WO2005095533A1 - Gleitmittelmodifikator zur verbesserung der tribologischen gleiteigenschaften von wintersportgeräten auf schnee - Google Patents

Gleitmittelmodifikator zur verbesserung der tribologischen gleiteigenschaften von wintersportgeräten auf schnee Download PDF

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    • C08K9/06—Ingredients treated with organic substances with silicon-containing compounds

Definitions

  • Lubricant modifier to improve the tribological sliding properties of winter sports equipment on snow
  • the invention relates to an additive with modifying properties for lubricants which are applied to winter sports equipment in order to improve their tribological sliding properties on snow.
  • the additive can be mixed into lubricant or rubbed onto surfaces of winter sports equipment treated with lubricant.
  • the invention further relates to lubricants for winter sports equipment in which this additive is present.
  • the sliding surface of winter sports equipment usually consists of a plate, which usually consists of sintered or extruded thermoplastics.
  • These thermoplastics are usually polyethylenes, mostly high density and high molecular weight polyethylenes, such as PE-UHMW.
  • This sliding surface is usually provided with a surface structure by grinding, which should create optimal flow conditions when sliding on snow.
  • the sliding surface of winter sports equipment is impregnated with lubricants, which are intended to improve the tribological sliding properties on snow.
  • Ski waxes are generally known to be mentioned as lubricants for winter sports equipment. These mostly consist of additive paraffins which have different viscosities and additives depending on the type of snow. So far, fluorinated thermoplastics (e.g.: PTFE, PFA, fluorinated polyethylene), oils (e.g.: silicone oils), hexene, octets, molybdenum dioxide are known as additives, which modify the hydrophobic properties as well as the friction properties. Graphite and carbon black are also used to improve the antistatic properties. Otherwise, various colorants and fragrances are used, but they are only used to color and smell the ski waxes.
  • fluorinated thermoplastics e.g.: PTFE, PFA, fluorinated polyethylene
  • oils e.g.: silicone oils
  • hexene e.g.: octets
  • molybdenum dioxide e.g.: hexene, octets
  • an additive for lubricants which consists of hydrophobized silica.
  • the hydrophobized silica is preferably a chemically aftertreated hydrophobized silica, in particular a hydrophobicized fumed silica is preferred, the surface of which is irreversibly hydrophobized by functionalization with hydrophobic groups such as, for example, silanes, silazanes and siloxanes, etc. and is also made highly electrically conductive ,
  • a hydrophobicized silica with average primary particle sizes of 1-1000 nm is preferred, in particular with average primary particle sizes of 3 -50 nm, particularly preferred is an average primary particle size of about 14 nm.
  • Suitable commercial products are, for example, hydrophobicized silicas from Degussa from the Aerosil R product group , the product Aerosil R 8200 is particularly preferred.
  • a pair of skis was additionally rubbed with a Cork Aerosil R8200 and the polished structure was worked out again with a structure brush.
  • the skis with Aerosil R8200 came on faster and reached a higher top speed than the reference skis. This was checked again by sliding into a counter slope, whereby the ski covered about 30% more distance in the counter slope than the reference ski with the same approach.
  • the modified ski had the advantage, however, in the counter slope test described above, it now only covered about 20% more distance in the counter slope.
  • the sample with the rubbed-on Aerosil 8200 covered about 20% more distance in the opposite slope than the reference sample in the X-slope test.
  • the sample with the Aerosil R 8200 mixed into the wax at 10% by weight covered about 10% more distance in the opposite slope than the reference sample in the opposite slope test.
  • modified waxes lasted significantly longer on the sliding surfaces, which suggests an improvement in the abrasion properties.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zusatzstoff mit modifizierenden Eigenschaften für Gleitmittel, welche auf Wintersportgeräte aufgebracht werden, um deren tribologische Gleiteigenschaften auf Schnee zu verbessern.

