DE3808780A1 - Ski und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schi, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Bei der Herstellung von Schiern mit geschäumtem Kern werden im wesentlichen zwei Verfahren verwendet:
die Kernschäumung und das Injektionsverfahren.

Bei der Kernschäumung wird der Kern in der gewünschten Form vorgeschäumt, wobei vor der Weiterverarbeitung das an der Oberfläche verbleibende Trennmittel aus der Schäumform abgeschliffen werden muß. Bei der Injektionsschiherstellung werden faserverstärkte Laminate in eine Form eingelegt und die den Kern bildenden PUR-Schaumkomponenten in den Zwischenraum injiziert, wobei der Kern in situ gebildet wird. Beide Verfahren haben den Nachteil, daß die Dichteverteilung über die gesamte Schilänge etwa gleich ist. Am Schiende und an der Schispitze, wo einerseits der Schi am dünnsten, andererseits aber die mechanische Beanspruchung am höchsten ist, wäre jedoch eine wesentlich höhere Schaumdichte vorteilhaft. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren besteht darin, daß die Laminate vor dem Verpressen angeschliffen werden müssen um eine ausreichende Haftung am Schaumkern zu erreichen. Durch das Schleifen der Laminate gehen aber wertvolle mechanische Eigenschaften und Material verloren. In vielen Fällen muß zusätzlich ein Haftvermittler verwendet werden.

Diese Nachteile können dadurch behoben werden, daß man aus einem warmver­ formbaren harten Urethan- und/oder Isocyanuratgruppen enthaltenden Schaum­ stoffück durch Erwärmen und Umformen einen Schikern herstellt und diesen beidseitig mit Prepregs, auf der Unterseite zusätzlich mit einer Polyethylenlauf­ fläche, auf der Oberseite zusätzlich mit einer Deckschicht aus Metall oder Kunststoff oder gegebenenfalls weiteren Dekorschichten in einer Schiform heiß verpreßt.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Schi, hergestellt durch

• a) Erwärmen eines aus einem warmverformbaren harten Urethan- und/oder Iso­ cyanuratgruppen enthaltenden Schaumstoffblock mit einer Dichte von über 100 kg/m³ geschnittenen Stückes in etwa Schilänge, Schibreite und maximaler Schihöhe auf eine Temperatur von etwa 150-190°C,
• b) Verpressen des Stückes in einer kalten oder leicht temperierten Form zu einem doppelkeilförmigen Schikern,
• c) Einlegen und Heißverpressen einer Polyethylenlauffläche, eines Prepregs, des doppelkeilförmigen Schikerns, eines Prepregs und einer Deckschicht aus Metall, Kunststoff und gegebenenfalls weiterer Dekorschichten in einer Schiform.

Warmverformbare, harte Urethan- und/oder Isocyanuratgruppen enthaltende Schaumstoffe sind beispielsweise aus der DE-OS 26 07 380 und EP-A-02 39 906 bekannt. Als Ausgangsverbindungen für solche Schaumstoffe dienen aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate oder Mischun­ gen davon. Geeigenete Isocyanate sind beispielsweise 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,12-Dodecandiisocyanat, Cyclobuten-1,7-diioscyanat, Phenylendiisocyanate, To­ luylendiisocyanate, Diphenylethandiisocyanate, Diphenylmethandiisocyanate, Napthylendiisocyanate, Hexamethylendiisocyanat oder modifizierte Isocyanate, die Carbodiiumidgruppen, Urethangruppen, Isocyanuratgruppen, Harnstoffgruppen, Allophanatgruppen oder Biuretgruppen aufweisen. Vorzugsweise werden leicht zugängliche Isocyanate, wie 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat, 4,4′ und/oder 2,4-Diphenylmethandiisocyanat, sowie von diesen abgeleitete modifizierte Iso­ cyanate verwendet.

Als weitere Ausgangsverbindungen werden Gemische aus mindestens Hydro­ xylgruppen aufweisenden Polyethern und Polyestern mit einem Molekulargewicht von 400-10 000 verwendet. Bevorzugt sind Gemische mit einer OH-Zahl von mindestens 400. Auch diese Ausgangsverbindungen sind an sich bekannt.

Als Treibmittel werden üblicherweise Wasser und/oder leichtflüchtige Kohlen­ wasserstoffe oder halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid oder Tri­ chlormonofluormethan eingesetzt.

Als Katalysatoren für die Polyadditionsreaktion können alle üblichen Katalysatoren eingesetzt werden, beispielsweise Organometallverbindungen, wie Zinnoktanoat, Dimethylzinnlaureat, Dibutylzinnlaureat, Dibutylzinnacetat, Bleioleat, Vanadium­ pentoxide oder Mischungen davon, tertiäre Amine wie Triethylendiamin, Triethyl­ amin, Dimethylcyclohexylamin, N-Ethylpiperidin, Tetramethyltetramethylendiamin oder Mischungen davon.

