DE20110399U1 - Sliding elements, for example snow sliding elements, with improved properties - Google Patents
Sliding elements, for example snow sliding elements, with improved propertiesInfo
- Publication number
- DE20110399U1 DE20110399U1 DE20110399U DE20110399U DE20110399U1 DE 20110399 U1 DE20110399 U1 DE 20110399U1 DE 20110399 U DE20110399 U DE 20110399U DE 20110399 U DE20110399 U DE 20110399U DE 20110399 U1 DE20110399 U1 DE 20110399U1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sliding element
- elevations
- depressions
- materials
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 61
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 27
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 22
- 238000009739 binding Methods 0.000 claims description 21
- 230000027455 binding Effects 0.000 claims description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 8
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 8
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims 3
- 241000288673 Chiroptera Species 0.000 claims 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 claims 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 claims 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 22
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 18
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 15
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 12
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 10
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 6
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 244000309464 bull Species 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000007688 edging Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 2
- 235000019589 hardness Nutrition 0.000 description 2
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 238000004018 waxing Methods 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000035508 accumulation Effects 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 1
- 210000004904 fingernail bed Anatomy 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000001053 micromoulding Methods 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
- E01C13/10—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds for artificial surfaces for outdoor or indoor practice of snow or ice sports
- E01C13/12—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds for artificial surfaces for outdoor or indoor practice of snow or ice sports for snow sports, e.g. skiing or ski tow track
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
- A63C19/00—Design or layout of playing courts, rinks, bowling greens or areas for water-skiing; Covers therefor
- A63C19/10—Ice-skating or roller-skating rinks; Slopes or trails for skiing, ski-jumping or tobogganing
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63G—MERRY-GO-ROUNDS; SWINGS; ROCKING-HORSES; CHUTES; SWITCHBACKS; SIMILAR DEVICES FOR PUBLIC AMUSEMENT
- A63G21/00—Chutes; Helter-skelters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
Gleitelemente, beispielsweise Schneegleitelemente, mit verbesserten Eigenschaften. Int. Patentklassifikation. A63C 5/04 Ski Ausbildung von SkioberflächeSliding elements, for example snow sliding elements, with improved properties. International patent classification. A63C 5/04 Ski Formation of ski surface
Diese Erfindung betrifft insbesondere Gleitelemente, beispielsweise Schneegleitelemente, deren Oberflächen durch spezielle Strukturierungen sowie durchThis invention relates in particular to sliding elements, for example snow sliding elements, whose surfaces are provided by special structures and by
lO^-Kqmbinationen aus Materialien, Oberflächenveränderungen und anderweitige form-, material- und funktionsverändernde Maßnahmen dahingehend verbessert werden, dass das Gleitelement Vorteile aufweist, sowohl im Bereich aerodynamischer als auch hydrodynamischer Reibungswiderstände (Verminderung von Turbulenzen und Beeinflussung von Strömungsabriß-, bzw. Strömungsablöseverhalten), als auch im Bereich des Gleitens auf dem jeweiligen Untergrund, zusätzlich dazu wird es sowohl in seiner Funktion optimiert / wird sicherer im Gebrauch und ebenso wird Verschmutzung/Vereisung reduziert.lO^ combinations of materials, surface changes and other form, material and function changing measures can be improved so that the sliding element has advantages, both in the area of aerodynamic and hydrodynamic frictional resistance (reduction of turbulence and influencing of flow separation or flow separation behavior), as well as in the area of gliding on the respective surface, in addition to this, it is optimized in its function / becomes safer in use and also contamination / icing is reduced.
Diese Erfindung kann auf alle Oberflächen von Objekten angewendet werden, welche bei Bewegungen Reibungswiderständen ausgesetzt sind, z.B. durch Luftreibung (Gasgemisch) oder Flüssigkeitsreibung (Wasser), aber auch durch Reibungsvorgänge an, auf oder mit Feststoffen, oder beliebige Kombinationen dieser Aggregatszustände, bzw. Kombinationen von Mischungen oder Gemengen gleicher Aggregatszustände. Zweck dieser Erfindung ist es, verbesserte Reibungswiderstandswerte zu erzielen, besonders bei Haft-, und Gleitreibungsvorgängen, bzw. einer beliebigen Kombination dieser Reibungsarten miteinander. Des weiteren schließt diese Erfindung die Verminderung aller vorkommenden Gleitreibungseffekte mit ein, zwischen bewegten Körpern mit bewegten oder nicht bewegten Materialien/Medien, sowie zwischen allen nicht bewegten Körpern mit bewegten Materialien/Medien.This invention can be applied to all surfaces of objects that are exposed to frictional resistance during movement, e.g. due to air friction (gas mixture) or liquid friction (water), but also due to friction processes on, with or with solids, or any combination of these aggregate states, or combinations of mixtures or blends of the same aggregate states. The purpose of this invention is to achieve improved frictional resistance values, particularly in static and sliding friction processes, or any combination of these types of friction with each other. Furthermore, this invention includes the reduction of all sliding friction effects that occur between moving bodies with moving or non-moving materials/media, as well as between all non-moving bodies with moving materials/media.
Außerdem wird durch eine entsprechende Anwendung der Erfindung erreicht, dass durch die verbesserten Oberflächen der Gleitelemente sowohl eine verbesserte, sicherere Funktion der Oberflächenelemente (Bindung, Skibremse, etc.) erzielt wird, als auch eine beträchtliche Reduzierung der Vereisung / Verschmutzung (Ablagerung von nicht erwünschten Materialien auf der Oberfläche) dieser Elemente, was den Gebrauch und Tragekomfort der Gleitelemente optimiert.Furthermore, by applying the invention accordingly, the improved surfaces of the sliding elements result in both an improved, safer function of the surface elements (binding, ski brake, etc.) and a considerable reduction in the icing/contamination (deposition of undesirable materials on the surface) of these elements, which optimizes the use and comfort of the sliding elements.
Sinnvollerweise lassen sich Informationen zum der Stand der Technik am besten an konkreten Anwendungsbeispielen von Gleitelementen, insbesondere Schneegleitelementen (z. B. Alpinski), darstellen.
Die Laufflächen der heute produzierten Skier sind aus günstig herzustellenden Polymeren, wie z.B. Polyethylen, und haben üblicherweise kleine, in Fahrtrichtung verlaufende Einkerbungen (längsgerichtet), welche die früher übliche Mittelfurche ersetzen.It makes sense to best present information on the state of the art using concrete application examples of sliding elements, in particular snow sliding elements (e.g. alpine skis).
The running surfaces of the skis produced today are made of inexpensive polymers, such as polyethylene, and usually have small notches running in the direction of travel (lengthwise), which replace the central groove that was previously common.
PE ist ein günstiges Material, welches aufgrund seiner thermoplastischen Eigenschaften, &iacgr;&ogr; sowohl mit minimalem Aufwand, als auch preisgünstig in die entsprechende Form gebracht werden kann.PE is an inexpensive material which, due to its thermoplastic properties, can be molded into the appropriate shape with minimal effort and at a reasonable cost.
Zielsetzung vieler Patentanmeldungen ist es, durch den Einsatz neuer Materialien die Laufflächen von Gleitelementen insoweit zu verändern, daß das jeweilige Gleitelement schneller auf dem jeweiligen Untergrund gleiten kann. Es gibt verschiedene Patentanmeldungen, die andere Materialien, mit z.T. verbesserten Eigenschaften, für den Gebrauch vorsehen, siehe Beispiel Titannitritbeschichtung DEl 9909 598 Al. Nachteil vieler dieser Ideen ist es, dass sehr teuere Materialien verwendet werden müssen, oder dass die Herstellung der jeweiligen Laufsohlen sehr teuer und aufwendig ist, besonders im Hinblick darauf, dass damit nur ein Teil des Gleitelements verbessert werden kann.The aim of many patent applications is to change the running surfaces of sliding elements by using new materials so that the respective sliding element can slide more quickly on the respective surface. There are various patent applications that provide for the use of other materials, some with improved properties, see example titanium nitride coating DEl 9909 598 Al. The disadvantage of many of these ideas is that very expensive materials have to be used, or that the production of the respective soles is very expensive and complex, especially considering that only part of the sliding element can be improved.
Der Nachteil der momentan üblichen Laufsohlen besteht unter anderem darin, dass die Benetzbarkeit des Polyäthylenmaterials, aufgrund seiner momentan gebräuchlichen Art der Strukturierung, durch Wasser noch relativ groß ist.The disadvantage of the currently common outsoles is, among other things, that the wettability of the polyethylene material by water is still relatively high due to the type of structuring currently in use.
Das heißt also, dass die so vorhandenen Gleitreibungskräfte das Gleiten des Gleitelements auf dem Untergrund behindern.This means that the existing sliding friction forces hinder the sliding of the sliding element on the surface.
Ohne Wachs liegen die Benetzbarkeitswerte von PE-Flächen bei Randwinkeln unter 80°, d. h. als Folge davon entsteht ein vermindertes Gleitvermögen des Gleitelements u. a. durch erhöhte Reibungswerte.Without wax, the wettability values of PE surfaces at contact angles below 80° are, i.e. as a result, the sliding ability of the sliding element is reduced, among other things due to increased friction values.
Im momentanen Gebrauch werden die Gleitreibungskräfte durch spezielle Wachsmischungen vermindert, welche u.a. die Aufgabe haben, die Benetzbarkeit der Laufsohlenoberfläche durch Wasser zu verringern.In current use, the sliding friction forces are reduced by special wax mixtures, which, among other things, have the task of reducing the wettability of the outsole surface by water.
Dabei werden heute mit guten SpezialWachsen (Fluorwachsen) Benetzbarkeitswerte in Form von messbaren Randwinkeln/Kontaktwinkeln von ca. 120° erreicht, im Gegensatz zu ca. 80° - 90° Randwinkeln bei PE Flächen mit üblichen Wachsen.Today, with good special waxes (fluorine waxes), wettability values in the form of measurable contact angles of approx. 120° are achieved, in contrast to approx. 80° - 90° contact angles for PE surfaces with conventional waxes.
Dt 20 i 10.399 U1Dt 20 i 10.399 U1
Des weiteren wurde versucht, durch Veränderungen der äußeren Form der Schneegleitelemente reibungsvermindemde Wirkungen zu erzielen, um die Aerodynamik des Gleitelements dahingehend zu verbessern, dass das Gleitelement komfortabler zu fahren sei. Zusätzlich dazu sollte durch die Verminderung der Luftreibung, ebenfalls eine höhere Gleitgeschwindigkeit ermöglicht werden.Furthermore, attempts were made to achieve friction-reducing effects by changing the external shape of the snow sliding elements in order to improve the aerodynamics of the sliding element so that it would be more comfortable to ride. In addition, a higher sliding speed should also be made possible by reducing air friction.
Viele dieser bestehenden Erfindungen haben den Nachteil, teuer und unwirtschaftlich zu sein, außerdem bringen sie teilweise andere Nachteile mit sich, wie z. B. eine Erhöhung des Gewichts des Gleitelements oder andere Nachteile, bei der Anwendung, Lagerung oder Benutzung, welche infolge der andersartigen Bauform auftreten.Many of these existing inventions have the disadvantage of being expensive and uneconomical, and they also sometimes have other disadvantages, such as an increase in the weight of the sliding element or other disadvantages in application, storage or use, which arise as a result of the different design.
Ein weiteres, nicht ausreichend gelöstes Problem bei der Benutzung von Gleitelementen, und hier insbesondere Schneegleitelementen, ist die auftretende Behinderung der Benutzung des Schneegleitelements durch Schneeablagerungen und Vereisungen auf den Oberseiten des Schneegleitelements. Dies kann sowohl ein Sicherheitsrisiko darstellen, als auch zu Behinderungen während des Fahrens führen, und auch zu Problemen beim Anschnallen des Schneegleitelements. Diese Probleme betreffen sowohl das Schneegleitelement selbst, als auch den Bindungsbereich und den Skistiefel. Es ist aufgrund von Schnee oder Eis im Bereich der Bindung und/oder der Sohle des Skistiefels oft nicht möglich, in die Bindung einzusteigen und diese ordnungsgemäß einrasten zu lassen.Another problem that has not been adequately solved when using sliding elements, and in particular snow sliding elements, is the hindrance to using the snow sliding element caused by snow deposits and ice on the top of the snow sliding element. This can pose a safety risk and lead to hindrances while skiing, as well as problems when fastening the snow sliding element. These problems affect both the snow sliding element itself and the binding area and the ski boot. Due to snow or ice in the area of the binding and/or the sole of the ski boot, it is often not possible to get into the binding and engage it properly.
Für diese Probleme werden diverse Lösungen in Form von Kratz- und Reibeelementen angeboten, welche auf oder an dem Ski, an der Bindung am Skistock oder separat zu gebrauchen sind (Beispiele JP 811 73 87 und FR 270 02 08). Diese Lösungen bringen allerdings einige Nachteile mit sich. Das Hauptproblem dürfte hierbei die unzureichende Attraktivität eines solchen Gegenstandes für den potentiellen Benutzer sein. Ein solcher Gegenstand ist entweder störend, wenn man ihn immer dabei haben soll, ebenfalls störend, unter Umständen sogar gefährlich, wenn er sich an dem Schneegleitelement, dem Skistock oder einem sonstigen Ausrüstungsgegenstand befindet. Außerdem ist es ein zusätzliches Produkt, welches, da je nach herrschenden Schnee- bzw. Wetterbedingungen nicht immer notwendig, von den meisten Benutzern von Schneegleitelementen als lästiges Accessoire betrachtet werden dürfte.Various solutions are available for these problems in the form of scratching and rubbing elements which can be used on or at the ski, on the binding, on the ski pole or separately (examples JP 811 73 87 and FR 270 02 08). However, these solutions have some disadvantages. The main problem is that such an object is not attractive enough for the potential user. Such an object is either annoying if you have to have it with you all the time, or annoying, and in some cases even dangerous, if it is attached to the snow gliding element, the ski pole or another piece of equipment. In addition, it is an additional product which, since it is not always necessary depending on the prevailing snow or weather conditions, is likely to be viewed by most users of snow gliding elements as an annoying accessory.