Description

Gleitmittelmodifikator zur Verbesserung der tribologischen Gleiteigenschaften von Wintersportgeräten auf Schnee
Die Erfindung betrifft einen Zusatzstoff mit modifizierenden Eigenschaften für Gleitmittel, welche auf Wintersportgeräte aufgebracht werden, um deren tribologische Gleiteigenschaften auf Schnee zu verbessern. Der Zusatzstoff kann in Gleitmittel eingemischt, oder auch auf mit Gleitmitteln behandelte Oberflächen von Wintersportgeräten aufgerieben werden. Die Erfindung betrifft ferner Gleitmittel für Wintersportgeräte in welchen dieser Zusatzstoff vorhanden ist.
Die Gleitfläche von Wintersportgeräten besteht in der Regel aus einer Platte, die in der Regel aus gesinterten oder extrudierten Thermoplasten besteht. Bei diesen Thermoplasten handelt es sich in der Regel um Polyethylene, meist um Polyethylene hoher Dichte und mit hohem Molekulargewicht, wie zum Beispiel PE - UHMW.
Diese Gleitfläche wird meist durch Schleifen mit einer Oberflächenstruktur versehen, welche optimale Strömungsverhältnisse beim Gleiten auf Schnee schaffen soll.
Zusätzlich zu dieser Struktur wird die Gleitfläche der Wintersportgeräte mit Gleitmitteln imprägniert, welche die tribologischen Gleiteigenschaften auf Schnee verbessern sollen.
Als Gleitmittel für Wintersportgeräte sind bekanntermaßen im allgemeinen Skiwachse zu nennen. Diese bestehen meist aus additivierten Paraffinen welche je nach Schneeart unterschiedliche Viskositäten und Zusatzstoffe besitzen. Als Zusatzstoffe sind bisher fluorierte Thermoplasten (z.B.: PTFE, PFA, fluoriertes Polyethylen), Öle (z.B.: Siliconöle), Hexen, Okten, Molybdändioxid bekannt, welche die hydrophoben Eigenschaften, sowie die Reibungseigenschaften modifizieren. Des Weiteren wird zur Verbesserung der antistatischen Eigenschaften Graphit und Ruß eingesetzt. Ansonsten werden noch diverse Farbmittel und Duftstoffe verwendet, die jedoch lediglich der Färbung und der Geruchsbildung der Skiwachse dienen.
Aufgrund der starken Konkurrenz von verschiedenen Gleitmitteln bezogen auf viele Wintersportarten, wie beispielsweise bei alpinen und nordischen Skirennen besteht ständiger Bedarf nach neuen modifizierten Gleitmitteln, welche bessere tribologische Gleiteigenschaften besitzen und somit ausschlaggebend sind für sportliche Erfolge.
Erfindungsgemäß wird ein Zusatzstoff für Gleitmittel zur Verfügung gestellt, der aus hydrophobierter Kieselsäure besteht. Vorzugsweise handelt es sich bei der hydrophobierten Kieselsäure um eine chemisch nachbehandelte hydrophobierte Kieselsäure, insbesondere wird eine hydrophobierte pyrogene Kieselsäure bevorzugt, deren Oberfläche durch eine Funktionalisierung mit hydrophoben Gruppen wie beispielsweise Silanen, Silazanen und Siloxanen etc. irreversibel hydrophobiert wird und auch elektrisch stark leitfähig gemacht wird.
Hierbei wird eine hydrophobierte Kieselsäure mit mittleren Primärpartikelgrößen von 1-1000 nm bevorzugt, insbesondere mit mittleren Primärpartikelgrößen von 3 -50 nm, besonders bevorzugt wird eine mittlere Primärpartikelgröße von etwa 14 nm. Geeignete Handelsprodukte sind beispielsweise hydrophobierte Kieselsäuren der Firma Degussa aus der Produktgruppe Aerosil R, besonders bevorzugt ist das Produkt Aerosil R 8200. Überraschend wurde gefunden, dass Gleitmittel, die zusätzlich mit dem erfindungsgemäßen Modifikator ausgerüstet waren, deutlich bessere tribologische Gleiteigenschaften mit Schnee aufwiesen als nicht damit zusätzlich ausgerüstete Gleitmittel.
Beispiel
Zwei paar gleiche Ski der Firma Dynastar Belag P-tex Electra 3000 wurde mit Star SkiWax Eclipse EC1 high Fluor +8...-3°C imprägniert, mit einer Wachsklinge abgezogen und mit einer Strukturbürste behandelt. Die Lufttemperatur betrug +1 ,5°C. Der Fahrer war bei jedem Versuch derselbe.
Auf ein Paar Ski wurde zusätzlich mit einem Kork Aerosil R8200 aufgerieben und nochmals mit einer Strukturbürste die Schliffstruktur wieder herausgearbeitet.
Die Ski mit Aerosil R8200 geleiteten schneller an und erreichten eine höhere Endgeschwindigkeit als die Referenzski. Dies wurde nochmals durch ein Rutschen in einen Gegenhang überprüft, wobei der Ski mit der Modifikation ca. 30% mehr Strecke im Gegenhang zurücklegte als der Referenzski bei gleicher Anfahrt.
Daraufhin wurde das oben beschriebene Wachs erwärmt und 10 Gew. % Aerosil R 8200 eingemischt. Ein Ski wurde mit dem herkömmlichen oben beschriebenen Wachs, der andere mit dem modifizierten Wachs behandelt, was in gleicher Weise wie oben beschrieben erfolgte.
Hier war ebenfalls der modifizierte Ski im Vorteil, jedoch legte er bei dem oben beschriebenen Gegenhangversuch jetzt nur ca. 20% mehr Strecke im Gegenhang zurück.
Alle soeben beschriebenen Versuche wurden in gleicher Weise nun bei kaltem Schnee (Lufttemperatur -8°C) durchgeführt. Als Wachs diente nun Star SkiWax Eclipse EC2 high Fluor 0...-10°C verwendet.
Hier waren die Ergebnisse folgendermaßen:
Die Probe mit aufgeriebenem Aerosil 8200 legte bei dem XBegenhangversuch ca. 20% mehr Strecke im Gegenhang zurück als die Referenzprobe. Die Probe mit dem in das Wachs zu 10 Gew. % eingemischtem Aerosil R 8200 legte bei dem Gegenhangversuch ca. 10% mehr Strecke im Gegenhang zurück als die Referenzprobe.
Des Weiteren hielten die modifizierten Wachse deutlich länger auf den Gleitflächen, was auf eine Verbesserung der Abriebeigenschaften schließen lässt.

