26. Februar 2021

Paddelkraft ist auch Materialfrage

Expertenwissen von Bootsbauer und Olympia-Bronze-Gewinner im Kanu-Slalom Jochen Lettmann: Welche Herstellungsverfahren gibt es, welche Eigenschaften haben die unterschiedlichen Materialien und welche Kombinationen machen Sinn?

Von Sabine Stümges
Fotos: Christian Zicke, Outdoordirekt


1. Paddelblätter

Soviel vorweg: Die Verfahren sind pauschal hinsichtlich der produzierten Eigenschaften der Materialien nicht vergleichbar. So gibt es beispielsweise thermoplastisch hergestellte Blätter, die vergleichbare Steifigkeitswerte erzielen wie Composit-Presslaminate.

  1. Thermoplastisches Herstellungsverfahren
    Die Blätter werden durch Thermoplast - Einspritzen im klassichen Gas-Innendruck-Verfahren (GID) oder in der  ATT-Hohlkammerbauweise der erhitzten Materialien Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Mischungen (Blends) der  Stoffe seinhergestellt. Letzteres Verfahren ermöglicht dünnere und festere Ergebnisse. Es gibt PE in unterschiedlichen Dichten, im Durchschnitt zwischen 0,90 und 0,97 g/cm³. Festigkeit, Härte und Steifigkeit von PE in der reinen Form sind geringer als bei den meisten anderen Thermoplasten, allerdings weist PE hohe Dehnbarkeit und Kälteschlagfestigkeit auf. Polypropylen dagegen wird fast ausschließlich in Kombinationen von „Verstärkern” angeboten. Das können Glas- oder Carbonfasern in Pulverform sein. Diese Verstärkung kann man sich als Steine vorstellen, die einer Betonmischung beigegeben werden und das Material verfestigen. Allgemein gilt: je höher der Anteil, desto hochwertiger. Noch effektiver ist Polypropylen mit einer Verstärkung von 5% bis 30% eingelegter Langglasfaser. Die Verstärkung ist noch effektiver, ermöglicht dünnere und damit leichtere Blätter bei gleicher oder sogar höherer Steifigkeit.
     
  2. Composit-Presslaminat
    Die reinen Composit-Paddelblätter sind Mischungen von einem Fasermaterial mit einer Matrix, also einem Harz, die in einer beheizten Form unter hohem Druck zu Paddelblättern verpresst werden. Die am häufigsten verwendeten Gewebearten sind:
     
    • Glasfaser: Sie werden rein oder anteilig beigegeben. Sie sind preiswert, aber auch relativ elastisch
    • Carbonfaser: Sie werden  rein oder anteilig beigegeben. Das Material ist steifer, leichter, aber auch teurer.
    • Aramid: Wird ausschließlich als Ergänzung zu Glas- und Carbonfasern beigegben. Das meist gelbe Material ist extrem schlagfest und hat sehr hohe Abriebwerte. Es wird beispielsweise zur Verstärkung der Kanten verwendet.
       
    • An den Kanten bieten sich zusätzlich neben Verstärkungen aus Aramid oder Carbon auch Materialien bzw. Kombinationen aus Baumwolle (selten) oder Dynel an. Entscheidend ist die Frage, welches Material an welcher Stelle verwendet wird. Einsatzzweck, Gewicht und Preiskategorie bestimmen die gezielte Auswahl von Fasern und Harzen um das Optimum zu erreichen
       
  3. Composit-Presslaminat mit Vollschaumkern
    Bei Composit-Paddelblättern mit einem Vollschaumkern aus PU oder Expoxid-Harzschaum verleiht dieser durch seine leichte und selbsttragende Art dem Blatt zusätzlich Auftrieb. Das Paddelblatt hat je nach Art des Schaumkerns spezifisches Gewicht (Verhältnis seiner Gewichtskraft zu seinem Volumen) von bis zu unter 1g/cm³ und ist somit leichter als Wasser. Das ist besonders beim Eintauchen und beim Eskimotieren spürbar.

