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Die Erfindung betrifft ein Wasserspielzeug und Übungsgerät. Es sind
verschiedene Wasserspielzeuge bekannt. Im wesentlichen handelt es
sich um aufblasbare Schwimmhilfen, aufblasbare Sessel und aufblasbare
Matrazen. Auch Spielzeuge und Geräte aus Kunststoffschaum sind
bekannt. Dazu gehören
Schwimmbretter, welche es dem im Wasser liegenden Menschen erleichtern,
den Kopf über
Wasser zu halten. Die gleiche Aufgabe haben runde, flexible Schaumstangen.
Diese Stangen werden Nudeln oder Noodles genannt.
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Die Erfindung hat sich auch die Aufgabe
gestellt, ein Wasserspielzeug und Übungsgerät zu schaffen.
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Nach der Erfindung wird das mit einer
Scheibe aus Kunststoffschaum erreicht, deren Auftriebskraft mit
Abweichungen gleich dem Gewicht des Menschen ist. Die Scheibenform
ist vorzugsweise kreisförmig
oder oval. Damit ist jeweils die Form der Oberseite oder Unterseite
bezeichnet.
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Es können auch Scheiben mit meanderndem Scheibenrand
oder Scheiben gewählt
werden, die an der Oberseite oder Unterseite eine bestimmte Darstellung
beinhalten, z.B. ein Blüte,
einen Tierkopf, einen Dinosaurierkopf ein Fahrzeug, ein Schiff oder
ein Gebäude.
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Die erfindungsgemäßen Kunststoffscheiben dienen
einem Balancespiel im Wasser. Sie erlauben es, Kindern im Wasser
heraufzuklettern oder vom Rand aus aufzuspringen. Zugleich ist die
Auftriebskraft so begrenzt, daß einige
Geschicklichkeit erforderlich ist, sich auf der Kunststoffscheibe
stehend oder kniend zu halten.
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Auf die Stabilität der Kunststoffscheibe im Wasser
hat auch der Durchmesser wesentlichen Einfluß. Vorzugsweise beträgt der Scheibendurchmesser
für runde
Scheiben 70 cm bis 130 cm, noch weiter bevorzugt 90 bis 110 cm.
Bei anders geformten Scheiben beträgt der mittlere Scheibendurchmesser vorzugsweise
gleichfalls 70 cm bis 130 cm, noch weiter bevorzugt 90 bis 110 cm.
Der mittlere Scheibendurchmesser wird anhand der Scheibenunterseite oder Scheibenoberseite
ermittelt. Aus der gemessenen und/oder errechneten Fläche der
Scheibenunterseite oder Scheibenoberseite wird der Durchmesser einer
gleich großen
Kreisfläche
als mittlerer Durchmesser ermittelt.
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In Abhängigkeit vom gewünschten
Auftrieb und vom Durchmesser beträgt die Scheibendicke bei einschichtiger
oder mehrschichtiger Ausbildung vorzugsweise 50 mm bis 150 mm.
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Für
die erfindungsgemäßen Scheiben
bzw. Schichten findet vorzugsweise Polyethylen (PE) oder Polypropylen
(PP) Verwendung. Das Raumgewicht des Kunststoffschaumes beträgt 20 bis
40 kg pro Kubikmeter, vorzugsweise 25 bis 35 kg pro Kubikmeter.
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Von Vorteil sind unterschiedliche
Scheibendicken bei gleichem Durchmesser. Das variiert nicht nur
das Spiel sondern erlaubt auch die Kombination der verschiedenen
Scheiben zu dickeren Scheiben mit größerem Auftrieb.
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Von Vorteil kann auch eine mehrschichtige Ausbildung
der Scheiben sein. Jede der Schichten bildet dann eine Scheibe.
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Dabei können die Schichten bzw. Scheiben bleibend
miteinander oder lösbar
miteinander verbunden werden.
