweiten Schritt mit der weiteren Schicht verbunden, welche aus einem Material mit einer vergleichsweise starken Wärmeausdehnung, insbesondere einem thermoplastischen Material, gefertigt ist. Um die Entstehung von Wärmespannungen im Verbundkörper zu verhindern, werden der Skikörper und die weitere Schicht im kalten Zustand, d.h. bei vergleichsweise tiefer Materialtemperatur, miteinander verklebt, so dass nur eine sehr geringe thermische Ausdehnung auftritt. Vorteilhafterweise kann daher die Heißverklebung zur Erzielung eines innigen Verbunds zwischen den als Skikörper vorgefertigten Kernschichten des Skis genutzt werden, während die stärker zur Wärmeausdehnung neigende weitere Schicht im kalten Zustand - und daher im Wesentlichen ohne Auswirkung auf die Vorspannung des fertigen Skis - aufgeklebt wird. Die Festigkeit der Klebeverbindung zwischen dem Skikörper und der weiteren Schicht ist zwar geringer als bei Verwendung eines heißhärtenden Klebstoffs, jedoch werden an diese Verbindung wesentlich geringere mechanische Anforderungen als an den Skikörper gestellt.

Um die Wärmespannungen im Verbundkörper auf ein vernachlässigbares Ausmaß zu senken, ist es günstig, wenn die Materialtempera-tur der weiteren Schicht beim Verkleben mit dem Skikörper zwischen 15°C und 35°C, vorzugsweise im Wesentlichen Raumtemperatur, beträgt. Demgegenüber kann die Materialtemperatur der einzelnen Schichten beim Erzeugen des Skikörpers, abhängig von der Aushärttemperatur des Klebstoffs, zwischen 90°C und 140°C, insbesondere zwischen 100°C und 120°C, betragen. Die Herstellung 5/30 5 des Skikörpers erfolgt demnach unter Zufuhr von Wärmeenergie, welche von einer geeigneten Wärmequelle bereitgestellt wird. Hiermit können besonders stabile Klebeverbindungen zwischen den Schichten des Skikörpers geschaffen werden, so dass der fertige Ski den hohen Anforderungen an die Belastbarkeit genügen kann. Aufgrund der Wärmezufuhr erhöht sich die Materialtemperatur der den Skikörper aufbauenden Schichten. Da die Wärmeausdehnungskoeffizienten der einzelnen Schichten des Skikörpers jedoch vergleichsweise niedrig sind und sich zudem wenig voneinander unterscheiden, weist der unter Wärmezufuhr hergestellte Skikörper keine bzw. nur sehr geringe Wärmespannungen auf. Andererseits wird die Klebeverbindung zwischen dem Skikörper und der Deckschicht und/oder die Klebeverbindung zwischen dem Skikörper und dem Laufflächenbelag erst dann hergestellt, wenn der Skikörper und die weitere Schicht im kalten Zustand, d.h. bei einer im Vergleich zur Fertigung des Skikörpers tiefen Materialtemperatur, vorliegen. Hiefür ist es insbesondere günstig, wenn der Skikörper auf Raumtemperatur abgekühlt wird, bevor die, vorzugsweise ebenfalls bei Raumtemperatur vorliegende, Deckschicht an der Oberseite und/oder der Laufflächenbelag an der Unterseite des abgekühlten Skikörpers aufgebracht wird. Im angegebenen Bereich der Materialtemperatur des Rohskikörpers bzw. der weiteren Schicht von 15°C bis 35°C treten hierbei lediglich geringe Wärmeausdehnungen auf, welche im Hinblick auf die Ausbildung von Wärmespannungen im Verbundkörper vernachlässigbar sind. Andererseits kann hiermit vermieden werden, dass die Fertigungsstätte aufgrund der unterschiedlichen Raumtemperaturen im Sommer und Winter klimatisiert werden müsste, was zu hohen Energiekosten führen würde. Für die Zwecke dieser Offenbarung soll sich die beanspruchte Materialtemperatur auf die Kerntemperatur des Skikörpers bzw. der weiteren Schicht beim Zusammenfügen beziehen.

Gemäß einer bevorzugten Variante werden der Skikörper und die weitere Schicht mittels eines kalthärtenden Klebstoffs miteinander verklebt. Als kalthärtender Klebstoff werden für die Zwecke dieser Offenbarung sämtliche Klebstoffe verstanden, welche zur Ausbildung der Klebeverbindung zwischen den zu verbindenden Schichten keine Wärmezufuhr benötigen, sondern in einem Temperaturbereich um die Raumtemperatur aushärten. Durch die Kaltverklebung können Wärmespannungen zwischen dem Skikörper und der 6/30 6 weiteren Schicht zuverlässig vermieden werden.

