WO1998042496A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von surfbrettern - Google Patents

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WO1998042496A1
WO1998042496A1 PCT/CH1998/000111 CH9800111W WO9842496A1 WO 1998042496 A1 WO1998042496 A1 WO 1998042496A1 CH 9800111 W CH9800111 W CH 9800111W WO 9842496 A1 WO9842496 A1 WO 9842496A1
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Stefan Wälchli
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Waelchli Stefan
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    • B29L2031/52—Sports equipment ; Games; Articles for amusement; Toys
    • B29L2031/5272—Surf boards

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a one-piece, in particular closed, hollow body according to the preamble of patent claim 1, a device for carrying out the method according to the preamble of patent claim 8 and a one-piece hollow body produced by such a method according to the preamble of patent claim 12.
  • the honeycomb structure of the upper part is first covered with the prepregs, that is to say they project significantly beyond the structure and are placed in a negative form the inserted structure is covered and a vacuum is created between the negative mold and the membrane, which means that the prepregs are pressed better onto the honeycomb structure, and the lower part is inserted and treated in a corresponding negative mold, and the two parts are then placed on top of one another
  • the two negative molds are then pressed together with a pressure of 20 bar and closed sacks are placed inside the chambers formed by the upper and lower parts, which act on the walls with a pressure of 3 bar become T .
  • the one-piece hollow body formed in this way has the disadvantage that only the prepregs are arranged to overlap in the butt regions between the upper and the lower part and no honeycomb structure is provided. Therefore, the edge areas of such a hollow body are too weak for many applications.
  • the support walls are absolutely necessary. Because of the very high load on the negative mold, the known hollow body must be made relatively thick-walled in order to withstand the high pressures. This inevitably results Hollow body with a relatively high weight. It has also been found that in many cases a surfboard manufactured using the method described above does not meet the required requirements with regard to inherent and torsional rigidity.
  • the invention is therefore based on the object of improving a one-piece hollow body of the aforementioned type in such a way that the hollow body can be produced with a lower dead weight and also without supporting walls with a substantially higher stability and torsional rigidity.
  • the invention has the great advantage that a one-piece hollow body of high stability and inherent rigidity can be produced with a relatively simple method in more or less one treatment step. It is particularly advantageous if the gas pressures prevail at least approximately inside and outside the hollow body to be produced.
  • the normal atmospheric pressure or an overpressure of up to 2 atm can be used for curing according to claim 4.
  • the supporting, in particular honeycomb-shaped structure of adjoining half-shells is formed and the synthetic resin-impregnated fabric is applied overlapping over the edge regions of the half-shells. This creates an extremely stable hollow body.
  • one or more supporting walls can be provided between the half-shells, which can be arranged both in the longitudinal direction and in the transverse direction to the longitudinal expansion of the hollow body.
  • FIG. 1 is a perspective view of a device for producing a hollow body, in particular a surfboard,
  • FIG. 3 shows a cross section through the device along the line III-III in FIG. 1,
  • Fig. 5 shows the upper part of the negative form, and 6 the lower part of the negative form,
  • FIG. 7 is a partial section through the hollow body with two inner bags in a perspective view
  • Fig. 8 is a double connection for the inner bags
  • FIG. 9 shows a variant of the double connection from FIG. 8.
  • FIG. 1 shows a device for producing a one-piece, closed hollow body, in particular a windsurf board.
  • the clamping mold 1 has a lower part with a flexible table frame 2, which carries a flexible table top 3, for example made of a thin aluminum sheet.
  • This table top 3 can be adapted to the shape desired for the underside of the surfboard by means of three parallel rows of threaded rods 49. To this end, a longitudinal section can sometimes be provided in the aluminum sheet (see FIG. 6).
  • the upper part of the clamping mold 1 consists of two quarter shells which are screwed together to form a half shell 5 (see FIG. 5). These quarter shells can consist of a high temperature resistant plastic or also of a thin aluminum sheet.
  • the half-shell 5 Above the half-shell 5 is an upper radiator 6 and a lower heating element 7 is provided below the table top 3. Furthermore, two holes 8 and 9 are provided in the edge of the table top 3, each of which is used for connecting a vacuum line 10 and 11. These vacuum lines 10 and 11 are brought together via a Y-shaped branch to form a common line 12, which leads to a vacuum pump (not shown further here).
  • FIG. 2 shows the cross section II-II in the front area through the device of Figure 1.
  • the closed hollow body 15 of the windsurfing board can be seen, which consists of a plate-shaped lower part 17 and a bowl-shaped upper part 16 and one Longitudinal beam 18 consists of honeycomb plastic plates.
  • the upper part 16 is covered on the outside with a cover layer 44 and on the inside with a cover layer 45.
  • the longitudinal spar 18 is also laterally covered with cover layers 46.
  • the lower part 17 is provided on the inside with a cover layer 47 and on the outside with a cover layer 48.
  • These cover layers 44 to 48 consist of synthetic cloth impregnated with synthetic resin, which can be placed one above the other several times.
