Lasketteluvaha - Ski wax

Lasketteluvaha

Vintage hiihtovahat, joita Yhdysvaltain armeijan hiihtojoukot käyttivät kerran . Vasemmalta oikealle ovat: pitovoiteet kanistereihin (sininen "kuiva lumi" ja keltainen "märkää ja maissi lumi") ja parafiinia luistovoide .
Teollisuusala (t)	Talviurheiluvälineet ja -tarvikkeet
Tärkeimmät tekniikat tai aliprosessit	Tribologia
Raaka-aine	Parafiinivaha , hartsit , fluorihiilivedyt
Tuotteet)	Liukuvaha, pitovaha
Johtavat yritykset	Brav Group ( Swix , Toko), Briko-Maplus, Dakine, Dominator, Hertel Wax , Holmenkol, Oneball, Purl, Rex, Rode, Skigo , Startex, Visti

Lasketteluvaha on materiaali, joka levitetään lumikenkien pohjaan, mukaan lukien sukset , lumilaudat ja kelkka , parantamaan kitkakertoimensa vaihtelevissa lumiolosuhteissa . Suksissa käytettävät kaksi päävahaa ovat liukuvahat ja pitovoiteet. Ne käsittelevät kineettistä kitkaa - minimoitavaksi liukuvahalla - ja staattista kitkaa - joka saavutetaan pitovahalla. Molemmat vahatyypit on suunniteltu vastaamaan lumen vaihtelevia ominaisuuksia, mukaan lukien kiteen tyyppi ja koko sekä lumipinnan kosteuspitoisuus, jotka vaihtelevat lämpötilan ja lumen lämpötilahistorian mukaan. Luistovoide on valittu minimoimaan liukuva kitka sekä alppi ja rajat maan hiihto. Grip-vaha (kutsutaan myös "potkuvahaaksi") tarjoaa pitoa lumella maastohiihtäjille, kun he kulkevat eteenpäin klassisella tekniikalla .

Nykyaikaisilla muovimateriaaleilla (esim. Korkean moduulin polyeteeni ja tefloni), joita käytetään laskettelurinteillä, on erinomaiset liukuominaisuudet lumella, mikä monissa olosuhteissa heikentää liukuvahan lisäarvoa. Samoin yksisuuntaiset tekstuurit (esim. Kalansuojukset tai mikroskooppikarvat) jalkojen alla hiihtosuksilla voivat tarjota käytännöllisen korvikkeen pitovahalle näille hiihtäjille klassista tekniikkaa käyttäen.

Historia

Ruotsalainen hiihtäjä Martin Matsbo oli edelläkävijä nykyaikaisen hiihtovahan kehittämisessä.

Johannes Scheffer Argentoratensis Lapponiæssa (Lapin historia) vuonna 1673 antoi luultavasti ensimmäisen tallennetun ohjeen hiihtovahan levittämiseen. Hän neuvoi hiihtäjiä käyttämään mäntöterva-pihkaa ja hartsia. Suksivahaus dokumentoitiin myös vuonna 1761. Vuonna 1733 tervan käyttöä kuvasi norjalainen eversti Jens Henrik Emahusen. 1740-luvulla saamelaiset käyttivät hartsin ja talin käyttöä suksiensa alla kirjallisesti.

Vuodesta 1854 Kalifornian kultakuumeiset kaivostyöläiset järjestivät järjestettyjä laskettelukilpailuja. He havaitsivat myös, että vihannes- ja / tai eläinyhdisteistä valmistetuilla dopeilla levitetyt emäkset auttoivat hiihtämään nopeutta. Tämä johti joihinkin ensimmäisistä kaupallisista hiihtovahoista (vaikka ne eivät sisällä lainkaan vahaa), kuten Black Dope ja Sierra Lighting ; molemmat koostuivat pääasiassa siittiöljystä , kasviöljystä ja männynkannesta. Jotkut sen sijaan käyttivät parafiinikynttilän vahaa, joka suli hiihtopohjiin, ja nämä toimivat paremmin kylmissä olosuhteissa.

