CH666410A5 - Ski. - Google Patents

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CH666410A5
CH666410A5 CH6169/83A CH616983A CH666410A5 CH 666410 A5 CH666410 A5 CH 666410A5 CH 6169/83 A CH6169/83 A CH 6169/83A CH 616983 A CH616983 A CH 616983A CH 666410 A5 CH666410 A5 CH 666410A5
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Description

BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft einen Ski nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Leichtbauteile im Sandwich-Verfahren sind dadurch charakterisiert, dass ein Stützkern aus leichtem Material nach dem letzten Stand der Technik vornehmlich aus Hölzern bzw. Schaumwerkstoffen mit verhältnismässig geringem spezifischem Gewicht und durchschnittlichen mechanischen Eigenschaften mit Deckschichten aus hochfesten Materialien (Materialien, deren mechanische Eigenschaften mindestens den 10-fachen Wert, vornehmlich den 100-fachen Wert wie der Kernwerkstoff aufweisen) verklebt sind und dadurch ein möglichst gutes Verhältnis von Steifigkeit bzw. Festigkeit zu Gewicht annehmen.
Deckschichten können Metalle seih, deren mechanische Eigenschaften richtungsunabhängig sind (auch daraus hergestellte Bauteile weisen richtungsunabhängige Eigenschaften auf) bzw. faserverstärkte Kunststoffe mit hohen mechanischen Eigenschaften in Faserrichtung (auch das hergestellte Bauteil weist richtungsabhängige Eigenschaften auf).
Aufgabe der Stützkerne oder Kernmaterialien ist die Distanzierung der eigenschaftsbildenden Deckschichten durch Aufnahme von Druckkräften bzw. in der Verklebungszone von Scherkräften.
Bei hohen Anforderungen von Seiten der Bauteilgewichte oder mechanischen Eigenschaften an das Bauteil werden nach dem letzten Stand der Technik Wabenkerne eingesetzt. Solche Wabenkerne können aus dünnen Folien aufgebaut sein, welche unter Verwendung von Klebstoffen zu einer Wabenstruktur geformt sind, wobei sechseckige Zellen in einer regelmässigen geometrischen Anordnung gebildet werden. Ihre Anwendung findet in der Luft- und Raumfahrt in Form von Rumpfschalen, Tragflächenbeplankungen, Leitwerksflächen, Triebwerksgruppen und -Verschalungen, Türen, Luken, Böden und Innenausbauten, aber auch bei Skiern als Skikern Anwendung. So ist durch die AT-PS 215 868 ein Ski bekanntgeworden, bei welchem zwischen einem Ober- und Untergurt ein Kernteil aus einem bienenwabenartigen Formkörper aus Metall, insbesondere aus Leichtmetall oder aus Kunststoff, insbesondere aus Polyesterharz vorgesehen ist. Ein Nachteil dieser Wabenkonstruktion besteht darin, dass sie eine verhältnismässig genaue Verformung der einzelnen Folien erforderlich macht und ausserdem eine geringe Festigkeit quer zu den Zellen besitzt.
Nachteil dieser Wabenkern-Konstruktionen sind der hohe Preis, der durch die aufwendigen Herstellungsverfahren, insbesondere bei Waben-Strukturen aus Papier- oder Kunststoff-Folien begründet ist und die schlechte Elastizität der Strukturen (in die Richtungen senkrecht zur Stützrichtung bei der Verarbeitung der Kernmaterialien zu den Sand-wich-Bauteilen).
Wabenkerne sind aufgrund des Sechseck-Grundrisses der einzelnen Waben quasi isotrop und sind herstellbar mit einem Raumgewicht bis zu 40 kg/m3.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der hochwertigen Wabensysteme zu beseitigen und dass die Stützkerne zu wesentlich geringeren Herstellungskosten durch die einfachere Automatisierbarkeit des Herstellverfahrens verfügbar sind bzw. dass die Stützkerne wesentlich besser, z.B. durch ihre anisotropen Eigenschaften, auf die Einsatzaufgabe an-gepasst werden können.
In der Verpackungsstoff-Industrie ist die Herstellung von Verbunden aus gewellten Folien mit dazwischenliegenden ebenen Folien Stand der Technik. Entsprechende Verbünde werden als Wellpappe bezeichnet.