  • a gas-impermeable cover 14 for example a plastic film, which is clamped gas-tight on the edge of the table frame 2 by means of screw clamps 26, so that the clamping mold 1 is only connected to the outside through the holes 8 and 9 .
  • a venting cloth 14 ′ is provided between the clamping mold 1 and the cover 14, so that the holes 8 and 9 of the vacuum suction are not closed by the cover 14.
  • Figure 3 shows the cross section III-III in the central region through the device of Figure 1.
  • the longitudinal spar 18 here has reinforcements 23 which ensure the necessary stability for the receptacle 24 of a mast foot.
  • the lower part 17 is V-shaped in the central region of the surfboard.
  • the supports of the table frame 2 which are designed as wooden beams, are connected to one another at an obtuse angle by means of a connecting plate.
  • FIG. 4 shows the cross section IV-IV in the end region through the device of FIG. 1.
  • the supports of the table frame 2 are also arranged at an obtuse angle to one another.
  • the longitudinal spar 18 is here also provided with lateral reinforcements 23 in order to form a receptacle 25 for the fin.
  • FIG. 5 shows a partial view of the half-shell 5 of the clamping mold 1, which here consists of two egg-shaped quarter-shells 27.
  • the quarter shells 27 are screwed together by means of upstanding edges 28.
  • the half-shell 5 can also be formed in one piece.
  • FIG. 7 shows a perspective view of part of the half-shell 5 of the clamping mold 1 with the inner bags 21 and 22 inserted into the interiors 19 and 20 of the hollow body 15.
  • the open ends of the two inner bags 21 and 22 are connected to the outside through a Y-shaped connection 36 guided.
  • the connection 36 consists of an inlet pipe 35 which branches into two outlet pipes 37 and 38 (see FIG. 8).
  • the tubes 35, 37 and 38 all have the same diameter.
  • FIG. 9 shows a variant of the Y-shaped connection 36, an additional cranked pipe 41 being provided, which serves as a connection for the vacuum pump. Details will follow later.
  • the table top 3 and the half-shell 5 of the clamping mold 1 are treated with a suitable release agent and then covered with cover layers made of synthetic resin-impregnated cloths.
  • cover layers made of synthetic resin-impregnated cloths.
  • These cloths can consist of carbon, glass and / or Kevlar fabrics soaked with epoxy resins, which are permeable to air, have a certain orientation of the fibers and are referred to in professional circles as "prepregs".
  • the prepregs are cut according to a predetermined pattern These prepregs are normally sticky due to the impregnated resins and can therefore be attached to the clamping mold 1 become.
  • the honeycomb structures 16 and 17, which have been cut to the shape of the clamping mold 1, are then placed on the cover layers.
  • Suitable as a honeycomb structure are, for example, an aramid paper honeycomb, as sold by Hexcel Corporation, USA under the name "Nomex”, or also honeycombs made of aluminum or heat-resistant foam.
  • the inner cover layers 45 and 47 and attached to the inner walls of the honeycomb structures 16 and 17, thereby creating a so-called sandwich structure.
  • the longitudinal spar 18 is also laterally covered with the cover layers 46. All cover layers or prepregs are fitted precisely with respect to the honeycomb structure. shaped structure 16 and 17 cut, with the exception of the outer cover layer 44, which is provided in excess of the structure 16.
  • the inner cover layers 44, 46 and 47 can be butted exactly against one another and the outer cover layer 44 can be moved with its edges over the outer - tack overlap overlap 47.
  • Sta Reinforcement 23 of the longitudinal spar 18 are provided, as shown in FIGS. 3 and 4, on the end surface, the foot strap attachment, the mast and fin box.
  • the honeycomb structure 18 is filled with a thermoplastic in these areas in order to increase the compressive strength.
  • a cutout for the Y-shaped connection 36 is also provided in the rear area of the surfboard.
  • the threaded sleeves of the foot strap attachment - not shown here - are also glued to the prepregs. Before the upper part 16 is joined to the lower part 17, the inner bags 21 and 22 are still to be attached.
  • a sheet is cut from a heat-resistant plastic film such as a PTFE film or from a plastic film that only melts at high temperatures, such as a polypropylene film, which is a few cm wider than the largest inner diameter of the cavity and approximately 50 to 80 cm is longer than the total length of the surfboard.
  • An inner sack is then produced from this web, which has a larger volume than that of the interior of the hollow body.
  • the free ends of the inner bags 21 and 22 thus formed are then connected in an airtight manner to the Y-shaped connection 36 by means of hose clips or the like and inflated with compressed air. Either the inner bags 21 and 22 can be attached directly to the sticky upper parts 16 and 17 or a contact adhesive is still required in places.
  • the lower part 17 is then placed on the upper part 16, so that the inner bags 21 and 22 also lie in the corners of the cavity 19 and 20.
  • the outer prepreg 44 of the upper part 16 is now overlapped to the outer prepreg 47 of the lower part 17.
  • This entire shape is now placed on the table top 3 of the clamping mold 1 and then the half-shell 5 is covered with an airtight cover 14 (PTFE film).
