NO156154B - Ski med lett konstruksjonskjerne med celleformet struktur. - Google Patents

Description

Ski med en lett konstruksjonskjerne fremstilt etter ; sandwichmetoden og kjennetegnet ved at en støttekjerne av lett materiale ifølge den nyeste teknikkens stand fortrinnsvis er klebet sammen av tre- hhv. skummaterialer med forholdsvis liten spesifikk vekt og gjennomsnittlige mekaniske egenskaper, men med dekklag av høyfaste materialer (materialer hvis mekaniske styrke i det minste er ti ganger større, fortrinnsvis hundre ganger større enn styrken av kjernematerialet), hvorved skien får et best mulig forhold mellom stivhet hhv. fasthet og vekt.

Dekklagene kan være av et metall hvis mekaniske egenskaper er retningsuavhengige (også konstruksjonsdeler fremstilt av slikt metall får da retningsuavhengige egenskaper) hhv. fiber-forsterkede kunststoffer med god mekanisk styrke i fibrenes retning (også konstruksjonsdeler fremstilt av disse materialer vil derved få retningsavhengig styrke).

Støttekjernenes eller kjernematerialenes oppgave er å holde en avstand mellom de egenskapdannende dekklag ved å oppta trykkrefter hhv. skjærkrefter i klebesonene.

Ved store krav til en skis eller, en konstruksjonsdels vekt eller til de mekaniske egenskaper for en ski eller en konstruksjonsdel anvendes ifølge nyere teknikk en vokskakeformet kjerne (honeycomb). Slike vokskakeformede kjerner kan være bygget opp av tynne folier som under anvendelsen av klebemidler er formet til en vokskakestruktur, idet sekskantede celler sammen-stilles til en regelmessig geometrisk struktur. Deres anvendelse er særlig skallkonstruksjoner for halepartier, bæreflatebelegg, ledeplateflater og drivverk for luft- og romfart og i forskalin-ger, dører, luker, bunner og lignende, i tillegg til den foreliggende anvendelse som kjerne.for ski. Således er det fra AT-

PS 215868 kjent en ski hvor det mellom en øvre list og en undre list ligger en kjernedel bygget opp som et vokskakelignende formlegeme av metall, særlig av lettmetall, eller av kunststoff, særlig av polyesterharpiks. En ulempe med denne vokskakekon-struksjon består i at den gjør det nødvendig med en forholdsvis nøyaktig deformering av de enkelte folier og dessuten har liten fasthet på tvers av cellenes lengdeutstrekning.

Ulempene med slike vokskakekonstruksjoner er den høye pris som skyldes den kostbare fremstillingsmåte, særlig ved vokskakestrukturer av papir- eller kunststoffolier, og struk-turenes dårlige elastisitet (i retninger vinkelrett på støtte-retningen) ved bearbeidelse av kjernematerialene til konstruksjonsdeler i sandwich-form.

Vokskakestrukturer er på grunn av de enkelte cellers sekskanttverrsnitt tilnærmet isotrope og kan fremstilles med en romvekt på opptil 40 kg/m<3>.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den oppgave å skaffe til veie en ski med en lett konstruksjonskjerne og hvor ulempene med høyverdige vokskakestrukturer elimineres, idet kjernen kan fremstilles med vesentlig lavere omkostninger enn tidligere ved bedret mulighet for automatisering, henholdsvis at kjernen på en vesentlig bedre måte kan tilpasses anvendelsesoppgaven, blant annet på grunn av sine anisotrope egenskaper.

Denne oppgave løses nettopp ved at det ifølge oppfinnelsen er skaffet tilveie en ski av langrennstypen eller annen ty-pe , som omfatter en lett konstruksjonskjerne som har celleformet struktur og som består av gjennomgående hulrom hvis lengdeakser står vinkelrett på kjernens bærende overflater, hvor kjernen er lagvis bygget opp med bølgeformede folier og mellomliggende, plane folier, og hvor kjernen på løpeflatens side samt på sin overside har lister som er klebet sammen med stående laminater som er anordnet på sidene av kjernen, og skien er kjennetegnet ved at de bølgeformede folier og de mellomliggende, plane folier/

som er parallelle med de bærende overflater, forløper i skiens lengderetning, og at de bølgeformede folier bare er klebet sammen med de mellomliggende, plane folier ved bølgestrukturens bunn- og toppartier ■ slik at det dannes åpne rom mellom disse partier og de plane folier.

