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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.
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PATENT CLAIMS 1. Low-pressure polyethylene covering for the tread of a ski, characterized in that the low-pressure polyethylene has a specific electrical volume resistance in the range of 100-106 Ohm.cm by adding soot.
2. Covering according to claim 1, characterized in that the specific electrical volume resistance is in the range of 10 '- 105 Ohm.cm and is preferably about 103 Ohm.cm.
3. Covering according to claim 1 or 2, characterized in that the low-pressure polyethylene is a high-molecular low-pressure polyethylene with an average molecular weight of at least 106.
4. Ski with a tread surface according to one of claims 1 to 3.
5. A process for producing the covering according to one of claims 1 to 3 by sintering low-pressure polyethylene powder to form a body and peeling a layer off the body, characterized in that soot is added to the low-pressure polyethylene powder before sintering in such an amount that the sintered low-pressure polyethylene is one specific electrical volume resistance in the range of 100-106 Ohm.cm.
6. The method according to claim 5, characterized in that one also adds an organic peroxide to the low-pressure polyethylene powder in order to crosslink the polyethylene during the subsequent sintering.
The invention relates to a low-pressure polyethylene covering for the tread of a ski.
The sliding mechanism of skis on snow and ice is a very complex process that is not explained in every detail.
After all, it is generally recognized that, due to the interaction between roughness peaks of the ski base and the snow crystals that occur during ski gliding, the locally generated frictional heat leads to the melting of the snow crystals and the melt water that arises in situ leads to hydrodynamic lubrication conditions, which leads to the low sliding friction coefficients that can be observed in practice are largely explainable.
At high sliding speeds, as are common in alpine ski racing, on the one hand, and low snow temperatures, on the other hand, this sliding mechanism is obviously increasingly influenced by other factors, such as the treads made of low-pressure polyethylene of various densities and molecular weight ranges that have been used to date in the dynamic conditions given the external conditions mentioned cause disrupted sliding.
The invention therefore has set itself the goal of providing a low-pressure polyethylene covering for the tread of a ski which does not have this disadvantage and which slides optimally on a ski even at high speeds and low temperatures.
It was initially suspected that the described, in practice undesirable, appearance could be related to the different thermal conductivity of the covering material depending on the density. However, tests have shown that this connection is obviously not important.
On the other hand, it has surprisingly been found that low-pressure polyethylene with high proportions of special soot particles leads to ski topping materials that enable trouble-free sliding with low friction coefficients in the conditions mentioned above.
The low-pressure polyethylene covering for skis according to the invention, with which the described object is achieved, is therefore characterized in that the low-pressure polyethylene has a specific electrical volume resistance in the range of 100-106 Ohm.cm by adding carbon black.
Practical tests have shown that ski coatings made from low-pressure polyethylene / soot mixtures with specific volume resistance values - according to DIN 53 482 - glide optimally from 100 to 5,105 Ohm.cm.
It is known per se to increase the electrical conductivity of polyethylene or other plastics by adding carbon black, in order to thereby prevent electrostatic charging of the plastic. This is intended to avoid electrical discharges that could be dangerous or harmful in certain applications, such as the walls of containers for explosive substances or in electronic devices.
A measure of the electrical conductivity is the electrical volume resistance or the electrical surface resistance, e.g. according to DIN 53 482.
The limit range for electrostatic chargeability is 10s 1010 Ohm.cm, plastics with specific volume resistances of 10- 106 are called antistatic, those with specific volume resistances from 100 to approx. 103 are electrically conductive.
Low-pressure polyethylenes without additives, such as have been used up to now for ski coverings, have specific electrical volume resistance values according to DIN 53 482 of 10'-1016 Ohm.cm.
Two different methods for producing embodiments of the covering according to the invention are described below, for example.
example 1
From a melt-made mixture of 70 parts by weight of low-pressure polyethylene with a density of 0.955 g / cm3 and a melt index according to test standard ASTM D 1238 at 1900 / 2.16 kp of 0.3 g / 10 min. And 30 parts by weight of a carbon black with a A belt-shaped barrel body is extruded with a particle size of 20 nm and an oil requirement of 500%.
The specific electrical volume resistance of this molded body, determined according to DIN 53 482, is 2.8 102 Ohm.cm.
The molded body is used as a covering for the tread of a ski.
Example 2
In a cylindrical press mold, an intimate mixture of 80 parts of an ultra-high-molecular low-pressure polyethylene with an average molecular weight of approx. 4 106 and 20 parts of the carbon black mentioned in Example 1 is used under known heat and pressure applications, for example as in the Hoechst brochure on its low-pressure polyethylene Hostalen GUR (brochure H KR
112 - 7089 (12299/14)), sintered into a homogeneous cylindrical sintered body. After cooling, this cylindrical sintered body is used to form an endless band in the desired thickness of the ski base, e.g. I, 4 mm peeled off.
A specific electrical volume resistance of 3.2 - 104 Ohm.cm is measured on the ski coverings made from this tape.
The ski bases were tested on skis as follows:
On a suitable test route, segments with a flying start of 150 or 550 m were driven through at an average speed of approx. 9 km / h. The time was measured electronically. Outside conditions: snow temperature -12 "C, air temperature -10 0C.
The skis with the individual test pads were exchanged by 3 different test riders and the achieved flexitime was averaged.
The following typical values were measured: ski base material time for 150 m time for 550 m flextime (sec.) (Sec.) In% conventional 7.42 + 0.05 20.3 + 0.1 100 ski race surface made of sintered ultra-high molecular weight PE spec. electr.
Volume resistance according to DIN 53482: 2.1014 Ohm.cm ultra high molecular weight 7.1 +0.2 19.1 + 0.2 94.8 lare polyethylene outsole according to Example 2, spec.
electr. Volume resistance according to DIN 53482: 3.2.104 Ohm.cm
Example 3
Example 2 is repeated, with the difference that to the mixture of low-pressure polyethylene powder and carbon black 1 Ges.%, Based on polyethylene, of an organic peroxide, such as. B. 2, 5-dimethyl-2, 5-di- (t-butyl-peroxy) -hexine (3) is added. The peroxide crosslinks the low-pressure polyethylene during sintering. This can improve the abrasion resistance or at least partially compensate for the reduction in abrasion resistance caused by the carbon black additive.
The ski coverings produced by peeling a tape from the sintered body have a similar electrical volume resistance as those produced according to Example 2.