  • This cover 14 is fixed gas-tight on the table frame 2 with the screw clamps 26 and L-profiles. So that the cover 14 does not tear during the subsequent heat treatment, beads are formed in the longitudinal direction and in the width so that the thermal expansion of the inserts Spannform 1 can be compensated.
  • the Y-shaped connection 35 is pushed through the cover 14 and sealed gas-tight by means of a suitable seal such as a hose bride or the like. This ensures that the same pressure prevails inside and outside the hollow body to be produced. Furthermore, a manometer is connected to the space between the cover 14 and the inner bags 21 and 22 to check the vacuum.
  • the upper and lower heaters 6 and 7 can be switched on and heated from about 20 ° C to 150 ° C for half an hour to allow the prepregs to cure at 150 ° C and at atmospheric pressure for about an hour to an hour and a half.
  • a closed and one-piece hollow body such as the above surfboard 15 can thus be produced in one operation, which has the necessary stability and compressive strength in the edge areas.
  • the vacuum in the gap is maintained throughout the heating process.
  • the inner bags 21 and 22 consist of a plastic film that melts above a certain temperature of, for example, 160 ° C. to 170 ° C., as is the case with polypropylene, it can last for a short time during about 5 to 10
  • a temperature of 170 ° C can be set so that the inner bags 21 and 22 connect to the inner walls of the hollow body.
  • the carbon, glass and / or Kevlar fabrics can also be coated immediately beforehand with a two-component resin, which must then be processed immediately, since in this case curing begins at room temperature.
  • the pressures inside and outside the hollow body must also be balanced in order to obtain an even pressure distribution in the surfboard.
  • an autoclave can also be used for curing the molded hollow body.
  • the prepregs can thus also be cured with an excess pressure of up to 5 atm, which leads to increased strength of the hollow body 15. This may be necessary for certain extreme applications.
  • the gas-tight cover 14 is dispensed with and a Y-shaped connection 39 is used, as shown in FIG. 10.
  • the seams between the half-shell 5 and the table top 3 must be sealed gas-tight, for example with molded silicone.
  • the tubular bag ends of the inner bags 21 and 22 are guided outwards through one of the tubular connections 42 or 43.
  • the vacuum pump (not shown) is connected to the cranked tube 41 via a vacuum line. In this way, a vacuum is also generated in the space between the inner bags 21 and 22 and the half-shell 5.
  • the pressure equalization inside and outside the hollow body or the surfboard 15 can also be generated in a different way by using two compressors with which the same pressure is maintained inside and outside.
  • the inner bags 21 and For this purpose, 22 can be formed, for example, as hoses without end closures, which with the outer cover 14 enclose the hollow body to be produced.
  • the ends of the tubular inner bags 21 and 22 are to be welded to the ends of the tubular cover, so that the sandwich structure is completely enclosed.
  • the manufacturing process is also identical to that described above.
  • a mold can also be produced from just a single or a plurality of synthetic resin-impregnated tissue towels, one on top of the other, and a further supporting structure such as the honeycomb structure described above can be dispensed with.
  • Shell parts for light vehicles such as interconnected bicycles or the like can thus be produced, which nevertheless have sufficient stability.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen, insbesonder geschlossenen Hohlkörpers (15) für Surfbretter oder dergleichen beschrieben, der aus einer mindestens ein kunstharzimprägniertes Gewebe (44, 45, 46, 47) aufweisenden Form besteht und die den Hohlkörper (15) bildende Form wird in einer Einspannform (1) bei erhöhter Temperatur ausgehärtet. Die Innenwand des Hohlkörpers wird dabei von einem gasundurchlässigen Innensack (21, 22) ausgekleidet und die Aussenhülle des Hohlkörpers (15) von einer gasundurchlässigen Abdeckung (14; 5) umgeben. Zwischen den Innensack (21, 22) und der Abdeckung (14; 5) wird sodann ein Vakuum erzeugt, das während der Aushärtung aufrecht erhalten wird.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON SURFBRETTERN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einstückigen, insbesondere geschlossenen Hohlkörpers gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Oberbegriff des Pa- tentanspruchs 8 und ein einstückiger Hohlkörper hergestellt nach einem solchen Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Zur Herstellung von geschlossenen Hohlkörpern wie Surfbret- tern ist es bekannt, mittels als Halbschalen ausgebildeter Negativformen Abdrücke herzustellen, die anschliessend zusammengeleimt werden. In einem anderen Verfahren werden mit einem Zweikomponentenharz auf einen zuvor geformten Hart- schaumkern mehrere Lagen Fasergewebe laminiert . Auch hier werden die so geformten Halbschalen zusammengeleimt. Die Verbindungsstellen der Halbschalen lassen in der Praxis zu wünschen übrig, so dass erstens die gesamte Konstruktion dort geschwächt ist und zweitens undichte Stellen entstehen können, die insbesondere für die Anwendung im Wassersport - bereich, beispielsweise als Surfbrett, äusserst unerwünscht sind.
