DE19909598A1 - Laufsohle für Wintersportgeräte und daraus aufgebaute Ski - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Edelstahllaufsohle für Wintersportgeräte sowie daraus aufgebaute Ski.

Die Laufflächen moderner Alpin- und Langlaufskier bestehen im Wesentlichen zumeist aus Polyethylen, wobei je nach Konstruktion und Preisklasse Polyethylen als Extrudat oder Sin­ termaterial eingesetzt wird. Unterschiede bestehen im Molekulargewicht des eingesetzten Polyethylens, das als wesentlicher Faktor für die Gleiteigenschaften und für die Bearbeitung der Lauffläche dient. Praxisversuche haben gezeigt, dass die Inhomogenität der zur Verfügung stehenden Belagsware, die zusätzliche Veränderung des Kristallititätsgrades des Polyethylens während der Skiverklebung und der Schleifinittelverschleiß bei der Laufflächenausfertigung trotz gleicher Konstruktion, Skilänge oder Belagtyp zu unterschiedlichen Gleiteigenschaften führen.

Versuche, bessere Gleiteigenschaften bei Skiern zu erreichen, spiegeln sich in vielen Patent­ schriften wider. DD 276 238 A1 offenbart einen Ski mit verbesserten Gleiteigenschaften, bei dem eine Anpassung an unterschiedliche Schneeverhältnisse durch auswechselbare Metallfo­ lien auf Aluminiumbasis erreicht werden soll. Dabei wird eine Aluminiumfolie mit einer Stärke von 100 Mikrometern verwandt, die geglüht, entfettet und anschließend mittels einer PTFE-Suspension beschichtet wird. Zur Stabilisierung ist die Metallfolie mit einem Primer versehen, des weiteren enthält die Folie einen Haftkleber, der mit einer Silikonpapierschicht abgedeckt ist. Bei Bedarf wird die zusammengerollte Laufsohle aufgerollt. Die Silikonpapier­ schicht abgezogen und auf dem Ski aufgeklebt. Sowohl die Herstellung als auch die Anwen­ dung der Laufsohle nach DD 276 238 A1 sind ökonomisch sehr aufwendig und haben in die Praxis keinen Eingang gefunden.

Aus US 3,395,928 ist ein Ski bekannt, bei dem die gesamte Laufsohle einen porzellanartigen Emailleüberzug aufweist, der auf einer mit dem aus Holz bestehenden Skikörper verbundenen Metallplatte aufgetragen ist. Die Verschleißfestigkeit dieser Beschichtung ist jedoch sehr ge­ ring. Des weiteren besteht die Gefahr, dass die bei Gebrauch des Skis eintretende Biegebean­ spruchung in Folge der großflächigen Beschichtung auf der gesamten Unterseite zum Abplat­ zen, zumindest aber zu Rissen in der Beschichtung führt.

Aus CH 271 670 ist ein Ski bekannt, der einen, vorzugsweise aus Leichtmetall, bestehenden Laufbelag aufweist. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass der Laufbelag vom Skikörper ge­ löst wird. Des weiteren ist die geringe Verschleißfestigkeit der metallischen Legierungen, insbesondere von Aluminium ungenügend für die Beanspruchungen auf Schnee- und Eispisten.

EP 249 895 A2 offenbart einen Ski mit einer laufsohlenseitigen, von seitlichen Verstärkungs­ kanten begrenzten Gleitfläche aus keramischem Werkstoff, bei dem im Bereich der vorderen und/oder hinteren Gleitzone eine Gleitfläche aus vollkeramischen Sinterformkörpern oder aus mit Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumkarbid, Siliziumnitrit oder Siliziumaluminium­ moxinitrit oder Titankarbid, Titannitrit beschichteten metallischen Basisplatten aufgebaut ist. Die in den Gleitzonen eingebetteten Sinterformkörper sollen eine Gleitfläche ausbilden, die aufgrund der hohen Härte der eingesetzten Sinterformkörper eine außerordentlich gute Ver­ schleißfestigkeit und hervorragende Gleitfähigkeit besitzen. Die Elemente sind kraft- und/oder formschlüssig in der Laufsohle befestigt. Derartig aufgebaute Ski sind in der Herstellung sehr kostenaufwendig. Die aus mehreren Einzelteilen aufgebaute Lauffläche ist beim Gebrauch der Ski einer extremen Belastung ausgesetzt, was zu Spannungen zwischen den Laufflächenteilen führt. Unterschiedliche Elastizitätseigenschaften aufgrund der Mehrteiligkeit der Laufsohle wirken sich beim Fahrverhalten und der Skistabilität negativ aus.

