FI77987C - Skidbotten. - Google Patents

Description

1 77987

Suksenpohja

Keksinnön kohteena on suksenpohja, joka käsittää polyetylee-nikomposiittikalvon, johon on upotettuna suuri määrä kalvoa muodostamattomia polyetyleenihiukkasia, joilla on suurempi kovuus kuin polyetyleenikalvolla.

Maastohiihtäjä on riippuvainen lumen staattisen ja dynaamisen kitkan välisestä erosta, jotta hän voisi potkia ja liukua.

Kun sukset oli tehty puusta, staattisen ja dynaamisen kitkan välillä oli kohtuullinen suhde kuivalla lumella. Kun lumen (kostean tai märän lumen) päällä kuitenkin oli vesivoitelu-kerros, staattinen kitka pieneni suuresti, mikä vaikeutti etenemistä yksinkertaisesti potkimalla ja liukumalla. Tämän ongelman ratkaisemiseksi kehitettiin suksivoiteita. Säätämällä voiteen koneistonasi lumen konsietenssin mukaan oli mahdollista parantaa pitoa lumihiukkasiin suksen ollessa levossa vaarantamatta kohtuuttomasti liukukitkaa.

Muovisukeipohjien tultua viime aikoina käyttöön staattinen kitka pieneni niiden luontaisen entistä paremman liukuvuuden takia niin paljon, että voitelu oli tärkeä kaikissa lumiolosuhteissa. Mutta oikea voitelu on todellinen taito, ja on ilmeistä, että tarvitaan suksenpohja, joka tarjoaa tyydyttävän potku- ja liukutoiminnan riippumatta hyvinkin erilaisista lumiolosuhteista. Tällaista suksenpohjaa on siis todella tarvittu, ja tätä tarvetta on yritetty monin tavoin tyydyttää.

Pito lumessa riippuu kahdesta tekijästä, mekaanisesta mukautumisesta lumen pintaan ja kemiallisesta pinta-adheesiosta. Mekaanista tekniikkaa on suuresti parannettu, ja siinä muodostetaan suksenpohjaan suunnaltaan muotoiltu pinta, joka muodostuu taaksepäin suunnatuista askelmista tai "kalansuo-muista", jotka tarttuvat lumeen, kun suksi pyrkii liukumaan taaksepäin. Mitä syvemmät askelmat ovat ja mitä enemmän niitä on, sitä parempi on pito, mutta sitä huonompi on liuku.

2 77987

Kemiallista adheesiotelcniiklcaa on myös kokeiltu, ja siinä suksen pohjapintaan muodostetaan hydrofiilisiä kohtia <US-patentti 3 897 074). Nämä hydrofii1iset kohdat vaikuttavat veeikalvon läpi ja saavat tällä tavoin aikaan kiipeämiskyvyn, mutta kuivalla lumella tarvitaan myös jonkin verran mekaanista vaikutusta.

Toinen kokeiltu menetelmä yhdistää sekä mekaanisen että kemiallisen vaikutuksen. Niin sanottu kiillesuksenpohja sisältää suhteellisen suuria kiillehiukkasia, jotka on upotettu muovimatriieiin ja suunnattu siten, että ne hiottuina muodostavat porrastetun pinnan mikromittakaavassa. Kiilteen käyttö tekee pinnasta hydrofii1isen. Tällaiset sukset kiipeävät hyvin märällä lumella, mutta liukuvat hyvin huonosti muutamia lumilajeja lukuunottamatta. Kiillesuksi on esitetty NO-patentissa 140 091 .

Kaikki nämä kuvioidut pinnat pyrkivät luomaan pinnan, jolla on pieni kitkakerroin 1lukusuunnassa, mutta suurempi kitkakerroin vastakkaisessa suunnassa; tästä johtuu ajatus suunnatuissa portaista tai "kalansuomuista" tai kii1lerakenteesta . Näiden kaikkien pintojen epäkohtana on kuitenkin sama kompromissi kiipeämis- ja liukuominaisuuksien välillä.

