NO810766L - Energiabsorberende konstruksjon. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en energiabsorberende, laminert, lagdelt konstruksjon med lav spesifikk vekt og med en øket evne til å dempe mekaniske vibrasjoner. Det er ofte ønskelig å dempe mekaniske vibrasjoner., f.eks. for å minske forstyrrelser på grunn av støy som følge av vibrasjoner og det medfører ofte øket evne til å motstå tretthetsbrudd for konstruk-sjonene som dempes. Oppfinnelsen angår videre særlig en glidesko som f.eks. en ski som omfatter nevnte laminerte konstruksjon som en last-bærende konstruksjon.

Det er i hovedsaken kjent å fremstille laminerte lettvekts-konstruksjoner omfattende en bikubekonstruksjon som et kjernelag som på begge sider er dekket med en stiv dekkplate som kleber, til konstruksjonen og f.eks. består av armert eller ikke-armert plast, finér eller metall.

Det er nå et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en enhetlig, laminert konstruksjon av denne art med øket evne til . å dempe mekaniske vibrasjoner ved å anordne et lag av gummi-lignende materiale som et bindelag mellom lettvekts-kjernelaget og den stive plate som er anordnet på i det minste den ene side av kjernen og hvor bindelaget omfatter snodde fiberbunter som er innstøpt i dette og strekker seg over i det minste en del av overflaten til denne dekkede side.

En bikube-konstruksjon benyttes fortrinnsvis som kjernelag. Imidlertid kan en mer generell form for lettvektskjerne benyttes: den kan generelt bestå.av en konstruksjon som omfatter et antall strimler eller folier som er innbyrdes forbundet i visse områder og derved avgrénser mellomliggende rom som strekker seg over kjernens tykkelse. ved å forbinde bikube-konstruksjonen

til dekkplatene.ved hjelp av et gummi-lignende materiale istedenfor de vanlige herdbare bindemidler, minsker konstruksjonens styrke. Dette skyldes at gummien utsettes for en større de-formasjon under samme skjærspenning enn f.eks. et herdet (stivt) bindelag på basis av epoksyharpikser ville oppvise.Anvendelsen av snodde fiberbunter i dette gummi-lignende lag vil delvis kompensere for denne minskede styrke.

Som beskrevet i søkerens belgiske patent 879.030 forårsakes absorpsjonen av de mekaniske vibrasjoner delvis av det gummi-lignende materialets innebygde dempningsevne og delvis frik-sjonen og deformasjonen av fibrene som er innlagt i dette materialet. i dette patent er også nevnt at ståltråder, inn-støpt i gummi, gir utmerkede dempningsegenskaper i slike laminerte konstruksjoner og at disse egenskaper blir ytterligere forbedret dersom en metallplate forbindes med kjernekonstruksjonen.

En ytterligere fordel ved oppfinnelsen ligger i dens enkle fremstillingsmetode sammenlignet med tidligere kjente laminerte konstruksjoner der bindelaget oftest er fremstilt på basis av et substrat omfattende en ufullstendig herdet (B-trinn) epoksy-harpiks. videre er det gummi-lignende bindelag ifølge oppfinnelsen ofte vesentlig billigere og bibeholder sin elasto-meriske (og følgelig dempende) egenskap etter at forbindelsen (f.eks. ved vulkanisering) er opprettet.

Oppfinnelsen skal i det følgende anskueliggjøres ved be-skrivelse av den grunnleggende sammensetning av en laminert lettvekts-konstruksjon og av sammensetningen og fremstillingen av en ski som utgjør en spesiell utføringsform av oppfinnelsen. Figur 1 viser i snitt den grunnleggende sammensetning av en plate-lignende, laminert lettvekts-konstruksjon. Figur 2 viser i snitt et skjematisk riss av sammensetningen av en ski.

Den laminerte konstruksjon ifølge fig. 1 består av et kjernelag 1, f.eks. en bikube-konstruksjon omfattende et antall strimler 2 som er innbyrdes forbundet med hverandre i områdene 7. Mellomrom 3 er beliggende mellom nabostrimler 2. Kjernelaget 1 er i det minste på en side forsynt med et gummi-lignende bindelag 4 i hvilket snodde fiberbunter 6 er anordnet i et innbyrdes parallelt arrangement. Et lignende bindelag 5

er påført kjernelagets andre side. Dette lag 5 kan om ønskelig også inneholde snodde fiberbunter 6. Lagene 4 henholdsvis 5

er dekket og forbundet med en stiv plate 8 henholdsvis 9.