Der Polyurethanschaum kann übliche Zusätze wie Kettenverlängerungs- und/oder Vernetzungsmittel, Reaktionsverzöger wie sauer reagierende Stoffe, wie H₃PO₄ oberflächenaktive Stoffe, wie Emulgatoren und Schaumstabilisatoren, Farbstoffe und Füllstoffe usw. enthalten.

Der Schaumstoff wird nach einem an sich bekannten Verfahren, beispielsweise dem Einstufenverfahren, dem Prepolymerverfahren oder dem Semiprepolymerverfahren hergestellt und anschließend weiterverarbeitet.

Als Prepregs werden mit duroplastischen Harzen, vorzugsweise mit Epoxyharzen getränkte Rovings, Gewebe, Gelege, Gewirke und Vliese aus Verstärkungsfasern wie Glas-, Kohlenstoff-, Aramidfasern und/oder anderen organischen oder anor­ ganischen oder metallischen Fasern eingesetzt, wobei glasfaserverstärkte Prepregs bevorzugt sind.

Zur Herstellung des Schis wird ein Stück eines oben beschriebenen Schaumstoffes in etwa Schilänge, Schibreite und maximaler Schihöhe geschnitten, auf etwa 150- 190°C, vorzugsweise 160-185°C erwärmt und anschließend sofort in einer kalten oder nur auf etwa 20-50°C leicht temperierten Schikernform verpreßt. Dabei stellt sich im Bereich der dünneren Wandstärke, beispielsweise bei der Schischaufel und am Schiende eine wesentlich höhere Dichte und somit höhere Steifigkeit ein. Gegenüber der ursprünglichen Dichte des Schaumstoffes wird die Dichte in diesen Bereichen um etwa 200-300% erhöht. Im Bereich der Schibindung erfolgt nur eine geringfügige Erhöhung der Dichte um etwa 25-50%. Anschließend werden alle zur Herstellung eines Schis nötigen Bestandteile, das sind Polyethylenlauffläche, Pre­ preg, der auf obige Weise hergestellte doppelkeilförmige Schikern, Prepreg und Deckschicht aus Metall, Kunststoff und gegebenenfalls weitere Dekorschichten der Reihe nach in eine Schiform gelegt und in bekannter Weise heiß verpreßt. Es ist auch möglich, daß Prepreg und Deckschicht bereits miteinander verbunden sind. Der Schikern kann gegebenenfalls zusätzlich allseitig mit einem Prepreg um­ mantelt werden, was dem Schi höhere Torsionssteifigkeit verleiht. Insgesamt wird einerseits die Verbindung des Kerns mit beiden Prepregs, andererseits die Verbin­ dung der Prepregs mit Polyethylenlauffläche bzw. Deckschicht in einem Arbeits­ gang ohne Verwendung zusätzlicher Haftvermittler hergestellt, wobei gleichzeitig das Prepreg ausgehärtet wird. Ein Anschleifen wie beim Verpressen von Laminaten ist bei der Anwendung von Prepregs nicht notwendig. Da die Verstärkungsfasern im Prepreg unbeschädigt vorliegen, werden bessere mechanische Eigenschaften als mit einem vergleichbaren Laminat erzielt, ein Prepreg kann daher für die Erzielung gleicher Eigenschaften niedrigere Faseranteile als ein entsprechendes Laminat aufweisen.

Je nach verwendetem Harz im Prepreg betragen die Preßtemperaturen etwa zwischen 80-130°C. Die Preßzeiten betragen etwa 5-20 Min., der Preßdruck kann zwischen 4 und 10 bar, vorzugsweise 5-7 bar liegen, wobei eine wechselseitige Abhängigkeit dieser Parameter gegeben ist.

Auf die oben beschriebene Weise werden vorzugsweise Langlauf- oder Kinderschier hergestellt.

Beispiel 1

343 Gew. T. Semiprepolymer aus Tripropylenglykol und 4,4′ Diphenylmethandi­ isocyanat NCO-Gehalt 23%
69 Gew. T. Polyether Triol (OHZ 550)
16,7 Gew. T. Mischester aus 0,7 Mol Phthalsäureanhydrid, 0,3 mol Adiphinsäure, 0,5 mol Trimethylolpropan, 1,5 mol Diethylenglykol (OHZ 370)
11 Gew. T. Ethylenglykol (OHZ 1806)
1 Gew. T. Wasser
0,5 Gew. T. Polycat R 41 (Fa. Abbot)
1 Gew. T. Methylsilikonöl
0,3 Gew. T. H₃PO₄ (85%)

Dichte freigeschäumt 179 kg/m³ Polyol-Gemisch OH Zahl 640 Isocynat Kennzahl 150

Es wurde ein Block mit einer Schaumhöhe von ca. 12 cm hergestellt. Aus diesem Schaumstoffblock wurde ein quaderförmiger Teil mit folgenden Abmes­ sungen herausgeschnitten:
Länge 2100 mm, Breite 60 mm, Dicke 30 mm. Die Rohdichte des Blocks beträgt 155 kg/m³. Diese Zuschnitte wurde in einem Heizschrank während 4 Min. auf 180°C erhitzt und anschließend sofort in einem auf 30°C temperierten Prägewerkzeug mit einem spezifischen Druck von 7 bar zu einem doppelkeilförmigen Schikern gepreßt. Die Preßzeit betrug 2 Min. Nach dem Umformen betrug die Dichte in der Mitte des Schaumkörpers 220 kg/m³ und am Ende und bei der Schischaufel 550 kg/m³.