Mäntäterva puisilla hiihtopohjilla osoittautui tehokkaaksi suksien käyttämisessä kuljetuksina vuosisatojen ajan, koska se täyttää puun huokoset ja luo hydrofobisen pinnan, joka minimoi imemisen vedestä lumessa, mutta jolla on kuitenkin riittävä karheus, jotta pito eteenpäin liikkuisi. 1920-luvulla ja 30-luvulla eurooppalaiset yritykset kehittivät uusia lakkoja kauden pituisiksi hiihtotuksiksi. Merkittävä edistysaskel maastojuoksussa oli klisterin käyttöönotto, hyvä pito rakeisessa lumessa, erityisesti kevätolosuhteissa; klisterin keksi ja patentoi vuonna 1913 Peter Østbye . 1940-luvun alkupuolella ruotsalainen kemianteollisuusyritys aloitti maastohiihdon olympialaisten Martin Matsbon neuvonantajana öljypohjaisten vahojen kehittämisen parafiinivahaa ja muita lisäaineita käyttäen. Vuoteen 1952 mennessä sellaiset tunnetut tuotemerkit kuten Toko, Swix ja Rex tarjosivat joukon värikoodattuja, lämpötilaan räätälöityjä vahoja.

1900-luvun viimeisellä neljänneksellä tutkijat käsittelivät kaksisuuntaista ongelmaa: vesi ja epäpuhtaudet, jotka tarttuivat suksiin kevätolosuhteissa. Terry Hertel käsitteli molempia ongelmia, ensin uudella pinta-aktiivisen aineen käytöllä, joka oli vuorovaikutuksessa vahamatriisin kanssa siten, että se hylkii tehokkaasti vettä, Hertel Waxin vuonna 1974 esittelemän tuotteen . Hertel kehitti myös ensimmäisen fluorihiilituotteen ja ensimmäisen kevätvahan, joka hylkii ja tekee juoksupinnasta liukas kevätlaskettelua ja lumilautaa varten. Tämän tekniikan toi markkinoille vuonna 1986 Hertel Wax. Vuonna 1990 Hertel jätti yhdysvaltalaisen patentin "hiihtovahasta käytettäväksi sintrattujen pohjasusien kanssa", joka sisälsi parafiinia, kovetusvahaa, karkeasti 1% fluorieetteridiolia ja 2% SDS-pinta-aktiivista ainetta. Hertel-vahojen tavaramerkit ovat Super HotSauce, Racing FC739, SpringSolution ja White Gold. 1990-luvulla Swixin pääkemisti Leif Torgersen löysi liukuvaha-lisäaineen siitepölyn ja muiden lumiepäpuhtauksien torjumiseksi - ongelma pehmeiden tarttuvavahojen kanssa matkan aikana - fluorihiilen muodossa, joka voitaisiin silittää hiihtotukeen. Ratkaisu perustui Enrico Traverson työhön Enichem SpA: ssa , joka oli kehittänyt fluorihiilijauheen, jonka sulamislämpötila oli vain muutama aste pienempi kuin sintratun polyeteenin lämpötila , joka on patentoitu Italiassa "suksivoiteluaineena, joka sisältää parafiinivahaa ja hiilivetyyhdisteitä, jotka sisältävät perfluorihiilisegmentti ".

Tiede liukumasta lumella

Käsitteellinen esitys liukuvasta kitkasta lumen päällä vesikalvon paksuuden funktiona, joka syntyy siirtymällä sukselle tai muulle liukusäätimelle lumipinnan yli.

Laskettelun tai muun juoksijan kyky liukua lumen yli riippuu sekä lumen että suksen ominaisuuksista, mikä johtaa optimaaliseen voitelumäärään lumen sulattamisesta kitkan kanssa suksen kanssa - liian vähän ja suksi on vuorovaikutuksessa kiinteän lumen kanssa kiteitä, liikaa ja sulaveden kapillaari vetovoima hidastaa hiihtoa.