Vahaamaton suksi ei ole tyydyttävä, jollei se toimi useimmissa lumiolosuhteissa yhtä hyvin kuin vahattu suksi, ja tätä on tähän asti pidetty jokseenkin mahdottomana.

Esillä oleva keksintö pyrkii simuloimaan märällä tai kuivalla lumella sitä pientä dynaamista kitkakerrointa, joka esiintyy hyvin vahatuissa suksissa, ja samalla staattinen kitka on hyvin suuri. Tässä mielessä kitkakerroin vastakkaisessa suunnassa ei ole tärkeä.

Fysikaalinen pintarakenne, joka jatkuvasti uudistuu normaalin kulutuksen vaikutuksesta hiihdon aikana, muodostuu 3 77987 kokonaan erittäin hydrofobieieta aineista, mikä on oleellisen tärkeä suksenpohjan hyvän toiminnan kannalta.

Keksintö koskee siis suksenpohjaa, Joka käsittää polyetylee-nikomposiittikalvon, Johon on upotettuna suuri määrä kalvoa muodostamattomia polyetyleenihiukkasia, Joilla on suurempi kovuus kuin polyetyleenikalvolla. Keksinnölle on tunnusomaista, että kalvoa muodostamattomat polyetyleenihiukkaset on käsitelty ennen kalvon muodostamista sellaisten pintaominaisuuksien antamiseksi niille, jotka vähentävät hiukkasten ja kalvomatriisin välistä adheesiota tavallista pienemmäksi, jolloin hiukkaset ovat tarpeeksi kovia ja hiukkasten ja kalvon välinen adheesio riittävästi pienentynyt niin, että muodostuu suuri määrä komposiittikalvopinnasta ulkonevia fibrillejä hiukkasten ja kalvon väliseen rajapintaan, kun komposiitti-pinta kuluu hiihto-olosuhteissa.

Tämän keksinnön suksenpohja on siis monifaasirakenne, joka käsittää polyetyleenikalvon, johon on upotettu useita poly-- . etyleenihiukkasia, joilla on suurempi kovuus tai sulamisindek- si kuin kalvon muodostavalla polyetyleenillä ja jotka on heikosti sidottu kalvofaasiin. Sulamiaindeksin tai kovuuden ero hiukkasten ja kalvon muodostavan polyetyleenin välillä on riittävä, niin että kalvon ja hiukkasten välille muodostuu kitkavälejä, niin että monifaaeirakenteen pintoja hiottaessa rakenteen pintaan muodostuu useita mikrofibrillejä. Vaikka nämä mikrofibrillit kuluvat pois hiihdon aikana, hiihdettäessä tapahtuva normaali kuluminen uudistaa mikrofibrillit jatkuvasti .

Keksinnön mukaiseen menetelmään sellaisten monifaasipoly-· etyleenirakenteiden valmistamiseksi, jotka ovat erityisen käyttökelpoisia suksenpohjina, kuuluu ensin ainakin hiukkas-faasin muodostavien polyetyleenihiukkasten pintojen osan käsittely hydrofiilisella aineella, joka on yhteensopimaton polyetyleenin kanssa tai joka pienentää polyetyleenihiukkas- 4 77987 ten adheesion voimakkuutta polyetyleenikalvoon normaaleissa pursotueoloeuhteissa. Nämä käsitellyt hiukkaset sekoitetaan sitten polyetyleeniin, jolla on pienempi sulamisindeksi tai kovuus ja joka muodostaa kalvofaasin. Sulamisindeksien tai kovuuden ero on riittävä, niin että kun kaksi polyety-leenityyppiä sekoitetaan keskenään ja pursotetaan, pienemmän sulamisindeksin tai kovuuden omaava polyetyleeni muodostaa kalvon normaaliin tapaan, kun taas hiukkasiaas in muodostukseen käytetyt hiukkaset säilyvät hiukkasina. Hiukkasten käsittelyn ansiosta ennen sekoitusta hiukkasten adheesio kalvon muodostavaan polyetyleenifaasiin on pienempi kuin normaalisti ilman tällaista käsittelyä, ja itse asiassa kalvo- ja hiukkaefaasien välillä on hyvin pieni kolmas faasi. Tämä hiukkasten käsittely auttaa myös säilyttämään sekä hiukkasten että kalvon eheyden ja tekee faasit osittain yhteenso-pimattomiksi, niin että hiukkasen ja kalvon välisiin väleihin tai rajapintoihin muodostuu mikrofibri11ejä, kun rakennetta hiotaan, niin että mikrofibrillit sijaitsevat taaksepäin.