Die Verbünde werden in der Verpackungs-Industrie so eingesetzt, dass die berührende der Wellen-Struktur am Verpackungsgut anhegt und dass die Wellen-Struktur durch seine Flexibilität zur Reduzierung der Stossbeanspruchung auf das Verpackungsgut verwendet wird. Es sind daher entsprechend wirtschaftliche Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung entsprechender Verbünde bekannt.
Diese Aufgabe wird bei einem Ski der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäss durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Im Gegensatz zur Verpackungs-Industrie werden die Verbünde aus gewellten Folien und ebenen Folien erfindungsgemäss in Richtung der Hohlraumachsen belastet und dadurch die stehenden Folienlager auf Druck beansprucht.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, in welcher Ausführungsbeispiele des er-findungsgemässen Leichtbaukerns des Skis dargestellt sind.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt des Kerns des Skis,
Fig. 2 eine Schicht desselben,
Fig. 3 eine Ausführungsform einer Endschicht und
Fig. 4 den Ski, insbesondere einen Langlaufski in Draufsicht.
Der gegenständliche Leichtbaukern des Skis besteht aus aufeinanderfolgenden Schichten nach Fig. 2, von welchen jede aus einer gewellten Folie 1 sowie einer Unterlage 2 besteht, welche auf die Wellentäler oder Wellenberge aufgeklebt sind. Für die gewellte Folie 1 und die Unterlage 2 kann jedes beliebige Material, z. B. Papier, Kunststoff oder Metall verwendet werden. Insbesondere hat sich Papier als zweckmässig erwiesen, wobei jedes beliebige Papier anwendbar ist, das allenfalls imprägniert wird. Als besonders vorteilhaft hat sich jedoch Papier aus Aramid (aromatisches Polyamid) er5
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wiesen, welches sich durch hohe Dauertemperaturbeständigkeit, keine Wasseraufnahme und gute mechanische sowie dielektrische Eigenschaften, insbesondere hohe Reissfestigkeit und geringes Gewicht auszeichnet.
Die gewellte Folie 1 wird mit der Unterlage 2 durch einen Kleber verbunden, wobei sich besonders Epoxydharz oder Phenolharz eignet. Epoxydharz wird vor allem dort verwendet, wo hohe Festigkeit und leichte Verarbeitbarkeit verlangt wird, z. B. im Skibau, und Phenolharz wiederum dort, wo auch besondere Brandvorschriften bestehen, z. B. im Flugzeugbau.
Diese Elemente werden mit einem Harzkleber getränkt, zu einer Schicht nach Fig. 1 zusammengesetzt und mit Platten 3 vorzugsweise aus Phenol abgedeckt. Durch Wärmeeinwirkung in einem Heissluftbehälter wird der Kleber gehärtet, wobei die Schichten nach Fig. 2 zweckmässig mit der Unterlage 2 nach oben liegend aufeinandergelegt werden, wodurch in vorteilhafter Weise der Kleber an den Wellen nach unten fliesst und sich in den Ecken der Wellentäler sammelt und eine besonders feste Verbindung der gewellten Folie 1 der einen Schicht mit der Unterlage 2 der darunter gelegenen Schicht bildet.
Bei Verwendung von mormalem Papier hat sich imprägniertes kalandriertes Papier bewährt, wobei jedoch aus kostensparenden Gründen dieses Papier vorzugsweise nur für die gewellte Folie 1 verwendet werden kann, während die Unterlage 2 aus einem billigeren nichtkalandrierten Papier bestehen kann.
Zweckmässig werden die einzelnen Schichten so verlegt, dass die Wellen um einen Abstand —a~, z.B. einen halben Modul, d.i. der halbe Abstand zwischen dem Wellenberg und dem benachbarten Wellental einer gewellten Folie 1 gegeneinander versetzt sind, wodurch eine gewisse Elastizität in der Richtung der Pfeile A erreicht wird. Darin ist ein besonderer Vorteil der erfmdungsgemässen Konstruktion des Leichtbaukerns gelegen, da durch Wahl des Abstands —a~ zwischen Null und 2a bzw. zwischen Null und einem Modul das Ausmass der Elastizität je nach Bedarf eingestellt werden kann.