Es gibt auch anders geartete Versuche, die Vereisung und Verschmutzung von sicherheitsrelevanten mechanischen Teilen an oder auf dem Schneegleitelement zu verhindern bzw. zu vermindern. Dabei werden zum Beispiel Schneeschützer an oder aufThere are also other attempts to prevent or reduce the icing and contamination of safety-relevant mechanical parts on or in the snow sliding element. For example, snow guards are installed on or in the
dem Schneegleitelement angebracht, was folglich zu höherem Gewicht, umständlicherer Handhabung, sowie anderen Fahreigenschaften führt und natürlich wie bei den Eiskratzern - auch als Zusatzaccessoire erworben, bzw. zusätzlich angebracht werden müsste. Dies ist somit wieder mit Kosten und Aufwand für den Benutzer verbunden.the snow sliding element, which consequently leads to higher weight, more cumbersome handling, as well as different driving characteristics and of course - as with the ice scrapers - also has to be purchased as an additional accessory or attached additionally. This again involves costs and effort for the user.
Die Benetzbarkeit von PE-Laufsohlen wird im momentanen Gebrauch dadurch vermindert, dass auf den Belag Wachs, welches seinerseits besonders hydrophobe Eigenschaften besitzt, aufgetragen wird. Der Erfolg des Wachsens erhöht sich dadurch, dass das Wachs bei erhöhter Temperatur (ca. 1300C) aufgetragen wird (Heißwachsen). Dieser Prozess führt dazu, dass das Wachs in die oberste Schicht des Polymers eindringen kann und dadurch eine Verbesserung der hydrophoben Eigenschaften des Polymers, d.h. des Belags der Laufsohle, erreicht wird. Der Nachteil bei dieser Prozedur, bei normal strukturierten Laufsohlen, besteht darin, dass die Laufsohle durch ihre relativ grobe Struktur, und der demzufolge nur geringfügig vergrößerten Oberfläche, nur eine sehr begrenzte Menge Wachs aufnehmen bzw. einlagern kann.The wettability of PE outsoles is reduced in current use by applying wax to the coating, which in turn has particularly hydrophobic properties. The success of waxing is increased by applying the wax at a higher temperature (approx. 130 0 C) (hot waxing). This process means that the wax can penetrate into the top layer of the polymer, thereby improving the hydrophobic properties of the polymer, i.e. the coating of the outsole. The disadvantage of this procedure for normally structured outsoles is that the outsole can only absorb or store a very limited amount of wax due to its relatively coarse structure and the resulting only slightly increased surface area.
Die erwähnten Strukturen haben ebenfalls den Nachteil, dass bei derzeit gebräuchlicher, feiner Längsstrukturierung der Laufsohle, bei nassen Schneeverhältnissen, der Wasserfilm unter dem Ski nicht hinreichend reguliert und somit das überschüssige Wasser nicht abtransportiert werden kann. Dies kann zu einem Saugeffekt führen, wenn keine Luft zwischen die korrespondierenden Flächen eindringen kann bzw. vorher schon eingelagert war.
Sollte zur Verhinderung des Saugeffekts zusätzlich eine diagonale Struktur eingesetzt werden, um das überschüssige Wasser seitlich abzuführen und Luft zwischen die Oberflächen zu bringen, entsteht das Problem, dass durch die quer oder schräg zur Fahrtrichtung verlaufenden Strukturen erhöhte Reibung mit dem Untergrund entsteht und die Gleitfähigkeit dadurch herabgesetzt wird.The structures mentioned also have the disadvantage that, with the fine longitudinal structure of the outsole that is currently in use, the water film under the ski is not sufficiently regulated in wet snow conditions and thus the excess water cannot be removed. This can lead to a suction effect if no air can penetrate between the corresponding surfaces or if it was already trapped.
If, in order to prevent the suction effect, a diagonal structure is also used to drain the excess water sideways and bring air between the surfaces, the problem arises that the structures running transversely or diagonally to the direction of travel cause increased friction with the ground and thus reduce the sliding ability.
Um bei einigen anderen Anwendungen Reibungswiderstände zu verringern, sind auf dem Markt schon z.B. Folien bekannt, welche auf Flugkörper aufgeklebt bessere Werte der Luftreibungswiderstände erzielen lassen. Untersuchungen im Windkanal haben gezeigt, dass die reibungsvermindernde Feinstruktur die Strömung offenbar besonders günstig um den Körper herumführen kann, ohne dass sich Verwirbelungen bilden, die den Gesamtwiderstand stark erhöhen.In order to reduce frictional resistance in some other applications, there are already films on the market that can be glued to aircraft to achieve better values for air frictional resistance. Wind tunnel tests have shown that the friction-reducing fine structure can guide the flow around the aircraft particularly well without creating turbulence that would greatly increase the overall resistance.
DE 2Oi 10399 UiDE 2Oi 10399 Ui
Ebenso werden vergleichbare Strukturen benutzt, um Reibungswiderstände im Wasser zu vermindern. Diverse Arten von Mikrostrukturen werden z.B. in Form von Folien für Rümpfe von Schiffen oder für Schwimmanzüge (EP 1 048 232) verwendet. Weiterhin sind Mikrostrukturen bekannt, welche, in Verbindung mit Wasser als abspülender Substanz, nahezu selbstreinigende Oberflächen erzeugen, z.B. Beton- oder Keramikkörper: DE 199 58 321 Al, und DE 199 47 524 Al, sowie die Herstellung von hydrophoben, im Idealfall ultraphoben Oberflächen, mit unterschiedlichen Materialien und Herstellungsverfahren, z. B. DE 198 60 139 Cl.Similar structures are also used to reduce frictional resistance in water. Various types of microstructures are used, for example, in the form of films for ship hulls or for swimsuits (EP 1 048 232). Furthermore, microstructures are known which, in combination with water as a rinsing substance, produce almost self-cleaning surfaces, e.g. concrete or ceramic bodies: DE 199 58 321 Al, and DE 199 47 524 Al, as well as the production of hydrophobic, ideally ultraphobic surfaces, with different materials and production processes, e.g. DE 198 60 139 Cl.
&iacgr;&ogr; Das allgemeine Problem bei vielen Verbesserungen von Gleitelementen besteht darin, dass fast immer versucht wird, nur einen ganz speziellen Teil eines Elements, einer Vorrichtung usw. mittels geeigneter Verbesserungen zu optimieren. Im Gegensatz dazu hat die hier beschriebene Erfindung mehrere positive Auswirkungen und zwar nicht nur partiell auf ein bestimmtes Teil am Gleitelement, sondern sowohl auf die Optimierung einzelner funktioneller Einheiten (Laufsohle, Bindungsbereich usw.), als auch auf die Funktionsweise des gesamten Gleitelements. Die erfindungsgemäße Verbesserung am Gleitelement wird erreicht durch entsprechende Strukturanpassung bzw. Neu- oder Teilstrukturierung von Flächen mit erfindungsgemäßer MikroStruktur, die bisher nicht strukturiert waren, bzw. solchen Oberflächen, die zwar schon Strukturen aufweisen, jedoch durch MikroStruktur verbessert und ergänzt werden können. Dies bringt eindeutige Vorteile und Verbesserungen gegenüber anderen, bisher angewandten Lösungen.&iacgr;&ogr; The general problem with many improvements to sliding elements is that attempts are almost always made to optimize only a very specific part of an element, a device, etc. by means of suitable improvements. In contrast, the invention described here has several positive effects, not only partially on a specific part of the sliding element, but both on the optimization of individual functional units (outsole, binding area, etc.) and on the functionality of the entire sliding element. The improvement to the sliding element according to the invention is achieved by appropriate structural adaptation or new or partial structuring of surfaces with the microstructure according to the invention that were previously not structured, or such surfaces that already have structures but can be improved and supplemented by microstructure. This brings clear advantages and improvements over other solutions used to date.
Der Erfindung liegt nun unter anderem die Aufgabe zugrunde, Gleitelemente dahingehend zu verbessern, dass &zgr;. &Bgr;. die Laufsohle durch geeignete Mikrostrukturierung einen geringeren Reibungswert mit dem Untergrund erreicht und somit das Gleitelement besser und schneller gleiten kann.One of the tasks underlying the invention is to improve sliding elements in such a way that the outsole achieves a lower friction value with the ground through suitable microstructuring and thus the sliding element can slide better and faster.
Weiterhin bewirkt die Erfindung, auf den übrigen Oberflächen außer der Laufsohle aufgebracht, eine Reduzierung des Luftwiderstandes des gesamten Gleitelements, so dass hier zusätzlich sowohl eine komfortablere Nutzung, als auch eine schnellere Gleitgeschwindigkeit erreicht werden kann.Furthermore, the invention, when applied to the other surfaces except the outsole, reduces the air resistance of the entire sliding element, so that both more comfortable use and a faster sliding speed can be achieved.
Darüber hinaus kann mit Hilfe einer besonderen Mikrostrukturvariante dieser Erfindung das Problem der Verschmutzung des Gleitelements, sowie die unerwünschte Ablagerung von Schnee und Eis an und auf dem Gleitelement, sowie im Bindungsbereich reduziert bzw. verhindert werden.In addition, with the help of a special microstructure variant of this invention, the problem of contamination of the sliding element, as well as the undesirable deposition of snow and ice on and in the binding area, can be reduced or prevented.
r5j::· OsVi ifi ^u O Ulr 5 j::· OsVi ifi ^u O Ul
Sowohl das Fahren mit dem Gleitelement, als auch das Einsteigen in die Bindung wird dadurch erheblich erleichtert.This makes both riding with the gliding element and getting into the binding much easier.
Darüber hinaus werden die Gefahren deutlich verringert, was Probleme mit der Skibindung, sowie der Skibremse bzw. allen bewegten, mechanischen Elementen angeht.In addition, the risks of problems with the ski binding, the ski brakes and all moving mechanical elements are significantly reduced.
Das mögliche Auftreten von Fehlfunktionen kann reduziert werden, da die Wahrscheinlichkeit des Auftauchens von Problemen aufgrund des Nichtauslösens/Blockierens der Bindung, bzw. des unbeabsichtigten Auslösens infolge von Fremdkörpern (Eis, Schnee, Schmutz usw.) weitestgehend verhindert werden kann, da nahezu alle Fremdkörper an der erfindungsgemäßen strukturierten Oberfläche keinen Halt finden, bzw. sehr einfach durch Wasser abgewaschen werden können. Außerdem werden die erfindungsgemäß strukturierten Gleitelemente, sowie alle anderen in dieser Weise strukturierten Körper, Schuhe, Kleidungsstücke usw. weniger leicht schmutzig und haben den Vorteil sich leichter reinigen zu lassen, bzw. auch beim offenen Transport, z. B. auf dem Fahrzeug weniger schmutzig zu werden.The possible occurrence of malfunctions can be reduced because the probability of problems arising due to the binding not releasing/blocking or unintentional release due to foreign bodies (ice, snow, dirt, etc.) can be largely prevented because almost all foreign bodies cannot find a hold on the structured surface according to the invention or can be washed off very easily with water. In addition, the sliding elements structured according to the invention, as well as all other bodies, shoes, clothing, etc. structured in this way, become less easily dirty and have the advantage of being easier to clean and also of becoming less dirty during open transport, e.g. on the vehicle.
Mit Streichlinienstrukturen (hauptsächlich in Bewegungsrichtung verlaufende Mikrostrukturen) haben die Mikrostrukturen eher Reibungsverminderungs- und Turbulenzverminderungsfunktion, ohne Streichlinienstrukturen (richtungsunabhängige Strukturierung) eher Selbstreinigungsfunktion.With streakline structures (microstructures running mainly in the direction of movement), the microstructures tend to have a friction-reducing and turbulence-reducing function, while without streakline structures (direction-independent structuring) they tend to have a self-cleaning function.
Bei dieser Erfindung entstehen dem Nutzer praktisch keine zusätzlichen Kosten, da die Erfindung mit dem Ski mitgekauft wird und dieser durch die Verbesserungen ein hochwertigeres Produkt darstellt. Es gibt keine negativen Zusatzmerkmale am optimierten Produkt, wie z.B. erhöhtes Gewicht, abstehende, verletzungsgefährdete Teile o.a., die den Vorteil der Verbesserung in Nachteile umkehren könnten, was andere Bereiche der Benutzung angeht.This invention involves practically no additional costs for the user, as the invention is purchased with the ski and the improvements make the ski a higher quality product. There are no negative additional features on the optimized product, such as increased weight, protruding parts that could cause injury, etc., which could turn the advantage of the improvement into disadvantages in other areas of use.
Durch die Mikrostrukturierung der Oberfläche vergrößert sich diese flächenmäßig sehr stark, bei geeigneten, sehr dünnflüssigen Heißwachsen kann diese Art der Oberfläche eine sehr viel größere Wachsmenge in sich einlagern als die üblichen Laufsohlenbelagsstrukturen. Außerdem wird durch die viel feinere Strukturierung auch die Wachsaufnahme selbst erleichtert.The micro-structuring of the surface greatly increases its surface area. With suitable, very thin hot waxes, this type of surface can store a much larger amount of wax than the usual outsole covering structures. In addition, the much finer structuring also makes it easier to absorb the wax.