Käytetyn hiukkasen koon tulisi olla suunnilleen sama kuin moni f aas irakenteen toivottu paksuus. Jos esim. halutaan 1,5 mm:n kalvo, hiukkasten tulisi myös olla n. 1,5 mm tai vähemmän. Kaksi faasia muodostavia polyetyleenejä ei välttämättä tarvitse sekoittaa pelletteinä tai rakeina, koska hiukkasiaasin muodostavat hiukkaset voivat itse asiassa olla laminoituja tai upotettuja kahden polyetyleenikalvon väliseen rakenteeseen. Vaikka tämä rakenne voidaan muodostaa erilaisilla menetelmillä, kuten lämmön ja paineen avulla, on havaittu, että hihnapursotus on ihanteellinen.

Polyetyleenit keksinnön mukaisen monifaasirakenteen saamiseen tarvittavia kalvo- ja hiukkaafaaseja varten voidaan valita markkinoilla olevien erilaisten poletyleenien tunnettujen ominaisuuksien perusteella. Hiukkasiaasipolyetyleenihiukka-silla tai -pelleteillä on vain oltava riittävästi suurempi kovuus tai riittävästi suurempi sulamisindeksi, niin että 5 77987 hiukkaset säilyvät sellaisinaan hihnapursotuskäsittelyn aikana esim. suksenpohjan valmistamiseksi. Kuten esimerkistä 1 havaitaan, pientiheyspolyetyleeni muodostaa kalvon, jossa suurtiheyspolyetyleenirakeet säilyvät ehjinä pureotusproses-sin aikana, kun hyvin suuren tiheyden omaavat polyetyleeni-HYFAX 1900-rakeet sekoitetaan pientiheyspolyetyleenipellettoihin ja pursotetaan.

Termit "suurtiheys", "pientiheys”, "keskitiheys” jne. ovat alalla hyvin tunnettuja termejä. Katso esim. teosta The Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othmer, 3. painos (1981) s. 385-452. Näiden erityyppisten polyetyleenipolymeerien su-lamisindeksit on myös annettu yllä mainitussa teoksessa, ja keksinnön suksenpohjan valmistukseen käytettävien polyetylee-nien valinta olisi yksinkertaista yksinkertaisesti viittaamalla yleiseen kirjallisuuteen, kuten yllä mainitussa ensyklopediassa viitattuun kappaleeseen.

Pientiheyspolyetyleeniä voidaan säteilyttää 1, 2 tai 3 mega-rodilla koboltti 60:ta sen kovuuden ja sulamisindekein suurentamiseksi riittävästi, niin että sitä voidaan käyttää kovempana hiukkasiaasina saman pientiheyspolyetyleenin kanssa. Verkkoutettua pientiheyspolyetyleeniä voidaan myös käyttää tähän hiukkasiaasiin. Esimerkiksi pientiheyspolyetyleenitan-koa voidaan käsitellä eilikoniöljyllä säteilytettynä 3 mega-rodilla koboltti 60:ta ja viipaloitune pelleteiksi. Tangon koon tulisi olla oleellisesti sama kuin pohjan haluttu paksuus, esimerkiksi n. 1,5 mm.

