CH643463A5

CH643463A5 - RAIL COATING MATERIAL BASED ON POLYAETHYLENE FOR THE RUNNING OF SKIS.

Info

Publication number: CH643463A5
Application number: CH263680A
Authority: CH
Inventors: Urs Geissbuehler
Original assignee: Ims Inter Montana Ag
Priority date: 1980-04-03
Filing date: 1980-04-03
Publication date: 1984-06-15
Also published as: ATA153081A; AT374685B; DE3113360A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf bahnförmiges Belagsmaterial auf Basis von Polyäthylen für die Lauffläche von Skis, auf ein Verfahren zur Herstellung einer Ausführungsform dieses Belagsmaterials und auf die Verwendung des Belagsmaterials für die Lauffläche von Rennskis. The present invention relates to sheet-like covering material based on polyethylene for the tread of skis, to a method for producing an embodiment of this covering material and to the use of the covering material for the tread of racing skis.

Der Gleitmechanismus von Skis auf Schnee und Eis ist ein sehr komplexer Vorgang, der nicht bis in alle Einzelheiten bekannt ist. The sliding mechanism of skis on snow and ice is a very complex process that is not known in every detail.

Immerhin ist allgemein anerkannt, dass infolge der beim Skigleiten auftretenden Interaktion zwischen Rauhigkeitsspitzen des Skibelages und den Schneekristallen lokal diese Schneekristalle schmelzen und das in situ entstehende Wasser zu hydrodynamischen Schmierverhältnissen führt, wodurch die beobachteten geringen Gleitreibungskoeffizienten erklärbar sind. After all, it is generally accepted that, due to the interaction between roughness peaks of the ski base and the snow crystals that occur during ski gliding, these snow crystals melt locally and the in-situ water leads to hydrodynamic lubrication conditions, which explains the low sliding friction coefficients observed.

Bestehende Belagsmaterialien werden praktisch ausschliesslich aus Niederdruck-Polyäthylen hergestellt, wie beispielsweise in der CH-PS 525 927 beschrieben, weil dieses Material eine geringe Adhäsion zu Wasser aufweist und somit einem Ausbreiten der lokal gebildeten Wasserstellen mikroskopischer Grössenordnung zu einem die ganze Lauffläche bedeckenden Wasserfilm entgegenwirkt. Bei sehr hohen Gleitgeschwindigkeiten nun, wo die zwischen Belag und Schneeoberfläche freiwerdende Wärmemenge sehr gross werden kann, ist die Möglichkeit der Ausbildung eines zusammenhängenden Wasserfilms und damit einer Beeinträchtigung der Gleitgeschwindigkeit gross. Diese Tendenz zeigen alle bisher bekannten Skibeläge, die durchwegs aus einem Material bestehen, das in der ganzen Fläche des Belags isotrope Eigenschaften aufweist. Existing covering materials are practically exclusively made of low-pressure polyethylene, as described for example in CH-PS 525 927, because this material has a low adhesion to water and thus counteracts a spreading of the locally formed water points of microscopic order to a water film covering the whole tread. At very high sliding speeds, now that the amount of heat released between the surface and the snow surface can become very large, the possibility of forming a coherent water film and thus impairing the sliding speed is great. This tendency is shown by all previously known ski coverings which consist entirely of a material which has isotropic properties over the entire surface of the base.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Belagsmaterial aufzuzeigen, durch welches beim Gebrauch der Skis die Ausbildung eines zusammenhängenden Wasserfilms verhindert wird. It is the object of the present invention to show a covering material by means of which the formation of a coherent water film is prevented when using the skis.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass diese Aufgabe durch ein bahnförmiges Belagsmaterial gelöst wird, das über die Breite der Bahn verteilt anisotrope Eigenschaften aufweist. Surprisingly, it was found that this object is achieved by a web-like covering material that has anisotropic properties distributed over the width of the web.

Gegenstand der Erfindung ist somit das im Patentanspruch 1 definierte Belagsmaterial. The invention thus relates to the covering material defined in claim 1.

