WO2008095725A1

WO2008095725A1 - Faserverbundwerkstoff und gleitbrettkern aus einem faserverbundwerkstoff auf basis von holzfasermatten, insbesondere für skis oder snowboards

Info

Publication number: WO2008095725A1
Application number: PCT/EP2008/000982
Authority: WO
Inventors: Michael Theurl; Michael Oberlojer; Rudolf Müller
Original assignee: Theurl Leimholzbau Gmbh
Priority date: 2007-02-09
Filing date: 2008-02-08
Publication date: 2008-08-14
Also published as: AT504841B1; AT504841A1; US20100086728A1; EP2121150A1; EP2121150B1; JP2010518203A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Faserverbundwerkstoff, insbesondere für den Einbau in Skis oder Snowboards. Dieser Faserverbundwerkstoff besteht aus einem möglichst hohen Anteil an Holzfasern, welche untereinander vernetzt in Form von Matten mit oder ohne bevorzugter Ausrichtung der Fasern vorliegen, und in die duroplastische oder elastomere Kunststoffe eingebracht werden. Durch die definierbar hohe und vor allem gleichmäßige Holzfaserdichte der Matten wird ein homogener Werkstoff mit gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften erreicht, welche aber auch gezielt an unterschiedlichen Stellen im Kern verändert werden können.

Description

Faserverbundwerkstoff und Gleitbrettkern aus einem

Faserverbundwerkstoff auf Basis von Holzfasermatten, insbesondere für Skis oder Snowboards

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der österreichischen Patentanmeldung A 214/2007, eingereicht am 9. Februar 2007.

Die Erfindung betrifft einen Faserverbundstoff.

Die Erfindung betrifft ferner einen Gleitbrettkern aus einem Faserverbundwerkstoff, der insbesondere für den Einbau in Skis oder Snowboards geeignet ist.

Die Erfindung betrifft ferner ein Gleitbrett.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundwerkstoff, insbesondere eines Gleitbrettkerns.

Obwohl sich bereits viele Entwicklungen mit alternativen Werkstoffen für Gleitbrettkerne beschäftigen, ist Holz bis heute ein geradezu prädestinierter Werkstoff zur Fertigung der gesamten Kerne oder Teilen davon, denn es hat einige in Relation zu seiner vergleichswert geringen Rohdichte ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, die typischerweise auf den von der Natur optimierten mikroskopischen Aufbau aus überwiegend langgestreckten Faserzellen mit porenförmigen Zellhohlräumen zurückzuführen sind. Fachleute heben die Vorteile von Skis und Snowboards mit Holzkernen stets hervor und reihen dieses Produkt immer in das hochpreisige Marktsegment.

Holz weist bei vergleichsweise geringer Masse hohe Zug- und Biegefestigkeiten, eine gute Schwingungsdämpfung sowie hohe Bruchzähigkeiten auf und zeigt ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeiten, sowohl im Fall der statischen Dauerstandfestigkeit als auch bei einer sehr hohen Zahl an Wechselverformungen.

Als Naturrohstoff zeigt es allerdings auch innerhalb der gleichen Holzart eine typisch breite Streuung seiner Eigenschaften bedingt durch unterschiedliches Wachstum aufgrund zeitlich und räumlich veränderlicher Umwelt- und Standortbedingungen (Variabilität der Holzeigenschaften). Dies führt zu stark streuenden technischen Werten. So weist beispielsweise die Rohdichte, welche einen wesentlichen Einflussfaktor auf alle Festigkeits- und Elastizitätswerte darstellt, selbst innerhalb des gleichen Holzbrettes und zwischen unterschiedlichen Produktionschargen große Differenzen auf. Zudem hat Holz unterschiedliche Eigenschaften in Abhängigkeit der Einwirkung quer oder längs zur Faserrichtung bzw. radial oder tangential zu den Wachstumsringen (Anisotropie der Holzeigenschaften). Hinzu kommt ein ausgesprochen hydrophiles Verhalten der Holzpolymere, wodurch selbst bei einer sorgfältigen Trocknung und Lagerung des getrockneten Holzes unter konstanten Klimaverhältnissen Feuchteschwankungen auftreten. Um die großen Vorteile des von der Natur optimierten Faserverbundwerkstoffes Holz zu nutzen, dessen streuende Eigenschaften jedoch auszugleichen, wurde und wird das Holz zu Stäben oder Furnieren aufgespalten, welche zueinander räumlich versetzt angeordnet und dann brettförmig als sogenanntes Stab- oder Furniersperrholz wieder zusammengesetzt werden. Nur damit können gleichmäßigere technische Werte über große industrielle Stückzahlen hinweg erreicht werden. In Weiterentwicklung dieses Prinzips wurde beispielsweise mit Patent DE 3 406 056 (Franz Hess & Co, 1985) ein Aufbau aus Holzlamellen und Hartschaum bekannt. Weitere Entwicklungen beschäftigten sich mit Gewichtsreduktion durch Fräsung von Nuten und Schlitzen in den Kern. Zuletzt hebt Patent EP 1 493 468 (Schwabe & Baer; 2005) mit einem Sperrholzaufbau aus Bambus die gute Aufnahme von Zug-, Biege- und Torsionsspannungen bei geringem Gewicht hervor.

Alle diese Produkte entstehen aber unter großem fertigungstechnischen Aufwand mit einer Vielzahl an Arbeitsschritten, wobei sich zuletzt immer auch eine dreidimensionale spanende

Bearbeitung zur Schaffung der typischen verjüngenden Konturen der Kerne zu deren Enden hin anschließen muss. Weiter muss erwähnt werden, dass trotz oben gezeigter Anstrengungen für homogenere Eigenschaften der produzierten Holzwerkstoffe, eine höhere Streuung als bei Kunststoffen nicht vermieden werden kann. Andere Entwicklungen betreffen einen künstlichen

Faserverbundwerkstoff auf Basis anorganischer Fasern und Kunststoffen, welcher bereits in der Erzeugung die Form des Gleitbrettkerns erhält und einen absolut gleich bleibenden Aufbau über die großen Stückzahlen einer industriellen Serienfertigung hinweg zeigt. So wurde durch das Patent GB 804 861 (Richard Joseph Thornton, 1958) die Herstellung eines Skikerns aus mit anorganischen Fasern verstärkten Polyester- oder Epoxidharzen bekannt und dabei besonders die Notwendigkeit eines guten Quotienten von Masse zu Festigkeit hervorgehoben.

Genau diese typische Holzfasereigenschaft kann mit hochdichten anorganischen Fasern konventionell nicht erreicht werden, weswegen schon damals Hohlräume mit aufwändigen Produktionsverfahren notwendig waren. Diesen Fasern liegen nämlich bezüglich Masse die hohen Werte ihrer Ausgangsstoffe zugrunde. So weisen Kohlefasern eine Dichte von ca. 1,8 g/cm³, E-Glas als Ausgangsprodukt von Glasfasern gar 2,6 g/cm³ auf. Demgegenüber hat zwar auch Holz eine sogenannte Reindichte (d.h. die Dichte ermittelt ohne die charakteristischen Faserzellhohlräume, also den Poren) von im Mittel 1,5 g/cm³, durch die Zellanatomie aus Zellwänden um einen hohlen Innenraum reduziert sich die Raumdichte des Faserverbundstoffes aber wesentlich, bei Fichte beispielsweise auf 0,47 g/cm³.