Vorzugsweise wird als kalthärtender Klebstoff ein Polymerisationsklebstoff, insbesondere ein Acrylat-Klebstoff, oder ein Lösemittelklebstoff, vorzugsweise auf Basis von Polyurethan, verwendet. Prinzipiell könnte jedoch auch ein hoch reaktives kalthärtendes Epoxidharz verwendet werden.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführung werden der Skikörper und die weitere Schicht mittels eines Schmelzklebstoffs miteinander verklebt. Hiermit werden Klebstoffe bezeichnet, welche bei Raumtemperatur im festen Zustand vorliegen und durch Erhitzung über die Schmelztemperatur aktiviert werden. Im aufgeschmolzenen Zustand des Schmelzklebstoffs können die zu verbindenden Schichten miteinander verklebt werden.

Zur Herstellung der Klebeverbindung ist es günstig, wenn der Schmelzklebstoff auf den Skikörper und/oder auf die weitere Schicht aufgetragen und anschließend durch Erhitzung aktiviert wird, während der Skikörper und die weitere Schicht im Wesentlichen im kalten Zustand gehalten werden. Demnach kann der Schmelzklebstoff entweder auf den Skikörper oder auf die weitere Schicht aufgebracht werden. Selbstverständlich können auch beide Verbindungsflächen, d.h. der Skikörper und die weitere Schicht, mit dem Schmelzklebstoff versehen werden. Die Erhitzung des Schmelzklebstoffs erfolgt hierbei derart, dass die die zu verbindenden Schichten im Wesentlichen im kalten Zustand bleiben. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Wärmezufuhr, beispielsweise mit einem Infrarotstrahler, gezielt auf die KlebstoffSchicht beschränkt wird. Zudem kann die Hitzeeinwirkung so kurz gehalten werden, dass zwar die dünne Klebstoffschicht aufgeschmolzen wird, die zu verbindenden Schichten jedoch nicht bzw. nur unwesentlich erwärmt werden.

Besonders bevorzugt ist hierbei, wenn der Schmelzklebstoff im aufgeschmolzenen Zustand auf den Skikörper und/oder auf die weitere Schicht aufgebracht wird, wobei der mit dem Schmelzklebstoff versehene Skikörper bzw. die weitere Schicht vor der Aktivierung des Schmelzklebstoffs auf die zweite, tiefere Materialtemperatur abgekühlt werden. Vorteilhafterweise können hiermit 7/30 7 jene Wärmespannungen relaxiert werden, welche beim Aufträgen des aufgeschmolzenen Schmelzklebstoffs auf den Skikörper bzw. auf die weitere Schicht entstanden sind.

Durch die Vorfertigung des Skikörpers wird vorteilhafterweise ermöglicht, dass die weitere Schicht, insbesondere der Laufflächenbelag, durch Rollenpressen auf den Skikörper aufgebracht wird. Durch die Verwendung des an sich bekannten Rollenpressverfahrens kann der zusätzliche Aufwand für das mehrstufige Herstellungsverfahren besonders gering gehalten werden. Somit birgt diese Ausführung erhebliche Vorteile hinsichtlich einer Automatisierung des Verfahrens, wodurch zudem Kostenersparnisse erzielt werden können. Beim Rollenpressverfahren wird der Schichtaufbau zwischen zusammenarbeitenden Rollen durchgeleitet, welche die Schichten miteinander verpressen. Dieses Verfahren ist an sich Stand der Technik, so dass hierauf nicht im Detail einzugehen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung wird der Skikörper durch Heißpressen in einer Heißpressform erzeugt. Die Herstellung von Ski im Heißpressverfahren ist in der Skibranche an sich weit verbreitet. Nachteiligerweise konnten hierbei jedoch beträchli-che Wärmespannungen zwischen den Schichten des Skikörpers und der Deckschicht bzw. dem Laufflächenbelag auftreten, wenn die Deckschicht und der Laufflächenbelag in den Heißpresszyklus einbezogen werden. Demgegenüber wird bei dem vorliegenden Verfahren durch Heißpressen ein Vorformling bestehend aus den Schichten mit vergleichsweise geringer Wärmeausdehnung erzeugt, bevor der Skikörper im ausgekühlten Zustand mit der weiteren Schicht verbunden wird, welche eine vergleichsweise starke Wärmeausdehnung aufweist.