Kitka

Ennen kuin suksi voi liukua, sen on ylitettävä suurin sallittu staattinen kitka hiihto- / lumikontaktissa, missä on staattisen kitkan kerroin ja joka on suksen normaali voima lumella. Kineettinen (tai dynaaminen) kitka tapahtuu, kun suksi liikkuu lumen yli. Kineettisen kitkan kerroin , on pienempi kuin staattisen kitkan kerroin sekä jäälle että lumelle. Tarvittava voima liukuvat lumella on tuote kertoimen kineettisen kitkan ja normaali voima: . Sekä staattinen että kineettinen kitkakerroin kasvaa kylmempien lumen lämpötilojen kanssa (pätee myös jäähän). ${\ displaystyle F_ {max} = \ mu _ {\ mathrm {s}} F_ {n} \,}$${\ displaystyle \ mu _ {\ mathrm {s}}}$${\ displaystyle F_ {n} \,}$${\ displaystyle \ mu _ {\ mathrm {k}}}$${\ displaystyle F_ {k} = \ mu _ {\ mathrm {k}} F_ {n} \,}$

Lumiominaisuudet

Lumihiutaleilla on laaja muoto, vaikka ne putoavatkin; Näitä ovat: kuusisivuiset tähtimäiset dendriitit , kuusikulmaiset neulat, verihiutaleet ja jäiset pelletit. Kun lumi kerääntyy maahan, hiutaleet alkavat välittömästi muuttua (kutsutaan metamorfoosiksi ) lämpötilan muutosten, sublimaation ja mekaanisen toiminnan vuoksi. Lämpötilan muutokset voivat johtua ympäristön lämpötilasta, auringon säteilystä, sadevedestä, tuulesta tai lumikerroksen alla olevan materiaalin lämpötilasta. Mekaaninen toiminta sisältää tuulen ja tiivistymisen. Ajan myötä irtolumi pyrkii konsolidoitumaan - sen kiteet katkeavat hajoamasta tai menettämästä massaansa sublimaatiossa suoraan kiinteästä kaasuksi ja pakkas-sulatuksen seurauksena, jolloin ne yhdistyvät karkeina ja rakeisina jääkiteinä. Colbeck kertoo, että tuore, kylmä ja ihmisen tekemä lumi ovat vuorovaikutuksessa suoremmin suksen pohjan kanssa ja lisäävät kitkaa, mikä osoittaa kovempien vahojen käyttöä. Sitä vastoin vanhemmilla, lämpimillä ja tiheämmillä lumilla on pienempi kitka, mikä johtuu osittain lisääntyneestä raekoolta, mikä edistää paremmin vesikalvoa ja tasaisempaa lumikiteiden pintaa, jolle on osoitettu pehmeämpiä vahoja.

• 

  Dendriittisiä snowflake- micrograph mukaan Wilson Bentley .

• 

  Verihiutaleet ja neulat, kaksi vaihtoehtoista muotoa lumihiutaleita.

• 

  Tuore, kuiva lumi, jossa on vasta muodostuneita sidoksia ja jossa on raeraja (keskimmäinen yläosa).

• 

  Jääjyvien klusteri märässä lumessa alhaisella nestepitoisuudella - viljakiteiden alue on 0,5–1,0 mm.

Suksien kitkaominaisuudet

Colbeck tarjoaa yleiskatsauksen susten viidestä kitkaprosessista lumella. Ne ovat: 1) lumen kyntämisen aiheuttama vastus tieltä, 2) lumen muodonmuutos, jonka yli suksi kulkee, 3) suksen voitelu ohuella sulaveden kerroksella, 4) kapillaariveden vetovoima 5) lumen saastuminen pölyllä ja muilla liukkailla aineilla. Auraaminen ja muodonmuutos liittyvät koko suksen vuorovaikutukseen lumen kanssa ja ovat vähäisiä vankalla alustalla. Voitelu, kapillaarien vetovoima ja epäpuhtaudet ovat asioita suksen pohjalle ja vahalle, jota käytetään liukukitkan vähentämiseen tai riittävän pidon saavuttamiseen.