Hiukkasfaasipolyetyleenin käsittely yhteensopimattomalla hydrofobisella aineella, kuten eilikoniöljyllä, on tärkeää lopullisen mikrofibrillirakenteen saamisen kannalta hionnan avulla.

Näin käsiteltyjen hiukkasten pinnat tai pintojen osat tulevat tällä tavoin yhteensopimattomiksi pehmeämmän kalvöfaasin suhteen. Tämä estää hiukkasten lujan kiinnittymisen kalvofaasiin 6 77987 ja mahdollistaa seoksen pursotuksen, jolloin kaksi eri faasia säilyvät. Vaikka silikoniöljy on suositeltava, se ei ole ainoa mahdollinen, koska mitä tahansa muuta yhteensopimatonta hydrofobista ainetta, joka toimii edellä esitetyllä tavalla, voidaan käyttää.

Suksenpohjia voidaan käyttää välittömästi, ja fibrillit muodostetaan yksinkertaisesti käytön aikana. Kitka ja normaali hankauskuluminen tuottavat mikrofibri1lejä. Käytännössä on parasta suorittaa hionta tehtaalla. Mitä tahansa hiontaväli-nettä voidaan käyttää.

Hiontaväline leikkaa pinnan pieniksi uriksi 1lukusuunnassa, mutta aineessa olevien välien takia näin muodostuneet kuidut ovat lyhyitä ja taaksepäin suunnattuja. Näin muodostunut alku-pinta muodostuu tiiviisti yhteensulloutuneiden kuitujen massasta .

Nämä kuidut saavat aikaan tehokkaan liukupohjan - hydrofobisen - ja staattisen paineen alaisena ne kohdistavat voimakasta adheesiota lumeen.

Mutta niin tehokas kuin pinnan hiontaväline onkin, vaikutus on täysin erilainen kuin luonnollisen lumikitkan vaikutus.

Nyt on löydetty tapa simuloida lumen kulutusominaisuuksia pohja-aineessa. Tavallisesti käytetään kivihiontaa polyetylee-nipohjan viimeistämiseksi mittoihin suksen lopullisena valmisteluna. Leikkuunesteenä on vesi, ja tarkoituksena on poistaa ainetta, niin että jäljelle jää kiiltävä sileä pinta. Lisättäessä leikkuunesteeseen (veteen) silikoniöljydispersiota pinta-aine poistetaan yhä helposti, mutta nyt muodostuu mikrorakenne, joka tarkasti muistuttaa rakennetta, joka syntyy luonnollisesta liukukitkasta lumella. Kun kysymyksessä on säteilyttä-mätön aine, filamenttirakenne muodostuu enemmän tai vähemmän tasaisesti pinnan yli, kun taas säteilytetyn pohjan ollessa kysymyksessä alkuperäinen rakenne säilyy ja mikrofilamentti- 7 77987 rakenne muodostuu säteilytettyjen rakeiden välisiin rajapintoihin. Tämä on se rakenne, joka syntyy käytössä, ja se on toivotuin optimaaliselta "liukutikku"-sukeenpohjalta.

Esimerkki 1

Rakeistettua erittäin suuren molekyylipainon omaavaa polyety-leeniä (HIFAX 1900 markkinoija Hercules) käsiteltiin neete-kiintoaine-V-sekoittimessa 0,25 % dimetyylisilikoniöljyllä (Dow Corning 200, 60 000 sentipoisia). Tämä kova käsitelty polyetyleeni sekoitettiin suuren sulamiaindeksin omaavien pientiheyspolyetyleenipelletteihin (Union Carbide DYNN) käyttämällä 20 paino-% erittäin suuren molekyylipainon omaavaa polyetyleeniä, minkä jälkeen se pursotettiin 1 mm paksuksi kalvoksi erittäin suuren molekyylipainon omaavien polyetylee-nirakeiden eheyden säilyttämiseksi. Jäähdytettyä kalanterite-laa käytettiin paksuuden säätöön. Näin muodostettua kalvoa liekkikäsiteltiin tavanomaiseen tapaan kalvon adheesion helpottamiseksi itse sukseen. Kalvo kiinnitettiin sitten maasto-suksipariin. Kevyt hionta melko karkealla hiekkapaperilla tuotti tasaisesti polyetyleenimikrofibrillejä koko liukupinnan yli. Sukset kiipesivät ja liukuivat kaikenlaisella lumella hyvin vahattuihin suksiin verrattavissa olevalla tavalla.