Aus EP-A-0 575 130 ist andererseits ein Verfahren zur Herstellung von einstückigen geschlossenen Hohlkörpern, insbe- sondere von Surfbrettern, bekannt, bei welchem wabenförmige Strukturelemente mit kunstharzimprägnierte Gewebetücher (sogenannte „Prepregs") überdeckt werden und diese Elemente zu einem geschlossenen Hohlkörper gebildet werden. Dazu wird zunächst die wabenförmige Struktur des Oberteils mit den Prepregs überdeckt, d.h. diese überragen die Struktur wesentlich, und in eine Negativform eingelegt. Mit einer elastischen Membran wird die eingelegte Struktur überdeckt und zwischen der Negativform und der Membran wird ein Vakuum erzeugt . Dadurch werden die Prepregs besser auf die wa- benförmige Struktur gepresst. Ebenso wird der Unterteil in eine entsprechende Negativform eingelegt und behandelt. Die beiden Teile werden dann übereinandergelegt , wobei mehrere Stützwände zwischen dem Ober- und dem Unterteil vorgesehen sind. Die beiden Negativforme werden sodann mit einem Druck von 20 bar zusammengepresst . Innerhalb der vom Ober- und Unterteil gebildeten Kammern werden geschlossene Säcke angebracht, die mit einem Druck von 3 bar beaufschlagt werden .
Der so gebildete einstückige Hohlkörper hat den Nachteil, dass in den Stossbereichen zwischen dem Ober- und dem Unterteil nur die Prepregs überlappend angeordnet sind und keine wabenförmige Struktur vorgesehen ist. Daher sind die Randbereiche eines solchen Hohlkörpers für viele Anwendun- gen zu schwach ausgebildet . Um ausserdem eine ausreichende Stabilität dieses bekannten Hohlkörpers zu gewährleisten, sind die Stützwände absolut notwendig. Wegen der sehr hohen Belastung auf die Negativform muss der bekannte Hohlkörper relativ dickwandig ausgebildet werden, um die hohen Drücke standhalten zu können. Dadurch ergeben sich zwangsläufig Hohlkörper mit einem relativ hohen Eigengewicht . Es hat sich ferner herausgestellt, dass ein mit der vorbeschriebenen Methode hergestelltes Surfbrett in vielen Fällen den verlangten Anforderungen in bezug auf Eigen- und Verwin- dungssteifigkeit nicht genügen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein einstückiger Hohlkörper der vorgenannten Art derart zu verbessern, dass der Hohlkörper mit einem geringeren Eigengewicht und auch ohne Stützwände mit einer wesentlich höheren Stabilität und Verwindungssteifigkeit hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch das Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Hohlkörpers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und durch einen einstückigen Hohlkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst .
Die Erfindung hat den grossen Vorteil, dass mit einem rela- tiv einfachen Verfahren in mehr oder weniger einem Behandlungsschritt ein einstückiger Hohlkörper hoher Stabilität und Eigensteifigkeit hergestellt werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach Anspruch 3 innerhalb und au- sserhalb des herzustellenden Hohlkörpers zumindest annä- hernd dieselben Gasdrücke herrschen. Dabei kann gemäss Anspruch 4 der normale atmosphärische Druck oder gemäss Anspruch 5 ein Überdruck von bis zu 2 atm zum Aushärten angewandt werden. Es hat sich besonders vorteilhaft erwiesen, wenn nach Anspruch 6 die stützende, insbesondere wabenför- mige Struktur von aneinander anschliesenden Halbschalen ge- bildet wird und das kunzharzimprägnierte Gewebe über die Randbereiche der Halbschalen überlappend aufgebracht wird. Dadurch entsteht ein äusserst stabiler Hohlkörper. Um eine noch grössere Verwindungssteifigkeit zu erreichen, können gemäss Anspruch 7 eine oder mehrere Stützwände zwischen den Halbschalen vorgesehen sein, die sowohl in Längsrichtung als auch Querrichtung zur Längsausdehnung des Hohlkörpers angeordnet sein können.
Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus den abhängigen Patentansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand eines in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert wird. Es zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Herstellung eines Hohlkörpers, insbesondere eines Surfbrettes,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss der Linie II-II in Figur 1,
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss der Linie III-III in Figur 1,
Fig. 4 einen Querschnitt durch die Vorrichtung gemäss der Linie IV- IV in Figur 1,
Fig. 5 den Oberteil der Negativform, und Fig. 6 den Unterteil der Negativform,
Fig. 7 einen Teilschnitt durch den Hohlkörper mit zwei Innensäcken in perspektivischer Darstellung,
Fig. 8 ein Doppelanschluss für die Innensäcke, und
Fig. 9 eine Variante des Doppelanschlusses der Figur 8.
In den Figuren sind für dieselben Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet worden und erstmalige Erklärungen betreffen alle Figuren, wenn nicht ausdrücklich anders erwähnt .
