DE102004027683A1 - Additive used for modifying the tribological sliding properties of ski coatings comprises silicic acid made hydrophobic - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Zusatzstoff (Additiv) mit modifizierenden Eigenschaften für Skibeläge, welche auf Wintersportgeräte aufgebracht werden und deren tribologische Gleiteigenschaften auf Schnee bestimmen. Der Zusatzstoff (Additiv) kann in Skibeläge beim Extrusions- oder Sinterprozess eingemischt werden. Die Erfindung betrifft ferner Wintersportgeräte in welchen dieser Zusatzstoff vorhanden ist.The The invention relates to an additive with modifying Properties for Ski flooring, which on winter sports equipment be applied and their tribological sliding properties on snow determine. The additive (additive) can be used in skis at the Extrusion or sintering process are mixed. The invention also relates to winter sports equipment in which this additive is present.
Die Qualität von Wintersportgeräten, die zum Gleiten z. B. auf Schnee bestimmt sind, insbesondere von Ski und von Snowboards, wird zu einem großen Teil von ihren Gleiteigenschaften bestimmt. Daher weisen derartige Wintersportgeräte in der Regel eine Gleitbeschichtung auf, die die Gleiteigenschaften der Geräte auf Schnee verbessern soll, und im Allgemeinen als Skibelag bezeichnet wird. Eine derartige Gleitbeschichtung besteht im wesentlichen aus einer Folie, die mit Hilfe geeigneter Kleber auf die Ski bzw. die Snowboards aufgeklebt wird. Eine solche Gleitbeschichtung sollte möglichst hydrophob sein, um eine gute Gleitung zu gewährleisten.The quality of winter sports equipment, for gliding z. B. are determined on snow, in particular of Skiing and snowboarding becomes, to a large extent, their gliding characteristics certainly. Therefore, such winter sports equipment usually have a lubricious coating on which is to improve the sliding properties of the devices on snow, and generally referred to as ski flooring. Such Slip coating consists essentially of a film with Apply suitable adhesive to the skis or snowboards becomes. Such a lubricious coating should be as hydrophobic as possible to ensure a good glide.
Aufgrund seiner hervorragenden Gleiteigenschaften über ein sehr breites Spektrum von verschiedenen Schneearten wurde als Material für die Gleitbeschichtung zunächst Niederdruckpolyethylen verwendet (CH-A 601394), das aber Probleme mit der mechanischen Beanspruchbarkeit und der Verschleißfestigkeit aufweist. Diese Probleme werden durch die Verwendung von höchstmolekularem Polyethylen (PE-UHMW) gelöst, allerdings können Beschichtungen aus PE-UHMW nicht durch Extrusion hergestellt werden, sondern müssen aufwendig z.B. durch Verpressen, Sintern und anschließendes Abschälen hergestellt werden (CH-A 601394).by virtue of its excellent sliding properties over a very wide range of different types of snow was used as the material for the lubricious coating first Low pressure polyethylene used (CH-A 601394), but problems with mechanical strength and wear resistance having. These problems are caused by the use of highest molecular weight Polyethylene (PE-UHMW) solved, however, you can Coatings made of PE-UHMW can not be produced by extrusion, but have to consuming e.g. produced by pressing, sintering and subsequent peeling (CH-A 601394).
