NO763890L - Ski og fremgangsm}te til dens fremstilling. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører ski og fremgangsmåte til fremstilling derav. Hovedformålet med oppfinnelsen er å fremstille et sammensatt skimateriale som i stor grad for-bedrer skikvaliteten.

Det har vært foretatt utallige forsøk på å forbedre styrken og holdbarheten til ski uten tap av den nødvendige bøyelighet og uten å øke vekten eller forandre skiens geometri utover den foretrukne vekt og henholdsvis geometrien for optimal yteevne. Et meget typisk forsøk på å forbedre styrken til ski innebærer forsterking av trelaminater med glassfiberforsterkende materialer. Slike metoder er beskrevet f .eks. i US-pa.tentene nr. 2.213.903, 2.470.227, 2.428.325, 2.634.136 og 2.184.791.

Senere forsøk på å forbedre kvaliteten av ski har konsentrert seg om bruken av sammensatte materialer og struktu-rer, spesielt sammensatte materialer hvori det anvendes plast. Eksempler på slike anvendelser er beskrevet i US-patentene nr. 2.695.178, 2.920.898, 3.201.138, 3.276.784 samt fransk patent nr. 1.241.437.

Til tross for den store vekst når det gjelder slike fremstillingsmetoder, er de resulterende ski fremdeles forbundet med vesentlige ulemper slik som nedsatt bøyeevne og yteevne med økende styrke og tap av dempingsegenskaper. Videre resulterer bruken av et alt for stort antall komponenter i noen skikonstruk-sjoner i ski som ikke har den nødvendige holdbarhet.

Generelt tilveiebringer foreliggende oppfinnelse forbedrede ski fremstilt av et materiale som har viskoelastiske egenskaper. Ski ifølge foreliggende oppfinnelse er spesielt sammensatt av et skilegeme omfattende et sammensatt materiale av kontinuerlige forsterkende fibre innleiret i en matrise eller grunnmasse av et elastomermodifisert plastskum. De kontinuerlige forsterkende fibre er orientert i en bestemt orienteringsvinkel med hensyn til skilegemets lengdeakse. Den forsterkende fiber består fortrinnsvis av vevet glass som er anordnet i skilegemet på en slik måte at fibrene i glassmateri-alet er beliggende i en vinkel på 0° og 90° med hensyn til skiens lengdeakse.

Foreliggende oppfinnelse angår også et skilegeme dannet av et laminert materiale omfattende flere lag av vekslende laminater av kontinuerlige fibre og laminater av skumharpiks. Fibrene er orientert i en vinkel på 0° og 90° i forhold til skiens lengdeakse og skumharpiksen er en syntetisk skumharpiks.

I en annen utførelse av oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte til fremstilling av en forsterket oppskummet harpiksski som har stor bøyelighet og relativt lav vekt og relativt høy styrke.

Disse og andre utførelser av foreliggende oppfinnelse samt viktige trekk og fordeler andre enn de som er nevnt ovenfor, vil fremgå fra følgende beskrivelse i forbindelse med de medfølgende tegninger som viser den foretrukne utførelse ifølge oppfinnelsen og det som ansees å være den beste utførelse av oppfinnelsen. Fig. 1 er et sideriss av en ski ifølge oppfinnelsen vist i sin lengde i forhold til en skala med avmerkinger langs lengden av skalaen.

Fig. 2 er et toppriss av utførelsen i fig. 1.

Fig. 3 viser det foretrukne antall fiberlag og deres

relative lengde i forhold til skiens lengdeakse.

Fig. 4 er et tverrsnitt av en form egnet for fremstilling av en ski ifølge oppfinnelsen.

Fig. 5 er et tverrsnitt tatt langs linjen 5-5 på

fig. 2.

Under henvisning til tegningene rent generelt, og mer spesielt til fig. 1 og 2, har skilegemet en forhøyet flat del 10, kalt fotstykket, som danner bærepartiet for foten, en oppover bøyet tupp 12 og en bakre del 14. Hovedflaten 15 og 17 på undersiden av skien hvor skien berører marken under bruk, er i alminnelighet kalt skiens glideflate. Avstanden fra marken til undersiden av fotstykket vist på fig. 1 med henvisningstall 19 er kalt spennhøyden. Som det fremgår fra fig. 1 og 2 følger således skiens generelle kontur den til en vanlig kjent ski.