Ein möglichst geringes Gewicht bei ausgeglichenen elastischen Eigenschaften des Gleitbrettkerns bestimmt die Fahreigenschaften des Gleitbrettes und bleibt bis heute das wesentliche Ziel der Entwicklungen in diesem Bereich. So wurde als eine weitere Art der Gewichtsreduktion mit Patent DE

1 809 011 (Völkl Franz OHG, 1970) ein Verfahren bekannt, das die Kernherstellung durch Ausfüllen von Hohlformen mit aufschäumenden Duroplasten beschreibt. Darin wird aber auch klar hervorgehoben, dass die ungenügenden Biege- und Torsionsfestigkeiten solcher Schaumstrukturen durch Ummantelung mit anorganischen Faserelementen wie Glasfasern oder Metalldrähten gelöst werden muss.

Die technischen Werte von Schäumen aus duroplastischen Kunststoffen, insbesondere solche aus Polyurethan, verdeutlichen dieses Problem. Hochfeste RIM-Schäume ("Reactive Injection Moulding") zeigen zwar Biegefestigkeiten um 80 MPa, kommen aber auf eine Dichte von 1,1 g/cm³, während Hartintegralschäume mit Rohdichten zw. 0,4 - 0,6 g/cm³ nur Biegefestigkeiten von 20 - 35 MPa und Biege-E-Moduli zw. 700 - 1.100 MPa erreichen. Im Vergleich dazu zeigt Fichtenholz bei gängiger Bezugsfeuchte von 12% eine Dichte von ca. 0,47 g/cm³ und bei Spannungsverläufen parallel zur Faser im Mittel Biegefestigkeiten von 70 MPa, Biege-E-Moduli von 10.000 MPa. Ein weiterer bekannter Nachteil der Kunststoffe ist deren im Vergleich zu Holz schnelle Materialermüdung und ungenügende Schwingungsdämpfung.

Andere Aufbauten setzten einen laminierten Aufbau der Schaumkerne mit faserverstärkten Ober- und Untergurten oder Kernen mit Wabenstrukturen, welche hohl blieben oder ausgefüllt wurden, in den Mittelpunkt. Diese Entwicklungslinie setzt sich fort bis zur Einbettung strangförmiger und in Kernlängsrichtung ausgerichteter Faserstränge in duroplastische Kunststoffe, wie es aus dem Patent FR 2 881 962 (Skis Rossignol SA, 2006) bekannt wurde. Diese Faserstränge müssen, wie in dem Patent erwähnt, künstlich aus anorganischen Stoffen hergestellt werden, da sich Holzfasern nicht zu Strängen oder Rovings verspinnen lassen.

Hier muss auf einen - im Zusammenhang mit Gleitbrettkernen - weiteren Nachteil der anorganischen Fasern eingegangen werden. Glas-, Karbon- oder Aramidfasern haben zwar beispielsweise sehr hohe

Zugfestigkeiten, aber auch ebenso hohe zugehörige Elastizitätsmoduli. So weisen Glasfasern Zug-E-Moduli von mindestens 70.000 MPa, Karbonfasern solche zwischen 250.000 - 380.000 MPa auf - Werte, die beispielsweise um das 7- bis 30fache über jenen der Faserzellen von Fichte liegen, für die ein Zug-E-Modul von ca. 11.000 MPa angesetzt wird. Je höher nun ein E-Modul, desto steifer ist das Material. Diese anorganischen Fasern sind also so steif, dass bei einem höheren Faseranteil im Kunststoff der gesamte Komposit zu wenig biegeflexibel wird. Hier tritt der Vorteil der Holzfasern klar zutage, da diese selbst bei hoher Dosierung im Verbundwerkstoff noch zur Gewichtsreduktion beitragen und die oben beschriebenen positiven biegeelastischen

Eigenschaften von Holz einbringen. Da zudem Holzfasern massebezogen wesentlich günstiger als anorganische Fasern und Kunststoffe sind, wird auch ein Kostenvorteil erreicht.

Die neben den bisher erwähnten Duroplasten verwendeten thermoplastische Kunststoffe zeigen eine Reihe von hinlänglich bekannten Nachteilen für Gleitbrettkerne bezüglich Kriechverhalten, plastischer Verformbarkeit, temperaturabhängiger Variabilität und hoher Dichte. Diese bleiben auch im Verbund mit Fasern erhalten und können durch die Faserkomponente nicht verhindert werden können. DE 744347 offenbart einen Ski, insbesondere aus Kunststoffen, wobei die Einlage oder Einlagen zwischen der Laufsohle und der Skioberseite aus Leichtbauplatten bestehen. Ein solcher Ski kann an der Stelle des Skibackens eine weitere Einlage aus Holz besitzen, die ein Anschrauben der Bindungsteile ermöglicht. GB 833721 offenbart Verbesserungen in und für einen Ski, der in

Laminierbauweise mit einem langgestreckten Kern gebildet wird, und eine Mehrzahl von gebondeten Laminatschichten aufweist.

EP 1,319,503 offenbart ein Verbundteil aus einer Kernschicht, beidseitig der Kernschicht angeordneten mit Polyurethanharz getränkten Faserschichten, einer Deckschicht mit Class-A-Oberflächenqualität auf der einen Faserschicht und gegebenenfalls einer Dekorschicht auf der zweiten Faserschicht.

In der Publikation „BAYPREG FPUR PLUS Natur im Automobil, Verbundwerkstoffe aus Polyurethan", Bestell-Nr. : PU: 52250, Ausgabe 3.00 der Firma Bayer sind Verbundwerkstoffe für den Automobilbau offenbart.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen mit vertretbarem Aufwand herstellbaren Faserverbundstoff mit günstigen Materialeigenschaften bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird mit einem Faserverbundstoff, einem Gleitbrettkern, einem Gleitbrett und einem Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundstoffs mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Faserverbundwerkstoff geschaffen, der auf Basis von Holzfasermatten aus untereinander verfilzten Holzfasern hergestellt ist, in die duroplastische und/oder elastomere Kunststoffe eingebracht sind.

Gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Gleitbrettkern geschaffen, der einen

Faserverbundwerkstoff mit den oben beschriebenen Merkmalen aufweist.

Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Gleitbrett bereitgestellt, insbesondere ein Ski oder ein Snowboard, das einen Gleitbrettkern mit den oben beschriebenen Merkmalen enthält.

Gemäß noch einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundwerkstoffs bereitgestellt, wobei bei dem Verfahren der Faserverbundwerkstoff auf Basis von Holzfasermatten aus untereinander verfilzten Holzfasern gebildet wird, in die duroplastische Kunststoffe und/oder elastomere Kunststoffe eingebracht werden. Als Duroplaste, auch Duromere genannt, können insbesondere Kunststoffe angesehen werden, die nach ihrer Aushärtung nicht mehr verformt werden können.

Als Elastomere können insbesondere formfeste, aber elastisch verformbare Kunststoffe angesehen werden. Die Kunststoffe können sich bei Zug- und Druckbelastung verformen, finden aber danach wieder in ihre ursprüngliche, unverformte Gestalt zurück.

Als Holz kann insbesondere das feste oder harte Gewebe der Sprossachsen (Stamm, Äste, Zweige) von Bäumen angesehen werden. Holz kann insbesondere als Material angesehen werden, das Lignin in die Zellwand einlagert. Somit kann als Holz insbesondere auch ein lignifiziertes (verholztes) pflanzliches Gewebe bezeichnet werden.

Als Gleitbrett können insbesondere körperliche Strukturen angesehen werden, die zum Gleiten auf einer festen oder flüssigen Unterlage oder zum Gleiten durch ein Fluid (zum Beispiel Gas, Flüssigkeit) eingesetzt werden können.

