DE1917362A1

DE1917362A1 - Cellular structured plastic core for composite ski and process for its production

Info

Publication number: DE1917362A1
Application number: DE19691917362
Authority: DE
Inventors: Rudolf Heller
Original assignee: Oerlikon Contraves AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1968-04-04
Filing date: 1969-04-03
Publication date: 1969-10-23
Also published as: SE353236B; CH522413A; FR2005503A1

Description

Zellig strukturierter Kunststoffkern für Verbundbau-Ski und Verfahren zu dessen HerstellungCellular structured plastic core for composite ski and process for its production

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein zellig strukturierter Kunststoffkern für Verbundbau-Skis und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The present invention is a cellular structure Plastic core for composite skis and a method too its manufacture.

Es besteht schon lange der Wunsch, als Kern für Verbundbau-Skis statt eines Holzkernes einen zeilig strukturierten Kunststoffkern zu verwenden, damit es nicht mehr nötig ist, in einer Vielzahl von Arbeitsgängen verschiedene, in Art und Qualität spezifisch ausgewählte und in geeigneter Weise gelagerte Hölzer zu einem Verbundblock zu verleimen, daraus rohe Kernbretter auszuschneiden und diese nach oder vor der Verbiegung nach vorbestimmten Massen mit allen notwendigen Fassflächen, Nuten usw. zu versehen, um den fertigen Holzkern in einer !Form mit der Deckplatte, der Bodenplatte und den Kantenschienen verkleben zu können. Ausserdem nimmt jeder Holzkern relativ viel There has long been a desire as a core for composite skis instead of a wooden core, a plastic core structured in lines so that it is no longer necessary in one Variety of work steps, different types and quality of specifically selected and suitably stored woods to glue to a composite block, cut out raw core boards and post them after or before the bending to provide predetermined dimensions with all the necessary barrel surfaces, grooves, etc., in order to use the finished wood core in a! to be able to glue the cover plate, the base plate and the edge rails. In addition, each wood core takes a relatively large amount

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Feuchtigkeit auf, die beim Trocknen eine schädliche Verformung des Skis bewirkt und gegebenenfalls bei Sonneneinstrahlung und bei Frost Kernrisse oder eine Ablösung der Deck- -| platte oder der Bodenplatte bewirkt, .Moisture, which causes harmful deformation of the ski when it dries and, if necessary, when exposed to sunlight and in case of frost core cracks or a detachment of the deck - | plate or the bottom plate causes.

Die Herstellung von zellig strukturierten Skikernen hat bisher
nicht zu brauchbaren Lösungen.geführt. Soweit man den Kern
als Mikrozellstruktur in Wabenbauweise oder mit Faltprofil-Kunststoffplatten hergestellt hat, blieb die Notwendigkeit
zur aufwendigen Vorfabrikation der Kerne in ihrer endgültigen
Aussenform bestehen. Ausserdem haben Mikrozell-Hohlräume im ■ Skikern den Nachteil, dass in diese Wasser eindringen kann,
was unter extremen Witterungsverhältnissen zu Schäden am Ski
führen kann. Dazu kommt noch die Schwierigkeit zum Befestigen
einer auswechselbaren Bindung auf einen Ski mit mikrozelligem
Kern, weil eine derartige Kernstruktur keinen Halt für Schrauben bietet«The production of cellular structured ski cores has so far
not leading to usable solutions. So much for the core
as a microcell structure in honeycomb construction or with folding profile plastic sheets, the need remained
for the complex prefabrication of the cores in their final
External shape exist. In addition, microcell cavities in the ■ ski core have the disadvantage that water can penetrate into them,
which can lead to damage to the ski under extreme weather conditions
can lead. Then there is the difficulty of attaching it
an interchangeable binding on a ski with micro-cell
Core, because such a core structure does not provide a hold for screws «

Die Herstellung von Mikrozell-Kerastrukturen mittels härtbaren Kunststoffschaum-Massen hat ebenfalls nicht zu praktisch ' brauchbaren Lösungen geführt, vor allem deswegen, weil in
Schaummassen, wenn sie unter Druck gesetzt werden, in unkontrollierbarer Weise Gruppen von kleinen Bläschen sich zu j grossen Lunkern vereinigen. Andererseits sind praktisch keine ! härtbaren Schaummassen bekannt, die bei den durch Sonnen- j bestrahlung bewirkten Temperaturen von 60 - 8o° C stabil blei- j ben und nicht plastisch werden und sich gegebenenfalls auf- ! blähen. Im übrigen bieten erhärtete Schaummassen auch keine ; Gewähr gegen den Eintritt von Feuchtigkeit, weil die Zeil- I kammerwände dünn sind und mindestens im Laufe der Zeit unter ' Wirkung dynamischer Beanspruchungen rissig werden können« ] The production of microcell ceramic structures by means of curable plastic foam masses has also not led to practically useful solutions, mainly because in
Foam masses, when put under pressure, combine in an uncontrollable manner groups of small bubbles to form large voids. On the other hand, there are practically none! curable foam compositions are known which remain stable at the temperatures of 60-80 ° C. caused by solar irradiation and do not become plastic and may open up. puff. In addition, hardened foam masses do not offer any; Guaranteed against the ingress of moisture because the cell I chamber walls are thin and at least in the course of time can crack under the effect of dynamic loads « ]