Skilegemet er hovedsakelig sammensatt av oppbyggede lag av kontinuerlige forsterkende fibre. De kontinuerlige fibre som kan anvendes ved utførelse av foreliggende oppfinnelse er enhver av de typiske fibre som anvendes i forsterkende harpiksmaterialer, slik som karbonfibre, grafittfibre, glassfibre, borfibre og lignende. Spesielt foretrukket ved utførelse av oppfinnelsen er imidlertid fibre av glass. Det er spesielt foretrukket at fiberlagene er vevede fibre og helst vevede fiber-glassfibre.

Fig. 3 viser flere vevede fiberglass-stofflag 22, 24, 26 og 28. Disse enkeltplatelag av fibre er anordnet i forhold til hverandre slik at skilegemets ytre overflater har en full lengde av fiberforsterkende materiale mens derimot skiens indre omfatter plater av gradvis kortere lengder utragende fra skiens senter til dens endepartier. Anbragt mellom de fiberforsterkende lag er lag av skumharpiks 26, 27, 29 og 31. Videre er det tilføyet et ekstra topplag av skumharpiks 33 og et bunnlag 23. Det ekstra bunnlag 23 av.skumharpiks gir en overflate som kan maskinbehandles f.eks. for å gi adgang for montering av metallkanter. Som det fremgår av fig. 3 forløper topp-harpikslaget 33 og de to bunn-harpikslag 23 og 25 i hele skiens lengde, mens derimot de resterende harpikslag har gradvis avtagende lengder regnet fra skiens senter til dens endepartier. Disse materialer er anordnet i vekslende lag av fiber og harpiks.

Blant det skumharpiks-materiale som er egnet for utførelse av foreliggende oppfinnelse.er materialer slik. som elastomermodifiserte epoksyforbindelser, polypropylen og nylon. Spesielt foretrukket er kondensasjonsprodukter av expiklor-hydrin og bisfenol-A modifisert med karboksylterminert poly-butadienakrylonitrilgummi.

Ved utførelse av foreliggende oppfinnelse er det for å oppnå nødvendig styrke og vekt av skien, spesielt foretrukket at harpiksen har en cellulær skumstruktur. Skum av ovennevnte type er typisk skummet ved hjelp av glass-mikrokuler eller karbon-mikrokuler som finnes i harpiksen. Disse skumtyper betegnes i alminnelighet syntatiske skum. I foreliggende oppfinnelse foretrekkes glass-mik*rokuler. I alminnelighet, vil mengden av glasskuler i harpiksen være i området fra ca. 5 til ca. 30 vekt-% og fortrinnsvis ca. 12 vekt-%, basert på harpik-sens totalvekt.

For at harpiksmaterialet skal ha den nødvendige styrke, er det også ønsket å forsterke det syntatiske skum med oppkuttede fibre slik som bor-, karbon-, grafitt- og glassfibre. Ved utførelsen av oppfinnelsen er det spesielt foretrukket at det syntatiske sku<p>er forsterket med oppkuttede glassfibre. Det er spesielt foretrukket at mengden av oppkuttede glassfibre ligger mellom 5 og 30 vekt-%, basert på totalvekten av den syntatiske skumharpiks.

Skjønt en mengde forskjellige harpiksmaterialer kan anvendes i foreliggende oppfinnelse er det spesielt foretrukket at harpiksmaterialet er et som har en tetthet etter herding i området på ca. 0,75 - 1,0 g/cm 3 og fortrinnsvis i området 0,80 - 0,95 g/cm 3. Fremstillingen av harpikssammensetninger av den ovenfor angitte type utgjør ingen del av oppfinnelsen. Det er spesielt foretrukket å benytte kommersielt tilgjengelige materialer slik som syntatisk skumharpiks med betegnelsen "Narmco 7850".

Den spesielt foretrukne tykkelse for de forskjellige lag er av størrelsesorden fra ca. 1,25 til 2,50 mm. Når det gjelder tykkelsen av det kontinuerlige fiberforsterkende lag er den foretrukne tykkelse mellom ca. 0,25 og 0,50 mm, og det syntatiske skumlag har fortrinnsvis en tykkelse på ca. 1,5 - 2,25 mm.