Tyypillisesti liukuva suksi sulattaa ohuen ja ohimenevän kalvon voitelevasta vesikerroksesta, joka johtuu suksien ja lumen välisestä kitkalämmöstä kulkiessaan. Colbeck viittaa siihen, että veden optimaalisen kalvon paksuus on välillä 4 ja 12 μ m . Kitkan tuottama lämpö voidaan kuitenkin menettää johtamalla kylmälle sukselle, mikä vähentää sulakerroksen tuotantoa. Toisessa ääripäässä, kun lumi on märkä ja lämmin, lämmöntuotanto luo paksumman kalvon, joka voi lisätä kapillaarivastusta suksin pohjassa. Kuzmin ja Fuss ehdottavat, että suksiperustamateriaalin ominaisuuksien suotuisimpaan yhdistelmään hiihtokitkan minimoimiseksi lumella kuuluvat: lisääntynyt kovuus ja matalampi perusmateriaalin lämmönjohtavuus sulaveden muodostumisen edistämiseksi voitelussa, kulutuskestävyys kylmässä lumessa ja hydrofobisuus minimoimiseksi kapillaarinen imu. Nämä ominaisuudet ovat helposti saavutettavissa PTFE- emäksellä, mikä vähentää liukuvahojen lisäarvoa. Lintzén kertoo, että muut tekijät kuin vaha ovat paljon tärkeämpiä vähentämään maastohiihtosuksien kitkaa - hiihto- ja lumiolosuhteiden kaarevuutta.

Liukuvaha

Liukuvahaa voidaan levittää alppisuksille, lumilaudoille, luistosuksille, klassisille suksille, maastosuksille ja kiertosuksille. Perinteiset vahat sisältävät kiinteitä hiilivetyjä. Korkean suorituskyvyn "fluorihiilivaha" sisältää myös fluoria, joka korvaa osan hiilivetyjen vetyatomeista fluoriatomeilla, jotta saavutetaan pienemmät kitkakertoimet ja korkea vettä hylkivä vaikutus kuin puhtaalla hiilivetyvahalla saavutetaan. Vahan kovuus on säädetty liukukitkan minimoimiseksi lumiominaisuuksien funktiona, joihin kuuluvat seuraavat vaikutukset:

• Ikä : Heijastaa terävien ja tarkasti määriteltyjen lumikiteiden metamorfoosia, kun uudet, mutta ikääntyessään rikkoutuvat tai katkeavat tuulen vaikutuksesta tai pyöristetään jäärakeiksi pakkas-sulalla, jotka kaikki vaikuttavat suksen kitkakertoimeen.
• Kosteuspitoisuus : Massaprosentti, joka on nestemäistä vettä ja joka voi aiheuttaa imukittaa suksen pohjan kanssa liu'uttaessa.
• Lämpötila : Vaikuttaa siihen, kuinka helposti liukuva kitka voi sulattaa lumikiteitä suksien ja lumen rajapinnassa.

Ominaisuudet

Erilaiset liukuvahat on räätälöity tietyille lämpötila-alueille ja muille lumiominaisuuksille, joilla on erilainen vahan kovuus ja muut ominaisuudet, jotka puuttuvat kosteuden ja lian torjuntaan. Liukuvahan kovuus vaikuttaa lumen sulamiseen voidellakseen sen kulkua pinnan yli ja kykyyn välttää sulan veden imu lumessa. Liian pieni sulaminen ja lumikiteiden terävät reunat tai liian suuri imu estävät suksen kulkua. Kipumiskohta, jossa kristallityyppi hallitsee liukuvaa kitkaa ja kosteuspitoisuus, tapahtuu noin -3 ° C: n lämpötilassa. Kovemmat vahat käsittelevät kylmempiä, kuivempia tai hankaavampia lumiolosuhteita, kun taas pehmeämmillä vahoilla on pienempi kitkakerroin, mutta ne hankautuvat helpommin. Vahakokoonpanoissa yhdistyvät kolme vahatyyppiä kitkakertoimen ja kestävyyden säätämiseksi. Kovasta pehmeään ne sisältävät synteettisiä vahoja, joissa on vähintään 50 hiiliatomia, mikrokiteisiä vahoja, joissa on 25 - 50 hiiliatomia, ja parafiinivahoja, joissa on 20 - 35 hiiliatomia. Lisäaineita tällaisiin vahoihin ovat grafiitti , tefloni , pii , fluorihiilivedyt ja molybdeeni liukumisen parantamiseksi ja / tai lian kertymisen vähentämiseksi.