Erfindungsgemäß können die hervorragenden Eigenschaften des von der Natur optimierten Faserverbundstoffes Holz mit den Vorteilen von Kunststoffen, die in gewünschten Formen in einem Arbeitsgang hergestellt werden können, vereint werden und die oben angeführten Nachteile bezüglich der Inhomogenitäten am Holz und den geringen mechanischen Eigenschaften der Kunststoffe ausgegrenzt werden, wobei die mechanischen Eigenschaften des Faserverbundstoffes soweit wie möglich denen des Holzes angenähert, aber auch gezielt verändert werden können und trotzdem ein möglichst geringes Gewicht erreicht wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Gleitbrettkern aus einem Faserverbundwerkstoff geschaffen, der insbesondere für den Einbau in Skis oder Snowboards geeignet ist. Dieser Faserverbundwerkstoff enthält einen ausreichend hohen Anteil an

Holzfasern, welche untereinander vernetzt in Form von Matten mit oder ohne bevorzugter Ausrichtung der Fasern vorliegen, und in die duroplastische oder elastomere Kunststoffe eingebracht werden. Durch die definierbar hohe und vor allem gleichmäßige Holzfaserdichte der Matten wird ein homogener Werkstoff mit gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften erreicht, welche aber auch gezielt an unterschiedlichen Stellen im Kern verändert werden können.

Erfindungsgemäß weist der Gleitbrettkern einen

Faserverbundwerkstoff auf oder besteht daraus, der hergestellt wird auf Basis von Holzfasermatten aus untereinander verfilzten Holzfasern mit oder ohne bevorzugter Ausrichtung, in die duroplastische oder elastomere Kunststoffe eingebracht werden. Das Kunststoffpolymer übernimmt dabei die Funktion des formgebenden Bindemittels.

Erfindungsgemäß bieten erwähnte Matten den Vorteil einer gezielt definierbaren und vor allem gleichmäßigen Holzfaserdichte, womit über gewünschte Zonenabschnitte des Kerns auch ein möglichst hoher Anteil an Holzfasern eingebracht werden kann. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften des Kerns im Hinblick auf Biegeelastizität, Schwingungsdämpfung und Dauerstandfestigkeit so weit wie möglich denen des Holzes angenähert und vor allem werden die Dosierungsprobleme der Einspritzverfahren an den dünner werdenden Stellen zu den längsseitigen Enden hin vermieden.

Erfindungsgemäß können die mechanischen Eigenschaften je nach Erfordernis an unterschiedlichen Stellen im Kern gezielt verändert werden, wie dies beispielsweise in Kernmitte und an den Kernenden notwendig ist. Dies wird erreicht, indem durch lokale Stapelung der

Matten sowie Verdichtung oder Auflockerung der Mattenstruktur Stellen höherer oder niederer Dichte und Steifigkeit geschaffen werden oder indem die Matten eine bevorzugte Faserausrichtung aufweisen, wobei auch mehrere solcher Matten kreuzweise übereinander eingelegt werden können. Als besonders vorteilhaft zeigt sich in diesem Zusammenhang der zuvor erwähnte anatomische Aufbau der Holzfaser aus Zellwänden und Zellhohlräumen, da dadurch das Ziel der Gewichtsreduktion gegenüber schweren anorganischen Kunstfasern selbst bei hohen Faseranteilen gehalten werden kann.

Als Kunststoffkomponente kommt jeder duroplastische oder elastomere Kunststoff in Frage, wobei es sich als besonders vorteilhaft zeigt, wenn solche Polymere in die Holzfasermatten eingebracht werden, welche im Zuge der Aushärtung aufschäumen und somit die Porenstruktur der Holzfasern in die Kunststoffmatrix übertragen. Dabei zeichnet die Matte mit der definiert homogenen Faserstruktur die ausschäumbaren Zwischenräume vor und garantiert so eine Schäumung mit gleichmäßig verteilten Poren homogener Größe im Kunststoff.

Zudem ist es im Rahmen dieser Erfindung ebenso garantiert, dass - wie bei den reinen Einspritzverfahren - das Einlegen von Inserts für die Aufnahme der Bindungsschrauben oder eine klebefeste Verbindung mit zuvor in die Hohlform eingelegten Laminaten für Ober- und Untergurte oder ähnliches in einem Arbeitsgang mit dem Einlegen der Holzfasermatten möglich ist. Die erwähnten Holzfasern werden beispielsweise in thermo- mechanischen Aufschlussverfahren gewonnen, wie sie in der Faserplattenindustrie seit Jahrzehnten erprobt sind. Sie sind preiswert sowie leicht und versorgungssicher verfügbar. Die Holzfasermatten können daraus mit gezielt bestimmbarer Dichte und beständiger Verfilzung, mit oder ohne Verstärkung durch Kunststofffäden, mit oder ohne vorherige Imprägnierung durch Kunstharze, hergestellt werden.

Die Holzfasermatten werden nach Zuschnitt in Hohlformen, welche der Geometrie des fertigen Gleitbrettkernes entsprechen, eingelegt, wobei die Tränkung mit der duroplastischen oder elastomeren Kunststoffkomponente vor dem Einlegen oder auch erst danach in der Form erfolgen kann. Die im Rahmen dieser Anmeldung offenbarten Ausgestaltungen des Faserverbundstoffs gelten auch für den Gleitbrettkern, das Gleitbrett und für das Verfahren. Die im Rahmen dieser Anmeldung offenbarten Ausgestaltungen des Gleitbrettkerns gelten auch für den Faserverbundstoff, das Gleitbrett und für das Verfahren.

Die Lage der Holzfasern in der Holzfasermatte kann frei von einer Vorzugsrichtung, d.h. isotrop, sein. Somit können die Holzfasern eine statistische Verteilung hinsichtlich ihrer Orientierung in dem Faserverbundstoff aufweisen, was in allen Richtungen gleichmäßige mechanische Eigenschaften zur Folge hat.

Alternativ kann die Lage der Holzfasern in der Holzfasermatte eine Vorzugsrichtung aufweisen, d.h. anisotrop, sein. Somit können die Holzfasern eine geordnete Verteilung hinsichtlich ihrer Orientierung in dem Faserverbundstoff aufweisen, was in unterschiedlichen Richtungen unterschiedliche mechanische Eigenschaften zur Folge hat.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Verbundwerkstoff auf Basis von Holzfasermatten und geschäumten (bzw. schäumenden) elastomeren oder duroplastischen Polymeren sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitgestellt. Ausführungsbeispiele der Erfindung betreffen einen Verbundwerkstoff, der auf Basis von Matten geformt wird, mit Holzfasern aus dem Stamm verholzender Pflanzen/aus thermo-mechanischen Aufschließungsverfahren, in die schäumbare (bzw. schäumende) elastomere oder duroplastische Polymere eingebracht werden, und ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes geformt mit Holzfasern aus dem Stamm verholzender Pflanzen/aus thermo-mechanischen Aufschließungsverfahren und geschäumten elastomeren oder duroplastischen Polymeren geschaffen, wobei als Dichtewerte jene von industriell nutzbaren Nadel- oder Laubhölzern angestrebt werden und ein möglichst hoher Anteil an Holzfasern (zum Beispiel mindestens 30 Gewichtsprozent oder mindestens 50 Gewichtsprozent) vorliegen soll, welche in vorherbestimmbarer gleichmäßiger Verteilung eine Verbindung mit der Schaumstruktur des Polymers eingehen. Erfindungsgemäß kann ein schäumbares elastomeres oder duroplastisches Polymer, beispielsweise Polyurethan, in zuvor bereitgestellte Holzfasermatten eingebracht werden. Wenn der Anteil von Holzfasern im Verbundwerkstoff möglichst hoch gehalten werden soll und zudem die Holzfasern in vorherbestimmbarer gleichmäßiger Verteilung in die Kunststoffmatrix eingebettet werden sollen, kann aus den zuvor beschriebenen Gründen ein geeignetes Verfahren durch Einbringung des Polymers in Holzfasermatten gefunden werden.

