DE-102024003612-A1 - Verfahren zur Verbesserung der Gleiteigenschaften der Lauffläche eines Wintersportgeräts

Abstract

Die Erfindung betrifft die Herstellung von hydrophoben oder superhydrophoben Gleit- und Schutzschichten für die Lauffläche eines Wintersportgeräts das Eis- oder Schneekontakt hat. Die Beschichtung der Lauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass der Beschichtungswerkstoff aus einer Keramik oder aus einer Keramik und einem oder mehrerer weiterer Werkstoffe besteht, wobei die Beschichtung mithilfe der Pulveraerosoldepositionsmethode durchgeführt wird.

Inventors

• Mario Linz
• Ralf Moos
• Jaroslaw Kita
• Lukas Hennerici
• Daniel Paulus
• Jürgen Schneider
• Mutlucan Sozak

Assignees

• Lukas Hennerici
• Jaroslaw Kita
• Mario Linz
• Ralf Moos
• Daniel Paulus
• Jürgen Schneider
• Mutlucan Sozak

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20241104

Claims (9)

1. Verfahren zur Beschichtung der Lauffläche eines Wintersportgeräts das Eis- oder Schneekontakt hat, dadurch gekennzeichnet , dass der Beschichtungswerkstoff aus einer Keramik oder aus einer Keramik und einem oder mehrerer weiterer Werkstoffe besteht, wobei die Beschichtung mithilfe der Pulveraerosoldepositionsmethode durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Beschichtungswerkstoff aus einer Keramik oder einer Mischung aus mehreren Keramiken und einem Polymer oder einer Polymermischung besteht.
3. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass Polymere mit hydrophoben Eigenschaften eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass als Polymere Acryl-Polymere, Ether-Polymere, Fluorkohlenstoff-Polymere, Polystyrol-Polymere oder Polyvinylchlorid-Polymere eingesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass bei der Beschichtung der Lauffläche des Wintersportgeräts die Düse verfahren wird.
6. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass Schlitzdüsen verwendet werden, die eine Breite aufweisen, die in etwa so groß ist, dass beim Beschichten die komplette Breite der Lauffläche des Wintersportgeräts beschichtet wird.
7. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Düsen nicht nur normal, sondern auch schräg zum Substrat (Lauffläche des Wintersportgeräts) stehen können.
8. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Gleit- und Schutzschicht nachträglich durch glättende oder strukturierende Nachbehandlungsformen oder eine Kombination aus beiden behandelt wird.
9. Verfahren nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Wintersportgerät ein Ski oder ein skiähnlicher Gegenstand ist.