In eine beheizbare Schiform wurden nacheinander folgende Materialien gelegt:
Eine PE-Lauffläche mit einer Dicke von 1,1 mm bestehend aus einem hochmoleku­ laren HDPE. (MG 500 000), ein Epoxidharzprepreg, bestehend aus Glasfaserrovings (600 g/m²) und einem Epoxidharzgehalt von 295 g/m², der oben hergestellte Schaumkern, ein Epoxidharzprepreg, bestehend aus Glasfaserrovings mit einem Faseranteil von 600 g/m², versehen mit einer Dekoroberfläche auf Basis Zellulose­ faser mit einem Flächengewicht von 160 g/m² und einem Epoxidharzgehalt von 340 g/m². Die Teile wurden bei 100°C verpreßt, die Preßzeit betrug 15 Min., der Preßdruck 7 bar.

Beispiel 2

Ein Schaumstoffkern hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde mit einem Glasgewebeprepreg auf Epoxidharzbasis auf allen Seiten ummantelt. Der Glasge­ halt des Prepregs betrug 390 g/m², der Harzgehalt 294 g/m². In die Preßform wurde der Reihe nach eine PE-Schilauffläche bestehend aus höchstmolekularem HDPE (MG 3 500 000) mit einer Dicke von 1,2 mm, ein Prepreg bestehend aus Glasfaserrovings (600 g/m²) und einem Epoxidharzgehalt von 295 g/m², der mit Prepreg ummantelte Schaumstoffkern, ein Glasfasergelegeprepreg bestehend aus einem Glasfasergelege mit 520 g/m², einem Glasfaservlies mit 30 g/m² und einem Epoxidharzgehalt von 370 g/m², eingelegt.

Die Aushärtung der Prepregs und Herstellung des Verbundkörpers wurde bei 120°C durchgeführt, die Preßzeit betrug 15 min., der Preßdruck 7 bar.

Claims (5)

1. Schi hergestellt durch:

• a) Erwärmen eines aus einem warmverformbaren harten Urethan- und/oder Iso­ cyanuratgruppen enthaltenden Schaumstoffblock mit einer Dichte von über 100 kg/m³ geschnittenen Stückes in etwa Schilänge, Schibreite und maximaler Schihöhe, auf eine Temperatur von etwa 150-190°C,
• b) Verpressen des Stückes in einer kalten oder leicht temperierten Form zu einem doppelkeilförmigen Schikern,
• c) Einlegen und Heißverpressen einer Polyethylenlauffläche, eines Prepregs, des doppelkeilförmigen Schikerns, eines Prepregs und einer Deckschicht aus Metall, Kunststoff und gegebenenfalls weiterer Dekorschichten in einer Schiform.

2. Schi nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der warmverformbare Urethan- und/oder Isocyanuratgruppen enthaltende Schaumstoff einer Dichte von 100 kg/m³ durch Umsetzung von Polyisocyanaten mit einem Gemisch aus mindestens zwei Hydroxylgruppen aufweisenden höhermolekularen Polyestern und Polyethern mit einer Gemisch-OH-Zahl von größer 400 bei einer Kennzahl über 125 in Gegenwart von Katalysator-Treibmittel, sowie gegebenenfalls anderer Zusatzstoffe erhalten wurde.

3. Schi nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelkeilförmige Schikern zusätzlich mit einem Prepreg umwickelt ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Schis, dadurch gekennzeichnet, daß man

• a) ein aus einem warmverformbaren harten Urethan- und/oder Isocyanurat­ gruppen enthaltenden Schaumstoffblock mit eine Dichte von über 100 kg/m³ geschnittenes Stück in etwa Schilänge, Schibreite und maximaler Schihöhe, auf eine Temperatur von 150-190°C erwärmt,
• b) dieses Stück in einer kalten oder nur leicht temperierten Form zu einem doppelkeilförmigen Schikern verpreßt,
• c) eine Polyethylenlauffläche, ein Prepreg, den doppelkeilförmigen Schikern, ein Prepreg und eine Deckschicht aus Metall, Kunststoff und gegebenenfalls wei­ tere Dekorschichten in eine Schiform einlegt und diese Teile heiß verpreßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den doppelkeil­ förmigen Schikern zusätzlich mit einem Prepreg umwickelt.