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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten einer einer Gleitseite abgewandten Klebeseite eines Gleitbelags eines Gleitgeräts, mit einem Extruder, der den Gleitbelag in Form eines flächigen Bandes extrudiert, und einer Fördervorrichtung zum Weitertransportieren des extrudierten Gleitbelags. Weiters betrifft die Erfindung ein Gleitgerät, insbesondere Ski, mit einer strukturierten und polaritätserhöhten Klebeseite eines Gleitbelags.
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Bei der Herstellung von Gleitgeräten, wie beispielsweise Skiern, Snowboards, Langlaufskiern usw. wird eine Vielzahl unterschiedlicher Komponenten in unterschiedlichen Herstellungsschritten zusammengefügt. Ein wesentlicher Bestandteil eines solchen Gleitgerätes ist der Gleitbelag, mit dem das Sportgerät auf Schnee möglichst einwandfrei und schnell gleiten kann. Üblicherweise besteht ein solcher Gleitbelag eines Gleitgerätes aus einem Material, das möglichst unpolar, d. h. wasserabstoßend ist. Polyethylen, welches durch Wachse und andere Gleitzusätze modifiziert sein kann, erfüllt beispielsweise diese Anforderung und wird daher als Gleitbelag eingesetzt. Neben diesem Material für den Gleitbelag ist auch die Oberflächenstruktur für das Gleitverhalten von großer Bedeutung. Um entsprechende Strukturen in die Gleitseite des Gleitbelages einbringen zu können, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Schleifmethoden mit Schleifsteinen usw. bekannt.
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Zur Behandlung der Gleitseite geht aus der
AT 391 816 B aber auch ein Laserverfahren hervor, wobei die Lauffläche aus Kunststoff (z. B. Polyethylen) besteht und eine Längsstruktur der Oberfläche des Laufflächenbelages aus Längsrillen vorsieht. Zur Herstellung der Längsrillen wird die Oberfläche des Laufflächenbelages mit Laser bearbeitet. Durch die geometrisch genau definierten Längsstrukturen im Belagsmaterial wird eine wesentliche Verbesserung der Gleiteigenschaften des Skis erzielt.
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Bei der Herstellung eines Gleitgerätes ist allerdings nicht nur auf die Gleiteigenschaften des entstehenden Gleitgeräts zu achten, sondern auch auf die Verbindung des Gleitbelages mit den restlichen Teilen des Gleitgerätes. Da – wie bereits angeführt – meist wasserabstoßende Materialien als Gleitbelag verwendet werden, ist die Verklebbarkeit der der Gleitseite abgewandten Klebeseite meist sehr schlecht. Bei bereits bekannten Verfahren wird dieses Problem dadurch gelöst, dass die Verklebeseite des Skibelages in einem Schritt geschliffen wurde, um eine gewisse Strukturierung und Oberflächenvergrößerung zu erhalten. In einem weiteren Schritt wird die Polarität der Klebeseite durch Coronaentladung, Flammeinwirkung oder Gasbehandlung erhöht. Der Nachteil bei diesen Methoden ist, dass der Vorschub des meist frisch extrudierten Gleitbelages einen gewissen Wert nicht unterschreiten darf (ca. 15 m/min), sonst brennt der Gleitbelag ab. Somit kann die Gasvorbehandlung nur unabhängig vom Extrudieren und einem eigens dafür vorgesehenen Schritt erfolgen, was einen wesentlichen Mehraufwand im Verfahrensablauf bedeutet.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zum Bearbeiten einer Klebeseite eines Gleitbelages anzugeben. Insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, die das Bearbeiten einer Klebeseite eines Gleitbelages in einem schnellen und vereinfachten Prozessablauf ermöglicht. Weiters soll ein Gleitgerät geschaffen werden, dessen Klebeseite eine möglichst einfach herstellbare und hohe Klebfähigkeit aufweisende Klebeseite aufweist.