Vergleichbar verhält es sich mit anderen, die Gleitfähigkeit eines Gleitelements fördernden Substanzen, wie z. B. Sprays oder Flüssigkeiten, welche das Vereisen verhindern und u. a. bei stark strukturierten Langlaufskis statt Wachs zur AnwendungThe situation is similar with other substances that promote the sliding properties of a sliding element, such as sprays or liquids that prevent icing and are used instead of wax on heavily structured cross-country skis.
kommen. .come. .
Diese Erfindung ist in erster Linie darauf ausgerichtet, die Oberflächen von Gleitelementen, z. B. Sportgeräten, insbesondere Skiern, Snowboards und anderen Schneegleitelementen zu optimieren.This invention is primarily aimed at optimizing the surfaces of sliding elements, e.g. sports equipment, in particular skis, snowboards and other snow sliding elements.
Die Verbesserungen werden hier, stellvertretend für alle Anwendungen, am Beispiel des geläufigsten Wintersportgerätes - Ski - beschrieben.The improvements are described here, representative of all applications, using the example of the most common winter sports equipment - skis.
Sinn und Zweck dieser Erfindung ist es, sowohl die Gleiteigenschaften des Gleitelements, insbesondere eines Skis, als auch die Benutzung im allgemeinen zu vereinfachen und zu verbessern.
Die Fortbewegung beim Skifahren wird im Prinzip von zwei Faktoren beeinflusst: Der erste ist der Luftwiderstand, der zweite sind die Reibungskräfte auf dem Schnee, bzw. dem Untergrund allgemein, welche hauptsächlich aus Gleitreibungskräften und Haftreibungskräften bestehen.The purpose of this invention is to simplify and improve both the sliding properties of the sliding element, in particular of a ski, and its use in general.
In principle, movement when skiing is influenced by two factors: The first is air resistance, the second is the frictional forces on the snow or the ground in general, which mainly consist of sliding friction forces and static friction forces.
Erfindungsgemäß wird diesen Widerständen, durch die in Anspruch 1 dargestellten Verbesserungen, in Form von erfindungsgemäß strukturierten Oberflächen entgegengewirkt.According to the invention, these resistances are counteracted by the improvements presented in claim 1 in the form of surfaces structured according to the invention.
Durch die erfindungsgemäße Strukturveränderung der Oberflächen des Gleitelements lassen sich beide Arten von Widerstandkräften vermindern, d. h. durch geeignete Mikrostrukturierung der Oberfläche. Und zwar sowohl der Laufsohle, als auch der gesamten Oberseite des Skis, einschließlich der Stahlkanten und der Seitenwangen des Skis.By changing the structure of the sliding element's surface according to the invention, both types of resistance forces can be reduced, i.e. by appropriately microstructuring the surface. This applies to both the outsole and the entire top of the ski, including the steel edges and the sidewalls of the ski.
Die hier beschriebene Erfindung besteht aus mehreren Verbesserungen, die nicht zwangsläufig in einem und demselben Produkt zur Anwendung kommen müssen, sondern jede einzelne Verbesserung kann auch separat genutzt werden. Bei der Ausnutzung aller Möglichkeiten, jedoch, ist das Ergebnis optimal.The invention described here consists of several improvements that do not necessarily have to be used in one and the same product, but each individual improvement can also be used separately. However, if all possibilities are exploited, the result is optimal.
Es sind viele Faktoren, die sowohl zu Verbesserungen der Fahreigenschaften als auch zur Optimierung der Benutzung eines Gleitelements beitragen können.There are many factors that can contribute to both improving the driving characteristics and optimizing the use of a sliding element.
Diese Anmeldung beinhaltet Verbesserungen, die sich auf das gesamte Gleitelement beziehen, einschließlich Bindung und Skistiefel, sowie Kleidung und Accessoires des Benutzers.This application includes improvements relating to the entire sliding element, including bindings and ski boots, as well as the user's clothing and accessories.
Die nachfolgend beschriebenen Mikrostrukturen beziehen sich hauptsächlich auf den Bereich < 1 mm, wobei die Rillen-/Rippenstrukturen im &mgr;&Ggr;&eegr;-Bereich, die Mikrostrukturen zur Verhinderung von Vereisung und Verschmutzung z.B. im Bindungsbereich, jedoch noch beträchtlich kleiner sein können, d.h. die kleinsten Strukturen reichen je nach Anwendung bis in den Nanobereich.The microstructures described below mainly refer to the range < 1 mm, whereby the groove/rib structures in the μΓη range, the microstructures to prevent icing and contamination, e.g. in the bonding area, can be considerably smaller, i.e. the smallest structures reach into the nano range depending on the application.
Bei bestehenden Anwendungen ist der Einsatz von mikrostrukturierten Oberflächen immer ganz gezielt auf eine bestimmte Funktion in einem ganz bestimmten Medium ausgelegt, z.B. Reibungsverminderung mit Luft oder Reibungsverminderung mit Wasser. Auch sind die dabei verwendeten mikrostrukturierten Oberflächen normalerweise aus einem ganz bestimmten, meist einheitlichen Material gefertigt, und die Oberflächen einheitlich strukturiert, um im Zusammenhang mit bestimmten Medien Reibungswiderstände zu vermindern.In existing applications, the use of microstructured surfaces is always specifically designed for a specific function in a very specific medium, e.g. reducing friction with air or reducing friction with water. The microstructured surfaces used are also normally made of a very specific, usually uniform material, and the surfaces are structured uniformly in order to reduce frictional resistance in connection with certain media.
Ebenso verhält es sich mit selbstreinigenden Oberflächenstrukturierungen, auch diese sind üblicherweise bei einem Produkt aus Partikeln / Erhebungen unterschiedlicher Größen, aber demselben Material hergestellt.The same applies to self-cleaning surface structures; these are also usually made from particles/elevations of different sizes but the same material in a product.
Kombinationen unterschiedlicher Mikrostrukturierungen, wie bei der hier vorliegenden Erfindung, mit unterschiedlichen Aufgaben, aus verschiedenen Materialien, an unterschiedlichen Elementen einer Vorrichtung, wie zum Beispiel einem Gleitelement, weisen eindeutige Vorteile, auf, gegenüber bisher eingebrachten Verbesserungen.Combinations of different microstructures, as in the present invention, with different tasks, made of different materials, on different elements of a device, such as a sliding element, have clear advantages over previously introduced improvements.
Erfindungsgemäß wird das Gleitelement, insbesondere Schneegleitelement, dadurch in seinen Eigenschaften verbessert, dass alle Oberflächen durch entsprechende Aufbringung einer Mikrostrukturierung in Bezug auf Reibungswiderstände, Turbulenzneigung und Strömungsabriß- bzw. Strömungsablöseverhalten, deutlich bessere Werte aufweisen, und dass ebenfalls durch Aufbringung geeigneter erfindungsgemäßer Mikrostrukturierung die Verschmutzung bzw. Vereisung etc. beträchtlich reduziert bzw. verhindert werden kann.According to the invention, the sliding element, in particular the snow sliding element, is improved in its properties in that all surfaces have significantly better values in terms of frictional resistance, tendency to turbulence and flow separation or flow detachment behavior by appropriately applying a microstructure, and that contamination or icing etc. can also be considerably reduced or prevented by applying suitable microstructure according to the invention.
Zur effektiven Verminderung der Reibungswiderstände können, für die unterschiedlichen Medien, welche für die Reibung verantwortlich sind, verschiedene Mikrostrukturierungen an den jeweils betroffenen Oberflächen des Gleitelements anoder aufgebracht werden. Somit bietet sich für die Oberfläche des Gleitelements im Laufsohlenbereich u.U. eine andere Art der Mikrostrukturierung ca. 10-25 Rippen/mm an, da für jede Oberfläche die Mikrostrukturierung ausgewählt werden sollte, die dieTo effectively reduce frictional resistance, different microstructures can be applied to the respective surfaces of the sliding element for the different media responsible for the friction. Thus, a different type of microstructure (approx. 10-25 ribs/mm) may be appropriate for the surface of the sliding element in the outsole area, since the microstructure should be selected for each surface that
DE 20 i 10-EN 20 i 10-
DEEN
Reibungswiderstände mit den jeweiligen Fluiden am effektivsten vermindert, da hier hauptsächlich Reibungsvorgänge mit relativ viskosen Fluiden (Wasser) stattfinden.Frictional resistance with the respective fluids is most effectively reduced, since here mainly friction processes take place with relatively viscous fluids (water).
Auf der Oberseite des Gleitelements sollte die Mikrostrukturierung relativ fein sein, d.h.On the upper side of the sliding element, the microstructuring should be relatively fine, i.e.
beispielsweise ca. 10-35 Erhebungen/mm, da hier als reibunswiderstandserzeugendes Medium hauptsächlich Luft (Gasgemisch) auftritt. Die Strukturen sollten weitestgehend in Längsrichtung auf dem Gleitelement aufgebracht sein, so dass sie bei normaler Benutzung des Gleitelements in Fahrtrichtung ausgerichtet sind.for example, approx. 10-35 elevations/mm, since the medium that generates frictional resistance is mainly air (gas mixture). The structures should be applied to the sliding element as far as possible in the longitudinal direction so that they are aligned in the direction of travel during normal use of the sliding element.
Um die Reibungsverminderung zu optimieren, ist es ebenfalls gemäß der Erfindung sinnvoll, sowohl die Bindung als auch den Stiefel bei Bedarf an allen Oberflächen mit einer in Fahrtrichtung verlaufenden Mikrostruktur zu versehen.In order to optimize the reduction of friction, it is also useful according to the invention to provide both the binding and the boot with a microstructure running in the direction of travel on all surfaces if necessary.
Weiterhin ist das Gleitelement, insbesondere Schneegleitelement, erfindungsgemäß besonders im Bindungsbereich, d.h. Oberfläche im Bindungsbereich, Bindung, Bremse, sowie Platte unter der Bindung (Erhöhungsplatte), aber auch der für die Befestigung des Schneegleitelements am Benutzer/Träger relevanten Teile des Stiefels so mikrostrukturiert (mit kleinen hydrophoben Erhebungen in verteilter Form (Noppenstruktur), dauerhaft befestigt), dass eine Verschmutzung bzw. Vereisung (Zusetzung durch Schnee) vermindert oder sogar verhindert wird bzw. sehr leicht durch Wassereinwirkung entfernt werden kann.Furthermore, the sliding element, in particular the snow sliding element, is according to the invention particularly in the binding area, i.e. surface in the binding area, binding, brake, as well as plate under the binding (elevation plate), but also the parts of the boot relevant for attaching the snow sliding element to the user/wearer, microstructured (with small hydrophobic elevations in a distributed form (nub structure), permanently attached) so that soiling or icing (clogging by snow) is reduced or even prevented or can be very easily removed by exposure to water.
Der jeweilige Benetzbarkeitsgrad eines Festkörpers durch eine bestimmte Flüssigkeit zeigt immer einen Gleichgewichtszustand zwischen Kohäsion und Adhäsion, d. h. er zeigt eine Zustandsform zwischen der Wechselwirkung mit den Wandmolekülen und den anderen Flüssigkeitsmolekülen der jeweiligen Flüssigkeit auf.The respective degree of wettability of a solid by a certain liquid always shows a state of equilibrium between cohesion and adhesion, i.e. it shows a state form between the interaction with the wall molecules and the other liquid molecules of the respective liquid.
Ein Beispiel für eine Flüssigkeit, welche mit vielen Oberflächen einen großen Randwinkel bildet, ist das Quecksilber. Diese Eigenschaft beruht auf der extrem hohen Oberflächenspannung, die zwischen den einzelnen Quecksilberatome herrscht. Ein Beispiel für einen Feststoff, auf welchem Flüssigkeiten sehr große Randwinkel ausbilden, ist das PTFE.An example of a liquid that forms a large contact angle with many surfaces is mercury. This property is based on the extremely high surface tension that exists between the individual mercury atoms. An example of a solid on which liquids form very large contact angles is PTFE.
Die geringe Adhäsionsneigung des PTFEs ist auf seine extrem niedrige Oberflächenenergie zurückzuführen. Mit 18 imN/M hat es die niedrigste Oberflächenenergie, welche von einem Festkörper bekannt ist. Theoretisch wäre das PTFE somit das ideale Material für die Laufsohle des Skis. Allerdings hat es aufgrund seiner anderen Eigenschaften den Nachteil, einen sehr geringen Verschleißwiderstand zu besitzen.The low adhesion tendency of PTFE is due to its extremely low surface energy. At 18 imN/M, it has the lowest surface energy known for a solid. Theoretically, PTFE would therefore be the ideal material for the sole of the ski. However, due to its other properties, it has the disadvantage of having very low wear resistance.
• ··
• *• *
• *• *
Ideale Verschleißfestigkeiten dagegen bieten auf Kohlenstoff beruhende Schichtsysteme (a-C:h oder DLC (diamond like carbon) und Me-CH). Durch den Einbau verschiedener Elemente in das Kohlenstoffnetzwerk gelingt es, die Oberflächenspannung der Beschichtungen gezielt zu beeinflussen. Mit Fluor oder Silizium konnte der Benetzungswinkel von Wasser auf über 100° Grad angehoben werden, womit die Benetzbarkeit deutlich reduziert wurde. Diese geringe Oberflächenspannung ist damit dem PTFE vergleichbar, wobei die Schichten gleichzeitig die Härten von Keramikmaterialien besitzen.In contrast, carbon-based coating systems (a-C:h or DLC (diamond like carbon) and Me-CH) offer ideal wear resistance. By incorporating various elements into the carbon network, it is possible to specifically influence the surface tension of the coatings. With fluorine or silicon, the wetting angle of water could be increased to over 100°, which significantly reduced wettability. This low surface tension is comparable to PTFE, while the layers also have the hardness of ceramic materials.