Zum Verkleben des Skikörpers beim Heißpressen wird ein warmhärtender Klebstoff verwendet. Als warmhärtender Klebstoff wird für diese Offenbarung ein Klebstoff verstanden, dessen Reaktionstemperatur die Raumtemperatur wesentlich übersteigt. In der Skifertigung sind verschiedenste Klebstoffe bekannt, welche beim Heißverkleben der Schichten des Skikörpers eingesetzt werden können. Beispielsweise kann ein warm härtender Klebstoff aus der Gruppe der Epoxidharze oder aus der Gruppe der warm härtenden Po- 8/30 8 lyurethane verwendet werden. Typischerweise liegt die Reaktionstemperatur dieser Klebstoffe zwischen 90°C und 140 °C. Zur Vorfertigung des Skikörpers werden die einzelnen Schichten in die Heißpressform eingelegt, bevor die Temperatur innerhalb der Heißpressform über die Reaktionstemperatur des warmhärtenden Klebstoffs erhöht wird. Die Materialtemperatur des Skikörpers erhöht sich hierbei entsprechend. Wenn der Skikörper, wie bevorzugt, ausschließlich Schichten mit vergleichsweise geringer Wärmeausdehnung aufweist, entstehen beim Heißpressen nur sehr geringe Wärmespannungen, welche im Wesentlichen ohne Auswirkung auf die Vorspannung des fertigen Skis bleiben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist der Skikörper als Verstärkungsschicht (en) einen Obergurt und/oder einen Untergurt auf. Je nach Ausführung kann wahlweise nur ein Obergurt oder auch nur ein Untergurt vorgesehen sein. Bevorzugt ist jedoch zumindest ein Obergurt und zumindest ein Untergurt vorgesehen, welche sich vorzugsweise über im Wesentlichen die gesamte Skilänge erstrecken. Zwischen dem Obergurt und dem Untergurt befindet sich der Skikern, welcher ein- oder mehrschichtig, insbesondere aus Holz oder Kunststoff, gefertigt sein kann. Der Obergurt ist oberhalb des Skikerns, auf Seite der Deckschicht, und der Untergurt ist unterhalb des Skikerns, auf Seite des Laufflächenbelags, angeordnet.

Zur Aussteifung des Skikörpers ist es günstig, wenn die zumindest eine Verstärkungsschicht aus einem Faserverbundkunststoff oder einem Metall gefertigt wird. Demnach kann die Begurtung des Skis durch Metallschichten oder Schichten aus Faserverbundkunststoff, beispielsweise glasfaserversstärkter oder kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, gebildet werden.

Wie im Stand der Technik an sich üblich, wird der Laufflächenbelag bevorzugt aus Polyethylen gefertigt. Dieses Material unterliegt einer wesentlich stärkeren Wärmeausdehnung als die Materialien der Verstärkungsschicht bzw. des Skikerns, so dass bei der im Stand der Technik üblichen Heißverklebung des Laufflächenbelags beträchtliche Wärmespannungen bzw. Abweichungen in der Vorspannung des Skis auftreten können. Bei der vorliegenden Ausführung werden der PE-Laufflächenbelag und der Skikörper im kalten 9/30 9

Zustand miteinander verklebt, so dass keine bzw. nur geringe Wärmespannungen auftreten und die Vorspannung des Skis mit hoher Genauigkeit eingestellt werden kann.

Darüber hinaus ist es, wie an sich bekannt, von Vorteil, wenn die Deckschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polymethylmethacrylat, Polyamid oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, gefertigt wird. Die Materialien für die Deckschicht weisen einen wesentlich höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die Schichten des Skikörpers auf. Indem die Deckschicht im kalten Zustand auf den im heißen Zustand vorgefertigten Skikörper aufgebracht wird, kann vorteilhafterweise der Einfluss von Wärmespannungen auf die Vorspannung des Skis wesentlich reduziert werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird zudem durch einen Ski der eingangs angeführten Art gelöst, bei welchem der Skikern und die zumindest eine Verstärkungsschicht mittels eines warm härtenden Klebstoffs zu einem Skikörper verklebt sind, welcher mittels einer Schicht eines kalthärtenden Klebstoffs oder eines Schmelzklebstoffs mit zumindest einer weiteren Schicht, insbesondere mit dem Laufflächenbelag, verklebt ist.

Die damit erzielbaren Vorteile und technischen Effekte entsprechen dem zuvor erläuterten Verfahren, auf welches hiermit verwiesen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung veranschaulichten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, noch weiter erläutert. Im Einzelnen zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht eines als Verbundkörper ausgebildeten Skis im unbelasteten Zustand, wobei die Wölbung bzw. Vorspannung zwischen Skischaufel und Skiende voll ausgeprägt ist;

Fig. 2 eine Ansicht des Skis gemäß Fig. 1 im zur Hälfte belasteten Zustand; 10/30 10

Fig. 3 eine Ansicht des Skis gemäß Fig. 1, 2 im vollbelasteten Zustand;

Fig. 4 eine Ansicht einer Heißpressform zur Herstellung des Skis in einem einstufigen Verfahren gemäß Stand der Technik;

Fig. 5 bis 8 Ansichten von Zwischenstufen eines Skis bei Ausführung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens;

Fig. 9 eine Ansicht des aus dem Verfahren gemäß Fig. 5 bis 8 resultierenden Skis;

Fig. 10 und Fig. 11 Ansichten von erfindungsgemäßen Ausführungen eines Alpinskis; und

Fig. 12 und Fig. 13 Ansichten von erfindungsgemäßen Ausführungen eines Langlaufskis.