Strimlene 2 kan i prinsipp bestå av hvilket som helst plate- eller ark-lignende materiale med en viss stivhet, f.eks. papir (papp), plast (eventuelt armert), metallfolie eller metall-. plate etc. Formen og tverrsnittsdimensjonene til de frie rom eller celler 3 kan velges med henblikk på kjernelagets nød-vendige tykkelse, styrke, pris og/eller vekt.Cellenes 3 dimen-sjoner bør ikke være ensartet. De kan være forskjellige i forutbestemte områder a<y>den laminerte konstruksjon. De kan være fylt, i det minste delvis, med f.eks. skum. Strimlene kan være anordnet skråttliggende i forhold til den laminerte konstruksjons plan eller også parallelt med disse i visse områder istedenfor vinkelrett på disse plan.

Sammensetningen av bindelagene 4 henholdsvis 5 skal be-stemmes med henblikk på at de skal danne en sterk forbindelse med de strimmelpartier som de ligger an.mot såvel som med fiberbuhtene og med kontaktflatene til de stive dekkplater 8 henholdsvis 9. videre skal i det minste ett av lagene 4 eller 5 som omfatter de innstøpte fiberbunter bibeholde sin elasto-meriske karakter for oppnåelse av den tilsiktede dempningseffekt. Når således en gummipiate benyttes som elastomerisk bindelag, kan det være nødvendig å belegge den med et spesielt binde-middel som forsterker forbindelsen med platene 8 eller 9.Bindelagenes klebekraft og fleksibilitet vil fortrinnsvis holde seg aktive over et bredt temperaturområde, f.eks. mellom -40°C og 120°C. Elastomerisk plast kan også anvendes, f.eks. elastisk klebemiddel på basis av epoksyharpikser og med en høy for-lengelsesevne.

For å kompensere for den svekkede styrke (på grunn av bruk av gummi-lignende materialer istedenfor de vanlige herdbare bindstoffer) vil det ofte være ønskelig i tillegg å forsterke det gummi-lignende materiale, f.eks. med et fiberaktig fyll-matriale.

De snodde fiberbunter i bindelaget har fortrinnsvis høy strekkfasthet (> 2000 N/mm ) og en høy strekk-elastisitetsmodul ( ^7,10^ N/mrn^). Egnet fiber er således glassfiber, karbon-fiber, boronfiber, polyamidfiber, polyaramidfiber, polyester-fiber og/eller metallfiber eller filamenter i form av tråder eller kabler.Strekkmodulen skal fortrinnsvis velges slik at den i det vesentlige svarer til (samme størrelsesorden) strekk-modulen til den plate den er forbundet med.Bindelagets tykkelse vil være mellom 1,33 og 4 ganger tykkelsen eller diameteren til fiberbuntene. De snodde fiberbunter, f.eks. ståltråder, kan strekke seg over hele eller en del av den laminerte konstruksjons overflate. Når fiberbunter anvendes både i det øvre, henholdsvis nedre bindelag 5 henholdsvis 4, kan de være orientert i forskjellig retning. Retningen til trådene i lag 4 kan f.eks. være vinkelrett på trådene i lag 5. I visse tilfeller kan det være hensiktsmessig å velge trader med en betydelig forlengelse ved brudd ( > 5%).Trådene kan også anvendes i form av et vevet stoff, og således løpe i varp- og/eller veft-rétning. Trådene kan også forbedre den laminerte konstruksjonsfasthet, når andre bestanddeler har en forholdsvis lav fasthet. I dette øyemed er det også mulig å anordne to trådlag i ett eller begge bindelag hvor trådene er orientert i forskjellige retninger. Anvendelsen av tråder har den ytterligere virkning at kantene på strimlene 2 i berøring med lagene 4 og 5 skjærer ikke gjennom disse under sammentrykningen av dekkplatene 8 og 9 på disse. En kontinuerlig forbindelse over hele overflaten mellom platene 8 og 9 og kjernekonstruksjonen 1 er således sikret.

