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Patent Searching and Data


Title:
LUBRICANT FOR WINTER SPORTS APPARATUS BASED ON INDIGOID MOLECULES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/145282
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a lubricant for reducing the friction of a sliding surface of a winter sports apparatus with respect to snow, water and/or ice, wherein the lubricant contains at least one lubricant component based on an indigoid molecule and is largely non-hazardous from both an ecological and an occupational health standpoint. The invention further relates to the use of the lubricant for reducing the friction of the sliding surfaces of the winter sports apparatus with respect to snow, water and/or ice and to a process for preparing the sliding surfaces of in particular skis, snowboards, skibobs, toboggans, sledges, skeletons or bobs.

Inventors:
BÜTZER MARCEL (CH)
BÜTZER PETER (CH)
Application Number:
PCT/EP2019/051471
Publication Date:
August 01, 2019
Filing Date:
January 22, 2019
Export Citation:
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Assignee:
BUETZER MARCEL (CH)
BUETZER PETER (CH)
International Classes:
C09G3/00; C08L91/00; C08L91/06
Domestic Patent References:
WO2004000946A12003-12-31
Foreign References:
CA2498447A12006-08-21
DD231219A31985-12-24
FR2925324A12009-06-26
US4673597A1987-06-16
DE102011116342B32013-03-14
EP3254768A12017-12-13
Other References:
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 482-89-3
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 68651-46-7
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 476-34-6
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 19201-53-7
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 1277170-99-6
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 84-40-2
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 6872-04-4
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 97724-36-2
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 1147124-21-7
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 29245-44-1
CHEMICAL ABSTRACTS, Columbus, Ohio, US; abstract no. 2475-31-2
Attorney, Agent or Firm:
BOGENSBERGER, Burkhard (LI)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1 . Gleitmittel zum Herabsetzen der Reibung einer Gleitfläche eines Winter

sportgerätes gegenüber Schnee, Wasser und/oder Eis, dadurch gekennzeich net, dass das Gleitmittel mindestens eine Gleitmittelkomponente auf der Basis eines indigoiden Moleküls enthält.

2. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das indigoide Molekül mindestens ein halogeniertes Derivat umfasst.

3. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das indigoide Molekül Indigo ein E-Isomer mit folgender Strukturformel I:

oder ein Z-Isomer mit folgender Strukturformel II

ist, wobei R = 4,5,6,7 und R' = 4', 5', 6', 7'; wobei R und R' unabhängig von einander jeweils 4 H oder monosubstituiert mit jeweils 3 H und je 1 F, 1 CI oder 1 Br, oder disubstituiert mit jeweils 2 H und je 2 F, 2 CI oder 2 Br sein können.

4. Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das indigoide Molekül 6,6’-Dibromindigo ist.

5. Gleitmittel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das indigoide Molekül Isoindigo mit folgender Strukturformel III ist:

wobei R = 4,5,6,7 und R' = 4', 5', 6', 7'; wobei R und R' unabhängig von einander jeweils 4 H, oder monosubstituiert mit jeweils 3 H und je 1 F, 1 CI oder 1 Br, oder disubstituiert mit jeweils 2 H und je 2 F, 2 CI oder 2 Br sein können.

6. Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die indigoiden Moleküle an den Positionen 4,4' und/oder 5,5' und/oder 6,6’ und/oder 7,7’ ein oder mehrere Fluor-, Chlor- oder Brom- Substituenten aufweisen.

7. Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es die mindestens eine Gleitmittelkomponente auf Basis eines indigoiden Moleküles in einer Menge von 1 Gewichtsprozent bis 100 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 5 bis 100 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt in einer Menge von mehr als 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 oder 90

Gewichtsprozent des Gleitmittels enthält.

8. Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel ein Gemisch aus mindestens zwei verschiedenen

Gleitmittelkomponenten auf der Basis indigoider Moleküle enthält.

9. Verfahren zum Vermindern der Reibung der Gleitflächen von Wintersport

geräten gegenüber Schnee, Wasser und/oder Eis, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleitmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in fester, flüssiger oder gasförmiger Form auf einen Oberflächenbelag der Gleitfläche aufgebracht oder in einen solchen Oberflächenbelag eingebracht oder unmittelbar auf eine belagsfreie Gleitfläche eines Wintersportgerätes aufgetragen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel im Zuge der Herstellung eines Skis oder skiartigen Wintersportgerätes in den Oberflächenbelag der Gleitfläche dieses Wintersportgerätes als Bestandteil des Belages eingebracht wird.

1 1 . Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das

Gleitmittel als Feststoff, Pulver, Paste, Schmelze, Lösung, Dispersion oder Emulsion auf die Oberfläche eines Belags der Gleitfläche des Wintersport gerätes aufgebracht wird.

1 2. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleitmittel via Sublimationsdruck auf die Gleitfläche eines Wintersportgerätes, insbesondere eines Wintersportgerätes mit Kufen, aufgebracht wird.

1 3. Verwendung des Gleitmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 1 2 zum

Präparieren der Gleitflächen eines Wintersportgerätes, insbesondere eines Alpinskis, eines Langlaufskis, Sprungskis, eines Snowboards, Skibobs, einer Rodel, eines Schlittens, Skeletons oder Bobs, zum Vermindern der Reibung der Gleitflächen des Wintersportgerätes gegenüber Schnee, Wasser und/oder Eis.

