DE3146381C2 - Segel- oder Wellenreitbrett aus einem PUR-Schaumkern und einer diesen umgebenden warmgeformten Brettschale - Google Patents

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung von Surfbrettern, insbesondere von Segel-Surfbrettern beschrieben, bei dem zur Bildung der Brettschale durch Warmformung von Kunststoffplatten oder -schläuchen entweder zwei Brett-Halbschalen, die entlang ihrer Ränder über eine umlaufende Naht verbunden werden, oder eine Schlauchhülle hergestellt werden. Die Surfbrettschale umgibt einen Kunststoff-Schaumkern aus einem PUR- oder EPS-System. Als Ausgangsmaterial für die Halbzeuge des Warmformverfahrens, d.h. für die Surfbrettschale, wird ein thermoplastischer Kunststoff aus den Konstruktionswerkstoffen Polyamid-6 (PA-6), gesättigten Polyestern (PETP, PBTB), Polycarbonat (PC), Polypropylen (PB) und deren Mischungen ausgewählt, der bei der Plastifizierung mit Zusatzstoffen aus der Gruppe Acrylate, Methacrylate, Styrol-Butadien-Copolymere (SB), Mischpolyester, Mischpolyamide und Acrylnitril-Styrol-Butadien-Copolymere (ABS) modifiziert ist, um den Kunststoff warmformbar zu machen und um die Warmformfähigkeit sowie die spezifischen Fertigkeitseigenschaften zu verbessern.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Segel- oder Wellenreitbrett gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein solches Segel- oder Wellenreitbrett ist aus der DE-Z »Surf«, 1980, Heft 3, S. 32 und 33 bekannt.

Für die Herstellung derartiger Segel- oder Wellenreitbretter wendet man die Halbschalentechnik und das Extrusions-Blasformverfahren an.

In der Halbschalentechnik verwendet man hauptsächlich thermoplastische Kunststoffe aus der Reihe BS, ABS, ASA und SAN, die zu Platten einer Dicke zwischen 2 und 3 mm extrudiert und zu Halbschalen tiefgezogen werden. Die Halbschalen werden dann zu einem geschlossenen Hohlkörper miteinander verklebt bzw. verschweißt und anschließend mit PUR-Schaum ausgeschäumt.

Beim Extrusions-Blasformverfahren wird ein der Segelbrettlänge entsprechender Schlauch extrudiert und in einem zweiteiligen Werkzeug aufgeblasen. Dieses Verfahren ist auf HDPE-Kunststoff als Schalenmaterial beschränkt, da nur dieser Kunststoff eine derart hohe Schmelzfestigkeit hat, die ein Abreißen des heißen Schlauchs von der Düsenlippe verhindern kann. Die nahtlose Schale wird dann einer Hochdruckausschäumug ausgesetzt (DE-Z. »Surf«, 1980, H. 3, S. 32 und 33). Derartige Segel- oder Wellenreitbretter mit warmgeformter Brettschale und PUR-Schaumkern sind relativ schwer, da sowohl der Reduzierung der Dicke der Brettschale als auch der Reduzierung des Raumgewichts des PUR-Schaumkerns bzw. der Erhöhung der Festigkeit desselben enge Grenzen gesetzt sind. So kann die Plattendicke beim Tiefzieverfahren praktisch nicht unter 2 mm abgesenkt werden, da andernfalls die Festigkeit der Schale leidet Auch für das Extrusions-Blasformverfahren gelten ähnliche Mindestwerte für die Wandstärke, wenn Dünnstellen der Schale ausgeschlossen werden sollen. Ein weiterer Grund, Mindestwerte für die Wandstärke der Schale nicht zu unterschreiten, liegt darin, daß andernfalls Fehler in der Oberflächenstruktur des Schaumkerns auf der Brettschale sichtbar werden.

Andererseits kann das Raumgewicht des PUR-Schaumkerns nicht unter bestimmte Grenzen gesenkt werden, da sonst eine gemischt- oder offenzellige Schaumstoffstruktur geringer Festigkeit erhalten wird, die bei einer Verletzung der Schale in unerwünschtem Maße Wasser aufnehmen würde.