Sovellus

Liukuvaha voidaan levittää kylmänä tai kuumana. Kylmiin käyttökohteisiin kuuluu kovan vahan hankaaminen värikynän tavoin, nestemäisen vahan tai suihkuvahan levittäminen. Vahan kuumiin käyttökohteisiin kuuluu raudan, infrapunalampun tai "hot box" -uunin lämmön käyttö .

Pohjamateriaalia

Liukuvahan tehtävänä on mukauttaa ja parantaa hiihtopohjan kitkaominaisuuksia odotettuihin lumiominaisuuksiin, joita esiintyy spektrissä kylmästä kiteisestä lumesta kyllästettyyn rakeiseen lumeen. Nykyaikaiset hiihtopohjat valmistetaan usein erittäin korkean molekyylipainon omaavasta polyeteenistä (UHMWPE) . Kuzmin väittää, että UHMWPE ei ole huokoinen eikä siinä voi olla vahaa eikä vettä, joten huokosien täyttämiseen ei ole mahdollisuutta; lisäksi hän väittää, että UHMWPE on erittäin hydrofobinen, mikä tarkoittaa, että märkä lumi ei hidasta tuntuvasti hiihtoa ja että liukuvaha tarjoaa vain vähän lisäkykyä vettähylkimiseksi. Hän toteaa, että kirkkaat emäkset ovat kestävämpiä ja hydrofobisempia kuin hiilipitoiset. Sama kirjoittaja väittää, että tekstuuri on tärkeämpää kuin pintakemia, jotta saavutetaan optimaalinen tasapaino liian kuivan (ei tarpeeksi liukkaan) ja liian märän (imuvoimille altistuvan suksen) välillä. Lämpimässä, kosteassa lumessa pintarakenne voi auttaa murtamaan hidastuvan kapillaarin vetovoiman hiihtopohjan ja lumen välillä. Giesbrecht on samaa mieltä siitä, että hiihtopohjan matala kostutuskulma on avainasemassa, ja korostaa myös pinnan karheuden asteen merkitystä mikrometrin asteikolla lumen lämpötilan funktiona - kylmä lumi suosii sileämpää pintaa ja kosteampi, lämpimämpi lumi suosii tekstuuria. Jotkut kirjoittajat kyseenalaistavat tarpeen käyttää mitä tahansa liukuvahaa nykyaikaisissa laskettelupohjoissa.

Grip-vaha

Kanisteri saksalaista vintage-vahaa.

Neuvostoliiton ajalta Visti (Висти) -brändin liisteriä luokitellaan värin ja lämpötila-alueella.

Maastohiihtäjät käyttävät klassisen tyylin vahattuihin suksiin tartuntavahaa (jota kutsutaan myös nimellä "potkuvaha") tarjotakseen pitoa staattisella kitkalla lumella, mikä antaa heille mahdollisuuden ajaa itseään eteenpäin tasanteilla ja mäillä. Niitä levitetään hiihtäjän jalan alapuolella olevalle alueelle, joka ulottuu jonkin verran eteenpäin, joka muodostuu klassisen suksin kaarresta, jota kutsutaan "pitoalueeksi" (tai "potkualueeksi"). Kaltevuuden ansiosta sukset tarttuvat lumeen, kun paino on yhdellä suksella ja suksi on täysin taipunut, mutta minimoi vetovoima, kun sukset painotetaan tasaisesti ja ovat siten vähemmän kuin täysin taipuneet. Gripivahat on suunniteltu tietyille lämpötila-alueille ja lumityypeille; oikein valittu pitovaha ei vähennä huomattavasti sellaisten susten liukumista, joilla on asianmukainen kohouma hiihtäjän painolle ja lumiolosuhteille. Tarttuvavahalle käytetään kahta ainetta: kova vaha ja klister.