Description

Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft die Herstellung von hydrophoben oder superhydrophoben Gleit- und Schutzschichten für Laufflächen von Wintersportgeräten mittels der Pulveraerosoldepositionsmethode (PAD). Technischer Hintergrund Die Herstellung von Skiern oder skiähnlichen Wintersportgeräten erfolgt im Allgemeinen in einem Mehrschichtverfahren. Die einzelnen Komponenten (z.B. Stahlkanten, Untergurt, Obergurt, Kern, Lauffläche, etc.) werden in eine Form gepackt und durch Kleber oder Harze und entsprechende Heiz- und Kühlraten miteinander verbunden. Es sind als gängige Bauweise die Sandwich-Bauweise, die Schalenbauweise oder die Mantel-Bauweise zu nennen. Den Skiern oder skiähnlichen Wintersportgeräten gemeinsam ist eine Lauffläche aus Kunststoff (meist Polyethylen, PE), die die Verbindungsfläche zwischen Ski und Untergrund darstellt. Die Präparation der Lauffläche eines Skis oder eines skiähnlichen Wintersportgeräts erfolgt durch Wachsen um die Gleiteigenschaften zu verbessern und die Lauffläche zu schützen. Häufig sind Fluorwachse in einem Skiwachs enthalten. Das Aufbringen der Wachse erfolgt entweder durch Aufsprühen (Kaltwachs) oder Verflüssigen und Einarbeiten mittels Bügeleisen, Heißwachsmaschine oder Infrarot-Wachsmaschine (Heißwachs). Die Herstellung keramischer Schichten erfolgt gewöhnlich bei Sintertemperaturen über 1000 °C [1]. Die hohen Temperaturen schließen deshalb Komposite aus Keramik und Polymeren im Regelfall aus. Eine Ausnahme bildet die Pulveraerosoldepositionsmethode (PAD), die die Herstellung keramischer Schichten komplett bei Raumtemperatur ermöglicht. Mit diesem Verfahren ist es sowohl möglich, keramische Schichten auf Polymersubstraten abzuscheiden als auch Komposite aus polymeren und keramischen Ausgangspulvern zu Schichten zu verarbeiten (Co-Deposition). Die Grundlage des Verfahrens beginnt mit der Überführung des Ausgangspulvers oder der Ausgangspulvermischung in ein Pulveraerosol. Das Pulveraerosol wird anschließend über eine Düse beschleunigt und auf das Substrat 6 gelenkt. Die Triebkraft der Beschleunigung des Aerosols ist der Druckgradient zwischen der Verbindungsleitung 4.1 bzw. dem Trägergasvolumenstrom 12 und der Beschichtungskammer 1, die unter Vakuum steht. Die hohe kinetische Energie der Partikel führt beim Auftreffen auf das Substrat 6 oder dem Ski 13 zu einer plastischen Deformation und zum Aufbrechen der Partikel. Dies sorgt für die Haftung der Partikel auf dem Substrat und zwischen den Fragmenten. Nachfolgend auftreffende Partikel verdichten die darunterliegende Schicht, brechen ebenfalls auf und führen zum Aufwachsen der Schicht 14. Dieser Mechanismus ist unter dem Namen „Room Temperature Impact Consolidation“ (RTIC) bekannt. Merkmale einer PAD-Schicht sind die starke Anhaftung an das Substrat, die Dichtigkeit und ähnliche Materialeigenschaften wie die verwendeten Ausgangspulver bzw. Ausgangspulverkompositionen. Dass sich die PAD prinzipiell eignet hydrophobe Schichten herzustellen, konnte bereits nachgewiesen werden [2]. Im Folgenden wird der Stand der Technik und die Erfindung anhand von Figuren beschrieben.1 zeigt eine Vorrichtung zur Abscheidung von Schichten nach dem Verfahren der Pulveraerosoldeposition. Dies stellt den aktuellen Stand der Technik dar.2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung. Im Vergleich zum Stand der Technik wird das Substrat 6 durch einen Ski 13 ausgetauscht. Um aus dem Ausgangspulver oder den Ausgangspulverkompositionen Schichten zu erzeugen sind mehrere Prozessschritte nötig: Zuerst werden die Ausgangspulver aus Keramiken (z.B. Oxid-Keramiken, Nichtoxid-Keramiken oder Mischungen aus beiden) und Polymeren (sofern sinnvoll) gemischt und homogenisiert. In der aerosolerzeugenden Vorrichtung 3 werden sie dem Prozess bereitgestellt. Als Polymere kommen beispielsweise hydrophobe Polymere wie Acryl-Polymere, Ether-Polymere, Fluorkohlenstoff-Polymere, Polystyrol-Polymere, Polyvinylchlorid-Polymere und Dergleichen sowie Mischungen aus einem oder mehreren der genannten Polymere in Frage. Die Komposition aus allen Einzelpulvern wird nachfolgend Ausgangspulver genannt. Die Überführung des Ausgangspulvers in ein Aerosol geschieht in der aerosolerzeugenden Vorrichtung 3. Ein Trägergasstrom 12, der beispielsweise aus Gasen wie Sauerstoff, Stickstoff, Helium oder Dergleichen sowie aus Gemischen dieser Gase besteht, wird hierzu in die aerosolerzeugende Vorrichtung geleitet. Die Beschichtungskammer 1, z.T. auch als Vakuumkammer bezeichnet, wird mit einer Evakuierungsvorrichtung 2 evakuiert. Der Druckgradient zwischen der aerosolerzeugenden Vorrichtung 3 und der Vakuumkammer beschleunigt das Aerosol durch die Düsenapparatur 4. Diese besteht aus einer Verbindungsleitung 4.1 von der aerosolerzeugenden Vorrichtung 3 in die Beschichtungskammer 1 und einer Düse 4.2. Das Aerosol 5 tritt aus der Düse 4.2 in der Beschichtungskammer 1 aus und trifft auf das Substrat 6. Eine Bewegungsvorrichtung 8, z.B. eine Linearbewegungsvorrichtung ist mit einer Halterung