AT511083A4

AT511083A4 - Sportgerät mit kunststofffolie und verfahren zur herstellung des sportgerätes

Info

Publication number: AT511083A4
Application number: AT15192011A
Authority: AT
Inventors: Christian Dipl Ing Dr Gornik
Original assignee: Isosport Verbundbauteile Gesmbh
Priority date: 2011-10-18
Filing date: 2011-10-18
Publication date: 2012-09-15
Also published as: AT511083B1

Abstract

Sportgerät (10), insbesondere Ski, Snowboard oder Wassersportgerät, mit einem Grundkörper (2) und einer auf dem Grundkörper (2) angebrachten Kunststofffolie (1), wobei die Kunststofffolie (1) eine dem Grundkörper (2) zugewandte Dekorschicht (5) und eine dem Grundkörper (2) abgewandte, zumindest bereichsweise die Oberfläche des Sportgeräts (10) bildende Deckschicht (4) aufweist, wobei die Dekorschicht (5) als Hauptbestandteil Polyamid und die Deckschicht (4) als Hauptbestandteil thermoplastisches Polyurethan aufweist.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Sportgerät, insbesondere Ski, Snowboard oder Wassersportgerät, mit einem Grundkörper und einer auf dem Grundkörper angebrachten Kunststofffolie. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Sportgeräts. Weiters betrifft die Erfindung eine Kunststofffolie zur Aufbringung auf ein Sportgerät wie auch ein Verfahren zur Herstellung einer Kunststofffolie.

Gattungsgemäße Sportgeräte werden im Bereich der Oberfläche hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Figur 1 zeigt einen Querschnitt eines derartigen Sportgeräts, welches in vereinfachter Form aus einer Oberflächenfolie (Kunststofffolie 1), einem Grundkörper 2 und einer Unterseite 3 bzw. Gleitseite besteht. Nach bekanntem Stand der Technik verwendet man an der Schioberfläche Folien mit Dicken im Bereich zwischen typischerweise 0,2 mm und 0,8 mm.

Ein Beispiel für die Herstellung derartiger Sportgeräte geht aus der US 5,506,310 (entspricht der DE 691 04 120 T2) hervor, wobei in dieser Schrift verschiedenste Kunststoffmaterialen Bestandteile des hergestellten Sportgeräts sind.

Generell ist für optimale Gestaltungsmöglichkeiten die Oberflächenfolie transparent und wird von hinten dekoriert. Des Weiteren werden hohe Anforderungen hinsichtlich der Verarbeitungstemperaturen und der Gebrauchstemperaturen gestellt. Die Dekoration des Schioberflächenmaterials erfolgt beispielsweise mittels Siebdruck, wobei bei dieser Dekoration die Lösemittelbeständigkeit der Folie sowie die Temperaturbeständigkeit im Trocknungsprozess von Bedeutung sind. Eine andere Möglichkeit der Dekoration ist der sogenannte Thermodiffusionsprozess, bei der die Farben unter erhöhter Temperatur (typischerweise zwischen 150°C und 165°C) in die Oberfläche der Folie eindiffundieren. Bei Verwendung dieses Dekorationsverfahrens muss die Folie die genannten Temperaturen ohne nennenswerte Veränderungen in den geometrischen Eigenschaften überstehen. Weiters besteht auch die Möglichkeit die Folien mittels Digitaldirektdruck zu dekorieren, wobei hier Systeme auf lösemittelhältigen Tinten, wasserbasierenden Tinten, Latex-Tinten und UV-härtenden Tinten zum Einsatz kommen können.

Bei der Verarbeitung in der Schipresse muss das Schioberflächenmaterial Temperaturbelastungen im Bereich zwischen 60°C und 130°C, je nach 71118 22/fr • · ·2 · · ♦ ♦ · **· • » · · * φ < · · · « • * φ·φ *· m ·« · * ·