In Fig. 1 bis 3 ist schematisch ein Ski 1 mit einer Skischaufel 1' und einem Skiende 1'' gezeigt. Als „Ski" werden für die Zwecke dieser Offenbarung allgemein Sportgeräte zum Gleiten auf Schnee bezeichnet, worunter neben Alpinski, Langlaufski auch Snowboards oder dergl. fallen sollen. Im unbelasteten Zustand gemäß Fig. 1 liegt der Ski 1 einerseits an einer vorderen Kontaktzone 2' und andererseits an einer hinteren Kontaktzone 2'' auf einer ebenen Unterlage 8 auf. Somit ist die auf den Ski 1 wirkende Kraft F gleich Null.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Ski 1 entlang seiner unteren Begrenzungsfläche, welche durch die äußere Seite eines Laufflächenbelags 3 gebildet ist, in Pfeilrichtung H konkav gewölbt.

Die Wölbung des Skis 1 zwischen den Kontaktlinien 2' bzw. 2'' wird als Vorspannung des Skis 1 bezeichnet. Anhand des Beispiels eines Langlaufskis wird im Folgenden kurz erläutert, welche Bedeutung der Vorspannung zukommt.

Gemäß Fig. 2 ist der Ski 1 mit einer Kraft F belastet, welche beispielsweise dem halben Körpergewicht eines Langläufers entspricht. Aufgrund der Kraft F entsteht unterhalb des Skis 1 eine Druckverteilung, welche einen vorderen Druckbereich PI sowie ei- 11/30 11 nen hinteren Druckbereich P2 bildet. Zwischen diesen Bereichen bleibt eine Zone X druckfrei. In dieser Zone X kann im Falle eines Langlaufskis für den klassischen Diagonalschritt Steigwachs aufgebracht werden. Beim Gleitvorgang verteilt sich das Körpergewicht auf beide Ski, wobei das Steigwachs nicht mit der Schneeoberfläche in Berührung kommt und somit den Gleitvorgang nicht behindert.

Gemäß Fig. 3 wird der Ski 1 mit einer Kraft F belastet, welche dem gesamten Körpergewicht des Langläufers entspricht. Hierbei ergibt sich die in Fig. 3 veranschaulichte Druckverteilung P3, bei welcher die druckfreie Zone X verschwindet und der Ski 1 im Wesentlichen nur in seinem Mittelbereich innigen Kontakt mit der Ebene 8 aufweist. Diese Druckverteilung führt dazu, dass sich das aufgebrachte Steigwachs bei Belastung mit dem vollen Körpergewicht innig mit der Schneeoberfläche verbinden kann, so dass der Langläufer bergauf steigen kann.

Werden die übrigen physikalischen Eigenschaften des Skis 1, wie Schichtaufbau, Biegesteifigkeitsverteilung oder Breite, konstant gehalten, so können durch Variation der Vorspannung gezielt verschiedene Druckverteilungen und unterschiedliche Laufeigenschaf-ten eingestellt werden. Demzufolge ist es wünschenswert, dass bei der Herstellung von Skiern die gewünschte Vorspannung durch den Herstellungsprozess sichergestellt wird, wobei die Vorspannung in der Serienfertigung möglichst geringen Schwankungen unterliegen soll. Nach dem Stand der Technik wurde dieses Ziel nicht zur vollen Zufriedenheit erreicht.

Fig. 4 zeigt schematisch die Herstellung des mehrschichtigen Skis 1 in einem bekannten Verfahren, bei welchem die einzelnen Schichten unter Zwischenschaltung von Schichten eines warm härtenden Klebstoffs 8 in eine Heißpressform 10 eingelegt werden.

In der gezeigten Ausführung weist der Schichtaufbau einen Laufflächenbelag 3, insbesondere aus Polyethylen, Verstärkungsschichten 4, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff oder einem Metall, einen Skikern 5 mit Seitenzungen bzw. Seitenwänden 6, insbesondere jeweils aus Holz, und eine Deckschicht 7, insbesondere aus einem thermoplastischen Material, auf. Die Heißpressform 9 wird mit einer Deckplatte 10' verschlossen. In 12/30 12 weiterer Folge wird mittels einer Skipresse (nicht gezeigt) von außen ein Druck P aufgebracht. Durch Wärmezufuhr wird in der Heißpressform 10 eine Temperatur T erzeugt, welche die Aushärttemperatur des warm härtenden Klebstoffs 8 übersteigt. Der warm härtende Klebstoff 8 wird üblicherweise aus der Gruppe der Epoxidharze oder Polyurethanharze ausgewählt und weist daher eine hohe Aushärttemperatur auf. Um eine ausreichende Verklebung der einzelnen Schichten zu gewährleisten, ist es zudem nötig, den Schichtaufbau einem hohen Druck auszusetzen. Üblicherweise wird der Ski 1 daher unter Drücken von ca. 5 bis 10 bar sowie Temperaturen T von ca. 90°C - 130°C verklebt.

