Verfahren zur Herabsetzung des Reibungskoeffizienten von Formkörpern aus Polymermaterialien, sowie Verwendung der erhaltenen Formkörper zur Herstellung von Skibelägen
Die Oberflächenspannung von Festkörpern steht mit deren Reibungskoeffizient insofern in Beziehung, als Festkörper aus Materialien mit geringer Oberflächenspannung auch einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweisen.
Am Beispiel eines Skis betrachtet, bildet sich bei dessen Gleiten auf Eis zwischen der Gleitfläche des Skis und dem Schnee durch Reibungswärme ein dünner Wasserfilm. Wenn nun die Gleitfläche aus einem Polymermaterial besteht, wird der Reibungskoeffizient zwischen Gleitfläche und Schnee um so geringer, je geringer die Oberflächenspannung des Polymers und somit die Adhäsion zwischen Wasserfilm und Polymer ist.
Es ist bekannt, für die Herstellung der Gleitfläche von Skis Polymere zu verwenden, die entweder selbst eine geringe Oberflächenspannung aufweisen, beispielsweise Polyäthylen oder Polytetrafluoräthylen, oder aber die Gleitfläche des Polymerbelags mit Substanzen geringer Oberflächenspannung zu beschichten, die mehr oder weniger stark an der Polymeroberfläche haften.
Die Nachteile dieser genannten Möglichkeiten bestehen darin, dass Polyäthylen, auch bei Verwendung von Antioxydantien, leicht oxydierbar ist und dabei seine geringe Oberflächenspannung und damit die guten Gleiteigenschaften verloren gehen, und dass Polytetrafluoräthylen, ausser seinem sehr hohen Preis, schlechte mechanische Eigenschaften, wie Abrieb- und Kratzbeständigkeit, aufweist. Die durch Behandlung der Gleitfläche auf die Oberfläche des Polymers aufgebrachten Substanzen geringer Oberflächenspannung zeigen nur geringe Haftung und somit eine schlechte Abriebbeständigkeit. Die solcherart erzielte Herabsetzung der Oberflächenspannung ist deshalb nicht dauerhaft.
Es ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches die vorstehenden Nachteile nicht aufweist und eine dauerhafte Herabsetzung des Reibungskoeffizienten von Formkörpem aus Polymermaterialien ermöglicht, die sich zur Verwendung für die Herstellung von dauerhaft gut gleitfähigen Skibelägen eignen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Schmelze des Polymermaterials mindestens eine Verbindung der Formel
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worin R1, R2, R5 Wasserstoff oder Fluor und X Wasserstoff, Fluor oder einen Kohlenwasserstoffrest bedeuten und R4, R5 und R6 die folgende Bedeutung haben: R4:O R4:H R4:H R5:OH oder R5:H oder R5:H R6:- R6:OH R6:NH2, e resp. ein Salz: -NH A und gegebenenfalls mindestens eine Silikonverbindung zugesetzt werden.
Vorzugsweise beträgt im beschriebenen Verfahren die gesamte Zusatzmenge 0,5 - 10 Gew.-ts, bezogen auf das Gewicht des Polymermaterials.
Bei der Verwendung der nach dem beschriebenen Verfahren erhaltenen Formkörper zur Herstellung von Skilbelägen ist natürlich zu beachten, dass als Polymermaterial ein solches gewählt wird. welches für den vorgesehenen Verwendungszweck günstige chemische und physikalische Eigenschaften aufweist, wobei die verlangten guten Gleiteigenschaften durch die Bindung der Zusätze an das Polymer in dauerhafter Form erhalten werden.
Die hier verwendete Bezeichnung Polymere > y umfasst sowohl Homo- als auch Copolymere, wobei die Bindung der Zusätze über Neben- oder Hauptvalenzen erfolgt, wodurch die Dauerhaftigkeit der Behandlung noch erhöht wird.
Die in den nachstehenden Beispielen angegebenen Oberflächenspannungen wurden nsch Hirsch ermittelt, wie in Chemie-Ing.-Techn. 40 (1968) S. 639 ff beschrie- ben. Die in den Beispielen angegebenen Teile sind gewichtsmässig zu verstehen.
Beispiel I
Aus 100 T PVC, 4,5 T Stabilisator und 1 T Palmitinsäure wurde eine Mischschmelze hergestellt und diese zu einem bandförmigen Formkörper extrudiert.
Die Oberflächenspannung dieses Bandes betrug 24 dyncm-l.
