DE3406689C2 - Verfahren zum Herstellen eines Segelbrettes sowie nach einem solchen Verfahren hergestelltes Segelbrett - Google Patents

Abstract

Ein Segelbrett (10) weist einen Kern (11) aus Schaumstoff und eine Außenhaut (12) aus einem glatten, schlagfesten Kunststoff auf. Der Kern und die Außenhaut (12) sind über eine Kleberschicht (14) miteinander verklebt. Zwischen Kern und Außenhaut sind unidirektionale Faserbänder (15) eingelegt und durch eine Verklebung (19) mit dem Kern (11) verbunden. Derartige Segelbretter zeichnen sich durch erhöhte Steifigkeit in bezug auf Biegefestigkeit in Längsrichtung aus.

Description

F i g. 1 eins Draufsicht auf ein Segelbrett, F i g. 2 einen Querschnitt durch das Segelbrett gemäß F i g. 1 entlang der Linie 2-2,

Fig.3—5 eine schematische Darstellung mit zwei Formhälften einer Herstellvorrichtung, zum Erläutern des Herstellvorganges des Segelbrettes gemäß F i g. 1.

Das Segelbrett 10 gemäß F i g. 1 weist einen EPS-Schaumstoffkern 11 und eine ASA-Außenhaut 12 auf. Die Außenhaut ist aus einer oberen Hälfte 12.1 und einer unteren Hälfte 1£2 gebildet, wie sie aus den F i g. 3—5 erkennbar sind. Im fertiggestellten Zustand des Brettes sind die beiden Hälften entlang ihrer Ränder so gut miteinander verschweißt, daß in einem Schnitt gemäß F i g. 2 kein Obergang zwischen der oberen Hälfte und der unteren Hälfte mehr erkennbar ist. Es ist dann vielmehr eine geschlossene, glatte Außenhaut 12 gebildet Diese ist mit dem Kern 11 über eine PU-KIeberschicht 14 verbunden.

Zwischen Kern 11 und Außenhaut 12 verlaufen vier Faserbänder 15 aus unidirektionalero Glasfasergewebe. Zwei Bänder sind oben und zwei sind unten am Brett iO angeordnet Die Bänder verlaufen schräg zui Fahrtrichtung 16, und zwar so, daß sie sich nahe dem vorderen Ende des Segelbrettes 10 überkreuzen und nahe dem hinteren Ende 17 an jeweils einem Seitenrand 18 enden. Die Faserbänder 15 sind über eine PU-Verklebung 19 mit der Außenhaut 12 und auch dem Kern 11 verbunden. Die Verklebung 19 reicht einige Millimeter bis einige Zentimeter in den Kern 11 hinein, in dem sie Hohlräume zwischen den einzelnen Körnern des ASA-Schaumstoffes ausfüllt

Das Segelbrett 10 gemäß den Fi g. 1 und 2 wird mit einem Verfahren hergestellt, wie es an Hand der F i g. 3—5 veranschaulicht ist

Zwei Formhälften 20 einer Herstellvorrichtung sind beabstandet voneinander gehalten, über die Fonnvertiefungen 21 der Formhälften 20 sind ASA-Folien 22 zum Herstellen der oberen Hälfte 12.1 und der unteren Hälfte 12.2 der Außenhaut 12 gelegt Die Formvertiefungen 21 stehen jeweils mit einem Unterdruckanschluß 23 in Verbindung. Die beiden Folien 22 stehen benachbart und parallel zueinander. Zwischen sie Ht ein Heizstrahler 24 geschoben. Dieser beheizt die Folien 22 auf etwa 170° C. Auch die Formhälften 20 sind auf etwa 100°C erhitzt. Bei diesen Temperaturen werden die Folien 22 so weich, daß sie durch Unterdruck in die Formvertietungen 21 eingezogen werden können. Dieser eingezogene Zustand ist in F i g. 4 rechts dargestellt.