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Die bleibende Verbindung erfolgt
durch Kaschieren bzw. durch Verschweißung oder Verklebung. Beim
Verschweißen
werden die Schweißflächen durch
Erwärmung
plastifiziert und anschließend aneinander
gedrückt.
Die Erwärmung
erfolgt vorzugsweise mit Heißluft
ggfs mit einer Flamme. Alternativ kann auf die Schweißflächen ein
plastischer Kunststoff in dünner
Schicht aufextrudiert werden. Das geschieht mit einem Extruder kleiner
Leistung. Die Extrusionsschicht besitzt einen solchen Wärmeinhalt
und eine solche Temperatur, daß die
Berührungsfläche der
Schichten bzw. der zu verbindenden Scheiben im notwendigen Umfang
anschmilzt, zumindest aber eine Verklebung erfolgt.
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Für
eine lösbare
Verbindung von Schichten bzw. Scheiben eignet sich eine Verschraubung,
vorzugsweise mit Schrauben aus ungeschäumtem Kunststoff. Vorzugsweise
ist eine mittige Schraube vorgesehen, deren Schraubenkopf in der Schichtenoberfläche bzw.
Scheibenoberfläche
versenkt ist und deshalb bei der Benutzung nicht stört. Der
Schraubenkopf kann einen herkömmlichen Schlitz
oder ein kantiges Loch aufweisen, z.B. ein Vierkant-Loch oder ein
Sechskant-Loch. Die Schlitzschraube wird mit einem Schraubenzieher
festgezogen und gelöst.
Die Schrauben mit kantigem Loch werden mit einem entsprechenden
Schraubenschlüssel
festgezogen und gelöst.
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Wahlweise ist auch ein großer Schraubenkopf
vorgesehen, der eine als Handgriff eingeformte Schraubenöffnung oder
einen herausklappbaren Griff besitzt. Wahlweise wird der Schraubenkopf auch
durch eine Schicht bzw. Scheibe gebildet. Dabei ist die Schraube
an der zugehörigen
Schicht bzw. Scheibe angeformt oder befestigt. Die Schraube kann
mit einer Schraubenmutter zusammen wirken. Die Schraubenmutter kann
in der zugehörigen Schicht
bzw. Scheibe angeordnet sein. Die Schraubenmutter ist dann wie der
Schraubenkopf versenkt.
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Die Schraubenmutter kann in der zugehörigen Schicht
bzw. Scheibe fest oder lösbar
angeordnet sein.
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Günstige
Verhältnisse
ergeben sich mit einer Schraubenmutter, deren Gewindeloch ein Durchgangsloch
ist und die möglichst
tief in die zugehörige Schicht
bzw. Scheibe ragt. Dann können
unterschiedliche dicke Zwischenschichten bzw. Zwischenscheiben zwischen
den äußeren Schichten
bzw. Scheiben eingespannt werden, ohne daß die Schraube und Schraubenmutter
gewechselt werden muß.
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Die Schraubenmutter kann auch durch
die zugehörige
Schicht bzw. Scheibe selbst gebildet werden. Günstig ist dabei wiederum ein
durchgehendes Gewindeloch für
die zugehörige
Schraube.
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Die Verbindung der Schichten einer
Scheibe kann auch mittels eines Klebebandes oder mittels Klettbänder verwirklicht
werden. Dabei ist es in der Regel ausreichend, wenn nur das Klebeband
oder die Klettbänder
nur eine Teilfläche
der zu verbindenden Schichten bzw. Scheiben überdecken. Günstig ist
auch hier eine mittige Anordnung des Klebebandes oder der Klettbänder.
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Eine weitere Möglichkeit zur Verbindung verschiedener
Schichten bzw. Scheiben wird durch Befestigungselemente gebildet,
die in Ausnehmungen an der Schichtenoberfläche bzw. Scheibenoberfläche greifen.