Es gibt eine Reihe von Vorschlägen, diese Probleme zu lösen und die Gleitbeläge zu verbessern, beispielsweise durch Verwendung eines durch Extrusion erhältlichen vernetzen Polymers auf Polyethylenbasis (CH-A 601394) oder durch den Einschluß von wasserlöslichen Verbindungen in den Gleitbelag (CH-A 601392). Eine neuere Entwicklung schlägt einen Gleitbelag aus Polytetrafluorethylen vor (AT-B 394 951), was allerdings schon aus Kostengründen wenig vorteilhaft ist und darüber hinaus die Probleme der Gleitbeläge für Wintersportgeräte nicht ausreichend löst. Keiner dieser Vorschläge hat sich in der Praxis durchgesetzt, und moderne Ski bzw. Snowboards weisen in der Regel eine Gleitbeschichtung aus PE-UHMW auf, das aufgrund des hohen Kristallinitätsgrads die höchste mechanische und chemische Beständigkeit der Polyethylene aufweist. Dieses Polyethylen wurde ursprünglich in der Medizintechnik zur Herstellung von Hüftgelenken verwandt und wird unter Verwendung üblicher Antistatika und Gleitmittel pulverförmig wie Duroplaste in Preß- und Sinterverfahren verarbeitet.It gives a number of suggestions to solve these problems and the sliding linings to improve, for example, by using one by extrusion available crosslink polyethylene-based polymer (CH-A 601394) or by the inclusion of water-soluble Compounds in the sliding coating (CH-A 601392). A newer development strikes one Sliding layer made of polytetrafluoroethylene before (AT-B 394 951), which, however for cost reasons is little and advantageous In addition, the problems of sliding linings for winter sports equipment not sufficiently dissolves. None of these suggestions has prevailed in practice, and modern skis or snowboards As a rule, they have a sliding coating made of PE-UHMW due to the high degree of crystallinity the highest mechanical and chemical resistance having the polyethylene. This polyethylene was originally in medical technology for the production of hip joints and is used using standard Antistatic agents and lubricants in powder form such as thermosetting plastics in pressing and sintering processes processed.
Als Zusatzstoffe (Additive) in Skibelägen sind bisher mittels Perlmühlen pulverisierte fluorierte Thermoplasten (z.B.: PTFE, PFA, fluoriertes Polyethylen), Molybdändioxid und Bornittrid bekannt, welche die hydrophoben Eigenschaften, sowie die Reibungseigenschaften modifizieren. Des Weiteren wird zur Verbesserung der Witterungsbeständigkeit, sowie der antistatischen Eigenschaften Graphit und Ruß eingesetzt.When Additives (additives) in Skibelägen are previously pulverized by means of bead mills fluorinated thermoplastics (e.g., PTFE, PFA, fluorinated polyethylene), molybdenum dioxide and boron nitride are known to have the hydrophobic properties, as well modify the friction properties. Furthermore, it will improve the weather resistance, and the antistatic properties of graphite and carbon black.
Aufgrund der starken Konkurrenz von verschiedenen Skibelagsadditivierungen bezogen auf viele Wintersportarten, wie beispielsweise bei alpinen und nordischen Skirennen besteht ständiger Bedarf nach neuen modifizierten Skibelägen, welche bessere tribologische Gleiteigenschaften besitzen und somit ausschlaggebend sind für sportliche Erfolge.by virtue of the strong competition from various ski-coating additives related to many winter sports, such as alpine and nordic ski races, there is a constant need for new modified ones ski coatings, which have better tribological sliding properties and thus are crucial for sporting achievements.
Es besteht allerdings insbesondere ein Bedarf nach einem besseren Skibelag für Wintersportgeräte, der einfach hergestellt werden kann und der gegenüber den bekannten additivierten, auf Polyethylen basierenden Belägen, verbesserte Eigenschaften, insbesondere Gleiteigenschaften, aufweist.It However, there is a particular need for a better ski surface for winter sports equipment, the can be easily prepared and compared to the known additive, polyethylene-based coverings, improved properties, in particular sliding properties, has.
Erfindungsgemäß wird ein Zusatzstoff (Additiv) für Skibeläge zur Verfügung gestellt, der aus hydrophobierter Kieselsäure besteht. Vorzugsweise handelt es sich bei der hydrophobierten Kieselsäure um eine chemisch nachbehandelte hydrophobierte Kieselsäure, insbesondere wird eine hydrophobierte pyrogene Kieselsäure bevorzugt, deren Oberfläche durch eine Funktionalisierung mit hydrophoben Gruppen wie beispielsweise Silanen, Silazanen und Siloxanen etc. irreversibel hydrophobiert wird und auch elektrisch stark leitfähig gemacht wird.According to the invention is a Additive (additive) for ski bases to disposal made of hydrophobized silica. Preferably it is in the hydrophobized silica to a chemically aftertreated hydrophobized silica, In particular, a hydrophobized fumed silica is preferred, whose surface is through a functionalization with hydrophobic groups such as Silanes, silazanes and siloxanes etc. irreversibly hydrophobicized is made and also electrically highly conductive.
