DE202011000269U1 - Gliding sports equipment, especially snowboard, ski and the like - Google Patents
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Abstract
Gleitsportgerät, insbesondere Snowboard, Ski und dergleichen unter Verwendung eines Kerns und wenigstens einer darunter angeordneten ersten Lage (Untergurt) und wenigstens einer darüber angeordneten zweiten Lage (Obergurt), wobei Untergurt und Obergurt aus faserverstärktem Material mit thermoplastischer Matrix und Endlosfasern bestehen und wobei unter dem Untergurt ein Gleitbelag und über dem Obergurt eine Dekorschicht angeordnet sind und zumindest der Untergurt, der Kern und der Obergurt unter Druck und Temperatur entsprechend der geforderten Kontur des Gleitsportgerätes miteinander verbunden sind.Sliding sports equipment, in particular snowboards, skis and the like, using a core and at least one first layer arranged below (lower belt) and at least one second layer arranged above (upper belt), the lower belt and upper belt being made of fiber-reinforced material with a thermoplastic matrix and continuous fibers and with the Lower chord a sliding coating and a decorative layer are arranged over the upper chord and at least the lower chord, the core and the upper chord are connected to one another under pressure and temperature according to the required contour of the sliding sport device.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gleitsportgerät, insbesondere Snowboard, Ski und dergleichen. Es ist bekannt, dass derartige Gleitsportgeräte aus mehreren Lagen aufgebaut sind. Im Stand der Technik werden sogenannte Boardsportgeräte (wie Snowboard, Wakeboard und Kiteboard aber auch Ski) als eine Sandwichstruktur ausgeführt. Dabei wird ein Kern welcher aus Holz oder aus einer Aluminiumwabenstruktur besteht mittels zweier Faser-Kunststoff-Verbund(FKV)-Schichten mechanisch so verändert, dass er den Anforderungen beim Fahren gerecht wird. Aktuelle Fertigungsverfahren dieser Strukturen sind ineffizient und zeitintensiv. Im Stand der Technik werden klassische Boardsportgeräte (wie z. B. Snowboard, Wakeboard, Surfboard und Kiteboard aber auch Ski) in einem von durch manuelle Schritte dominierten duroplastischen Herstellungsprozessen gefertigt, welche mit den Begriffen Nass- und Prepregtechnologie klassifizierbar sind. Dabei wird bei der Anwendung der Nasstechnologie die duroplastische Matrix im bei Raumtemperatur flüssigen Aggregatszustand in die Form eingebracht. Bei der Weiterentwicklung dieses Verfahrens zur Prepreg-Technolgie sind die Faserhalbzeuge bereits mit der duroplastischen Matrix, welche bei Temperaturen um die –20°C hoch viskos und somit gut lagerbar ist, imprägniert. Nachteilig an beiden Verfahren sind die langen Zykluszeiten und die Dominanz der Personalkosten, was dazu führt, dass solche Sportgeräte meist in Niedriglohnländern gefertigt werden. Darüber hinaus ist bei der Prepreg-Technologie eine kostenintensive Lagerhaltung notwendig, da die Faserhalbzeuge permanent auf –20°C gekühlt werden.The invention relates to a gliding device, in particular snowboard, ski and the like. It is known that such gliding sports equipment are composed of several layers. In the prior art, so-called board sports equipment (such as snowboard, wakeboard and kiteboard but also skis) are designed as a sandwich structure. Here, a core which consists of wood or an aluminum honeycomb structure by means of two fiber-plastic composite (FKV) layers mechanically changed so that it meets the requirements while driving. Current manufacturing processes of these structures are inefficient and time consuming. In the prior art, classic board sports equipment (such as snowboard, wakeboard, surfboard and kiteboard, but also skis) are manufactured in one of manual steps dominated thermoset manufacturing processes classifiable by the terms wet and prepreg technology. When applying the wet technology, the thermosetting matrix is introduced into the mold at the liquid state at room temperature. In the further development of this process for prepreg technology, the semifinished fiber products are already impregnated with the thermoset matrix, which is highly viscous at temperatures around -20 ° C. and thus easy to store. A disadvantage of both methods are the long cycle times and the dominance of personnel costs, which means that such sports equipment is usually manufactured in low-wage countries. In addition, prepreg technology requires costly storage because the semi-finished fiber products are permanently cooled to -20 ° C.