Als letzte oder erste Schicht des Kernes nach Fig. 1 kann eine beidseitig abgedeckte gewellte Folie nach Fig. 3 verwendet werden, sodass zwischen den beiden Platten 3 und der gewellten Folie 1 eine Unterlage 2 vorgesehen ist. Als Unterlage 2 wird in allen Fällen vorzugsweise ein ebenes Blatt verwendet.
Für den Skibau hat der Kern den Vorteil, dass durch gezielte Elastizität in der Richtung der Pfeile A eine Anpassung an die Skitaille möglich ist.
Durch die Elastizität der Wellen-Struktur senkrecht auf die Wellen berührende Ebene und durch eine exakte Verklebung zu den Seitenkanten von Leichtbauteilen wird eine gleichmässige Druckaufbringung erreicht, die im Falle der Verwendung von Waben-Strukturen durch sogenannte Spieissstoffe, das sind Kunststoffharze, insbesodere Epoxydharze, die unter Temperatur auf ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens expandieren, nicht erreicht wird.
Diese Flexibilität kann durch die Lage der einzelnen Wellenbahnschichten beeinflusst werden sowie durch das Verhältnis freie Breite zu im Leichtbauteil eingebauter Breite.
Die eben verlaufenden Folien tragen zur Stabilisierung des Stützkernes im Zustand des Halbzeuges bei, aber auch zu einem Anisotropen-Verhalten des fertigen Bauteils im verklebten Zustand, mit hohen Steifigkeits- und Festigkeits-Eigenschaften in Richtung der ebenen Folie.
Der Kern wird in Form von Platten oder Blöcken in der Breite des Skis hergestellt, d.h. die Breite ~b~ des Kernes entspricht der Breite b' des Skis. Die Länge —1— der Platten bzw. Blöcke entspricht etwa der grössten Länge 1' des herzustellenden Skis. Die Höhe der Platten bzw. Blöcke kann beliebig sein. Aus dieser Höhe werden dann Schichten entsprechend der Form des Skis abgeschnitten. Für den Zusammenbau beispielsweise von Langlaufskiern werden in eine Form, in welcher die Bestandteile des Skis unter Druck und Wärmeeinwirkung zusammengeklebt werden, der untere Gurt, der Kern und der obere Gurt unter Anwendung eines Harzklebers eingelegt. Da der Ski eine Taille besitzt, der die Form angepasst ist, kann sich der in Draufsicht in der Urform mit parallel verlaufenden durch die Platten 3 gebildeten Seitenwände versehene Kern infolge seiner Elastizität in der Richtung der Pfeile A dieser vorgegebenen Taillenform anpassen, wobei die Platten 3 die seitlichen Abschlusswände des Skis bilden.
Selbstverständlich können im Rahmen der Erfindung verschiedene konstruktive Änderungen vorgenommen werden. So besteht die Möglichkeit, die Unterlage und bzw.
oder die gewellte Folie aus einem Gewebe oder einer Metallfolie herzustellen.
Schliesslich kann die Form der Wellen, z. B. kantig und aus ebenen Flächen bestehen oder rund, oval oder aus beliebigen Segmenten aufgebaut sein. So besteht die Möglichkeit, die Wellen im Querschnitt z. B. aus aufeinanderfolgenden Dreiecken, Vierecken oder anderen Vielecken aufzubauen.
Der Stützkern kann mit einem Vielfachen der Höhe der später eingesetzten Stützkernhöhe hergestellt werden, wobei der im Anschluss an die Herstellung durch mechanische Schneidmittel, Laserstrahl oder Wasserstrahlschneid Vorrichtungen auf die entsprechenden Dimensionen, d.h. die entsprechenden Kernhöhen, aufgeteilt wird.
Weiters kann der Querschnitt durch Schichtung von stehenden Folien und gewellten Folien mit unterschiedlicher Wellenhöhe aufgebaut sein.
Die Variation der Wellenöhe verändert die Dichte der stehenden Folien und hat insbesondere einen Einfluss auf die Druckfestigkeit des Stützkernes, auf die Eigensteifigkeit des Stützkerns, auf die Haftung der Decklamellen (die Haftung der Gurtbauteile nimmt mit der Anzahl von stehenden Folien pro Flächeneinheit zu) sowie selbstverständlich auf das Raumgewicht des Stützkerns.
