NL8703017A - Composiet schaatslichaam, alsmede werkwijzen voor het maken van het composiet schaatslichaam. - Google Patents

Description

- 1 - 4*

Composiet schaatslichaam, alsmede werkwijzen voor het maken van het composiet schaatslichaam.

De vinding heeft betrekking op een ijsschaats van het type ’noor', en wel in het bijzonder op een met continue vezel versterkt composiet schaatslichaam dat een uit-zettingscoëfficiënt heeft die nagenoeg gelijk is aan die 5 van het schaatsstaal en waarin het schaatsstaal wordt gelijmd of gelast. Het schaatslichaam bestaat uit de buis, schaatsstaal en de zool- en haksteunen met resp. zool- en hakplaat.

Door het composiet op te bouwen uit verschillende lagen 10 continue vezels die zowel in de lengte richting als in hoeken van +45 en -45 graden ten opzichte van de lengterichting zijn georiënteerd, die in een matrix met een positieve uitzettingscoëfficiënt liggen, waarbij het volumeaandeel van de matrix in het composiet maximaal 60 15 % is, wordt bereikt dat de uitzettingscoëfficiënt van composiet en schaatsstaal nagenoeg aan elkaar gelijk zijn en heeft het schaatslichaam voldoende buig- en torsie-stijfheid verkregen.

Het idee om de uitzettingscoëfficiënt van het 20 composiet waarvan het schaatslichaam is gemaakt, gelijk te maken aan die van het schaatsstaal, is bij met continue vezel versterkte ijschaatsen, nieuw. De PCT-aanvraag met publicatienummer WO 67/05818, waarin de koolstofvezel wordt genoemd, schenkt geen aandacht aan de problemen die het 25 gevolg zijn van het verschil in uitzettingscoëfficiënt van 8703017 f ' - 2 - composiet en schaatsstaal.

Bij de ontwikkeling van het schaatslichaam werd gestreefd naar een zo laag mogelijk gewicht van het schaatslichaam gecombineerd met voldoende buigstijfheid en 5 torsieweerstand. Daarom is de schaats gemaakt van een composiet materiaal dat een laag gewicht koppelt aan hoge sterkte en stijfheid. Door het gebruik van materialen die verschillende uitzettingscoëfficiënten hebben, kan men problemen verwachten die het gevolg zijn van het verschil 10 in die uitzettingen, zoals het loslaten van het schaatsstaal van het composiet door trek- en drukspanningen in de lijmlaag.

De eigenschappen van een composiet materiaal worden bepaald door de soort vezels zoals koolstof, glas, 15 aramide of polyetheen, de ligging van de vezels t.o.v. elkaar, het type hars, zoals epoxy, nylon, polester, polyetherimide, polyphenyleensulfide en het vezelgehalte. Aan de buis voor een schaats worden hoge buigstijfheids-eisen gesteld evenwijdig aan het schaatsstaal, en torsie-20 weerstand tussen hak- en voetplaat. Dit wordt bereikt door de vezel zowel in de lengterichting als in een hoek van bijvoorbeeld +45 en -45 graden ten opzichte van die lengterichting te leggen. Door deze laagsgewijze opbouw ontstaat een optimale balans tussen buigstijfheid en torsiestijf-25 heid.

Daarnaast bevordert ook het profiel van de buis de buigstijfheid en torsiestijfheid. Een probleem bij het toepaeeen van twee totaal verschillende materialen voor buis (composiet) en schaatsstaal (staal), is het verschil 87030 1 7 - 3 - in uitzetting bij temperatuurwisselingen door de ongelijke uitzettingscoëfficiënt van composiet en staal. Het is daarom gewenst de uitzettingscoëfficiënt van de composiet gelijk te maken aan die van het schaatsstaal, zodat de 5 belasting, veroorzaakt door temperatuurwisselingen op de verbinding tussen composiet en schaatsstaal, wordt voorkomen.

De uitzettingscoëfficiënt van het composiet is te sturen door middel van de juiste keuze van de soort 10 vezel en matrixmaterialen in combinatie met vezelhoeken en vezel-matrix volumegehalte. Aangezien koolstof-, poly-etheen-, en aramidevezels een negatieve uitzettingscoëffi-ciënt hebben ( resp. -1.10~e, -8,5.10~6 en -2.10~e °K1 ) en de gekozen matrixmaterialen zoals epoxy, nylon, ( resp. 15 +97.10~e en +100.10~e °K~' ), en dergelijke, een positieve uitzettingscoëfficiënt hebben, is, door het combineren van verschillende vezelhoeken en vezel-matrix volumegehaltes de uitzetting van het composiet gelijk te maken aan die van het schaatsstaal. Hierdoor zal de verbinding tussen het 20 composiet en het schaatsstaal alleen nog mechanisch belast zij n.

