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BESCHREIBUNG
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Segelbrett Die Erfindung betrifft ein Segelbrett gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruches.
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Ein derartiges Segelbrett ist in der nichtvorveröffentlichten DE-OS
33 29 230 beschrieben. Das Segelbrett weist einen Schaumstoffkern und eine tragende
Schicht aus harzgetränkten Fasermatten auf. Die schlagempfindliche harzgetränkte
Faserschicht ist nach außen hin durch eine Gelschicht oder durch eine dünne, vorzugsweise
etwa 0,2 mm starke Schicht eines thermoplastischen Kunststoffes geschützt. Das Brett
wird dadurch hergestellt, daß die Fasermatten auf dem Schaumstoffkern fixiert und
mit einem Zweikomponenten-Kunstharz getränkt werden, das innerhalb von etwa zehn
Minuten aushärtet. Die äußere Feinschicht wird entweder nach dem Aushärten aufgebracht,
oder diese Schicht wird zunächst in Form von Halbschalen hergestellt, die auf dem
vorgefertigten Kern mit noch nicht ausgehärtetem Harz aufgepreßt werden. Die Halbschalen
werden entweder durch Auskleiden von zwei Formhälften durch die Gelschicht oder
durch Tiefziehen thermoplastischer Kunststoffolien in die Formhälften hergestellt.
Der Kern, die Fasermatten und die schützende Feinschicht sind durch das ausgehärtete
Kunstharz miteinander verklebt.
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Weiterhin sind Segelbretter bekannt, bei denen die tragende Schicht
um dem Schaumstoffkern herum nicht eine kunstharzgetränkte, geschlossene Faserschicht,
sondern eine relativ dicke Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff ist.
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Die Schichtdicke beträgt etwa 2 - 3 mm, im Gegensatz zu den
vorzugsweise
0,2 mm Dicke der schützenden, aber nicht tragenden thermoplastischen Kunststoffolie
beim eingangs beschriebenen Segelbrett.
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Die Segelbretter mit der dicken Kunststoffolie sind weniger beschädigungsgefährdet
als die Segelbretter mit der tragenden Fasermattenschicht, die lediglich eine dünne
Kunststoffolienschicht zum Schutz aufweisen. Die Bretter mit tragender Faserschicht
sind allerdings biegesteifer als die Bretter mit tragender Kunststoffschicht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Segelbrett der eingangs
genannten Gattung anzugeben, das weniger beschädigungsgefährdet aber vergleichbar
biegesteif ist wie das eingangs genannte Segelbrett, Die Erfindung ist durch die
Merkmale des Hauptanspruches gegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Segelbrett zeichnet sich dadurch aus, daß die
Außenhaut aus dem'thermoplastischen Kunststoff als tragende Außenhaut ausgebildet
ist und es gleichzeitig eine nichttragende Fasereinlage zur Biegeversteifung aufweist.
Durch die dicke, tragende Außenhaut ist der Vorteil geringer Beschädigungsgefahr
gewährleistet, wie er von entsprechend aufgebauten, seit längerem im Handel befindlichen
Segelbrettern her bekannt ist. Durch die nichttragende Fasereinlage ist eine Biegesteifigkeit
erzielt, die mit derjenigen vergleichbar ist, wie sie von Segelbrettern mit tragender
Faserschicht bekannnt ist.
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Dadurch, daß die Faserschicht keine tragende, sondern nur versteifende
Funktion übernimmt, reicht es, die Schicht nur
in Form von Bändern
zu verlegen, was zu einem besonders geringen Gewicht des Brettes bei dennoch hoher
Biegesteifigkeit führt.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Figuren näher veranschaulicht.
Es zeigen: Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Segelbrett; Fig. 2 einen Querschnitt durch
das Segelbrett gemäß Fig. 1 entlang der Linie 2-2; Fig. 3 - 5 eine schematische
Darstellung mit zwei Formhälften einer Herstellvorriehtung, zum Erläutern des Hersteilvorganges
des Segeibrettes gemaß Fig. l.
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Das Segelbrett 10 gemäß Fig. l weist einen EPS-Schaumstoffkern 11
und eine ASA-Außenhaut 12 auf. Die Außenhaut ist aus einer oberen Hälfte 12.1 und
einer unteren Elfte 12.2 gebildet, wie sie aus den Fig. 3 - 5 erkennbar sind. Im
fertiggestellten Zustand des Brettes sind die beiden Hilften entlang ihrer Ränder
so gut miteinander verschweißt, daß in einem Schnitt gemäß Fig. 2 kein Ubergang
zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte mehr erkennbar ist. Es ist dann
vielmehr eine geschlossene, glatte Außenhaut 12 gebildet. Diese ist mit dem Kern
11 über eine PU-Kleberschicht 14 verbunden.
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Zwischen Kern ll 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 über eine
PU-Verklebung 19 mit der Außenhaut i2 und auch dem Kern 11 verbunden. Die Verklebung
19 reicht einige Millimeter bis einige Zentimeter in den Kern 11 hinein, in dem
sie Hohlräume zwischen 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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Zwei Formhälften 20 einer Hers-tellvorrichtung 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 etwa 170 OC. 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 Faserbändern
15 versehener Kern 11 dargestellt. Der Kern 11 wird in. einer besonderen Form durch
Einschäumen oder durch
Elochtemperaturbehandlung 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 Glasfaserbänder
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 #ur die Faserbänder 15 wird
dann jeweils eine Kleberraupe 25 aus einem pastenförmigen PU-Kleber aufgetragen.
