DE10130392A1

DE10130392A1 - Vorrichtung und Geräte, insbesondere Gleitelemente, beispielweise Schneegleitelemente, mit verbesserten Eigenschaften

Info

Publication number: DE10130392A1
Application number: DE10130392A
Authority: DE
Inventors: Bernd Spaeth
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-23
Filing date: 2001-06-23
Publication date: 2003-01-09
Anticipated expiration: 2021-06-24
Also published as: DE10130392C2

Abstract

Diese Erfindung betrifft insbesondere Gleitelemente, beispielsweise Schneegleitelemente, deren gesamte Oberflächen, oder Teile davon, durch spezielle Strukturierungen, in Form von körperlängsgerichteten Erhebungen mit dazwischenliegenden Vertiefungen, kombiniert mit richtungsunabhängigen Mikrostrukturen mit hydrophoben Erhebungen, dahingehend verbessert werden, dass das Gleitelement Vorteile aufweist, sowohl im Bereich aerodynamischer als auch hydrodynamischer Reibungswiderstände, zusätzlich dazu wird sowohl die Verschmutzung vermindert als auch die Vereisung reduziert.

Description

Diese Erfindung betrifft insbesondere Gleitelemente, beispielsweise Schneegleitelemente, deren Oberflächen durch spezielle Strukturierungen sowie durch Kombinationen 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.
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.
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.