In Fig.4 links ist ein mit der Kleberschicht 14 und den Faserbändern 15 versehener Kern 11 dargestellt Der Kern 11 wird in einer besonderen Form durch Einschäumen oder durch Hochtemperaturbehandlung eines in die Form eingeführten Granulates hergestellt. Danach wird eine Dispersion eines PU-Heißklebers in Wasser aufgesprüht. Nach dem Verdampfen des Wassers ist der Kern 11 mit der Kleberschicht 14 versehen. Auf den Kern 11 mit der Kleberschicht 14 werden sodann die vier Glasfaserbänder 15 aufgelegt und auf diesem mittels eines schnell wirkenden Klebers fixiert. Anstatt das Verdampfen des Wassers abzuwarten, können eo die Glasfaserbänder 15 oder eine andere Faserauflage bereits am Kern fixiert werden, solange die Kleberschicht 14 noch naß ist. Auch kann die Kleberdispersion erst nach dem Fixieren der Auflage aufgesprüht werden. Weiterhin ist es möglich, die Auflage statt durch einen schnell wirkenden Kleber mechanisch, z. B. durch Nadeln, zu fixieren.
Auf die Faserbänder 15 wird dann jeweils eine Kleberraupe 25 aus einem pastenförmigen PU-Kleber aufgetragen. Dieser Kleber wird bei etwa 50° C sehr dünnflüssig. Das Volumen der Kleberraupe 25 ist so bemessen, daß im flüssigen Zustand alle Hohlräume zwischen den Fasern der Faserbänder 15 ausgefüllt werden und der Kleber einige Millimeter bis einige Zentimeter in den Kern 11 eindringt

Der vorgefertigte Kern 11 gemäß F i g. 4 links wird in die vorgefertigten Halbschalen der Außenhaut 12 gemäß F i g. 4 rechts eingeführt Dann werden die beiden Formhälften 20 der Herstellvorrichtung aufeinander zu bewegt, wie dies in F i g. 5 dargestellt ist Dabei treffen die heißen Hälften 12.1 und 12.2 zunächst auf die Kleberraupen 25 und verflüssigen den Kleber. Dann werden die Faserbänder 15 etwas in den Kern 11 eingedrückt, bis die Hälften 12.1 und 12.2 auf die Kleberschicht 14 treffen. Dadurch wird der Heißkleber der Kleberschicht 14 aktiviert und stellt die Verbindung zwischen dem Kern 11 und den Hälften dar. Das Volumen des Kernes 11 ist so bemesser.. siaß er noch etwas zusammenzupressen ist, bis schließlich üe Ränder der oberen Hälfte 12.1 und der unteren Hälfte 12.2 aneinanderliegen. Diese Ränder verschmelzen dann miteinander, so daß schließlich die geschlossene Außenhaut 12 gemäß F i g. 2 gebildet ist Die Formhälften 20 werden dann mit dem von ihnen eingeschlossenen Segelbrett innerhalb von etwa 5 Minuten auf 50° C abgekühlt In dieser Zeit dringt der Kleber der Kleberraupen 25 in den Kern 11 ein. Abschließend wird das fertige Segelbrett der Herstellvorrichtung entnommen. Der PU-Kleber der Kleberraupen 25 braucht dann noch einige Zeit, bis er ganz ausgehärtet ist, so daß die Endsteifigkeit des Brettes erst nach einigen Tagen erreicht ist

Ein Segelbrett gemäß Fig. 1 weist z. B. eine Länge von 377 cm, eine größte Breite von 60 cm und eine größte Höhe von 13,5 Cm auf. Das Verdrängungsvolumen beträgt etwa 2301 und das Gewicht etwa 16 kg. Dieses Gewicht ist etwa 10% niedriger als bei einem herkömmlichen Brett, da die das Gewicht maßgeblich bestimmende Außenhaut 12 in ihrer Stärke um etwa 15% verringert werden kann und dennoch größere Steifigkeit als bei bisherigen Brettern gewährleistet ist

Wird ein herkömmliches Brett mit einer erva 2,7 mm starken ASA-Außenhaut an seinem hinteren Ende 17 und etwa 3 m davor eingespannt, und wird dann in der Mitte zwischen den Einspannstellen mit etwa 100 kp belastet, so beträgt die Durchbiegung etwa 37 mm. Bei einem ei findungsgemäßen Brett beträgt die Durchbiegung bei einer 2,3 mm starken ASA-Außenhaut nur etwa 17 mm. Erst wenn die Stärke der Außenhaut auf etwa 2 mm, also um etwa 25% gegenüber herkömmlichen Wandstärken verringert wird, wird wieder dieselbe Durchbiegung erzielt. Ein solches Brett ist dann aber etwa 20% leichter als ein herkömmliches Brett Mit dem Erhöhen der Steifigkeit ist fast parallel laufecd ein Verbessern der Dämpfungseigenschaften zu beobachten. Wird bei der angegebenen Einspannart das vordere, freie Ende des Surfbrettes ausgslenkt und dann losgelassen, so schwingt es gedämpft einige Zeit auf und ab. Beim erfindungsgemäßen Brett ist die Abklingzeit nur etwa halb so lang wie bei einem bekannten Breit ohne Glasfaserbänder zwischen dem Kern 1 i und der Außenhaut 12.