Ohne sich an ein bestimmtes Verfahren zur Herstellung solcher Matten zu binden, sei hier darauf hingewiesen, dass vor allem Holzfasern aus dem thermo-mechanischen Refinerverfahren verwendet werden können.

Es kann das Stammholz zuerst zerkleinert und dann einem Aufschließungsprozess, beispielsweise dem thermo-mechanischen Refinerverfahren, zugeführt werden. Die Holzfasern können getrocknet werden. Da die Holzfasern sich ständig ineinander verhaken und nicht lose gestreut werden können, können diese durch Vernadelung in eine räumlich verfilzte Struktur gebracht werden, wobei zumeist noch geringe Gewichtsteile an Kunstfasern zur Verstärkung der Mattenstruktur mit eingebracht werden. In dieser Form können die Matten dann problemlos manipuliert, in Form geschnitten, gestapelt, transportiert und zwischengelagert werden.

Als Polymer kann ein selbsttätig schäumendes Polyurethan eingesetzt werden, was den Vorteil einer langen Erfahrung in Kombination mit Holz mit sich bringt. Die chemische Affinität zu den freien Hydroxylgruppen der zellulosischen, hemizellulosischen und ligninen Moleküle ist zudem gut. Fasermatten können zum Beispiel mit Stärken zwischen 2 mm und 30 mm (oder höher: 50 mm oder mehr) vorgesehen sein. Damit wird für die spätere Kunststoffmatrix ein definierter Raum vorgegeben, in den sie eindringen kann. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein

Verbundwerkstoff aus Natur/Holzfaser und geschäumten elastomeren oder duroplastischen Polymeren bereitgestellt sein. Ein solcher Verbundwerkstoff kann mindestens 40% Anteil Holzfasern aufweisen. Ein Verbundwerkstoff kann eine Kombination von Matten unterschiedlicher Dichte/Stärke enthalten. Für einen solchen Verbundwerkstoff kann selbsttätig schäumendes Polyurethan verwendet werden. Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines

Verbundwerkstoffes kann als kontinuierliches Verfahren ausgestaltet sein. Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes kann alternativ als diskontinuierliches Verfahren ausgestaltet sein.

Obwohl sich schon eine Reihe von Erfindungen mit faserverstärkten Kunststoffen befassen, ermöglicht keines der bekannten Verfahren die Herstellung eines Verbundwerkstoffes auf der Basis von Matten geformt mit Holzfasern aus dem Stamm verholzender Pflanzen/aus thermo- mechanischen Aufschließungsverfahren und geschäumten elastomeren oder duroplastischen Polymeren, wobei als Dichtewerte jene von industriell nutzbaren Nadel- oder Laubhölzern angestrebt werden und ein möglichst hoher Anteil an Holzfasern vorliegen soll, welche in vorherbestimmbarer gleichmäßiger Verteilung eine Verbindung mit der Schaumstruktur des Polymers eingehen.

Der Grund für die geringe Eignung der Holzfaser in den bestehenden Verfahren zur Herstellung von Faser-Polymer-Kompositen liegt in ihren besonderen Charakteristika, welche sie von den übrigen Naturfasern unterscheidet. Im Weiteren soll zunächst auf diese Eigenschaften der isolierten, also aus dem Zellverband gelösten Holzfaser eingegangen werden, welche im Chemismus der Zellwand, dem anatomischen Aufbau des Zellverbandes und den Verfahren zur Lösung der Faserzellen aus diesem Verband, dem sogenannten Aufschließungsverfahren, begründet liegen. Im Folgenden wird mit Faser, Naturfaser, Holzfaser oder Refiner(holz)faser die industriell gewonnene Faser benannt, während der Begriff Faserzelle auf die anatomische Einzelzelle im ursprünglichen Zellverband Bezug nimmt.

Grundsätzlich bilden Faserzellen in allen Landpflanzen das Stütz- und Leitungsgewebe, weswegen sie eher lang gestreckt sind und stärkere Zellwände aufweisen. Die Zellwände der Faserzellen im Stamm verholzender Pflanzen allerdings unterscheiden sich von jenen der restlichen Faserpflanzen mit ein- oder wenigjährigen Wachstumszeiten wesentlich dadurch, dass auf molekularer Ebene zwischen den als lang gezogenen Strängen ausgebildeten makromolekularen Polysacchariden, also der Zellulose und den Hemizellulosen, das davon völlig verschiedene und amorphe Lignin, der „Verholzungs- oder Holzstoff', in hohem Anteil von ca. 20 bis 30 und mehr Gewichtsprozent und in der Art vorliegt, dass es eine Matrix bildet, in der die zellulosischen Fibrillen eingebettet werden. Bei den übrigen Naturfasern bewegt sich der Ligninanteil hingegen im Istelligen Prozentbereich, bei Hanf beispielsweise zwischen ca. 2 und 5 Gewichtsprozent. Wegen dem hohen Anteil an amorphem Lignin sind die aufgeschlossenen, also isolierten Holzfasern sehr viel spröder als jene der übrigen nicht oder wenig verholzten Faserpflanzen, deren Zellwände fast nur aus den strangförmigen zellulosischen Gerüstsubstanzen aufgebaut werden. Ein entscheidender Vorteil der Refiner-Holzfasern ist allerdings deren gleichbleibende Qualität, die auf den Umstand zurückzuführen ist, dass die Faserzellen im Stammholz von einem über Jahrzehnte bis Jahrhunderte hinweg aktiven Mantel-Kambium aus durch Zellteilung in stetig gleicher Ausgestaltung gebildet wurden. Die Faserzellen verholzender Pflanzen mit Dickenwachstum sind also fest in einen umfangreichen Verband aus mehr oder weniger gleichen oder ähnlichen Zellen eingebunden, wobei sich die langgestreckten Faserzellen der Nadelhölzern sehr ähneln und eine Länge von typischerweise unter 5 mm aufweisen. Demgegenüber ist die Qualität der Fasern aus den nicht verholzenden Pflanzen mit ein- oder wenigjährigem Umtrieb stark von den Wachstumsbedingungen in der oder den betreffenden

Vegetationsperioden abhängig. Es ist im Gegensatz zur Faserzelle im Holz das typische anatomische Kennzeichen dieser Faserzellen, dass sie gruppiert zu langgestreckten Faserbündeln aus zum Teil hunderten Einzelzellen und zudem leicht trennbar vom übrigen, nicht faserigen Zellverband auftreten. Bei Flachs, Hanf, Kenaf, Jute und Ramie beispielsweise kommen die Faserbündel im Bast, also dem weichen Teil der Rinde, und somit in Randlage um den Sproß ("Bastfasern") vor, während jene von Sisal eingebettet in Gewebe aus dünnwandigen, zumeist parenchymatischen Zellen im Blatt angeordnet wind ("Blattfasern").

Ein weiterer wesentlicher Unterschied zwischen der Holzfaser und den übrigen Naturfasern, welche allesamt aus nicht oder wenig verholzenden Pflanzen mit ein- oder wenigjährigem Wachstum gewonnen werden, besteht aber nicht nur im chemischen und anatomischen Aufbau der Faserzelle selbst, sondern bedeutenderweise in der Art der

Fasergewinnung. Die Faserzelle im Holz ist fest in einen umfangreichen Verband aus gleichartigen Zellen eingebunden und baut so das Stammholz mit bekannt großen Durchmessern und Höhen auf, während oben beschriebene Bast- oder Blattfasern in Form von leicht zu isolierenden Faserbündeln vorkommen. Daher unterscheiden sich auch die industriellen Verfahren zur Aufschließung und vor allem die Faserprodukte völlig.

