ЛЫЖА Российский патент 1996 года по МПК A63C5/14 A63C5/12 

Изобретение относится к лыжам, содержащим плоские пластины или ленты из материала, армированного волокном и состоящего из плоского текстильного материала и термореактивной синтетической смолы.

Известна лыжа, содержащая сердечник и на его верхней и нижней поверхностях по слою из армированной волокном пластмассы, причем по меньшей мере один из этих слоев представляет собой плоскую пластину или ленту из армированного волокном материала, состоящего из плоского текстильного материала и отвержденной термореактивной синтетической смолы [1]
Недостатком известной лыжи является то, что, поскольку она не содержит плоские пластины или ленты на основе полиакрилнитрильных волокон, сцепление между волокнистым материалом лыжи и связующим, а также сцепление плоских пластин или лент с остальными компонентами недостаточно.

Техническим результатом изобретения является повышение гибкости и восстанавливающей способности лыжи, снижение склонности к расщеплению и повышение стойкости против высоких температур и действующих растворяющим и/или вспучивающим образом жидкостей, механической прочности при очень благоприятной характеристике износа и высокой износостойкости, а также малое водопоглощение.

Указанный результат достигается тем, что в лыже, содержащей сердечник и на его верхней и нижней поверхностях по слою из армированной волокном пластмассы, причем по меньшей мере один из этих слоев представляет собой плоскую пластину или ленту из армированного волокном материала, состоящего из плоского текстильного материала и отвержденной термореактивной синтетической смолы, армирующее волокно составляет от 30 до 70% веса материала и по меньшей мере на 30% состоит из полиакрилнитрильных волокон. Термореактивная синтетическая смола представляет собой фенольную смолу. Она содержит пластифицирующую компоненту, в частности поливинилбутираль.

Плоский текстильный материал состоит на 100% из полиакрилнитрильных волокон. Он представляет собой трикотажное или вязаное полотно, или нетканый материал, или ткань, штапельную пряжу. Фенольная смола представляет собой фенолформальдегидный конденсат с молярным соотношением фенола к формальдегиду от 1:1 до 1:2.

Лыжа дополнительно снабжена слоями из плоского текстильного материала и отвержденной термореактивной синтетической смолы.

Сердечник состоит из склеенных чураков, снабженных на верхней поверхности слоем армированной стекловолокном пластмассы, а на каждой боковой поверхности металлической шиной, при этом на верхней поверхности слоя и на нижней поверхности сердечника расположена плоская лента.

На фиг. 1 и 2 схематично представлены варианты выполнения лыжи, согласно изобретению, поперечное сечение.

На фиг. 1 изображен сердечник 1, состоящий из нескольких секций, например, в виде чураков, склеенных друг с другом. На сторонах сердечника помещены боковые щечки 2, состоящие преимущественно из пластмассы. На верхней поверхности сердечника 1 помещен широкий верхний пояс 3, а на нижней поверхности сердечника 1 широкий нижний пояс 4. Как верхний 3, так и нижний 4 пояса состоят при этом варианте осуществления лыжи из пластмассы, армированной стекловолокном. Под широким нижним поясом 4 помещены две резиновые полосы 5. Далее под широким нижним поясом 4 расположен узкий нижний пояс 6. Этот пояс состоит из плоских лент из ткани из высокопрочных полиакрилнитрильных волокон, содержащей фенолформальдегидную смолу. Лыжа внизу заканчивается беговой поверхностью 7, например, из полиэтилена, и кромками 8, например, из стали. К верхнему широкому поясу 3 примыкают еще несколько слоев самых различных материалов. Два слоя препрега 10, например, из пластмассы, армированной стекловолокном, верхняя кромка 11 из металла, верхний пояс 12 из пластмассы, армированной стекловолокном, а также другие слои 13 и 14 из препрегов.

Согласно другому варианту (см. фиг. 2) вокруг сердечника 1 и боковых щечек 2 помещены широкие верхние пояса 3 и нижний пояс 4 из пластмассы, армированной стекловолокном. Под конструкцию подложены резиновые полосы 5. Ниже широкого нижнего пояса 4 расположен узкий нижний пояс 6. Этот пояс 6 состоит из плоских лент из ткани из высокопрочных полиакрилнитрильных волокон, содержащей отвержденную фенолформальдегидную смолу. Лыжа заканчивается внизу беговой поверхностью 7, например, из полиэтилена и кромками 8, например, из стали. Между узким нижним поясом 6 и беговой поверхностью 7 еще помещена металлическая шина 9, например, из алюминия.