De vorm van de buis wordt bepaald door het type schaats, de 'noor'. Een 'noor' heeft een relatief grote lengte ten opzichte van de breedte en moet een scherpe hoek 25 kunnen maken tussen ijs en schaatszool.

De buis van het schaatslichaam is zodanig geconstrueerd dat de buis een optimale buig- en torsie-stijfheid koppelt aan een, binnen de grenzen van de .sterkte-eigenschappen, zo laag mogelijk gewicht en een 87030 17 ' -4- t uitzettingscoëfficiënt die nagenoeg gelijk is aan die van het schaatsstaal.

In vergelijking tot de metalen schaatsbuis is de ruimte in de van het composiet gemaakte buis groot* 5 Hierdoor gaat de buis fungeren als resonantieruimte en wordt het geluid van het glijden van het schaatsstaal over het ijs en het klappen van het schaatsstaal op het ijs, hinderlijk versterkt. Om deze geluiden te dempen, wordt de ruimte in de buis gevuld met schuim, en/of met een 10 voorgevormd schuimdeel.

De hak- en voetsteun en hak- en voetplaat zijn eveneens van composiet materiaal, als hiervoor beschreven, gemaakt. Zij zouden echter ook van een hooggevulde spuitgiet- of giethars gemaakt kunnen worden. De steunen 15 worden op de buis gelijmd, gelast of mechanisch bevestigd. Mechanische bevestiging, bij voorbeeld door middel van klinken of schroeven, van haksteun en zoolsteunen op de buis, heeft als voordeel dat de steunen zonder beschadiging van de buis kunnen worden vervangen door nieuwe of andere 20 steunen en platen.

De buis kan op verschillende manieren worden gemaakt. In de eerste twee werkwijzen wordt de buis op een discontinue manier geproduceerd <fig. 1 en fig. 2). De onder III. beschreven productiewijze kan continu worden 25 uitgevoerd <fig. 3).

I. De buis (nr. 3) bestaat uit twee schaaldelen <fig, 2, nr. 10). De schaaldelen <nr 10) worden in positieve en/of negatieve matrijshelften geperst, of onder vacuüm gevormd. Hiervoor kunnen zowel droge vezels of 870 30 17 ' -5- weefsels/vlechtsels of combinaties hiervan worden gebruikt waaraan de hars wordt toegevoegd middels injectie (zgn. resin transfer molding of resin injection molding) als voorgeïmpregneerde vezels, weefsels of vlechtsel©. De 5 schaaldelen kunnen ook d. m. v. thermovormen van een thermoplastische composietplaat gemaakt worden.

De schaaldelen worden met het schaatsstaal (nr. 4) samengelijmd of gelast en/of mechanisch bevestigd; dit is afhankelijk van het type hars dat wordt gebruikt 10 (thermohardend resp. thermoplastisch). De ruimte tussen de schaaldelen (fig. 2, nr. 11) kan worden gevuld met schuim of met een voorgevormd schuimdeel om het geluid, dat de schaats tijdens het schaatsen maakt, te dempen.

Hierna worden de voorsteunen <fig. 1, nr. 2) met 15 voetplaat (fig. 1, nr. 5) en de haksteun (fig. 1, nr. 6) met de bakplaat (fig. 1, nr, 7) op de buis gelijmd, gelast of gemonteerd.

II. De buis (nr. 3) wordt uit één deel gevormd om een al of niet verwijderbare kern (fig 3, nr. 8). De 20 vezels, weefsels of vlechtsels worden onder de gewenste hoeken op de kern aangebracht. De matrix wordt geïnjecteerd en gepolymeriseerd. Hiervoor kunnen ook weer evt. prepregs worden gebruikt. Indien een thermoplastisch composiet gebruikt wordt, kan men de buis in een thermovormproces 25 maken. De buis wordt op lengte afgekort en dicht gemaakt of afgerond (zoals op fig. 1). Hierna worden de voorsteunen (fig.1, nr. 2) met voetplaat (fig. 1, nr. 5) en de haksteun (fig. 1, nr. 6) met de bakplaat (fig. 1, nr. 7) op de buis gelijmd, gelast of mechanisch bevestigd. Hierop 8703017 ' - 6 - wordt de schaatsschoen gemonteerd.

III, De buis (vormdeel nr, 9) wordt continu geproduceerd door middel van pultrusion of thermovormen (zogenaamde rollforming). In het geval van pultrusion 5 worden de vezels in lengterichting samen met vlechtsels of weefsels door een matrijs getrokken. De thermoharde of thermoplastische hars kan middels injectie of via een harsbad worden toegevoerd. Na polymerisering in de matrijs wordt de buis op lengte afgekort. Het thermovormen gebeurt 10 door het doorvoeren van een boven het verwekingspunt verwarmde thermoplastische composiet door een matrijs of voorgevormde rollen. De thermoplast koelt in de matrijs of tussen de rollen af en wordt stabiel waarna de buis afgekort kan worden. De uiteinden van de buis worden 15 dichtgemaakt en de voorsteunen (fig. 1, nr. 2) met voetplaat (fig. 1, nr. 5) en de haksteun (fig. 1, nr. 6) met de bakplaat (fig. 1, nr. 7) worden op de buis gelijmd, gelast of mechanisch bevestigd. Hierop wordt de schaatsschoen gemonteerd.