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Dies wird für eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 durch einen Laser mit einem auf die Klebeseite des Gleitbelages gerichteten Laserstrahl erreicht. Für ein Gleitgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 6 wird dies dadurch erreicht, dass die Klebeseite gelasert ist.
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Das heißt, durch die Verwendung eines Lasers beim Bearbeiten einer Klebeseite eines Gleitbelages wird ohne die Verwendung eines Schleifgerätes eine Oberflächenvergrößerung der Klebeseite zur besseren Verklebbarkeit des Gleitbelages mit den restlichen Teilen des Gleitgerätes erreicht.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass durch den Laserstrahl gleichzeitig mit dem Materialabtrag unter Zufuhr eines reaktiven Gases die chemische Polarität der Klebeseite verändert wird. Mit diesem Laser kann langsamer vorbehandelt werden, sodass diese Vorbehandlung Inline in einem Extrusionsprozess mit einer Geschwindigkeit von ca. 5 m/min erfolgen kann.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Laserstrahl zumindest bereichsweise vom reaktiven Gas umströmt wird. Durch den Laser erfolgt somit an der Verklebeseite des Skibelages gleichzeitig ein Abtragen von Material und damit eine definierte Strukturierung in Verbindung mit einem Vorbehandlungseffekt, was in Summe die gute Verklebbarkeit mit dem Skikern bzw. einem Laminat ergibt. Durch die Anpassung der Atmosphäre in der Nähe des Laserstrahls lässt sich die Polarität der Oberfläche des Gleitbelages einstellen. Diese Atmosphäre bzw. das reaktive Gas kann beispielsweise Luft, Sauerstoff oder ein Kohlenwasserstoff sein. Der Laser bündelt punktuell Energie auf der Oberfläche der Klebeseite, die die Makromoleküle des Gleitbelages (beispielsweise aus Polyethylen oder Ähnlichem) verändert. Durch die Verwendung eines Lasers mit einer Wellenlänge, die jene Energie bereitstellt, die zur Aufspaltung der Makromoleküle ausreicht, kann so unter Vorhandensein von beispielsweise Luft mit ausreichendem Sauerstoff im Bereich des Laserauftreffpunktes auch Sauerstoff in die Polymerkette eingebaut werden oder es können Radikale erzeugt werden, die dann die Polarität der Oberfläche verändern. Diese Veränderung der Polarität lässt sich besonders gut dazu nutzen, um in der Skiherstellung eine gute Verklebbarkeit des Gleitbelages mit anderen Skibauteilen zu erreichen.
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Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass eine Gaszufuhrvorrichtung ein reaktives Gas zum Auftreffbereich des Laserstrahls auf der Klebeseite zuführt, wobei der Laserstrahl, vorzugsweise quer zur Transportrichtung des Gleitbelags, entlang der Klebeseite bewegbar ist. Somit kann – während der extrudierte Gleitbelag beispielsweise mit 3 bis 8 m/min, vorzugsweise 5 m/min, weitertransportiert wird – eine Oberflächenbehandlung der Klebeseite durch den Laser erfolgen.
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Bevorzugt kann dazu vorgesehen sein, dass die Fördervorrichtung Kalanderwalzen zum Weiterführen des extrudierten Gleitbelags und eine Aufrollvorrichtung zum Aufrollen des Gleitbelags aufweist, wobei der Laser zwischen den Kalanderwalzen und der Aufrollvorrichtung angeordnet ist. Somit kann mit den Kalanderwalzen der extrudierte Gleitbelag zusätzlich geformt und auf eine bestimmte Temperatur gebracht werden, wonach der Laser die entsprechende Seite des Gleitbelages lasert, wobei die Struktur und die Polarität der Klebeseite des Gleitbelages verändert wird.
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Für ein Gleitgerät mit einer strukturierten und aktivierten (polaritätserhöhten) Klebeseite ist die Laserung dieser Klebeseite besonders von Vorteil, da die Klebeseite beide gewünschten Eigenschaften (Strukturierung und Aktivierung) in einem einzigen Schritt erhält. Zudem ergibt sich durch die Laserung eine immer gleichbleibende Struktur, wogegen beim Schleifen der oberflächenvergrößernden Struktur sich mit der Benützungsdauer des Schleifsteines auch die Oberflächenstruktur nachteilig verändert.