В другом варианте выполнения лыжи, не изображенном здесь (особенно предпочтительном), лыжа соответствует изображенному на фиг. 1 варианту осуществления, в котором осуществлены следующие видоизменения.

Вместо препрегов 10 использованы две металлические шины, например, из алюминия; вместо верхней кромки 11 из металла и узкого верхнего пояса 12 использованы один или два слоя из пластмассы, армированной стекловолокном; вместо слоев 13 и 14 из препрегов использованы один или два слоя из плоских лент из ткани из высокопрочных полиакрилнитрильных волокон, содержащей отвержденную фенолформальдегидную смолу. При этой особенно предпочтительно использовать как над сердечником 1, так и под ним ленты из высокогибкого материала.

Изготовление препрега, который после отверждения в виде плоской пластины или ленты предпочтительно может быть использован в лыжах согласно изобретению, представлено в примере.

П р и м е р.

Пропиточную ванну импрегнирующей установки заполняют смесью смол из 100 кг фенольной смолы, 65%-ой в метаноле (® Фенодур VPP фирмы "Хехст АГ"), 26 кг поливинилбутирала, 25%-й в этаноле (® Мовитал В 30 Т фирмы "Хехст АГ"), 0,2 кг антивспенивателя и 7,9 кг органического растворителя на базе частично эфиризованного низкомолекулярного алкандиоля.

Этой смоляной массой пропитывают ткань из крученой высокопрочной полиакрилнитрильной штапельной пряжи (® Доланит 15 фирмы "Хехст АГ") с весом единицы поверхности приблизительно 225 г/м² на импрегнирующей установке со скоростью импрегнирования 5 м/мин и затем высушивают при температуре между 130 и 150^оС. Полученный препрег имеет следующие свойства,
Содержание смолы приблизительно 46
Истечение смолы 14-17.

Для определения стока смолы 4 слоя препрега с размерами 10 х 10 см в течение 10 мин при 150^оС сжимают с удельным давлением сжатия 5-6 бар. Выпрессованную долю смолы регистрируют количественно и она дает в от исходной массы так называемое истечение смолы.

Волокно, армирующее плоский текстильный материал, используют в гладком или извитом (текстурированном) виде и в виде штапельных волокон, штапельной пряжи или пряжи из комплексной пряжи.

В плоском нетканом текстильном материале волокно представляет собой, как правило, извитые штапельные волокна. Длина штапеля этих волокон составляет, как правило, от 20 до 200 мм. С учетом специальных требований к прочности особенно предпочтительно штапельные волокна длиной приблизительно от 60 до 150 мм.

Предпочтительно использование нетканых материалов из штапельных волокон со средней длиной штапеля от 40 до 120 мм. Нетканые материалы, используемые в материалах ввиду целесообразности, могут дополнительно предварительно упрочняться за счет тепловой обработки, например, за счет каландрирования, в частности с помощью каландров для тиснения или за счет упрочнения связующего, например, за счет связующего горячего отверждения или за счет элементарных нитей связующего с относительно высокой точкой плавления или также за счет механических средств, таких, например, как иглы.

Ткани и трикотажные (вязаные) изделия могут состоять из гладких или преимущественно из текстурированных пряж из комплексных нитей или из вторично выпряденных штапельных пряж. Под текстурированной пряжей следует понимать любую структурированную известным способом пряжу, в частности также фасонные пряжи, такие, например, как петельные пряжи фасонной крутки, которые на основе волоконцев и петелек, отстоящих от поверхности нитей, или за счет введенных при изготовлении утолщений или схватывания выпуклостей, имеют улучшающий схватывание с матричной смолой эффект. Вес единицы поверхности плоских текстильных материалов, содержащихся в материале, находится ввиду целесообразности в диапазоне от 100 до 280 г/м², преимущественно от 120 до 250 г/м², в частности в диапазоне от 120 до 150 г/м².

Особенно предпочтительным образом используют такие материалы, текстильная плоская структура которых состоит из штапельных пряж, содержащих 100% синтетических волокон. Штапельная пряжа со своей стороны может присутствовать в виде однониточной пряжи в виде крученой пряжи и они могут иметь прочие известные эффекты прядения или скрутки.

В качестве текстильной плоской структуры для изготовления используемых согласно изобретению материалов применяют, в частности, ткани со связыванием полотна. При особенно предпочтительном варианте осуществления эти ткани состоят из штапельных пряж, в частности из штапельных пряж на базе высокопрочных полиакрилнитрильных волокон.