In der Druckschrift
Die Herstellung des Skis erfolgt dadurch, dass alle Elemente unter Druck und Temperatur in einer Form gefügt werden. Jedes der einzelnen Elemente weist dabei bereits die gewünschte Vorform auf und wird dann in der Form dann positioniert. Der Fügevorgang erfolgt bei einer Temperatur von 121°C bis 287°C und einem Druck der Druck von 3,5 bar bis 35 bar. Die Haltezeit richtet sich nach dem verwendeten Kunststoff sowie nach dem eingestellten Druck und der Temperatur.The ski is made by joining all elements under pressure and temperature in one mold. Each of the individual elements already has the desired preform and is then positioned in the mold. The joining process takes place at a temperature of 121 ° C to 287 ° C and a pressure of the pressure of 3.5 bar to 35 bar. The holding time depends on the plastic used as well as the set pressure and the temperature.
Der Wesentliche Nachteil besteht darin, dass eine Vorformung der einzelnen Schichten bzw. Lagen erforderlich ist.The main disadvantage is that a preforming of the individual layers or layers is required.
Die
Aus
Aufgabe der Erfindung ist es ein Gleitsportgerät, insbesondere Snowboard, Ski und dergleichen zu entwickeln, welches einfach und kostengünstig herstellbar ist.The object of the invention is to develop a gliding device, in particular snowboard, ski and the like, which is simple and inexpensive to produce.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des ersten Schutzanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is solved by the features of the first patent claim. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Das Gleitsportgerät, welches insbesondere als Snowboard, Ski oder dergleichen ausgebildet ist, weist einen Kern und wenigstens eine darunter angeordnete erste Lage (Untergurt) und wenigstens eine darüber angeordnete zweite Lage (Obergurt) auf, wobei Untergurt und Obergurt erstmalig aus faserverstärktem Material mit thermoplastischer Matrix und Endlosfasern bestehen und wobei unter dem Untergurt ein Gleitbelag und über dem Obergurt eine Dekorschicht angeordnet sind und zumindest der Untergurt, der Kern und der Obergurt unter Druck und Temperatur über die thermoplastische Matrix entsprechend der geforderten Kontur des Gleitsportgerätes miteinander verbunden sind.The gliding sport device, which is designed in particular as a snowboard, ski or the like, has a core and at least one first layer (lower belt) arranged thereunder and at least one second layer (upper belt) arranged above it, the lower belt and upper belt being made for the first time from fiber-reinforced material with a thermoplastic matrix and continuous fibers and wherein below the lower flange a sliding coating and above the upper flange a decorative layer are arranged and at least the lower flange, the core and the upper flange are connected to each other under pressure and temperature over the thermoplastic matrix according to the required contour of the gliding device.
Durch die Endlosfasern, die Obergurt und Untergurt aufweisen, in Verbindung mit der thermischen Matrix und dem Kern werden hervorragende Bauteileigenschaften des Gleitsportgerätes gewährleistet.The endless fibers, the upper and lower chords, in combination with the thermal matrix and the core, ensure excellent component properties of the gliding equipment.
Weiterhin weist die thermoplastische Matrix den Vorteil auf, dass wesentlich kürzere Fertigungszeiten realisiert werden, da keine chemische Aushärtereaktion stattfindet. Furthermore, the thermoplastic matrix has the advantage that much shorter production times are realized because no chemical curing reaction takes place.
Vorteilhafter Weise werden zumindest der Untergurt, der Kern und der Obergurt unter Druck und Temperatur entsprechend der geforderten Kontur des Gleitsportgerätes in einer Form, die einen entsprechenden Formenhohlraum aufweist, dreidimensional gemeinsam umgeformt und dabei miteinander verbunden. Dadurch ist es möglich einen Umformschritt für den Kern einzusparen. Die in die thermoplastische Matrix eingebetteten Endlosfasern sind bevorzugt Glasfasern, Carbonfasern, Aramidfasern, Basaltfasern, Polymerfasern oder deren beliebige Kombinationen bzw. Mischungen. Insbesondere Endlosfasern in Form von Glasfasern haben sich dabei als vorteilhaft erwiesen.Advantageously, at least the lower chord, the core and the upper chord are deformed together under pressure and temperature in accordance with the required contour of the gliding sport device in a mold which has a corresponding mold cavity, and thereby joined together. This makes it possible to save a forming step for the core. The continuous fibers embedded in the thermoplastic matrix are preferably glass fibers, carbon fibers, aramid fibers, basalt fibers, polymer fibers or any desired combinations or mixtures thereof. In particular, continuous fibers in the form of glass fibers have proven to be advantageous.