Durch die anisotropen Eigenschaften in der Breite des er-findungsgemässen Belagsmaterials wird beim Gebrauch des Skis die Ausbreitung eines homogenen Wasserfilms und damit negative Beeinflussung der Gleitgeschwindigkeit verhindert. Due to the anisotropic properties in the width of the covering material according to the invention, the spread of a homogeneous water film and thus a negative influence on the sliding speed is prevented when using the ski.

Im erfindungsgemässen bahnförmigen Belagsmaterial erstreckt sich die mittlere Zone vorzugsweise über eine Breite von 20-80% der Gesamtbreite der Bahn. In the web-like covering material according to the invention, the central zone preferably extends over a width of 20-80% of the total width of the web.

Die über die Breite der Bahn verteilten anisotropen Eigenschaften des Belagsmaterials sind vorzugsweise so verteilt, dass die beiden Randzonen gegenüber der mittleren Zone der Bahn unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, die auf unterschiedlicher Dichte bzw. Härte, unterschiedlicher Struktur oder unterschiedlicher Polarität des Materials der mittleren Zone gegenüber demjenigen der beiden Randzonen beruht. The anisotropic properties of the covering material, which are distributed over the width of the web, are preferably distributed such that the two edge zones have different properties compared to the central zone of the web, based on different density or hardness, different structure or different polarity of the material of the central zone compared to that of the two marginal zones.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Niederdruck-Polyäthylen als Basismaterial sowohl der mittleren wie auch der beiden Randzonen ein ultrahochmolekulares Polyäthylen, nachstehend als «UHMW-PE» bezeichnet. Falls das Basismaterial sowohl der mittleren wie auch der beiden Randzonen das gleiche UHMW-PE ist und somit das gleiche Molekulargewicht und demzufolge auch die gleiche Härte aufweist, können die anisotropen Eigenschaften der Bahn darin bestehen, dass das Basismaterial entweder der beiden Randzonen oder der Mittelzone modifiziert ist, wobei die Anordnung des modifizierten Basismaterials, d.h. in den Randzonen oder in der Mittelzone, nicht kritisch ist. Die Modifizierung kann in Form einer Vernetzung oder Ver-schäumung des Basismaterials oder eines Zusatzes eines Füllmittels vorliegen. In a preferred embodiment, the low-pressure polyethylene as the base material of both the middle and the two edge zones is an ultra-high-molecular polyethylene, hereinafter referred to as “UHMW-PE”. If the base material of both the middle and the two edge zones is the same UHMW-PE and thus has the same molecular weight and consequently the same hardness, the anisotropic properties of the web can be that the base material modifies either the two edge zones or the middle zone is, the arrangement of the modified base material, ie in the peripheral zones or in the central zone, is not critical. The modification can take the form of crosslinking or foaming of the base material or an addition of a filler.

Falls das Basismaterial aus Niederdruck-Polyäthylen (HDPE) besteht, kann die Herstellung des erfindungsgemässen Belagsmaterials auf bekannte Art, vorzugsweise durch Extrusion, erfolgen. If the base material consists of low-pressure polyethylene (HDPE), the covering material according to the invention can be produced in a known manner, preferably by extrusion.

Die Herstellung der bevorzugten Ausführungsform mit UHMW-PE als Basismaterial sowohl der mittleren wie auch der beiden Randzonen ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung. The production of the preferred embodiment with UHMW-PE as the base material of both the middle and the two edge zones is a further object of the invention.

Ein als Basismaterial bestens geeignetes UHMW-PE ist das pulverförmige «Hostalen» GUR der Farbwerke Hoechst AG, dessen Eigenschaften, Verarbeitungsmöglichkeiten und Einsatzgebiete in einer Druckschrift vom Juni 1972 «Hostalen» GUR von Kunststoffe Hoechst ausführlich erläutert sind. UHMW-PE, which is ideally suited as a base material, is the powdery “Hostalen” GUR from Farbwerke Hoechst AG, the properties, processing options and areas of application of which are explained in detail in a publication from June 1972 “Hostalen” GUR by Kunststoffe Hoechst.

