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Die Erfindung betrifft eine Laufsohle für Wintersportgeräte, bestehend aus einer auf einem Trä- germaterial durch Vakuumbeschichtung aufgetragenen Hartstoffschicht. Weiters betrifft die Erfin- dung einen Ski bestehend aus einer mit einem Grundkörper verbundenen Laufsohle.
Die Laufflächen moderner Alpin- und Langlaufskier bestehen im Wesentlichen zumeist aus Po- lyethylen, wobei je nach Konstruktion und Preisklasse Polyethylen als Extrudat oder Sintermaterial 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 Schleifmittelverschleiss bei der Laufflächenausfertigung trotz gleicher Konstruktion, Skilän- ge oder Belagtyp zu unterschiedlichen Gleiteigenschaften führen.
Versuche, bessere Gleiteigenschaften bei Skiern zu erreichen, spiegeln sich in vielen Patent- schriften wider. Die DD 276 238 A1 offenbart einen Ski mit verbesserten Gleiteigenschaften, bei dem eine Anpassung an unterschiedliche Schneeverhältnisse durch auswechselbare Metallfolien auf Aluminiumbasis erreicht werden soll. Dabei wird eine Aluminiumfolie mit einer Stärke von 100 Mikrometern verwendet, 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 Silikonpapierschicht abgezogen und auf dem Ski aufgeklebt.
Sowohl die Herstellung als auch die Anwendung der Laufsohle nach der DD 276 238 A1 sind ökonomisch sehr aufwendig und haben in die Praxis keinen Eingang gefun- den.
Aus der US 3,395,928 A ist ein Ski bekannt, bei dem die gesamte Laufsohle einen porzellanar- tigen Emailleüberzug aufweist, der auf einer mit dem aus Holz bestehenden Skikörper verbunde- nen Metallplatte aufgetragen ist. Die Verschleissfestigkeit dieser Beschichtung ist jedoch sehr gering. Des weiteren besteht die Gefahr, dass die bei Gebrauch des Skis eintretende Biegebean- spruchung in Folge der grossflächigen Beschichtung auf der gesamten Unterseite zum Abplatzen, zumindest aber zu Rissen in der Beschichtung führt.
Aus der CH 271 670 A ist ein Ski bekannt, der einen, vorzugsweise aus Leichtmetall, beste- henden Laufbelag aufweist. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass der Laufbelag vom Skikörper gelöst wird. Des weiteren ist die geringe Verschleissfestigkeit der metallischen Legierungen, insbe- sondere von Aluminium ungenügend für die Beanspruchungen auf Schnee- und Eispisten.
Die EP 249 895 A2 offenbart einen Ski mit einer laufsohlenseitigen, von seitlichen Verstär- kungskanten 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 Siliziumaluminiummoxinitrit 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 Verschleissfestigkeit 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 Einzeltei- len 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 der DE 40 16 267 A1 ist eine Gleitsohle bekannt, die eine Gleitbeschichtung aus Kunst- stoff aufweist, in welchem Metallpartikel aus einem hochlegierten Werkstoff mit einer hohen Härte eingearbeitet sind. Mit dieser Lösung soll sowohl eine verbesserte Gleitfähigkeit als auch Abrieb- festigkeit erreicht werden. Der Volumenanteil der Metallpartikel soll dabei zwischen 10 und 90 Prozent liegen, wobei die Metallpartikel eine Korngrösse zwischen 1 und 200 Mikrometer aufwei- sen.
Aus der DE 34 39 682 A1 ist eine Armierungseinlage aus einem Metallkörper, vorzugsweise Federstahl bekannt, die in einen Kunststoffski eingebettet wird und damit dem Ski eine verbesserte Festigkeit verleihen soll.
Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften offenbart das deutsche Gebrauchsmuster
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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 Kunststoffolie eingebetteter Heizdraht angeordnet ist. Über eine, auf der Oberseite des Skis angeordnete Batterie soll dabei der Heizdraht betrieben werden.