In Figur 1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines einstückigen geschlossenen Hohlkörpers, insbesondere eines Windsurfbrettes, dargestellt. Die Einspannform 1 weist einen Unterteil mit biegsamen Tischrahmen 2, der eine biegsa- me Tischplatte 3, beispielsweise aus einem dünnen Aluminiumblech, trägt. Diese Tischplatte 3 kann mittels drei parallelen Reihen von Gewindestangen 49 der für die Unterseite des Surfbrettes gewünschten Form angepasst werden. Dazu kann teilweise einen Längsschnitt im Aluminiumblech vorge- sehen sein (vergl . Fig. 6) . Der Oberteil der Einspannform 1 besteht aus zwei Viertelschalen, die zu einer Halbschale 5 zusammengeschraubt sind (vergl. Fig. 5) . Diese Viertelschalen können aus einem hochtemperaturbeständigen Kunststoff oder ebenfalls aus einem dünnen Aluminiumblech bestehen. Oberhalb der Halbschale 5 ist ein oberer Heizkörper 6 und unterhalb der Tischplatte 3 ist ein unterer Heizkörper 7 vorgesehen. Ferner sind in der Tischplatte 3 im Randbereich zwei Löcher 8 und 9 vorgesehen, die je für den Anschluss einer Vakuumleitung 10 und 11 dienen. Diese Vakuumleitungen 10 und 11 werden über eine Y-förmige Verzweigung zu einer gemeinsamen Leitung 12 zusammengeführt, die zu einer - hier nicht weiter dargestellten- Vakuumpumpe führt.
Figur 2 zeigt den Querschnitt II-II im Vorderbereich durch die Vorrichtung der Figur 1. Zwischen der Tischplatte 3 und der Halbschale 5 der Einspannform 1 ist der geschlossene Hohlkörper 15 des Windsurfbrettes ersichtlich, der aus einem plattenförmigen Unterteil 17 und einem schalenförmigen Oberteil 16 sowie einem Längsholm 18 aus wabenförmigen Kunststoffplatten besteht. Der Oberteil 16 ist aussen mit einer Deckschicht 44 und innen mit einer Deckschicht 45 belegt. Auch der Längsholm 18 ist seitlich mit Deckschichten 46 belegt. Ebenso ist der Unterteil 17 innen mit einer Deckschicht 47 und aussen mit einer Deckschicht 48 verse- hen. Diese Deckschichten 44 bis 48 bestehen aus kunstharzimprägnierten Gewebetüchern, die mehrfach übereinander gelegt sein können. Oberhalb der Halbschale 5 der Einspannform 1 ist eine gasundurchlässige Abdeckung 14, beispielsweise eine Plastikfolie, vorgesehen, die mittels Schraub- zwingen 26 am Rand des Tischrahmens 2 gasdicht eingeklemmt ist, so dass die Einspannform 1 nur durch die Löcher 8 und 9 nach aussen verbunden ist. Zudem ist zwischen der Einspannform 1 und der Abdeckung 14 ein Entlüftungstuch 14' vorgesehen, damit die Löcher 8 und 9 der Vakuumabsaugung nicht von der Abdeckung 14 verschlossen werden. Figur 3 zeigt den Querschnitt III-III im mittleren Bereich durch die Vorrichtung der Figur 1. Zusätzlich zur Figur 2 weist hier der Längsholm 18 Verstärkungen 23 auf, die die nötige Stabilität für die Aufnahme 24 eines Mastfusses zu gewährleisten. Ferner ist ersichtlich, dass der Unterteil 17 in mittleren Bereich des Surfbrettes V-förmig ausgebildet ist. Dazu sind die als Holzbalken ausgebildeten Träger des Tischrahmens 2 mittels einer Verbindungsplatte in einem stumpfen Winkel miteinander verbunden.
Figur 4 zeigt den Querschnitt IV- IV im Endbereich durch die Vorrichtung der Figur 1. Wie im vorigen Querschnitt, sind auch hier die Träger des Tischrahmens 2 in einem stumpfen Winkel zueinander angeordnet. Der Längsholm 18 ist hier ebenfalls mit seitlichen Verstärkungen 23 versehen, um eine Aufnahme 25 für die Finne zu bilden.
Figur 5 zeigt in einer Teilansicht die Halbschale 5 der Einspannform 1, die hier aus zwei eiförmigen Viertelschalen 27 besteht. Mittels aufstehender Ränder 28 sind die Viertelschalen 27 zusammengeschraubt. Unten ist ein flacher Rand 30 vorgesehen, mit welchen die Halbschale 5 auf der Tischplatte 3 aufliegt. Die Halbschale 5 kann abhängig von der Form des herzustellenden Surfbrettes jedoch auch einstückig ausgebildet sein.
In Figur 6 ist die Unterseite 3 dargestellt, wobei nunmehr der Längsschnitt 32 ersichtlich ist, wodurch das Aluminium- blech 3 in diesem Bereich V-förmig gebogen werden kann. Figur 7 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Teil der Halbschale 5 der Einspannform 1 mit den in die Innenräume 19 und 20 des Hohlkörpers 15 eingeführten Innensäcken 21 und 22. Die offenen Enden der beiden Innensäcke 21 und 22 sind durch einen Y-förmigen Anschluss 36 nach aussen geführt. Der Anschluss 36 besteht aus einem Eingangsrohr 35, welches sich verzweigt in zwei Ausgangsrohren 37 und 38 (siehe Figur 8) . Die Rohre 35, 37 und 38 haben alle densel- ben Durchmesser.