Da die Extrusion dieses Materials und insbesondere die Herstellung von Verbundkörpern durch Extrusion schwierig und in der Praxis kaum ausführbar ist, wurde für die Herstellung dieser bevorzugten Ausführungsform ein Sinterverfahren entwickelt, dessen Prinzip dem Fachmann bekannt ist, und dessen Parameter der vorstehend genannten Druckschrift entnommen werden können. Since the extrusion of this material and in particular the production of composite bodies by extrusion is difficult and can hardly be carried out in practice, a sintering process was developed for the production of this preferred embodiment, the principle of which is known to the person skilled in the art and the parameters of which can be found in the above-mentioned publication .

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung dieser Ausführungsform ist im Patentanspruch 5 definiert. The inventive method for producing this embodiment is defined in claim 5.

Die Höhe der einzelnen Schichten in den drei Pressstufen des Herstellungsverfahrens und damit die Gesamthöhe des erhaltenen Verbund-Presslings wird zweckmässig so gewählt, dass unter Berücksichtigung des beim nachfolgenden Sintern auftretenden Schwundes ein Sinterkörper erhalten wird, dessen Höhe der erwünschten Breite des bahnförmigen Belagsmaterials entspricht. The height of the individual layers in the three pressing stages of the production process and thus the total height of the composite compact obtained is expediently chosen so that, taking into account the shrinkage occurring during the subsequent sintering, a sintered body is obtained, the height of which corresponds to the desired width of the sheet-like covering material.

Die von Durchmesser und Höhe der einzelnen kreisscheibenförmigen Schichten und dem Pressdruck abhängige, für jede Schicht benötigte Einfüllmenge Presspulver sowie die beim Sintern auftretende Schrumpfung des Verbund-Presslings können durch einfache Vorversuche leicht ermittelt werden. The filling quantity of press powder required for each layer, depending on the diameter and height of the individual circular disc-shaped layers and the pressure, as well as the shrinkage of the composite compact that occurs during sintering, can easily be determined by simple preliminary tests.

Durch Herstellung der die beiden Randzonen ergebenden kreisscheibenförmigen Pressschichten in gleicher Dicke ist schlussendlich ein bahnförmiges Belagsmaterial erhältlich, dessen anisotropen Eigenschaften über die Breite des Bandes symmetrisch verlaufen. Dies ist jedoch nicht kritisch, und es können ohne weiteres auch bahnförmige Belagsmaterialien mit asymmetrisch über deren Breite verteilten anisotropen Eigenschaften hergestellt werden. By producing the circular disk-shaped press layers of the same thickness that result in the two edge zones, a web-shaped covering material is finally obtainable, the anisotropic properties of which run symmetrically across the width of the band. However, this is not critical, and sheet-like covering materials with anisotropic properties distributed asymmetrically over their width can also be easily produced.

Im nachstehenden Beispiel ist die Herstellung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen bahnförmigen Belagsmaterials mit symmetrisch über dessen Breite verteilten anisotropen Eigenschaften beschrieben. The example below describes the production of a preferred embodiment of the sheet-like covering material according to the invention with anisotropic properties distributed symmetrically over its width.

Beispiel example

In einer zylindrischen Pressform wird pulverförmiges UHMW-PE mit einem Molekulargewicht von etwa 4x10® unter Anwendung von Druck zu einem 3 cm hohen Pressling vorverdichtet. Nach Entfernen des Pressstempels wird ein Gemisch des pulverförmigen UHMW-PE mit einem Peroxid-Vernetzungsmittel eingefüllt und auf eine Höhe von 10 cm vorgepresst. Nach neuerlichem Entfernen des Pressstempels wird, gleich wie für die unterste Schicht, eine 3 cm hohe Schicht aus dem gleichen, unvermischten, pulverförmigen UHMW-PE aufgepresst. In a cylindrical press mold, powdered UHMW-PE with a molecular weight of about 4x10® is pre-compressed to a 3 cm high compact using pressure. After removing the press ram, a mixture of the powdered UHMW-PE is filled with a peroxide cross-linking agent and pre-pressed to a height of 10 cm. After the stamp has been removed again, a 3 cm high layer of the same, unmixed, powdered UHMW-PE is pressed on, just as for the bottom layer.