In der JP 09-313662 A wird ein Ski vorgeschlagen, dessen Gleitfläche mit Kohlenstoff beschichtet wird, indem der ganze Ski in eine Bedampfungskammer gebracht wird. Anschliessend wird die Gleitfläche des Skigrundkörpers beschichtet. Hierbei treten Maskierungsprobleme auf, da der ganze Ski der Bedampfung ausgesetzt ist, aber nur eine Teilfläche selektiv beschichtet werden soll.
In der JP 11-164930 A wird vorgeschlagen, die Gleitfläche eines Skis, Snowboards o. ä. mit Metall oder Kohlenstoff oder Metall mit Kohlenstoff als Haftvermittler zu beschichten, wozu verschiedene Verfahren angegeben 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 Trägermaterial durch Vakuumbeschichtung aufgetragenen Hartstoffschicht aus einem Metallnitrid oder Metallkarbid oder Metallkarbonitrid oder einer inhomogenen Beschichtung mit einem Gradienten, der aus dem Übergang mehrerer vorgenannter 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. Enthält die Hartstoffschicht auch 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 Zwischenschicht eröffnet die Möglichkeit der Heizbarkeit der Hartstoffschicht durch Stromdurchgang mittels Gleich- oder Wechselspannung, insbesondere HF-Spannung oder gepulster Stromeinspeisung. Dazu weist die Hartstoffschicht entsprechende elektrische Anschlüsse auf.
Hartstoff- und isolierende Zwischenschicht werden durch reaktive Beschichtung im Vakuum aufgebracht. Die Schichtdicke der Hartstoffschicht beträgt 0,5 bis 10 um, vorzugsweise 1 bis 2 um.
Dazu wird eine vorgefertigte und profilierte Laufsohle in einer Hochvakuumbedampfungsanlage beschichtet. Die Profilierung und Bemassung kann aber auch nach dem Beschichten erfolgen.
Das zum Beispiel bei Sprungskiern benutzte Profilieren der Laufsohle durch Fräsen von feinen Strukturen zur Verbesserung des Abrisses des Wasserfilmes, wird durch entsprechendes Profilieren des Edelstahlbandes mit z. B. Profilwalzen, Prägewerkzeugen oder auch mit zerspanenden Werkzeugen vor dem Härten und Bedampfen realisiert.
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die mit einer Hartstoffschicht versehene Laufsohle durch lonenstrahlen 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 verbesserte 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 Wasserabrisses
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zugeführt. Die so vorgefertigte Laufsohle wird in eine Hochvakuumbedampfungsanlage einge- bracht und mit einer TiN-Beschichtung versehen. Danach erfolgt eine Nachbearbeitung in Bezug auf die Führungsspuren und Massigkeit gegenüber dem Ski-Fertigmass. Die so hergestellte Lauf- sohle wird auf einen Sprungskigrundkörper in Sandwich-Bauweise mit profilierter Laufseite mittels eines Haftklebers aufgeklebt.
Ausführungsbeispiel 2
Ski mit einer Edelstahlsohle mit einer Gleitschicht mit Heizung
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 Hochvakuumbedampfungsanlage einge- bracht, wo zuerst eine isolierende Zwischenschicht aus einem anorganischen Oxid und anschlie- #end eine Hartstoffschicht aus Metallnitrid oder Metallkarbid oder Metallkarbonitrid aufgedampft wird. Die so beschichtete Laufsohle erhält an den Enden elektrische Anschlüsse für die Einspei- sung einer HF-Spannung. Die so hergestellte Laufsohle wird auf einen Sprungskigrundkörper in Sandwich-Bauweise mit profilierter Laufseite mittels eines Haftklebers aufgeklebt.
Die elektrischen Anschlüsse werden nach innen verlegt und mit einem im Skigrundkörper angeordneten HF-Spannungsgenerator und einer Spannungsquelle verbunden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Laufsohle für Wintersportgeräte, bestehend aus einer auf einem Trägermaterial durch Va- kuumbeschichtung aufgetragenen Hartstoffschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die
Hartstoffschicht aus einem Metallnitrid oder Metallkarbid oder Metallkarbonitrid oder einer inhomogenen Beschichtung mit einem Gradienten, der aus dem Übergang mehrerer vor- genannter Verbindungen oder aus dem Übergang mehrerer vorgenannter Verbindungen und Kohlenstoff besteht.