Die Oberflächenspannung eines auf gleiche Art, jedoch ohne Zusatz von Palmitinsäure hergestellten Vergleichsbandes betrug 43 dyncm-1.
Beispiel2
Aus 100 T ABS und 1 T 1-Octadecylamin wurde wie in Beispiel 1 ein bandförmiger Formkörper extrudiert.
Die Oberflächenspannung dieses Bandes betrug 27,5 dyncm¯1 und diejenige eines zu Vergleichszwecken ohne Zusatz hergestellten ABS-Bandes betrug 34 dyncm-1.
Beispiel 3
Aus 100 T Celluloid und 3 T Paraffin (Smp. 520C) wurde im Blockverfahren ein bandförmiger Formkörper hergestellt.
Die Oberflächenspannung dieses Bandes betrug 21 dynom-1 und diejenige eines zu Vergleichszwecken ohne Zusatz hergestellten Celluloidbandes betrug 47 dyncm-l.
Process for reducing the coefficient of friction of molded bodies made of polymer materials, and the use of the molded bodies obtained for the production of ski surfaces
The surface tension of solids is related to their coefficient of friction insofar as solids made of materials with low surface tension also have a low coefficient of friction.
Considered using the example of a ski, when it glides on ice, a thin film of water forms between the sliding surface of the ski and the snow due to frictional heat. If the sliding surface is made of a polymer material, the coefficient of friction between the sliding surface and the snow is lower, the lower the surface tension of the polymer and thus the adhesion between the water film and the polymer.
It is known to use polymers for the production of the sliding surface of skis which either themselves have a low surface tension, for example polyethylene or polytetrafluoroethylene, or to coat the sliding surface of the polymer covering with substances of low surface tension that adhere more or less strongly to the polymer surface .
The disadvantages of these possibilities are that polyethylene, even when using antioxidants, is easily oxidized and its low surface tension and thus its good sliding properties are lost, and that polytetrafluoroethylene, in addition to its very high price, has poor mechanical properties, such as abrasion resistance. and scratch resistance. The substances of low surface tension applied to the surface of the polymer by treating the sliding surface show only poor adhesion and thus poor abrasion resistance. The reduction in surface tension achieved in this way is therefore not permanent.
It is the object of the present invention to create a method which does not have the above disadvantages and enables a permanent reduction in the coefficient of friction of molded bodies made of polymer materials which are suitable for use in the production of ski surfaces with long-term good sliding properties.
According to the invention, this is achieved by adding at least one compound of the formula to the melt of the polymer material
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wherein R1, R2, R5 are hydrogen or fluorine and X is hydrogen, fluorine or a hydrocarbon radical and R4, R5 and R6 have the following meanings: R4: O R4: H R4: H R5: OH or R5: H or R5: H R6 : - R6: OH R6: NH2, e resp. a salt: -NH A and optionally at least one silicone compound can be added.
In the method described, the total amount added is preferably 0.5-10 parts by weight, based on the weight of the polymer material.
When using the molded bodies obtained by the process described for the production of ski coverings, it must of course be ensured that such a polymer material is chosen. which has chemical and physical properties that are favorable for the intended use, the required good sliding properties being obtained in a permanent form by binding the additives to the polymer.
The term polymers> y used here encompasses both homo- and copolymers, with the additives being bonded via secondary or main valences, which increases the durability of the treatment.
The surface tensions given in the examples below were determined according to Hirsch, as described in Chemie-Ing.-Techn. 40 (1968) p. 639 ff. The parts given in the examples are to be understood by weight.
Example I.
A mixed melt was produced from 100 parts of PVC, 4.5 parts of stabilizer and 1 part of palmitic acid, and this was extruded to form a strip-shaped molding.
The surface tension of this tape was 24 dyncm-1.
The surface tension of a comparison tape produced in the same way but without the addition of palmitic acid was 43 dyncm-1.
Example2
As in Example 1, a strip-shaped molded body was extruded from 100 T ABS and 1 T 1-octadecylamine.
The surface tension of this tape was 27.5 dyncm-1 and that of an ABS tape produced for comparison purposes without additives was 34 dyncm-1.
Example 3
A strip-shaped molding was produced from 100 p of celluloid and 3 p of paraffin (melting point 520C) using the block process.
The surface tension of this tape was 21 dynom-1 and that of a celluloid tape produced without additives for comparison purposes was 47 dynom-1.