-3- 909843/0296 — -3- 9098 43/0296 -

Bs ist zu beachten, daß ein Ski ein sowohl statisch wie dynamisch ausserordentlich hoch beanspruchtes Gerät darstellt, dessen Feuchtigkeits-, Elastizitäts- und innere Dampfungseigenschaften über eine relativ lange Gebrauchszeit garantiert werden müssen.It should be noted that a ski is an extremely highly stressed device, both statically and dynamically, its moisture, elasticity and internal damping properties must be guaranteed over a relatively long period of use.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von zellig strukturierten Kunststoffkernen für Verbundbau-Skier ist dadurch gekennzeichnet, dass flüssiges, aushärtbares, bei der Aushärtung keine flüchtigen Bestandteile abspaltendes Kunstharz, also vorzugsweise ein Epoxydhard, mit losem Glasfasermaterial und mit runden Kunststoff-Zellkörnern aus anderem Kunstharzmaterial von weniger als 2 mm bzw. weniger als 1 mm Durchmesser zu einer plastisch verformbaren Masse gemischt und in einer geschlossenen Form unter Druckeinwirkung auf den !Forminhalt zu einer einstückigen, dichten Zellstruktur- ^: masse mit einem spezifischen Gewicht von weniger als ^r o,65 kg/Liter ausgehärtet wird. ^! The method according to the invention for the production of cellular structured plastic cores for composite skis is characterized in that liquid, curable synthetic resin that does not split off any volatile constituents during curing, i.e. preferably an epoxy hard, with loose fiberglass material and with round plastic cell grains made of other synthetic resin material of less than 2 mm or less than 1 mm in diameter mixed to a plastically deformable mass and in a closed mold under the action of pressure on the mold contents to a one-piece, dense cell structure ^: mass with a specific weight of less than ^r o.65 kg / liter is cured. ^!

Gemäss der Erfindung ist der zellig strukturierte Kunststoff- ! kern für Verbundbau-Skier dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gemisch aus erhärtetem Kunstharz und Glasfasern Zellkörner i aus anderem Kunstharzmaterial mit Durchmessern von weniger als 2 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, in solchem Volumenanteil in gleichmässiger Verteilung eingebettet wird, daß das ; spezifische Gewicht der erhärteten, kleinzelligen Kernmasse ] kleiner als o,65 ist. !According to the invention, the cellular structured plastic! Core for composite skis, characterized in that in a mixture of hardened synthetic resin and glass fibers cell grains i of other synthetic resin material with diameters of less than 2 mm, preferably less than 1 mm, is embedded in such a volume proportion in a uniform distribution that the; specific gravity of the hardened, small-cell nucleus ] is less than 0.65. !

Dadurch, daß dem flüssigen Kunstharz lose Glasfasern und lose ! Kunststoffkörner beigemischt werden, ergeben sich zwangs- i läufig die durch die Dimensionen der Kunststoffzellkörnchen = vorbestimmten Zellraum-Einschlüsse in einer glasfaserlaminierten·Because the liquid synthetic resin has loose glass fibers and loose! Plastic grains are mixed in, result in compulsory i in the course of the dimensions of the plastic cell granules = predetermined cell space inclusions in a glass fiber laminated ·

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Kunstharzmasse, die bei entsprechender Wahl des Kunstharzes und der Menge von Glasfasern hinsichtlich der spezifischen mechanischen Festigkeit und Elastizität allen Anforderungen angepasst werden kann. Als geeignete Kunststoffzellkörnchen bieten sich beispielsweise geblähte Polystyrol-Schaumkörner von o,5 - 1,5 mm 0 oder sogenannte Micro-Ballon-Massen, bestehend aus sehr dünnwandigen Hohlkugeln, z.B. auf Phenolharz-Basis mit Durchmessern von o,1 — o,2 mm an.Synthetic resin compound, which with the appropriate choice of synthetic resin and the amount of glass fibers in terms of the specific mechanical strength and elasticity can be adapted to all requirements. As suitable plastic cell granules For example, expanded polystyrene foam grains with a diameter of 0.5 - 1.5 mm or so-called micro-balloon masses are available made of very thin-walled hollow spheres, e.g. based on phenolic resin with diameters of 0.1 - 0.2 mm.