Für ein optimales Fahrverhalten und eine leichte Handhabbarkeit wird aber ein Brettgewicht verlangt welches deutlich unter dem der auf vorstehende Weise hergestellten bekannten Bretter liegt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Segeloder Wellenreitbrett gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß es sich bei gleicher oder höherer Qualität durch geringeres Gewicht auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Segel- oder Wellenreitbrett der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß gemäß der Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch den erfindungsgemäß vorgesehenen Zusatz im PUR-System ergibt sich eine starke Erhöhung der Festigkeit und Zähigkeit des PUR-Schaums des Kerns, wobei die Festigkeit derjenigen von Hartschaum gleichkommt. Daneben erhöht der Zusatz die Reaktionstemperatur des PUR-Schaums, was bei Verwendung der üblichen thermoplastischen Kunststoffe eine starke Erweichung des Schalenmaterials verursachen und demgemäß eine große Wandstärke erfordern würde, um Fehler in der Oberflächenstruktur des Schaumkerns nicht sichtbar werden zu lassen. Die erfindungsgemäß vorgesehenen thermoplastischen Kunststoffe für die Brettschale haben aber ebenfalls eine sehr hohe Erweichungstemperatur und bleiben daher bei der Reaktionstemperatur des PUR-Schaums so zäh, daß trotz geringerer Wandstärken eine makellose Schale erreicht wird, die in einer innigen Verbindung mit d?m Schaumkern steht. Da die erfindungsgemäß vorgesehenen thermoplastischen Kunststoffe im übrigen härter und insbesondere schlagfester als die bisher für warmgeformte Brettschalen verwendeten Materialien sind, lassen sich Dikkewerte für die Brettschale von unter 2 mm vorzugsweise von 1,8 bis 1,3 mm erreichen.
Die erfindungsgemäß vorgesehenen thermoplastisehen Kunststoffe galten bisher als nichtwarmformfähig, da sie einen äußerst engen Erweichungstemperaturbereich haben. Dieser wird durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Zusatzstoffe jedoch derart gestreckt, daß die Kunststoffplatten bzw. -schläuche mit vertretbarem technischem Aufwand für den Warmvorgang auf diesem Temperaturniveau gehalten werden können. Damit gelingt es, mit geringstem Werkstoffvolumen eine Schale herzustellen, deren spezifische Festigkeit und Schlagzähigkeit äußerst hoch ist. Infolge der zusätzlichen Erhöhung der Festigkeit und Zähigkeit des Schaumkerns lassen sich Segelbretter erzielen, deren Gewicht trotz Vergrößerung der spezifischen Festigkeit gegenüber herkömmlichen Brettern mit warmgeformter Brettscha-

le um bis zu 30% reduziert ist

Vorteilhaft werden die Brettschalen miteinander verklebt, wie es beispielsweise aus dem DE-GM 76 03 417 bekannt ist Bisher wurden als Klebstoff entweder konzentrierte wasserfreie Ameisensäure oder gesättigte Kalzium-Chlorid-Phenoilösungen verwendet Diese Klebstoffe sind jedoch aus arbeitshygienischen Gründen sowie wegen der nicht zumutbaren Geruchsbelästigung und der gesundheitlichen Beeinträchtigung abzulehnen.

Nach einer vorteilhaften weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Klebenaht von hochviskosen, feuchtigkeitshärtenden Ein- oder Zweikomponentenklebstoffen auf Basis PUR- oder Acrylat gebildet Mit diesen Klebstoffen läßt sich die Verklebung praktisch ohne gesundheitliche Belastungen und Geruchsbelästigungen erreichen, wobei die Verbindungsnaht so elastisch gehalten werden kann, daß auch nach langer Einsatzzeit bei wechselnder dynamischer Beanspruchung des Bretts keine Festigkeitsprobleme auftreten.