Волокно, содержащееся в плоских материалах, составляет 30-70% от веса материала и по меньшей мере на 30% состоит из полиакрилнитрильных волокон.

В качестве природных волокон, которые могут содержаться в материалах, используют целлюлозные волокна, такие, например, как хлопковые или джутовые волокна. В качестве синтетических волокон используют в принципе все известные высокопрочные, высокомолекулярные, достаточно теплостойкие синтетические волокна, такие, например, как частично или полностью ароматические полиамидные волокна, волокна из частично или полностью ароматических сложных полиэфиров. В качестве связующего используют фенольную смолу.

Как уже отмечалось выше, синтетические волокна могут быть извитой или неизвитой формы и в виде бесконечных или штапельных волокон в зависимости от типа текстильной плоской структуры. Титры синтетических волокон ввиду целесообразности находятся в диапазоне от 0,7 до 9 децитекс, в частности от 1,0 до 6,7 децитекс.

Особенно предпочтительно использование плоских текстильных материалов, в частности тканей, настилов, или нетканых материалов из высоковытянутых неокисленных полиакрилнитрильных волокон, которые, например, имеются в продаже под обозначением ® Доланит типов 12 и 15. При этом речь идет об извитых длинных волокнистых типах (длина отрезков около 30-100 мм), характеризующихся хорошим сцеплением внутри комбинированной пряжи, которые поэтому можно хорошо перерабатывать в пряжи/ткани и нетканые материалы. Такого рода высокопрочные волокна отличаются от текстильных полиакрилнитрильных волокон почти вдвое более высокой прочностью волокон, а также их хорошей химической стойкостью и теплостойкостью. Один особенно предпочтительный вариант осуществления материала согласно изобретению содержит, например, трикотажные (вязаное) изделие или, в частности, ткань из извитой, крученой штапельной пряжи из высокопрочных типов полиакрилнитрильных волокон ® Доланит 15 или же нетканый материал из извитых штапельных волокон из высокопрочных типов полиакрилнитрильных волокон ® Доланит 12. Как уже указывалось выше, в качестве термореактивных синтетических смол преимущественно используют фенольные смолы.

В качестве фенольной смолы в материалах, армированных волокном, содержатся известные продукты конденсации фенола и производных фенола с альдегидами, в частности с формальдегидом. В качестве производных фенола рассматриваются, в частности, замещенные фенолы, замещенные алкилом фенолы, такие, например, как крезолы, ксиленолы, и другие алкилфенолы, такие, например, как р-третичный бутил-фенол, октилфенол и нонилфенол, а также арилфенолы, такие, например, как фенилфенол, нафтолы и 2-валентные фенолы, такие, например, как резорцин и биофенол А. В качестве фенольных смол следует понимать как продукты конденсации названных отдельных соединений, так и продукты конденсации смесей названных выше фенолов и производных фенола с альдегидами, в частности с формальдегидом. Если для изготовления фенольных смол должны использоваться отдельные соединения, то следует принимать во внимание, что эти соединения должны иметь по меньшей мере трехкратную функциональность по сравнению с альдегидом. Названные фенольные смолы также могут известным образом модифицироваться для оптимизации специальных свойств за счет добавок ненасыщенных природных или синтетических соединений, таких, например, как древесное масло, канифоль или стирол. Особенно предпочтительными являются продукты конденсации формальдегида с самим фенолом и смеси фенола с меньшими долями названных производных фенола, в частности названных замещенных алкилом фенолов.

Фенольные смолы, содержащиеся в использованных согласно изобретению материалах, имеют обычно молярное соотношение фенола и формальдегида от 1:1 до 1:3, преимущественно от 1:1,2 до 1:2,2. Подходящие фенольные смолы имеются в продаже, например, под типовым обозначением Фенодур VPP 45.

Фенольная смола содержат преимущественно еще одно или несколько веществ, служащих в качестве пластифицирующих компонентов, т.е. расширяющих диапазон эластичности смолы. Такого рода средства содержатся в фенольной смоле ввиду целесообразности в количестве от 1 до 25 мас. преимущественно от 3 до 10 мас. в частности от 4 до 7 мас. В качестве особенно пригодных пластифицируемых компонентов проявили себя эпоксидные смолы, алкидные смолы, а также дериваты поливинилалкоголя, такие как поливинилацетаты, преимущественно поливинилбутираль. Предпочтительные типы поливинилбутираля являются растворимыми в низких алифатических алкоголях, имеют степень ацетализации от 60 до 75% преимущественно от 68 до 72% 6%-ый метанольный раствор предпочтительного поливинилбутираля имеет при 20^оС вязкость от 2 до 20, преимущественно от 4 до 6 мПас.