Bei imprägnierten Folien ist das Gewicht der Imprägnierung vorzugsweise das 0.5 bis lOfache, zweckmässig das 0.8 bis 4fache des Foliengewichtes. Durch die Wahl der verwendeten Folien sowie durch die Wahl der Imprägnierharze sowie des Imprägnierharzauftrages kann das Raumgewicht des Leichtbaukerns je nach dem Wunsch nach mechanischen Eigenschaften eingestellt werden.
Es werden die Folien mit Quadratmetergewicht vornehmlich zwischen 40 Gramm und 300 Gramm pro Quadratmetergewicht Flächengewicht eingesetzt.
Aus Brennbarkeitsgründen werden vornehmlich Aramid-faserpapiere mit Phenolharzmasse imprägniert.
Die Folien sind aufgrund höherer mechanischer Eigenschaften (Druckfestigkeit), besserer Verklebbarkeit sowie der Wirtschaftlichkeit mit Epoxydharzen oder Einkompo-nentenlacksy stemen imprägniert.
Die Flexibilität der gewellten Folie in Fichtung ~A~
wird aus dem Verhältnis 2a/b bestimmt, wofür die Verarbeitung des einzelnen Wellenelementes zu Leichtbaukernen und Leichtbauteilen ausschlaggebend ist.
Die dazwischenliegenden Unterlagen, insbesondere die am späteren Bauteil aussenliegenden Unterlagen bestehen aus kompakten Kunststoffplatten, die die Aufgabe haben, die Struktur vor mechanischen Einflüssen oder Klimaeinflüssen zu schützen. Die Kunststoffe sind schlagfest und leicht, vorzugsweise wird Phenol oder ABS eingesetzt.
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Die gewellten Folien, die in einem bekannten Prozess mit Unterlagen verklebt werden, werden durch Tränken bzw. verschiedene Spritz- und Streichverfahren mit Zweikompo-nentenharzsystemen oder Lacken imprägniert, im Anschluss darin in entsprechenden Behältern bzw. formgebenden Modellen geschichtet und durch Wärmezufuhr (hauptsächlich Warmluft, aber auch durch Wärmeleitung oder Hochfrequenzheizungen in Pressensystemen) ausgehärtet bzw. getrocknet werden, wobei gleichzeitig die Imprägnierung der
Folien und die Verklebung der einzelnen Schichten stattfindet.
Tragende Gurte können z.B. aus metall- oder faserverstärkten Kunststoffen unter Druck und/oder Temperatur verklebt werden, teilweise unter gleichzeitiger Verklebung mit stehenden Laminaten, seitlich am Stützkern.
Das Verhältnis freie Stützkernbreite und eingebaute Breite entscheidet über den Druck auf die stehenden Laminate beim Verpressen.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Ski mit einem als Schichtkörper ausgebildeten Stützkern, welcher eine zellenförmige Struktur aufweist und Hohlräume aufweist, die den Kern durchsetzen, wobei die Hohlraumachsen in der Richtung der Hohlräume senkrecht auf den Enden der Hohlräume gedachte Oberflächen des Kernes stehen, der Kern durch Schichten gewellter Folien mit dazwischen liegenden Unterlagen gebildet ist, und lauf-flächenseitig sowie auf seiner Oberseite Gurte aufweist und die Folienanlagen im Gebrauch stehend auf Druck belastet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die gewellten Folien und die dazwischen liegenden Unterlagen in der Längsrichtung des Skis verlaufen, wobei die Wellen an ihren Tälern und Gipfeln mit den dazwischen liegenden Unterlagen verklebt sind.
2. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Schichtung aus imprägniertem, papierartigem Material besteht.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien ein Quadratmetergewicht zwischen 40 und 300 Gramm pro Quadratmeter Flächengewicht aufweisen.
4. Ski nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht der Imprägnierung das 0,5 bis lOfache des Gewichts der Folien beträgt.
5. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Schichtung aus Aramidfaserpapier besteht, welches mit Phenolharzmasse imprägniert ist.
6. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellungen der einzelnen Schichten gegeneinander versetzt sind.
7. Ski nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Zellen über zumindest einen Teil ihrer Tiefe durch eine nagelbare Masse gefüllt sind.
CH6169/83A 1982-11-22 1983-11-16 Ski. CH666410A5 (de)

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