Es ist zu beachten, daß die mechanischen Festigkeits- und Elastizitätseigenschaften der erhärteten Mikrozell-Kernstruktur ausschliesslich durch die relative Menge der beigemischten ' Glasfasern, die vorzugsweise Längen von 3 - 6 min und Dicken von o,oo3 - o,oo6 mm haben, bestimmt wird, während die beigemischten Kunststoff-Zellkörnchen nur dazu dienen, die Entstehung und gleichmässige Verteilung der gewünschten Anzahl von Mikrοzellräumen der vorgegebenen Maximalgrösse im Kunstharz-Glasfaser-Gemisch zu sichern.It should be noted that the mechanical strength and Elasticity properties of the hardened microcell core structure exclusively through the relative amount of the added ' Glass fibers, which preferably have lengths of 3 - 6 min and thicknesses of 0.03 to 0.06 mm, is determined while the admixed Plastic cell granules only serve the emergence and even distribution of the desired number of micro-cell spaces of the specified maximum size in the synthetic resin-glass fiber mixture to secure.

Es ist ohne Schwierigkeit möglich, bei der Pressung und Aushärtung der Skikerne dadurch in einem Arbeitsgang den ganzen Verbundbau-Ski herzustellen, dass in die Form auch die Deckplatte, die Bodenplatte und die Kantenschienen eingebracht werden, wobei diese Teile bei der Aushärtung der Kernmasse damit verklebt werden.It can be done without difficulty during pressing and curing the ski cores as a result in one operation Manufacture composite skis that are also shaped into the top plate, the base plate and the edge rails are introduced, these parts during the hardening of the core mass be glued with it.

In den Zeichnungen ist ein solches Verfahren beispielsweise dargestellt. Es zeigen:In the drawings, such a method is for example shown. Show it:

Pig. 1 ein Schaubild einer Pressform im Querschnitt mit eingelegten Bestandteilen eines Verbundbau-Skis vor dem Schliessen der FormPig. 1 shows a diagram of a compression mold in cross section inserted components of a composite ski before closing the mold

.- 5 -■ 909843/0296.- 5 - ■ 909843/0296

Fig. 2 einen Querschnitt durch die geschlossene FormFig. 2 shows a cross section through the closed mold

Fig. 3 ein Schema zur- Herstellung der plastischen Kern-': masseFig. 3 shows a scheme for the production of the plastic core: Dimensions

: Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 2 mit zur Veranschaulichung der erzielten Struktur vergrösserten Zellräumen.: FIG. 4 shows a detail from FIG. 2 for illustration purposes the achieved structure enlarged cell spaces.

G-emäss den Fig. 1, 2, und 4 besteht die zum Herstellen eines Skikernes bzw. eines fertigen Verbundbau-Skis verwendete Form aus einem Unterteil 1 und einem teilweise in den Formhohlraum hineinpressbaren Deckel 2. Im Formunterteil 1 und im Deckelteil 2 sind Beheizungsvorrichtungen 1o bzw. 2o, beispielsweise in Form von Leitungen zum Durchleiten eines heissen Fluidums oder in Form von elektrischen Widerstands-Heizelementen eingebaut.According to FIGS. 1, 2 and 4, there is the one for producing a Ski core or a finished composite ski used form consisting of a lower part 1 and a partially in the mold cavity press-in lid 2. In the lower mold part 1 and in the lid part 2 there are heating devices 1o and 2o, respectively. for example in the form of lines for conducting a hot fluid or in the form of electrical resistance heating elements built-in.

; Im Formunterteil 1 sind übereinander eine gegebenenfalls beleimte Laufflächenplatte 3, eine Metallblech-Bodenplatte 4,; In the lower mold part 1 are one on top of the other if necessary glued tread plate 3, a sheet metal base plate 4,