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The invention relates to an outsole for winter sports equipment, consisting of a hard material layer applied to a carrier material by vacuum coating. Furthermore, the invention relates to a ski consisting of an outsole connected to a base body.
The treads of modern alpine and cross-country skis mainly consist of polyethylene, with polyethylene being used as extrudate or sintered material, depending on the construction and price range. There are differences in the molecular weight of the polyethylene used, which serves as an essential factor for the sliding properties and for the machining of the tread.
Practical tests have shown that the inhomogeneity of the covering material available, the additional change in the degree of crystallinity of the polyethylene during ski bonding and the abrasion of the abrasive during the tread manufacture lead to different sliding properties despite the same construction, ski length or type of covering.
Attempts to achieve better sliding properties on skis are reflected in many patent documents. DD 276 238 A1 discloses a ski with improved sliding properties, in which an adaptation to different snow conditions is to be achieved by interchangeable aluminum-based metal foils. An aluminum foil with a thickness of 100 micrometers is used, which is annealed, degreased and then coated with a PTFE suspension. To stabilize the metal foil is provided with a primer, the film also contains a pressure sensitive adhesive, which is covered with a layer of silicone paper. If necessary, the rolled outsole is rolled up. The silicone paper layer peeled off and glued on the ski.
Both the manufacture and the use of the outsole according to DD 276 238 A1 are economically very complex and have not found their way into practice.
A ski is known from US Pat. No. 3,395,928 A in which the entire outsole has a porcelain-like enamel coating which is applied to a metal plate connected to the ski body made of wood. However, the wear resistance of this coating is very low. Furthermore, there is a risk that the bending stress that occurs when the ski is used, as a result of the large-area coating on the entire underside, will lead to chipping, or at least to cracks in the coating.
A ski is known from CH 271 670 A which has a tread, preferably made of light metal. However, there is a risk that the tread will be detached from the ski body. Furthermore, the low wear resistance of the metallic alloys, especially aluminum, is insufficient for the stresses on snow and ice slopes.
EP 249 895 A2 discloses a ski with a sliding surface on the outsole side, delimited by lateral reinforcing edges, made of ceramic material, in which a sliding surface made of fully ceramic sintered shaped bodies or made of aluminum oxide, zirconium oxide, silicon carbide, silicon nitride or in the area of the front and / or rear sliding zone Silicon aluminum moxinitrite or titanium carbide, titanium nitride coated metallic base plates is built. The sintered shaped bodies embedded in the sliding zones are intended to form a sliding surface which, owing to the high hardness of the sintered shaped bodies used, has extraordinarily good wear resistance and excellent sliding properties. The elements are non-positively and / or positively attached to the outsole.
Skis constructed in this way are very costly to produce. The tread, which is made up of several individual parts, is exposed to extreme loads when using the skis, which leads to tension between the tread parts. Different elasticity properties due to the multi-part structure of the outsole have a negative impact on skiing behavior and ski stability.
From DE 40 16 267 A1 a sliding sole is known which has a sliding coating made of plastic, in which metal particles made of a high-alloy material with a high hardness are incorporated. This solution is intended to achieve both improved sliding properties and abrasion resistance. The volume fraction of the metal particles should be between 10 and 90 percent, the metal particles having a grain size between 1 and 200 micrometers.
From DE 34 39 682 A1 a reinforcement insert made of a metal body, preferably spring steel, is known, which is embedded in a plastic ski and is said to give the ski improved strength.
To improve the sliding properties, the German utility model reveals
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G 93 06 987.1 a heatable ski consisting of at least two layers, in which a heating wire embedded in a plastic film is arranged between the bottom layer, which forms the outsole covering, and the top layer. The heating wire is to be operated via a battery arranged on the top of the ski.
JP 09-313662 A proposes a ski whose sliding surface is coated with carbon by placing the entire ski in a vapor deposition chamber. The sliding surface of the basic ski body is then coated. Masking problems arise here, since the entire ski is exposed to vapor deposition, but only a partial area is to be selectively coated.
