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BESCHREIBUNG
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Segel brett Die Erfindung betrifft ein Segel brett gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs.
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Ein derartiges Segel brett ist aus der DE-OS 30 22 641 bekannt. Das
Segel brett ist nach einem beliebigen zum Anmeldetag der genannten Schrift bekannten
Verfahren hergestellt.
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Es weist als Bewehrung einen Materiulverbund mit Einlagen auf, die
unter anderem als Drähte oder Spannseile ausgebildet sein können. Die Einlagen können
mit den übrigen Bestandteilen unter anderem verschäumt oder verklebt sein. Die Einlagen
können als in der Längsachse des Kunststoffkörpers des Brettes verlaufender Ober-
und Untergurt ausgebildet sein.
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Genaue Anordnungen und zugehörige Herstellverfahren sind in der genannten
Schrift nicht beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Segel brett der eingangs
genannten Art anzugeben, das einen stabilen Aufbau aufweist und leicht herstellbar
ist.
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Die Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs gegeben. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Segel brett zeichnet sich dadurch aus, daß die
verstärkende Einlage durch mindestens ein Faserband gebildet ist, das zwischen dem
Schaumstoffkern und der Außenhaut angeordnet ist.
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Die genannten Bestandteile sind durch eine Verklebung miteinander
verbunden.zDeiieser Verbugididle3det sich besonders leicht dadurch herstellen, daß'
die Außenhautc" Halbschalen auf einen mit den genannten Bändern und einem Kleber
versehenen Kern aufgepreßt werden, wodurch der Verbund in einem Arbeitsgang hergestellt
wird.
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Von besonderem Vorteil ist es, die Faserbänder etwas schräg zur Fahrtrichtung
des Brettes zu verlegen. Dadurch nehmen die Bänder nicht nur Biegekräfte auf, die
entlang der Längsrichtung wirken, sondern auch Torsionskräfte um die Längsrichtung.
Weiterhin ist es von besonderem Vorteil, wenn die Bänder an der Unterseite des Brettes
stärker ausgebildet sind, als an der Oberseite, da im Gebrauch insbesondere solche
Biegebelastungen auf das Brett wirken, die durch das nach unten drückende Gewicht
des Fahrers in der Mitte des Brettes hervorgerufen sind. Dieser nach unten durchbiegenden
Kraft wirkt die Bewehrungskraft der unten liegenden Bänder entgegen. Die stabilisierende
Kraft durch die Bänder kann noch weiter dadurch verstärkt werden, daß besonders
viel Kleber aufgebracht wird, der in Rillen im Kern unterhalb der Bänder und möglichst
auch noch einige Millimeter in die Hohlräume zwischen den Schaumstoffkernen des
Kernes eindringt.
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on Vorteil ist es auch, die Bänder in Vertiefungen des Kernes zu verlegen,
damit der glatten Unterseite der Außenhaut eine glatt durchgehende Oberseite des
Kernes mit Faserbändern gegenübersteht.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von FirJurer näher veranschaulicht.
Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Segelblsett; Fig. 2 einen Querschnitt
durch das Segelbrett gemäß Fig. 1 entlang der Linie 2-2; Fig. 3 - 5 eine schematische
Darstellun£ rnit zwei For;nhälften einer Herstellvorrichtung, zum Erläutern des
Herstellvorganges des Segelbrettes f;em¢;?! Fig. 1.
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Das Segelbrett 10 gemäß Fig. 1 weist eincn EPS-Schaumstoffkern 11
und eine ASA-Außenhaut 12 auf. Die Auβenhaut ist aus einer oberen Hälfte 12.1
und einer unteren H lRte 12.2 gebildet, wie sie aus den Fig. 3 - 5 erkennbar sind.
Im fertiggestellten Zustand des Brettes sind die beiden II:lf ten entlang ihrer
Ränder so gut miteinander verschweißt,
daß in einem Schnitt gemäß
Fig. 2 kein Ubergang znischen der oberen Hälfte und der-unteren Hälfte mehr erkeniibar
ist. Es ist dann vielmehr eine geschlossene, glatte ,außcnhaut 12 gebildet. Diese
ist mit dem Kern 11 über eine PU-Kleberschicht 14 verbunden.
