CH657993A5

CH657993A5 - Covering for the running surface of a ski

Info

Publication number: CH657993A5
Application number: CH19783A
Authority: CH
Inventors: Urs Geissbuehler
Original assignee: Ims Kunststoff Ag
Priority date: 1983-01-14
Filing date: 1983-01-14
Publication date: 1986-10-15

Description

**WARNUNG** Anfang DESC Feld konnte Ende CLMS uberlappen **.

PATENTANSPRÜCHE 1. Niederdruckpolyethylenbelag für die Lauffläche eines Skis, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederdruckpolyethylen durch Zusatz von Russ einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand im Bereich von 100- 106 Ohm.cm aufweist.

2. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische elektrische Durchgangswiderstand im Bereich von 10' - 105 Ohm.cm liegt und vorzugsweise etwa 103 Ohm.cm beträgt.

3. Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederdruckpolyethylen ein hochmolekulares Niederdruckpolyethylen mit einem mittleren Molekulargewicht von wenigstens 106 ist.

4. Ski mit einem Laufflächenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3.

5. Verfahren zum Herstellen des Belages nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durch Sintern von Niederdruckpolyethylenpulver zu einem Körper und Abschälen einer Schicht von dem Körper, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Niederdruckpolyethylenpulver vor dem Sintern Russ in solcher Menge zusetzt, dass das gesinterte Niederdruckpolyethylen einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand im Bereich von 100- 106 Ohm.cm aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Niederdruckpolyethylenpulver ausserdem ein organisches Peroxid zusetzt, um das Polyethylen während des nachfolgenden Sinterns zu vernetzen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Niederdruckpolyethylenbelag für die Lauffläche eines Skis.

Der Gleitmechanismus von Skis auf Schnee und Eis ist ein sehr komplexer Vorgang, der nicht bis in alle Einzelheiten aufgeklärt ist.

Immerhin ist allgemein anerkannt, dass infolge der beim Skigleiten, eintretenden Interaktion zwischen Rauhigkeitsspitzen des Skibelages und den Schneekristallen die lokal entstehende Reibungswärme zum Schmelzen der Schneekristalle führt und das dabei in situ entstehende Schmelzwasser zu hydrodynamischen Schmierverhältnissen führt, wodurch die in der Praxis zu beobachtenden niedrigen Gleitreibungskoeffizienten weitgehend erklärbar sind.

Bei hohen Gleitgeschwindigkeiten, wie sie im alpinen Skirennsport üblich sind, einerseits und tiefen Schneetemperaturen andererseits wird dieser Gleitmechanismus jedoch offensichtlich durch weitere Einflussgrössen zunehmend beeinflusst, indem die bis heute eingesetzten Laufflächen aus Niederdruckpolyethylen verschiedener Dichten und Molekulargewichtsbereiche bei den genannten äusseren Bedingungen zu einem im dynamischen Ablauf gestörten Gleitvorgang führen.

Die Erfindung hat sich daher zum Ziel gesetzt, einen Niederdruckpolyethylenbelag für die Lauffläche eines Skis zur Verfügung zu stellen, der diesen Nachteil nicht aufweist und der an einem Ski auch bei hohen Geschwindigkeiten und tiefen Temperaturen optimal gleitet.

Es wurde zunächst vermutet, dass die beschriebene, in der Praxis unerwünschte Erscheinung mit der bei Polyethylen von der Dichte abhängigen unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit des Belagsmaterials zusammenhängen könnte. Versuche zeigten aber, dass dieser Zusammenhang offensichtlich nicht wichtig ist.

Hingegen wurde überraschenderweise gefunden, dass Niederdruckpolyethylen mit hohen Anteilen von speziellen Russteilchen zu Skibelagsmaterialien führt, die in den obengenannten Bedingungen störungsfreies Gleiten mit niedrigen Reibungskoeffizienten ermöglichen.

Der erfindungsgemässe Niederdruckpolyethylenbelag für Skis, mit dem die geschilderte Aufgabe gelöst wird, ist daher dadurch gekennzeichnet, dass das Niederdruckpolyethylen durch Zusatz von Russ einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand im Bereich von 100- 106 Ohm.cm aufweist.