Der Kern wird vorzugsweise aus Holz, Kunststoff, Aluminium oder deren Kombinationen gefertigt und kann aus geschichtetem Holz, geschäumten Material oder Wabenmaterial oder deren Kombinationen bestehen.The core is preferably made of wood, plastic, aluminum or combinations thereof and may be layered wood, foamed material or honeycomb material or combinations thereof.
Als thermoplastisches Matrixmaterial wird bevorzugt Polyamid (PA), Polypropylen (PP), Acrylnitril-Butadien-Styrol Coploymer (ABS) oder Polyetheretherketon (PEEK) verwendet.The thermoplastic matrix material used is preferably polyamide (PA), polypropylene (PP), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS) or polyetheretherketone (PEEK).
Es ist möglich, in den Kern Inserts (Einlegeteile bzw. Krafteinleitungselemente) stoff- oder formschlüssig zu integrieren.It is possible to integrate in the core inserts (inserts or force introduction elements) material or form-fitting.
Weiterhin kann der Gleitbelag mit dem Untergurt durch die thermoplastische Matrix des Untergurts verbunden und dazu gemeinsam mit Untergurt, Kern und Obergurt unter Druck und Temperatur gefügt oder gefügt und umgeformt sein. Analog kann die Dekorschicht mit dem Obergurt durch die thermoplastische Matrix des Obergurts verbunden und dazu gemeinsam mit Untergurt, Kern und Obergurt unter Druck und Temperatur gefügt oder gefügt und umgeformt werden. Alternativ kann der Gleitbelag mit dem Untergurt bzw. die Dekorschicht mit dem Obergurt verklebt sein Die metallischen Seitenkanten oder metallische umlaufende Kanten werden vorteilhafter Weise durch die thermoplastische Matrix des Obergurts und/oder des Untergurts gefügt ist und dazu gemeinsam mit Untergurt, Kern und Obergurt unter Druck und Temperatur gefügt bzw. gefügt und umgeformt.Furthermore, the sliding lining can be connected to the lower belt through the thermoplastic matrix of the lower belt and, together with lower belt, core and upper belt, be joined or joined under pressure and temperature and shaped. Analogously, the decorative layer can be connected to the upper belt through the thermoplastic matrix of the upper belt and, together with lower belt, core and upper belt, joined or joined under pressure and temperature and shaped. Alternatively, the sliding lining may be adhesively bonded to the lower belt or the decorative layer to the upper belt. The metallic side edges or metallic circumferential edges are advantageously joined by the thermoplastic matrix of the upper belt and / or the lower belt and together with the lower belt, core and upper belt under pressure and temperature joined or joined and reshaped.
Die polymeren Seitenwangen werden ebenfalls durch die thermoplastische Matrix von Obergurt und/oder Untergurt an Kern und Obergurt und/oder Untergurt gefügt. Alternativ können die Seitenwangen auch mit Kern und Obergurt und/oder Untergurt geklebt werden.The polymeric side cheeks are also joined by the thermoplastic matrix of the top and / or bottom chord to the core and top chord and / or bottom chord. Alternatively, the side cheeks can also be glued to the core and top chord and / or bottom chord.
Es ist auch möglich, dass in Längserstreckung des Kerns sich an diesen ein Tipspacer anschließt, wobei dann bevorzugt der Tipspacer, der Kern, Obergurt und Untergurt bedarfsweise in Kombination mit einer oder mehreren der Komponenten in Form von
Gleitbelag
Dekorschicht,
Inserts,
Seitenkanten oder umlaufenden Kanten
durch die thermoplastische Matrix unter Druck und Temperatur zu dem Gleitsportgerät gefügt oder umgeformt und gefügt sind.It is also possible that in the longitudinal extent of the core adjoins this a Tipspacer, in which case preferably the Tipspacer, the core, upper flange and lower flange, if necessary, in combination with one or more of the components in the form of
sliding lining
Decorative layer,
inserts,
Side edges or circumferential edges
are joined or reshaped and joined by the thermoplastic matrix under pressure and temperature to the gliding device.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Der Schichtaufbau des Gleitsportgerätes (hier Snowboard) ist in Explosivdarstellung dargestellt und weist von oben nach unten auf:
- – eine Dekorschicht
1 (PA, PP, etc.) - – einen
endlosfaserverstärkten Obergurt 2 mit thermoplastischer Matrix (Matrixmaterial PA, PP, PEEK, etc.) - – einen Holzkern
3 (ggf. Wabe oder Schaum) mit Seitenwange3.1 (Kunststoff, PA, PP, ABS, etc) und sich anschließenden Tipspacer4 (Holz, Wabe, Schaum, Kunststoff) - – einen
faserverstärkten Untergurt 5 mit thermoplastischer Matrix (Matrixmaterial PA, PP, PEEK, etc.) - – einen Gleitbelag
6 (Polyethylen oder anderer Kunststoff) (ggf. Hinterdruckt) - – eine
umlaufende Stahlkante 7 .