Liuku oli yhtä hyvä kuin normaaleissa polyetyleenipohjäisissä slalomsuksissa. Staattinen kitka oli hyvin suuri.

Yllä olevassa esimerkissä 20 paino-% edustaa hiukkasiaasin optimaalista määrää. Jos määrä on noin 5 X, fibrillit kuluvat pois ja määrän ollessa noin 30 % liuku alkaa vähentyä. Hiuk-kasfaasiprosentti on tietysti suorassa suhteessa hiomalla saatujen fibrillien määrään.

Esimerkki 2

Pientiheyspolyetyleeniä pursotettiin tangoksi, jonka halkaisija oli noin 1,52 mm. Se pyyhittiin sitten silikoniöljyä (GE viscosil 10 000) sisältävällä kankaalla ja sitä säteilytet- 8 77987 tiin 3 MR elektronisäteilyllä. Tämä tanko pilkottiin sitten pelleteiksi.

Nämä pelletit jaettiin sitten tiheäksi yksikerroksiseksi kalvoksi kahden pientiheyspolyetyleenikerroksen väliin, joiden paksuus oli juuri riittävä täyttämään puristettujen pellettien väliset tyhjät tilat (haluttaessa liima). Koko yhdistelmä o vietiin paineen alaisena hihnalaminaattorin läpi n. 200 C:sea, ja jäähdytettiin sen jälkeen yhä paineen alaisena. Saatu kalvo hiottiin 1,014 mm paksuuteen, liekkikäsiteltiin toiselta puolelta ja laminoitiin suksien alapintaan.

Näitä suksia kokeiltiin sitten 3 päivän aikana olosuhteissa, jotka vaihtelivat täysin märästä vanhasta lumesta ja uudesta lumesta kosteaan uuteen lumeen ja lopuksi kuivaan, puhallettuun uuteen lumeen. Toimintaa tarkkailtiin vertaamalla suksia olosuhteita varten vahattuun suksipariin. Vahattu suksi ei toiminut paremmin yhdessäkään näistä olosuhteista. Kossuksi kiipesi varmemmin kaikissa olosuhteissa ja liukui usein paremmin. Selvimmin erottui helppo liukuminen normaalissa hiihdossa, jota on vaikea mitata, mutta jonka hiihtäjä selvästi havaitsee.

Suksien tarkastus osoitti, että raerajojen kohdalle muodostui filamenttirakenne 2 km hiihdon aikana. Tämä pintaominaisuus säilyi entisellään 3 hiihtopäivän aikana usein erittäin han-kaavissa olosuhteissa.

Muita aineita voidaan käyttää muodostamaan tämän keksinnön mukaisia monifaasirakenteita, kunhan ne vain ovat hydrofobisia polypropyleenejä, polyamideja jne. Erilaisten polymeerien seoksia, kuen polyamideja hiukkasiaasina ja polyetyleeniä — kalvofaasina, voidaan myös käyttää. Polyetyleenin käyttö mo lemmissa faaseissa suksenpohjiin on kuitenkin ehdottomasti paras polyetyleenin suuren vesipakoisuuden takia.