zwei Kantenschienen 5» eine homogene, plastisch verformbare Mischung 7 aus flüssigem Epoxydharz mit Härterzusatz, losen : Glasfasern und kleinen Kunststoff-Zellkörnern und darüber eine Deckplatte 8 eingebracht worden. Das Volumen der plastisehen Mischung 7 ist so zu wählen und in der Form zu vertei- \ len, dass es beim Schliessen der Form gleichmässig um etwa 5 - 15 $> durch Pressung vermindert wird, um eine entsprechend enge Packung der darin verteilten Kunststoff-Zellkörner 71 j bzw. gleichmässig dicke Kunstharzwände dazwischen zu erreichen, ohne dass die Zellkörner 71 zerquetscht werden und zu viel Kunstharz-Flüssigkeit ausgepresst wird.two edge rails 5 »a homogeneous, plastically deformable mixture 7 of liquid epoxy resin with addition of hardener, loose: glass fibers and small plastic cell grains and a cover plate 8 above it. The volume of plastisehen mixture 7 is to be selected such, and len in shape to distribute \ that it evenly on closing of the mold by about 5 - is reduced 15 $> by pressing, by a correspondingly tight packing of the dispersed therein plastic cell grains 71 j or evenly thick synthetic resin walls in between without the cell grains 71 being crushed and too much synthetic resin liquid being squeezed out.

. - 6 9Q9843./.02&&- . - 6 9Q9843./.02&&-

üiach dem Schema von Fig. 3 werden zur Herstellung der Masse in einem Mischer 7o eine lose Hasse von Kunststoff-ZeIlkörnern.71 mit Durchmessern von max. 2 mm, vorzugsweise weniger als 1 mm, eine lose Masse von Stapelglasfasern 72 und flüssiges Epoxyd- oder Urethan-Harz 73 zu einer homogenen, plastisch verformbaren Masse innig vermischt.üiach the scheme of Fig. 3 are used to produce the mass in a mixer 70 a loose batch of plastic granules. 71 with diameters of max. 2 mm, preferably less than 1 mm, a loose mass of staple glass fibers 72 and liquid Epoxy or urethane resin 73 to a homogeneous, plastic deformable mass intimately mixed.

Es kann dabei mit Vorteil vorgesehen werden, zuerst die Kunstharz-Flüssigkeit 73 mit den G-lasfasern 72 vorzumischen und erst nachher die Kunststoff-Zellkörner 71 beizufügen und darunter zu mischen.It can be provided with advantage that first the Pre-mix synthetic resin liquid 73 with the glass fibers 72 and only afterwards to add the plastic cell grains 71 and to mix in.

Eine vorteilhafte Mischung für die Herstellung der wasse 7 besteht aus?An advantageous mixture for the production of wasse 7 consists?

1 Gewichtstell Microhohlkugeln aus Phenolharz mit einem Gewicht von ca. o,1 kg/Liter1 weight set of hollow microspheres made of phenolic resin with a Weight of approx. 0.1 kg / liter

2-3 G-ewiohtsteilen dünnflüssigem Epoxydharz mit Härterzusatz nach den Vorschriften des Fabrikanten mit einem Gewicht von ca. 1 kg/Liter2-3 parts by weight of thin-bodied epoxy resin with added hardener according to the manufacturer's instructions with a weight of approx. 1 kg / liter

1-2 Gewichtsteilen losen Glas-Stapelfasern mit Faserdicken von o,oo3 - o,oo6 mm, Faserlängen von 3 - 6 mm. 1-2 parts by weight of loose glass staple fibers with fiber thicknesses of 0.03 to 0.06 mm, fiber lengths of 3 to 6 mm.

Bei der innigen Durchmisehung dieser Bestandteile entsteht eine plastisch verformbare, wenig klebrige und dadurch relativ leichtverarbeitbare Masse 7» die in solcher Menge in die Form - 1-2 einzubringen ist, dass sie beim Schliessen der Form auf ein Endvolumen von ca. 9o $> des ursprünglichen Volumens komprimiert wird.In the intimate Durchmisehung these ingredients a plastically deformable, slightly sticky and thus relatively leichtverarbeitbare mass produced 7 "in such quantities in the form - is to be introduced 1-2 that when closing the mold to a final volume of approximately $ 9o> them of original volume is compressed.

In der geschlossenen Form wird die Masse 7 bei einer Temperatur von 1oo - 13o°C ca. während 3o Minuten ausgehärtet.In the closed mold, the mass 7 is hardened at a temperature of 100-130 ° C. for about 30 minutes.

