Фторполимерное покрытие скользящей поверхности лыж
Kuzmin Ski Technology AB (ООО Лыжный Технологии Кузьмина) с гордостью представляет абсолютно новый подход к улучшению лыжного скольжения - Фторполимерное покрытие (FPC) и инновационный инструмент для выполнения FPC – Фторполимерный барабан (FPD).
Кто-то, наверное, думает: Они предают свои принципы - "процикленная скользящая поверхность лыж (СПЛ) превосходит все сегодняшние мази скольжения (МС)", "подготовка лыж должны быть простой". Подождите, пожалуйста, ниже мы собираемся показать, что FPC превосходит по всем пунктам все сегодняшние МС, и что метод очень прост и быстр.
Введение
Наши собственные (Kuzmin and Tinnsten, 2007) и других авторов (Palosuo et al., 1979) результаты тестов показывают более низкий коэффициент трения у СПЛ с более высокими водоотталкивающими свойствами. Таким образом, мы должны использовать материал с максимальной гидрофобностью. В связи с этим, такое семейство материалов как фторполимеры, является первоочередным кандидатом. Довольно давно (в 1953 году) (Bowden, 1953, Bowden, 1955, Outwater, 1970) фторполимеры были признаны весьма перспективным материалом для производства СПЛ. Даже крупнейший производитель лыжных смазок Swix ® признает это (Karlöf et al., 2005): “Фактически, полиэтилен является одним из полимерных материалов, имеющих самую низкую поверхностную энергию (более гидрофобный). Только фторполимеры имеют более низкую поверхностную энергию”.
Тем не менее, все производители избегают производить лыжи с фторполимерной СПЛ. Мы не знаем, почему, и наше тщательное изучение литературы не принесло никакого удовлетворительного объяснения этому явлению. Наверное, потому, сверхвысокомолекулярные (СВМ) виды фторполимеров менее пригодны для штайншлифта (ШШ) по сравнению с обычным материалом СПЛ - сверхвысокомолекулярным полиэтиленом (СВМПЭ). Фторполимеры имеют в 2,5 - 3,0 раза меньший предел прочности на растяжение и аналогичное удлинение при разрыве. Это означает, что ШШ будет давать очень "волосатую" СПЛ.
Даже и с точки зрения сохранения здоровья, СПЛ из СВМ фторполимера (СВМФП) имеет ряд преимуществ (Strøm and Alexandersen, 1990, Bracco and Favre, 1998). Нет никакой необходимости использовать опасные для здоровья и природы перфторалканы (флуоркарбоны) для повышения гидрофобности СПЛ. Для подробной информации, пожалуйста, см. Summa Summarum of health-improving (?) skiing и IBU Warning .
Подход
Так-так на сегодняшний день заполучить лыжи с фторполимерной СП не представляется возможным, мы можем попытаться покрыть СПЛ подходящим фторполимерным соединением. Но обычный способ применения МС (МС наплавляется с помощью горячего утюга) не будет работать, температура плавления СВМФП около 330 °C, а температура плавления обычно применяемого СВМПЭ составляет около 135 °C.
Однако, если сравнивать износостойкость СВМПЭ с износостойкости СВМФП, мы обнаружим, что износостойкость фторполимеров примерно в пять раз меньше (Stein, 1999, Khedkar et al., 2002). Таким образом, мы можем попытаться использовать другой метод – втирание. То есть, если достаточно мощно втирать СВМФП в СПЛ, мы можем получить тонкий фторполимерный слой на последней.
Решение
Мы разработали и изготовили СВМФП вращающийся валик, который имеет резьбовое (M14) соединение со шпинделем угловой шлифовальной машины («болгарка»). Изделие получило название – Фторполимерный барабан (FPD). См. Figure 1 .
Figure 1 Angle Grinder with FP Drum Мы используем угловую шлифовальную машину с переменной скоростью вращения. 11 тыс. (можно и 12 тыс., щетки выдерживают) оборотов в минуту для работы щетками и около 5000 оборотов в минуту, чтобы нанести FPC.
Результат
Мы получили очень тонкое фторполимерное покрытие с отличной гидрофобностью и очень хорошей износостойкостью. Наши тесты показали, что скольжение улучшилось на 2,5% (сократилось время спуска) по сравнению со стандартно процикленными лыжами. Через 3 часа катания на холодном (-12 °C) сухом снегу, мы не заметили никакого износа FPC.
Интересно то, что этот метод может быть использован даже для лыж с ШШ. Мы тестировали это на новых лыжах с новым сухим ШШ. После нанесения FPC СПЛ выглядит очень яркой и блестящей, лыжи имеют хорошее скольжение, и после 5 часов катания на лыжах на холодном (-8 °C) сухом снегу, мы не можем увидеть какой-либо износ FPC (Figure 2 ).
Figure 2 Shining FPC ski running surface
Сравнительный анализ (сегодняшний материал СПЛ (СВМПЭ) в сравнении с FPC)
- Твердость сходна;
- Гидрофобность ниже;
- Прочность к истиранию выше;
- Грязеотталкивающие свойства ниже;
Сравнительный анализ (сегодняшние МС в сравнении с FPC)
Углеводородные (парафины) МС- Более мягкие (быстрое загрязнение);
- Гидрофобность намного ниже;
- Прочность к истиранию намного ниже;
- Применение вредно для здоровья;
- Более мягкие (быстрое загрязнение);
- Гидрофобность ниже;
- Прочность к истиранию намного ниже;
- Применение вредно для здоровья;
- Применение наносит вред экологии;
- Более мягкие (быстрое загрязнение);
- Гидрофобность сходна;
- Прочность к истиранию намного ниже;
- Применение очень вредно для здоровья;
- Применение наносит большой вред экологии;
- Намного дороже. 30 г стандартного фторуглеродного порошка (примерно $180) хватает на подготовку 3-5 пар лыж, фторполимерного барабана (FPD) хватит на десятки (может, и на сотни) пар лыж;
Механическое воздействие фторполимерного барабана (FPD) на СПЛ
- Разглаживание структур (топографии) на СПЛ. Это дает наибольшее преимущество при очень холодной погоде, но и при мокром снеге в сочетании с грубой накаткой;
- Заполнение углублений (например, царапины) на СПЛ с помощью метода FPC (выравнивание поверхности);
Заключительное замечание
References
NOTE: Мы рекомендуем "болгарку" с переменной скоростью. Например: Bosch GWS 6-115E, Bosch GWS 7-115 E , Metabo WE 14-125 VS.