Mit den Aufschließungsverfahren für Faserpflanzen mit ein- oder wenigjährigem Wachstum können wegen der leichteren Lösung aus der Pflanze diese langen Faserbündel fast vollständig in Ihrer natürlichen

Länge isoliert werden. Diese Naturfasern werden somit, abhängig von der Spezies, mit mittleren Längen von ca. 30 cm bis 60 cm gehandelt und können leicht zu Rovings gebündelt, zu Fäden oder Seilen gedreht oder weiter zu Geweben bzw. Vliesen verwoben und, falls erwünscht, auch wieder aufgeschnitten, also in kürzere Abschnitte aufgeteilt werden. Die Aufschließung von Stammholz hingegen benötigt andere

Verfahren. Im Rahmen der thermo-mechanischen Refinertechnologie wird es zuerst zerkleinert und die Holzteile anschließend unter Zuführung von Dampf und unter Druck aufgekocht. Da sich nun die Pektine, der "Faserklebstoff", welcher die Einzelzellen aneinander bindet, lösen und das amorphe Lignin plastifiziert, kann das Material einem

Scheibenrefiner, einem Mahlwerkzeug, zugeführt werden, wo der Zellverband - im Gegensatz zur Aufschließung der übrigen Faserpflanzen - bis hinunter zur anatomischen Einzelfaser aufgelöst wird ohne diese selbst im größeren Ausmaß zu zerstören. Daneben bleibt aber auch hier noch ein gewisser Anteil an Faserbündel bestehen, die natürlich größere Abmessungen besitzen, wenn auch weit unter den zuvor beschriebenen. Der so gewonnene Holzfaserstoff, auch TMP(Thermo-mechanical PuIp) oder Refinerfasern genannt, weist daher bezüglich der Längen seiner Faserbestandteile einen weiten Bereich von wenigen 1/10 mm bis zu über 35 mm auf, wobei allerdings der Mittelwert im Bereich etwas unterhalb der natürlichen Länge der Einzelfaser zu liegen kommt, so etwa zwischen 2 mm und 4 mm. Eine ähnlich weit ausladende Normalverteilung gilt für deren Durchmesser. Die aus dem Stammholz von Bäumen isolierten Holzfasern bleiben somit in Ihrer Länge deutlich hinter jener der Faserbündel anderer Naturfasern zurück.

Es ist ein weiteres typisches Merkmal dieser Refinerfasern, dass sie dazu neigen, sich ineinander zu verhaken und zu watteförmigen Bäuschen zu verfilzen. Das Material ist daher nicht von sich aus streu- oder rieselfähig und kann nicht mit einfachen Mitteln gleichmäßig auf ein Band oder in eine Form gelegt oder gestreut werden. Die homogene Verteilung der Fasern in der späteren Kunststoffmatrix ist jedoch eine entscheidende Zielsetzung, da ja einer der Vorteil des Kompositwerkstoffes gerade auch in der Vermeidung der inhomogenen Charakterstika der Naturstoffe liegt. Weiters ist wegen der geringen Längen und der Sprödigkeit der Holzfaser ein Verspinnen zu Fäden, Seilen u.a. sowie ein weiteres Verweben nicht möglich.

Ein Faserverbundwerkstoff bzw. ein Gleitbrettkern gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann als Basis für einen Ski (zum Beispiel einen Alpin-Ski oder einen Langlaufski oder einen Mono-Ski), ein Snowboard, ein Surfbrett, , Automobilverkleidungen, Flugzeugverkleidungen, Möbelteile, Paneele und sonstige

Verkleidungselemente für den Innenbereich und für den Außenbereich, etc. vorgesehen sein. Andere Anwendungsgebiete sind möglich.

Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 zeigt einen Gleitbrettkern mit eingelassenem Insert zur späteren Aufnahme von Schrauben für einen Bindungsbereich eines Skis gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 zeigt einen Gleitbrettkern mit lokal verdichteten Bereichen gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 bis Fig. 7 zeigen verschiedene Kombinationen von Holzfasermatten gleicher oder unterschiedlicher Dichten gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung.

Fig. 8 und Fig. 9 zeigen Bilder von rohen Holzfasermatten zum Beispiel als Basis für Gleitbrettkerne gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung. Fig. 10 zeigt ein Insert, das in einen Faserverbundstoff gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung eingesetzt ist. Fig. 11 bis Fig. 13 zeigen einen Faserverbundstoff, wie er insbesondere für Gleitbrettkerne geeignet ist, gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Die Darstellungen der Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines Gleitbrettkerns 100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der Gleitbrettkern 100 ist aus einem Faserverbundstoff hergestellt, der auf Basis einer Holzfasermatte aus untereinander verfilzten Holzfasern 102 gebildet ist, in die ein duroplastischer oder elastomerer Kunststoffe eingebracht ist. Dieser ist, wie mit Bezugszeichen 104 angedeutet ist, in Zwischenräume zwischen den verfilzten Holzfasern 102 vorgesehen.

Der Gleitbrettkern 100 kann als Basis für einen Ski vorgesehen sein und zeichnet sich dadurch aus, dass die verfilzten Holzfasern 102 eine bevorzugte Richtung aufweisen, nämlich parallel oder im Wesentlichen parallel zur horizontalen Abmessung des Gleitbrettkerns 100 gemäß Fig. 1.

In den Gleitbrettkern 100 ist ein Insert 106 mit einem Schraubengewinde gebildet, das mittels einer Schraube oder eines anderen Befestigungselements zum Beispiel mit einer Skibindung oder einem anderen anzukoppelnden Element fest verbunden werden kann.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines Gleitbrettkerns 150 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Der Gleitbrettkern 150 weist infolge entsprechender Bearbeitung der Holzfasermatten mittels lokalen Verdichtens unterschiedliche Dichten und Holzfaseranteile an unterschiedlichen Gleitbrettkernzonen auf. Genauer gesagt ist ein Bereich 152 des Gleitbrettkerns 150 mit einer geringeren Dichte vorgesehen als ein Bereich 154 des Gleitbrettkerns 150 mit einer höheren Dichte. Dies kann zum Beispiel mittels Ausübens von Druck auf den Bereich 154 des Gleitbrettkerns 150 erreicht werden.

Fig. 2 zeigt somit einen Gleitbrettkern 150, bei dem Zonen 152, 154 unterschiedlicher Dichte durch Verdichten der ursprünglich homogenen und konstant dichten Holzfasermatte an lokalen Stellen im Gleitbrett 150 geschaffen werden, wie sie beispielsweise zur Schaffung der typischen dreidimensionalen Form samt den an den Gleitbrettenden angehobenen Spitzen notwendig ist. Ein wichtiger Punkt in der Ausführung zu den Dichtezonen im Board ist nämlich der Umstand, dass auch bei Verwendung einer ursprünglich homogenen Holzfasermatte mit ursprünglich konstanter Dichte Zonen 152, 154 unterschiedlicher Dichte entstehen, wenn die typische dreidimensionale Form des Gleitbrettkernes 150 (in der Boardmitte 8 mm stark, an den Enden nur mehr 3 mm) durch reine Verdichtung an den Boardenden geschaffen wird.

Fig. 2 illustriert daher die Schaffung von Zonen 152, 154 unterschiedlicher Dichte durch lokale Verdichtung der ursprünglich homogenen Holzfasermatten konstanter Dichte, beispielsweise in longitudinaler Richtung zu den Enden des Gleitbrettkerns 150 hin. Auch bedingt dadurch, dass sich der Gleitbrettkern 150 zu den Spitzen hin verjüngt und so eine dreidimensionale Form bildet. In Fig. 2 ist auch eine Anhebung der Kernform an den Gleitbrettspitzen gezeigt (Stärken im Vergleich zu Länge überhöht dargestellt).