- - a decorative layer
1 (PA, PP, etc.) - - An endless fiber reinforced
upper belt 2 with thermoplastic matrix (matrix material PA, PP, PEEK, etc.) - - a wooden core
3 (honeycomb or foam if necessary) with side cheek3.1 (Plastic, PA, PP, ABS, etc) and subsequent tipspacer4 (Wood, honeycomb, foam, plastic) - - a fiber reinforced
bottom flange 5 with thermoplastic matrix (matrix material PA, PP, PEEK, etc.) - - a sliding coating
6 (Polyethylene or other plastic) (if available) - - a
circumferential steel edge 7 ,
Die Herstellung des Gleitsportgerätes erfolgt entweder in einem mehrstufigen Prozess bei dem der Holzkern mit den Ober- und Untergurten im ersten Schritt und die werteren Komponenten in weiteren Schritten gefügt werden oder es kommt ein einstufiger Prozess zur Anwendung bei dem alle Komponenten in einem Prozessschritt gefügt werden.The production of the gliding device takes place either in a multi-stage process in which the wood core with the upper and lower chords in the first step and the werteren components are joined in further steps or there is a one-step process for application in which all components are joined in one process step.
Beim mehrstufigen Prozess werden Ober- und Untergurte auf 20°C bis 400°C vorgeheizt. Der Kern wird vorgeheizt auf 20°C bis 400°C. Nun werden Obergurt, Kern und Untergurt in ein Werkzeug eingelegt. Die Bauteile werden bei einem Druck bis 100 bar, bevorzugt 8 bis 30 bar (bei zusätzlicher Umformung bevorzugt bei 20 bis 100 bar) und einer Temperatur von 120°C bis 400°C verpresst und dabei entsprechend der geforderten Bauteilform umgeformt und miteinander verbunden. Dieses Sandwich wird bevorzugt im Werkzeug abgekühlt. Temperatur und Druck sind dabei nicht konstant. Dekorschicht, Belag und Kante werden nun an das Sandwich gefügt.In the multi-stage process, upper and lower belts are preheated to 20 ° C to 400 ° C. The core is preheated to 20 ° C to 400 ° C. Now, top, core and bottom flange are placed in a tool. The components are pressed at a pressure of up to 100 bar, preferably 8 to 30 bar (preferably 20 to 100 bar with additional forming) and a temperature of 120 ° C to 400 ° C and thereby formed according to the required component shape and connected together. This sandwich is preferably cooled in the tool. Temperature and pressure are not constant. The decorative layer, covering and edge are now joined to the sandwich.
Beim einstufigen Prozess werden Ober- und Untergurte auf 20°C bis 400°C vorgeheizt. Der Kern wird auf 20°C bis 400°C vorgeheizt und Belag und Dekorschicht werden auf 20°C bis 400°C vorgeheizt, Auch die Stahlkante wird vorgeheizt und zwar auf ebenfalls 20°C bis 400°C. Obergurt, Kern und Untergurt werden in ein Werkzeug eingelegt und die Bauteile werden bei einem Druck von bis 100 bar, bevorzugt 8 bis 30 bar (bei zusätzlicher Umformung bevorzugt bei 20 bar bis 100 bar) und einer Temperatur von 120°C bis 400°C verpresst und dabei gefügt oder auch umgeformt und gefügt. Dabei wird der Umformprozess insbesondere bei höheren Drücken durchgeführt. Anschließend wird das Gleitsportgerät in der Form abgekühlt. Auch hier sind Temperatur und Druck nicht konstant.In the single-stage process, upper and lower belts are preheated to 20 ° C to 400 ° C. The core is preheated to 20 ° C to 400 ° C and coating and decorative layer are preheated to 20 ° C to 400 ° C, Also, the steel edge is preheated and also at 20 ° C to 400 ° C. Top, core and bottom chord are placed in a tool and the components are at a pressure of up to 100 bar, preferably 8 to 30 bar (with additional forming preferably at 20 bar to 100 bar) and a temperature of 120 ° C to 400 ° C. compressed and thereby joined or even reshaped and joined. The forming process is carried out in particular at higher pressures. Subsequently, the gliding device is cooled in the mold. Again, temperature and pressure are not constant.