Stand der Technik

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. PE ist ein günstiges Material, welches aufgrund seiner thermoplastischen Eigenschaften, sowohl mit minimalem Aufwand, als auch preisgünstig in die entsprechende Form gebracht werden kann.
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 DE 199 09 598 A1. 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. 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. Das heißt also, dass die so vorhandenen Gleitreibungskräfte das Gleiten des Gleitelements auf dem Untergrund behindern. 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. Im momentanen Gebrauch werden die Gleitreibungskräfte durch spezielle Wachsmischungen vermindert, welche u. a. die Aufgabe haben, die Benetzbarkeit der Laufsohlenoberfläche durch Wasser zu verringern. 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.
Des weiteren wurde versucht, durch Veränderungen der äußeren Form der Schneegleitelemente reibungsvermindernde 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. 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.
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. 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. 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 auf 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.
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. 130°C) 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. 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.
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.
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 A1, und DE 199 47 524 A1, sowie die Herstellung von hydrophoben, im Idealfall ultraphoben Oberflächen, mit unterschiedlichen Materialien und Herstellungsverfahren, z. B. DE 198 60 139 C1.
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.
Der Erfindung liegt nun unter anderem die Aufgabe zugrunde, Gleitelemente dahingehend zu verbessern, dass z. B. die Laufsohle durch geeignete Mikrostrukturierung einen geringeren Reibungswert mit dem Untergrund erreicht und somit das Gleitelement besser und schneller gleiten kann. 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. 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.
Sowohl das Fahren mit dem Gleitelement, als auch das Einsteigen in die Bindung wird dadurch erheblich erleichtert. Darüber hinaus werden die Gefahren deutlich verringert, was Probleme mit der Skibindung, sowie der Skibremse bzw. allen bewegten, mechanischen Elementen angeht. 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. Mit Streichlinienstrukturen (hauptsächlich in Bewegungsrichtung verlaufende Mikrostrukturen) haben die Mikrostrukturen eher Reibungsverminderungs- und Turbulenzverminderungsfunktion, ohne Streichlinienstrukturen (richtungsunabhängige Strukturierung) eher Selbstreinigungsfunktion. 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. ä., die den Vorteil der Verbesserung in Nachteile umkehren könnten, was andere Bereiche der Benutzung angeht.
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. 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 Anwendung kommen.
Diese Erfindung ist in erster Linie darauf ausgerichtet, die Oberflächen von Gleitelementen, z. B. Sportgeräten, insbesondere Skiern, Snowboards und anderen Schneegleitelementen zu optimieren. Die Verbesserungen werden hier, stellvertretend für alle Anwendungen, am Beispiel des geläufigsten Wintersportgerätes - Ski - beschrieben.
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. Erfindungsgemäß wird diesen Widerständen, durch die in Anspruch 1 dargestellten Verbesserungen, in Form von erfindungsgemäß strukturierten Oberflächen entgegengewirkt.
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.
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.
Es sind viele Faktoren, die sowohl zu Verbesserungen der Fahreigenschaften als auch zur Optimierung der Benutzung eines Gleitelements beitragen können. Diese Anmeldung beinhaltet Verbesserungen, die sich auf das gesamte Gleitelement beziehen, einschließlich Bindung und Skistiefel, sowie Kleidung und Accessoires des Benutzers.
Die nachfolgend beschriebenen Mikrostrukturen beziehen sich hauptsächlich auf den Bereich < 1 mm, wobei die Rillenstrukturen im µm-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. 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. Ebenso verhält es sich mit selbstreinigenden Oberflächenstrukturierungen, auch diese sind üblicherweise bei einem Produkt aus Partikeln/Erhebungen unterschiedlicher Größen, aber demselben Material hergestellt. 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.
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.
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 an- oder aufgebracht werden. Somit bietet sich für die Oberfläche des Gleitelements im Laufsohlenbereich u. U. eine andere Art der Mikrostrukturierung ca. 10-25 Riefen/mm an, da für jede Oberfläche die Mikrostrukturierung ausgewählt werden sollte, die die Reibungswiderstände mit den jeweiligen Fluiden am effektivsten vermindert, da hier hauptsächlich Reibungsvorgänge mit relativ viskosen Fluiden (Wasser) stattfinden. Auf der Oberseite des Gleitelements sollte die Mikrostrukturierung relativ fein sein, d. h. beispielsweise ca. 10-35 Erhebungen/mm, da hier als reibungswiderstandserzeugendes 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. 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.
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.
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. 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. Die geringe Adhäsionsneigung des PTFEs ist auf seine extrem niedrige Oberflächenenergie zurückzuführen. Mit 18 mN/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.
Ideale Verschleißfestigkeiten dagegen bieten auf Kohlenstoff beruhende Schichtsysteme (a-C:h oder DLC (diamond like carbon) und Me-C:H). 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.
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. 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.
Ein Kontaktwinkel von 0 Grad bedeutet vollständige Benetzung, ein Winkel von 180 Grad vollständige Nichtbenetzung.
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 Wasser weggespült werden können. 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.
Das eigentliche Gleiten des Skis auf dem Schnee beruht, zumindest teilweise, auf dem selben Prinzip wie das Gleiten von Schlittschuhen auf Eis. Diese physikalische Besonderheit beruht auf einer speziellen Eigenschaft des Wassers, und heißt Regelation. Sie beschreibt die Druckabhängigkeit des Phasenübergangs vom festen zum flüssigen Aggregatszustand bei Stoffen, deren Schmelze eine höhere Dichte aufweist, als ihre feste Phase (Wasser, Wismut, 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. Wenn die Skilauffläche über den Schnee gleitet, entsteht Reibung und somit Wärme. Durch diese Reibungswärme werden die Schneekristalle unter dem Belag kurzfristig angeschmolzen (Schmelzkappenbildung). Diese partielle Aufschmelzung ist u. a. verantwortlich für den Gleitvorgang. Zuviel Schmelzkappenbildung jedoch lässt einen Wasserfilm und damit Adhäsionskräfte und einen Ansaugeffekt entstehen, der dem Gleiten entgegenwirkt.
Die Laufflächenstruktur beeinflusst maßgeblich die Gleiteigenschaften und auch die Dreheigenschaften des Skis. 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 entgegenzuwirken. 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. 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.