     

2. Die Matrix (für Composite-Blätter)

Die Matrix bei Composite-Presslaminaten ist immer ein Harz. Während bei den Laminaten verschiedene Lagen unterschiedlicher Materialien kominiert werden, kommen die Harze stets in ihrer unvermischten Art zur Anwendung. Zu den am häufigsten verwendeten Grundformen dieser duroplastischen Kunststoffe gehören:

  • Polyesterharz ist das günstigste Material und lässt sich besonders gut mit Glasfasermatten verarbeiten, hat allerdings geringere mechanische Eigenschaften. (besonders relevant für Härte, Elastizität)
  • Vinylesterharz entsteht durch eine Mischung von Epoxidharzen mit Acrylsäure oder Methacrylsäure. Vinylesterharz liegt was seine mechanischen Eigenschaften Steifigkeit und Zugfestigkeit etwa zwischen Polyesterharz und Epoxidharz.
  • Epoxidharz ist das teuerste Material. Es hat stärker ausgeprägte mechanische Eigenschaften, ist geruchsarm, besitzt gute Klebeeigenschaften sowie eine hohe Hydrolysebeständigkeit.

Im Ergebnis muss bei der Verwendung des eher teureren Epoxidharzes deutlich weniger Material benutzt werden, da das Material steifer ist und weniger schnell bricht. Dadurch sind die Paddel mit Expoxidharz (bei gleicher Verwendung der Fasermaterialien) durchschnittlich 5 – 10 % leichter.
 

3. Schaft

Bei den Schäften können grundsätzlich unterschieden werden:

  • Alu-Schäfte
    Diese Schäfte sind je nach Legierung günstiger in der Anschaffung und besonders robust. Sie verzeihen auch einen Felsenkontakt oder einen „herzhaften“ Wurf auf Felsen. Nachteil ist insbesondere die Kälteleitfähigkeit, was Hersteller versuchen durch einen Schrumpfschlauch zu kompensieren.
  • Composit-Schäfte
    Gibt es analog zu den Paddelblättern in der reinen Form oder in kombinierten Varianten zwischen Glasfaser, Karbon oder Aramid. Viele Hersteller bieten die Schäfte wahlweise mit einem unterschiedlich höheren Flexibilitätsgrad an. Die Unterscheidung ist das Ergebnis unterschiedlicher Fasrergewebekombinationen. Unterschiede im Herstellungsprozess ist zum einen die Anzahl der Lagen der Fasergewebe und die Unterscheidung, ob die Ovalisierung der Schäfte bereits in der Negativform entsteht oder ob sie nachträglich in eine ovale Form gepresst werden.
     

 

Und jetzt? Welches Material ist das Richtige?

Grundsätzlich ist die Frage nach dem für alles und jeden geeigneten Material falsch. Denn nur seltenst kommt einer der Stoffe bei einem Paddel – egal ob Schaft oder Paddelblatt – in reiner Form zum Tragen. Dem Hersteller stellt sich immer die Frage nach der perfekten Symbiose von unterschiedlichen Materialien.

Das impliziert zum einen die Frage, an welcher Stelle genau man die einzelnen Komponenten in welcher Menge verbaut. Auch die Menge an Harz bei laminierten Schäften ist entscheidend. Zum anderen sind nicht alle Kombinationen ohne weiteres geeignet. Während Glasfaser und Carbon eine vergleichbare Druckfestigkeit haben (also bei einer ähnlichen Last brechen), sind die Werte bei Carbon und Aramid völlig unterschiedlich. Das zeigt deutlich, dass nicht an jeder Stelle des Blattes die gleichen Kombinationen sinnvoll sind.


Vorteile von Fasermaterialkombinationen:

  gegenüber Carbon
allein
gegenüber Aramid
allein
gegenüber Glasfaser
allein
Carbon / Aramid verbesserte Schlagzähigkeit höhere Steifigkeit  
Carbon / Glasfaser verbesserte Steifigkeit   geringeres Gewicht, höhere Steifigkeit
Aramid / Glasfaser   höhere Steifigkeit geringeres Gewicht, höhere Schlagzähigkeit


Welche Kombination die Richtige ist, hängt im wesentlichen von zwei Faktoren ab – vom Einsatzzweck und vom Preis, den man bereit ist zu zahlen.

 


 


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