Bevorzugt werden alle zu fügenden Bauteile bei beiden Prozessvarianten auf die gleiche Temperatur vorgeheizt.Preferably, all components to be joined are preheated to the same temperature in both process variants.
Durch die Kombination von Endlosfasern und thermoplastischer Matrix sowie einem sich anschließenden Aushärteprozess entsteht in kurzen Prozesszeiten ein Gleitsportgerät in Form eines Faser-Kunststoff-Verbundes mit hervorragenden Eigenschaften. Der Aushärteprozess kann dabei durch eine gezielte Temperaturführung optimiert werden.Through the combination of continuous fibers and thermoplastic matrix as well as a subsequent curing process, a gliding device in the form of a fiber-plastic composite with excellent properties is produced in short process times. The curing process can be optimized by a targeted temperature control.
Durch die Verwendung von Faserhalbzeugen mit einer thermoplastischen Matrix für die Sandwichstrukturen können die Aushärtezeiten wesentlich reduziert werden.By using semi-finished fiber products with a thermoplastic matrix for the sandwich structures, the curing times can be significantly reduced.
Hierzu kommt ein automatisiertes thermoplastisches Heißpressverfahren (HoT) zur Anwendung. Das neuartige HoT-Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Prozessschnitt ein automatisierter Zuschnitt der FKV-Halbzeuge (biegeschlaffe Halbzeuge) mit thermoplastischer Matrix (wie z. B. Polyamid, Polypropylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol oder Polyetherketon), des Kernmaterials (z. B. Holz, Schichtholz, geschäumter Kunststoff oder eine Wabenstruktur (z. B. duroplastisch, thermoplastisch, Papier oder metallisch) der thermoplastischen Dekorfolie und der Gleitfläche für Snowboard und Ski erfolgt. Des Weiteren werden die Inserts in die Kernstruktur stoff- oder formschlüssig integriert. Im zweiten Schritt werden die Halbzeuge zzgl. etwaiger metallischer Kanten für Snowboard und Ski in eine metallische Heißpressform eingelegt und unter Druck und Temperatur stoffschlüssig gefügt und ggf. dabei dreidimensional umgeformt. Das Abkühlen der Heißpresse und der Halbzeuge stellt den dritten Prozessschritt dar. Im Anschluss wird das Gleitsportgerät entformt und nachbearbeitet. Der HoT-Prozess kann des Weiteren noch mit einem Foliendrucker kombiniert werden. Dieser ermöglicht es den Gleitbelag und die Decklage individuell zu gestalten.For this an automated thermoplastic hot pressing process (HoT) is used. The novel HoT process is characterized in that, in the first process section, an automated cutting of the FRP semi-finished products (semi-finished semi-finished products) with a thermoplastic matrix (such as polyamide, polypropylene, acrylonitrile-butadiene-styrene or polyether ketone), the core material (eg For example, wood, plywood, foamed plastic or a honeycomb structure (eg thermosetting, thermoplastic, paper or metallic) of the thermoplastic decorative film and the sliding surface for snowboard and ski are also integrated into the core structure In the second step, the semi-finished products plus any metallic edges for snowboard and ski are placed in a metallic hot-press mold and joined together under pressure and temperature and, if necessary, converted three-dimensionally The gliding device is demoulded and reworked. The HoT process can also be combined with a foil printer. This makes it possible to customize the sliding coating and the cover layer.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 3635483 [0002] US 3635483 [0002]
- DE 60128250 T2 [0005] DE 60128250 T2 [0005]
- DE 3808780 C2 [0006] DE 3808780 C2 [0006]
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Priority Applications (2)
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