Wahlweise befindet sich eine mittige Ausnehmung in jeder Scheibe
und sind stabförmige Befestigungselemente
vorgesehen, deren Abmessungen so gewählt sind, daß sie beim Einschieben
in die Öffnung
eine Klemmverbindung eingehen. Dabei kann jede Öffnung und jedes Befestigungselement mit
einer Hinterschneidung versehen sein, so daß jede Öffnung am Anfang eine Engstelle
besitzt und jedes Befestigungselement am Kopf eine Verdickung zeigt.
Dadurch wird jedes Befestigungselement am Kopf in der Ausnehmung
gehalten, wenn es mit dem Kopf die Engstelle passiert hat. Durch
Gestaltung der Abmessungen kann die für das Herstellen und/oder Lösen dieser
Verbindung notwendige Kraft eingestellt werden.
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Die miteinander fest verbundenen
Schichten einer mehrschichtigen Scheibe haben vorzugsweise eine
Dicke von 10 mm bis 60 mm. Die Außenschichten können dicker
als die Zwischenschichten sein. Wahlweise sind die Zwischenschichten
farblich und/oder durch eine andere Oberflächenstruktur oder anders gekennzeichnet,
so daß sie
leicht erkennbar bzw. hinsichtlich der gewünschten Eigenschaften identifizierbar
sind. Dabei können
nicht nur unterschiedliche Dicken und/oder andere unterschiedliche
Abmessungen sondern auch unterschiedliche Raumgewichte und unterschiedliche Kunststoffe
von Interesse sein.
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Die lösbar angeordenten äußeren Schichten einer
mehrschichtigen Scheibe besitzen vorzugsweise eine Dicke von 30
bis 60 mm. Die Zwischenschichten können die gleiche Dicke wie
an Scheiben mit fest verbundenen Scheiben besitzen.
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Die erfindungsgemäße Kunststoffscheibe ist wasserfest
bzw. nimmt kein nennenswertes Wasser auf. In dem Sinne beträgt die Wasseraufnahme
maximal 10 Vol% bezogen auf das Scheibenvolumen, vorzugsweise maximal
5 Vol%, noch weiter bevorzugt höchstens
1 Vol% und höchst
bevorzugt höchstens
0,5 Vol% bezogen auf das Scheibenvolumen in 24 Stunden bei allseitiger
Benetzung mit Wasser.
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Dabei soll der Kunststoff geschlossenzellig geschäumt sein.
Zusätzlich
kann die Scheibe außen wasserfest
versiegelt sein. Wahlweise entsteht die Versiegelung durch eine
Beschichtung, vorzugsweise entsteht die Versiegelung durch eine
Oberflächenverdichtung.
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Die Verdichtung kann auch allein
schon deshalb von Vorteil sein, weil sie der Scheibenoberfläche eine
hohe Anmutung gibt. Die Verdichtung verfestigt zugleich die Oberfläche. Außerdem kann
die Verdichtung genutzt werden, um eine Prägung der Oberfläche vorzunehmen.
Das kann zur Strukturierung und/oder zur Beschriftung der Oberfläche genutzt werden.
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Die Verdichtung erfolgt durch Erwärmung und
Zusammendrückung
der Oberfläche.
Vorteilhafterweise läßt sich
sowohl ein unvernetzter als auch ein vernetzter Kunststoffschaum
verdichten. Das heißt,
auch vernetzter Kunststoffschaum ist in Grenzen thermoformierbar.
Die verdichtete Oberfläche
eines vernetzten Schaumes besitzt eine höhere Anmutung als die Oberfläche eines
unvernetzten Schaumes.
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Wahlweise läßt sich die Verdichtung auch nutzen,
um zugleich eine Oberflächenprägung vorzunehmen.
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Die notwendige Erwärmung der
Oberfläche kann
mit Heißluft
oder dadurch erfolgen, daß der Schaum
durch eine Flamme bzw. durch Heißgas geführt wird. Auch eine Wärmestrahlung
ist geeignet.
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Die Oberflächenprägung kann mit einem Stempel
oder einer Rolle erfolgen.
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Vernetzter Schaum unterscheidet sich
vom unvernetzten Schaum dadurch, daß die Moleküle miteinander verkettet worden
sind.