Dieser Kleber wird bei etwa 50°Cwird sehr dünnfiüssig. Das Volumen der Kleberraupe
25 ist so bemessen, daß im flüssigen Zustand alle Iiohlräume~ 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 lirtks wird in die vorgefertigten
Halbschalen der Außenhaut 12 gemäß Fig. 4 rechts eingeführt. Dann werden die beiden
Formhälften 20 der Herstellvorrichtung aufeinander zu bewegt, wie dies in Fig. 5
dargestellt ist. Dabei tre££en die heißen W.#lften 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 Heißkleber der Kleberschicht 14 aktiviert und stellt
die Verbindung zwischen dem Kern 11 und den Hlften 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 teren Hälfte 12.2 aneinanderliegen. Diese Ränder
verselunelzen dann miteinander, so daß schließlich die geschlosser.e Außenhaut 12
gemäß Fig. 2 gebildet ist. Die Formhälften 20 werden dann mit dem von ihnen eingeschlossenen
Segelbrett innerhalb von etwa 5 Minuten auf 50 0C abgekühlt, In dieser Zeit
driligt
der Kleber der Kleberraupen 25 in den Kern 11 ein.
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Abschließend wird das fertige Segelbrett der Herstellvorrichtung 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 erreicht ist.
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Ein >egelbrett gemäß Fig. 1 weist z. B. eine Lunge von 377 cm,
eine größte Breite von 60 cm und eine größte Höhe von 13,5 cm auf. Das Verdrängungsvolumen
beträgt etwa 230 1 und das Gewicht etwa 16 kg. Dieses Gewicht ist etwa 10 % niedriger
als bei einem herkömmlichen Brett, da die das Gewicht maßgeblich bestimmende Außenhaut
12 in ihrer Stärke um etwa 15 % verringert werden kann und dennoch größere Steifigkeit
als bei bisherigen Brettern gewahrleistet 19 t ~#~ini ein herkötnmliches 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 ffi gegentiber
herkömmlichen Wandstärken verringert wird, wird wieder dieselbe Durchbiegung erzielt.
Ein solches Brett ist dann aber etwa 20 % leichter als ein herkömmliches Brett.
Mit dem Erhöhen der Steifigkeit ist fast parallel laufend ein Verbessern der Dämpfungseigenschaften
zu beobachten. Wird bei der angegebenen Einspannart 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 Außenhaut 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 für andere,
herkö.mml#e Segelbrettkonstruktionen geeignet ist. Entsprechend kann statt EPS für
den Kern 11 und statt PU für die Kleberschicht 14 oder die Verklebung 19 jedes andere
Material verwendet werden, das auch für andere Segelbrettkonstruktionen Verwendung
findet. Wichtig ist aber, ~daß der Kleber für die Kleberschicht 14 so gewählt 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, vorteilhafterweise 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 filr 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
N/cm und quer dazu eine Reißkraft von 175 N/cm mit etwa 0,5 mm starken Fasern verwendet.
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Die Bänder wurden mit einer Breite von 8 cm aufgebracht. Derselbe
Versteifungseffekt kann auch erzielt werden, wenn Bänder doppelter Breite und nur
halber Stärke verwendet werden. Dünneres, aber breiteres Material wird vorzugsweise
dann verwendet, wenn die Bänder so verlegt worden, daß Uberkreuzungsstellen in größerer
Anzahl auftreten, insbesondere wenn sich mehr als zwei Lagen überkreuzerl. Es ist
nämlich zu beachten, daß die Faserbänder 15 in den Kern 11 beim Aufpressen der Halbschalen
der Außenhaut einzudrücken sind. Dadurch entstehen lokal größere Belastungen der
Außenhaut 12, was bei einer Stärke derselben von nur etwa 2,5 mm zu Ausbeulungen
führen kann. Soll dies gänzlich verhindert werden, so werden im Kern ll bereits
bei dessen Herstellung Vertiefungen eingeformt, in die die Faserbänder 15 so eingelegt
werden, daß sie mit ihrer Oberfläche praktisch in einer Umhtlllungslinie mit den
übrigen Bereichen des Kernes 11 liegen.
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Statt Glasfasergeweben können auch solche aus Kohlenstoff,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 Versteifung gerade in einer Richtung
läßt sich mit einem unidirektionaler.
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.rEaterlal optimal erzielen. Zum Erzielen derselben Steifigkeit
mit
einem nicht gerichteten Material ist dieses in größerer Menge anzuwenden, was zum
Erhöhen des Gewichtes eines Segelbrettes führt.
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Um ein Versteifen genau in Längs- oder Fahrtrichtung 16 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 Fahrtrichtung verlegt,
so wird die Quersteifigkeit mehr erhöht als die Längssteifigkeit, die eigentlich
zu verbessern ist.
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Anstatt einzelne Faserbänder 15 an der Oberseite und der Unterseite
des Kernes 1 zu verlegen, ist es auch möglich, den Kern mit Faserbändern zu bandagieren,
die zum Beispiel unter einem Winkel von etwa 200 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
nämliehim 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 befindet. Dann wird
die Unterseite auf Zug beansprucht. Eine entsprechend große Belastung der Oberseite
auf Zug tritt nicht auf. Die Torsionsbelastung 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 Bänder 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 Weise hergestellt
werden. Das beschriebene Verfahren ist jedoch besonders vorteilhaft, da, in einer
einzigen Herstellvorrichtung in direkt aufeinanderfolgenden Arbeitsschrit-ten 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
Herstellschritt 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.