Nachteiligerweise können die hohen Temperaturen jedoch eine nicht konstante Vorspannung des Skis verursachen. Der Grund dafür liegt in den Wärmespannungen, welche bei diesem Prozess im Verbundkörper hervorgerufen werden. Wärmespannungen entstehen durch Wärmedehnung und sind materialspezifisch. In einem vereinfachten Modell ist die Wärmespannung jeweils direkt proportional dem Elastizitätsmodul des Materials, dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der auftretenden Temperaturdifferenz. Für die Betrachtung am Ski reicht es aus, das Problem auf den linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten zu reduzieren.

Beim Herstellungsverfahren gemäß Fig. 4 wird nach dem Einbau der einzelnen Materialien die Heißpressform 10 von Raumtemperatur auf die benötigte Reaktionstemperatur des Klebstoffs, beispielsweise 100°C, erwärmt. Zeitverzögert werden die einzelnen Schichten erwärmt und beginnen sich auszudehnen. Hierbei werden Wärmespannungen ausgebildet. Ab einem gewissen Zeitpunkt werden die ausgedehnten Schichten durch die parallel stattfindende chemische Vernetzungsreaktion des Klebstoffs 8 fest miteinander verbunden. Nach Beendigung der Vernetzung wird die Heißpressform 10 mit dem darin gefertigten Ski 1 auf Raumtemperatur abgekühlt.

Wenn die einzelnen Schichten des Skis 1 unterschiedlichen Wärmeausdehnungen unterliegen, kann selbst bei gleichbleibenden Umgebungsbedingungen eine unterschiedliche Vorspannung des Skis entstehen. Hauptverantwortlich für die Schwankung der Vorspannung sind jene Schichten, die einen sehr großen Wärmeausdehnungskoeffizienten besitzen. Im Falle eines Skis sind dies ins- 13/30 13 besondere die thermoplastischen Materialien des Laufflächenbelags 3 und der Deckschicht 7, wobei insbesondere die Wärmedehnung des Laufflächenbelags 3 aus Polyethylen starken Einfluss auf die Variation der Vorspannung nimmt.

Tabelle 1 zeigt eine Übersicht der linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten α der in der Skiproduktion üblicherweise verwendeten Materialien.

Tabelle 1:

Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK) α ca. 5 x 1CT6 K“1 Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK) α ca. -0,1 x 10“6 K_1 Aluminium α ca. 23 x 10~6 K”1 Holz α ca. 8 x 10~6 K”1 Polymethylmethacrylat (PMMA) α ca. 70 x 10~6 K“1 Polyamid PA11/PA12 α ca. 10 x 10'5 K'1 Polyethylen α ca. 2 x 10~4 K_1

Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, weist Polyethylen einen maßgeblich höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als die übrigen Materialien auf. Darüber hinaus liegen die üblichen Verklebungstemperaturen des warm härtenden Klebstoffs 8 in einem Bereich, bei welchem es zum Aufschmelzen des kristallinen Bereichs des Polyethylens kommt, so dass beim Verkleben komplexe thermisch bedingte physikalisch-chemische Vorgänge ablaufen. In der Praxis hat sich gezeigt, dass der Laufflächenbelag 3 aus Polyethylen hauptverantwortlich für die Schwankung der Vorspannung des Skis bei Ausführung des in Fig. 4 veranschaulichten Herstellungsverfahrens ist. Auch die Deckschicht aus Polyamid unterliegt jedoch einer vergleichsweise starken Wärmeausdehnung.

Um diese Nachteile zu beseitigen, wird der Ski 1 gemäß Fig. 5 bis 9 in mehreren Stufen gefertigt, mit welchen das unterschiedliche thermische Verhalten der einzelnen Schichten berücksichtigt wird. 14/30 14

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, wird in einem ersten Schritt durch Heißpressen ein Skikörper 11 hergestellt, welcher zumindest die Verstärkungsschichten 4, den Skikern 5 und die Seitenwände 6 aufweist. Als Verstärkungsschichten 4 sind ein Obergurt 12 und ein Untergurt 13 vorgesehen, welche jeweils aus einem Faserverbundkunststoff oder einem Metall gefertigt sind. Der Skikern 5 und die Seitenwände 6 sind zwischen dem Obergurt 12 und dem Untergurt 13 angeordnet. Als Material für den Skikern 5 und die Seitenwände 6 ist bevorzugt Holz vorgesehen, welches auch in mehreren Lagen angeordnet sein kann. Alternativ kann der Skikern 5 aus einem synthetischen Schaum oder einer Wabenkernstruktur gefertigt sein.