&iacgr;&ogr; Wachs: Die Intention bei der Entwicklung von unterschiedlichen Wachsarten besteht darin, einen möglichst großen Kontaktwinkel, bzw. Randwinkel im Verhältnis von Oberfläche (PE-Laufsohle) zum Wassertropfen zu erzielen.&iacgr;&ogr; Wax: The intention in developing different types of wax is to achieve the largest possible contact angle or edge angle in the ratio of surface (PE outsole) to water droplets.
Es scheint also so zu sein, dass Kontaktwinkel von mindestens 80° für die Fortbewegung auf Schnee wünschenswert sind, d. h. alle Verbesserungen, welche höhere Werte als 120° (PE-Lauffläche mit Fluorwachsen) erreichen , sind außerordentlich interessant.It therefore seems that contact angles of at least 80° are desirable for movement on snow, i.e. any improvements that reach values higher than 120° (PE tread with fluoro waxes) are extremely interesting.
Ein Kontaktwinkel von 0 Grad bedeutet vollständige Benetzung, ein Winkel von 180 Grad vollständige Nichtbenetzung.A contact angle of 0 degrees means complete wetting, an angle of 180 degrees means complete non-wetting.
Bestimmte Arten von mikrostrukturierten Oberflächen erreichen im Idealfall einen Kontaktwinkel/Randwinkel mit einem Wert von bis zu 160° (mit wachsartigen Substanzen). Man nennt diese extrem hydrophoben Oberflächen ultraphob. Diese mikrostrukturierten Oberflächen haben spezielle Strukturen, welche Wassertropfen an einer Anheftung hindern bzw. bewirken, dass Schmutzpartikel sehr leicht durch Wasserweggespült werden können.Certain types of microstructured surfaces ideally achieve a contact angle/edge angle of up to 160° (with waxy substances). These extremely hydrophobic surfaces are called ultraphobic. These microstructured surfaces have special structures that prevent water droplets from adhering or mean that dirt particles can be easily washed away by water.
Man kann also feststellen, dass eine derartige Oberfläche, auf Gleitelemente aufgebracht, nahezu ideale wasserabweisende Bedingungen schaffen würde, erst recht in Verbindung mit geeigneten hydrophobierenden Maßnahmen, wie z. B. in Form von hydrophoben Phobierungsstoffen (z.B. anionischen, kationischen, amphoteren, nichtionischen grenzflächenaktiven Verbindungen), z.B. als Spray oder Wachs.It can therefore be stated that such a surface, applied to sliding elements, would create almost ideal water-repellent conditions, especially in combination with suitable hydrophobic measures, such as in the form of hydrophobic repellents (e.g. anionic, cationic, amphoteric, non-ionic surface-active compounds), e.g. as a spray or wax.
Das eigentliche Gleiten des Skis auf dem Schnee beruht, zumindest teilweise, auf dem selben Prinzip wie das Gleiten von Schlittschuhen auf Eis.The actual gliding of the ski on the snow is based, at least in part, on the same principle as the gliding of skates on ice.
Diese physikalische Besonderheit beruht auf einer speziellen Eigenschaft des Wassers, und heißt Regelation. Sie beschreibt die Druckabhängigkeit des Phasenübergangs vomThis physical peculiarity is based on a special property of water and is called regelation. It describes the pressure dependence of the phase transition from
festen zum flüssigen Aggregatszustand bei Stoffen, deren Schmelze eine höhere Dichte aufweist, als ihre feste Phase (Wasser, Wismut, Gallium).solid to liquid state of matter in substances whose melt has a higher density than their solid phase (water, bismuth, gallium).
Solche Stoffe können unter Druckeinwirkung geschmolzen werden, bei nachlassendem Druck tritt wieder Erstarrung ein.
Andererseits, zusätzlich zur Regelation, tritt in Folge von Reibung, die Schmelzkappenbildung auf.Such substances can be melted under pressure and solidify again when the pressure is released.
On the other hand, in addition to regelation, melt cap formation occurs as a result of friction.
Wenn die Skilauffläche über den Schnee gleitet, entsteht Reibung und somit Wärme.When the ski surface glides over the snow, friction and therefore heat are created.
Durch diese Reibungswärme werden die Schneekristalle unter dem Belag kurzfristig angeschmolzen (Schmelzkappenbildung). Diese partielle Aufschmelzung ist u.a. verantwortlich für den Gleitvorgang.This frictional heat causes the snow crystals beneath the surface to melt for a short time (melt cap formation). This partial melting is responsible for the sliding process, among other things.
Zuviel Schmelzkappenbildung jedoch lässt einen Wasserfilm und damit Adhäsionskräfte und einen Ansaugeffekt entstehen, der dem Gleiten entgegenwirkt.However, too much enamel cap formation creates a water film and thus adhesion forces and a suction effect that counteracts sliding.
Die Laufflächenstruktur beeinflusst maßgeblich die Gleiteigenschaften und auch die Dreheigenschaften des Skis.The running surface structure significantly influences the gliding properties and also the turning properties of the ski.
Die Struktur vermindert die Reibung zwischen Schnee und Lauffläche. Es empfiehlt sich für trockenen, kristallinen Schnee eine sehr feine, beinahe glatte Strukturierung und für amorphen glatten Schnee eine etwas gröbere Strukturierung auszuwählen, vor allem um einem Saugeffekt entgegenzuwirkenThe structure reduces the friction between snow and the running surface. It is recommended to choose a very fine, almost smooth structure for dry, crystalline snow and a somewhat coarser structure for amorphous, smooth snow, especially to counteract a suction effect
Die momentan gebräuchliche Struktur der Skisohle aus PE wird mit einem speziellen rotierenden Stein bearbeitet, der je nach Vorschub und Umdrehungsgeschwindigkeit unterschiedliche Muster in den Skibelag einprägt, welche dann dazu dienen, den Ski, je nach Feuchtigkeitsverhältnissen des Schnees, auf dem vorhandenen Wasserfilm gleiten zu lassen.The currently common structure of the PE ski sole is processed with a special rotating stone, which imprints different patterns into the ski base depending on the feed and rotation speed, which then serve to allow the ski to glide on the existing water film, depending on the moisture conditions of the snow.
Der Einfluss des Wasserfilms auf das Gleitverhalten des Gleitelements soll durch die feinen, hauptsächlich in Fahrtrichtung verlaufenden Kanäle gesteuert und den jeweiligen Anforderungen angepasst werden.The influence of the water film on the sliding behavior of the sliding element is to be controlled by the fine channels, which mainly run in the direction of travel, and adapted to the respective requirements.
Bei der erfindungsgemäßen Strukturierung der Laufsohle kann dem Ansaugeffekt entgegengewirkt werden.The inventive structuring of the outsole can counteract the suction effect.
Durch die große Anzahl von Höhen und Vertiefungen und die kontinuierliche Bewegung des Schneegleitelements, wirkt permanent eine geringe in diesen Vertiefungen eingeschlossenen Luftmenge dem Ansaugeffekt entgegen.Due to the large number of heights and depressions and the continuous movement of the snow sliding element, a small amount of air trapped in these depressions permanently counteracts the suction effect.
Des weiteren wird ebenfalls durch die Mikrostrukturierung ein hydrophobierender Effekt erzielt, der dem Saugeffekt entgegenwirkt.Furthermore, the microstructuring also creates a hydrophobic effect that counteracts the suction effect.
Diese hydrophobierende Eigenschaft führt außerdem dazu, dass der Ski sehr wenig Reibung auf dem Untergrund aufweist, was u.U. auch zu einem geringeren Verschleiß des Skisohlenbelagsmaterials führen kann.This hydrophobic property also means that the ski has very little friction on the ground, which can also lead to less wear on the ski sole material.
Ebenso wird durch die erfindungsgemäße Mikrostrukturierung der Oberflächen des Schneegleitelements die Turbulenzneigung, der Reibungswiderstand und das Strömungsabrissverhalten der jeweils umströmenden Fluiden reduziert.Likewise, the inventive microstructuring of the surfaces of the snow sliding element reduces the tendency towards turbulence, the frictional resistance and the flow separation behavior of the fluids flowing around it.
Die erfindungsgemäß strukturierten Beläge können natürlich, je nach Anforderung, Belastung und Aufgabe, auch aus anderen geeigneten Materialien als den momentan benutzten bestehen, so z.B. PTFE, anderen Kunststoffe, oberflächenveränderten Kunststoffe, Metallen und Metalllegierungen, auf Kohlenstoff beruhende Schichtsysteme, sowie allen anderen dafür geeigneten Materialien und Materialmischungen.The coatings structured according to the invention can of course, depending on the requirements, load and task, also consist of other suitable materials than those currently used, such as PTFE, other plastics, surface-modified plastics, metals and metal alloys, carbon-based layer systems, as well as all other suitable materials and material mixtures.
Um die Eigenschaften bei der Benutzung von Schneegleitelementen entscheidend zu verbessern, werden nun einige vorteilhafte, erfindungsgemäße Verbesserungen in Bezug auf die Oberflächen des Gleitelements beschrieben.In order to significantly improve the properties when using snow sliding elements, some advantageous improvements according to the invention with regard to the surfaces of the sliding element are now described.
„Oberflächen des Gleitelements" umfasst alle Flächen, welche auf den Außenseiten sichtbar sind bzw. Reibungswiderständen ausgesetzt sein können."Surfaces of the sliding element" includes all surfaces that are visible on the outside or that may be exposed to frictional resistance.
Dies sind: die Laufsohle, die Stahlkanten, die Seitenwangen und die Schale bzw. der Oberflächenbelag plus Deckschicht.These are: the outsole, the steel edges, the sidewalls and the shell or the surface covering plus top layer.
Weiterhin umfasst die Erfindung Oberflächenveränderungen im Bindungsbereich, am Skistiefel sowie an der Kleidung und ebenfalls an allen Accessoires, welche am Körper getragen werden können.Furthermore, the invention includes surface changes in the binding area, on the ski boot as well as on clothing and also on all accessories that can be worn on the body.
Um einen Gebrauchsgegenstand zu verbessern, hat man die Möglichkeit, unterschiedliche Teile an ihm zu verändern. Am Beispiel des Skis bietet sich als primäre Verbesserung an, die Laufsohle zu verändern. Allerdings besteht sehr wohl die Möglichkeit, auch die anderen Oberflächen zu optimieren.In order to improve an object, you have the option of changing different parts of it. Using the example of a ski, the primary improvement is to change the outsole. However, it is also possible to optimize the other surfaces.
Die erfindungsgemäße Optimierung der Laufsohle des Gleitelements vermindert hauptsächlich die Reibungswiderstände, sowie die Turbulenzneigungen im hydrodynamischen Bereich.The inventive optimization of the outsole of the sliding element mainly reduces the frictional resistance as well as the tendency towards turbulence in the hydrodynamic range.
Was die restlichen Oberflächen des Gleitelements angeht, führen die erfindungsgemäßen Mikrostrukturierungen der Oberflächen dazu, Reibungsverminderungen zu erreichen, sowie eine Reduzierung derAs far as the remaining surfaces of the sliding element are concerned, the microstructuring of the surfaces according to the invention leads to a reduction in friction, as well as a reduction in
.&igr;. &ugr;.&igr;. &ugr;
Turbulenzneigungen, hauptsächlich im aerodynamischen Bereich. Die Verbesserung besteht darin, die Skisohle - im Gegensatz zur momentanen Strukturierung - sehr viel feiner, jedoch überwiegend ebenfalls in Längsrichtung zu strukturieren. Eine vergleichbare Längsstrukturierung (in Fahrtrichtung aufgebracht) bietet sich an, für die gesamte, dem Luftwiderstand ausgesetzte Oberfläche des Gleitelements, sowie für die Bindung als auch den Skistiefel und die gesamte Bekleidung des Benutzers. In den kommenden Ausführungen beziehe ich mich auf ein Schneegleitbrett und hier insbesondere den Ski, stellvertretend für alle möglichen Anwendungen von erfindungsgemäßen Mikrostrukturierungen auf Gleitelemente. Diese erfindungsgemäßen Mikrostrukturierungen dienen sowohl zur Vermindung von Reibungswiderständen, als auch dazu, Turbulenzneigungen und Strömungsablöseverhalten von fluiden Medien zu verringern, sowie zur Unterstützung der hydrophoben Eigenschaften des jeweiligen Oberflächenmaterials. Ebenso sind alle erfindungsgemäßen Oberflächen zur Verhinderung von Verschmutzung und Vereisung, sowie bei Bedarf zur Verminderung von Reibungswiderständen, ebenfalls am Beispiel eines Schneegleitelements, insbesondere eines Skis, sowie der zu seiner Benutzung benötigten Elemente, Vorrichtungen und Ausrüstungsgegenstände, dargestellt.Tendencies towards turbulence, mainly in the aerodynamic area. The improvement consists in structuring the ski sole - in contrast to the current structuring - much more finely, but also predominantly in the longitudinal direction. A comparable longitudinal structuring (applied in the direction of travel) is suitable for the entire surface of the sliding element exposed to air resistance, as well as for the binding, the ski boot and all of the user's clothing. In the following explanations, I will refer to a snow gliding board and here in particular the ski, as a representative of all possible applications of microstructuring according to the invention on sliding elements. These microstructurings according to the invention serve both to reduce frictional resistance and to reduce turbulence tendencies and flow separation behavior of fluid media, as well as to support the hydrophobic properties of the respective surface material. Likewise, all surfaces according to the invention for preventing soiling and icing, and if necessary for reducing frictional resistance, are also shown using the example of a snow sliding element, in particular a ski, as well as the elements, devices and equipment required for its use.