In Figur 9 ist eine Variante des Y-förmigen Anschlusses 36 gezeigt, wobei ein zusätzliches gekröpftes Rohr 41 vorgesehen ist, das als Anschluss für die Vakuumpumpe dient. Ein- zelheiten dazu folgen später.
Das Herstellungsverfahren des einstückigen Hohlkörpers ist nun folgendermassen:
Die Tischplatte 3 und die Halbschale 5 der Einspannform 1 werden mit einem geeigneten Trennmittel behandelt und alsdann mit Deckschichten aus kunstharzimprägnierten Gewebetüchern belegt . Diese Gewebetücher können aus mit Epoxydharzen vorgetränkten Kohle-, Glas- und/oder Kevlargeweben be- stehen, die luftdurchlässig sind, eine bestimmte Ausrichtung der Fasern haben und in Fachkreisen als „Prepregs" bezeichnet werden. Vor dem Einlegen werden die Prepregs gemäss einem vorbestimmten Schnittmuster geschnitten. Diese Prepregs sind durch die imprägnierten Harze normalerweise klebrig und können damit an die Einspannform 1 geheftet werden. Sodann werden die wabenförmige Strukturen 16 und 17, die auf die Form der Einspannform 1 zugeschnitten worden sind, auf die Deckschichten gelegt. Als wabenförmige Struktur eignen sich beispielsweise eine Aramid-Papier- Wabe, wie von der Hexcel Corporation, U.S.A. unter der Bezeichnung „Nomex" vertrieben oder auch Waben aus Aluminium oder aus hitzebeständigem Schaumstoff. Bevor die Halbschale 5 auf die Tischplatte 3 aufgesetzt wird, werden die inneren Deckschichten 45 und 47 und an die Innenwände der wabenför- migen Strukturen 16 und 17 geheftet, wodurch eine sogenannte Sandwich-Struktur entsteht. Auch der Längsholm 18 wird seitlich mit den Deckschichten 46 belegt. Dabei werden alle Deckschichten oder Prepregs passgenau bezüglich der waben- förmigen Struktur 16 und 17 geschnitten, mit Ausnahme der äusseren Deckschicht 44, die mit Übermass zur Struktur 16 vorgesehen wird. Damit können die inneren Deckschichten 44, 46 und 47 genau aufeinander gestossen werden und lässt sich die äussere Deckschicht 44 mit ihren Rändern über die äu- ssere Deckschicht 47 überlappend anheften. An entsprechen- den Stellen wie für die Standfläche, die Fussschlaufenbefe- stigung, den Mast- und Finnenkasten, werden Verstärkungen 23 des Längsholms 18 vorgesehen, wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt. Ausserdem wird die wabenförmige Struktur 18 in diesen Bereichen mit einem thermoplastischen Kunststoff ge- füllt, um die Druckfestigkeit zu erhöhen. Im Heckbereich des Surfbrettes wird ferner eine Aussparung für den Y- förmigen Anschluss 36 vorgesehen. Auch die - hier nicht weiter dargestellten - Gewindehülsen der Fussschlaufenbefe- stigung werden mit den Prepregs verklebt . Bevor der Oberteil 16 mit dem Unterteil 17 zusammengefügt wird, sind die Innensäcke 21 und 22 noch anzubringen. Dazu wird beispielsweise aus einer hitzebeständigen Kunststoffo- lie wie eine PTFE-Folie oder aus einer erst bei hohen Temperaturen schmelzenden Kunststoffolie wie einer Polypropylen-Folie eine Bahn geschnitten, die einige cm breiter ist als der grösste Innendurchmesser des Hohlraumes und in etwa 50 bis 80 cm länger als die Gesamtlänge des Surfbrettes ist. Aus dieser Bahn wird sodann ein Innensack hergestellt, der ein grösseres Volumen aufweist als dasjenige des Innenraumes des Hohlkörpers. Die freien Enden der so gebildeten Innensäcke 21 und 22 werden dann mittels Schlauchbriden oder dergleichen luftdicht mit dem Y-förmigen Anschluss 36 verbunden und mit Druckluft aufgeblasen. Entweder können die Innensäcke 21 und 22 direkt an die klebrigen Oberteile 16 und 17 angeheftet werden oder wird stellenweise noch ein Kontaktkleber benötigt. Anschliessend wird der Unterteil 17 auf den Oberteil 16 aufgesetzt, so dass die Innensäcke 21 und 22 auch in den Ecken des Hohlraumes 19 und 20 anliegen. Der äussere Prepreg 44 des Oberteils 16 wird nun überlappend an den äusseren Prepreg 47 des Unterteils 17 geheftet. Diese gesamte Form wird nun auf die Tischplatte 3 der Einspannform 1 gelegt und anschliessend die Halbschale 5 mit einer luftdichten Abdeckung 14 (PTFE-Folie) überdeckt. Diese Abdeckung 14 wird mit den Schraubzwingen 26 und L- Profilen gasdicht auf den Tischrahmen 2 befestigt. Damit die Abdeckung 14 während der anschliessenden Wärmebehandlung nicht reissen wird, werden in Längsrichtung und in der Breite Wülste gebildet, damit die Wärmeausdehnung der Ein- spannform 1 ausgeglichen werden kann. Der Y-förmige Anschluss 35 wird durch die Abdeckung 14 hindurchgestossen und mittels einer geeigneten Abdichtung wie einer Schlauch- bride oder dergleichen gasdicht abgeschlossen. Damit wird gewährleistet, dass innerhalb und ausserhalb des herzustellenden Hohlkörpers der gleiche Druck herrscht. Ferner wird noch ein Manometer mit dem Raum zwischen der Abdeckung 14 und den Innensäcken 21 und 22 verbunden, um das Vakuum zu überprüfen .