Fig. 3 bis Fig. 7 zeigen verschiedene mögliche Kombinationen von Holzfasermatten unterschiedlicher Dichten mit einem Kunststoff, die zum Beispiel für einen Faserverbundwerkstoff gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet werden können.

Fig. 3 zeigt einen auf einer Holzfasermatte basierenden Faserverbundwerkstoff 200, bei dem miteinander verfilzte Holzfasern 102, eingebettet in eine Matrix 104 aus einem Kunststoff, gezeigt sind. Die Holzfasermatte kann zum Beispiel eine relativ niedrige Dichte von beispielsweise 0,05 g/cm³ bis 0,15 g/cm³ aufweisen (wobei hier der Kunststoff 104 nicht eingerechnet ist).

Fig. 4 zeigt einen auf einer Holzfasermatte basierenden Faserverbundwerkstoff 300 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auch hier sind verfilzte Holzfasern 102 vorgesehen, die in eine Kunststoffmatrix 104 eingebettet sind. Allerdings ist bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 die Holzfasermatte mit einer höheren Dichte vorgesehen als gemäß Fig. 2, beispielsweise ca. 0,20 g/cm³. Fig. 5 zeigt einen auf Holzfasermatten basierenden

Faserverbundwerkstoff 400 gemäß einem anderen exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieser ist geformt, indem nach Art eines Höhenschichtmodells zwei auf Holzfasermatten gleicher Dichte basierende Faserverbundwerkstoffplatten 200 übereinander angeordnet und aneinander verbunden sind, zum Beispiel verklebt sind. Es ist einerseits möglich, die beiden Faserverbundwerkstoffplatten 200 erst nach Aushärten der jeweiligen Kunststoffe 104 miteinander zu verbinden, zum Beispiel zu verkleben oder zu verschrauben. Es ist andererseits möglich, zwei Holzfasermatten gleicher Dichte aneinander anzulegen und gemeinsam zu einem Faserverbundwerkstoff zu verarbeiten, indem nach dem Anlegen ein Kunststoff 104 in beide Holzfasermatten eingebracht und ausgehärtet wird, um dadurch die Faserverbundwerkstoffplatten 200 zu bilden und gleichzeitig miteinander zu verbinden. Fig. 6 zeigt einen Faserverbundwerkstoff 500 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem eine Faserverbundwerkstoffplatte 200 auf Basis einer Holzfasermatte mit einer ersten Dichte mit einer anderen Faserverbundwerkstoffplatte 300 auf Basis einer Holzfasermatte mit einer zweiten Dichte (die größer als die erste Dichte ist) miteinander verbunden sind. Somit kann für das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 eine Kombination von Mattentypen unterschiedlicher Dichten für die Formung des Faserverbundwerkstoffs 500 nach Art eines Höhenschichtmodells verwendet werden. Unterschiedliche Holzfasermattendichten können in unterschiedlichen Bereichen des Faserverbundwerkstoffs 500 zum Beispiel dazu dienen, ortsabhängig unterschiedliche Stabilitäts- und/oder Flexibilitätsanforderungen zu erfüllen. Es ist einerseits möglich, die beiden Faserverbundwerkstoffplatten 200, 300 erst nach Aushärten der jeweiligen Kunststoffe 104 miteinander zu verbinden, zum Beispiel zu verkleben oder zu verschrauben. Es ist andererseits möglich, zwei Holzfasermatten unterschiedlicher Dichte aneinander anzulegen und gemeinsam zu einem Faserverbundwerkstoff zu verarbeiten, indem erst nach dem Anlegen ein Kunststoff 104 in beide Holzfasermatten eingebracht und ausgehärtet wird, um dadurch die Faserverbundwerkstoffplatten 200, 300 zu bilden und gleichzeitig miteinander zu verbinden.

Fig. 7 zeigt einen Faserverbundwerkstoff 600 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei diesem sind eine Faserverbundwerkstoffplatte 200 auf Basis einer Holzfasermatte mit einer ersten Dichte und eine anderen Faserverbundwerkstoffplatte 300 auf Basis einer Holzfasermatte mit einer zweiten Dichte (die größer als die erste Dichte ist) miteinander lateral verbunden. Anders ausgedrückt sind eine Faserverbundwerkstoffplatte 200 und eine

Faserverbundwerkstoffplatte 300 seitlich zueinander bzw. nebeneinander angeordnet und an einer Schmalseite/Seitenfläche miteinander verklebt, so dass sich die Breitseiten/Hauptflächen der Faserverbundwerkstoffplatten 200, 300 nicht berühren. Unterschiedliche Holzfasermattendichten können in unterschiedlichen Bereichen des Faserverbundwerkstoffs 600 zum Beispiel dazu dienen, ortsabhängig unterschiedliche Stabilitäts- und/oder Flexibilitätsanforderungen zu erfüllen. Es ist einerseits möglich, die beiden Faserverbundwerkstoffplatten 200, 300 erst nach Aushärten der jeweiligen Kunststoffe 104 miteinander zu verbinden, zum Beispiel zu verkleben oder zu verschrauben. Es ist andererseits möglich, zwei Holzfasermatten unterschiedlicher Dichte aneinander anzulegen und gemeinsam zu einem Faserverbundwerkstoff zu verarbeiten, indem erst nach dem Anlegen ein Kunststoff 104 in beide Holzfasermatten eingebracht und ausgehärtet wird, um dadurch die Faserverbundwerkstoffplatten 200, 300 zu bilden und gleichzeitig miteinander zu verbinden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 können Mattentypen unterschiedlicher Dichte in der Längsrichtung des Faserverbundwerkstoffs 600 kombiniert werden, beispielsweise um an spitzen Zonen eine höhere Dichte und Steifigkeit zu erzeugen.

Fig. 8 zeigt ein Bild 700 einer Holzfasermatte in Draufsicht als Basis für einen Gleitbrettkern gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 9 zeigt ein anderes Bild 800 der Holzfasermatte aus Fig. 8. Fig. IO zeigt mit einem Bild 900, wie ein Insert-Element (zum

Beispiel eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden einer Faserverbundwerkstoff platte mit einem anzukoppelnden Element) in eine Holzfasermatte eingefügt ist. Das Insert-Element kann entweder mit in die Holzfasermatte eingegossen werden, indem nach dem Hinzufügen des Insert-Elements die Holzfasermatte mit dem integrierten Insert-Element mittels eines Kunststoffs vergossen wird. Das Insert-Element kann alternativ nach dem Einbringen und Aushärten von Kunststoff in die Holzfasermatte in der resultierenden Faserverbundwerkstoffplatte gebildet werden, indem zum Beispiel das Insert-Element in eine Bohrung der Faserverbundwerkstoffplatte eingesetzt und damit verbunden (zum Beispiel verklebt) wird.

Fig. 11 zeigt einen Faserverbundwerkstoff 1000 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem zuvor in die Matte eingedrückte und danach mit eingeschäumte Inserts gebildet sind. Fig. 12 zeigt einen anderen Faserverbundwerkstoff 1100 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Fig. 13 zeigt einen Querschnitt einer Faserverbundwerkstoffplatte 1200 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Weiteren werden Verfahren zur Fasermattenschäumung gemäß exemplarischen Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben. Zum Bilden von Faserverbundwerkstoffen zum Beispiel für

Gleitbrettkerne können zum Beispiel Fasermatten des Herstellers Faurecia (Matten aus Nadelholz-Refinerfasern, Flächengewicht 1.200 g/m² bis 1.800 g/m²; Dichte bei Stärke 8 mm: 0,15 g/cm³ bzw. 0,22 g/cm³) und des Herstellers BO-Systems (Matten aus Nadelholz- Refinerfasern mit Flächengewicht 1.800 g/m²) verwendet werden.