8703017

Claims (11)

1. Schaats, van het type ’noor’, met het kenmerk, dat het schaatsijzer gevat is in een holle, of met kunststof gevulde, aan de uiteinden afgesloten, uit met continue vezel versterkte kunststof vervaardigde buis, die 5 een uitzettingscoëfficiënt heeft, die nagenoeg gelijk is aan die van het schaatsstaal, en die gelijktijdig voldoende buigstijfheid in de lengterichting van het schaatsijzer en voldoende torsiestijfheid tussen zool- en hakplaat heeft, en via steunen verbonden is met de schaatsschoen.

2. Schaats volgens conclusie 1 met hot kenmerk, dat de holle buis is gevuld met een geluiddempende stof, zoals schuim en/of een voorgevormd schuimdeel.

3. Schaats volgens conclusies 1 en 2, met het kenmerk, dat de zool- en haksteunen en zool- en hakplaat 15 zijn vervaardigd uit vezelversterkt composiet of uit een hoDggevulde spuitgiethars of giethars en op de buis zijn gelijmd, gelast of mechanisch bevestigd.

4. Werkwijze voor het produceren van de buis van de schaats volgens conclusies 1, 2 en 3, met het kenmerk, 20 dat de schaaldelen in positieve en/of negatieve matrijshelften worden geperst of onder vacuüm gevormd, waarbij droge vezels of weefsels of vlechtsels of een combinatie hiervan waaraan hars wordt toegevoegd, wordt gebruikt.

5. Werkwijze voor het produceren van de buis van de schaats volgens conclusie 1, 2 en 3, met· het kenmerk, dat de schaaldelen in positieve en/of negatieve 8703017 ’· -8- matrijshelften worden geperst of onder vacuüm gevormd, waarbij voorgeïmpregneerde vezels, weefsels of vlechtsels worden gebruikt.

6. Werkwijze voor het produceren van de buis van 5 de schaats volgens conclusie 1, 2 en 3, met het kenmerk, dat de schaaldelen in positieve en/of negatieve matrijshelften warden geperst of onder vacuüm gevormd, waarbij gebruik wordt gemaakt van een thermoplastische composietplaat.

7. Werkwijze voor het produceren van de buis van de schaats volgens conclusie 1, 2 en 3, met het kenmerk, dat de buis uit één deel wordt gevormd om een al of niet verwijderbare kern waaromheen de droge vezels, weefsels of vlechtsels worden aangebracht, waarna de matrix wordt 15 geïnjecteerd en gepolymeriseerd of, waaromheen voorgeïmpregneerde vezels, weefsels en/of vlechtsels worden aangebracht en gepolymeriseerd of, waaromheen een thermoplastisch composiet door middel van thermovormen wordt aangebracht.

8. Werkwijze voor het produceren van de buis van de schaats volgens de conclusies 1, 2 en 3, met het kenmerk, dat de droge continue vezels gelijktijdig met de droge weefsels of vlechtsels, na Impregnering met een thermoharde of thermoplastische hars, ter polymerisering 25 door een verwarmde matrijs worden getrokken en waarna de stabiele buis op lengte wordt afgekort.

9. Werkwijze voor het produceren van de buis van de schaats volgens conclusies 1, 2 en 3, met het kenmerk, dat voor de versterking gebruik wordt gemaakt van hybride 87030 17 - 9 - * m continue garens en/of weefsels en/of vlechtseis die door een verwarmde matrijs worden geleid en na afkoeling op lengte worden afgekort.

10. Werkwijze voor het produceren van de buis van 5 de schaats volgens de conclusies 1 2 en 3, met het kenmerk, dat de droge continue vezels gelijktijdig met de droge weefsels of vlechtsels met een constante snelheid door een matrijs wordt getrokken, waarin door middel van injectie een thermoharde of thermoplastische hars wordt gebracht, 10 polymerisering plaatsvindt en waarna de stabiele buis op lengte wordt afgekort.

11. Werkwijze voor het produceren van de buis van de schaats volgens de conclusies 1, 2 en 3, met het kenmerk, dat een boven het verwekingspunt verwarmde 15 thermoplastisch composiet aan een matrijs of voorgevormde rollen wordt doorgevoerd en waarna de stabiele buis op lengte wordt afgekort. 8703017