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Zwischen Kern 11 und Außenhaut 12 verlaufen vier Faserbänder 15 aus
unidirektionalem Glasfasergewebe. Zwei Bänder sind oben und zwei sind unten am Brett
10 angeordnet. Die Bänder verlaufen schräg zur Fahrtrichtung 16, und zwar so, daß
sie sich nahe dem vorderen Ende des Segelbrettes 10 überkreuzen und nahe dem hinteren
Ende 17 an jeweils einem Seitenrand 18 enden. Die Faserbänder 15 sind iiber eine
PU-Verklebung 19 mit der Außenhaut 12 und auch dem Kern 11 verbunden. Die Verklebung
19 reicht einige Millimeter bis einige Zelstimeter in den Kern 11 hinein, in dem
sie Hohlräume zwlschen den einzelnen Körnern des ASA-Schaumstoffes ausfüllt.
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Das Segelbrett 10 gemäß den Fig. 1 und 2 wird mit einem Verfahren
hergestellt, wie es an Hand der Fig. 3 - 5 veranschaulicht ist.
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Ztsei Formhälften 20 einer Herstellvorrichtung sind beabstandet voneinander
gehalten. Uber die Formvertiefungen 21 der Formhälften 20 sind ASA-Folien 22 zum
Herstellen der oberen Hälfte 12.1 und der unteren Hälfte 12.2 der Außenhaut 12 gelegt.
Die Formvertiefungen 21 stehen jeweils mit einem Unterdruckanschluß 23 in Verbindung.
Die beiden Folien 22 stehen benachbart und parallel zueinander. Zwischen sie ist
ein Heizstrahler 24 geschoben. Dieser beheizt die Folien 22 auf eUIa 170 °C. Auch
die Formhälften 20 sind auf etwa 100 oC erhitzt. Bei diesen Temperaturen werden
die Folien 22 so weich, daß sie durch Unterdruck in die Formvertiefungen 21 eingezogen
werden können. Dieser eingezogene Zustand ist in Fig. 4 rechts dargestellt.
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In Fig. 4 links ist ein mit der Kleberschicht 14 und den Faserbndern
15 versehener Kern 11 dargestellt. Der Kern 11 wird in. einer besonderen Form durch
Einschäumen oder durch
llochtemperaturbehandlung eines in die Form
eingeführten Granulates hergestellt. Danach wird eine Dispersion eines PU-Heißklebers
in'Wasser aufgesprüht. Nach dem Verdampfen des Wassers ist der Kern 11 mit der Kleberschicht
14 versehen.
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Auf den Kern 11 mit der Kleberschicht 14 werden sodann die vier Clasfaserbänder
15 aufgelegt und auf diesem mittels eines schnell wirkenden Klebers fixiert. Anstatt
das Verdampfen des Wassers abzuwarten, können die Glasfaserbänder 15 oder eine andere
Faserauflage bereits am Kern fixiert werden, solange die Kleberschicht 14 noch naß
ist. Auch kann die Kleberdispersion erst nach dem Fixieren der Auflage aufgesprüht
werden. Weiterhin ist es möglich, die Auflage statt durch einen schnell wirkenden
Kleber mechanisch, z. B. durch Nadeln, zu fixieren, ff Auf di Faserbänder 15 wird
dann jeweils eine Kleberraupe 25 aus einem pastenförmigen PU-Kleber aurgetragen.
Dieser Kleber wird bei etwa 50 °C sehr dünnflussig. Das Volumen der Xleberraupe
25 ist so bemessen, daß im flüssigen Zustand alle Hohlräume zwischen den Fasern
der Faserbänder 15 ausgefüllt werden und der Kleber einige Millimeter bis einige
Zentimeter in den Kern 11 eindringt.