Statt einer Außenhaut 12 aus ASA kann jedes beliebige thermoplastische Außenhautmaterial verwendet werden, das glatt und trittfest ist und auch für andere, herkömmliche Segelbrettkonstruktionen geeignet ist. Entsprechend kann statt EPS für den Kern 11 und statt

PU für die Kleberschicht 14 oder die Verklebung 19 jedes andere Material verwendet werden, das auch für andere Segelbrettkonstruktionen Verwendung findet. Wichtig ist aber, daß der Kleber für die Kleberschicht 14 so gewählt ist, daß er Kern 11 und Außenhaut 12 sicher miteinander verklebt und daß das Material für die Verklebung 19 so gewählt ist, daß es zumindest die Faserbänder 15 sicher mit dem Kern 11, vorteilhafterweise aber auch noch mit der Außenhaut 12 verbindet. Ganz besonders vorteilhaft ist es dabei, einen Kleber zu verwenden, der das Material des Kernes 11 gut benetzt, so daß er so tief wie möglich in die Poren zwischen den Körnern des Kernmaterials eindringen kann. Dann ist ein besonders starker Verbund zwischen Kern 11 und den Faserbändern 15 erzielt. Das Material des Kernes 11 und der Außenhaut 12 sollen so aufeinander abgestimmt sein, daß sie sich in ihrer Festigkeit nicht gegenseitig beeinflussen, daß also z. B. nicht Weichmacher aus der Außenhaut i2das Material des Kernes ii zerstört. Enthält die Außenhaut 12 derartige Materialien, so ist der Kleber der Kleberschicht 14 entsprechend zu wählen, daß er den A ustausch von Stoffen verhindert, die für eines der benachbarten Materialien schädlich sind.

Anstatt zunächst die Faserbänder (15) auf dem Kern zu fixieren und dann die so gebildete Faserauflage mit einem Kleber zu versehen, ist es auch möglich, zunächst die Faserbänder mit Kleber zu versehen und diese dann am Kern zu fixieren.

Für die Faserbänder (15) wurden in einem praktischen Fall unidirektionale Glasfilamentgewebe mit einer Reißkraft in Längsrichtung von 1600 N/cm und quer dazu eine Reißkraft von 175 N/cm mit etwa 0,5 mm starken Fasern verwendet Die Bänder wurden mit einer Breite von 8 cm aufgebracht. Derselbe Versteifungseffekt kann auch erzielt werden, wenn Bänder doppelter Breite und nur halber Stärke verwendet werden. Dünneres, aber breiteres Material wird vorzugsweise dann verwendet, wenn die Bänder so verlegt werden, daß Überkreuzungsstellen in größerer Anzahl auftreten, insbesondere wenn sich mehr als zwei Lagen überkreuzen. Es ist nämlich zu beachten, daß die Faserbänder 15 in den Kern 11 beim Aufpressen der Halbschalen der Außenhaut einzudrücken sind. Dadurch entstehen lokal größere Belastungen der Außenhaut 12, was bei einer Stärke derselben von nur etwa 23 mm zu Ausbeulungen führen kann. Soll dies gänzlich verhindert werden, so werden im Kern 11 bereits bei dessen Herstellung Vertiefungen eingeformt, in die die Faserbänder 15 so eingelegt werden, daß sie mit ihrer Oberfläche praktisch in einer Umhüllungslinie mit den übrigen Bereichen des Kernes 11 liegen.

Statt Glasfasergeweben können auch solche aus Kohlenstoff oder Aramid verwendet werden. Diese Faserarten führen zu einer noch höheren Versteifung; sie sind jedoch teurer als Glasfasern.