JP 11-164930 A proposes coating the sliding surface of a ski, snowboard or the like with metal or carbon or metal with carbon as an adhesion promoter, for which purpose various methods are specified.
The object of the invention is to provide an outsole and a ski with an outsole with improved sliding properties.
According to the invention, the object is achieved by an outsole which consists of a hard material layer of a metal nitride or metal carbide or metal carbonitride applied to a carrier material by vacuum coating or an inhomogeneous coating with a gradient which consists of the transition of several of the aforementioned compounds and / or carbon.
The hard material layer preferably consists of a nitride or carbide or carbonitride of the metals zirconium or titanium or chromium or hafnium and the carrier material consists of a stainless steel spring band with a thickness of 0.05 to 0.2 mm. If the hard material layer also contains carbon, a primer made of a metal nitride or metal carbide or metal carbonitride is expedient on the carrier material.
In a preferred embodiment, an insulating intermediate layer made of an inorganic oxide is arranged between the carrier material and the hard material layer. The insulating intermediate layer opens up the possibility of heating the hard material layer by passing current through direct or alternating voltage, in particular HF voltage or pulsed current feed. For this purpose, the hard material layer has corresponding electrical connections.
Hard and insulating intermediate layers are applied by reactive coating in a vacuum. The layer thickness of the hard material layer is 0.5 to 10 µm, preferably 1 to 2 µm.
For this purpose, a prefabricated and profiled outsole is coated in a high vacuum evaporation system. Profiling and dimensioning can also be done after coating.
The profiling of the outsole used, for example, in ski jumps by milling fine structures to improve the tear-off of the water film, is achieved by appropriate profiling of the stainless steel strip with z. B. profile rollers, embossing tools or with cutting tools before hardening and steaming.
In an advantageous embodiment of the invention, the outsole provided with a hard material layer is aftertreated by ion beam with nitrogen or carbon ions. This results in an improved bond between the applied sliding layer and the carrier material, which brings about an improvement in the sliding friction properties.
The support material is coated on both sides to relieve tension, especially with stainless steel spring straps. The deposition conditions are chosen so that the side facing the ski body has a higher roughness due to droplet deposits.
Due to its coating, the outsole according to the invention has a significantly improved lubricity, which can be further improved by heating.
According to the invention, the ski with an improved outsole consists of an outsole according to the invention connected to a base body. The outsole is attached to the base with a suitable pressure sensitive adhesive.
The invention is explained in more detail using the following exemplary embodiments:
Embodiment 1
Ski with a stainless steel sole with a TiN coating
From a stainless steel spring band X7 CrNiAl 17. 7 No. 1. 4568 with a spring band thickness of 0.11 mm, an outsole is cut taking into account the dimensions for the ski and a roller profile to create a needle structure to improve water demolition
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fed. The prefabricated outsole is placed in a high vacuum evaporation system and provided with a TiN coating. This is followed by post-processing with regard to the guide marks and the size compared to the finished ski size. The outsole thus produced is glued to a jumping ski base body in a sandwich construction with a profiled running side by means of a pressure sensitive adhesive.
Embodiment 2
Ski with a stainless steel sole with a sliding layer with heating
Analogous to embodiment 1, an outsole is prepared from a stainless steel spring band X7 CrNiAl 17. 7 No. 1.4568, taking into account the dimensions for the ski and the necessary profiles in the running area. This outsole is placed in a high vacuum evaporation system, where first an insulating intermediate layer made of an inorganic oxide and then a hard material layer made of metal nitride or metal carbide or metal carbonitride is evaporated. The outsole coated in this way has electrical connections at its ends for feeding in an HF voltage. The outsole thus produced is glued to a jumping ski base in a sandwich construction with a profiled running side by means of a pressure sensitive adhesive.
The electrical connections are routed inwards and connected to an RF voltage generator arranged in the base of the ski and a voltage source.
PATENT CLAIMS:
1. Outsole for winter sports equipment, consisting of a hard material layer applied to a carrier material by vacuum coating, characterized in that the
Hard material layer made of a metal nitride or metal carbide or metal carbonitride or an inhomogeneous coating with a gradient which consists of the transition of several aforementioned compounds or of the transition of several aforementioned compounds and carbon.