Fremstilling av sammensetninger av bølgede folier med mellomliggende plane folier er kjent fra forpakningsindustrien, og slike sammensetninger kalles da gjerne bølgepapp. Prinsippet er at bølgestrukturens berøringssteder ligger an mot forpak-ningsgodset og at bølgestrukturen derfor ved sin fleksibilitet anvendes til reduksjon av støtpåkjenningene på forpaknings-godset. Rasjonelle fremgangsmåter for kontinuerlig fremstilling av slike sammensetninger er kjent fra denne industri. Kombina-sjonen av bølgeformede og plane folier for skien ifølge oppfinnelsen blir under bruk belastet i hulrommenes akse- eller lengderetning,og derved blir de stående folielag belastet med

trykk.

De enkelte sammensetninger skjæres opp til lag med vilkårlig geometri, som f.eks. til plateformede støttekjerner med tykkelse mange ganger tykkelsen av de enkelte støttekjerner, eller til U-formede støttekjerneseksjoner som etter impregnering og herdning skjæres opp til støttekjernetykkelser.

Ved hjelp av bølgestrukturens elastisitet vinkelrett

på et plan som tangerer dens topp-eller bunnpartiér og ved en nøyaktig sammenklebing til sidekantene av lette, omsluttende konstruksjonsdeler oppnås jevn trykkoverføring, bedre enn ved anvendelse av vokskakestruktur og såkalte spleisematerialer, dvs. kunststoffharpikser, særlig epoksyharpikser, som under temperaturpåvirkning ekspanderer til det flerdobbelte av sitt opprinnelige volum.

Fleksibiliteten kan varieres ved å forandre stillingen av de enkelte bølgebanelag samt ved å variere forholdet mellom den frie bredde og bredden av den lette konstruksjonsdel.

De plane folier bidrar til stabilisering av støtte-kjernen allerede som mellomprodukt, men også til anisotrope egenskaper for den ferdige konstruksjonsdel som i sammenklebet tilstand får god stivhet og fasthet i de plane foliers lengderetning.

Vinkelrett på folienes lengderetning i kjernen er kjernematerialet fleksiblelt, slik at også sylinderflater kan fremstilles formnøyaktig ved lagoppbygging når de plane folier strekker seg i sylinderaksens retning.

Ytterligere detaljer ved den kjernekonstruksjon som benyttes i skien ifølge oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene som viser utførelseseksempler på lette konstruksjonskjerner, idet fig. 1 viser et snitt av kjernen, fig. 2 et lag av samme, fig. 3 en utførelse av et endelag, fig. 4 en ski ifølge oppfinnelsen, særlig en langrennski sett ovenfra og hvor en slik lett konstruksjonskjerne benyttes, og fig. 5 og 6 viser ytterligere eksempler på anvendelse.

Skiens anvendte lette konstruksjonskjerne består av flere lag ifølge fig. 2 lagt på hverandre, idet hvert lag mellom bølgestrukturens bunnpartier og det plane underlag. For de bølgeformede folier 1 og de plane folier 2 kan anvendes et hvilket som helst passende materiale, f.eks. papir, kunststoff eller metall. Det har særlig vist seg hensiktsmessig med impregnert papir, og en rekke papirtyper kan anvendes. Særlig fordelaktig er papir av Aramid (aromatisk polyamid) og som utmerker seg ved høy og varig varmebestandighet, ikke noe vannopptak, gode mekaniske samt dielektriske egenskaper, særlig stor rivefasthet og liten vekt.