Hierbei wird eine hydrophobierte Kieselsäure mit mittleren Primärpartikelgrößen von 1-1000 nm bevorzugt, insbesondere mit mittleren Primärpartikelgrößen von 3-50 nm, besonders bevorzugt wird eine mittlere Primärpartikelgröße von etwa 14 nm. Geeignete Handelsprodukte sind beispielsweise hydrophobierte Kieselsäuren der Firma Degussa aus der Produktgruppe Aerosil R, besonders bevorzugt ist das Produkt Aerosil R 8200.in this connection is a hydrophobized silica with mean primary particle sizes of 1-1000 nm preferred, especially with average primary particle sizes of 3-50 nm, particularly preferred is an average primary particle size of about 14 nm. Suitable commercial products are, for example, hydrophobized silicas the company Degussa from the product group Aerosil R, particularly preferred is the product Aerosil R 8200.
Überraschend wurde gefunden, dass Skibeläge, die zusätzlich mit dem erfindungsgemäßen Modifikator ausgerüstet waren, deutlich bessere tribologische Gleiteigenschaften mit Schnee aufwiesen als nicht damit zusätzlich ausgerüstete Skibeläge.Surprised it was found that skis, the additional with the modifier according to the invention equipped were, significantly better tribological sliding properties with snow had not as additional equipped Ski bases.
- Skibelag 1: FX SmartBase BasicSki cover 1: FX SmartBase Basic
- Skibelag 2: FX SmartBase Si- Type, entspricht FX SmartBase Basic mit 2 Gew.-% Aerosil R 8200Ski cover 2: FX SmartBase Si- Type, corresponds to FX SmartBase Basic with 2% by weight Aerosil R 8200
Zu
quantitativen Analyse wurde ein Versuchsgerät entwickelt, welches einen
objektiven Vergleich der Gleiteigenschaften der neuen erfindungsgemäß additivierten
Beläge
mit Referenzbelägen ohne
das erfindungsgemäße Additiv
ermöglichen sollte.
Der Aufbau ist in
Auf einer schiefen Ebene definierten Neigungswinkels α aus Schnee soll ein Schlitten mit dem zu testenden Belag als Lauffläche hinunterrutschen. Der Schlitten wird eingangs von einem Magneten gehalten. Löst dieser aus, so beginnt die Zeitnahme und der Schlitten durchläuft hierbei drei Lichtschranken (L1, L2, L3).On an inclined plane defined angle of inclination α from snow should slide down a slide with the surface to be tested as a tread. Of the Sled is initially held by a magnet. Solve this off, then the time starts and the slide goes through this three photocells (L1, L2, L3).
Hierbei wird auf der ersten Distanz × 1 (5,5cm) vom Magneten bis L1 die erste Zeit t1 genommen. Daraufhin auf der zweiten Distanz × 2 (50cm) bis zur Lichtschranke L2 die zweite Zeit t2 und schließlich auf der dritten Distanz × 3 (50cm) bis zur Lichtschranke L3 die dritte Zeit t3.in this connection will be on the first distance × 1 (5.5cm) taken from the magnet to L1 the first time t1. Thereupon on the second distance × 2 (50cm) up to the light barrier L2 the second time t2 and finally on the third distance × 3 (50cm) to the light barrier L3 the third time t3.
Zur Steuerung wurde eine CPU der Firma Jetter Modell nano b verwendet.to Control was a CPU of the company Jetter model nano b used.
Der Magnet war ein elektrischer Magnet der Firma IBS mit 24V Eingangsspannung.Of the Magnet was an electric magnet of the company IBS with 24V input voltage.
Als Lichtschranken wurden IR – Lichtschranken der Firma IDEC mit eine Reichweite von 80cm und einer Reaktionszeit von 1 ms gewählt.When Photocells were infrared photoelectric sensors the company IDEC with a range of 80cm and a reaction time selected from 1 ms.