På fig. 4 er vist et tverrsnitt av en form egnet for forming av en ski ifølge foreliggende oppfinnelse. Formen har en bunndel 32 og en topp 30 som er forsynt med sideflenser 31 og 34. Flensene 31 og 34 er forsynt med hull hvorigjennom det kan føres forbindelsesbolter 42 for festing av toppen av formen slik at trykk kan påføres på materialene som befinner seg i formen under herding. Formen bør naturligvis ha den riktige kontur slik som den som er vist i fig. 1. Det skal bemerkes at det er foretrukket at skien gis den riktige spennhøyde som vist ved 19 i fig. 1, men det skal også nevnes at det i visse tilfeller kan være ønskelig å eliminere spenhhøyden. Hos konkurranseski er

det meget ønskelig med en korrekt spennhøyde.

Det er et meget viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse at de kontinuerlige forsterkende fibre er orientert i skien med en bestemt orienteringsvinkel i forhold til skiens lengdeakse. Det er således spesielt foretrukket at de kontinuerlige forsterkende fibre er orientert i en vinkel på 0 og 90° med hensyn til skiens lengdeakse. Dessuten er omtrent like mengder fibre orientert i en vinkel på 0° og i en vinkel på 90°. Bruken av et strukturvevet glassmateriale er således spesielt egnet ved utførels,en av oppfinnelsen. Som det fremgår fra fig.

5 har skilegemet fibre 62 som er orientert i en vinkel på 90° i

forhold til skiens lengdeakse og fibre 66 som er orientert i en vinkel på 0° i forhold til skiens lengdeakse.

Ved fremstilling av ski ut fra et vevet materiale slik som vevet fiberglass og fra lag eller laminater av elasto-mert syntatisk skum-arkmateriale, oppdeles arkmaterialet i passende bredde og lengde. Som det fremgår fra fig. 3 er lengdene av fiberglasslag 20 og 22 like, hvilket også er til-fellet for lengden av det syntatiske skum 21. De resterende lag er imidlertid kortere.

Ved fremstilling av ski fra vevet materiale, slik som fiberglass og fra en elastomer modifisert syntatisk skumharpiks, anbringes ark av harpiks og fiberglass i en form vekselvis slik som vist på fig. 3.

Det vevede fiberglassmateriale kan med fordel anbringes oppå et ark av syntatisk skumharpiks av tilsvarende lengde og bredde og deretter utskjæres arbeidsstykker med tilstrekkelig størrelse fra dette to-komponentark av harpiks og forsterkende fibre.

Som omtalt ovenfor anvendes ved forming av ski ifølge foreliggende oppfinnelse en form som har den riktige kontur. Denne form vil være i det minste like bred som et par ski, og fortrinnsvis vil formen ha en bredde tilsvarende tre par ski.

Ved fremstilling av ski med en lengde på 195 cm, blir en form med en lengde på 125 cm og en bredde på 60 cm, og med den ønskede skikontur eller form, først foret på sin bunn med et formfrigjørende middel slik som et kommersielt tilgjen-gelig skilleark eller også et silikon-frigjøringsmiddel. Deretter anbringes lagene 23 og 25 av elastomermodifisert syntatisk skum i formen, og slik at de fullstendig dekker bunnen. Lagene 23 og 25 følges av et sammensatt lag av skum og forsterkende fibre med en bredde på 60 cm og en lengde på 195 cm. På fig. 3 er dette vist som et fiberlag 22 fulgt av et skumlag 27. Det neste sammensatte lag av skum og fiberforsterkning (vist på fig. 3 som lag 24 og 29) skjæres slik at det strekker seg fra f.eks. det bakre område B til for eksempel området F. Det neste sammensatte lag skjæres slik at det f.eks. strekker seg fra området C til området F, dvs. målt fra bakre ende.'Denne fremgangsmåte fortsettes for å bygge opp fotstykket der dette er ønsket og for å gi skien den foretrukne profil. De siste to materiallag (lag 28 og 33 på fig. 3, for eksempel) i formen, blir imidlertid skåret slik at de strekker seg i skiens fulle lengde. Ski-råemnet vil typisk omfatte ca. 13 lag skjønt antall lag ved bakre og fremre ender av skien bare vil være ca. 2 eller 3 lag. Formen lukkes og skumharpiksen herdes ved en temperatur på fra ca. 121 - 149°C. Deretter fjernes råemnet og skjæres i et plan perpendikulært på horisontallagene av fiber og skum, slik at man får tre sampassede par ski.