In fluiden Medien sind die Fließgeschwindigkeiten so, dass die Randzonen, also die Bereiche in den Flüssigkeiten, die mit anderen, z.B. festen Materialien in Kontakt stehen, Bereiche sind, wo die Reibung, aufgrund der Köhasion zwischen den unterschiedlichen Materialien, dazu führt, dass die Flüssigkeiten hier deutlich langsamer fließen, als im Inneren, z. B. einer Rohres, wo nur Moleküle des Fluides vorhanden sind und die zwischenmolekularen Reibungskräfte deutlich geringer sind und deshalb die höchste Fließgeschwindigkeit erreicht wird.In fluid media, the flow speeds are such that the edge zones, i.e. the areas in the liquids that are in contact with other, e.g. solid materials, are areas where the friction, due to the cohesion between the different materials, causes the liquids to flow much more slowly than in the interior, e.g. a pipe, where only molecules of the fluid are present and the intermolecular friction forces are much lower and therefore the highest flow speed is achieved.
Die Reynolds-Zahl ist eine dimensionslose Kennzahl für das Verhältnis von Trägheitskräften zu Viskositätskräften in einer strömenden Flüssigkeit. Re = wl/v , wobei w eine charakteristische. Geschwindigkeit ist, I eine charakteristische. Länge (Rohrdurchmesser oder Durchmesser eines umströmten Körpers) und &ngr; die kinematische. Viskosität der Flüssigkeit.The Reynolds number is a dimensionless number for the ratio of inertial forces to viscous forces in a flowing fluid. Re = wl/v, where w is a characteristic speed, I is a characteristic length (pipe diameter or diameter of a body flowing around) and ν is the kinematic viscosity of the fluid.
Die kritische Reynoldszahl ist ein Turbulenzkriterium, sie zeigt an, wann eine laminare Strömung in eine turbulente umschlägt. Bei kleinen Werten ist eine Strömung laminar, bei größeren turbulent.The critical Reynolds number is a turbulence criterion; it indicates when a laminar flow turns into a turbulent one. At small values, a flow is laminar, at larger values, it is turbulent.
Die Größenordnung der Rippenabstände, der jeweils zu wählenden erfindungsgemäßen Rippenstruktunerung auf einer der Oberflächen des Gleitelements, ist unter anderem davon abhängig, wie die kinematische Zähigkeit (Quotient aus Zähigkeit des Fluides und dessen Dichte) des hauptsächlich Reibungswiderstände verursachenden Fluides sein wird.The order of magnitude of the rib spacing of the rib structure according to the invention to be selected on one of the surfaces of the sliding element depends, among other things, on the kinematic viscosity (quotient of viscosity of the fluid and its density) of the fluid that mainly causes frictional resistance.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Rippen, mit den jeweils zwischen zwei Rippen liegenden Vertiefungen, ist hautsächlich so auf die jeweiligen Oberflächen des Gleitelements aufzubringen, dass diese Rippen hauptsächlich in Längsrichtung zur zu erwarteten Hauptströmungsrichtung des jeweiligen Fluids, bzw. der Fahrtrichtung des Gleitelements, angeordnet sind, so dass die zu erwarteten Reibungen mit den jeweiligen Medien minimiert werden können.The arrangement of the ribs according to the invention, with the depressions located between two ribs, is mainly to be applied to the respective surfaces of the sliding element in such a way that these ribs are arranged mainly in the longitudinal direction to the expected main flow direction of the respective fluid, or the direction of travel of the sliding element, so that the expected friction with the respective media can be minimized.
Je geringer die Viskosität des zu erwarteten umfließenden Fluides, desto geringer sind die Dimensionierungen der Strukturen, dass heißt, sowohl die Abstände zwischen den Rippen, die räumliche Ausformung der Erhöhungen, als auch die Höhen der einzelnen Rippen, können den jeweiligen Fluiden angepasst werden. Am Beispiel der Anwendung dieser Art der Oberflächenstrukturierung auf Gleitelemente, insbesondere Schneegleitelemente wird offensichtlich, dass diese Strukturierung im Idealfall auf den jeweiligen Oberflächen so dimensioniert werden kann, dass, &zgr;. B. auf der Oberfläche der Laufsohle, sowie im Kantenbereich und bei Bedarf auch auf den Seiten des Skis die Strukturierung auf das zu erwartende, Reibung verursachende Medium (Schnee, Eis) das durch oben erklärte Schmelzprozesse, aufgrund von Reibung und Druck, zumindest teilweise zu Wasser geschmolzen wird eingestellt werden kann. Ebenso wie die übrigen Oberflächen des Skis auf ein anderes, zu erwartendes reibungserzeugendes Medium, eingestellt werden können, nämlich Luft. Da Luft gasförmig und Wasser flüssig ist, kann es durchaus sinnvoll sein, die Oberflächen des Skis, welche hauptsächlich Luft ausgesetzt sind, feiner zu strukturieren, als die Oberflächen, welche hauptsächlich Wasser/Schnee (flüssig oder fest) ausgesetzt sind. Ebenso ist es sinnvoll, dass alle Oberflächen von Vorrichtungen und Körpern, welche auf dem Gleitelement befestigt sind, sowie alle Oberflächen von Ausrüstungsgegenständen, Kleidern usw., welche zum Gebrauch von Gleitelementen genutzt werden, dahingehend ebenfalls verbessert werden, dass auch sie mit den entsprechenden, reibungsvermindemden, sowie bei Bedarf auch kombiniert mit anderen, z. B. selbstreinigenden Oberflächenstrukturen, in den entsprechenden Bereichen ausgestattet sein sollten.The lower the viscosity of the expected fluid flowing around it, the smaller the dimensions of the structures, i.e. both the distances between the ribs, the spatial shape of the elevations and the heights of the individual ribs can be adapted to the respective fluids. The example of the application of this type of surface structuring to sliding elements, in particular snow sliding elements, makes it clear that this structuring can ideally be dimensioned on the respective surfaces in such a way that, for example on the surface of the outsole, as well as in the edge area and if necessary also on the sides of the ski, the structuring can be adjusted to the expected friction-causing medium (snow, ice) which is at least partially melted into water by the melting processes explained above due to friction and pressure. In the same way, the other surfaces of the ski can be adjusted to another expected friction-causing medium, namely air. Since air is a gas and water is a liquid, it can make sense to structure the surfaces of the ski that are mainly exposed to air more finely than the surfaces that are mainly exposed to water/snow (liquid or solid). It also makes sense that all surfaces of devices and bodies that are attached to the sliding element, as well as all surfaces of equipment, clothing, etc. that are used for the use of sliding elements, should also be improved in such a way that they should also be equipped with the appropriate friction-reducing surface structures, and if necessary also combined with other, e.g. self-cleaning, surface structures, in the appropriate areas.
i"j j *i"j j *
Insbesondere trifft dies natürlich für die am Ski befestigten Vorrichtungen zu, wie Skibindung, Skibremse, Erhöhungsplatten usw., weiterhin natürlich auch insbesondere für die Oberflächen des Skistiefels.
Die rippenförmigen Oberflächenstrukturen haben gegenüber allen anderen Oberflächenstrukturierungen, sowie auch gegenüber ganz glatten Oberflächen den Vorteil, einen eindeutig positiven Einfluß auf alle Körperumströmungen zu haben, und zwar, sowohl durch turbulenzbeeinflussende Wirkungen, als auch u. U. durch Ablösungsverzögerung gegenüber zum Beispiel glatten Oberflächen. Beide Effekte beeinflussen das Gleitverhalten des von Fluiden umströmten Körpers, z. B.This is especially true for the devices attached to the ski, such as ski bindings, ski brakes, risers, etc., and of course also for the surfaces of the ski boot.
The rib-shaped surface structures have the advantage over all other surface structures, as well as over completely smooth surfaces, of having a clearly positive influence on all flow around the body, both through turbulence-influencing effects and, under certain circumstances, through detachment delay compared to smooth surfaces, for example. Both effects influence the sliding behavior of the body around which fluids flow, e.g.
in Form eines Gleitelements in positiver Weise, ganz besonders beim Gleiten innerhalb eines einheitlichen Fluids (Luft), zum Beispiel beim Skispringen. Wobei beide Effekte bei der erfindungsgemäßen Anwendung der entsprechenden Mikrostrukturierung auf den Oberflächen von Schneegleitelementen Vorteile gegenüber gebräuchlichen Verbesserungen erkennen lassen.in the form of a sliding element in a positive way, especially when sliding within a uniform fluid (air), for example when ski jumping. Both effects show advantages over conventional improvements when using the corresponding microstructuring on the surfaces of snow sliding elements according to the invention.
Durch eine längsorientierte Rippenstruktur auf allen Oberflächen des Gleitelements, wobei die Feinheit der Strukturen vom jeweiligen umströmenden fluiden Medium abhängig gemacht werden kann, wird eine allgemeine Verbesserung des Reibungswiderstandes erzielt. Durch eine gezielte Strukturverfeinerung, bzw. Anpassung der Struktur an bestimmten Stellen des Gleitelements, wo am ehesten Strömungsablöseverhalten zu erwarten ist, kann dieses Verhalten des Gleitelements reduziert werden, wie z. B. im hinteren Bindungsbereich, sowie an der Spitze des Gleitelements usw.A longitudinally oriented rib structure on all surfaces of the gliding element, whereby the fineness of the structures can be made dependent on the respective fluid medium flowing around it, achieves a general improvement in frictional resistance. By specifically refining the structure or adapting the structure at certain points on the gliding element where flow separation is most likely to occur, this behavior of the gliding element can be reduced, such as in the rear binding area, as well as at the tip of the gliding element, etc.
An diesen Stellen ist es sinnvoll, besonders viele Rippenstrukturen mit den jeweils den Rippenstrukturen (größenmäßig und funktionell) angepassten Vertiefungen aufzubringen, um das jeweilige umfließende fluide Medium dahingehend zu beeinflussen, dass die Strömungsablösung so weit wie möglich hinausgezögert wird.At these locations, it is useful to apply a particularly large number of rib structures with recesses that are adapted to the rib structures (in terms of size and function) in order to influence the respective surrounding fluid medium in such a way that the flow separation is delayed as far as possible.
Wichtig für die Anwendung der erfindungsgemäßen Strukturen ist hauptsächlich die Beziehung dieser Strukturen auf die besonders reibungsbehaftete Grenzschichfströmung, da hier die unterschiedlichen Eigenschaften der laminaren und turbulenten Strömungen, so auch insbesondere das Umschlagen zwischen diesen Zuständen, insbesondere von laminar nach turbulent, zum Tragen kommen. Ebenso Einfluss auf das Gleitverhalten eines Gleitelements hat das Ablösen der Grenzschicht.What is important for the application of the structures according to the invention is mainly the relationship between these structures and the boundary layer flow, which is particularly subject to friction, since this is where the different properties of laminar and turbulent flows come into play, including in particular the transition between these states, especially from laminar to turbulent. The separation of the boundary layer also influences the sliding behavior of a sliding element.
Die Grenzschichtenströmung entsteht aufgrund der Reibungskräfte zwischen dem strömenden Fluid und dem umströmten Körper.The boundary layer flow arises due to the frictional forces between the flowing fluid and the body around which it flows.
Direkt am Körper ist die Geschwindigkeit null, am äußersten Rand der Grenzschicht ist die Geschwindigkeit des Fluids dann genauso hoch wie die Strömungsgeschwindigkeit des strömenden Mediums (ohne Reibungswiderstände an Körpern).Directly at the body the velocity is zero, at the outermost edge of the boundary layer the velocity of the fluid is then exactly the same as the flow velocity of the flowing medium (without frictional resistance on bodies).
Der Ideale Körper wird durch den Stromlinienkörper dargestellt. Sein cw-Wert liegt bei 0,055. Dieser Wert wird dadurch erreicht, dass seine Strömung weder abreißt, noch irgendwelche großen Druckunterschiede vorhanden sind, die Wirbel und somit Turbulenzen erzeugen könnten. Die laminare Strömung wird über den ganzen Körper hinweg beibehalten.The ideal body is represented by the streamlined body. Its drag coefficient is 0.055. This value is achieved because the flow neither breaks off nor there are any large pressure differences that could create vortices and thus turbulence. The laminar flow is maintained throughout the entire body.
Durch erfindungsgemäße Anwendung und Ausprägung der hauptsächlich in Körperlängsrichtung orientierten Längsrillen kann davon ausgegangen werden, dass die Rillen und Kanten der Strukturierung die Ausbildung von Querströmungen in der viskosen Unterschicht behindern und dadurch eine Turbulenzverringerung in der Grenzschicht erreicht wird. Dies wiederum führt dazu, dass weniger Impulsaustausch stattfindet und infolgedessen eine allgemein geringere turbulente Scherspannung zu erwarten ist.Through the inventive application and design of the longitudinal grooves, which are mainly oriented in the longitudinal direction of the body, it can be assumed that the grooves and edges of the structure hinder the formation of cross-flows in the viscous sublayer and thus a reduction in turbulence in the boundary layer is achieved. This in turn leads to less momentum exchange and, as a result, a generally lower turbulent shear stress is to be expected.
Ebenso kann man davon ausgehen, dass bei leichter Schräganströmung der Rippen, diese die körpernahe Strömung so beeinflussen werden, dass diese mehr in körperparallele Richtung verlaufen wird.It can also be assumed that if the flow towards the ribs is slightly inclined, this will influence the flow near the body in such a way that it will run more in a direction parallel to the body.