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Es soll für die Erfindung nicht ausgeschlossen sein, dass auch die der Klebeseite abgewandte Seite des Gleitbelages – also die Gleitseite – eine mittels eines Lasers oberflächenstrukturierte Gleitseite aufweist. Dazu könnte auch ein zweiter Laser oder mehrere geteilte Laserstrahlen beim Bearbeiten des Gleitbelages verwendet werden. Trifft der Laserstrahl auf die Kunststoffoberfläche des Gleitbelags (Gleitseite oder Klebeseite), so sublimiert die oberste Schicht und eine Vertiefung bleibt zurück. Durch die Regelung der Laserintensität in Verbindung mit der Verweilzeit des Lasers an der betreffenden Stelle ist die Strukturtiefe und auch die Polaritätsveränderung einstellbar. Das Gleitgerät bzw. nur der Gleitbelag wird nun relativ zum Laserstrahl bewegt oder der Laserstrahl rastert die Oberfläche des Belages ab, wodurch sich eine vorher in der Lasersteuerung programmierte Struktur im Gleitbelag ergibt. Es ergibt sich durch Verwendung des Lasers kein Schleifabfall und es ist keine weitere Emulsion oder Ähnliches notwendig. Die Form der Vertiefung im Belag ist nicht auf eine V-Form wie beim Schleifen beschränkt, sondern kann je nach Prozessführung auch U-förmig sein. Neben dem Lasern einer Struktur, die makroskopisch betrachtet eine Ebene ist und nur im mikroskopischen Bereich Vertiefungen aufweist, ist mit dem Laser, im Unterschied zum Schleifstein, auch eine makroskopische Strukturierung möglich, wie beispielsweise eine schuppige Struktur, wie sie für Langlaufski im Mittelbereich des Skis verwendet wird. Mit Laser sind auch neue, bisher mit Schleifen nicht realisierbare Strukturen, wie Haifischhaut-Strukturen, möglich. Auch das Auflasern von Schriftzeichen, Firmenlogos, Barcodes etc. ist möglich.
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Um die Effektivität der Strukturierbarkeit des Gleitbelages zu steigern, ist bevorzugt auch vorgesehen, den Gleitbelag zweischichtig auszuführen, wobei in der zu strukturierenden Schicht spezielle Füllstoffe enthalten sind. Im einfachsten Fall wird als Füllstoff Rußpartikel in geringer Konzentration (0,05% bis 0,5%) verwendet. Als Füllstoffe für helle oder transparente Kunststoffe werden beispielsweise Produkte aus der Lumogen IR-Produktlinie der BASF verwendet. Diese Füllstoffe erhöhen die Absorption des Laserstrahls an der Kunststoffoberfläche, wodurch mehr Laserenergie für das Verdampfen der obersten Schichten genutzt wird als ohne derartige Füllstoffe. Jene Seite, welche der zu strukturierenden Seite abgewandt ist (Gleitfläche auf Schnee), enthält hingegen Additive, die das Gleitverhalten verbessern, wie beispielsweise Wachse.
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Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gleitgerätes kann vorgesehen sein, dass das Gleitgerät eine Gleitgerätoberfläche, einen Obergurt (aus einem beliebigen Verstärkungsmaterial), einen Gleitgerätkern, Seitenwangen, einen Untergurt (Verstärkungsmaterial), Stahlkanten und den Gleitbelag aufweist, wobei der Gleitbelag über die gelaserte und polaritätserhöhte Klebeseite mit einem der Teile des Gleitgeräts, vorzugsweise dem Untergurt, verklebt ist. Je nach Ausführung und Struktur des Gleitgerätes können aber gewisse Teile weggelassen bzw. auch mit anderen Teilen einstückig ausgebildet werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:
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1 einen Querschnitt durch ein Gleitgerät,
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2 eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Gleitbelages und
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3 eine Ansicht des Gleitbelages mit strukturierter Klebeseite und einem Schnitt A-A durch diesen Gleitbelag.