Underdelen på hver ski blir om ønsket og fortrinnsvis maskinbehandlet for tilpassing av metallkanter. Videre blir et lag av polyetylen med meget høy tetthet bundet til undersiden av skien ved hjelp av f.eks. et standard to-kompo-nent epoksyklebemiddel. Til slutt bindes et akrylonitril-butadien-styren-terpolymer-arkmateriale til oversiden av skiene ved hjelp av et epoksyklebemiddel, for utseendeformål.

Som det vil fremgå gir foreliggende fremgangsmåte skipar hvor egenskapene til hver ski i et par er identiske. Dette er spesielt viktig for konkurranseløpere. Videre tilla-ter foreliggende fremgangsmåte konstruksjon av ski med spesielle bøye- og vridningsegenskaper. Av enda større betyd-ning er det imidlertid at foreliggende'oppfinnelse tilveiebringer et skilegeme som består av et homogent viskoelastisk materiale som er fullstendig belastningsbærende. Den enhetlige struktur og elastisitet til det fremstilte skilegeme gir en ski som har høye dempningsegenskaper. Vibrasjonsdempning er et meget viktig trekk ved skikontroll og -hastighet. Skien ifølge foreliggende oppfinnelse er også meget tretthetsbestandig.

Claims (20)

1. Ski, karakterisert ved at den .omfatter et skilegeme dannet av et laminert materiale med flere vekselvise lag av forsterkende fibre og elastomermodifisert syntatisk skum, idet nevnte fibre er kontinuerlige fibre orientert i en vinkel på 0° og 90° i forhold til skiens lengdeakse, og idet skien har viskoelastiske egenskaper.

2. Ski ifølge krav 1, karakterisert ved at den forsterkende fiber utgjøres av vevet glassmateriale.

3. Ski ifølge krav 2, karakterisert ved at det elastomermodifiserte syntatiske skum er valgt fra epoksyskum, polypropylen cg nylonskum.

4. Ski ifølge krav 3, karakterisert ved at det elastomermodifiserte skum er et epoksyd.

5. Ski ifølge krav 4, karakterisert ved at det syntatiske skum inneholder fra ca. 5 til ca. 30 vekt-% glassmikrokuler.

6. Ski ifølge krav 5, karakterisert ved at det elastomere skum inneholder fra ca. 5 til 30 vekt-% oppdelte fibre.

7. Ski ifølge krav 6, karakterisert ved at de oppdelte fibre er valgt fra karbon, bor, silisium, grafitt og glassfibre.

8. Ski ifølge krav 7, karakterisert ved at de oppdelte fibre utgjøres av glassfibre.

9. Skilegeme med et fotstykke og en bakre og fremre del, karakterisert ved . at nevnte skilegeme omfatter: flere vekselvise lag av vevet fiberglassmateriale og elastomermodifisert syntatisk skumharpiks, hvor det forsterkende materiale har fibre som er orientert i * en vinkel på 0 o og 90o i forhold til skilegemets lengdeakse, idet minst to lag av nevnte fiberglass-forsterkende materiale strekker seg langs hele skilegemets lengde, og at minst to lag av skumharpiks er anbragt på skilegemets ytterside og strekker seg i skilegemets fulle lengde, idet resten av lag er av kortere lengde og avgrenser nevnte fotstykke.

10. Skilegeme ifølge krav 9, karakterisert ved at det omfatter ca. 13 vekslende lag ved skiens fot- stykkedel og minst to lag ved skiens bakre og fremre deler.

11. Skilegeme ifølge krav 10, karakterisert ved at den elastomermodifiserte skumharpiks er en epoksy-harpiks med fra ca. 5 - ca. 30 vekt-% glass-mikrokuler.