Es
wurden Belagproben mit einer Fläche
von 80 cm2 bei Warm- und Kaltschnee getestet.
Alle Proben wurden auf einer Steinschliffmaschine der Firma Montana
nach dem Crystal Glide Finish – Verfahren mit
der gleichen allround Struktur versehen, wie sie in
Die Beläge wurden bei warmen und nassem Schnee mit einer Schneetemperatur von –2°C und einer Lufttemperatur von +1,5°C, sowie bei kaltem und trockenem Schnee mit einer Schneetemperatur von –6°C und einer Lufttemperatur von –4°C getestet.The coverings were in warm and wet snow with a snow temperature of -2 ° C and a Air temperature of + 1.5 ° C, as well as in cold and dry snow with a snow temperature of -6 ° C and one Air temperature of -4 ° C tested.
Die Beläge wurden nicht mit Skiwachs behandelt.The coverings were not treated with ski wax.
Die Beläge wurden mit doppelseitigem Klebeband und Schraubverbindungen auf den Schlitten montiert.The coverings were on with double-sided tape and screwed on mounted the carriage.
Daraufhin wurde der Schlitten mit dem montierten Belag gewogen.thereupon the carriage was weighed with the pavement mounted.
Als Waage diente eine grammgenaue Präzisionswage der Firma Soehnle Modell 8048 cyber.When Libra served a precise grammatical balance the company Soehnle Model 8048 cyber.
Dann wurde die Wanne auf deren Boden künstlicher Rasen zur besseren Haftung des Schnees lag mit Schnee gefüllt und mit einem Lineal abgezogen, so dass eine ebene Fläche entstand. Vor jedem Lauf wurde die Versuchspiste neu mit Schnee aufgeschüttet und abgezogen.Then the tub on the floor became artificial turf for the better Adhesion of the snow was filled with snow and peeled off with a ruler, leaving a flat surface originated. Before each run, the trial slope was re-filled with snow and deducted.
Danach wurde der Schlitten an der Führung aufgesetzt und ohne Bodenkontakt an den Magneten geführt.After that the sled was put on the guide and guided to the magnet without contact with the ground.
Der Magnet wurde ausgelöst und die Messungen an den Lichtschranken erfolgten.Of the Magnet was triggered and the measurements were made at the photocells.
Es wurden je Belag zehn Läufe durchgeführt und die resultierenden Zeiten aller zehn Läufe gemittelt.It were ten runs per surface performed and the resulting times of all ten runs averaged.
Daraufhin wurden die gemittelten Zeiten miteinander verglichen und die Durchschnittsgeschwindigkeiten errechnet.thereupon the average times were compared and the average speeds calculated.
Ergebnisse:Results:
Alle
Schlitten mit montiertem Belag hatten das gleiche Gewicht, welches
339 g betrug. Der Neigungswinkel α betrug
bei allen versuchen 15°,
was einem Gefälle
von 25,88 % entspricht. 1.
Versuchsreihe warmer und nasser Schnee (Schneetemperatur: –2°C, Lufttemperatur
von +1,5°C) FX
Smartbase Basic
- v:
- Mittlere Geschwindigkeit
- x:
- Strecke
- t:
- für x benötigte Zeit
- v:
- Average speed
- x:
- route
- t:
- time required for x
Auf
einer Anfahrtsstrecke von 105,5 cm war der Skibelag 2 (FX SmartBase
SI – Type)
um 13,26% schneller als der Skibelag 1 (FX SmartBase Basic) bei
dem getesteten Nassschnee schneller. Das Ergebnis ist in
- v:
- Mittlere Geschwindigkeit
- x:
- Strecke
- t:
- für x benötigte Zeit
- v:
- Average speed
- x:
- route
- t:
- time required for x
Auf
einer Anfahrtsstrecke von 105,5 cm war der Skibelag 2 (FX SmartBase
SI – Type)
um 4,05% schneller als der Skibelag 1 (FX SmartBase Basic) bei dem
getesteten Kaltschnee schneller. Das Ergebnis ist in
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