Термореактивная синтетическая смола, в частности фенольная смола, помимо приведенных добавок может содержать еще следующие обычные в фенольных смолах добавки, такие, например, как антивспениватели, смачивающие средства, средства роспуска (Verlaufmittel), средства повышения сцепления или же следующие пластифирующие средства, а также латентные отвердители. Эти добавки могут содержаться в термореактивной синтетической смоле, если они нужны, в количестве от 2 мас. преимущественно в диапазоне от 0,1 до 1 мас.

В зависимости от желаемой толщины плоских пластин или лент, которые должны изготавливаться из материалов, армированных волокном, материал имеет соответствующее количество слоев плоского текстильного материала.

Фенольная смола в материалах, армированных волокном, имеется практически в отвержденном, т.е. сшитом состоянии.

Особенно предпочтительным образом используют такие формы осуществления материала, которые обладают комбинацией нескольких из названных выше предпочтительных признаков.

Изготовление используемых согласно изобретению плоских пластин или лент осуществляют известным способом за счет того, что полотно описанного выше плоского текстильного материала надлежащим образом, например, за счет пропитки, поднятия ворса или ракельной обработки импрегнируют раствором описанной выше термореактивной синтетической смолы, содержащей при определенных обстоятельствах одну или несколько из приведенных выше добавок, так что импрегнированный материал из расчета твердого к твердому на 30-70 мас. состоит из волокна. Полученный таким образом импрегнированный материал после процесса сушки, при котором отбирается преобладающая часть растворителя и при определенных обстоятельствах вода и при котором смола для регулировки характеристики текучести и отверждения подвергается дальнейшей конденсации, укладывают в несколько слоев и за счет применения давления и тепла приводят в требуемую плоскую форму. Для изготовления плоских пластин или лент сухой препрег разрезают на подходящие отрезки, которые, являясь сложенными друг на друге, подвергаются при давлении тепловой обработке, причем слои сплавляются друг с другом за счет течения смолы.

Из этих плоских пластин или лент из материала, армированного волокном, известными способами изготавливают лыжи.

Сущность изобретения: лыжа, содержащая сердечник со слоем из армированной волокном пластмассы на его верхней и нижней поверхностях. По меньшей мере один из этих слоев представляет собой пластину или ленту из армированного волокном материала, состоящего из плоского текстильного материала и отвержденной термоактивной синтетической смолы, при этом армирующее волокно составляет 30 - 70% от массы материала и по меньшей мере на 30% состоит из полиакрил-нитрильных волокон. Термореактивная синтетическая смола представляет собой фенольную смолу. 8 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Лыжа, содержащая сердечник и на его верхней и нижней поверхностях по слою из армированной волокном пластмассы, причем по меньшей мере один из этих слоев представляет собой плоскую пластину или ленту из армированного волокном материала, состоящего из плоского текстильного материала и отвержденной термореактивной синтетической смолы, отличающаяся тем, что армирующее волокно составляет 30 70% от массы материала и по меньшей мере на 30% состоит из полиакрилнитрильных волокон. 2. Лыжа по п. 1, отличающаяся тем, что термореактивная синтетическая смола представляет собой фенольную смолу. 3. Лыжа по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что термореактивная синтетическая смола содержит пластифицирующую компоненту, в частности поливинилбутираль. 4. Лыжа по пп. 1 3, отличающаяся тем, что плоский текстильный материал состоит на 100% из полиакрилнитрильных волокон. 5. Лыжа по пп. 1 4, отличающаяся тем, что плоский текстильный материал представляет собой трикотажное или вязаное полотно, или нетканый материал, или ткань. 6. Лыжа по пп. 1 5, отличающаяся тем, что плоский текстильный материал представляет собой штапельную пряжу. 7. Лыжа по п. 2, отличающаяся тем, что фенольная смола представляет собой фенолформальдегидный конденсат с молярным отношением фенола к формальдегиду от 1 1 до 1 2. 8. Лыжа по пп. 1 7, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена слоями из плоского текстильного материала и отвержденной термореактивной синтетической смолы. 9. Лыжа по п. 1, отличающаяся тем, что сердечник состоит из склеенных чураков, снабженных на верхней поверхности слоем армированной стекловолокном пластмассы, а на каждой боковой поверхности металлической шиной, при этом на верхней поверхности слоя и на нижней поверхности сердечника расположена плоская лента.