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Ein beliebtes Verfahren zur Herstellung
von Kunststoffschaum ist die Extrusion. Dabei entsteht eine Kunststoffschmelze
mit einem Treibmittelanteil. Das Treibmittel ist in der Schmelze
fein verteilt und schäumt
auf, wenn die Schmelze aus dem Extruder in eine Umgebung geringen
Druckes austritt.
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Extrudierter Schaum, dem das Treibmittel durch
Direktbegasung zugesetzt worden ist, ist zumeist unvernetzt. Hier
finden zumeist allein physikalische Treibmittel Anwendung. Das gleiche
gilt für
das Spritzschäumen.
Beim Spritzschäumen
wird eine mit Treibmittel beladene Schmelze in eine Form gedrückt, um
dort aufzuschäumen.
Auch Formteile aus Partikelschaum sind zumeist unvernetzt. Partikelschaum
setzt sich aus einer Vielzahl von Schaumpartikeln zusammen. Die
Schaumpartikel werden zunächst
erzeugt und dann in einem Formteilautomaten zu einem Formteil miteinander
verbunden.
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Für
vernetzten Schaum finden vorzugsweise chemische Treibmittel Anwendung.
Dabei stehen verschiedene Herstellungsverfahren zur Verfügung. Alle
Verfahren gehen im wesentlichen von Kunststoff, Additiv, chemischem
Treibmittel, Farbe und Vernetzungsmittel aus. Die Einsatzstoffe
werden vorzugsweise in einen Doppelschneckenextruder aufgegeben,
gut gemischt und extrudiert. Dabei entsteht eine Matrix in Form
von Platten oder Strängen.
Die Matrix expandiert dabei begrenzt. Die eigentliche Expansion
erfolgt in einem Ofen bei höherer
Temperatur, wenn das chemische Treibmittel reagiert.
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Bei einem anderen Verfahren werden
Blöcke geschäumt und
daraus Platten geschnitten.
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Ferner sind Verfahren bekannt, bei
denen die Matrix in einen Kalander extrudiert und die entstehenden
Platten in zweistufig expandiert werden, nämlich in einer ersten Presse
und anschließend
in einer zweiten Presse.
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Aus den expandierten Platten werden
dann die runden oder anders geformten Platten für das Wasserspielzeug herausgeschnitten.
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Der Verschnitt kann vermieden werden, wenn
die Matrix zum Schäumen
in eine Form gelegt wird. Der Schaum nimmt dann zwangsweise die Form
des Formhohlraumes an. Mit einer solchen Form können ohne weiteres nicht nur
runde Scheiben, sondern auch anders konfigurierte Scheiben erzeugt
werden.
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Die Herstellung der erfindungsgemäßen Scheiben
in einer Form hat den Vorteil, daß sich anschließend eine
Konfektionierung des Schaumes erübrigt.
Zugleich entsteht häufig
außen
eine für
die Wasserfestigkeit willkommene Verhautung.
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Soweit zum Beispiel eine Extrusion
erfolgt und aus dem Extrusionsstrang die Scheiben herausgeschnitten
werden müssen,
findet sich an dem Strang eine mehr oder weniger dicke Haut. Die
Versiegelung kann sich bei sonst nicht wasserfestem (nicht Wasser
aufnehmendem) Schaum dann auf die bearbeiteten Schaumflächen beschränken.
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Besonders große Flächen sind zu versiegeln, wenn
die Scheiben aus einem Schaumblock/Blockschaum gewonnen werden.
Die Herstellung von Blockschaum ist relativ beliebt. Dann müssen die
Scheiben jedoch aus dem Block herausgeschnitten werden.
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Das Schneiden von Kunststoffschaum
hat verschiedene Schwierigkeiten. Zwar läßt sich mit einem Bandmesser
leicht ein Konturschnitt durchführen.
Die Schnittfläche
ist regelmäßig nicht
sehr schön.