Herstellungsverfahren, und Pressdrücken von einigen bar standhalten, ohne dass das Material in größerem Ausmaß zu fließen beginnt. Eine hohe Haftung zwischen der Folie und dem eingesetzten Klebesystem ist Voraussetzung für die Eignung des Folienmaterials für den Schiherstellungsprozess. Im Gebrauch, also auf der Schipiste, ist die Oberflächenfolie Temperaturen bis -30°C, in Ausnahmefällen auch darunter, sowie einer hohen UV-Belastung ausgesetzt. Darüber hinaus treten auch große mechanische Beanspruchungen durch die Durchbiegung des Sportgerätes auf. Die Oberflächenfolie muss diese Belastungen ohne Versprödung und ohne Bruch überstehen. Für alle oben genannten Dekorationsverfahren kommen heute transparente Folien auf Basis von relativ teurem Polyamid 11 oder Polyamid 12 als Oberflächenfolien zum Einsatz. Bei geringeren Ansprüchen hinsichtlich Verschleißbeständigkeit sind Folien aus kostengünstigeren ABS/TPU-Blends bekanntermaßen in Verwendung, wobei diese aufgrund der geringeren Temperaturbeständigkeit nicht für Thermodiffusionsdekoration geeignet sind und auch die Pressentemperaturen etwa 100°C nicht überschreiten dürfen, da ansonsten das Material zu fließen beginnt und aus der Form läuft. Stand der Technik sind weiters 2-schichtige Folien, bei denen die Oberseite aus reinem TPU (thermoplastisches Polyurethan) und die Unterseite aus einem ABS/TPU-Blend bestehen, wobei die Oberseite aufgrund des TPUs sehr verschleißbeständig ist und die Unterseite aufgrund des ABS/TPU-Blends eine gute Haftung zu Siebdruck- und Digitaldruckfarben aufweist. Derartige TPU-ABS/TPU-Coexfolien sind aber aufgrund der zu geringen Temperaturbeständigkeit der ABS/TPU-Schicht nicht thermodiffusionsdekorierbar.

Die genannten Materialien werden üblicherweise durch Extrusion in Folienform hergestellt. Die Oberfläche der Folie kann entweder glatt oder geprägt ausgeführt sein. Die Prägung, welche sowohl dekorativen Charakter haben kann als auch zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit verwendet werden kann, wird entweder direkt beim Extrudieren mittels einer strukturierten Kalanderwalze oder in einem nachträglichen Schritt auf einer Prägeanlage eingebracht. In jedem Fall muss die Materialtemperatur über der Verformungstemperatur des jeweiligen Materials liegen, damit die Negativkontur der Prägewalze in die Oberfläche der Folie eingeprägt wird. Durch Prägen an der Extrusionsanalge (sog. Inline-Prägen) oder Prägen an einer 71118 22/fr • · *3 * · · ♦ ·· ·*« • * · · * »·»« * » + * * * * « * « · * * * *«· · · «* ··«

Prägeanlage (sog. Offline-Prägen) sind nur periodisch wiederkehrende Muster auf der Oberflächenfolie realisierbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Sportgerät bzw. eine verbesserte Kunststofffolie zu schaffen. Insbesondere soll die die Oberfläche bildende Kunststofffolie eine hohe Verschleißbeständigkeit aufweisen und zu Dekorationszwecken durch Siebdruck, Thermodiffusionsdruck oder Digitaldirektdruck bedruckt werden können. Weiters soll es möglich sein, dass die Kunststofffolie zumindest partiell eine geprägte Struktur erhält.

Dies wird für ein Sportgerät mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 dadurch erreicht, dass die Kunststofffolie eine dem Grundkörper zugewandte Dekorschicht und eine dem Grundkörper abgewandte, zumindest bereichsweise die Oberfläche des Sportgeräts bildende Deckschicht aufweist, wobei die Dekorschicht als Hauptbestandteil Polyamid und die Deckschicht als Hauptbestandteil thermoplastisches Polyurethan aufweist. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Sportgerät,

Fig. 2 einen Schnitt durch die zweischichtige Kunststofffolie,

Fig. 3 eine Pressform vor dem Zusammenpressen der Kunststofffolie auf den Grundkörper und

Fig. 4 einen Schnitt durch ein Sportgerät mit geprägter Oberflächenstruktur.

Es hat sich gezeigt, dass eine 2-schichtige Kunststofffolie 1 aus Polyamid als Dekorschicht 5 und TPU (thermoplastisches Polyurethan) als Deckschicht 4 die genannten Anforderungen erfüllt (siehe Fig. 2). Die Schichtverteilung liegt dabei idealerweise zwischen 20:80 und 80:20. Die Polyamidschicht muss aber mindestens 150 pm dick sein, da dies jene Dicke ist, in die typischerweise die 71118 22/fr