Praxisversuche haben gezeigt, dass Skibelage aus Niederdruckpolyethylen/Russ-Mischungen mit spezifischen Durch gangswiderstandswerten - nach DIN 53 482 - von 100 bis 5.105 Ohm.cm optimal gleiten.

Es ist an sich bekannt, durch Zusatz von Russ die elektrische Leitfahigkeit von Polyethylen oder anderen Kunststoffen zu erhöhen, um dadurch eine elektrostatische Aufladung des Kunststoffes zu verhindern. Damit sollen elektrische Entladungen vermieden werden, die bei gewissen Anwendungen, etwa bei den Wänden von Behältern für explosible Stoffe oder in elektronischen Geräten, gefährlich oder schädlich sein könnten.

Ein Mass für die elektrische Leitfähigkeit ist der elektrische Durchgangswiderstand bzw. der elektrische Oberflächenwiderstand, z.B. gemäss DIN 53 482.

Der Grenzbereich elektrostatischer Aufladbarkeit liegt bei 10s 1010 Ohm.cm, Kunststoffe mit spezifischen Durchgangswiderständen von 10- 106 werden antistatische genannt, solche mit spezifischen Durchgangswiderständen von 100 bis ca. 103 als elektrisch leitfähig.

Niederdruckpolyethylene ohne Zusatz, wie sie bisher für Skibeläge eingesetzt wurden, weisen spezifische elektrische Durchgangswiderstandswerte nach DIN 53 482 von l0'- 1016 Ohm.cm auf.

Im nachstehenden werden beispielsweise zwei verschiedene Methoden zur Herstellung von Ausführungsformen des erfindungsgemässen Belages beschrieben.

Beispiel 1
Aus einem in der Schmelze hergestellten Gemisch von 70 Gewichtsteilen Niederdruckpolyethylen mit einer Dichte von 0,955 g/cm3 und einem Schmelzindex nach Prüfnorm ASTM D 1238 bei 1900/2,16 kp von 0,3 g/10 Min. und 30 Gewichtsteilen eines Russes mit einer Teilchengrösse von 20 nm und einem Ölbedarf von 500% wird ein bandfönniger Fonnkörper extrudiert.

Der nach DIN 53 482 ermittelte spezifische elektrische Durchgangswiderstand dieses Formkörpers beträgt 2,8 102 Ohm.cm.

Der Formkörper wird als Belag für die Lauffläche eines Skis verwendet.

Beispiel 2
In einer zylindrischen Pressform wird ein inniges Gemisch von 80 Teilen eines ultrahochmolekularen Niederdruckpolyethylens mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 4 106 und 20 Teilen des in Beispiel 1 erwähnten Russes unter bekannten Wärme- und Druckanwendungen, etwa wie in der Broschüre von Hoechst zu deren Niederdruckpolyethylen Hostalen GUR (Broschüre H KR
112 - 7089(12299/14)) angegeben, zu einem homogenen zylindrischen Sinterkörper gesintert. Nach dem Abkühlen wird von diesem zylindrischen Sinterkörper ein endloses Band in der gewünschten Dicke des Skibelages von z.B. I,4 mm abgeschält.

An den aus diesem Band hergestellten Skibelägen wird ein spezifischer elektrischer Durchgangswiderstand von 3,2 - 104 Ohm.cm gemessen.

Die Skibeläge wurden wie folge an Skis praktisch geprüft:

Auf einer geeigneten Teststrecke wurden mit fliegendem Start Streckensegmente von 150 bzw. 550 m mit einer mittleren Geschwindigkeit von ca. 9qkm/h durchfahren. Die Zeitmessung erfolgte elektronisch. Aussere Bedingungen: Schneetemperatur -12"C, Lufttemperatur -10 0C.

Die Skis mit den einzelnen Testbelägen wurden von 3 verschiedenen Testfahrern untereinander ausgewechselt und die erzielten Gleitzeiten gemittelt.

Folgende typische Werte wurden gemessen: Skibelagsmaterial Zeit für 150 m Zeit für 550 m Gleitzeit (sec.) (sec.) in % Konventionelle 7,42 + 0,05 20,3 + 0,1 100 Skirennlauffläche aus gesintertem ultrahochmolekularem PE spez. elektr.