Statt unidirektionalen Fasern können auch Fasergewebe verwendet werden, bei denen die Fasern keine Vorzugsrichtung aufweisen. Es ist jedoch zu beachten, daß ein Segelbrett erheblich langer als breit ist Eine Versteifung ist daher vor allem in Längsrichtung erforderlich. Diese Versteifung gerade in einer Richtung läßt sich mit einem unidirektionalen Material optimal erzielen. Zum Erzielen derselben Steifigkeit mit einem nicht gerichteten Material ist dieses in größerer Menge anzuwender., was zum Erhöhen des Gewichtes eines Segelbrettes führt

Um ein Versteifen genau in Längs- oder Fahrtrichtung 16 zu erzielen, genügt es, unidirektionale Faserbänder 15 oder flächige Gewebe mit Faserrichtung in Fahrtrichtung 16 zu verlegen. Es ist jedoch so, daß das Brett 10 auch Torsionsbelastungen um die Längsrichtung unterworfen ist. Um die Torsionssteifigkeit zu erhöhen, ist es erforderlich, die Faserbänder 15 quer zur Fahrtrichtung zu verlegen. Dieses Querstellen hat bis zu einem Winkel von 45° gegenüber der Fahrtrichtung 16 Sinn. Werden unidirektionale Faserbänder in einem noch größeren Winkel in bezug auf die Fahrtrichtung verlegt, so wird die Quersteifigkeit mehr erhöht als die Längssteifigkeit, die eigentlich zu verbessern ist.

Anstatt einzelne Faserbänder 15 an der Oberseite und der Unterseite des Kernes 11 zu verlegen, ist es auch möglich, den Kern mit Faserbändern zu bandagieren, die zum Beispiel unter einem Winkel von etwa 20° zur Fahrtrichtung links und rechts umlaufend um den Kern gewickelt sind. Es ist auch möglich, direkt in Fahrtrichtung verlegte Bänder und zusätzlich schräg verlaufende Bander zu verwenden. Von Vorteil ist es, die untere Seite mehr zu verstärken als die obere. Biegebelastungen bestehen nämlich im wesentlichen dahingehend, daß der Fahrer die Mitte des Segelbrettes 10 belastet und dieses gerade an seinem vorderen und seinem hinteren Ende auf Wellenbergen abgestützt ist, während sich die Mitte über einem Wellental befindet. Dann wird die Unterseite auf Zug beansprucht. Eine entsprechend große Belastung der Oberseite auf Zug tritt nicht auf. Die Torsionsoelastung ist dagegen auf der Unterseite und auf der Oberseite dieselbe. Es ist damit von Vorteil, Bänder zum Erhöhen der Torsionssteifigkeit symmetrisch auf der Oberseite und der Unterseite zu verlegen, an der Unterseite aber noch zusätzliche Bänder mit den Fasern in Fahrtrichtung zu verlegen, um die Biegesteifigkeit in Längsrichtung zu erhöhen.

Von Vorteil ist es auch, einen Kern mit Längsrillen zu verwenden, die im wesentlichen in Fahrtrichtung verlaufen. Ir, diese Riücn läuft der Kleber von der Kleberraupe 25 beim Erwärmen ein, wozu entsprechend viel Kleber aufzubringen ist. Bei vier Bändern 15 wie in den Figuren dargestellt, mit jeweils etwa 8 cm Breite verlaufen die Rillen in Bandrichtung. Die Rillen sind etwa 5 mm tief und etwa 20 mm voneinander beabstandet. Der Kleber in den Rillen führt zu einer besonders festen Verbindung zwischen Kern und Glasfasergewebe, sei es band- oder mattenförmig ausgebildet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Segelbrettes (10), bei dem

— auf der Oberfläche eines vorgefertigten Schaumstoffkerns (11) von der Form des Brettes eine Faserauflage (15) fixiert wird.

zwei Halbschalen (12.1,12.2) für die Außenhaut (12) des Brettes durch Einziehen von zwei erhitzten thermoplastischen Kunststoffolien in

zwei erhitzte Formhälften hergestellt werden 15 Aushärtevorgang bereits vollständig abgeschlossen, ist und

der vorbereitete Kern als Ausschuß zu behandeln. Wird noch auf eine Restaushärtung vertraut und wird der vorbereitete Kern daher verwendet, kann dies dazu führen, daß der Kleber doch bereits zu sehr ausgehärtet ist, 20 als daß er noch ein Verkleben mit den Halbschalen herbeiführen könnte. Dieser Fall tritt besonders leicht dann ein, wenn erhitzte Halbschalen verwendet werden, da durch die erhöhte Temperatur das Aushärten des Zweikomponentenharzes beschleunigt wird. Unter einer lo-Temperatur der erhitzten Halbschalen (12.1, 25 sen Verbindung des vorbereiteten Kernes zur Außen-12.2) dünnflüssig ist haut leidet aber unter anderem auch die Biegesteifigkeit

des Brettes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden.