Bei der erfindungsgemäßen Strukturierung der Laufsohle kann dem Ansaugeffekt entgegengewirkt werden. 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. Des weiteren wird ebenfalls durch die Mikrostrukturierung ein hydrophobierender Effekt erzielt, der dem Saugeffekt entgegenwirkt.
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. Ebenso wird durch die erfindungsgemäße Mikrostrukturierung der Oberflächen des Schneegleitelements die Turbulenzneigung, der Reibungswiderstand und das Strömungsabrissverhalten der jeweils umströmenden Fluiden reduziert. 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.
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. "Oberflächen des Gleitelements" umfasst alle Flächen, welche auf den Außenseiten sichtbar sind bzw. Reibungswiderständen ausgesetzt sein können. Dies sind: die Laufsohle, die Stahlkanten, die Seitenwangen und die Schale bzw. der Oberflächenbelag plus Deckschicht.
Weiterhin umfasst die Erfindung Oberflächenveränderungen im Bindungsbereich, am Skistiefel sowie an der Kleidung und ebenfalls an allen Accessoires, welche am Körper getragen werden können.
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. Die erfindungsgemäße Optimierung der Laufsohle des Gleitelements vermindert hauptsächlich die Reibungswiderstände, sowie die Turbulenzneigungen im hydrodynamischen Bereich. Was die restlichen Oberflächen des Gleitelements angeht, führen die erfindungsgemäßen Mikrostrukturierungen der Oberflächen dazu, Reibungsverminderungen zu erreichen, sowie eine Reduzierung der 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 Verminderung 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.
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.
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, l eine charakteristische. Länge (Rohrdurchmesser oder Durchmesser eines umströmten Körpers) und v die kinematische. Viskosität der Flüssigkeit. 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.
Die Größenordnung der Riefenabstände, der jeweils zu wählenden erfindungsgemäßen Riefenstrukturierung 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.
Die erfindungsgemäße Anordnung der Riefen, mit den jeweils zwischen zwei Riefen liegenden Vertiefungen, ist hauptsächlich so auf die jeweiligen Oberflächen des Gleitelements aufzubringen, dass diese Riefen 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. Je geringer die Viskosität des zu erwarteten umfließenden Fluides, desto geringer sind die Dimensionierungen der Strukturen, dass heißt, sowohl die Abstände zwischen den Riefen, die räumliche Ausformung der Erhöhungen, als auch die Höhen der einzelnen Riefen, 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, z. 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, reibungsvermindernden, sowie bei Bedarf auch kombiniert mit anderen, z. B. selbstreinigenden Oberflächenstrukturen, in den entsprechenden Bereichen ausgestattet sein sollten.
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 riefenförmigen 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. 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. Durch eine längsorientierte Riefenstruktur 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.
An diesen Stellen ist es sinnvoll, besonders viele Rillenstrukturen mit den jeweils den Rillenstrukturen (größenmäßig und funktionell) angepassten Vertiefungen aufzubringen, um das jeweilige umfließende fluide Medium dahingehend zu beeinflussen, dass die Strömungsablösung so weit wie möglich hinausgezögert wird.
Wichtig für die Anwendung der erfindungsgemäßen Strukturen ist hauptsächlich die Beziehung dieser Strukturen auf die besonders reibungsbehaftete Grenzschichtströmung, 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.
Die Grenzschichtenströmung entsteht aufgrund der Reibungskräfte zwischen dem strömenden Fluid und dem umströmten Körper. 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).
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.
Durch erfindungsgemäße Anwendung und Ausprägung der hauptsächlich in Körperlängsrichtung orientierten Längsriefen kann davon ausgegangen werden, dass die Riefen 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. Ebenso kann man davon ausgehen, dass bei leichter Schräganströmung der Rillen, diese die körpernahe Strömung so beeinflussen werden, dass diese mehr in körperparallele Richtung verlaufen wird. Diese Eigenschaft kann dazu benutzt werden, die Rillenstrukturen 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 Aufgaben im Bereich der Reibungsverminderung haben können, auf dem gesamten Schneegleitelement eingesetzt zu werden und dadurch Vorteile zu bringen.
Idealerweise sollte die primäre Struktur der Laufsohle rillenartige 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 (Fig. 1a). Als gutes Größenverhältnis von Höhe h der Erhebungen zum Abstand s zwischen den Erhebungen h, hat sich der Faktor s = 2 h erwiesen, jedoch kann dieser Wert je nach Anwendung stark variieren. 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.
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 Rillenstruktur noch durch eine Schuppenstruktur ergänzt werden, insbesondere sinnvoll für den Gebrauch im Langlaufbereich und beim Touren gehen. Man kann davon ausgehen, dass diese Oberflächen noch gleitfähiger gemacht werden können, wenn das passende Gleitmittel, wie z. B. Wachs oder o. ä. auf die Oberfläche aufgebracht wird. 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 (Fig. 1b). 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.
Erfindungsgemäß, können im Gegensatz dazu bestimmte, z. B. ergänzende Strukturierungen in bestimmten Zonen des Skis gesetzt werden, beispielsweise diagonal 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.
Möglich sind sowohl standardisierte, immer gleiche Strukturen, mit gleichen Abständen der Rillen 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 gröbere Rillenanordnungen für veränderte Reibungskräfte. 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. Die Konstruktion von Oberflächen mit reibungsvermindernder 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. 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.
Kanten werden als einteilige Kanten oder Gliederkanten in verschiedenen Stahlhärten hergestellt. Harte Stähle sind widerstandsfähiger, allerdings schwerer zu bearbeiten.
Eine relativ neue Entwicklung sind hitzebehandelte Stähle als Kantenmaterial, welche die Schärfe länger als herkömmliches Material halten, per Hand aber schwer zu tunen sind. 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).
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Strukturen lassen sich unterschiedliche Techniken anwenden, wie lithographische Verfahren (z. B. LIGA-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. 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. 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. 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 mit ihren oben erwähnten Vorteilen. Elastizität kann dadurch erreicht werden, indem das Material so gewählt wird, dass die Erhebungen (Riefen) 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.
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. Mit Hilfe geeigneter Verfahren lässt sich sogar PTFE haftfest metallisieren.
Ein anderes großes 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. 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.).
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.
Durch Plasmavorgänge lassen sich z. B. erfindungsgemäß strukturierte Walzen herstellen, z. 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.