Den laminerte lettvekts-konstruksjon ifølge oppfinnelsen kan også ha andre former enn en flat plate, den kan f.eks.

være en buet eller bølgeformet plate, en plate med endringer i tykkelsen over sin overflate, en profil-list eller et" rør. Disse konstruksjoner kan f.eks.,brukes som bærerammer eller -elementer for vibrasjonsfølsomme instrumenter og anordninger, f.eks. i maskinrom i fly eller skip, for høyttalerkasser etc. Generelt vil den laminerte lettvekts-konstruksjon ifølge oppfinnelsen være meget velegnet ved anvendelser der det stilles krav til dempning i tillegg til spesielle krav med hensyn til fasthet og vekt. Den oppfinneriske idé er særlig fordelaktig dersom det er ønskelig å utføre en gjenstand eller konstruksjon med en viss fjæringsevne under bøyebelastning, f.eks. i ski og ved siden av kombinasjonen av krav med hensyn til styrke/vekt/- dempning.

Eksempel

I fig. 2 er vist tverrsnittet av en ski med forbedrede dempningsegenskaper som et spesielt eksempel på en utførings-form av oppfinnelsen. Som bærekonstruksjon har skien en laminert lettvekts-konstruksjon omfattende en bikube-konstruksjon 1 av aluminiumfolie (opprinnelse: Hexel type 1/8 - 5052-0007)

som et kjernelag og på sin underside dekket med en gummistrimmel 4 med én tykkelse på ca.0,8 mm. I gummistrimmelen 4 som har en bredde (70mm) lik skiens bredde, er innstøpt 50 i lengde-retningen anordnede ståltråder 6 som har en konstruksjon

4 x0,175 (dvs. 4 messingbelagte stålfilamenter som hver har

en diameter på 0,175 mm), en strekkmodul på 20.lO4 N/mm2, en strekkfasthet på 2 700 N/mm 2 og en bruddforlengelse på ca. 1,5%.Bikube-konstruksjonens overside er dekket av en lignende gummiplate 5. Til det således belagte kjernelag blir det så på undersiden, henholdsvis oversiden, forbundet en plate 8 henholdsvis 9 av en aluminiumlegering: typeZICRAL eller type 7075T6 med en tykkelse på ca.0,6 til 1 mm (strekkfasthet ca. 550 N/mm<2>.) eller av stål med en tykkelse på ca.0,25 til0,35 mm (strekkfasthet ca. 1600 N/mm 2 ).Bikube-konstruksjanen er på o forhåond skåret til en form nær skiens endelige form.. Dens tykkelse midt på skien er ca. 1,5 cm. Fremstillingen av skien i en form som beskrevet i det følgende og med gummiplater på kjernelaget gir den fordel at kjernelagets form, slik den blir ved til-skjæring, trenger ikke være meget nøyaktig ettersom det gummi-lignende materiale kompenserer for uregelmessighetene i den tilskårede form under forbindelsesoperasjonen.

Skien bygges opp og konsolideres i en form til en solid konstruksjon med den ønskede form, på en meget enkel og billig måte.Konvensjonelt preformede stålkanter 14 og mellom dem

en polyetylensåle 12 skåret i passende størrelse plasseres i bunnen av formen. Over stålkantene 14 og sålen 12 er anordnet en gummiplate 10 (eventuelt armert med f.eks. tråder) og over denne er plassert aluminium- eller stålplaten 8 som igjen er dekket med det ståltråd-inneholdende gummilag 4. Deretter plasseres gummistrimler eller temperaturbestandige plast-strimler 11 i anlegg mot formens vertikale lengdevegger. Videre plasseres bikube-konstruksjonen 1 (Hexel) mellom disse strimler 11. Hele konstruksjonen dekkes så med en gummiplate 5 omfattende ståltråder 6 og dekkes videre med en annen aluminium-eller stålplate 9. Denne plate 9 kan om ønskelig være på-r trykket, malt eller på annen måte belagt med et overflatelag eller -mønster. Deretter lukkes formen og oppvarmes i til-strekkelig tid ved ca. 150°C (avhengig av gummisammensetningen) for sammenbinding av de forskjellige lag. Etter at denne kon-solideringsbehandling er utført kan skien fjernes fra formen.