— die Halbschalen auf den Kern mit der Faserauflage gepreßt werden, wobei die aneinanderstoßenden, zuvor freien Ränder der Halbschalen miteinander verbunden werden,

dadurch gekennzeichnet, daß

— ein Kleber (25) verwendet wird, der bei der

2. Segelbrett, das nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß

der Kleber (25) zwischen der Außenhaut (12) und 30 daß es mit geringem Ausschuß ausführbar ist und zu der Faserauf;_uge (15) auch mindestens einige Milli- einem Brett hoher Biegesteifigkeit führt. Der Erfindung meter in die Hohlräum?, zwischen den Schaumstoff- liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein nach einem körnern des Kernes (11) eingedrungen ist. solchen Vefahren hergestelltes Segelbrett anzugeben.

3. Segelbrett, das nach dem Erfahren nach An- Die Lösung dieser Aufgaben ist für das Verfahren spruch 1 hergestellt ist, oder Segelbrett nach An- 35 durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 sprueh 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (11) und für ein mil einem solchen Verfahren hergestelltes im wesentlichen in Längsrichtung verlaufende Rillen Segelbrett durch die kennzeichnenden Merkmale der

Ansprüche 2 bzw. 3 gegeben.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren v/ird ein Kleber 40 verwendet, der bei der Temperatur der erhitzten Halbschalen dünnflüssig ist. Es handelt sich also um einen thermoplastischen Kleber und nicht um einen Zweikomponentenkleber, bei dem eine Temperaturerhöhung nicht zum Verflüssigen, sondern im Gegenteil zu eines Segelbretts gemäß dem Oberbegriff von An- 45 einem beschleunigten Aushärten führt. Die Verwenspruch 1 sowie ein nach einem solchen Verfahren herge- dung eines derartigen Klebers hat den Vorteil, daß der stelltes Segelbrett.
Ein derartiges Verfahren und ein nach einem solchen

aufweist, in die der die Faserauflage (15) tränkende Kleber (25) eingedrungen ist

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen

Verfahren hergestelltes Segelbrett sind in der gemäß § 3

mit eine Faserauflage und dem Kleber versehene Kern beliebig lange zwischengelagert werden kann, bevor er in das Formwerkzeug mit den erhitzten Halbschalen

Absatz 2 PatG entgegenstehenden DE-OS 33 29 230 50 eingeführt wird. Dadurch, daß der Kleber erst beim Anbeschrieben. Das Verfahren läuft so ab, daß einerseits in pressen der heißen Halbschalen flüssig wird, ist gewähreiner Doppeltiefziehmaschine, die zwei Formhälften
und einen Heizstrahler aufweist, zwei thermoplastische
Kunststoffolien so weit erhitzt werden, daß sie in die
Formhälften eingezogen werden können. Andererseits 55
werden auf einem Schaumstoffkern Fasermatten fixiert
und mit einem flüssigen Zweikomponenten-Kunststoffharz getränkt. Die Aushärtezeit des Harzes beträgt etwa 10 Minuten. Der so vorbereitete Kern ist daher so

schnell wie möglich in der Doppeltiefziehmaschine zu 60 wird. Überschüssiger Kleber wird also in die"Rillen abpositionieren, nachdem in diese die Kunststoffolien ge- geführt und übt nicht etwa Druckkräfte auf das der zogen sind und der Heizstrahler entfernt worden ist. Die Herstellvorrichtung gerade entnommene Segelbrett mit Formhälften werden dann zusammengeführt, wodurch seiner noch warmen Außenhaut aus. Darüber hinaus ist sich die aus den zwei Folien gebildeten Halbschalen um ein Segelbrett mit Rillen, in die Kleber eingedrungen ist, den vorbereiteten Kern legen und mit diesem durch das 65 der beim vollständigen Abkühlen ausgehärtet ist, steifer Kunstharz verklebt werden. Sind die Kunststoffolien in als ein Brett ohne ein derartiges Merkmal, nicht erwärmte Formhälften eingezogen worden, wei- Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Zeich-

sen sie also im wesentlichen Raumtemperatur auf, här- nungen näher veranschaulicht. Es zeigt

leistet, daß immer ein fester und vollständiger Verbund zwischen dem Kern, der Faserauflage und den Halbschalen erzielt wird.

Besondere Vorteile weist ein nach dem erfindunsgemäßen Verfahren hergestelltes Segelbrett auf, wenn der Schaumstoffkern Rillen aufweist, die im wesentlichen in Längsrichtung verlaufen. In diese Rillen dringt Kleber ein, der von der Faserauflage nicht ganz aufgenommen