Wenn Polyamid-6 als thermoplastischer Kunststoff für die Brettschale verwendet wird, ist es von Vorteil, bei dessen Modifizierung zur Erweiterung des Erweichungstemperaturbereichs dem Granulat ein Sperrmittel zuzusetzen, das die Wasseraufnahme herabsetzt Das Gewicht des Bretts bleibt durch diese Maßnahme auch bei langem Einsatz im Wasser konstant

Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockdiagramm zur Darstellung der Herstellung eines erfindungsgemäßen Segelbretts,

F i g. 2 eine Schnittansicht eines Segelbretts, und

F i g. 3 eine Ansicht der Einzelheit IH in F i g. 2.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, wird zur Herstellung eines hochfesten, schlagwiderstandsfähigen und sehr leichten Segelbretts ein Granulat oder eine Mischung hochfester thermoplastischer Kunststoffe aus der Gruppe mit Polyamid-6, gesättigten Polyestern, wie z. B. PETB und PBTB, und Polycarbonat (PC) in einen Extruder oder Kalander gegeben, wo es plastifiziert wird. Die oben genannten Kunststoffe zeichnen sich insbesondere durch ihre hervorragenden Festigkeitseigenschaften aus, wobei insbesondere PA-6 sehr gute spezifische, d. h. auf die Dichte bezogene Festigkeitswerte hat, die z. B. in der extrem hohen Reißlänge und Dehnfähigkeit zum Ausdruck kommen. Der Schmelzpunkt dieser Werkstoffe liegt relativ hoch, wobei der Erweichungsbereich, d. h. der Bereich, in dem der Kunststoff unter Temperatureinwirhung ohne Umwandlung umformbar ist sehr klein ist. Weil die Temperatur des Kunststoffs aufgrund des Werkstoffgefüges und der vorrichtungstechnischen Randbedingungen — Beheizung von einer Seite und sich daraus ergebenden Temperaturgradient quer zum Kunststoff-Halbzeug — nicht über den gesamten Querschnitt innerhalb dieses engen Temperaturbereichs gehalten werden kann, werden diese Konstruktionswerkstoffe als nicht warmformbar angesehen.

Durch Versetzen bzw. Mischen des Granulats aus den obengenannten KQnstruktionswerkstoffen mit einem Zusatzstoff 1 aus der Gruppe Acrylate, Methacrylate, Styrol-Butadien-Cöpolymere (SB) und Acrylnitril-Styrol-Butadien-Copolymere (ABS), der die Schmelzenviskosität und die Schlagzähigkeit anhebt, kann der Temperaturbereich, der für die Warmformung zur Verfugung steht, erweitert und somit das Kunststoff-Halbzeug beispielsweise im Positiv- oder Negativ-Streckziehverfahren bzw. durch Extrusionsblasformen umgeformt werden, so daß Halbschalen bzw. ein Halbzeug-Schlauch oder Kunststoffschlauch entstehen. Um für den Fall, daß als Konstruktionswerkstoff PA-6 verwendet wird, die Wasseraufnahme dieses Kunststoffs zu reduzieren, ist es vorteilhaft den Kunststoff unter Zugabe eines Sperrmittels zu plastifizieren.

Das plastifizierte Kunststoffmaterial wird anschließend beispielsweise zu Platten geformt deren Dicke unter 2 mm, vorzugsweise zwischen 1,S und 1,3 mm liegt Diese Kunststoffplatten werden anschließend abgelängt so daß eine Halbzeugplatte entsteht deren Rand nach dem Formen nur geringfügig nachbearbeätet werden muß. Anschließend wird die Kunststoffplatte in einem Wärmeschrank unter Auflage auf einer Stützplatte auf eine Temperatur gebracht die der Schmelz- bzw. Erweichungstemperatur des Konstruktionswerkstoffs relativ nahe kommt Weil sich die Kunststoffplatte im Wärmeschrank nach allen Seiten frei ausdehnen kann, und die Erwärmung in diesem Schrank von allen Seiten der Piatte und damit relativ gleichmäßig erfolgt, verzieht sich die Kunststoffplatte nicht, so daß eine absolut ebene und angewärmte Kunststoffplatte in die Streckzieheinrichtung eingelegt werden kann.