Der erhaltene, zylindrische Verbund-Pressling wird unter den aus der genannten Druckschrift bekannten und gegebenenfalls durch Vorversuche bestätigten Bedingungen unter Wärme-und Druckanwendung zu einem homogenen, zylindrischen Sinterkörper gesintert. The cylindrical composite compact obtained is sintered to a homogeneous, cylindrical sintered body under the conditions known from the cited publication and possibly confirmed by preliminary tests under the application of heat and pressure.

Nach dem Abkühlen wird von dem zylindrischen Sinterkörper ein endloses Band in der gewünschten Dicke des Belagsmaterials von 1,4 mm abgeschält. After cooling, an endless band is peeled off from the cylindrical sintered body in the desired thickness of the covering material of 1.4 mm.

Aufgrund des unvernetzten Basismaterials in den beiden Randzonen und des gleichen, jedoch vernetzten Basismaterials in der Mittelzone weist das erhaltene Band eine über seine Breite symmetrisch verteilte unterschiedliche Dichte bzw. Härte auf. Due to the uncrosslinked base material in the two edge zones and the same, but crosslinked base material in the central zone, the tape obtained has a different density or hardness distributed symmetrically over its width.

Der Durchmesser solcherart hergestellter Sinterkörper ist nicht kritisch. Einerseits ist es erwünscht, Sinterkörper mit möglichst grossem Durchmesser herzustellen, da dies das The diameter of the sintered body produced in this way is not critical. On the one hand, it is desirable to produce sintered bodies with the largest possible diameter, since this is the

643 463 643 463

Abschälen eines längeren endlosen Bandes ermöglicht. Anderseits wird es bei einem zu grossen Durchmesser des vorverdichteten Verbund-Presslings schwierig, die für den Sintervorgang benötigte Wärmeenergie innert nützlicher Frist zur gleichmässigen Einwirkung über den gesamten Querschnitt des Presslings zu bringen. In der Praxis wurde ein annehmbarer Kompromiss zwischen diesen beiden entgegenwirkenden Merkmalen bei einem Durchmesser des vorverdichteten Verbund-Presslings von 50-60 cm ermittelt. Allows peeling of a longer endless belt On the other hand, if the diameter of the pre-compressed composite compact is too large, it becomes difficult to bring the thermal energy required for the sintering process to a uniform effect over the entire cross section of the compact within a useful period. In practice, an acceptable compromise between these two counteracting features has been determined with a diameter of the pre-compressed composite compact of 50-60 cm.

Nach dem vorstehend beschriebenen Vorgehen wurden die nachstehend beschriebenen weiteren Ausführungsformen mit über die Breite des Bandes symmetrisch verteilten anisotropen Eigenschaften hergestellt: According to the procedure described above, the further embodiments described below were produced with anisotropic properties distributed symmetrically over the width of the strip:

A) Pulverförmiges UHMW-PE in unvermischter Form für die beiden Randzonen und das gleiche pulverförmige Basismaterial, jedoch im Gemisch mit einem Treibmittel, für die mittlere Zone, wobei im Sinterprozess eine Ver-schäumung der mittleren Zone unter Bildung einer Schaumstruktur erfolgt. A) Powdery UHMW-PE in unmixed form for the two edge zones and the same powdery base material, but in a mixture with a blowing agent, for the middle zone, whereby the middle zone is foamed in the sintering process to form a foam structure.

B) Verwendung von unvermischtem, pulverförmigem UHMW-PE für die beiden Randzonen und von pulverförmigem HDPE einer Dichte von 0,95 g/cm3 für die mittlere Zone, wobei die anisotropen Eigenschaften auf unterschiedlicher Dichte bzw. Härte des Basismaterials der Randzonen und der mittleren Zone beruhen. B) Use of unmixed, powdered UHMW-PE for the two edge zones and of powdered HDPE with a density of 0.95 g / cm3 for the middle zone, the anisotropic properties being based on different density or hardness of the base material of the edge zones and the middle zone are based.