Beschreibungen der Zeichnungen

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.

Zu Fig. 1c

Diese Figur stellt einen Querschnitt durch einen Ski dar 1 Laufsohle mit Mikrostrukturierung
2 Stahlkante evtl. mit Mikrostrukturierung
3 Seitenwange mit Mikrostrukturierung
4 Kern
5 Obergurt
6 Untergurt
7 Schale, Oberfläche mit Mikrostrukturierung

Zu Fig. 2

Fig. 2 stellt ebenfalls einen Querschnitt dar,
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.
Fig. 3a-3n zeigen Querschnitte von Oberflächenstrukturierungen von verschiedenen nicht maßstabgetreue Möglichkeiten von überwiegend längsgerichteten Riefen-/Rillenmikrostrukturen.
Fig. 3a zeigt trapezförmige Strukturen, die aus Dreieckserhebungen, welche durch gewisse Abstände zwischen den Erhebungen zu Vertiefungen in Trapezform führen, bestehen.
Fig. 3b zeigt vergleichbare Dreiecksstrukturen der Erhebungen, jedoch so beieinander liegend, dass die Vertiefungen dazwischen nur noch Dreiecksstrukturen aufweisen.
Fig. 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 Riefenmikrostrukturen sein, als auch Riefenstrukturen 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 Fig. 1b dargestellt).
Fig. 3d zeigt vergleichbare längsgerichtete Mikrostrukturen wie in Fig. 3a und 3b dargestellt, allerdings in Form von feineren, steileren Dreiecksstrukturen.
Fig. 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 Riefen, als auch unterschiedlicher Abstände zwischen den Riefen, sowie Kombinationen von Strukturen mit gleichen Neigungswinkeln und gleichen Grundformen der Riefen, aber verschiedenen Höhen und Abständen zwischen den einzelnen Strukturen.
Fig. 3i und 3j zeigen vergleichbare längsgerichtete Mikrostrukturen, welche allerdings aus Rechtecksstrukturen als kleinsten Erhebungen bestehen.
Fig. 3k-3m zeigen ebenso längsgerichtete Mikrostrukturen, deren kleinste Erhebungen hier in Form von rundwandigen Elementen dargestellt sind.
Fig. 3n zeigt eine andere Form von längsgerichteten Mikrostrukturen, deren kleinste Erhebungen hier beispielsweise die Form von sehr schlanken Riefen aufweisen.
Fig. 4a-4e zeigen perspektivische Draufsicht auf eine beispielsweise mit Dreiecksriefen strukturierte Oberfläche.
Fig. 4a zeigt im Prinzip die vergleichbare Oberfläche wie Fig. 3a.
Fig. 4b zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4a, allerdings mit dem Unterschied, dass hier die Riefenstrukturen nicht fortlaufend, sondern mit Zwischenräumen, jedoch trotzdem in einer Linie (Flucht) hintereinander aufgebracht sind.
Fig. 4c zeigt eine ähnliche Oberfläche wie 4b, wobei unterschiedliche Zonen auf der Oberfläche durch verschieden lange Erhöhungen gekennzeichnet sein können.
Fig. 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, aber z. B. mit der doppelten Anzahl von Erhebungen, (gleicher Höhen aber verschiedener Neigungswinkel oder unterschiedlicher Höhen aber gleicher/oder unterschiedlicher Neigungswinkel) pro Flächeneinheit.
Fig. 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.
In diesem Beispiel wird die Möglichkeit dargestellt, daß sowohl unterschiedliche Rillenhöhen, als auch unterschiedliche, nicht in einer Reihe hintereinander liegende Rillenhöhen und Rillentäler aufeinanderfolgen können, um bei Bedarf eine bestimmte Menge von Turbulenzen zu erzeugen.
Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt aus einer längsgerichteten Riefenstruktur, die sowohl im Bereich der Erhebungen, als auch in den Rillentälern mit der schmutzabweisenden Noppenstruktur versehen ist.
Fig. 6a zeigt die Draufsicht auf die Oberfläche eines Gleitelements, am Beispiel einer Skilaufsohle mit den beiden Stahlkanten.
Hierbei handelt es sich um eine normale, längsgerichtete Mikrostrukturierung mit Skikanten an den Außenseiten(unstrukturiert).
Fig. 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.
Fig. 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.
Fig. 6d zeigt eine Schnittzeichnung durch den in 6c aufgezeigten Skibelagsausschnitt. In diesem Beispiel sind sowohl die Skikante als auch ein Teil der Skisohle dargestellt.
(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. Durch diese Art der Strukturierung lässt sich der überschüssige Wasseranteil des Wasserfilms unter dem Ski leicht nach außen unter der Stahlkante abführen.
Fig. 7a-7c zeigen eine Skilaufsohle in der Draufsicht.
Fig. 7a zeigt eine längsgerichtete Mikrostruktur in Form eines Rillen-/Riefenprofils, welches auf der gesamten Laufsohle die gleiche Strukturierung aufweist.
Fig. 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, hat die Laufsohle eine schrägdiagonal zur Fahrtrichtung verlaufende Riefenstruktur, welche auf beiden Seiten schräg nach hinten, zum Kantenbereich hin ausläuft.
Fig. 7c ist vom prinzipiellen Aufbau her gleich wie Fig. 7b, mit dem Unterschied, dass hier der längsgerichtete, zentrale Bereich der Mikrostrukturierung eine etwas andere äußere Form aufweist.
Fig. 8a zeigt wieder einen Querschnitt durch ein Gleitelement, wobei hier eine Skikante und die Laufsohle mit ihrer längsgerichteten Mikrostrukturierung dargestellt sind. In dieser Figur bilden die Erhebungen (Riefen) der mikrostrukturierten Oberfläche der Skisohle eine Ebene mit den Skistahlkanten.
Fig. 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. Fig. 6c + 6d; (2)) versehen sind.
Beispielsweise könnte man bei der erhabenen Variante (Fig. 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 Rillen pro Ski. 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).