Als Insert kann zum Beispiel eine Metallhülse mit Innengewinde verwendet werden, wobei an der Basis diese rund- oder sechseckig ausgreifend vorgesehen sein kann und einen Kunststoffmantel aufweisen kann. Damit kann ein Komposit mit einer Gesamtdichte im Bereich leichter

Laub- oder Nadelhölzer (zum Beispiel zwischen 0,40 g/cm³ und 0,45 g/cm³) hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, leichtere Komposit- Materialien herzustellen, zum Beispiel mit einer Dichte von 0,35 g/cm³. Der Komposit steht technologisch in Konkurrenz zu Vollholzkernen, die zum Beispiel aus Pappel, Paulownia (Blauglockenbaum aus Ostasien, ein sehr leichtes Holz), Buche, etc. lamelliert hergestellt werden können und eine Dichte über den gesamten lamellierten Querschnitt hinweg von zum Beispiel ungefähr 0,43 g/cm³ aufweisen können. Reine PUR-Kerne (Polyurethan) mit einer Dichte von ca. 0,64 g/cm³ sind ein anderer Vergleichsmaßstab.

Der Kern hat Einfluss auf die Board-Eigenschaften eines daraus hergestellten Gleitbrettkerns. Die Anforderungen sind daher bezüglich der Materialkennwerte vorzunehmen, so dass vor allem eine gewünschte Biegesteifigkeit und eine gewünschte Biegeelastizität erreichbar sind. Es ist auch möglich, die Ausreißfestigkeit des eingelegten Inserts, das die späteren Bindungsschrauben aufnehmen kann, an bestimmte Anforderungen für Gleitbretter anzupassen. Zum Beispiel kann eine Normanforderung für solche Gleitbretter bei 4.500 Newton liegen. Es ist auch möglich, Snowboards, die entsprechend hergestellt sind, mit Dauerschwing-, Slap-, Bruch- bzw. Kantenausreißtests zu untersuchen. Holzfasermatten bieten den Vorteil, dass die Inserts vor Schäumung in die Matte eingedrückt werden können und so bei Beaufschlagung des PUR (Polyurethanschaums) fix mit eingeschäumt werden. Dadurch ist eine gute Insert-Ausreißfestigkeit erzielbar, und der Normvorgabewert von 4.500 Newton kann gut erreicht oder sogar überschritten werden. Im Weiteren wird ein Herstellungsverfahren im Detail beschrieben.

In einem ersten Schritt kann zum Beispiel Modipur 541 verwendet werden.

Hierfür kann zum Beispiel Modipur US 541/22 von Hexcel Composites als FCKW-freies Polyurethansystem (4,4'- Diphenylmethandiisocyanat + Polyol + geringer Prozentsatz Amine als Aktivator) verwendet werden. Die Viskosität des gemischten Systems kann unter 2.000 mPa.s gehalten werden. Als Anwendungsgebiet ist die Skiindustrie zu nennen, vor allem für im Injektionsverfahren hergestellte PUR-Kerne. Bis zu Beginn der Schäumung kann die offene Zeit ca. 30 Sekunden betragen, wobei die Abbindezeit ca. 1 Minute betragen kann. In einem zweiten Schritt kann eine Fasermattenschäumung ohne Form durchgeführt werden. Die Fasermatte kann an beiden Seiten mit einer bestimmten Menge PUR beaufschlagt werden, und das austretende bzw. an der Mattenoberfläche ausschäumte PUR wieder abgenommen werden.

In einem dritten Schritt kann die Fasermattenschäumung in Form durchgeführt.

Es kann eine eigene Form hergestellt werden. Bei einer Vorgabe der Gesamtdichte von ca. 0,40 g/cm³ und einem Dichteanteil der Matte von ca. 0,20 g/cm³ kann die restliche Menge PUR angemischt werden. Ein Teil (zum Beispiel die Hälfte) davon kann zuerst in eine Form gefüllt werden. Dann kann eine Matte eingelegt werden. Ein anderer Teil (zum Beispiel die andere Hälfte) kann auf die Matte gestrichen werden. Die Form kann zum Beispiel mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch verschlossen werden. Besagte Form kann in einem industriellen Herstellungsprozess auch zur Aufnahme der an Oberseite und Unterseite des Gleitbrettkernes anliegenden Obergurte und Untergurte (zum Beispiel aus Glasfaserverstärkungsvlies) dienen, welche dergestalt im Zuge der PUR- Einbringung gleichzeitig fest mit dem Gleitbrettkern verklebt werden können, und kann die typische dreidimensionale Form des Gleitbrettkernes vorgeben.

Es sollte sichergestellt werden, dass die applizierte Menge PUR für eine vollständige Durchdringung der Holzfasermatte ausreicht. Die Gesamtdichte einer entsprechenden Vorrichtung soll bei ca. 0,40 bis 0,45 g/cm³ liegen.

Die Schäumung erfolgt relativ schnell. Daher ist die Zeit zum genauen Aufstreichen des PUR kurz, so dass dieser Verfahrensschritt ausreichend schnell durchgeführt werden sollte.

In einem vierten Verfahrensschritt kann eine Optimierung über ein PUR-System durchgeführt werden.

Hierbei sind Anforderungen an die geringe Viskosität zur besseren Durchtränkung und eine ausreichend lange offene Zeit und ein ausreichend gutes Handling zu beachten.

Es kann als System Modipur US 23 von Hexcel Composites verwendet werden. Dies ist ein reines Isocyanat-Prepolymer (Hauptteil 4,4'-Diphenylmetandiisocyanat mit einem bestimmten Gehalt an höherfunktionellen Isocyanaten). Die Viskosität kann ca. 200 mPa.s betragen. Ein Aushärten kann zum Beispiel mit Luft- bzw. Holzfeuchte durchgeführt werden. Dementsprechend ist ohne Beschleunigung des Aushärteprozesses eine relativ lange offene Zeit vorgesehen, beispielsweise mehr als 12 Stunden. Eine wesentliche Beschleunigung der Aushärtung kann durch Beaufschlagung von Wärme erreicht werden.

Bei Verwendung eines Modipur US 23 (Isocyanat) plus Modipur US 566 mod.5 (Polyol) kann eine Mischung von 100 Gewichtteilen US 566 zu 135 Gewichtteilen US 23 erfolgen. Das PUR-System kann mit längerer offener Zeit verwendet werden.

Durch diese Verfahrensführung kann das Handling bei der Imprägnierung stark verbessert werden.