Über die Vakuumleitungen 10 und 11 wird nun die Luft im Raum zwischen der Innensäcke 21 und 22 und der luftdichten Abdeckung 14 abgesaugt. Wichtig ist dabei, dass die Luft am Anfang dosiert abgesaugt wird, damit die Luft durch den Y- förmigen Anschluss 35 gleichmässig nachströmen kann. Wenn nämlich zu schnell abgesaugt wird, können unterschiedliche Druckverhältnisse in den Innensäcken 21 und 22 entstehen, wodurch die Negativform deformiert werden kann. Dieser gleichmässiger Druckausgleich ist für die Stabilität des hergestellten Hohlkörpers deshalb sehr wichtig. Wenn der Absaugvorgang nach etwa 3 bis 5 Minuten abgeschlossen ist, herrscht im Inneren und ausserhalb des Hohlkörpers denselben Druck. Jetzt können die obere und untere Heizung 6 und 7 eingeschaltet und während eine halben Stunde von etwa 20 °C bis 150 °C aufgeheizt werden, um die Prepregs während etwa einer Stunde bis anderthalb Stunden bei 150 °C und bei atmosphärischem Druck aushärten zu lassen. Damit kann ein geschlossener und einstückiger Hohlkörper wie das obige Surfbrett 15 in einem Arbeitsgang hergestellt werden, der die nötige Stabilität und Druckfestigkeit auch in den Randbereichen aufweist. Während des ganzen Heizvorganges wird das Vakuum im Zwischenraum aufrecht erhalten. Es ist jedoch auch durchaus möglich, die Prepregs mit einem Überdruck von bis zu 5 atm aushärten zu lassen.
Falls die Innensäcke 21 und 22 aus einer Kunststoffolie bestehen, die oberhalb einer bestimmten Temperatur von beispielsweise 160 °C bis 170 °C schmilzt, wie dies bei Poly- propylen geschieht, kann kurzfristig während etwa 5 bis 10
Minuten eine Temperatur von 170 °C eingestellt werden, damit die Innensäcke 21 und 22 sich mit den Innenwänden des Hohlkörpers verbinden.
Wichtig für das hier beschriebene Herstellungsverfahren ist, dass zwischen dem Innenraum 19 und 20 des Hohlkörpers 15 und dem Aussenraum in etwa dieselben Drücke herrschen. In der Praxis wird das Verfahren bei einem Druck von 0,7 bis 2 bar durchgeführt .
Anstelle von Prepregs können die Kohle-, Glas- und/oder Kevlargeweben auch unmittelbar vorher mit einem Zweikomponentenharz bestrichen werden, welche dann sofort bearbeitet werden müssen, da in diesem Fall die Aushärtung schon bei Zimmertemperatur einsetzt . In diesem Fall müssen die Drücke innerhalb und ausserhalb des Hohlkörpers ebenfalls ausgeglichen sein, um eine gleichmässige Druckverteilung im Surfbrett zu erhalten. Ferner kann anstelle der beschriebenen Heizkörper 6 und 7 und der nicht -dargestellte Vakuum- pumpe auch ein Autoklav für die Aushärtung des geformten Hohlkörpers verwendet werden. Damit können die Prepregs auch mit einem Überdruck von bis zu 5 atm ausgehärtet werden, was zu einer erhöhten Festigkeit des Hohlkörpers 15 führt. Dies kann für bestimmte extreme Anwendungen erforderlich sein.
Bei einer Variante des obigen Herstellungsverfahrens wird auf die gasdichte Abdeckung 14 verzichtet und ein Y- förmiger Anschluss 39 verwendet, wie in Figur 10 dargestellt ist. Die Nahtstellen zwischen der Halbschale 5 und der Tischplatte 3 müssen dazu beispielsweise mit Formensilikon gasdicht abgeschlossen werden. Die rohrförmigen Sackenden der Innensäcke 21 und 22 werden dazu durch jeweils eines der rohrförmigen Anschlüsse 42 oder 43 nach aussen geführt. An dem gekröpten Röhrchen 41 ist über eine Vakuumleitung die Vakuumpumpe (nicht dargestellt) angeschlossen. Auf diese Weise wird ebenfalls im Raum zwischen den Innensäcken 21 und 22 und der Halbschale 5 ein Vakuum erzeugt.