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1 zeigt den üblichen Aufbau eines Gleitgeräts 15 in Form eines Skis mit einem Gleitgerätkern 3. Oberhalb und unterhalb dieses Gleitgerätkerns 3 ist ein Obergurt 2 und ein Untergurt 4 angebracht. Seitlich ist er von den Seitenwangen 4 begrenzt. Auf dem Obergurt 2 kann eine dekorierte Gleitgerätoberfläche 1 aufgebracht sein. Im unteren Bereich dieses Gleitgeräts 15 sind die Stahlkanten 7 angebracht, die seitlich den Gleitbelag 6 begrenzen. Die Klebeseite 14 dieses Gleitbelages 6 ist mit dem Untergurt 5 verbunden bzw. verklebt, wobei nicht nur die Klebeseite 14 sondern auch die Gleitseite 16 des Gleitbelages 6 mit Laser bearbeitet sein kann. Als Kleber kann beispielsweise ein Epoxid- oder eine Polyurethanklebesystem verwendet werden.
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2 zeigt eine Vorrichtung 19 zum Bearbeiten eines Gleitbelages 6. Dabei wird von einem Extruder 8 über eine schlitzförmige Düse ein flächiges extrudiertes Band 10 hinausgepresst, welches von den Kalanderwalzen 9 zusätzlich geformt, temperiert und in Transportrichtung T weitertransportiert wird. Die Vorrichtung 19 weist weiters einen Laser 11 auf, der einen Laserstrahl 12 in einen Auftreffbereich 20 auf die Klebeseite 14 des Gleitbelages 6 wirft. Zusätzlich kann in diesem Auftreffbereich 20 ein reaktives Gas 17 über eine Gaszufuhrvorrichtung 18 hingeblasen werden. Durch die mit dem Doppelpfeil angedeutete Querverschiebung Q des Lasers 11 kann die gesamte Oberfläche des Gleitbelages 6 laserbearbeitet werden. Der Laser 11 ist entweder in Querrichtung Q zum Skibelag 6 verfahrbar oder der Laserstrahl 12 wird über ein Spiegelsystem in Querrichtung Q (oder auch in anderen Richtungen) zum Skibelag 6 bewegt. Auch mehrere versetzt angeordnete Laser 11 sind möglich, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen und/oder die punktuelle Erwärmung des Skibelages 6 aufgrund der Laserenergie zu verringern. Dieser Laserstrahl 12 verdampft die oberste Kunststoffschicht, was zu einem Materialabtrag führt. Wird der Laserstrahl 12 von einem reaktiven Gas 17 (reiner Sauerstoff, Luft, Kohlenwasserstoff, usw.) umströmt, so werden durch die in der Oberfläche absorbierte Laserenergie chemisch reaktive Gruppen eingebaut, welche zu einer Veränderung der Polarität führen. Mit anderen Worten führt die beim Auftreffen des Laserstrahls 12 auf die Klebeseite 14 absorbierte Laserenergie in Verbindung mit dem reaktiven Gas 17 zu einer Veränderung der Polarität, indem durch die chemische Reaktion eine Ladungsverschiebung in Atomgruppen der Klebeseite 14 erfolgt. Damit kann Polyethylen, welches üblicherweise als Skibelagsmaterial eingesetzt wird, trotz dessen unpolarer und schlecht verklebbarer Eigenschaften sehr gut mit den anderen Teilen (insbesondere dem Untergurt 5) des Gleitgerätes 15 verbunden werden. Im Stand der Technik wurde die Erhöhung der Polarität entweder durch eine Coronaentladung oder durch Flammeinwirkung erreicht, was nun durch die vorliegende Erfindung in einem Schritt mit der Laserstrukturierung erfolgt. Nach Durchführung des Laserverfahrens kann der strukturierte und aktivierte Skibelag 6 auf der Aufrollvorrichtung 13 aufgewickelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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