Durchgangswiderstand nach DIN 53482:2.1014 Ohm.cm Ultrahochmoleku- 7,1 +0,2 19,1 + 0,2 94,8 lare Polyethylen Laufsohle gemäss Beispiel 2, spez.

elektr. Durchgangswiderstand nach DIN 53482:3,2.104 Ohm.cm
Beispiel 3
Das Beispiel 2 wird wiederholt, mit der Abweichung, dass zu dem Gemisch von Niederdruckpolyethylenpulver und Russ noch 1 Ges. %, bezogen auf Polyethylen, eines organischen Peroxids, wie z. B. 2, 5-Dimethyl-2, 5-di-(t-butyl- peroxy)-hexin-(3), hinzugefügt wird. Durch das Peroxid wird das Niederdruckpolyethylen während der Sinterung vernetzt. Dadurch kann die Abriebfestigkeit verbessert werden bzw. die durch den Russzusatz bewirkte Verringerung der Abriebfestigkeit mindestens teilweise kompensiert werden.

Die durch Abschälen eines Bandes von dem gesinterten Körper hergestellten Skibeläge haben einen ähnlichen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand wie die gemäss Beispiel 2 hergestellten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Niederdruckpolyethylenbelag für die Lauffläche eines Skis, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederdruckpolyethylen durch Zusatz von Russ einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand im Bereich von 100- 106 Ohm.cm aufweist.
2. Belag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische elektrische Durchgangswiderstand im Bereich von 10' - 105 Ohm.cm liegt und vorzugsweise etwa 103 Ohm.cm beträgt.
3. Belag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Niederdruckpolyethylen ein hochmolekulares Niederdruckpolyethylen mit einem mittleren Molekulargewicht von wenigstens 106 ist.
4. Ski mit einem Laufflächenbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
5. Verfahren zum Herstellen des Belages nach einem der Ansprüche 1 bis 3 durch Sintern von Niederdruckpolyethylenpulver zu einem Körper und Abschälen einer Schicht von dem Körper, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Niederdruckpolyethylenpulver vor dem Sintern Russ in solcher Menge zusetzt, dass das gesinterte Niederdruckpolyethylen einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand im Bereich von 100- 106 Ohm.cm aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Niederdruckpolyethylenpulver ausserdem ein organisches Peroxid zusetzt, um das Polyethylen während des nachfolgenden Sinterns zu vernetzen.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Niederdruckpolyethylenbelag für die Lauffläche eines Skis.

Der Gleitmechanismus von Skis auf Schnee und Eis ist ein sehr komplexer Vorgang, der nicht bis in alle Einzelheiten aufgeklärt ist.

Immerhin ist allgemein anerkannt, dass infolge der beim Skigleiten, eintretenden Interaktion zwischen Rauhigkeitsspitzen des Skibelages und den Schneekristallen die lokal entstehende Reibungswärme zum Schmelzen der Schneekristalle führt und das dabei in situ entstehende Schmelzwasser zu hydrodynamischen Schmierverhältnissen führt, wodurch die in der Praxis zu beobachtenden niedrigen Gleitreibungskoeffizienten weitgehend erklärbar sind.

Bei hohen Gleitgeschwindigkeiten, wie sie im alpinen Skirennsport üblich sind, einerseits und tiefen Schneetemperaturen andererseits wird dieser Gleitmechanismus jedoch offensichtlich durch weitere Einflussgrössen zunehmend beeinflusst, indem die bis heute eingesetzten Laufflächen aus Niederdruckpolyethylen verschiedener Dichten und Molekulargewichtsbereiche bei den genannten äusseren Bedingungen zu einem im dynamischen Ablauf gestörten Gleitvorgang führen.

Die Erfindung hat sich daher zum Ziel gesetzt, einen Niederdruckpolyethylenbelag für die Lauffläche eines Skis zur Verfügung zu stellen, der diesen Nachteil nicht aufweist und der an einem Ski auch bei hohen Geschwindigkeiten und tiefen Temperaturen optimal gleitet.

Es wurde zunächst vermutet, dass die beschriebene, in der Praxis unerwünschte Erscheinung mit der bei Polyethylen von der Dichte abhängigen unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit des Belagsmaterials zusammenhängen könnte. Versuche zeigten aber, dass dieser Zusammenhang offensichtlich nicht wichtig ist.