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Der vorgefertigte Kern 11 gemäß Fig. 4 links wird in die vorgefertigten
Halbschalen der Außenhaut 12 gemäß Fig. JI recht:; eingeführt. Dann werden die beiden
Formhälften 20 der Herstellvorrichtung aufeinander zu bewegt, wie dies in Fig. 5
dargestellt ist. Dabei trerfen die heißen Ililften 12.1 und 12.2 zunächst auf die
Kleberraupen 25 und verflüssigen den Kleber. Dann werden die Faserbänder' 15 etwas
in den Kern 11 eingedrückt, bis die Hälften 12,1 und 12.2 auf die Kleberschicht
14 treffen. Dadurch wird der Heißklebcr tler Kleberschicht 14 aktiviert und stellt
die Verbindung zwischen dem Kern 11 und den Elften dar. Das Volumen des Kernes 11
ist so bemessen, daß er noch etwas zusammenzupressen ist, bis schließlich die Ränder
der oberen Hälfte 12.1 und der unten ren Hälfte 12.2 aneinanderliegen. Diese Ränder
verschmelzen dann miteinander, so daß schließlich die greschlosser.e Außenhaut 12
gemäß Fig. 2 gebildet ist. Die Fonnhä.lften 20 werden dann mit dem von ihnen eingeschlossenen
Segelbrett innerhalb von etwa 5 Minuten auf 50 0C abgekühlt. In dieser Zeit
drii:gt
der Kleber der Kleberraupen 25 in den Kern 11 eir..
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Abschließend wird das fertige Segelbrett der Herstellvolrichtung entnommen.
Der PU-Kleber der Kleberraupen 25 braucht dann noch einige Zeit, bis er ganz ausgehärtet
ist, so daß die Endsteifigkeit des Brettes erst nach einigen Tagen erweicht ist.
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Ein Segelbrett gemäß Fig. 1 weist z. B. eine Linse von 377 cm, eine
größte Breite von 60 cm und eine größte Höhe von 13>5 cln auf. Das Verdrängungsvolumen
beträgt etwa 230 1 und das Gewicht etwa 16 kg. Dieses Gewicht ist eta 10 % niedriger
als bei einem herkömmlichen Brett, da die das Gewicht maßgeblich bestimtnerde Außenhaut
12 in ihrer Stärke um etwa 15 % verringert werden kann und dennoch gröβere
Steifigkeit als bei bisherigen Brettern gewährleistet ist.
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@ird ein herkömmliches Brett mit einer etwa 2,7 mm starken ASA-Außenhaut-an
seinem hinteren Ende 17 und etwa 3 m davor eingespannt, und wird dann in der Mitte
zwischen den Einspannstellen mit etwa 100 kp belastet, so beträgt die Durchbiegung
etwa 37 mm. Bei einem erfindungsgemäßen Brett betragt die Durchbiegung bei einer
2,3 mm starken ASA-Außenhaut nur etwa 17 mm. Erst wenn die Stärke der Außenhaut
auf etwa 2 min, also um etwa 25 % gegenüber herkömmlichen Wandstärken verringert
wird, wird wieder dieselbe Durchbiegung erzielt. Ein solches Brett ist dann aber
etwa 20 ffi leichtcr als cin herkömmliches Brett. Mit dem Erhöhen der Steifigkeit
ist rast parallel laufend ein Verbessern der Dämpfunbseigenschaften zu beobachten.
Wird bei der angegebenen Einspaart das vordere, freie Ende des Surfbrettes ausgelenkt
und dann losgelassen, so schwingt es gedämpft einige Zeit auf und ab. Beim erfindungsgemäßen
Brett ist die Abklingzeit nur etwa halb so lang wie bei einem bekannten Brett
ohne
Glasfaserbänder zwischen dem Kern 11 und der A.ulenhaut 12.