Wie aus Fig. 5 weiters ersichtlich, erfolgt die Fertigung des Skikörpers 11 in der Heißpressform 10 entsprechend dem bekannten einstufigen Verfahren gemäß Fig. 4 mit Hilfe eines geeigneten warm härtenden Klebstoffs 8, welcher auf die Verbindungsflächen, insbesondere zwischen dem Obergurt 12 und dem Skikern 5 bzw. zwischen dem Skikern 5 und dem Untergurt 13 aufgetragen wird.

Der warm härtende Klebstoff 8 ist bevorzugt aus der Gruppe der Epoxidharze oder Polyurethane ausgewählt. Durch Erhitzung der Heißpressform 10 über die Reaktionstemperatur des Klebstoffs bei gleichzeitiger Druckbeaufschlagung des Skikörpers 11 werden die Klebeverbindungen ausgehärtet. Die Schichten des Skikörpers 11 werden hierbei entsprechend der Temperatur in der Heißpressform 10, welche zwischen 90°C und 140 °C beträgt, auf eine gegenüber Raumtemperatur erhöhte Materialtemperatur erhitzt, so dass der Skikörper 11 im heißen Zustand zusammengefügt wird.

Wie aus Fig. 5 weiters ersichtlich, ist der Skikörper 11 ausschließlich aus Materialien aufgebaut, welche einen vergleichsweise geringen linearen Wärmeausdehnungskoeffizienten a aufweisen (vgl. Tabelle 1). Demnach ist der Skikörper 11 insbesondere frei von thermoplastischen Schichten, welche einer wesentlich stärkeren Wärmeausdehnung als der Skikörper 11 unterliegen. Somit werden keine bzw. nur sehr geringe Wärmespannungen aufgebaut, wenn der Skikörper 11 in der Heißpressform 10 erzeugt wird. Vorteilhafterweise können hiermit in der Serienfertigung solcher Ski 1 Schwankungen in der Vorspannung des Skikörpers 11 weitestgehend unterbunden werden. 15/30 15

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird der Skikörper 11 anschließend auf eine zweite, tiefere Materialtemperatur, insbesondere Raumtemperatur, abgekühlt, bevor der Skikörper 11 im kalten Zustand mit zumindest einer weiteren Schicht 14 verklebt wird, welche einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizient α als jede Schicht des Skikörpers 11 aufweist. Demnach liegt der Skikörper 11 im kalten bzw. abgekühlten Zustand vor, wenn der Skikörper 11 mit der, ebenfalls im kalten Zustand vorliegenden, weiteren Schicht 14 verbunden wird.

Gemäß Fig. 6 ist als weitere Schicht 14 die Deckschicht 7 vorgesehen, welche aus einem thermoplastischen Material mit starker Neigung zur Wärmeausdehnung, beispielsweise Polyamid oder PMMA, gefertigt ist. Um die Deckschicht 7 im kalten Zustand mit dem Skikörper 1 vereinen zu können, wird zwischen den Verbindungsflächen von Deckschicht 7 und Skikörper 11 eine Schicht 15 aus einem Klebstoff angeordnet, welcher zur Verklebung keine Durcherwärmung der weiteren Schicht 14 bzw. des Rohskikörpers 11 benötigt. Somit können der Skikörper 11 und die Deckschicht 7 im kalten Zustand miteinander verklebt werden. Durch die Verklebung des Skikörpers 11 mit der Deckschicht 7 werden im fertigen Ski 1 keine Wärmespannung hervorgerufen, so dass die Vorspannung mit hoher Genauigkeit eingehalten werden kann.

Als KlebstoffSchicht 15 kann einerseits ein hochreaktiver, kalthärtender Klebstoff verwendet werden, welcher aus der Gruppe der Acrylatklebstoffe oder aus der Gruppe der kalthärtenden Polyurethanklebstoffe ausgewählt sein kann. Der Polyurethanklebstoff kann als Lösemittelklebstoff angewendet werden. Hierbei wird der kalthärtende Klebstoff im flüssigen Zustand aufgetragen. Während einer vorgegebenen Ablüftezeit verdampft das Lösemittel. Anschließend wird die Deckschicht 7 unter Anwendung von Druck, skizziert mit den Pfeilen P in Fig. 6, auf den Skikörper 11 aufgeklebt.

Alternativ kann der Klebstoff der Schicht 15 aus der Gruppe der Schmelzklebstoffe, insbesondere der reaktiven Schmelzklebstoffe, ausgewählt sein. In diesem Fall wird der Schmelzklebstoff im aufgeschmolzenen Zustand auf die Deckschicht 7 und/oder den Ski- 16/30 16 körper 11 aufgebracht. Anschließend werden die Deckschicht 7 bzw. der Skikörper 11 auf die zweite, tiefere Materialtemperatur abgekühlt, so dass im kalten Zustand der Deckschicht 7 bzw. des Skikörpers 11 etwaige Wärmespannungen relaxieren können. Anschließend wird der Schmelzklebstoff durch Wärmezufuhr, beispielsweise mittels eines Infrarotstrahlers, in einer Weise aktiviert, dass weder die Deckschicht 7 noch der Skikörper 11 durchwärmt werden. Nach der Aktivierung des Schmelzklebstoffs werden die Deckschicht 7 und der Skikörper 11 unter Druck P zusammengefügt. Die Druckaufbringung kann dabei mit jeder geeigneten Pressvorrichtung, beispielsweise einer Membranpresse, erfolgen. Hiermit wird eine im Wesentlichen spannungsfreie Zwischenstufe des Skis 1 erhalten.