Eine Variante dieses Verfahrens besteht darin, von einem Kunststoffschlauch auszugehen, der in einem zweiteiligen Werkzeug zu einer Segelbrettschale unter Einwirkung von Stützluft umgeformt wird.

Der Streckziehvorgang kann entweder durch Unterdruck oder durch Unterstützung mittels eines Umform-Werkzeugs erfolgen. Bei Verwendung von Halbschalen können diese entweder gleichzeitig in einer Maschine oder getrennt und zeitlich nacheinander umgeformt werden. Beim Streckziehen werden auch die Ränder entsprechend umgeformt, mit denen die Halbschalen vorzugsweise verklebt oder verschweißt werden.

Gemäß einer Variante des Verfahrens werden die Brett-Halbschalen miteinander verklebt wobei zu diesem Zweck ein PUR-Klebstoff Anwendung findet der als Ein- oder Zweikomponenten-Klebstoff aufgebaut ist Nach dem Verkleben liegt die Segelbrettschale vor. Aufgrund der sehr hohen Zähigkeit des zur Anwendung kommenden Kunststoffs kann die Klebenaht in konstruktiver Hinsicht optimiert werden (F i g. 3), ohne die Festigkeit der überlappenden Schalenränder so weit zu reduzieren, daß eine Schalen-Schwachstelle entsteht,

Für den Ausschäumvorgang wird ein an sich bekanntes PUR-System mit einem Zusatzstoff II aus der Gruppe der höher eigenaktivierten Polyole gemischt, durch den einerseits zwar die Reaktionstemperatur des PUR-Systems angehoben wird, andererseits aber die Festigkeit und die Zähigkeit des fertigen Schaumkerns erhöht werden. Wegen der ebenfalls relativ hochliegenden Erweichungstemperatur des Schalenmaterials gelingt es, eine äußerst innige Verbindung zwischen Brettschale und Schaumkern zu schaffen, wodurch die Festigkeit des Bretts insbesondere bei dynamischer Beanspruchung sehr hoch wird.

F i g. 2 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Segelbrett 1 aus zwei Halbschalen, die miteinander über eine Kleb· oder Schweißnaht 3 zu einer Segelbrettschale 2 verbunden sind, die mit einem PUR-Schaumkern 4 ausgeschäumt ist, dessen mit der Innenwand der Brettschale 2 in Kontakt stehende Außenzone 41 zur Andeutung einer Integral-Schaumstoffstruktur mit einer Doppelschraffur versehen ist. F i g. 3 zeigt eine mögliche Variante einer Klebeverbindung 3. gemäß der der Klebstoff 5 zwischen den Randflächen 21 und 22 der Halbschale derart eingebettet ist, daß ein vorteilhafter Kraft-

Schluß bei geringstmöglicher Beanspruchung des Klebers sichergestellt wird.

Das Verfahren zur Herstellung eines hochfesten, leichten und schlagfesten Segelbrettes wird anhand nachstehender Beispiele beschrieben, wobei besonders hervorgehoben werden soll, daß selbstverständlich auch geeignete Kombinationen der in den verschiedenen Beispielen angegebenen Maßnahmen und Bemessungsregeln Anwendung finden können.

Beispiel 1

85 Teile eines PA-6-Granulats werden mit 15 Teilen eines Polycaprolactons gemischt; es wird durch Extrusion eine 1,5 mm dicke Platte hergestellt. Nach Ablängen auf die erforderlichen Abmessungen wird die Platte in eine Warmformmaschine eingebracht und im Positivverfahren zu zwei Halbschalen verformt. Diese werden ausgetrennt, nachbearbeitet, auf der Innenseite mit den Ausrüstungsteilen und Verstärkungen versehen, montiert und nach Einlegen in eine Schäumstützform mit PUR ausgeschäumt. Die ausgeschäumten Bretter werden entnommen und nach eventueller Nachbearbeitung mit einem PUR-Klebstoff verfugt.