Diese Eigenschaft kann dazu benutzt werden, die Rillen-/Rippenstrukturen in der Art und Richtung auf dem Gleitelement aufzubringen, dass diese zumindest zum Teil strömungsrichtungsbeeinflussend eingesetzt werden können, und dadurch das Steuern des Gleitelements (beim Gleiten und beim Drehen infolge von entsprechender Strukturierung der Randbereiches der Stahlkanten) verbessert und erleichtert werden kann (gilt auch für Gleitelemente zum Skispringen).
Diese Wirkung hat den großen Vorteil, dass sie bei beiden Arten von Strömungsformen zu erwarten ist, laminaren und turbulenten Strömungen, sowie in diesem Zusammenhang ebenfalls, bei gasförmigen und flüssigen Medien. Dies kann wiederum dazu genutzt werden, auf verschiedenen Oberflächen, welche unterschiedlich strukturiert sein können, (da sie mit unterschiedlichen Fluiden in Kontakt kommen), und auch aufgrund ihrer Position auf dem Gleitelement etwas unterschiedliche AufgabenThis property can be used to apply the groove/rib structures to the sliding element in such a way and direction that they can be used to at least partially influence the direction of flow, and thus the control of the sliding element (when sliding and turning as a result of appropriate structuring of the edge area of the steel edges) can be improved and facilitated (also applies to sliding elements for ski jumping).
This effect has the great advantage that it can be expected in both types of flow, laminar and turbulent flows, and in this context also in gaseous and liquid media. This in turn can be used to perform slightly different tasks on different surfaces, which can have different structures (since they come into contact with different fluids) and also due to their position on the sliding element.
im Bereich der Reibungsverminderung haben können, auf dem gesamten Schneegleitelement eingesetzt zu werden und dadurch Vorteile zu bringen.in the area of friction reduction, can be used on the entire snow sliding element and thus bring advantages.
Idealerweise sollte die primäre Struktur der Laufsohle rillen-/rippenartige Strukturen aufweisen, die in Laufrichtung so angebracht sind, so dass eine Dichte von ca. 10-25 z. B. trapezförmigen, U-förmingen, V-förmingen, L-förmigen Rillen pro mm erreicht wird (Figur la).Ideally, the primary structure of the outsole should have groove/rib-like structures arranged in the running direction so that a density of approximately 10-25 e.g. trapezoidal, U-shaped, V-shaped, L-shaped grooves per mm is achieved (Figure la).
Als gutes Größenverhältnis von Höhe h der Erhebungen zum Abstand s zwischen den Erhebungen h, hat sich der Faktor s = 2h erwiesen, jedoch kann dieser Wert je nach Anwendung stark variieren.The factor s = 2h has proven to be a good ratio of the height h of the elevations to the distance s between the elevations h, but this value can vary greatly depending on the application.
Besonders sinnvoll sind trapezförmige Rillen mit Erhöhungen, welche in Dreiecksform eine Seitenneigung von ca. 30 - 45°, bei Bedarf auch noch andere Neigungswinkel aufweisen. Natürlich können sowohl die äußere Form der Erhöhungen als auch der Winkel, der Abstand zwischen den Erhöhungen und das Material aus dem diese mikrostrukturierten Oberflächen bestehen, an die Erfordernisse angepasst werden.Particularly useful are trapezoidal grooves with raised areas, which have a triangular shape with a side inclination of approx. 30 - 45°, or other angles of inclination if required. Of course, both the external shape of the raised areas and the angle, the distance between the raised areas and the material from which these microstructured surfaces are made can be adapted to the requirements.
Dies hat mehrere Vorteile, zum einen ist durch diese Art der Strukturierung eine sehr gute Gleitfähigkeit aufgrund der verminderten Haftreibungskräfte zu erwarten, zum anderen bleibt die Oberfläche trotz relativ vieler Rillen sehr stabil, durch die große Anzahl der Erhebungen (vgl. Nagelbett von Fakir). Bei Bedarf kann diese Rillen-/Rippenstruktur noch durch eine Schuppenstruktur ergänzt werden, insbesondere sinnvoll für den Gebrauch im Langlaufbereich und beim Touren gehen.This has several advantages. Firstly, this type of structuring provides very good sliding properties due to the reduced static friction forces. Secondly, the surface remains very stable despite the relatively large number of grooves due to the large number of elevations (see Fakir's nail bed). If required, this groove/rib structure can be supplemented with a scale structure, which is particularly useful for use in cross-country skiing and touring.
Man kann davon ausgehen, dass diese Oberflächen noch gleitfähiger gemacht werden können, wenn das passende Gleitmittel, wie z. B. Wachs oder o.a. auf die Oberfläche aufgebracht wird.It can be assumed that these surfaces can be made even more slippery if the appropriate lubricant, such as wax or similar, is applied to the surface.
Gegenwärtig wird schon eine längsstrukturierte Lauffläche bei einem Großteil der Alpinskier zum Einsatz gebracht. Die momentane Strukturierung besteht allerdings aus einer sehr viel gröberen Rasterung (Figur Ib).Currently, a longitudinally structured running surface is used on the majority of alpine skis. However, the current structuring consists of a much coarser grid (Figure Ib).
Zum jetzigen Zeitpunkt sind es ca. 2 - 3 Erhebungen bzw. Einkerbungen pro mm. Außerdem sind bei den zur Zeit üblichen Belägen die erhabenen Flächen viel breiter als die Einkerbungen. Des weiteren sind die zur Zeit verwendeten Laufflächen absolut einheitlich, mit den immer gleichen Strukturierungsarten.At the moment there are about 2 - 3 elevations or notches per mm. In addition, the raised areas of the currently common coverings are much wider than the notches. Furthermore, the running surfaces currently used are absolutely uniform, with the same type of structure.
Erfindungsgemäß, können im Gegensatz dazu bestimmte, z. B. ergänzende Strukturierungen in bestimmten Zonen des Skis gesetzt werden, beispielsweise diagonalAccording to the invention, in contrast, certain, for example additional, structures can be placed in certain zones of the ski, for example diagonally
• 3 · t S · ·· ·• 3 · t S · ·· ·
zur Fahrtrichtung ausgeführte Strukturen, welche überschüssiges Wasser nach außen ableiten können . Zusätzlich kann eine verfeinerte oder vergröberte Strukturierung in einzelnen Bereichen des Gleitelements für verbesserte Fahreigenschaften sorgen.Structures facing the direction of travel that can drain excess water outwards. In addition, a refined or coarser structure in individual areas of the sliding element can provide improved driving characteristics.
Möglich sind sowohl standardisierte, immer gleiche Strukturen, mit gleichen Abständen der Rippen zueinander und, alternativ dazu, optimierte Strukturen, die optimal auf die jeweilige Anforderung (Geschwindigkeit Riesenslalom, Wendigkeit Slalom, sowie unterschiedliche Schnee- oder Wetterverhältnisse) abgestimmt sein können. So sorgen z. B. in bestimmten Zonen der Sohle des Gleitelements feinere oder gröbereBoth standardized, always identical structures with the same distance between the ribs and, alternatively, optimized structures that can be optimally adapted to the respective requirements (speed in giant slalom, maneuverability in slalom, as well as different snow or weather conditions) are possible. For example, in certain zones of the sole of the sliding element, finer or coarser
&iacgr;&ogr; Rillen-/Rippenanordnungen für veränderte Reibungskräfte.&iacgr;&ogr; Groove/rib arrangements for modified friction forces.
Darüber hinaus lässt sich durch die Anzahl und Struktur der Erhebungen die Auflagefläche des Gleitelements auf dem Untergrund (Schnee) verändern. Dies bietet die Möglichkeit, durch eine geringere Auflagefläche den Druck pro cm2 zu erhöhen und dadurch die Regelation / Schmelzkappenbildung zu beeinflussen und einen vermehrten oder verminderten Wasserfilm zu erzeugen, der wiederum die Gleitreibung auf dem Untergrund verändert.In addition, the contact surface of the sliding element on the ground (snow) can be changed by the number and structure of the elevations. This offers the possibility of increasing the pressure per cm 2 by reducing the contact surface and thereby influencing the regelation / melt cap formation and generating an increased or reduced water film, which in turn changes the sliding friction on the ground.
Die Konstruktion von Oberflächen mit reibungsvermindemder sowie selbstreinigender bzw. nicht verschmutzender Funktion, lässt sich auch auf alle anderen Produkte anwenden, welche entweder Gas-, Flüssigkeits- oder sogar einer gewissen Feststoffreibung/Verschmutzung ausgesetzt sind (z. B. Bewegung durch nicht vollständig massive Ansammlungen zumindest zum Teil fester Einzelteile wie Sand, Erde, Kugeln, Granulate usw.), sowie allen möglichen Mischungen unterschiedlicher/gleicher Aggregatszustände, sowie Mischungen unterschiedlicher/gleicher Materialien in gleichen oder unterschiedlichen Aggregatszuständen.The design of surfaces with friction-reducing and self-cleaning or non-polluting functions can also be applied to all other products that are exposed to either gas, liquid or even a certain degree of solid friction/pollution (e.g. movement due to not completely massive accumulations of at least partially solid individual parts such as sand, earth, balls, granules, etc.), as well as all possible mixtures of different/same aggregate states, as well as mixtures of different/same materials in the same or different aggregate states.
Die erfindungsgemäße Anwendung gilt sowohl für Körper, die aufgrund eigener Kraft bewegt werden (Auto, Fahrrad etc), als auch für solche, die aufgrund anderer Kräfte (Erdbeschleunigung, Motor-, Muskelkraft usw.) bewegt werden. Die Mikrostrukturierung von Sportgeräten ist hierbei besonders zu erwähnen, da in diesem Bereich permanent versucht wird, neue Produkte mit noch besseren Eigenschaften zu entwickeln, um neue Höchstleistungen zu erzielen und die allgemeine Benutzung und Anwendung zu verbessern. The application according to the invention applies both to bodies that are moved by their own power (car, bicycle, etc.) and to those that are moved by other forces (gravitational acceleration, motor power, muscle power, etc.). The microstructuring of sports equipment is particularly worthy of mention here, since in this area there are constant attempts to develop new products with even better properties in order to achieve new peak performances and improve general use and application.
Kanten werden als einteilige Kanten oder Gliederkanten in verschiedenen Stahlhärten hergestellt.
Harte Stähle sind widerstandsfähiger, allerdings schwerer zu bearbeiten.Edges are manufactured as one-piece edges or link edges in different steel hardnesses.
Hard steels are more resistant, but harder to work with.
Eine relativ neue Entwicklung sind hitzebehandelte Stähle als Kantenmaterial, welche die Schärfe länger als herkömmliches Material halten, per Hand aber schwer zu tunen sind.A relatively new development is heat-treated steels as edge material, which retain their sharpness longer than conventional material, but are difficult to tune by hand.
Die Griffigkeit der Kanten kann auch dadurch verbessert werden, indem man die Kanten mit einer erfindungsgemäßen MikroStruktur ausstattet, die z.B. in Laufrichtung, schräg oder senkrecht zur Laufrichtung ausgeführt sein kann und so den jeweils gewünschten Effekt erzielt (Verminderung von Reibungswiderständen während des Fahrens oder höhere Griffigkeit beim Aufkanten, z.B. beim Bremsen).The grip of the edges can also be improved by equipping the edges with a microstructure according to the invention, which can be designed, for example, in the running direction, diagonally or perpendicular to the running direction and thus achieves the desired effect (reduction of frictional resistance during driving or greater grip when edging, e.g. when braking).
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Strukturen lassen sich unterschiedliche Techniken anwenden, wie lithographische Verfahren(z. B. UGA-Verfahren) Mikroabformung, mechanische Mikrotechnik, Lasermikrobearbeitung, Heißprägen, Spritzgießen, Plasmatechniken, usw..
Für die feinere, beschmutzungshemmende MikroStruktur würde sich außerdem noch, im Falle von Kunststoffen wie z. B. PE, auch evtl. das Sintern (Wirbelsintern, Pulver-, evtl. elektrostatisches Pulverspritzen usw.) anbieten.Different techniques can be used to produce the structures according to the invention, such as lithographic processes (e.g. UGA processes), micro-molding, mechanical microtechnology, laser micromachining, hot stamping, injection molding, plasma techniques, etc.
In the case of plastics such as PE, sintering (whirlwind sintering, powder spraying, possibly electrostatic powder spraying, etc.) might also be an option for the finer, soiling-inhibiting microstructure.
. Zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Verbesserungen in Form von geeigneten Mikrostrukturierungen, kann bei einem Gleitelement, laut den Ausprägungen der vorliegenden Erfindung, sowohl die Form als auch das Material der Strukturierung dazu dienen, der erfindungsgemäßen Oberfläche des Gleitelements eine größere Elastizität zu verleihen.In addition to the improvements according to the invention in the form of suitable microstructuring, in a sliding element, according to the embodiments of the present invention, both the shape and the material of the structuring can serve to impart greater elasticity to the surface of the sliding element according to the invention.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die erfindungsgemäßen Ausprägungen der Mikrostrukturierungen auf andere Materialien anzuwenden, welche die bisherigen Materialien der Oberflächen von Gleitelementen ganz oder teilweise ersetzen, um die erwünschte Elastizität zu erzielen.A further possibility is to apply the inventive forms of microstructuring to other materials which completely or partially replace the previous materials of the surfaces of sliding elements in order to achieve the desired elasticity.
Wenn nicht nur das Gleitelement selbst aufgrund seines Aufbaus Spannung speichert, und diese in Fahrdynamik umgesetzt werden kann, sondern auch der Belag des Gleitelements Spannung in Dynamik umsetzen kann, ist dies eine weitere Verbesserung , zusätzlich zur Verbesserung durch die mikrostrukturierte Oberfläche m\i ihren oben erwähnten Vorteilen.If not only the sliding element itself stores tension due to its structure, and this can be converted into driving dynamics, but also the coating of the sliding element can convert tension into dynamics, this is a further improvement, in addition to the improvement through the microstructured surface with its advantages mentioned above.