Det er også mulig å montere gummielementene 5 og 11 (eller 4 og 11) i form av en enkelt plate omfattende et langsgående område 4, henholdsvis 5 i midten (og i hvilken ståltrådene 6 er innstøpt), hvilket område er beliggende på begge sider med to langsgående strimler 11 (fortrinnsvis noe tykkere) hvilke strimler har en bredde som svarer til høyden av skiens vertikale vegger. I dette tilfelle kan fremstillingsprosessen starte ved å legge platen 9 i bunnen av formen og dekke den med gummiplaten omfattende elementene 5, 6 og 11 med strimlen 11 vertikalt mot formens lengdevegger. Deretter plasseres bikube-konstruks jonen i formen og enheten dekkes med plate 4, 6 plate 8 og plate lo. Til slutt plasseres stålkantene 14 i formens øvre sidehjørner og sålen 12 mellom dem. Deretter lukkes formen.

Gummiplatene omfattende elementene 4, 6 og 5, 6 eller 4, 6, 11 henholdsvis 5, 6, 11 kan oppnås på den vanlige måte ved ekstrudering gjennom en dysespalte. Et antall parallelle ståltråder 6 blir da innstøpt under ekstruderingen. Ståltrådene 6 kan også tilføres i form av et vevet stoff (ståltråd i varp-retning eller i veft eller både i varp og veft om ønskes).

For å øke skiens styrke kan det være hensiktsmessig å armere skiens sidepartier 11 på en annen måte.

Det er i alminnelighet også mulig å anordne ståltråder bare i en del av platens 4 (eller 5) overflate eller forøvrig

å anordne lokale forsterkninger i annen form enn snodde fiberbunter .

For å fremskaffe en utmerket forbindelse mellom gummilaget og kjernelaget kan det også være fordelaktig å anordne et sammensatt gummilag med en celle-gummistruktur på gummilagets side som vender mot kjernelaget. Dette kan oppnås ved ko-ekstrudering av en normal gummiblanding (under innstøping av fiberbunter) nærmest et gummilag som inneholder et skummings-mid.del. Skummingen vil da opptre i dette kompositt-gummilag under forbindelsesoperasjonen ved vulkanisering. på denne måte skjer forankringen av gummilaget gjennom en større dybde i bikube-konstruksjonens overflatepartier.

Claims (11)

1.E nhetlig laminert konstruksjon med en lav spesifikk vekt, omfattende et kjernelag innlagt mellom to ytterlag, hvor minst én av kjernelagets overflater er dekket med et lag av gummir-lignende materiale i hvilket snodde fiberbunter er innstøpt, karakterisert ved at kjernelaget omfatter et antall strimler som er lokalt forbundet med hverandre og mellom seg avgrenser mellomrom som strekker seg over kjernens tykkelse, og at en stiv plate er forbundet med laget av gummi-lignende materiale på sin side motsatt kjernelagsiden.

2. Konstruksjon ifølge krav 1, karakterisert ved at kjernelaget består av en bikube-konstruksjon.

3. Konstruksjon ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at elastisitetsmodulen til den stive plate og til de innstøpte fiberbunter er av samme størrelsesorden.

4. Konstruksjon ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de snodde fiberbunter er ståltråder.

5. Konstruksjon ifølge ét av de foregående krav, karakterisert ved at den stive plate er en metallplate.

6. Konstruksjon ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at tykkelsen av laget av gummi-lignende materiale er mellom 1,33 og 4 ganger fiberbunt-diameteren.

7. Konstruksjon ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at laget av gummi-lignende materiale har en celle-struktur ved sin side som vender mot kjernelaget.

8. Glidesko, f.eks. ski, karakterisert ved at den som bærekonstruksjon omfatter en enhetlig, laminert konstruksjon ifølge et av de foregående krav.

9. Glidesko ifølge krav 8, karakterisert ved at kjernélaget er dekket på begge sider med et gummilag i hvilket snodde fiberbunter er innstøpt enten i laget over og/eller under kjernelaget, og at en metallplate er forbundet med under- og oversiden til det således dekkede kjernelag.

10. Glidesko ifølge krav 9, karakterisert ved at kjernelaget er en bikube-konstruksjon.

11. Glidesko ifølge krav 9 eller lo, karakterisert ved at de snodde fiberbunter er ståltråder innstøpt over i det minste en del av glideskoens overflater.