909843/ 0.2.9909843 / 0.2.9

Mit der als Beispiel angegebenen Mischung erhält man nach der Aushärtung unter Druck eine Kernmasse mit einem spezifischen Gewicht von ca. o,5 kg/Liter, einer £ug- und Druckfestigkeit von ca. 0,4 kg/mm und einem Elastizitätsmodul, das kleiner ist als dasjenige von spezifisch gleich schwerem Holz. Im ganzen entspricht also die Festigkeit der so hergestellten ausgehärteten Mikrozellstruktur-Kernmasse annähernd derjenigen von in "bekannter Weise hergestellter ttolzver-"bundkernen, ist jedoch elastischer und hat "bessere Dämpfungseigenschaften für Schwingungen. Dabei nimmt die so hergestellte Kernmasse praktisch keine Feuchtigkeit auf und zeigt kaum irgendwelche Alterungserscheinungen, so dass z.±>. die ihr bei der Herstellung erteilte geschweifte Form auch nach längerer Beanspruchung unverändert erhalten bleibt. Das Material lässt sich wie Holz spanabhebend bearbeiten und bietet eingeschraubten Holzschrauben ausgezeichneten Halt. Es ist also auch sehr vorteilhaft, Skikerne auf die beschriebene Weise allein herzustellen und diese gegebenenfalls nach entsprechender spanabhebender Detailformung in herkömmlicher Weise später mit den übrigen Bauteilen eines Verbundbau-Skis zu verkleben.With the mixture given as an example, one obtains after the hardening under pressure a core mass with a specific weight of approx. 0.5 kg / liter, a tensile strength and compressive strength of approx. 0.4 kg / mm and a modulus of elasticity that is smaller than that of specifically equally heavy Wood. On the whole, the strength corresponds to that produced in this way hardened microcell structure core mass approximately that of "wood composite" cores produced in a known manner, however, it is more elastic and has better damping properties for vibrations Core mass practically no moisture and shows hardly any signs of aging, so that z. ±>. the the curved shape given during manufacture remains unchanged even after prolonged use. That Material can be machined like wood and screwed-in wood screws offer an excellent hold. It is therefore also very advantageous to manufacture ski cores alone in the manner described and, if necessary, to post them corresponding chip-removing detail shaping in a conventional manner later with the other components of a composite ski to glue.

Durch Verwendung von relativ mehr Harz und Glasfasern, natürlich auch entsprechender Harzzusammensetzungen, lassen sich die Festigkeitseigenschaften des Skikernes für Sonderansprüche verbessern, wobei allerdings das spezifische Gewicht entsprechend grosser wird. .Using relatively more resin and fiberglass, of course Even with corresponding resin compositions, the strength properties of the ski core can be adapted to special requirements improve, although the specific weight is correspondingly greater. .

Ansprüche;Expectations;

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Claims

Expectations

First "A process for producing cellular structured.! Plastic cores for composite construction skis, gekennzeich- characterized! Net that liquid, curable / during curing no j volatiles abspaltendes resin (73) with \ Wi fiberglass material (72) and mixed with plastic cell grains (71) made of other synthetic resin material of less than 2 mm in diameter to form a plastically deformable mass (7) and sealed in a closed mold (1, 2) under pressure on the contents of the mold to form a one-piece Cell structure mass with a specific weight of less than o, 65 kg / liter is cured.

2. The method according to claim 1, characterized in that in the press mold (1, 2) for the production of the entire composite ski with gluing of all parts during curing of the core mass (7) in one operation except for the synthetic resin-glass fiber mixture (7 ) also the base plate (4) t the edge rails (5) on the one hand and the cover shell (6) of the ski to be produced on the other hand.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for producing the core mass (7)

1 part by weight of thin-walled synthetic resin hollow spheres of less than 0.5 mm in diameter with a liter weight of 7o - 15o g

with a mixture of

2-3 weight are thinly liquid, curable and

Synthetic resin does not release any volatile constituents during curing and

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1-2 parts by weight of loose glass staple fibers with thicknesses of O ' _} .oo5 - ο, oo6 mm and lengths of 3 - 6 mm ι

evenly mixed to form a plastically deformable mass and hardened in the egg shape (1 »2) under the action of pressure in order to achieve a final volume that is 5-15 # smaller. _f

4. Zellig structured plastic core for composite skis, produced according to the method of claims 1-3, characterized in that in a mixture (7) of hardened synthetic resin (73) and glass fibers (72) cell grains (71) other synthetic resin material with diameters less than or equal to than 2 mm in such a volume part in an even distribution are embedded that the specific gravity of the hardened small-cell nuclear mass is less than 0.65. :

5. Cellular structured plastic core for composite construction! Skis according to claim 4t, characterized in that the i Synthetic resin-fiberglass-mixed (7) embedded synthetic resin- ' Cell grains (71) are expanded bolystyrene foam grains.

6. Cellular structured plastic core for composite skis according to claim 4 * characterized in that the Kunethaia glass fiber mixture embedded synthetic resin grains (7t) j Are hollow spheres less than 0.5 mm in diameter.

7. Cellular structured plastic core for composite skis according to one of claims 4 - 6, characterized in that that the cell grains are embedded in hardened epoxy hair.

The patent attorney

I.I.