Der Druckausgleich innerhalb und ausserhalb des Hohlkörpers oder des Surfbrettes 15 kann auch auf andere Weise erzeugt werden, indem zwei Kompressoren verwendet werden, mit welchen derselbe Druck innen und aussen aufrecht erhalten wird.
Es versteht sich für den Fachmann, dass mit dem obigen Herstellungsverfahren auch offene oder halboffene einstückige Hohlkörper wie die Flügel eines Segelflugzeuges oder der- gleichen hergestellt werden können. Die Innensäcke 21 und 22 können dazu beispielsweise als Schläuche ohne endseiti- gen Abschlüsse gebildet sein, die mit der äusseren Abdek- kung 14 den herzustellenden Hohlkörper umschliessen. Die Enden der schlauchförmigen Innensäcke 21 und 22 sind dazu mit den Enden der schlauchförmigen Abdeckung zu verschwei- ssen, so dass die Sandwich-Struktur vollständig umschlossen ist. Das Herstellungsverfahren ist ferner identisch mit dem oben beschriebenen.
Für bestimmte Anwendungen kann auch eine Form aus lediglich einem einzigen oder mehreren übereinander gelegten kunzhar- zimprägnierten Gewebetüchern hergestellt und auf eine weitere stützende Struktur wie die oben beschriebene wabenförmige Struktur verzichtet werden. Damit können Schalenteile für leichte Fahrzeuge wie verschalten Fahrräder oder dergleichen hergestellt werden, die dennoch eine ausreichende Stabilität aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines einstückigen, insbeson- der geschlossenen Hohlkörpers (15) für Surfbretter oder dergleichen, der aus einer mindestens ein kunstharzimprägniertes Gewebe (44, 45, 46, 47) aufweisenden Form besteht und die den Hohlkörper (15) bildende Form in einer Einspannform (1) bei erhöhter Temperatur ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand des Hohlkörpers von einem gasundurchlässigen Innensack (21, 22) ausgekleidet wird, die Aussenhülle des Hohlkörpers (15) von einer gasundurchlässigen Abdeckung (14; 5) umgeben wird und zwischen dem Innensack (21, 22) und der Abdeckung (14; 5) ein Vakuum erzeugt wird, das während der Aushärtung aufrecht erhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gasundurchlässige Innensack (21, 22) mit der Innenwand des Hohlkörpers (15) durch Verkleben oder Verschmelzen verbunden wird, um eine gasundurchlässige Sperrschicht zum Innenraum des Hohlkörpers (15) zu bilden .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Form durch eine wabenförmige Struktur
(16, 17) gebildet wird, die mit einer Innen- und Aus- senverkleidung (44, 45, 46, 47) aus kunzharzimprägniertem Gewebe versehen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im gasundurchlässigen Innensack (21, 22) und ausserhalb der gasundurchlässigen Abdeckung (14; 5) zumindest annähernd dieselben Gasdrücke herrschen .
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der gasundurchlässige Innensack (21, 22) einzig mit dem
Raum ausserhalb der Abdeckung (14; 5) in Verbindung steht .
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgefer igte Hohlkörper (15) entweder bei atmosphärischem Druck oder bei einem Überdruck von bis zu 5 atm ausgehärtet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die wabenförmige Struktur von aneinander anschliessenden Halbschalen (16, 17) gebildet wird und das kunstharzimprägnierte Gewebe über die Randbereiche der Halbschalen (16, 17) überlappend aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Hohlkörpers (15) eine oder mehrere Stütz - wände (18) zwischen die Halbschalen (16, 17) vorgesehen werden.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens zwei schalenförmigen Negativformen (3, 5), die mit Ab- dichtmitteln gasdicht zu einer Einspannform (1) ver- schliessbar sind, einen oder mehrere mit der Einspannform (1) verbundenen Vakuumanschlüsse (8, 9), welche über eine Vakuumleitung (10, 11, 12) mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, und eine die Einspannform (1) zumindest teilweise umfassende Heizung (6, 7).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizung zwei die Einspannform (1) einschlie- ssenden Heizkörper (6, 7) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Negativform eine flexible, im wesentlichen ebene Unterseite (3), welche die Vakuuman- Schlüsse aufweist, und die obere Negativform (5) die Form der Oberseite eines Surfbrettes aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein gasundurchlässiger Innensack
(21, 22) für den zu bildenden Hohlkörper (15) und eine gasundurchlässige Abdeckung (14; 5) für die Aussenhülle des Hohlkörpers (15) vorgesehen sind.
13. Einstückiger Hohlkörper hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Hohlraum vorgesehen ist.
14. Einstückiger Hohlkörper nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum kammerbildende Stützwände (18) vorgesehen sind.
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