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Statt einer Außenhaut 12 aus ASA kann jedes
| thermoplastische |
| beliebige Außen- |
hautmaterial verwendet'werden, das glatt und trittfest ist und auch rür andere,
herkömmliche Segelbrettkonstruktionen geeignet ist. Entsprechend kann statt EPS
iü den er 11 und statt PU für die Kleberschicht 14 oder die Verklebung 19 jedes
andere Material verwendet werden, das auch r.ir andere Se>elbrettkonstruktionen
Verwendung findet. I'ichtig ist aber, daß der Kleber für die Kleberschicht 14 so
geählt ist, daß er Kern 11 und Außenhaut 12 sicher miteinander verklebt und daß
das Material für die Verklebung 19 so gewählt ist, daß es zumindest die Faserbänder
15 sicher mit dem Kern 11, vorteilharte,weise aber auch noch mit der Außenhaut 12
verbindet. Ganz besonders vorteilhaft ist es dabei, einen Kleber zu verwenden, der
das Material des Kernes 11 gut benetzt, so daß er so tief wie möglich in die Poren
zwischen den Körnern des Kernmaterials eindringen kann. Dann ist ein besonders starker
Verbund zwischen Kern 11 und den Faserbändern 15 erzielt. Das Material des Kernes
11 und der Außenhaut 12 sollen so aufeinander abgestimmt sein, daß sie sich in ihrer
Festigkeit nicht gegenseitig beeinflussen, daß also z. B. nicht Weichmacher aus
der Außenhaut 12 das Material des Kernes 11 zerstört. Enthält die Außenhaut 12 derartige
Materialien, so ist der Kleber der Kleberschicht 14 entsprechend zu wählen, daß
er den Austausch von Stoffen verhindert, die fiir eines der benachbarten Materialien
schädlich sind.
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Anstatt zunächst die Faserbänder (15) auf dem Kern zu fixieren und
dann die so gebildete Faserauflage mit einem Kleber zu versehen, ist es auch möglich,
zunächst die Faserbänder mit Kleber zu versehen und diese dann am Kern zu fixieren.
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Für die Faserbänder (15) wurden in einem praktischen Fall unidirektionale
Glasfilamentgewebe mit einer Reiß-
kraft in Längsrichtung von 1600
Nlcm und quer dazu eine Reißliraft von 175 N/cm mit etwa 0,5 mm starken Fasern verwendet.
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Die Bänder wurden mit einer Breite von o cm auScbracht. Derselbe
Versteifungseffekt kann auch erzielt werden, enn Bänder doppelter Breite und nur
halber Stärke verwendet werden. Dünneres, aber breiteres Material wird vorzugsweise
dann verwendet, wenn die Bänder so verlegt werden, daß Uberkreuzungsstellen in größerer
Anzahl auftreten, insbesondere wenn sich mehr als zwei Lagen überkreuzen. Es ist
nämlich zu beachten, daß die Faserbänder 15 in den Kern 11 beim Aufpressen der Halbschalen
der Außenhaut einzudrticken sind. Dadurch entstehen lokal größere Belastungen der
Außenhaut 12, was bei einer Stärke derselben von nur etwa 2,5 mm zu Ausbeulungen
fUhren kann. Soll dies gänzlich verhindert werden, so werden im Kern 11 bereits
bei dessen Herstellung Vertiefungen eingeformt, in die die Faserbänder 15 so eingelegt
werden, daß sie mit ihrer Oberflache praktisch in einer Umhüllungslinie mit den
übrigen Bereiehen des Kernes 11 liegen.
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Statt Glasfasergeweben können auch solche aus Kohlenstolf,Kevlar oder
Aramid verwendet werden. Diese Faserarten führen zu einer noch höheren Versteifung;
sie sind jedoch teurer als Glasfasern.
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Statt unidirektionalen Fasern können auch Fasergewebe verwendet werden,
bei denen die Fasern keine Vorzugsrichtung aufweisen. Es ist jedoch zu beachten,
daß ein Segelbrett erheblich länger als breit ist. Eine Versteifung ist daher vor
allem in Längsrichtung erforderlich. Diese Versteifun; gerade in einer Richtung
läßt sich mit einem unidirektionaler.
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laterlal optimal erzielen. Zum Erzielen dersclben Steifigkeit
mit
einem nicht gerichteten Material ist dieses in größerer Men£e anzuwenden, was zum
Erhöhen des Gewichtes eines Segelbrettes führt.
