Nasssog - Teil 2

Der Grund für die hervorragende wasser- und ölabweisende Wirkung von C8 und längeren PFAS ist rein räumlicher Natur. Stellen Sie sich die PFAS wie Regenschirme vor, die aufrecht und parallel zueinander stehen und einen sehr geringen Abstand zueinander haben.

Illustration, die C8-PFAS-Moleküle als eng gepackte Regenschirme zeigt, die Öl- und Wassermoleküle abwehren. Dieses Konzept erklärt die überlegene wasserabweisende Wirkung von C8-PFAS.

Aufgrund der dichten Packung der Schirme können Öl- und Wassermoleküle nicht in ihr Netzwerk eindringen. C6 PFAS haben eine weniger dichte und nicht so parallele Packungskonfiguration:

Diagramm, das die lockere Packung von C6-PFAS-Molekülen darstellt. Die geringere Dichte führt zu weniger effektiver Wasser- und Ölabweisung im Vergleich zu C8-PFAS.

Dieses lockerere Schirmgeflecht lässt mehr Wasser und Öl durch, und die Wasserabweisung ist geringer. Bei DOMINATOR entwickelten wir C6 PFAS mit molekularen "Magneten", die in die Schirme eingebaut wurden. Dadurch wurden sie dichter gepackt und die Wasserabweisung deutlich verbessert, aber die Ölabweisung war immer noch schlechter als die der C8 PFAS.

Wachse auf PFAS-Basis sind äußerst wirksam und sehr beliebt, aber Gesundheits- und Umweltbedenken hinsichtlich C8 und längerer PFAS führten zu einer strengen Kontrolle ihrer Verwendung durch mehrere Regierungsbehörden. C6-PFAS werden von den Behörden nicht reguliert, aber mehrere Schneesportverbände, die befürchten, dass sich C6-PFAS in Zukunft ebenfalls als gefährlich erweisen könnten, haben beschlossen, PFAS-Wachse jeglicher Art bei ihren sanktionierten Wettkämpfen zu verbieten.

PFAS-Zusatzstoffe stellen die Spitze der wasserabweisenden Eigenschaften von Ski- und Snowboardwachsen dar, aber diese Verbote ließen der Wachsindustrie keine andere Wahl, als minderwertige Technologien zu verwenden, die vor dreißig Jahren zugunsten der PFAS aufgegeben worden waren. Einige Wachshersteller haben das Verbot als Chance genutzt, um leistungsfähigere Produkte zu entwickeln, aber das beruht mehr auf Marketinghype und Fantasie als auf der Realität. Es gibt kein besseres wasser- und ölabweisendes Mittel als einen Perfluorkohlenstoff; dieser Bereich wurde von Chemieunternehmen, die über wesentlich bessere Ressourcen verfügen als die Wachsunternehmen, eingehend erforscht.

Polydimethylsiloxane (PDMS), gemeinhin als Silikone bekannt, wurden in der Vergangenheit verwendet, um die wasserabweisenden Eigenschaften von Kohlenwasserstoffwachsen zu verbessern, aber mit dem Aufkommen von PFAS ging ihre Verwendung zurück; mit dem Verbot erleben sie nun ein Comeback. Silikone sind Industriechemikalien, die in sehr großen Mengen hergestellt werden, da sie sich für eine Vielzahl von Anwendungen eignen, unter anderem für die Schmierung und Wasserabweisung. Silikonöle werden zur Imprägnierung von Holz für den Außenbereich, für Schuhleder und Polstermöbel sowie als Allzweckschmiermittel verwendet. In Nassschneewachsen sind sowohl wasserabweisende als auch gute Schmiereigenschaften erwünscht. Das Problem ist, dass Silikone schlecht am Untergrund haften und dazu neigen, Schmutz zu absorbieren, so dass silikonhaltige Wachse für schmutzigen Schnee nicht geeignet sind. Ein weiterer Nachteil von Silikonen ist, dass sie die Härte von Kohlenwasserstoffwachsen verringern, was sie für kälteren Schnee ungeeignet macht. Aus den genannten Gründen sind silikonhaltige Wachse nur für nassen, weicheren Neuschnee geeignet. Trotz ihrer zahlreichen Nachteile sind silikonhaltige Wachse derzeit eine der wenigen Feuchtschnee-Alternativen für Wettbewerbe, bei denen die Verwendung von PFAS-haltigen Wachsen verboten ist. Die Herausforderung besteht darin, diese Wachse so zu modifizieren, dass die positiven Eigenschaften verstärkt und die negativen reduziert oder beseitigt werden.

Polydimethylsiloxane (Silikone) sind in der Regel viskose ölige Polymere, die aus miteinander verbundenen Dimethylsiloxan-Bausteinen der Formel bestehen:

Serie von Illustrationen, die die Entwicklung von HYDROPEL-Silikonpolymeren zeigen. Die Diagramme verdeutlichen, wie verschiedene molekulare Bausteine für Wasserabweisung und Härte in Skiwachsen optimiert werden. Bild 1.

Der Name Dimethylsiloxan leitet sich von der Tatsache ab, dass der Baustein, den wir durch symbolisieren werden:

Serie von Illustrationen, die die Entwicklung von HYDROPEL-Silikonpolymeren zeigen. Die Diagramme verdeutlichen, wie verschiedene molekulare Bausteine für Wasserabweisung und Härte in Skiwachsen optimiert werden. Bild 2.

Methylgruppen enthält (die Kohlenwasserstoffe sind), Silizium (das Element Si, leicht zu verwechseln mit Silikon, das das Polymer ist) und Sauerstoff. Diese Bausteine können aneinandergereiht werden, so dass lineare Polymere entstehen, bei denen es sich in der Regel um dicke Öle handelt. Die - - - in der Abbildung stehen für weitere Bausteine, die aus Platzgründen nicht dargestellt sind.