Bessere Schnittflächen
entstehen zumeist durch Stanzen. Das Stanzen von Schaum ist jedoch hinsichtlich
der Schaumdicke begrenzt. Je dicker, desto unkontrollierbarer werden
die Schnittkanten.
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Eine günstige Schnittfläche entsteht
durch Schneiden mit einem Wasserstrahl.
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Der Wasserstrahl durchdringt den
Schaum bei ausreichendem Wasserdruck sehr leicht. Die Schneidkraft
läßt sich
dabei durch Sandkörner
oder andere Körner
im Wasser noch steigern.
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In der Zeichnung sind verschiedene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt.
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1 zeigt
eine runde Scheibe 1 aus Polyethylenschaum mit einem Raumgewicht
von 30 kg pro Kubikmeter. Die Scheibe 1 hat einen Durchmesser von
1 m, eine Dicke von 100 mm. Der Schaum ist geschlossenzellig extrudiert
und aus einem Extrusionsabschnitt herausgeschnitten. Dadurch ergibt
sich eine Schnittfläche 2.
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Die gesamte Außenfläche ist bis in eine Tiefe von
1 mm verdichtet.
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2 zeigt
den Ausschnitt einer Scheibe 5, die sich von der Scheibe
nach 1 dadurch unterscheidet,
daß sie
sich aus Schichten 6, 7 und 8 zusammensetzt.
Die Schichten 6,7 und 8 sind aufeinanderkaschiert.
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3 zeigte
eine mehrschichtige Scheibe, die aus äußeren Schichten 10 und 11 und
einer Zwischenschicht 12 besteht. Die Schichten 10 bis 12 bestehen,
aus dem gleichen Polyethylenschaumstoff wie die Schichten der Scheibe
nach 2. Die Schichten 10 bis 12 sind
jedoch lösbar
miteinander verbunden. Als Verbindung dient eine mittig angeordnete
Schraube 14. Die Schraube 14 besitzt einen Schraubenkopf,
der in der Schicht 11 versenkt ist. Die Schraube 14 greift
mit ihrem vorderen Ende in eine Schraubenmutter 18. Die
Schraubenmutter 18 besitzt einen Kopf 13, der
gleichfalls in seiner zugehörigen
Schicht 10 versenkt ist. Die Schraubenmutter 18 hat
ein Sackloch 16, welches als Gewindeloch mit dem Gewinde
der Schraube 14 zusammen wirkt.
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Die Schraube 14 besitzt
einen Schlitz 15, die Schraubenmutter 18 einen
Schlitz 17. Die Verschraubung wird mit einem Schraubenzieher
gespannt und umgekehrt mit einem Schraubenzieher gelöst.
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Die Schraube 14 und die
Schraubenmutter 18 bestehen aus Kunststoff. 4 zeigt eine andere Scheibe
mit Schichten 21 und 22 und einer Schraube 20.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist in der Scheibe ein
durchgehender Einsatz 23 mit einem Innengewinde vorgesehen,
welches gleich dem Gewinde der Schraubenmutter 18 in 3 ist.
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Die Bauweise nach 4 erlaubt es, in einem von der Dicke
der Schicht 22 abhängigen
Bereich andere Schichten als die dargestellten Schichten mit entsprechenden
Dickenänderungen
einzusetzen, ohne daß es
einer Änderung
der Schraubverbindung bedarf.
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5 zeigt
eine weitere Scheibe mit Schichten 31,32 und 33.
Anstelle einer Schraubverbindung nach 5 ist
ein stabförmiges
Befestigungselement 30 vorgesehen. Das Befestigungselement 30 besitzt einen
verdickten Kopf 35, der in ein Sachloch 34 greift.
Das Sackloch 34 besitzt eintrittsseitig eine Verengung 36 mit
einer Einlaufschräge.
Zur Herstellung der Verbindung wird das Befestigungselement mit dem
Kopf 35 in das Sackloch 34 gedrückt. Sobald
dabei der Kopf 35 die Verengung 36 passiert hat,
ist der Kopf in dem Sackloch 34 gehalten.