Gemäß Figur 7 weist die Deckschicht 7 nach der Verklebung mit dem Skikörper 11 noch Überstände 7', 7'' auf, welche in einem nicht näher dargestellten Schritt, beispielsweise durch Beschneiden mit Messern, entfernt werden.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, wird der Skikörper 11 in einem nächsten Schritt mit dem Laufflächenbelag 3 verklebt. Hiefür wird zwischen der Unterseite des Skikörpers 11 und dem Laufflächenbelag 3 eine weitere KlebstoffSchicht 15 vollflächig aufgetragen, welche einerseits aus der Gruppe der kalthärtenden Klebstoffe oder aus der Gruppe der Schmelzklebstoffe ausgewählt sein kann. Für die Verklebung des Laufflächenbelags 3 mit dem Skikörper 11 gelten die oben im Zusammenhang mit der Verklebung der Deckschicht 7 beschriebenen Anforderungen. Demnach ist es insbesondere wesentlich, dass der Skikörper 11 und der Laufflächenbelag 3 im kalten Zustand miteinander verklebt werden, wenn die Materialtemperatur von Skikörper 11 und Laufflächenbelag 3 wesentlich niedriger als die Materialtemperatur der Kernschichten beim Heißpressen des Skikörpers 11 ist.

In Fig. 9 ist der fertige Ski 1 gezeigt, welcher durch das Verfahren gemäß Fig. 5 bis 8 erhalten wird. Der Ski 1 weist den mit Hilfe des warm härtenden Klebstoffs 8 zusammengehaltenen Skikörper 11 auf, welcher die Schichten mit geringer Neigung zur Wärmedehnung umfasst. Demgegenüber sind die Deckschicht 7 und der Laufflächenbelag 3 mittels Schichten 15 des im kalten Zustand 17/30 17 der beteiligten Schichten ausgehärteten Klebstoffs miteinander verbunden. Somit ist der fertige Ski 1 weitestgehend frei von inneren thermischen Spannungen, wodurch die Vorspannung in der Serienproduktion nahezu konstant gehalten werden kann. Darüber hinaus ist von Vorteil, dass die weitere Schicht 14, insbesondere der Laufflächenbelag 3, durch ein Rollenpressverfahren auf dem Skikörper 11 angebracht werden kann.

In den Fig. 10 bis 13 sind weitere Ausführungen von Ski 1 gezeigt, welche mit Hilfe des vorstehend erläuterten Verfahrens gemäß Fig. 5 bis 8 hergestellt sind.

Fig. 10 und Fig. 11 zeigen im Querschnitt Ausführungen eines Alpinskis, welcher gemäß Fig. 10 in Sandwichbauweise und gemäß Fig. 11 in Schalenbauweise ausgeführt ist. Gemäß Fig. 10 weist der Skikörper 11 einen Skikern 5 mit Seitenwänden 6 auf, welcher beidseitig mit jeweils zwei Verstärkungsschichten 4 versehen ist. Die Schichten des Skikörpers 11 sind hierbei mittels des warm härtenden Klebstoffs 8 miteinander verbunden. Die Skioberfläche ist durch die Deckschicht 7 gebildet, welche mittels des im kalten Zustand von Skikörper 11 und Deckschicht 7 ausgehärteten KlebstoffSchicht 15 an der Oberseite des Skikörpers 11 angebracht ist. Die Skiunterseite ist durch den Laufflächenbelag 3 gebildet, welcher mittels einer weiteren KlebstoffSchicht 15 an der Unterseite des Skikörpers 11 angebracht ist. Die Klebstoffschichten 15 erstrecken sich bei sämtlichen Ausführungen des Skis 1 über im Wesentlichen die gesamte Länge des Skis 1.

Die Ausführung gemäß Fig. 11 unterscheidet sich dadurch von jener der Fig. 10, dass die Deckschicht 7 und der obere der beiden Obergurte 12 seitlich nach unten gezogen sind, so dass die Deckschicht 7 und der darunterliegende Obergurt 12 im Wesentlichen U-förmig gestaltet sind. Darüber hinaus sind in Fig. 10, 11 Kanten 16, insbesondere aus Stahl, ersichtlich, welche den Laufflächenbelag 3 nach außen begrenzen.