Aus DE 40 16 267 A1 ist eine Gleitsohle bekannt, die eine Gleitbeschichtung aus Kunststoff aufweist, in welchem Metallpartikel aus einem hochlegierten Werkstoff mit einer hohen Härte eingearbeitet sind. Mit dieser Lösung soll sowohl eine verbesserte Gleitfähigkeit als auch Ab­ riebfestigkeit erreicht werden. Der Volumenanteil der Metallpartikel soll dabei zwischen 10 und 90 Prozent liegen, wobei die Metallpartikel eine Korngröße zwischen 1 und 200 Mikro­ meter aufweisen.

Aus DE 34 39 682 A1 ist eine Armierungseinlage aus einem Metallkörper, vorzugsweise Fe­ derstahl bekannt, die in einen Kunststoffski eingebettet wird und damit dem Ski eine verbes­ serte Festigkeit verleihen soll.

Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften offenbart das deutsche Gebrauchsmuster G 93 06 987.1 einen aus mindestens zwei Schichten bestehenden erwärmbaren Ski, bei dem zwischen der untersten, den Laufsohlenbelag bildenden, und der obersten Schicht ein in einer Kunst­ stoffolie eingebetteter Heizdraht angeordnet ist. Über eine, auf der Oberseite des Skis ange­ ordnete Batterie soll dabei der Heizdraht betrieben werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Laufsohle sowie eines Skis mit einer Laufsohle mit verbesserten Gleiteigenschaften.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Laufsohle gelöst, die aus einer auf einem Trä­ germaterial durch Vakuumbeschichtung aufgetragenen Hartstoffschicht aus einem Metallni­ trid oder Metallkarbid oder Metallkarbonitrid und/oder amorphem Kohlenstoff oder einer in­ homogenen Beschichtung mit einem Gradienten, der aus dem Übergang mehrerer vorgenann­ ter Verbindungen und/oder Kohlenstoff besteht.

Vorzugsweise besteht die Hartstoffschicht aus einem Nitrid oder Karbid oder Karbonitrid der Metalle Zirkon oder Titan oder Chrom oder Hafnium und das Trägermaterial aus einem Edelstahlfederband einer Dicke von 0,05 bis 0,2 mm. Besteht die Hartstoffschicht aus amor­ phem Kohlenstoff ist auf dem Trägermaterial eine Grundierung aus einem Metallnitrid oder Metallkarbid oder Metallkarbonitrid zweckmäßig.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen Trägermaterial und Hartstoffschicht eine isolierende Zwischenschicht aus einem anorganischen Oxid angeordnet. Die isolierende Zwi­ schenschicht eröffnet die Möglichkeit der Heizbarkeit der Hartstoffschicht durch Stromdurch­ gang mittels Gleich- oder Wechselspannung, insbesondere HF-Spannung oder gepulster Stromeinspeisung. Dazu weist die Hartstoffschicht entsprechende elektrische Anschlüsse auf. Besteht die Hartstoffschicht aus amorphem Kohlenstoff ist für die Heizbarkeit eine isolierende Zwischenschicht nicht erforderlich.

Hartstoff- und isolierende Zwischenschicht werden durchreaktive Beschichtung im Vakuum aufgebracht. Die Schichtdicke der Hartstoffschicht beträgt 0,5 . . . 10 µm, vorzugsweise 1 bis 2 µm. Dazu wird eine vorgefertigte und profilierte Laufsohle in einer Hochvakuumbedamp­ fungsanlage beschichtet. Die Profilierung und Bemaßung kann aber auch nach dem Beschich­ ten erfolgen.

Das zum Beispiel bei Sprungskiern benutzte Profilieren der Laufsohle durch Fräsen von fei­ nen Strukturen zur Verbesserung des Abrisses des Wasserfilmes, wird durch entsprechendes Profilieren des Edelstahlbandes mit z. B. Profilwalzen, Prägewerkzeugen oder auch mit zer­ spanenden Werkzeugen vor dem Härten und Bedampfen realisiert.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die mit einer Hartstoffschicht versehene Laufsohle durch Ionenstrahlen mit Stickstoff oder Kohlenstoffionen nachbehandelt. Damit wird eine verbesserte Bindung der aufgebrachten Gleitschicht zum Trägermaterial erreicht, die eine Verbesserung der Gleitreibungseigenschaften bewirkt.