Elastizität kann dadurch erreicht werden, indem das Material so gewählt wird, dass die Erhebungen (Rippen) starr und relativ kantig ausgebildet sind, um Querströmungen so gut wie möglich zu verhindern. Jedoch kann das Material der Erhebungen auch sehr wohl beweglich (z. B. schuppenförmig aus starren Materialien) sein, das Material unterhalb der Erhebungen kann alternativ dazu jedoch elastisch gewählt werden.Elasticity can be achieved by choosing the material so that the elevations (ribs) are rigid and relatively angular in order to prevent cross-flows as much as possible. However, the material of the elevations can also be flexible (e.g. scale-shaped made of rigid materials), but the material below the elevations can alternatively be chosen to be elastic.
ULUL
Durch Plasmabehandlung von Oberflächen wird auf ganz besondere, plasmaspezifische Weise Energie in die Oberfläche der festen Materie eingetragen. Plasmen eignen sich daher sehr gut zur Oberflächenbehandlung. Sie können aktivieren und aufrauen, d. h. die molekularen Bestandteile der Oberfläche empfänglich für das Verbinden mit anderen Substanzen machen, aber sie dienen durch geeignete Wahl von Prozessgasen auch zur direkten Beschichtung von Oberflächen. Auf einer derart vorbereiteten Oberfläche lässt sich mittels herkömmlicher Palladiumbekeimung eine haftfeste Metallisierung aufbringen. Mit diesem Verfahren können auch Kunststoffe haftfest metallisiert werden, die bisher nicht oder nur mit Hilfe hoher Fremdstoffzuschläge metallisierbar sind.Plasma treatment of surfaces introduces energy into the surface of the solid material in a very special, plasma-specific way. Plasmas are therefore very well suited to surface treatment. They can activate and roughen, i.e. make the molecular components of the surface receptive to bonding with other substances, but they can also be used to directly coat surfaces by choosing the right process gases. A firmly adhering metallization can be applied to a surface prepared in this way using conventional palladium nucleation. This process can also be used to firmly metallize plastics that could not previously be metallized or could only be metallized with the help of high amounts of foreign matter.
Mit Hilfe geeigneter Verfahren lässt sich sogar PTFE haftfest metallisieren.With the help of suitable processes, even PTFE can be metallized to ensure a strong adhesion.
Ein anderes groSes Einsatzgebiet für plasmaaktivierte Oberflächen sind Folien- und Kunststoffoberflächen. Bei der Oberflächenbehandlung durch Niedertemperatur-Plasmen geht man häufig noch einen Schritt weiter, als die Flächen nur zu aktivieren. Dieser nächste Schritt ist die Funktionalisierung.Another major application area for plasma-activated surfaces is film and plastic surfaces. When treating surfaces with low-temperature plasmas, one often goes a step further than just activating the surfaces. This next step is functionalization.
Beispielsweise führt die Behandlung von Kunststoffteilen mit Sauerstoff als Prozessgas zu Hydroxyl-, Carbonyl-, oder auch Estergruppen, also chemisch funktionellen Molekülteilen, die derart vorbehandelte Werkstücke für weitere Oberflächenprozesse empfänglich machen (Änderung von Eigenschaften von Oberflächen von Gleitelementen, je nach gewünschten Anforderungen - hydrophob und wachsfreundlich, elektrisch leitend, etc.).For example, the treatment of plastic parts with oxygen as a process gas leads to hydroxyl, carbonyl or ester groups, i.e. chemically functional molecule parts that make workpieces pretreated in this way receptive to further surface processes (change in properties of surfaces of sliding elements, depending on the desired requirements - hydrophobic and wax-friendly, electrically conductive, etc.).
Das äußere Erscheinungsbild eines Gegenstandes wird von seiner Oberfläche bestimmt; im erfindungsgemäßen Anwendungsbereich veränderter Oberflächen spielen hier besonders die Benetzbarkeit und die Reibung eine wichtige Rolle. Plasmatechnik kann auch dafür eingesetzt werden, dass derartige erfindungsgemäße Mikro- und Nanostrukturen wirtschaftlich hergestellt werden können. Mit Hilfe von Plasmatechnik können dünne Keramikstrukturen mikro- bzw. nanostrukturiert z.B. auf Metallstempel aufgetragen werden, die dann wiederum beispielsweise durch Keramikstrukturen prägbare Materialien wie unter anderem Kunststoffe (Plexiglas, etc.) mit dieser Mikro-/Nanostruktur prägen können. Die Strukturbildung der Keramikschicht erfolgt selbstorganisierend, aber der Plasmaprozess muss so gesteuert werden, dass genau die für die jeweilige Anwendung gewünschte Selbstorganisation stattfindet, um die jeweilige Struktur zu erzielen.The external appearance of an object is determined by its surface; in the application area of modified surfaces according to the invention, wettability and friction play a particularly important role. Plasma technology can also be used to economically produce such micro- and nanostructures according to the invention. With the help of plasma technology, thin ceramic structures can be micro- or nanostructured, e.g. applied to metal stamps, which can then in turn emboss materials that can be embossed using ceramic structures, such as plastics (plexiglass, etc.), with this micro-/nanostructure. The structure formation of the ceramic layer is self-organizing, but the plasma process must be controlled in such a way that exactly the self-organization desired for the respective application takes place in order to achieve the respective structure.
Durch Plasmavorgänge lassen sich z.B. erfindungsgemäß strukturierte Walzen herstellen, &zgr; b. aus Metall etc, zum Heißprägen von Nano-/Mikrostrukturen auf Oberflächen wie beispielsweise Laufsohlen von Gleitelementen, sowie ebenfalls von Nano-/Mikrostrukturen auf alle anderen Oberflächen von Gleitelementen sowie allen zur Benutzung von Gleitelementen benötigten und zusätzlich getragenen Elementen, welche aus prägbaren Materialien bestehen.Plasma processes can be used, for example, to produce structured rollers according to the invention, e.g. made of metal, etc., for hot embossing of nano/microstructures on surfaces such as the soles of sliding elements, as well as nano/microstructures on all other surfaces of sliding elements and all elements required for the use of sliding elements and additionally supported, which consist of embossable materials.
Die Figuren sind weder maßstäblich noch sollen sie spezielle Gleitelemente darstellen, da sie in dieser Anmeldung nur dazu dienen, die Anwendungsmöglichkeiten, Variationsmöglichkeiten und Vorteile der erfindungsgemäßen Verbesserungen aufzuzeigen. Die gezeigten Mikrostrukturierungen stehen stellvertretend für alle möglichen Mikrostrukturierungen zur erfindungsgemäßen Anwendung an Gleitelementen, insbesondere Schneegleitelementen, sowie allen in diesem Zusammenhang benutzbaren Gegenstände, Vorrichtungen usw.The figures are neither to scale nor are they intended to represent specific sliding elements, since in this application they only serve to show the possible applications, possible variations and advantages of the improvements according to the invention. The microstructures shown are representative of all possible microstructures for use according to the invention on sliding elements, in particular snow sliding elements, as well as all objects, devices, etc. that can be used in this context.
Zu Figur Ic:Regarding Figure Ic:
Diese Figur stellt einen Querschnitt durch einen Ski dar 1. - Laufsohle mit Mikrostrukturierung
2. - Stahlkante evtl. mit MikrostrukturierungThis figure shows a cross section of a ski 1. - Outsole with micro-structuring
2. - Steel edge possibly with microstructuring
3. - Seitenwange mit Mikrostrukturierung3. - Sidewall with micro-structuring
4. - Kern4. - Core
5. - Obergurt5. - Upper chord
6. - Untergurt6. - Lower chord
7. - Schale, Oberfläche mit Mikrostrukturierung7. - Shell, surface with micro-structuring
Zu Figur 2:Regarding Figure 2:
Figur 2 stellt ebenfalls einen Querschnitt dar,Figure 2 also shows a cross-section,
wobei mit 1 die Laufsohle, 2 die Stahlkante, 4 die relativ groben momentan üblichen längsgerichteten Strukturen und 3 eine Form der ebenfalls längsgerichteten, mit dreiecksförmigen Erhebungen und trapezförmigen Vertiefungen versehene Mikrostrukturierung darstellt.where 1 represents the outsole, 2 the steel edge, 4 the relatively coarse currently common longitudinal structures and 3 a form of microstructuring, also longitudinal, provided with triangular elevations and trapezoidal depressions.
Die Figuren 3&agr; - 3n zeigen Querschnitte von Oberflächenstrukturierungen von verschiedenen nicht maßstabgetreue Möglichkeiten von überwiegend längsgerichteten Rippen-/Rillenmikrostrukturen.Figures 3α - 3n show cross-sections of surface structuring of various non-scale possibilities of predominantly longitudinal rib/groove microstructures.
Figur 3a zeigt trapezförmige Strukturen, die aus Dreieckserhebungen, welche durch gewisse Abstände zwischen den Erhebungen zu Vertiefungen in Trapezform führen, bestehenFigure 3a shows trapezoidal structures consisting of triangular elevations, which lead to trapezoidal depressions due to certain distances between the elevations
Figur 3b zeigt vergleichbare Dreiecksstrukturen der Erhebungen, jedoch so beieinander liegend, dass die Vertiefungen dazwischen nur noch Dreiecksstrukturen aufweisen.Figure 3b shows comparable triangular structures of the elevations, but located so close to each other that the depressions in between only have triangular structures.
Figur 3c zeigt ebenfalls Dreieckserhebungen, allerdings in unterschiedlichen Größen und Anordnungen, sowie an unterschiedlichen Stellen der Oberfläche. So können die kleineren Strukturen sowohl Mikrostrukturen auf der Oberseite von Vertiefungen anderer gröberer Rippenmikrostrukturen sein, als auch Rippenstrukturen auf der Oberseite von Vertiefungen, welche zur Zeit in Form von längsgerichteten relativ groben Strukturen auf der Oberfläche von Laufsohlen üblich sind, sowie ebenso auf den Erhebungen dieser Strukturen (in Figur Ib dargestellt).Figure 3c also shows triangular elevations, but in different sizes and arrangements, and at different locations on the surface. Thus, the smaller structures can be microstructures on top of depressions of other coarser rib microstructures, as well as rib structures on top of depressions, which are currently common in the form of longitudinally directed relatively coarse structures on the surface of outsoles, as well as on the elevations of these structures (shown in Figure 1b).
Figur 3d zeigt vergleichbare längsgerichtete Mikrostrukturen wie in Figuren 3a und 3b dargestellt, allerdings in Form von feineren, steileren Dreiecksstrukturen.Figure 3d shows comparable longitudinal microstructures as shown in Figures 3a and 3b, but in the form of finer, steeper triangular structures.
Die Figuren 3e - 3h zeigen ebenfalls längsgerichtete Dreiecksmikrostrukturen, in unterschiedlichen Ausprägungen, dergestalt, dass hier Strukturen gleicher Art (Dreieck) dargestellt sind, aber sowohl unterschiedlicher Neigungswinkel der einzelnen kleinsten Rippen, als auch unterschiedlicher Abstände zwischen den Rippen, sowie Kombinationen von Strukturen mit gleichen Neigungswinkeln und gleichen Grundformen der Rippen, aber verschiedenen Höhen und Abständen zwischen den einzelnen Strukturen.Figures 3e - 3h also show longitudinal triangular microstructures in different forms, such that structures of the same type (triangle) are shown here, but with different inclination angles of the individual smallest ribs, as well as different distances between the ribs, as well as combinations of structures with the same inclination angles and the same basic shapes of the ribs, but different heights and distances between the individual structures.
Die Figuren 3i und 3j zeigen vergleichbare längsgerichtete Mikrostrukturen, welche allerdings aus Rechtecksstrukturen als kleinsten Erhebungen bestehen.Figures 3i and 3j show comparable longitudinal microstructures, which, however, consist of rectangular structures as the smallest elevations.
Die Figuren 3k - 3m zeigen ebenso längsgerichtete Mikrostrukturen, deren kleinste Erhebungen hier in Form von rundwandigen Elementen dargestellt sind.Figures 3k - 3m also show longitudinal microstructures, the smallest elevations of which are shown here in the form of round-walled elements.
Figur 3n zeigt eine andere Form von längsgerichteten Mikrostrukturen, deren kleinste Erhebungen hier beispielsweise die Form von sehr schlanken Rippen aufweisen.Figure 3n shows another form of longitudinal microstructures, whose smallest elevations here, for example, have the shape of very slender ribs.
Die Figuren 4a - 4e zeigen perspektivische Draufsicht auf eine beispielsweise mit Dreiecksrippen strukturierte Oberfläche.Figures 4a - 4e show perspective top views of a surface structured, for example, with triangular ribs.
Figur 4a zeigt im Prinzip die vergleichbare Oberfläche wie Figur 3a.Figure 4a shows in principle the comparable surface as Figure 3a.
Figur 4b zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4a, allerdings mit dem Unterschied, dass hier die Rippenstrukturen nicht fortlaufend, sondern mit Zwischenräumen, jedoch trotzdem in einer Linie (Flucht) hintereinander aufgebracht sind.Figure 4b shows a similar surface as 4a, but with the difference that here the rib structures are not applied continuously, but with gaps, but still in a line (alignment) one behind the other.
Figur 4c zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4b, wobei unterschiedliche Zonen auf der Oberfläche durch verschieden lange Erhöhungen gekennzeichnet sein können.Figure 4c shows a similar surface as 4b, where different zones on the surface can be characterized by elevations of different lengths.