12. Skilegeme med et fotstykke og en bakre og fremre del, karakterisert ved at skilegemet omfatter: flere vekselvise lag av fiberforsterkning og elastomermodifisert syntatisk skum; idet nevnte lag av fiberforsterkning er vevet fiberglassmateriale hvis fibre er orientert i en vinkel på 0 og ^0° i forhold til skilegemets lengdeakse; idet det elastomermodifiserte syntatiske skum er en epoksy-skumharpiks inneholdende fra ca. 5 til ca. 30 vekt-% glass-mikrokuler og har en herdetetthet i området på ca. 0,75 - 1,0 g/cm 3; idet minst to lag av nevnte skum befinner seg på den ytre del av nevnte skilegeme <p> g i dets fulle lengde; idet minst to lag av fiberforsterkningen strekker seg i skilegemets fulle lengde; og idet resten av vekselvise lag av fiber og skum er anbragt mellom fiberlagene som strekker seg i skiens fulle lengde, slik at man får en ski med et fotstykke.

13. Skilegeme ifølge krav 12, k a r a k t,e r i s ert ved at epoksyharpiksen er et kondensasjonsprodukt av expi-klorhydrin og bisfenol-A modifisert med karboksyterminert polybutadien-akrylonitrilgummi.

14. Skilegeme ifølge krav 13, karakterisert ved at den syntatiske skumharpiks har en herdetetthet på ca.

0,80-0,95 g/cm <3> .

15. Fremgangsmåte til forming av et skilegeme, karakterisert ved at man anordner vekselvise lag av fiberforsterkende materiale og én elastomermodifisert syntatisk skumharpiks i en form, hvor formen har konturen av en ski, idet det fiberforsterkende materiale er arrangert i en vinkel på 0 og 90° i forhold til skiens lengdeakse, idet minst to lag av nevnte fiberforsterkende materiale forløper i hele skiens lengde, idet minst to lag av harpiks er anordnet slik at det befinner seg på skilegemets ytre overflater og forløper i dets fulle lengde, hvor kortere lag-lengder er anordnet progressivt oppover i formen mot topplaget slik at antall lag i den.fremre og bakre del av skien er mindre enn antall lag i fotstykkedelen av skien, hvorved lagene følger skilegemets generelle kontur) og at de således anordnede lag av fiber forsterkende materiale og harpiks oppvarmes hvorved harpiksen herdes.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 15, karakterisert ved at det fiberforsterkende materiale er vevet fiberglass og at det syntatiske skummateriale er et elastomermodifisert epoksyskum inneholdende fra ca. 5 til ca. 30 vekt-% glass-mikrokuler.''

17. Fremgangsmåte til forming av et sampasset par ski, karakterisert ved at man former et ski-råemne som har en bredde på minst to ganger bredden av en enkelt ski og har. den nødvendige lengde og kontur av en ski, ved anbringelse i en form med den nødvendige lengde, bredde og kontur av et første lag av et adskillelsesmiddel som forløper i formens fulle lengde, minst to lag av et elastomermodifisert skum-arkmateriale som forløper i formens fulle lengde, et lag av fiberforsterkende arkmateriale som forløper i formens fulle lengde; deretter anbringer vekselvise lag av skumarkmateriale og fiberforsterkende materiale med gradvis avtagende lengder for tilveiebrin-gelse av en foranderlig kontur med en maksimal tykkelse for derved å definere et fotstykke; anbringer en full lengde av fiberforsterkende materiale og skumharpiks-arkmateriale på toppen av de vekselvise lag, idet hvert-lag av fiberforsterkende materiale har fibre som er orientert.i en vinkel på 0° og 90° i forhold til formens lengdeakse; oppvarmer harpiksen i et tempe-raturområde på fra ca. 121 til ca. 149°C for å herde harpiksen; og at man fjerner råemnet og tilskjærer nevnte emne for opp-nåelse av et sampasset par ski.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at nevnte fiberforsterkende matériale er vevet fiberglass og at nevnte syntatiske skumharpiks er et elastomer-modif isert skum inneholdende fra ca. 5 til ca. 30 vekt-% glass-mikrokuler.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at nevnte skumarkmateriale er et elastomermodifisert epoksymateriale med en herdetetthet på fra ca. 0,75 til ca. 1,0 g/cm .

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert vedat metallkanter festes til nevnte ski og at et ark av polyetylen med høy tetthet deretter festes til skienes underside og et ark av plastfilm festes til skienes overside.