Zum Spannungsabbau insbesondere bei Edelstahlfederband ist das Trägermaterial beidseitig beschichtet. Die Abscheidungsbedingungen sind dabei so gewählt, daß die dem Skikörper zugewandte Seite durch Dropletablagerungen eine höhere Rauhigkeit aufweist.

Die erfindungsgemäße Laufsohle weist aufgrund ihrer Beschichtung eine wesentlich verbes­ serte Gleitfähigkeit auf, die durch Heizung noch verbessert werden kann.

Erfindungsgemäß besteht der Ski mit verbesserter Laufsohle aus einer mit einem Grundkörper verbundenen erfindungsgemäßen Laufsohle. Die Laufsohle ist dabei mit einem geeigneten Haftkleber am Grundkörper befestigt.

Anhand nachfolgender Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Ausführungsbeispiel 1 Ski mit einer Edelstahlsohle mit TiN-Beschichtung

Aus einem Edelstahlfederband X7 CrNiAl 17.7 Nr. 1.4568 mit einer Federband-Dicke von 0,11 mm wird eine Laufsohle unter Berücksichtigung der Abmaße für den Ski zugeschnitten und einer Walzenprofilierung zur Schaffung einer Nadelstruktur zur Verbesserung des Was­ serabrisses zugeführt. Die so vorgefertigte Laufsohle wird in eine Hochvakuumbedamp­ fungsanlage eingebracht und mit einer TiN-Beschichtung versehen. Danach erfolgt eine Nachbearbeitung in Bezug auf die Führungsspuren und Maßigkeit gegenüber dem Ski- Fertigmaß. Die so hergestellte Laufsohle wird auf einen Sprungskigrundkörper in Sandwich- Bauweise mit profilierter Laufseite mittels eines Haftklebers aufgeklebt.

Ausführungsbeispiel 2 Ski mit einer Edelstahlsohle mit einer Gleitschicht aus amorphem Kohlenstoff

Analog Ausführungsbeispiel 1 wird aus einem Edelstahlfederband X7 CrNiAl 17.7 Nr. 1.4568 eine Laufsohle unter Berücksichtigung der Abmaße für den Ski und der notwendigen Profilierungen im Laufbereich vorbereitet. Diese Laufsohle wird in eine Hochvakuumbe­ dampfungsanlage eingebracht, eine Grundierung aus TiN und anschließend amorpher Koh­ lenstoff aufgedampft. Die so beschichtete Laufsohle erhält an den Enden elektrische An­ schlüsse für die Einspeisung einer HF-Spannung. Die so hergestellte Laufsohle wird auf einen Sprungskigrundkörper in Sandwich-Bauweise mit profilierter Laufseite mittels eines Haftkle­ bers aufgeklebt. Die elektrischen Anschlüsse werden nach innen verlegt und mit einem im Skigrundkörper angeordneten HF-Spannungsgenerator und einer Spannungsquelle verbunden.

Claims (8)

1. Laufsohle für Wintersportgeräte, bestehend aus einer auf einem Trägermaterial durch Vakuumbeschichtung aufgetragenen Hartstoffschicht aus einem Metallnitrid oder Metallkkarbid oder Metallkarbonitrid und/oder aus amorphem Kohlenstoff oder einer inhomogenen Beschichtung mit einem Gradienten, der aus dem Übergang mehrerer vorgenannter Verbindungen und/oder Kohlenstoff besteht.

2. Laufsohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht aus ei­ nem Nitrid oder Karbid oder Karbonitrid der Metalle Zirkon oder Titan oder Chrom oder Hafnium besteht.

3. Laufsohle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial aus einem Edelstahlfederband besteht.

4. Laufsohle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die be­ schichtete Laufsohle durch Ionenstrahlen mit Stickstoff oder Kohlenstoffionen nach­ behandelt ist.

5. Laufsohle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Trägermaterial und Hartstoffschicht eine isolierende Zwischenschicht angeordnet ist.

6. Laufsohle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem anorganischen Oxid besteht.

7. Laufsohle nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hartstoffschicht heizbar ist und elektrische Anschlüsse für das Anlegen einer Gleich- oder Wechsel- oder Hochfrequenzspannung aufweist.

8. Ski bestehend aus einer mit einem Grundkörper verbundenen Laufsohle nach einem der Ansprüche 1 bis 7.