Claims

1. Vorrichtungen und Geräte, insbesondere Gleitelemente, wobei alle Oberflächen mit künstlich aufgebrachten Oberflächenstrukturierungen im Mikro- bzw. Nanobereich versehen sind oder auch teilweise versehen sein können, wobei eine Ausbildungsform dieser Strukturierungen aus Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen besteht, die eine Oberflächenstruktur aufweisen, mit überwiegend parallel ausgerichteten Erhebungen mit dazwischenliegenden, ebenfalls überwiegend parallel angeordneten Vertiefungen, deren Materialien hauptsächlich aus wasserabstoßenden Materialien, bzw. wasserabstoßend beschichtete oder behandelte Materialien bestehen, die in Längsrichtung zur überwiegenden Bewegungsrichtung der Oberflächen des Gleitelements aufgebracht sind, außerdem eine andere Ausbildungsform der Strukturierungen, die hauptsächlich aus richtungsunabhängigen, die Selbstreinigung (vor allem mit Hilfe von Wasser) unterstützenden künstlich aufgebrachte, hydrophoben bis ultraphoben Oberflächenstrukturen besteht, deren Erhebungen (Noppenstruktur), aufgebracht auf eine Oberfläche aus Materialien, mit ebenfalls hydrophoben Eigenschaften, sowie hydrophob beschichtet oder behandelt, ebenfalls hauptsächlich aus wasserabstoßenden Materialien bestehen, sowie wasserabstoßend beschichteten oder behandelten Materialien, permanent aufgebracht auf einer oder mehreren oder allen Oberflächen des Gleitelements.

2. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle vorhandenen Oberflächen des Gleitelements sowie alle am Gleitelement befestigten Vorrichtungen und Körper aus allen geeigneten Materialien und Materialkombinationen bestehen können.

3. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen aus hydrophoben Materialien gestaltet sein können, die wasserabweisende Eigenschaften besitzen, sowie Materialien, die durch geeignete Materialien wasserabweisend gemacht werden können, sowie Materialien, welche durch Verfahren wasserabweisend beschichtet sein können, sowie vorbereitet auf wasserabweisende Beschichtung.

4. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten überwiegend künstlich hergestellten Mikrostrukturen ausgestattet sein können, die aus allen wasserabweisenden Materialien bestehen können, welche sich für die jeweiligen Anwendungen eignen. Des weiteren können die jeweiligen Materialien wasserabweisend beschichtet sein, oder mit allen verfügbaren Möglichkeiten wasserabweisend behandelt werden oder worden sein.

5. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten künstlich hergestellten Mikrostrukturen ausgestattet sein können, die aus allen kaum oder nur schlecht wasserabweisenden Materialien hergestellt sein können, welche sich für die jeweiligen Anwendungen eignen. Des weiteren können die jeweiligen Materialien wasserabweisend beschichtet sein, oder mit allen verfügbaren Möglichkeiten wasserabweisend behandelt werden oder worden sein.

6. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten künstlich hergestellten Mikrostrukturen ausgestattet sein können, die aus Materialien und Materialkombinationen hergestellt sein können, die unterschiedlich wasserabweisend sind oder mit entsprechenden Maßnahmen gemacht werden können.

7. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten künstlich hergestellten Mikrostrukturen ausgestattet sein können, die aus geeigneten Materialkombinationen von wasserabweisenden, teilweise wasserabweisenden und nicht wasserabweisenden Materialien bestehen können, welche bei Bedarf durch entsprechende Materialien wasserabweisender gemacht werden können.

8. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sein können, wobei sowohl die Erhebungen als auch die Vertiefungen beliebige Formen aufweisen können, aber insbesondere V-förmig, U-förmig, L-förmig und Dreiecksform aufweisen können.

9. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sein können, wobei die Erhebungen und Vertiefungen in Verbindung mit allen anderen möglichen, schon bestehenden Strukturen zur Anwendung kommen können.

10. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sein können, deren einzelne kleinste Strukturen überwiegend im µm-Bereich liegen, und der jeweils angewendete Größenbereich für die Erhebungen und Vertiefungen abhängig gestaltet werden kann, von dem jeweils hauptsächlich das Gleitelement umströmenden Medium.

11. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sein können, deren Erhebungen aus starren, scharfkantigen sowie nicht scharfkantigen Elementen bestehen können, die sowohl starr als auch beweglich, als auch teilweise beweglich mit dem Untergrund verbunden sein können.

12. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sein können, deren Erhebungen aus beweglichen, scharfkantig sowie nicht scharfkantigen strukturierten Materialien bestehen können, die sowohl starr als auch beweglich, als auch teilweise beweglich mit dem Untergrund verbunden sein können.

13. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sein können, kombiniert sind mit anderen, ebenfalls zumindest hauptsächlich parallel verlaufenden Strukturen vergleichbarer Funktion und Ausprägung, aber mit nicht zwangsweise ebenfalls längsgerichteten Erhebungen und Vertiefungen, sondern z. B. verlaufend in definierten Winkeln zur Parallelachse des Gleitelements.

14. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sein können, kombiniert sind mit ebenfalls parallel verlaufenden Strukturen mit hauptsächlich parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen, die aber andere feinere oder gröbere Strukturen aufweisen können, als die mit ihnen kombinierten.

15. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen, die mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sind, so ausgestattet sind, dass deren Erhöhungen und Vertiefungen so ausgeführt sein können, dass sie innerhalb einer oder mehreren Ausprägungen sowohl einer Struktur, als auch mehrerer, sowohl in der Höhe, als auch in der Breite variieren können.

16. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen die mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sind, so ausgestattet sind, dass die Erhöhungen auch in Schuppenform, eine Schuppe hinter der anderen, so strukturiert sein können, dass alle Schuppen zwar beweglich, gegeneinander verschiebbar sind, aber immer in einer die jeweiligen Erhöhungen bildenden Formation bleiben, die sich auch, falls sich die einzelnen Erhöhungen, durch äußerer Zwänge leicht aus der senkrechten Position bewegt haben, wieder - von allein - in die Ausgangsposition zurückbewegen.

17. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen die mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sind, so ausgestattet sind, dass einige, mehrere oder alle dieser Strukturen aus bedingt gegeneinander beweglichen Strukturelementen bestehen, die so konstruiert sein können, dass sie zwar ortsgebunden auf dem jeweiligen Untergrund aufgebracht sein können, zusammenhängend mit einer oder mehreren der umgebenden vergleichbar gearteten Strukturen, beispielsweise in Schuppenform, aber trotzdem beweglich im Bezug auf äußere Einflüsse sein können, sowie dass diese Strukturen, trotz der möglichen Bewegungen, immer so angeordnet bleiben, dass die Erhebungen der Riefen immer erhalten bleiben, aber geringfügige, in Bewegungsrichtung verlaufende S-förmige Bewegungen ausführen können.

18. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen mit hauptsächlich gleitelementkörperlängsgerichteten Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sein können, die nicht immer parallel ausgerichtet sein müssen, sondern auch, zumindest teilweise aneinander annähernd, miteinander verschmelzend, wieder auseinanderlaufend sowie verschwindend und/oder wieder parallel weiterlaufend, konstruiert sein können.

19. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle oder definierte Oberflächen des Gleitelements mit richtungsunabhängigen, künstlichen Strukturen aus Erhebungen und Vertiefungen aus wasserabstoßenden Materialien ganz oder teilweise strukturiert sein können, deren kleinste strukturellen Einheiten hauptsächlich in Form von noppenförmigen Erhebungen je nach Anwendung, Material, etc., im Nanometerbereich einzuordnen sind, deren größere Einheiten überwiegend im Mikrometerbereich zu finden sind.

20. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Oberflächen des Gleitelements mit richtungsunabhängigen, künstlichen Strukturen aus Erhebungen und Vertiefungen aus wasserabstoßenden Materialien ganz oder teilweise strukturiert sein können, die aus allen dafür geeigneten Materialien hergestellt und, mit allen dafür geeigneten Produktionsmethoden hergestellt oder aufgetragen werden können.

21. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte Oberflächen des Gleitelements mit richtungsunabhängigen, künstlichen Strukturen aus Erhebungen und Vertiefungen aus wasserabstoßenden oder wasserabstoßend beschichteten oder behandelten Materialien ganz oder teilweise strukturiert sein können, die in Kombination mit anderen Strukturierungen aufgebracht sein können.

22. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bestimmte oder alle Oberflächen des Gleitelements mit richtungsunabhängigen, künstlichen Strukturen aus Erhebungen, in Form von noppenförmigen Elementen, aus wasserabstoßenden Materialien ganz oder teilweise strukturiert sein können, welche zusammen mit den überwiegend parallel verlaufenden, längsgerichteten Strukturen aus Riefen/Rillen und Vertiefungen in Form von kombinierten Oberflächenstrukturen aufgebracht sein können, wobei sowohl unvermischte Kombinationsmöglichkeiten auf ein und der selben Oberfläche möglich sind, als auch alle möglichen Kombinationen der richtungsunabhängigen mit der längsgerichteten Struktur aufgebracht sein können, wobei zum Beispiel die Erhebungen der längsgerichteten größeren Struktur mit kleineren Strukturen der richtungsunabhängigen Strukturform ganz oder teilweise bedeckt sein können, ebenso vergleichbare Kombination von richtungsunabhängigen Strukturen mit den Seitenteilen der Erhebungen, sowie mit den Vertiefungen.

23. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle strukturierten Oberflächen auch in Form von vorgefertigten, den jeweiligen Anwendungsanforderungen entsprechend mikrostrukturierten, sowie aus den ebenso den Anwendungsanforderungen entsprechenden Materialien und Materialkombinationen bestehen können, in Form Trägermaterialien von z. B. Folien, Geweben, Beschichtungen, Lackierungen, sowie allen anderen für diese Anwendung geeigneten Arten der Aufbringung von Strukturen auf Oberflächen.

24. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen die mit längsgerichteten, parallel verlaufenden Erhebungen in Form von Riefen/Rillen und Vertiefungen ausgestattet sind, so ausgestattet sind, dass deren Erhöhungen so ausgeführt sein können, dass sie innerhalb einer oder mehreren Ausprägungen einer Struktur sowohl in der Höhe, als auch in der Breite variieren können.

25. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Oberflächen mit allen dafür geeigneten Herstellungsprozessen, Apparaten, Reparaturmöglichkeiten und Vorrichtungen, sowohl hergestellt als auch repariert, sowie neu- oder umstrukturiert werden können 26 Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese Oberflächen aus allen geeigneten Materialien und Materialkombinationen, in allen Ausbildungsformen bestehen können, wobei sowohl strukturierte, als auch nicht strukturierte Oberflächen aus unterschiedlichen Materialien und Materialkombinationen aufgebaut sein können, welche den jeweiligen Oberflächen die jeweils gewünschten Elastizitäten und Festigkeiten, sowie alle anderen physikalischen und chemischen Eigenschaften verleihen.

27. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das die längsgerichteten, hauptsächlich parallel verlaufenden Mikrostrukturen in Form von Riefen und Vertiefungen überwiegend strukturelle Einheiten im Größenbereich von ca. 10 µm bis ca. 1 mm aufweisen, sowie eine Verteilungsdichte von ca. 8-40 Erhebungen und Vertiefungen pro mm.

28. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die richtungsunabhängige, wasserabweisende Mikro-/Nanostruktur überwiegend strukturelle Einheiten, in Form von noppenartigen Strukturen bildenden, haftfest befestigten, hydrophoben oder überwiegend permanent hydrophob behandelnden oder beschichteten Partikeln im Größenbereich von ca. 0,5-1000 µm aufweist, sowie eine vergleichbare Verteilungsdichte.

29. Gleitelement mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle strukturierten Oberflächen, sowie alle in anderer Art und Weise strukturierten oder nicht strukturierten Materialien und Oberflächen, mit allen dafür geeigneten Mitteln, Vorrichtungen; Apparaten, Maschinen usw. hergestellt, bearbeitet, strukturiert, hydrophobiert und beschichtet werden können, die sich für diese Anwendungen eignen.

30. Mikrostrukturierte Oberflächen von Körpern, Vorrichtungen usw., welche am Gleitelement angebracht sein können, insbesondere, zum Beispiel Bindung, Skibremse, Erhöhungsplatte usw., dadurch gekennzeichnet, dass alle Arten von Anwendungsmöglichkeiten und Kombinationen von längsgerichteten und richtungsunabhängigen Mikro- und Nanostrukturen aufgebracht werden können.

31. Mikrostrukturierte Oberflächen insbesondere von Körpern, Vorrichtungen, Kleidung, Schuhwerk, Skistöcken, Brillen usw., sowie alle zur Benutzung eines Gleitelements möglichen oder nötigen Accessoires, dadurch gekennzeichnet, dass alle beschriebenen Arten von Anwendungsmöglichkeiten und Kombinationen von längsgerichteten und richtungsunabhängigen Mikro- und Nanostrukturen aufgebracht werden können.

32. Mikrostrukturierte Oberflächen, insbesondere, dadurch gekennzeichnet, dass alle beschriebenen Arten von Anwendungsmöglichkeiten und Kombinationen von längsgerichteten und richtungsunabhängigen Mikrostrukturen, auf allen Oberflächen, insbesondere von Körpern aufgebracht sein können, die Strömungswiderständen mit fluiden Medien ausgesetzt sind und aufgrund ihrer Funktion Verschmutzungen oder anderen Beläge bildenden Materialien ausgesetzt sein können, so beispielsweise Körper und Vorrichtungen, die zum Transport anderer Körper dienen (Skiträger, Skibox, Fahrradträger, Lastenträger etc.).

33. Mikrostrukturierte Oberflächen, insbesondere von Körpern, zur Ausübung von Sportarten und Freizeitaktivitäten, zu deren Ausübung Schlagelemente benötigt werden, welche entgegen dem Luftwiderstand oder anderen Widerstanden erzeugenden Fluiden mit sehr hohen Geschwindigkeiten bewegt werden, vorzugsweise Schlaghölzer Schläger usw., um z. B. Bälle o. ä. zu beschleunigen (Tennis, Badminton, Golf, Tischtennis, Polo usw.), dadurch gekennzeichnet, dass alle beschriebenen Arten von Anwendungsmöglichkeiten und Kombinationen von längsgerichteten und richtungsunabhängigen Mikrostrukturen, auf allen Oberflächen, aufgebracht werden können.

34. Körper mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach den Ansprüchen 30-33, dadurch gekennzeichnet, dass alle strukturierten Oberflächen mit allen dafür geeigneten Mitteln, Vorrichtungen; Apparaten, Maschinen usw. hergestellt, bearbeitet, strukturiert, hydrophobiert und beschichtet werden können, die sich für diese Anwendungen eignen.

35. Körper mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach den Ansprüchen 30-33, dadurch gekennzeichnet, dass alle strukturierten Oberflächen, sowie alle teilweise oder kombiniert strukturierten Oberflächen aus allen dafür geeigneten Materialien bestehen können.

36. Körper mit mikrostrukturierten Oberflächen, nach den Ansprüchen 30-33, dadurch gekennzeichnet, dass alle strukturierten Oberflächen, in der jeweils am besten geeigneten Mikrostruktur, sowie Kombinationen aus verschiedenen Mikrostrukturen, strukturiert sein können, zusätzlich dazu kann die jeweilige Strukturierung größenmäßig auf die zu erwarteten Anforderungen angepasst werden.