Nasssog - Teil 3

Metallstearate sind Moleküle, die aus Metallionen, in der Regel Aluminium oder Zink, und Stearinsäure, einer organischen Verbindung mit etwa 17 Kohlenwasserstoffbausteinen, gewonnen werden. Die hohe Anzahl von Kohlenwasserstoffbausteinen in Stearinsäure macht Metallstearate mit Kohlenwasserstoffwachsen kompatibel. Metallstearate bieten eine bescheidene wasserabweisende Wirkung und werden seit mehr als siebzig Jahren als Haushaltsmittel zur Imprägnierung von Beton und Textilien verwendet.

Die räumliche Struktur von Zinkstearat ist 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 7.

Die geladenen Zinkatome interagieren auf eine Weise, die eng gepackte Cluster aus vier Zinkstearatmolekülen bildet, und die Nähe der Kohlenwasserstoffketten in den Clustern ist für die wasserabweisende Wirkung verantwortlich. Diese Cluster können durch die nachstehenden losen Schirmnetzwerke dargestellt 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 8.

Metallstearate weisen unter den bisher diskutierten Optionen die geringste Wasserabweisung auf, und ihr hoher Schmelzpunkt ist ein zusätzlicher Nachteil für ihre Verwendung in Ski- und Snowboardwachsen. Ihre Schmelzpunkte erfordern hohe Bügeltemperaturen, in der Regel 150 bis 175 °C, und es ist erwiesen, dass Bügeltemperaturen von 145 °C und mehr für den Belag sehr schädlich sind. Ein weiterer Nachteil von Metallstearaten ist ihre Empfindlichkeit gegenüber den im Schnee vorhandenen Chemikalien. Salz, einige Arten von Ton und schneehärtende Chemikalien wie Harnstoff stören die Wechselwirkung zwischen den Metallen, so dass die Schirmdichtung viel lockerer wird und die kaum ausreichende wasserabweisende Wirkung noch weiter abnimmt. Eine Reihe von Formulierern haben versucht, diese Probleme zu lösen, indem sie Metallstearate mit Silikonen mischten, in der Hoffnung, die Schmutzaufnahme und den Schmelzpunkt der beiden zu "mitteln", aber in Wirklichkeit neigen die Komponenten dazu, sich zu trennen, sobald die Mischung auf dem Untergrund geschmolzen ist, und die ursprünglichen Probleme treten wieder auf.

Die Nanotechnologiewar in den letzten Jahrzehnten ein sehr aktives Forschungsgebiet, um eine Reihe verschiedener Oberflächen, insbesondere Textilien, wasserabweisend zu machen. Die Grundvoraussetzung ist, dass ein Substrat mit einer Beschichtung versehen wird, die eine unebene Oberflächenstruktur erzeugt, bei der der Abstand zwischen den Unebenheiten im Nanometerbereich liegt. Zur Veranschaulichung: Ein Zentimeter hat zehn Millionen Nanometer (25 Millionen Nanometer auf einem Zoll). Zwischen den Unebenheiten ist Luft eingeschlossen, die ein federndes Kissen bildet, das verhindert, dass die Wassertropfen die Oberfläche unter den Unebenheiten erreichen. Dieser Effekt ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Illustration, die die Schirmform von Silikonen zeigt, jedoch mit größeren Abständen als bei PFAS. Das Bild erklärt, warum Silikone Öl schlecht abweisen und für schmutzigen Schnee ungeeignet sind.

Es gibt eine Reihe von Methoden, um einem Ski- oder Snowboardbelag diese Nanotextur zu verleihen. In der Regel werden Graphit-Nanoröhrchen, nanoskalige Schmiermittel wie Molybdändisulfid und Wolframdisulfid, Nanokeramiken oder kolloidale Metalloxide mit den Kohlenwasserstoffwachsen gemischt. Diese Methoden wurden mit unterschiedlichem Erfolg angewandt, vor allem weil eine deutliche Erhöhung der wasserabweisenden Eigenschaften durch den nanotechnologischen Zusatz oft mit einer Erhöhung der inneren Reibung des Kohlenwasserstoffwachses durch denselben Zusatz einhergeht. Viele Metalloxidformulierungen zeigen zum Beispiel eine sehr gute Anfangsbeschleunigung auf nassem Schnee bei niedriger Geschwindigkeit, aber ihr Vorteil verschwindet und verwandelt sich schließlich in einen Nachteil bei höheren Geschwindigkeiten.

Aus der obigen Diskussion wird deutlich, dass es einige sehr unterschiedliche technologische Optionen zur Verringerung der Nasssogs gibt. Zu der Zeit, als alle Wachshersteller C8-PFAS für diesen Zweck verwendeten, waren die Leistungsunterschiede zwischen den Marken fluorierter Wachse nicht sehr groß und beruhten hauptsächlich auf der Kohlenwasserstoffkomponente des Wachses. Wir gehen davon aus, dass sich die Leistungsunterschiede zwischen den Marken je nach der von den einzelnen Unternehmen verwendeten wasserabweisenden Technologie erheblich vergrößern werden.

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