C) Verwendung von unvermischtem pulverförmigem UHMW-PE für die beiden Randzonen und eines glasfasergefüllten HDPE für die mittlere Zone, wobei die anisotropen Eigenschaften auf unterschiedlicher Dichte bzw. Härte und Struktur der beiden Randzonen und der mittleren Zone beruhen. C) Use of unmixed powdered UHMW-PE for the two edge zones and a glass fiber filled HDPE for the middle zone, the anisotropic properties being based on different densities or hardness and structure of the two edge zones and the middle zone.

D) Einsatz der gleichen Basismaterialien wie im vorstehenden Beispiel beschrieben, jedoch in umgekehrtem Sinn, nämlich von unvermischtem pulverförmigem UHMW-PE für die mittlere Zone und vom gleichen Basismaterial, jedoch im Gemisch mit einem Peroxid-Vernetzungsmittel, für die beiden Randzonen. D) Use of the same base materials as described in the previous example, but in the opposite sense, namely of unmixed powdered UHMW-PE for the central zone and of the same base material, but in a mixture with a peroxide crosslinking agent, for the two peripheral zones.

E) Verwendung von pulverförmigem unvermischtem UHMW-PE für die beiden Randzonen und von einer Mischung des gleichen pulverförmigen UHMW-PE mit PTFE (Polytetrafluoräthylen), wobei die anisotropen Eigenschaften auf unterschiedlicher Polarität der beiden Randzonen und der mittleren Zone beruhen. E) Use of powdered unmixed UHMW-PE for the two edge zones and of a mixture of the same powdered UHMW-PE with PTFE (polytetrafluoroethylene), the anisotropic properties being based on different polarities of the two edge zones and the middle zone.

Das beschriebene Belagsmaterial kann auf bekannte Art für die Beschichtung der Lauffläche von jedem beliebigen Ski eingesetzt werden. Aufgrund des gegenüber konventionellen Belagsmaterialien höheren Preises und der im normalen Gebrauch solcher Skis kaum feststellbaren Unterschiede in den Gleiteigenschaften wird das beschriebene Belagsmaterial jedoch in erster Linie für die Beschichtung von Skis für Wettbewerbszwecke zum Einsatz gelangen. The covering material described can be used in a known manner for coating the tread of any ski. However, due to the higher price compared to conventional base materials and the differences in the sliding properties that are hardly noticeable in normal use of such skis, the base material described will primarily be used for coating skis for competitive purposes.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist somit die Verwendung des beschriebenen Belagsmaterials für die Lauffläche von Rennskis. Another object of the invention is thus the use of the covering material described for the tread of racing skis.

3 3rd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

S S

Claims

643 463

1. Sheet-like covering material based on polyethylene for the running surface of skis, characterized in that the entire length of the sheet is made up of a central zone and two different outer edge zones based on low-pressure polyethylene and has anisotropic properties distributed over its width .

2. Material according to claim 1, characterized in that the central zone extends over a width of 20-80% of the total width of the web.

2nd

PATENT CLAIMS

3. Material according to claim 1 or 2, characterized in that the anisotropic properties are based on different density or hardness, different structure or different polarity of the material of the central zone compared to that of the two peripheral zones.

4. Material according to any one of the preceding claims, characterized in that the low-pressure polyethylene of the middle and the two edge zones is an ultra-high molecular weight polyethylene.

5. A process for the production of the web-like material according to claim 4, characterized in that pulverized low-pressure polyethylene with a molecular weight of about 4x10® is used as the base material for the middle and the two edge zones and the powder content for either the middle zone or the Adds a cross-linking, foaming or filling agent to both edge zones and then produces a cylindrical composite pellet from the two press powders in a cylindrical press mold using pressure by means of a press ram in three press stages, the middle zone of which consists of one and the two outer zones the other press powder are built up, after which the compact is sintered with the application of heat and pressure, and an endless band in the desired thickness of the covering material is peeled off from the cylindrical sintered body obtained.

6. Use of the covering material according to claim 1 for the tread of racing skis.