Figur 4d zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4c, allerdings ist hier noch eine andere Zone mit feinerer Strukturierung, ebenfalls in Längsrichtung und ebenfalls in einer Flucht mit den übrigen Erhöhungen dargestellt, aberz. B. mit der doppelten Anzahl von Erhebungen, (gleicher Höhen aber verschiedener Neigungswinkel oder unterschiedlicher Höhen aber gleicher /oder unterschiedlicher Neigungswinkel) pro Flächeneinheit.Figure 4d shows a similar surface to 4c, but here another zone with finer structuring is shown, also in the longitudinal direction and also in line with the other elevations, but e.g. with twice the number of elevations (of the same height but different angles of inclination or of different heights but the same/or different angles of inclination) per unit area.
Figur 4e zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4d, allerdings ist hier beispielsweise eine Reihe von Erhebungen so auf der Oberfläche angeordnet, dass sie nicht mehr in einer Flucht mit den übrigen Erhöhungen stehen.Figure 4e shows a similar surface to 4d, but here, for example, a series of elevations are arranged on the surface in such a way that they are no longer in line with the other elevations.
In diesem Beispiel wird die Möglichkeit dargestellt, daß sowohl unterschiedliche Rippenhöhen, als auch unterschiedliche, nicht in einer Reihe hintereinander liegende Rippenhöhen und Rillentäler aufeinanderfolgen können, um bei Bedarf eine bestimmte Menge von Turbulenzen zu erzeugenThis example shows the possibility of having different rib heights as well as different rib heights and groove valleys that are not in a row one after the other to generate a certain amount of turbulence if required
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer längsgerichteten Rippenstruktur, die sowohl im Bereich der Erhebungen, als auch in den Rillentälern mit der schmutzabweisenden Noppenstruktur versehen ist.Figure 5 shows a section of a longitudinal rib structure, which is provided with the dirt-repellent nub structure both in the area of the elevations and in the groove valleys.
Figur 6&agr; zeigt die Draufsicht auf die Oberfläche eines Gleitelements, am Beispiel einer Skilaufsohle mit den beiden Stahlkanten.Figure 6α shows the top view of the surface of a sliding element, using the example of a ski sole with the two steel edges.
Hierbei handelt es sich um eine normale, längsgerichtete Mikrostrukturierung mit Skikanten an den Außenseiten(unstrukturiert).This is a normal, longitudinal microstructuring with ski edges on the outside (unstructured).
Figur 6b zeigt ebenfalls eine Mikrolängsstruktur der Skisohle, sowie Längsstrukturierung der Skikanten im Bereich zur Skisohle hin, wobei der Kantenbereich, der für das Aufkanten zuständig ist, unstrukturiert bleibt.
Figur 6c zeigt ebenfalls Mikrolängsstrukturierung im zentralen Skilaufsohlenbereich (4), an den Außenbereichen der Skisohle (3) und an den inneren Bereichen der Skikante ebenfalls Mikrostrukturierung (2), jedoch neben der in Fahrtrichtung verlaufenden auch eine schräg nach hinten gerichtete, so dass überschüssiges Wasser unter der geschliffenen Außenseite der Skikante (1) abgeleitet werden kann.Figure 6b also shows a longitudinal microstructure of the ski sole, as well as longitudinal structuring of the ski edges in the area towards the ski sole, whereby the edge area responsible for edging remains unstructured.
Figure 6c also shows longitudinal microstructuring in the central ski sole area (4), on the outer areas of the ski sole (3) and on the inner areas of the ski edge also microstructuring (2), but in addition to the one running in the direction of travel, also one directed diagonally backwards so that excess water can be drained under the ground outer side of the ski edge (1).
Die Figur 6d zeigt eine Schnittzeichnung durch den in 6c aufgezeigten Skibelagsausschnitt. In diesem Beispiel sind sowohl die Skikante als auch ein Teil der Skisohle dargestellt.Figure 6d shows a cross-sectional drawing of the ski base section shown in 6c. In this example, both the ski edge and part of the ski sole are shown.
(1) zeigt den äußersten, angeschliffenen Teil der Stahlkante, welcher hier keine Strukturierung aufweist. Mit (2) ist der weiter innen liegende Teil der Stahlkante dargestellt, der hier eine Kombination aus zwei Strukturen aufweist, eine in Fahrtrichtung verlaufende Struktur (6) und eine zweite (5) welche diagonal, in Fahrtrichtung nach schräg außen und hinten verläuft. Eine vergleichbare Strukturierung weist der außen liegende Bereich (3) der Skilauffläche auf. Wohingegen der zentrale Bereich, in der Mitte der Sohle des Skis, nur über eine in Fahrtrichtung verlaufende Struktur (6) verfügt.(1) shows the outermost, ground part of the steel edge, which has no structure here. (2) shows the part of the steel edge further inside, which here has a combination of two structures, one structure (6) running in the direction of travel and a second (5) which runs diagonally outwards and backwards in the direction of travel. The outer area (3) of the ski running surface has a similar structure. Whereas the central area, in the middle of the sole of the ski, only has a structure (6) running in the direction of travel.
Durch diese Art der Strukturierung lässt sich der überschüssige Wasseranteil des Wasserfilms unter dem Ski leicht nach außen unter der Stahlkante abführen.This type of structuring allows the excess water from the water film under the ski to be easily drained outwards under the steel edge.
Die Figur 7a - 7c zeigen eine Skilaufsohle in der Draufsicht.Figures 7a - 7c show a ski sole in plan view.
7a zeigt eine längsgerichtete MikroStruktur in Form eines Rillen-/Rippenprofils, welches auf der gesamten Laufsohle die gleiche Strukturierung aufweist.7a shows a longitudinal microstructure in the form of a groove/rib profile, which has the same structure over the entire outsole.
7b stellt zwei mögliche Bereiche gleicher Strukturart dar, jedoch mit unterschiedlicher Anordnung. Im zentralen Bereich in der Mitte der Skisohle ist eine längsgerichtete Mikrostrukturierung zu sehen, im Randbereich, sowie an der Spitze und dem Skisohlenende wo normalerweise Bereiche sind, wo der Ski nach oben gebogen ist, hat7b shows two possible areas of the same type of structure, but with a different arrangement. In the central area in the middle of the ski sole, a longitudinal microstructuring can be seen, in the edge area, as well as at the tip and the end of the ski sole, where there are normally areas where the ski is bent upwards,
die Laufsohle eine schräg/diagonal zur Fahrtrichtung verlaufende Rippenstruktur, welche auf beiden Seiten schräg nach hinten, zum Kantenbereich hin ausläuft.The outsole has a rib structure that runs diagonally to the direction of travel and runs diagonally backwards on both sides towards the edge area.
7c ist vom prinzipiellen Aufbau her gleich wie Figur 7b, mit dem Unterschied, dass hier der längsgerichtete, zentrale Bereich der Mikrostrukturierung eine etwas andere äußere Form aufweist.Figure 7c is basically the same as Figure 7b, with the difference that here the longitudinal, central region of the microstructuring has a slightly different external shape.
Figur 8a zeigt wieder einen Querschnitt durch ein Gleitelement, wobei hier eine Skikante und die Laufsohle mit ihrer längsgerichteten Mikrostrukturierung dargestellt sind, &iacgr;&ogr; In dieser Figur bilden die Erhebungen (Rippen) der mikrostrukturierten Oberfläche der Skisohle eine Ebene mit den Skistahlkanten.Figure 8a again shows a cross-section through a sliding element, showing a ski edge and the outsole with its longitudinal microstructuring. In this figure, the elevations (ribs) of the microstructured surface of the ski sole form a plane with the ski steel edges.
Figur 8b zeigt eine weitere Möglichkeit, bei der die Erhebungen des strukturierten Bereichs nicht bündig mit den Kanten, sondern, zum Beispiel um die Erhebungshöhe erhaben, über die restlichen Oberflächen herausragend aufgebracht sein können, sowie um Teile dieser Höhen herausragen können. Wobei hier als zusätzlicher Unterschied auch ein Teil der Stahlkanten mit längsgerichteten Mikrostrukturen (vgl. Figuren 6c + 6d; (2)) versehen sind.Figure 8b shows another possibility in which the elevations of the structured area are not flush with the edges, but can be applied so that they protrude above the remaining surfaces, for example raised by the elevation height, and can protrude by parts of these heights. As an additional difference, some of the steel edges are also provided with longitudinal microstructures (cf. Figures 6c + 6d; (2)).
Beispielsweise könnte man bei der erhabenen Variante (Figur 8b) annehmen, dass die Erhebungen der Strukturen minimal aus der Skioberfläche herausragen (allerdings nur ca. 0,025 mm), also ca. 1/40 mm bei einem ungefähren Abstand der einzelnen Erhebungen der Strukturen von ca. 0,05 mm.
Die Anzahl der Erhebungen pro Laufsohle, bei einer Laufsohle von ca. 10 cm Breite, ergebe somit bei einer relativ feinen Struktur von 20 Erhebungen pro mm ca. 2000 Rippen pro Ski.For example, in the raised variant (Figure 8b), one could assume that the elevations of the structures protrude minimally from the ski surface (but only about 0.025 mm), i.e. about 1/40 mm with an approximate distance between the individual elevations of the structures of about 0.05 mm.
The number of elevations per outsole, with an outsole of approx. 10 cm width, results in approx. 2000 ribs per ski with a relatively fine structure of 20 elevations per mm.
Diese hohe Anzahl ermöglicht es, eine sehr stabile Oberfläche zu erhalten. Außerdem werden durch den gefalteten Aufbau der Oberfläche die Stabilität und Torsionssteifigkeit der Skisohle erhöht (vgl. Trapezblech, Wellkarton).This high number makes it possible to obtain a very stable surface. In addition, the folded structure of the surface increases the stability and torsional rigidity of the ski sole (cf. trapezoidal sheet metal, corrugated cardboard).
4··# j j .; 4 ·· # jj .;
Claims (29)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20110399U DE20110399U1 (en) | 2001-06-23 | 2001-06-23 | Sliding elements, for example snow sliding elements, with improved properties |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE20110399U DE20110399U1 (en) | 2001-06-23 | 2001-06-23 | Sliding elements, for example snow sliding elements, with improved properties |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE20110399U1 true DE20110399U1 (en) | 2002-03-14 |
Family
ID=7958446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE20110399U Expired - Lifetime DE20110399U1 (en) | 2001-06-23 | 2001-06-23 | Sliding elements, for example snow sliding elements, with improved properties |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE20110399U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202004001229U1 (en) * | 2004-01-27 | 2005-06-16 | Systec Pos-Technology Gmbh | Device for reducing capillary forces |
| US7872610B2 (en) | 2005-11-24 | 2011-01-18 | Vega Grieshaber Kg | Metallised plastic antenna funnel for a fill level radar |
| DE102014006886A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | A method of manufacturing a seat back structure of a vehicle seat |
-
2001
- 2001-06-23 DE DE20110399U patent/DE20110399U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202004001229U1 (en) * | 2004-01-27 | 2005-06-16 | Systec Pos-Technology Gmbh | Device for reducing capillary forces |
| US7872610B2 (en) | 2005-11-24 | 2011-01-18 | Vega Grieshaber Kg | Metallised plastic antenna funnel for a fill level radar |
| DE102005056042B4 (en) * | 2005-11-24 | 2015-11-05 | Vega Grieshaber Kg | Metallised plastic antenna funnel for a level radar |
| DE102014006886A1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-11-12 | GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) | A method of manufacturing a seat back structure of a vehicle seat |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1404508A1 (en) | Body with improved surface properties | |
| AT500159B1 (en) | SCHI, SPRUNGSCHI OR SNOWBOARD WITH A STRUCTURED SURFACE | |
| US5145201A (en) | Vehicular snow ski | |
| CH638682A5 (en) | SKI COVER. | |
| DE20114878U1 (en) | Surface with improved properties | |
| DE2936368A1 (en) | SNOW SLIDER | |
| DE10144259A1 (en) | Body contacting media has surfaces with micrometric- or nanometric structuring, adapted to the respective media | |
| US20170157653A1 (en) | Surface microstructures | |
| DE10130392C2 (en) | Sliding elements, for example snow sliding elements, with improved properties | |
| DE69404961T2 (en) | Skis with a profiled tread | |
| DE2240110A1 (en) | SKI AND SKI TRAINING MACHINES | |
| WO1987000763A1 (en) | Ski with balancing elements | |
| EP1476257A1 (en) | Surface | |
| DE20110399U1 (en) | Sliding elements, for example snow sliding elements, with improved properties | |
| DE2913489A1 (en) | SKI, IN PARTICULAR RACE SKI | |
| EP2254709B1 (en) | Non-wettable surfaces | |
| DE102014119567B4 (en) | Lubricant for use on sliding surfaces of winter sports equipment and its use | |
| AT12814U1 (en) | SKI | |
| WO2011098054A1 (en) | Ski with downward directed fins on the rear end | |
| DE102012007787B4 (en) | Winter sports equipment, process for their preparation and use of a coating | |
| AT410900B (en) | METHOD FOR PRODUCING A STRUCTURED RUNNING FOR SLIDING DEVICES AND A STRUCTURED RUNNING PRODUCED BY THIS METHOD | |
| DE29520381U1 (en) | Sports equipment | |
| DE102004004679A1 (en) | Process for continuous inner coating of an extruded hollow profile | |
| CH705677B1 (en) | Sliding body, in particular sports device for sliding on a roadway, preferably on snow or ice. | |
| AT388302B (en) | Climbing aid for cross-country ski |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20020418 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20050101 |