Claims (10)

1. 77987 Patenttivaatimukset.
2. 1. Suksenpohja, joka käsittää polyetyleenikomposiitti-kalvon, johon on upotettuna suuri määrä kalvoa muodostamatto-mia polyetyleenihiukkaeia, joilla on suurempi kovuus kuin po-lyetyleenikalvolla, tunnettu siitä, että kalvoa muodostamat-tomat polyetyleenihiukkaset on käsitelty ennen kalvon muodostamista sellaisten pintaominaisuuksien antamiseksi niille, jotka vähentävät hiukkasten ja kalvomatriisin välistä adheesiota tavallista pienemmäksi, jolloin hiukkaset ovat tarpeeksi kovia ja hiukkasten ja kalvon välinen adheesio riittävästi pienentynyt niin, että muodostuu suuri määrä komposiittikal-vopinnasta ulkonevia fibrillejä hiukkasten ja kalvon väliseen rajapintaan, kun komposiittipinta kuluu hiihto-olosuhteissa.
3. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suksenpohja, tunnettu siitä, että hiukkasten ja kalvon välinen kovuusero on tarpeeksi suuri aiheuttamaan kitkavälejä hiukkasten ja kalvon välillä niin, että monifaasirakenteen kuluminen hiihto-olosuhteissa aiheuttaa suuren kuitumäärän muodostumisen hiukkasten ja kalvon rajapintaan ja jotka kuidut ulkonevat monifaasirakenteen pinnasta.
4. 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen suksenpohja, tunnettu siitä, että polyetyleenihiukkaset on alussa käsitelty polyetyleenin kanssa yhteensopimattoman aineen kanssa, joka vähentää mainittujen hiukkasten ja kalvoa muodostavan polyetyleenin välistä adheesiota.
5. 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen suksenpohja, tunnettu siitä, että käsitellyt hiukkaset ovat erittäin suuren molekyylipainon omaavaa tai hiukan silloittunutta po-lyetyleenikoostumueta ja kalvoa muodostava polyetyleeni on matala- tai keskitiheyspolyetyleenikooetumueta. 77987
6. 5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen suksenpohja, tunnettu siitä, että polyetyleenihiukkasten käsittelyaine on hydrofobinen aine.
7. 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen suksenpohja, tunnettu siitä, että hydrofobinen käsittelyaine on silikoniöljy.
8. 7. Menetelmä sellaisen monifaasipolyetyleenikomposiitin tai -rakenteen valmistamiseksi, joka koostuu kalvoa muodostavasta polyetyleenistä ja polyetyleenihiukkasista, jotka ovat kovemmat kuin kalvoa muodostava polyetyleeni ja jotka polyety leenihiukkaset eivät muodosta kalvoa ka 1vonmuodostusolosuh-teieaa, tunnettu siitä, että se käsittää vaiheet, joissa: 1. käsitellään ainakin osa polyetyleenihiukkasten pin nasta aineella, joka on yhteensopimaton polyetyleenin kanssa ja joka pienentää hiukkasten ja kalvoa muodostavan polyety-leenin välistä adheesiota, 2. sekoitetaan yhteen käsitellyt polyetyleenihiukkaset ja kalvoa muodostava polyetyleeni, ja 3. muodostetaan seoksesta kalvo niin, että käsitellyt polyety leenihiukkaset säilyvät oleellisen ehjinä, sellaisen monif aasirakenteen valmistamiseksi, jossa on polyetyleenihiuk-kasia upotettuina polyetyleenikalvoon, jolloin adheesio kalvoa muodostavan polyetyleenin ja sitä kovempien polyetyleeni-hiukkasten välillä on riittävästi pienentynyt niin, että muodostuu suuri määrä kuituja, jotka ulkonevat hiukkasten ja monifaasirakenteen kalvon välisistä rajapinnoista, kun rakenteen pinta kuluu lumen päällä. ö. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käsitellyt hiukkaset ovat erittäin suuren mole-kyylipainon omaavaa tai hiukan silloittunutta polyetyleeni-koostumusta ja kalvoa muodostava polyetyleeni on matala- tai kesk it iheyspolyetyleenikoostumusta. 11 77987
9. 9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polyetyleenihiukkasten käsittelyaine on hydrofobinen aine.
10. 10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hydrofobinen aine on silikoniöljy.