Hingegen wurde überraschenderweise gefunden, dass Niederdruckpolyethylen mit hohen Anteilen von speziellen Russteilchen zu Skibelagsmaterialien führt, die in den obengenannten Bedingungen störungsfreies Gleiten mit niedrigen Reibungskoeffizienten ermöglichen.

Der erfindungsgemässe Niederdruckpolyethylenbelag für Skis, mit dem die geschilderte Aufgabe gelöst wird, ist daher dadurch gekennzeichnet, dass das Niederdruckpolyethylen durch Zusatz von Russ einen spezifischen elektrischen Durchgangswiderstand im Bereich von 100- 106 Ohm.cm aufweist.

Praxisversuche haben gezeigt, dass Skibelage aus Niederdruckpolyethylen/Russ-Mischungen mit spezifischen Durch gangswiderstandswerten - nach DIN 53 482 - von 100 bis 5.105 Ohm.cm optimal gleiten.

Es ist an sich bekannt, durch Zusatz von Russ die elektrische Leitfahigkeit von Polyethylen oder anderen Kunststoffen zu erhöhen, um dadurch eine elektrostatische Aufladung des Kunststoffes zu verhindern. Damit sollen elektrische Entladungen vermieden werden, die bei gewissen Anwendungen, etwa bei den Wänden von Behältern für explosible Stoffe oder in elektronischen Geräten, gefährlich oder schädlich sein könnten.

Ein Mass für die elektrische Leitfähigkeit ist der elektrische Durchgangswiderstand bzw. der elektrische Oberflächenwiderstand, z.B. gemäss DIN 53 482.

Der Grenzbereich elektrostatischer Aufladbarkeit liegt bei 10s 1010 Ohm.cm, Kunststoffe mit spezifischen Durchgangswiderständen von 10- 106 werden antistatische genannt, solche mit spezifischen Durchgangswiderständen von 100 bis ca. 103 als elektrisch leitfähig.

Niederdruckpolyethylene ohne Zusatz, wie sie bisher für Skibeläge eingesetzt wurden, weisen spezifische elektrische Durchgangswiderstandswerte nach DIN 53 482 von l0'- 1016 Ohm.cm auf.

Im nachstehenden werden beispielsweise zwei verschiedene Methoden zur Herstellung von Ausführungsformen des erfindungsgemässen Belages beschrieben.

Beispiel 1 Aus einem in der Schmelze hergestellten Gemisch von 70 Gewichtsteilen Niederdruckpolyethylen mit einer Dichte von 0,955 g/cm3 und einem Schmelzindex nach Prüfnorm ASTM D 1238 bei 1900/2,16 kp von 0,3 g/10 Min. und 30 Gewichtsteilen eines Russes mit einer Teilchengrösse von 20 nm und einem Ölbedarf von 500% wird ein bandfönniger Fonnkörper extrudiert.

Der nach DIN 53 482 ermittelte spezifische elektrische Durchgangswiderstand dieses Formkörpers beträgt 2,8 102 Ohm.cm.

Der Formkörper wird als Belag für die Lauffläche eines Skis verwendet.

Beispiel 2 In einer zylindrischen Pressform wird ein inniges Gemisch von 80 Teilen eines ultrahochmolekularen Niederdruckpolyethylens mit einem mittleren Molekulargewicht von ca. 4 106 und 20 Teilen des in Beispiel 1 erwähnten Russes unter bekannten Wärme- und Druckanwendungen, etwa wie in der Broschüre von Hoechst zu deren Niederdruckpolyethylen Hostalen GUR (Broschüre H KR 112 - 7089(12299/14)) angegeben, zu einem homogenen zylindrischen Sinterkörper gesintert. Nach dem Abkühlen wird von diesem zylindrischen Sinterkörper ein endloses Band in der gewünschten Dicke des Skibelages von z.B. I,4 mm abgeschält.

An den aus diesem Band hergestellten Skibelägen wird ein spezifischer elektrischer Durchgangswiderstand von 3,2 - 104 Ohm.cm gemessen.

Die Skibeläge wurden wie folge an Skis praktisch geprüft: **WARNUNG** Ende CLMS Feld konnte Anfang DESC uberlappen**.