Beispiel 2

nach oben und die andere nach unten gezogen. Sofort nach Abschluß des Warmformvorgangs wird auf die untere Schale ein EPS-Schaumstoffkern aufgelegt, und unverzüglich werden daraufhin die beiden Werkzeughälften aufeinandergefahren, so daß ein geschlossener Hohlkörper entsteht. Dieser wird nach Abkühlung ausgeformt und fein nachbearbeitet.

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Eine ebenso hergestellte Platte von 1,3 mm Dicke, bestehend aus einem Gemisch von PA-6 mit Acrylaten, wird in einem Wärmeschrank auf 180⁰C vorgewärmt, um die bei der Erwärmung freiwerdende Dehnung aufnehmen zu können. Die Platte wird danach in die Warmformmaschine eingebracht und unverzüglich durch IR-Heizung auf Umformtemperatur gebracht. Anschließend findet die Warmformung und die weitere Behändlung wie oben beschrieben statt. Für die Verklebung wird ein Zweikomponenten-Klebstoff auf Basis von Acrylaten benutzt.

Beispiel 3

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Eine Mischung eines gesättigten Polyesters mit Mischpolyestern auf Basis Terephthalat und Isophthalat wird zu einer Platte einer Dicke von 1,4 mm extrudiert, die nach Vorwärmen in einem Negativ-Warmformverfahren zu Brettschalen geformt wird. Die weitere Behandlung findet wie oben beschrieben statt

Beispiel 4

Eine Mischung von .ABS mit PMMA wird zu einem Rohr extrudiert, wonach ein der Brettlänge entsprechendes Stück abgelängt wird. Dieses Rohr wird ohne starke Abkühlung in ein Hohlkörperwerkzeug nach Aufheizung unter Drehen mittels Heißluft und IR-Strahlern eingebracht und durch Einbringung von Stützluft aufgeblasen, so daß eine geschlossene Hülle entsteht Die angeformten Abschnitte für die Schwert- und Finnenkästen werden präpariert, die Hülle ausgeschäumt und nach üblichen Methoden konfektioniert

Beispiel 5

Zwei Platten einer Dicke von 1,8 mm aus einer Mischung mit 55 Teilen PC und 45 Teilen ABS werden in eine Doppelwarmziehformanlage eingelegt, die es erlaubt, in einem Arbeitsgang zwei Schalen durch Negativwarmformen herzustellen. Die eine Schale wird dabei

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60 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Segel- oder Wellenreitbrett aus einem PUR-Schaumkern und einer diesen umgebenden warmgeformten Brettschale aus thermoplastischen Kunststoffplatten oder -schläuchen, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff der Brettschale (2) aus Polyamid-6 (PA-6) oder gesättigten Polyestern (PETB, PBTB) oder Polycarbonat (PC) oder deren Mischungen besteht, und zur Streckung seines Erweichungs-Temperaturbereichs, in dem er warmformbar ist, mit Zusatzstoffen

(1) aus der Gruppe der Acrylate, Methacrylate, StyroI-Butadien-Copolymere (SB), Mischpolyester oder Mischpolyamide und Acrylnitril-Styrol-Butadien-Copolymere (ABS) modifiziert ist, und daß der PUR-Schaumkern (4) mit einem Zusatzstoff (II) aus der Gruppe der höher eigenaktivierten Polyole versetzt ist

2. Segel- oder Wellenreitbreti nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei verklebter Brettschale (2) die Klebenaht (5) von hochviskosen, feuchtigkeitshärtenden Ein- oder Zweikomponentenklebstoffen (5) auf Basis von PUR oder Acrylat gebildet ist.

3. Segel- oder Wellenreitbrett nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brettschale

(2) eine Dicke (t) unter 2 mm, vorzugsweise zwischen 1,3 und 1,8 mm aufweist

4. Segel- oder Wellenreitbrett nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Polyamid-6 für die Brettschale (2) dieses zur Herabsetzung der Wasseraufnahme mit einem Sperrmittel versetzt ist.