Claims

Patentansprüche
1. Gleitmittel für Wintersportgeräte, umfassend hydrophobierte Kieselsäure.
2. Gleitmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierte Kieselsäure eine mittlere Größe der Primärpartikel von 1 bis 1000 nm aufweist.
3. Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die Kieselsäure eine hydrophobierte pyrogene Kieselsäure ist.
4. Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kieselsäure eine durch Funktionalisierung mit Silanen, Silazanen oder Siloxanen hydrophobierte, pyrogene Kieselsäure ist.
5. Verwendung von hydrophobierter Kieselsäure zur Modifikation der tribologischen Gleiteigenschaften von Wintersportgeräten auf Schnee.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierte Kieselsäure auf ein mit einem Gleitmittel vorbehandeltes Wintersportgerät aufgebracht wird.
7. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierte Kieselsäure mit einem Gleitmittel gemischt und anschließend auf das Wintersportgerät aufgebracht wird.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierte Kieselsäure eine mittlere Primä artikelgröße von 1 bis 1000 nm aufweist.
9. Gleitmittel für Wintersportgeräte, umfassend hydrophobierte pyrogene Kieselsäure.
10. Gleitmittel für Wintersportgeräte, umfassend hydrophobierte Kieselsäure mit einer mittleren Größe der Primärpartikel von 1 bis 1000 nm.
11. Gleitmittel für Wintersportgeräte, umfassend eine hydrophobierte pyrogene Kieselsäure mit einer mittleren Größe der Primärpartikel von 1 bis 1000 nm, die durch eine Funktionalisierung mit Silanen, Silazanen und Siloxanen hydrophobiert wurde.
12. Verfahren zur Modifikation der tribologischen Gleiteigenschaften von Wintersportgeräten auf Schnee, dadurch gekennzeichnet, dass hydrophobierte Kieselsäure auf ein mit einem Gleitmittel vorbehandeltes Wintersportgerät aufgebracht wird.
13. Verfahren zur Modifikation der tribologischen Gleiteigenschaften von Wintersportgeräten auf Schnee, dadurch gekennzeichnet, dass hydrophobierte Kieselsäure mit einem Gleitmittel gemischt und anschließend auf das Wintersportgerät aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobierte Kieselsäure eine mittlere Größe der Primärpartikel von 1 bis 1000 nm aufweist.
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