Særlig epoksyharpiks eller fenolharpiks er egnede materialer for sammenklebingen. Epoksyharpiks anvendes fremfor alt der hvor det forlanges stor fasthet og lett bearbeidbarhet, såsom ved foreliggende skikonstruksjon, mens fenolharpiks gjerne anvendes der hvor det også foreligger spesielle brannforskrifter, f.eks. ved konstruksjon av fly.

De enkelte folielag impregneres deretter med et harpiksklebemiddel og sammenføyes slik som vist på fig. 1, ytterst dekkes strukturen med plater 3 fortrinnsvis en fenol. Ved varmepåvirkning i en varmeluftbeholder herdes klebemidlet, idet hvert lag ifølge fig. 2 hensiktsmessig ligger med den plane folie 2 vendt nedover, hvorved klebemidlet på en fordelaktig måte strøm-mer nedover på bølgestrukturene og samler seg i hjørnene som dannes mellom bunnpartiene henholdsvis toppartiene og de plane folier, slik at det også dannes en fast forbindelse mellom den bølgeformede folie 1 i ett lag og den plane folie 2 i det oven-for liggende lag.

Ved anvendelse av normalt papir har impregnert kalandrert papir vist seg særlig egnet, for den bølgeformede folie 1, mens den plane folie 2 kan bestå av et billigere ikke-kalandrert papir.

Hensiktsmessig blir de enkelte lag lagt slik at bølge-strukturen forskyves en avstand "a" fra det ene lag til det neste, f.eks. en halv modul, dvs. halve avstanden mellom en bølgetopp og den tilstøtende bølgedal i en bølgeformet folie 1, hvorved det oppnås en viss elastisitet i tverretningen (pilen A på fig. 1). En særlig fordel med oppfinnelsens skikonstruksjon er at elastisitetsverdien kan innstilles etter behov, ved å velge avstanden a mellom null og en hel modul.

Som det siste eller første lag i kjernen på fig. 1 kan anvendes en bølgeformet folie som er dekket på begge sider, ifølge fig. 3, slik at det mellom hver av platene 3 og den til-støtende bølgeformede folie 1 er innlagt en plan folie 2.

Således kan skiens lette konstruksjonskjerne også anvendes for industrielle formål hvor det forlanges maksimal materialutnyttelse og minst mulig vekt. I skien utnyttes dessuten det at kjernens elastisitet i tverretningen kan varieres over skiens lengde, hvilket muliggjør en tilpasning til ski-formen.

Ved anvendelse av en slik lett konstruksjonskjerne til fremstilling av skien ifølge oppfinnelsen, særlig en langrennski, blir kjernen fremstilt i form av plater eller blokker med skiens bredde, dvs. bredden b av kjernen tilsvarer bredden b'

av skien. Lengden 1 av platene henholdsvis blokkene tilsvarer tilnærmet den største lengde 1' av den ski som skal fremstilles. Høyden av platene henholdsvis blokkene kan være vilkårlig. Av denne høyde blir da tilskåret lag tilsvarende skiens form. For sammenbyggingen f.eks. av langrennski, blir det underste bånd, kjernen og det øverste bånd lagt inn i en form hvor skiens bestanddeler klebes sammen under trykk og varmepåvirkning og ved anvendelse av et harpiksklebemiddel. Hivs skien skal ha "innsving", dvs. være noe smalere på midten enn foran, kan kjernen takket være sin elastisitet tilpasses en på forhånd bestemt innsvingfasong selv om formen har parallelle sidevegger.

Innenfor oppfinnelsens ramme kan forskjellige konstruk-tive varianter tenkes, f.eks. kan foliene fremstilles med vev-struktur og/eller av metall.

Endelig kan bølgeformen være annerledes, f.eks. kantet/ delvis plan, sirkulær, oval eller bestå av forskjellig formede segmenter, f.eks. trekant-, firkant- eller mangekantformede.

Oppbyggingen av en ski med bølgeformede folier og mellomliggende plane folier kan foregå fra lagformer méd vilkårlig geometri. I det foregående er beskrevet en plateformet støttekjerne. Det består imidlertid også den mulighet å gjennom-føre f.eks. sirkelringformede, plant spiralformede (fig. 5) eller U-formede (fig. 6) seksjoner.