Thermodiffusionsfarben eindiffundieren. Ein Eindiffundieren der Thermodiffusionsfarben in die TPU-Schicht würde nämlich zu einer ungewünscht hohen Migration der Farben führen, wodurch „verschwommene“ Designs auftreten würden. Das Polyamid für die Verklebeschicht (Dekorschicht 5) wird vorteilhafter Weise aus der Gruppe der Polyamid 11, Polyamid 12, Polyetherblockamide oder Blends aus den genannten Polyamiden gewählt. Diese Polyamide weisen einerseits eine ausreichende Temperaturbeständigkeit für den Thermodiffusions- und Pressprozess und andererseits eine gute Zähigkeit bei Einsatztemperaturen unter 0°C auf. Das TPU für die Oberseite (Deckschicht 4) wird vorteilhafterweise aus der Reihe der aliphatischen oder aromatischen thermoplastischen Polyurethane gewählt, da diese Materialien eine sehr gute Verschleißbeständigkeit aufweisen. Darüber hinaus bieten diese TPU-Typen auch die Möglichkeit, beim Schipressprozess durch entsprechende Formentemperatur und durch Aufbringen von entsprechendem Druck, Prägemuster 9 in die Oberfläche einzubringen, sofern eine entsprechende Negativstruktur 7 in der Schipressform 6, 8 vorhanden ist.

Die Herstellung der Kunststofffolie 1 erfolgt durch Coextrusion der Deckschicht 4 und der Dekorschicht 5 in einem Extruder. Dazu werden die einzelnen Bestandteile bzw. Ausgangsmaterialien in den Extruder eingebracht und gelangen dann aufeinanderliegend aus der Extruderdüse, von wo sie direkt zwischen gekühlte Kalanderwaizen gelangen und zur Kunststofffolie 1 auskühlen. Anschließend wird diese Kunststofffolie 1 rückseitig, das heißt auf die Dekorschicht 5 durch Thermodiffusionsdruck bei ca. 150° C bedruckt. Dabei erweicht das Polyamid der Dekorschicht 5 nicht, aber die Farben können durch die Erhitzung in das Polyamid der Dekorschicht 5 eindiffundieren. Nach einem weiteren Abkühlen kann diese Kunststofffolie 1 wiederum rückseitig aufgrund der - bis auf die Bedruckung vorhandenen - Transparenz der Kunststofffolie 1 mit einer deckenden Hintergrundfarbe bedruckt werden. Danach kann diese Kunststofffolie 1 zugeschnitten und gelagert oder direkt in den weiteren Schiproduktionsprozess integriert werden. Dazu kann die Kunststofffolie 1 unter Verwendung eines Klebemittels auf den Grundkörper 2 aufgeklebt bzw. aufgepresst werden.

Fig. 3 zeigt vereinfacht den Prozess, bei dem durch die Negativstruktur 7 im oberen Teil 6 der Form in die Kunststofffolie 1, welche mit dem Grundkörper 2 und der • · 71118 22/fr • · 71118 22/fr 5: * • · · ft « • ·

Unterseite 3 auf das untere Teil 8 der Presse gelegt wird, eine Oberflächenstruktur 9 in die Kunststofffolie 1 geprägt wird. In diesem Pressprozess wird auch der Grundkörper 2 mit der Kunststofffolie 1 sowie mit der Unterseite 3 durch entsprechende Verklebung verbunden.

Fig. 4 zeigt in vereinfachter Darstellung das Ergebnis dieses Pressprozesses, bei dem beim Pressen gleichzeitig geprägt wird: die Struktur 7 des oberen Teils 6 der Form wird als Oberflächenstruktur 9 in die Kunststofffolie 1 übertragen. Alternativ kann die Negativstruktur 7 auch durch Einsätze im oberen Teil 6 der Form oder durch das Einlegen eines Prägepapieres oder einer Prägefolie mit der Negativstruktur 7 erfolgen.

Eine Kunststofffolie 1 mit einer Dekorschicht 5 aus modifiziertem Polyamid 12 und einer Deckschicht 4 aus einem UV-stabilisiertem TPU mit einer Härte von 74 ShoreD lässt sich bei 150°C auf der Polyamidseite durch Thermodiffusion dekorieren und bei 100°C Formentemperatur in der Schipresse mit einer Prägung versehen. Die Schlagzähigkeit bei Raumtemperatur und bei Tieftemperatur zeigt dabei im Fallbolzentest für Schianwendungen ausreichend hohe Werte. Die Transparenz der 2-schichtigen Folie bei einer Foliendicke von 0,5 mm beträgt 80%. Die Folie wurde durch Coextrusion hergestellt.