Fig. 12 und Fig. 13 zeigen im Querschnitt Ausführungen eines Langlaufskis, welcher gemäß Fig. 12 in Sandwichbauweise und gemäß Fig. 13 in Schalenbauweise ausgebildet ist. Der Schichtaufbau der gezeigten Langlaufski entspricht im Wesentlichen demje- 18/30 18 nigen der entsprechenden Alpinski gemäß Fig. 10 bzw Fig. 11, wobei jedoch jeweils nur ein Obergurt 12 bzw. nur ein Untergurt 13 vorgesehen ist. Zudem fehlen die bei Alpinski vorhandenen Stahlkanten, wobei andererseits eine mittige Laufrille im Laufflächenbelag 3 vorgesehen ist.

Selbstverständlich handelt es sich bei den gezeigten Ausführungen um prinzipielle Darstellungen von Ski 1 zur Veranschaulichung der Erfindung, wobei der Schichtaufbau je nach Einsatzzweck in vielfältiger Weise hiervon abweichen kann. Darüber hinaus versteht sich, dass die Dicke der Klebstoffschichten 8, 15 in der Zeichnung übertrieben dargestellt ist.

Wesentlich ist für die gezeigten Ausführungen, dass die zumindest eine weitere Schicht 14 aus thermoplastischem Material, insbesondere der Laufflächenbelag 3, im kalten Zustand mit dem unter Hitzeeinwirkung vorgefertigten Skikörper 11 verklebt werden . 19/30

Claims (15)

19 Patentansprüche : 1. Verfahren zur Herstellung eines Skis (1), wobei mehrere Schichten, insbesondere ein Skikern (5) , zumindest eine Verstärkungsschicht (4), eine Deckschicht (7) und/oder ein Laufflächenbelag (3), zu einem Verbundkörper verklebt werden, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt der Skikern (5) und die zumindest eine Verstärkungsschicht (4) im heißen Zustand zu einem Skikörper (11) verklebt werden, wobei in einem zweiten Schritt der Skikörper (11) und zumindest eine weitere Schicht (14), insbesondere der Laufflächenbelag (3), im kalten Zustand miteinander verklebt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialtemperatur der weiteren Schicht (14) beim Verkleben mit dem Skikörper (11) zwischen 15°C und 35°C, vorzugsweise im Wesentlichen Raumtemperatur, beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Skikörper (11) und die weitere Schicht (14) mittels eines kalthärtenden Klebstoffs miteinander verklebt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als kalthärtender Klebstoff ein Polymerisationsklebstoff, insbesondere ein Acrylat-Klebstoff, oder ein Lösemittelklebstoff, vorzugsweise auf Basis von Polyurethan, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Skikörper (11) und die weitere Schicht (14) mittels eines Schmelzklebstoffs miteinander verklebt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff auf den Skikörper (11) und/oder auf die weitere Schicht (14) aufgetragen und anschließend durch Erhitzung aktiviert wird, während der Skikörper (11) und die weitere Schicht (14) im Wesentlichen im kalten Zustand gehalten werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzklebstoff im aufgeschmolzenen Zustand auf den 20/30 20 Skikörper (11) und/oder auf die weitere Schicht (14) aufgebracht wird, wobei der mit dem Schmelzklebstoff versehene Skikörper (11) bzw. die weitere Schicht (14) vor der Aktivierung des Schmelzklebstoffs abgekühlt werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schicht (14), insbesondere der Laufflächenbelag (3), durch Rollenpressen auf den Skikörper (11) aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Skikörper (11) durch Heißpressen in einer Heißpressform (10) erzeugt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Skikern (5) und die zumindest eine Verstärkungsschicht (4) beim Heißpressen mittels eines warm härtenden Klebstoffs (8), insbesondere mittels eines Epoxidharzes oder eines Polyurethanharzes, miteinander verbunden werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Skikörper (11) als Verstärkungsschicht(en) (4) einen Obergurt (12) und/oder einen Untergurt (13) aufweist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Verstärkungsschicht (4) aus einem Faserverbundkunststoff oder einem Metall gefertigt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufflächenbelag (3) aus Polyethylen gefertigt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (7) aus einem thermoplastischen Kunststoff, insbesondere Polymethylmethacrylat, Polyamid oder Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymerisat, gefertigt wird.

15. Ski (1) mit einem Verbundkörper, welcher mehrere miteinander verklebte Schichten, insbesondere einen Skikern (5), zumindest eine Verstärkungsschicht (4), eine Deckschicht (7) und/oder ei- 21/30 21 nen Laufflächenbelag (3), aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Skikern (5) und die zumindest eine Verstärkungsschicht (4) mittels eines warm härtenden Klebstoffs (8) zu einem Skikörper (11) verklebt sind, welcher mittels einer Schicht (15) eines kalthärtenden Klebstoffs oder eines Schmelzklebstoffs mit zumindest einer weiteren Schicht (14), mit dem Laufflächenbelag (3), verklebt ist. 22/30