Et oppbygget kjerneemne kan produseres med tykkelse mange ganger høyden av den endelige enkelte støttekjerne, idet emnet deretter deles opp under fremstillingen ved- hjelp av mekaniske skjæreorganer laserstråler eller vannstrålekniver til

ønsket dimensjon.

Videre kan kjernen bygges opp lagvis av bølgeformede stående og liggende folier med forskjellig bølgehøyde. Varia-sjoner av bølgehøyden forandrer konstruksjonens tetthet og har innflytelse på støttekjernens egenstivhet og trykkfasthet, på bindingen av dekklameliene (bindingen av listkonstruksjons-delene tiltar med antallet stående folier per flateenhet), og støttekjernens romvekt.

Ved impregnerte folier er impregneringens vekt fortrinnsvis 0,5 - 10, hensiktsmessig 0,8 - 4 ganger foliens vekt. Ved valg av folier, impregneringsharpikser og disses belegg-tykkelse kan romvekten av den lette konstruksjonskjerne bestemmes i forhold til ønskede mekaniske egenskaper.

Det anvendes folier med kvadratmetervekt fortrinnsvis mellom 40 g og 300 g.

Av brennbarhetsgrunner impregneres fortrinnsvis Aramidfiberpapir med fenolharpiksmasse.

Foliene er på grunn av bedre mekaniske egenskaper (trykkfasthet), bedre klebbarhet samt økonomi impregnert med epoksyharpikser eller énkomponentlakk.

Den bølgeformede folies fleksibilitet i tverretningen bestemmes ut fra forholdet 2a/b som er utslagsgivende for be-arbeidelsen av de enkelte bølgeelementer til lette konstruksjonskjerner og lette konstruksjonsdeler.

De mellomliggende plane folier, særlig de som blir liggende ytterst, består av kompakte kunststoffplater som har til oppgave å beskytte strukturen overfor mekaniske påvirkninger eller klimapåvirkninger. Kunststoffene er slagfaste og lette, fortrinnsvis anvendes fenol eller ABS.

De bølgeformede folier som klebes sammen med de plane

i en kjent prosess, impregneres ved gjennomfukting henholdsvis forskjellige sprøyte- og påstrykningsmetoder med tokomponent-harpikssystemer eller lakk, blir deretter i egnede beholdere henholdsvis tildannende former anordnet lagvis og herdet henholdsvis tørket ved varmetilførsel (hovedsakelig varmluft, men også ved varmeledning eller høyfrekvensoppvarming i presse-systemer), idet samtidig impregneringen av foliene og sammenklebingen av de enkelte lag finner sted.

Bærende lister kan f.eks. klebes sammen av metall-eller fiberarmerte kunststoffer under trykk og/eller oppvarming, delvis under samtidig sammenklebing med stående laminater på støttekjernens sider. Konstruksjonsdeler i denne forstand er nettopp langrennsski og alpinski.

Forholdet mellom fri støttekjernebredde og innbygnings-bredde avgjør trykket på de stående laminater ved sammen-pressingen.

Claims (1)

1. Ski med én lett konstruksjonskjerne som har celleformet struktur og som består av gjennomgående hulrom hvis lengdeakser står vinkelrett på kjernens bærende overflater, hvor kjernen er lagvis bygget opp med bølgeformede folier (1) og mellomliggende, plane folier (2), og hvor kjernen på løpeflatens side samt på sin overside har lister som er klebet sammen med stående laminater som er anordnet på sidene av kjernen, KARAKTERISERT VED at de bølgeformede folier (1) og de mellomliggende, plane folier (2), som er parallelle med de bærende overflater, forløper i skiens lengderetning, og at de bølgeformede folier bare er klebet sammen med de mellomliggende, plane folier (2) ved bølgestrukturens bunn- og toppartier slik at det dannes åpne rom mellom disse partier og de plane folier (2).