• Kova vaha : perinteisesti parafiinivahapohjainen aine lisäaineineen - lumelle, joka koostuu kiteistä, jotka ovat suhteellisen ehjiä ja joita ei oleellisesti muutettu pakkaamalla tai pakastamalla-sulamalla . Lisäaineet, jotka sisältävät väriainetta, kumia, hartsia, hartsia ja kolofoniaa , säätävät vahan kovuuden räätälöimään sen otteen tehokkuuden erityisille, erillisille lämpötila-alueille (noin -25 ° F - +35 ° F); vahat luokitellaan ja värikoodataan näiden lämpötila-alueiden mukaan. Kovemmat tarttuvavahat on suunniteltu kylmempiin lumilämpötiloihin, mutta pitävät huonosti lämpimissä lämpötiloissa. Päinvastoin, pehmeämmät vahat kylmissä lämpötiloissa muodostavat riittävän kitkan ja sulamisen, jotta sulakerros voi kerääntyä ja edistää lumen jäätymistä.

• Klister : tahmea voide, joka voi sisältää hartsien, vahojen, liuottimien ja rasvojen yhdistelmän - lumelle räätälöidyn formulaation kanssa, joka sisältää karkeita kiteitä, joka on muunnettu pakkas-sulan kautta tai tuulen puhaltama ja säädetty tietyille lämpötila-alueille . Ruiskutettava klister on kätevämpää kuin putkesta levitettävä klister. Klisterin virheellinen sovitus lumiolosuhteisiin voi myös aiheuttaa jäätymistä.

Jotkut sukset ovat "vahatonta", niissä on kala-asteikko tai muu rakenne estämään suksen liukumista taaksepäin. Laskettelurinteilijät käyttävät väliaikaisesti kiinnittyneitä kiipeilynahkoja ylämäkeen pitoon, mutta tyypillisesti poistavat ne laskeutumista varten.

• 

  Liukuva vaha sulatetaan luistinsukselle silitettäväksi ja kaavattavaksi tasaiseksi.

• 

  Tarttuvavahan levittäminen klassiseen murtomaahiihtoon käyttämällä vahatankkia, kuten vasemmassa etualalla näkyvät.

• 

  Klassisen maastohiihdon pitovahan tasoittaminen käsikäyttöisellä "korkilla", kuten oikealla etualalla oleva "Swix" -merkki.

Vahaliuottimet

Vaha voidaan liuottaa ei-polaarisilla liuottimilla, kuten mineraaliviinillä . Jotkut kaupalliset vahaliuottimet on kuitenkin valmistettu sitrushedelmien öljystä , joka on vähemmän myrkyllistä, vaikeampaa syttyä ja lempeämpi hiihtopohjalla.

Terveys- ja ympäristövaikutukset

Terveys

Lasketteluvaha voi sisältää kemikaaleja, joilla voi olla terveysvaikutuksia, mukaan lukien per- ja polyfluorialkyyliaineet (PFAS). Tasot perfluorattuja karboksyylihappojen , erityisesti perfluorioktaanihapon (PFOA) , on osoitettu lisääntyvän suksivoide teknikot telukaudella.

Ympäristö

Hiihtäessä lumen ja susten välinen kitka saa vahan hankautumaan ja pysymään lumipakkauksessa kevään sulamiseen asti. Sitten lumen sulaminen valuu vesistöihin, puroihin, järviin ja jokiin muuttamalla siten ympäristön ja ravintoketjun kemiaa. Hiihtovahassa olevat PFAS: t ovat lämmönkestäviä, kemiallisesti ja biologisesti stabiileja ja siten ympäristöystävällisiä. Niiden on osoitettu kerääntyvän hiihtokeskuksissa oleviin eläimiin. Kansainvälisen hiihtoliiton (FIS) ilmoitti ottavansa käyttöön PFASs vahaliuokset kaikissa kilpailukykyinen suksi tieteenalojen talvikaudella 2020/21.

Viitteet

Lisälukemista

• Brady, M. Michael; Torgersen, Leif (2001). Suksien ja lumilautojen vahaaminen ja hoito . Wilderness Press. ISBN   9780899973036 .
• Brown, Nat (1999). Täydellinen opas murtomaahiihdon valmisteluun . Vuorikiipeilijöiden kirjat. s. 140. ISBN   9780898866001 .
• Masia, Seth (huhtikuu 1989). Alppihiihdon huolto ja korjaus (tarkistettu toim.). Nykyaikaiset kirjat. ISBN   978-0809247189 .