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Un ein Versteifen genau in Längs- oder Fahrtrichtung 1 zu erzielen,
genügt es, unidirektionale Faserbänder 15 oder flächige Gewebe mit Faserrichtung
in Fahrtrichtung 16 zu verlegen. Es ist jedoch so, daß das Brett 10 auch Torsionsbelastungen
um die LängSrichtung unterworfen ist. Um die Torsionssteifigkeit zu erhöhen, ist
es erforderlich, die Faserbänder 15 quer zur Fahrtrichtung zu verlegen. Dieses Querstellen
hat bis zu einem Winkel von 450 gegenüber der Fahrtrichtung 16 Sinn. Werden unidirektionale
Faserbänder in einem noch größeren Winkel in bezug auf die Fahrtrichturg verlegt,
so wird die Quersteifigkeit mehr erhöht als die Lingssteifigkeit, die eigentlich
zu verbessern ist.
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Anstatt einzelne Faserbänder 15 an der Oberseite und der Unterseite
des Kernes 11 zu verlegen, ist es auch möglich, der, Kern mit Faserbändern zu bandagieren,
die zum Beispiel unter einem Winkel von etwa 20° zur Fahrtrichtung links und rechts
umlaufend um den Kern gewickelt sind. Es ist auch möglich, direkt in Fahrtrichtung
verlegte Bänder und zusätzlich schräg verlaufende Bänder zu verwenden. Von Vorteil
ist es, die untere Seite mehr zu verstärken als die obere. Biegebelastungen bestehen
nämlich im wesentlichen dahingehend, daß der Fahrer die Mitte des Segelbrettes 10
belastet und dieses gerade an seinem vorderen und seinem hinteren Ende auf Wellenbergen
abgestützt ist, während sich die Mitte über einem Wellental berindet. Dann wird
die Unterseite auf Zug beansprucht. Eine entsprechend große Belastung der Oberseite
auf Zug tritt nicht auf. Die Torsiorisbelastung ist dagegen auf der Unterseite und
auf der Oberseite dieselbe.
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Es ist damit von Vorteil, Bänder zum Erhöhen der Torsionssteifigkeit
symmetrisch auf der Oberseite und der Unterseite zu verlegen, an der. Unterseite
aber noch zusätzliche Bander mit den Fasern in Fahrtrichtung zu verlegen, um die
Biegesteifigkeit in Längsrichtung zu erhöhen.
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Erfindungsgemäße Segelbretter können auf beliebige Art und cise hergestellt
werden. Das beschriebene Verfahren ist jedoch besonders vorteilhaft, da in einer
einzigen Herstellvorrichtung in direkt aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten vorgefertigte
Halbschalen mit einem vorgefertigten Kern verbunden werden und durch das Verbinden
in heißem Zustand zugleich alle Klebverbindungen hergestellt werden. Dabei ist es
möglich, getrennt vorgefertigte Halbschalen zu erhitzen, oder es können, wie oben
angegeben, die Halbschalen in der Herstellvorrichtung für das Brett in einem vorgelagerten
I-ferstcllschr.itt erzeugt werden. Der erfindungsgemäße Aufbau läßt sich aber statt
mit Halbschalen für die Außenhaut auch z. B. mit einer aufgespritzten Außenhaut
herstellen.
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von Vorteil ist es auch, einen Kern mit Längsrillen zu verwenden,
die im wesentlichen in Fahrtrichtung verlaufen. In diese Rillen läuft der Kleber
von der Kleberraupe 25 beim Erwärmen ein, wozu entsprechend viel Kleber aufzubringen
ist.
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Bei vier Bändern 15 wie in den Figuren dargestellt, mit jeweils etwa
8 cm Breite verlaufen die Rillen in Bandrichtung.
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Die Rillen sind etwa 5 mm tief und etwa 20 mm voneinander beabstandet.
Der Kleber in den Rillen führt zu einer besonders festen Verbindung zwischen Kern
und Glasfasergewebe, sei es band- oder mattenförmig ausgebildet.