DE3808780C2 - Verfahren zur Herstellung eines Ski und Ski hergestellt nach diesem Verfahren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Ski und einen Ski hergestellt nach diesem Verfahren.

Bei der Herstellung von Ski 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. Ein solcher Ski ist beispielsweise aus der DE-OS 20 27 370 bekannt. Bei der Injektionsskiherstellung werden faserver­ stärkte 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 Skilänge etwa gleich ist. Am Skiende und an der Skispitze, wo einerseits der Ski 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 zuerreichen. 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 stoffstück durch Erwärmen und Umformen einen Skikern 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 Skiform heiß verpreßt.

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Herstellung eines Ski, bestehend aus einem doppelkeilförmigen Kern aus einem Urethan- und/oder Iso­ cyanuratgruppen enthaltenden Schaumstoff und mindestens zwei darüber und darunterliegenden Schichten, wie einen Ober- und einem Untergurt aus mit Verstärkungsfasern verstärktem Kunststoff, sowie einem Deck- und Laufbelag, wobei der Kern mit diesen Schichten zu einem fertigen Ski verpreßt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß zunächst für den Kern ein warmverformbarer Schaumstoffblock, dessen Abmessungen etwa der Skilänge, der Skibreite und der maximalen Skihöhe entsprechen, auf eine Temperatur von 150-190°C erwärmt wird, daß dieser Schaumstoffblock in einer kalten oder etwa 30°C temperierten Form, deren Hohlraum der fertigen Skiform entspricht, zu dem doppelkeilförmigen Skikern verpreßt wird, wobei die für den Obergurt vorgesehenen Verstärkungs­ faserlaminate in unausgehärtetem Zustand als Prepreg in die Skiform eingelegt werden.

Warmverformbare, harte Urethan- und/oder Isocyanuratgruppen enthaltende Schaumstoffe sind beispielweise aus der DE-OS 26 07 380 und EP-A-0 239 906 bekannt. Als Ausgangsverbindungen für solche Schaumstoffe dienen aliphatische, cycloaliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate oder Mischun­ gen davon. Geeignete Isocyanate sind beispielsweise 1,4-Tetramethylendiisocyanat, 1,12-Dodecandiisocyanat, Cyclobuten-1,7-diisocyanat, Phenylendiisocyanate, To­ luylendiisocyanate, Diphenylethandiisocyanate, Diphenylmethandiisocyanate, Naphthylendiisocyanate, Hexamethylendiisocyanat oder modifizierte Isocyanate, die Carbodiimidgruppen, 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 zwei 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, Reaktionsverzögerer 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 Ski wird ein Stück eines oben beschriebenen Schaumstoffes in etwa Skilänge, Skibreite und maximaler Skihöhe 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 Skikernform verpreßt. Dabei stellt sich im Bereich der dünneren Wandstärke, beispielsweise bei der Skischaufel und am Skiende 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 Skibindung erfolgt nur eine geringfügige Erhöhung der Dichte um etwa 25-50%. Anschließend werden alle zur Herstellung eines Ski nötigen Bestandteile, das sind Polyethylenlauffläche, Pre­ preg, der auf obige Weise hergestellte doppelkeilförmige Skikern Prepreg und Deckschicht aus Metall, Kunststoff und gegebenenfalls weitere Dekorschichten der Reihe nach in eine Skiform gelegt und in bekannter Weise heiß verpreßt. Es ist auch möglich, daß Prepreg und Deckschicht bereits miteinander verbunden sind. Der Skikern kann gegebenenfalls zusätzlich allseitig mit einem Prepreg um­ mantelt werden, was dem Ski 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 Kinderski 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 Adipinsäure, 0,5 mol Trimethyiolpropan, 1,5 mol Diethylenglykol (OHZ 370)
11 Gew.T. Ethylenglykol (OHZ 1806)
1 Gew.T. Wasser
0,5 Gew.T. Tetramethyltetramethylendiamin
0,5 Gew.T. Polycat R₄₁ (Fa. Abbot)
1 Gew.T. Methylsilikonöl
0,3 Cew.T. H₃PO₄ (85%)
Dichte freigeschäumt: 179 kg/m³
Polyol-Gemisch OH Zahl: 640
Isocyanat 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. Dieser Zuschnitt 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 Skikern 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 Skischaufel 550 kg/m³.

In eine beheizbare Skiform 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 Glasgehalt des Prepregs betrug 390 g/m², der Harzgehalt 294 g/m². In die Preßform wurde der Reihe nach eine PE-Skilauffläche 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 (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines Ski, bestehend aus einem doppelkeilförmigen Kern aus einem Urethan- und/oder Isocyanuratgruppen enthaltenden Schaum­ stoff und mindestens zwei darüber und darunterliegenden Schichten, wie einem Ober- und einem Untergurt aus mit Verstärkungsfasern verstärktem Kunststoff, sowie einem Deck- und Laufbelag, wobei der Kern mit diesen Schichten zu einem fertigen Ski verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst für ein Kern ein warmverformbarer Schaumstoffblock, dessen Abmessungen etwa der Skilänge, der Skibreite und der maximalen Skihöhe entsprechen, auf eine Temperatur von 150-190°C erwärmt wird, daß dieser Schaumstoffblock in einer kalten oder etwa 30°C temperierten Form, deren Hohlraum der fertigen Skiform entspricht, zu dem doppelkeilförmigen Ski­ kern verpreßt wird, wobei die für den Obergurt vorgesehenen Verstärkungs­ faserlaminate in unausgehärteten Zustand als Prepreg in die Skiform einge­ legt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den doppelkeil­ förmigen Skikern zusätzlich mit einem Prepreg umwickelt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungs­ faserlaminate Glasfaserlaminate in unausgehärtetem Zustand eingesetzt wer­ den.

4. Ski, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus einem Isocyanuratgruppen enthal­ tenden Schaumstoffblock besteht.