Es kann zur Verringerung der Viskosität die Komponente "Polyol Modipur US 541 oder Modipur US 566 mod.5" auf ca. 30 ⁰C bis 35 ⁰C erwärmt werden. Die Zähigkeit des gemischten Systems kann derart entsprechend geringer (dünnflüssiger) werden, während sich die Startzeit, das Zeitfenster vom Mischen der Komponenten bis zum Beginn der Schäumung, nicht soweit absenkt, dass nicht trotzdem ein gutes Handling gewährleistet werden kann. Die Durchtränkung der

Holzfasermatte mit einem festgelegten Verhältnis von beispielsweise 1 Gewichtsteil Holzfasermatte (mit ca. 8 mm Dicke und ca. 0,20 g/cm³) auf 1 Gewichtsteil angemischtes PUR kann so weiter verbessert werden. Dies hat sich als vorteilhafter erwiesen als ein Erwärmen beider Komponenten (Isocyanat und Polyol). Zwar verringert sich in letztem Fall die Viskosität weiter, allerdings tendiert die Startzeit hin zu einem nicht bevorzugten Wert.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Druckbeaufschlagung vorgesehen werden, was ein besseres Fördern des PUR in die Mattenmitte durch höhere Drücke möglich macht. Auch können unverdichtete Holzfasermatten, welche bei gleichem Flächengewicht von 1.800 g/m² eine Stärke von beispielsweise 35 mm und somit eine Dichte von lediglich ca. 0.05 g/cm³ haben, verwendet werden. In beiden Fällen ist es möglich, nach Aufbringen des PUR die Matte soweit unter Pressdruck zu setzen, dass sie unter die gewünschte Enddicke zusammengedrückt wird und das PUR so einheitlich bis zur Mattenmitte gefördert wird. Daran anschließend und noch vor Beginn der Schäumung wird der Druck wieder weggenommen und die Form auf die zu erzielende Enddicke zurückgenommen, womit sich die Matte wieder entspannt und zudem im Zuge der Schäumung durch den Schaumdruck von innen auf die Enddicke zurückgeführt wird.

Ein Beispiel für die Dimensionierung eines Gleitbretts ist eine in longitudinaler Richtung von Gleitbrettmitte zu den Spitzen hin abnehmende Dicke von ca. 8 mm auf ca. 3 mm, eine Breite von ca. 24 cm bis ca. 29 cm und eine Länge von ca. 155 cm. Der Holzfaseranteil an der Gesamtmasse des Komposits kann zum

Beispiel größer 50% sein, oder aber auch 30 % oder mehr. Ein geeigneter Bereich für den Massenanteil der Holzfaser liegt zwischen 20% und 70 %, insbesondere zwischen 40% bis 60 %.

Geeignete Dichtezonen liegen bei einem Gleitbrettkern bei ca. 0,35 g/cm³ bis 0,45 g/cm³. In höherverdichteten Bereichen sind aber auch Dichten von ca. 0,65 g/cm³ und mehr möglich. Neben einer hohen Stabilität ist aber auch ein leichtes Gewicht erstrebenswert, so dass ein bevorzugter Wertebereich zwischen 0,30 g/cm³ und 0,65 g/cm³ liegt, insbesondere zwischen 0,35 g/cm³ und 0,45 g/cm³. Holzfasermatten weisen gegenüber sonstigen Naturfasermatten für die Erfindung signifikante Vorteile auf. Hierzu zählen die gleichbleibende Qualität der Holzfasern aufgrund der zuvor beschriebenen biologischen Zusammenhänge gegenüber den von Erntejahr zu Erntejahr stark schwankenden Qualitäten von Naturfasern aus 1-jährigem oder wenig- jährigem Wachstum. Die wesentlich höhere Versorgungssicherheit der Holzfasern ist ein weiterer wichtiger Vorteil , denn schon allein der nachhaltig bewirtschaftete Holzvorrat der Erde ist wesentlich größer als jener anderer wirtschaftlich genutzter Naturfaserplanzen. Ein entscheidender Vorteil der Holzfaser ist somit deren weltweite Versorgungssicherheit, welche zudem ohne die für saisonal angebaute Faserpflanzen typischen Schwankungen im Ernteerfolg zur Verfügung stehen. Zudem stehen Abfallprodukte der Holz- u. Forstwirtschaft für die Zerfaserung zur Verfügung, die erfindungsgemäß verwertet werden können. Zusätzlich haben viele von Holz verschiedene Naturfasern gegenüber Holz den Nachteil ausgeprägter Gerüche. Erfindungsgemäß ist anschaulich ein neuer Holzwerkstoff bereitgestellt.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung und dem erfindungsgemäßen Prinzip auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungsformen Gebrauch macht.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Faserverbundwerkstoff, der hergestellt ist auf Basis von Holzfasermatten aus untereinander verfilzten Holzfasern, in die duroplastische Kunststoffe und/oder elastomere Kunststoffe eingebracht sind.

2. Gleitbrettkern, der einen Faserverbundwerkstoff entsprechend dem zuvor angeführten Anspruchaufweist.

3. Gleitbrettkern nach Anspruch 2, der aus dem Faserverbundwerkstoff besteht.

4. Gleitbrettkern nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Lage der Holzfasern in der Holzfasermatte eine bevorzugte Richtung, insbesondere parallel zu einer längeren Abmessung des Kernes, aufweisen.

5. Gleitbrettkern nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Lage der Holzfasern in der Holzfasermatte frei von einer Vorzugsrichtung ist.

6. Gleitbrettkern nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei zwei oder mehrere Holzfasermatten mit bevorzugter Ausrichtung der Holzfasern übereinander gelegt sind und diese zueinander in verschiedenen Winkeln gekreuzte Vorzugsrichtungen der Holzfasern aufweisen, insbesondere einen rechten Winkel von 90°.

7. Gleitbrettkern nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei eine dreidimensionale Formgebung durch Beschneiden oder Abfräsen der Holzfasermatten sowie durch Schichtung von zwei oder mehreren Holzfasermatten in Form eines Höhenschichtmodells erreicht ist.

8. Gleitbrettkern nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei durch

Nutzung einer gleichmäßigen Dichte der Holzfasermatten über deren gesamte Breite und Länge eine gleichmäßige Dosierung des Holzfaseranteils im gesamten Gleitbrettkern erreicht ist.

9. Gleitbrettkern nach Anspruch 8, wobei der Gleitbrettkern durch Bearbeitung der Holzfasermatten, wie beispielsweise Verdichten oder Auflockern, unterschiedliche Dichten und Holzfaseranteile an unterschiedlichen Gleitbrettkernzonen aufweist.

10. Gleitbrettkern nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei die Holzfasermatten mit einem flüssigen duroplastischen oder elastomeren Kunststoff getränkt sind, welcher im Zuge der Aushärtung aufgeschäumt ist und durch die definiert gleichmäßige Struktur der Holzfasermatten die Faserzwischenräume homogen auskleidet.

11. Gleitbrettkern nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei eine Reduktion der Masse des Verbundwerkstoffes durch Einbringung eines möglichst hohen Holzfaseranteils, insbesondere eines Holzfaseranteils von mindestens 40%, aufgrund der natürlichen Zellhohlräume erreicht wird.

12. Gleitbrettkern nach einem der Ansprüche 2 bis 11, der eine dreidimensionale Form aufweist, welche durch Beschneiden oder Abfräsen der Holzfasermatten geformt ist.

13. Gleitbrettkern nach einem der Ansprüche 2 bis 12, der eine dreidimensionale Form aufweist, welche durch Schichtung von zwei oder mehr Holzfasermatten in Form eines Höhenschichtmodells geformt ist.

14. Gleitbrettkern nach einem der Ansprüche 2 bis 13, der eine dreidimensionale Form aufweist, welche durch Beschneiden oder

Abfräsen der Holzfasermatten sowie anschließender Schichtung von zwei oder mehr zuvor beschnittenen oder abgefrästen Holzfasermatten in Form eines Höhenschichtmodells geformt ist.

15. Gleitbrett, insbesondere Ski oder Snowboard, das einen Gleitbrettkern entsprechend einem der zuvor angeführten Ansprüche enthält.

16. Verfahren zum Herstellen eines Faserverbundwerkstoffs, wobei bei dem Verfahren der Faserverbundwerkstoff auf Basis von Holzfasermatten aus untereinander verfilzten Holzfasern hergestellt wird, in die duroplastische Kunststoffe und/oder elastomere Kunststoffe eingebracht werden.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei aus dem Faserverbundwerkstoff ein Gleitbrettkern hergestellt wird.