Es sei noch darauf hingewiesen, dass das Wort „Hauptbestandteil einer Schicht“ derart definiert ist, dass dieser Hauptbestandteil (sei es Polyamid oder thermoplastisches Polyurethan) einen Gewichtsprozentanteil von über 75 %, vorzugsweise über 90 %, an der fertiggestellten und ausgekühlten Schicht (sei es Dekorschicht 5 oder Deckschicht 4) aufweist. In der Deckschicht 4 könnte beispielsweise zusätzlich noch ein UV-Stabilisator mit einem Gewichtsanteil von 2 % vorhanden sein. In der Dekorschicht 5 kann ein Haftvermittler mit einem Gewichtsprozentanteil im einstelligen Bereich vorhanden sein. Vor allem in dieser Dekorschicht 5 kann natürlich auch ein Teil der Druckfarbe eindiffundieren, sodass sich die Gewichtsprozentanteile je nach Menge der aufgedruckten und eindiffundierten Farbe verändern.

Innsbruck, am 17. Oktober 2011

Claims

71118 22/eh • * *1* ··* · · ·»« • * · » * * * · * t · Patentansprüche 1. Sportgerät (10), insbesondere Ski, Snowboard oder Wassersportgerät, mit einem Grundkörper (2) und einer auf dem Grundkörper (2) angebrachten Kunststofffolie (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (1) eine dem Grundkörper (2) zugewandte Dekorschicht (5) und eine dem Grundkörper (2) abgewandte, zumindest bereichsweise die Oberfläche des Sportgeräts (10) bildende Deckschicht aufweist, wobei die Dekorschicht (5) als Hauptbestandteil Polyamid und die Deckschicht (4) als Hauptbestandteil thermoplastisches Polyurethan aufweist.
2. Sportgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Dicke der Dekorschicht (5) zur Dicke der Deckschicht (4) zwischen 20 zu 80 und 80 zu 20 liegt.
3. Sportgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyamid für die Dekorschicht (5) durch Polyamid 11, Polyamid 12, Polyetherblockamide oder einer Mischung davon gebildet ist.
4. Sportgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Polyurethan für die Deckschicht (4) durch ein Polyurethan aus der Gruppe der aliphatischen oder aromatischen thermoplastischen Polyurethane gebildet ist.
5. Sportgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht (5) eine Mindestdicke von 150 pm aufweist.
6. Sportgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht (5) mittels Thermodiffusion bedruckt ist.
7. Kunststofffolie zur Aufbringung auf ein Sportgerät, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer Dekorschicht (5) und einer Deckschicht (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht (5) als Hauptbestandteil ·* · ** * *· ·*·· 71113 22/eh • * «2 · · · · ·· * a · * **· *· · ·· ··· Polyamid und die Deckschicht (4) als Hauptbestandteil thermoplastisches Polyurethan aufweist.
8. Verfahren zur Herstellung einer Kunststofffolie nach Anspruch 7 mit den Schritten: - Herstellen einer Dekorschicht (5) mit dem Hauptbestandteil Polyamid und einer Deckschicht (4) mit dem Hauptbestandteil thermoplastisches Polyurethan durch Coextrusion, - Verbinden der beiden coextrudierten Schichten (4, 5) durch Auskühlen zur Kunststofffolie (1).
9. Verfahren zur Herstellung eines Sportgeräts (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Grundkörper (2) und einer auf dem Grundkörper (2) angebrachten Kunststofffolie (1), gekennzeichnet durch die Schritte: - Herstellen einer Dekorschicht (5) mit dem Hauptbestandteil Polyamid, - Herstellen einer Deckschicht (4) mit dem Hauptbestandteil thermoplastisches Polyurethan, - Verbinden der Dekorschicht (5) und der Deckschicht (4) zur Kunststofffolie (1) und - Verbinden der Kunststofffolie (1) mit dem Grundkörper (2), wobei die Dekorschicht (5) dem Grundkörper (2) zugewandt ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht (5) und die Deckschicht (4) coextrudiert werden.
11 .Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht (5) durch Thermodiffusion bedruckt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststofffolie (1) mit dem Grundkörper (2) verklebt wird. 71118 22/eh
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in die Deckschicht (4) durch eine Negativstruktur (7) in einer Pressform zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur (9) eingeprägt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Negativstruktur (7) durch Druck und Temperatur beim Pressen des Sportgeräts (10) in die Oberfläche der Deckschicht (4) übertragen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pressen gleichzeitig mit dem Prägen auch die Verklebung der Dekorschicht (5) mit dem Grundkörper (2) erfolgt. Innsbruck, am 17. Oktober 2011