Serie von Illustrationen, die die Entwicklung von HYDROPEL-Silikonpolymeren zeigen. Die Diagramme verdeutlichen, wie verschiedene molekulare Bausteine für Wasserabweisung und Härte in Skiwachsen optimiert werden. Bild 2-2

Aufgrund des hohen Kohlenwasserstoffgehalts des Moleküls sind Siliconpolymere in gewissem Maße mit Kohlenwasserstoffwachsen kompatibel, wie unten dargestellt:

Serie von Illustrationen, die die Entwicklung von HYDROPEL-Silikonpolymeren zeigen. Die Diagramme verdeutlichen, wie verschiedene molekulare Bausteine für Wasserabweisung und Härte in Skiwachsen optimiert werden. Bild 3.

Weiche Kohlenwasserstoffwachse, die diese Silikone enthalten, zeigen gute Leistungen auf weichem, nassem Neuschnee, aber bei kälteren Schneeverhältnissen oder schmutzigem, nassem Schnee ist der Zusatz von Silikonen zur Wachsformulierung nachteilig.

Trotz der Nachteile von Silikonen waren wir bei DOMINATOR der Meinung, dass es genügend Potenzial gibt, um auf molekularer Ebene eine gute Leistung in diese Polymere einzubauen. Es gibt einige wachsverträgliche Silikone auf dem Markt, die einigermaßen geeignet sind, aber es ist fast unmöglich, mit Standardprodukten eine gute kundenspezifische Leistung zu erzielen. Der Schlüssel zum Erfolg wäre, die Eigenschaften der Silikone auf die Schneebedingungen und das dafür verwendete Kohlenwasserstoffwachs abzustimmen; dies würde eine Reihe verschiedener Polymere und die Einführung amphiphiler Gruppen bedeuten, um das Silikon vollständig mit dem Kohlenwasserstoffwachs kompatibel zu machen. In der Polymertechnik arbeitet man mit ausgewählten Bausteinen, die jeweils eine gewünschte Eigenschaft haben. Der Anteil der einzelnen Bausteine, ihre Position im Polymer und die Gesamtzahl der Bausteine bestimmen die endgültigen Eigenschaften des Polymers. Die gewünschten Eigenschaften eines jeden Silikons hängen von den Schneebedingungen ab, für die es bestimmt ist. Bei weichem, nassem Schnee ist die wasserabweisende Eigenschaft sehr wichtig. Bei kaltem, hartem Schnee ist die Wasserabweisung zweitrangig gegenüber dem Widerstand gegen das Eindringen von harten Schneekristallen. Und dann gibt es noch alle Zwischenbedingungen. Die Silikonpolymere müssen außerdem einen ähnlichen Schmelzpunkt wie die Kohlenwasserstoffwachse haben, mit denen sie gemischt werden. Andernfalls schmelzen sie während des Bügelns vor oder nach dem Kohlenwasserstoffwachs und werden ungleichmäßig auf dem Belag verteilt oder bleiben vielleicht auf der Oberfläche und werden nach dem Abkühlen abgekratzt. Alles in allem eine sehr anspruchsvolle Aufgabe, die Fachwissen, Ausrüstung und Einrichtungen erfordert, für die wir uns aber eindeutig entschieden haben. Bei der Entwicklung unserer maßgeschneiderten Silikonpolymere wurden drei Bausteine verwendet (siehe unten):

Serie von Illustrationen, die die Entwicklung von HYDROPEL-Silikonpolymeren zeigen. Die Diagramme verdeutlichen, wie verschiedene molekulare Bausteine für Wasserabweisung und Härte in Skiwachsen optimiert werden. Bild 4.

Block 1 bietet eine ausgezeichnete wasserabweisende Wirkung, beeinträchtigt aber die Wachshärte, Block 2 bietet eine mäßige wasserabweisende Wirkung und Widerstand gegen Penetration, und Block 3 bietet eine geringe wasserabweisende Wirkung und einen hohen Widerstand gegen Penetration. Am Ende des Projekts hatten wir unter dem Familiennamen HYDROPEL sieben einzigartige Silikone mit unterschiedlichen Anteilen, Positionen und der Gesamtzahl der Blöcke 1, 2 und 3 entwickelt, die die unten dargestellte allgemeine Struktur aufweisen:

Serie von Illustrationen, die die Entwicklung von HYDROPEL-Silikonpolymeren zeigen. Die Diagramme verdeutlichen, wie verschiedene molekulare Bausteine für Wasserabweisung und Härte in Skiwachsen optimiert werden. Bild 5.

Jedes dieser Polymere wurde auf molekularer Ebene entwickelt, um die individuellen Anforderungen an Wasserabweisung und Härte unserer sieben ELITE-Wettbewerbswachse zu erfüllen.

Der Grund für die hervorragende wasserabweisende Wirkung von Silikonen ist, dass auch sie eine aufrechte Schirmform haben, wie unten dargestellt:

Serie von Illustrationen, die die Entwicklung von HYDROPEL-Silikonpolymeren zeigen. Die Diagramme verdeutlichen, wie verschiedene molekulare Bausteine für Wasserabweisung und Härte in Skiwachsen optimiert werden. Bild 6.

Der Abstand zwischen den Silikonschirmen ist jedoch viel größer als bei den C8-PFAS, und das Öl kann durchdringen. Infolgedessen weisen Silikone Öl schlecht ab und die meisten flüssigen Silikone neigen dazu, Öl und öligen Schmutz aufzunehmen.

Weiter (Nasssog - Teil 3)

Navigationsmenü