Description:
GLEITMITTEL FÜR WINTERSPORTGERÄTE AUF BASIS INDIGOIDER MOLEKÜLE

Die vorliegende Erfindung betrifft Gleitmittel für Wintersportgeräte wie Skis,

Schlitten, Snowboards, und dergleichen, welche als Bestandteil indigoide Moleküle enthalten.

STAND DER TECHNIK

Früher wurde jene Holzoberfläche von Skiern, die als Gleitfläche mit dem Schnee in Berührung kam, zum Zwecke der Reibungsminderung mit Fetten, Teer, Harzen, Wachsen oder Lacken bedeckt. Schliesslich bedeckte man die Gleitfläche der Skier mit einem durchgehenden Oberflächenbelag in Form einer reibungsmindernden Kunststoffschicht. Um die Reibung gegenüber Schnee, Wasser und/oder Eis weiter zu verringern, wurden die ursprünglichen natürlichen Wachse durch synthetische Paraffine substituiert, welche den Umwelt- und Schneebedingungen spezifisch angepasst waren. Zusätzlich wurde der Oberflächenbelag strukturiert. Später wur den dann Graphitpulver, Silikone, Molybdändisulfid, hydrophobisierte Partikel, ver schiedene Metallpulver und Gallium, "Weichmacher "-Zusätze wie Ethylenvinylacetat (EVA) und verschiedene Polymere als Gleitmittel auf den Oberflächenbelag aufge tragen. Grosse Fortschritte zur Verminderung der Reibung konnten mit Tensiden und fluorierten Kohlenwasserstoffen erreicht werden. Die modernsten und wirksamsten Gleitmittelkomponenten sind die per- und polyfluorierten Kohlenstoff-Verbindungen. Diese sind entweder noch kaum untersucht oder werden ökologisch und arbeits hygienisch als bedenklich eingestuft.

Der Oberflächenbelag von z.B. Skiern, Snowboards oder Skibobs ist eine mit der - meist hölzernen - Lauffläche des Wintersportgeräts fest verbundene Schicht aus reibungsarmem Kunststoff, die mit ihrer freien Oberfläche, der Gleitfläche, entweder direkt oder über eine zusätzlich aufgebrachte Gleitmittelschicht mit Eis, Schnee und/oder Wasser in Berührung kommt. Dieser Oberflächenbelag, nachfolgend der Einfachheit halber als "Belag" bezeichnet, kann zusätzlich mit einer den Witte rungsbedingungen angepassten Strukturierung, beispielsweise einem speziellen Schliff, und spezifischen Gleitmitteln, z.B. Wachsen, gegebenenfalls mit Zusätzen, versehen werden. Die wichtigsten Anforderungen an die Gleitfläche gegenüber Eis, Schnee oder Wasser sind: minimale Reibung, hydrophob (wasserabweisend), hart, elastisch, abriebfest, schmutzabweisend, oxidationsunempfindlich, lichtstabil, chemisch wenig reaktiv, arbeitshygienisch unkritisch und wenig umweltbelastend.

Für das Erzielen guter Gleiteigenschaften des Wintersportgerätes gegenüber Eis, Schnee und/oder Wasser ist zu berücksichtigen, dass der, vornehmlich durch das Eigengewicht des Wintersportlers verursachte, auf die Gleitfläche des Wintersport gerätes einwirkende, Druck im Idealfall zu einer minimalen, jedoch hinreichenden Schmelzwasserbildung zwischen Gleitfläche und Schnee oder Eis führt. Es ist vor allem die Ausbildung eines solchen Wasserfilms, welche die Gleiteigenschaften des Wintersportgerätes verbessert und bremsende Saugkräfte vermindert. Das Bemühen der Präparatoren von Wintersportgeräten gilt daher vor allem der Wechselwirkung zwischen Gleitfläche und Wasserfilm. So wird schon durch zumindest geringfügige elektrische Leitfähigkeit im Kontaktbereich Gleitfläche-Wasser/Schnee/Eis/ die durch die Gleitreibung entstehende, elektrostatische Aufladung verhindert oder zumindest wesentlich vermindert und so das Anhaften von Schmutzpartikeln und auch die Ausbildung unerwünscht dicker Schmelzwasserfilme unterdrückt.

Ziel ist immer die Erreichung einer minimalen Reibung zwischen der Gleitfläche des Wintersportgeräts und der Eis-, Schnee- oder Wasseroberfläche, um bestmögliche Laufeigenschaften und maximale Gleitgeschwindigkeiten der Wintersportgeräte zu erzielen. Eine um 10% verminderte Reibung führt bei wettkampfmässigem Einsatz häufig zu einer um 3% bis 4% verbesserten Performance bzw. Erhöhung der Durch schnittsgeschwindigkeit unter den gegebenen äusseren Bedingungen.

Unter "Gleitfläche" soll im Nachfolgenden jene unbehandelte Oberfläche des Winter sportgerätes verstanden werden, die im Einsatzfall mit Schnee, Wasser und/oder Eis in Berührung kommt und darauf gleitet, sofern sich aus dem Sinnzusammenhang nicht etwas anderes ergibt. Bei Skiern und skiartigen Wintersportgeräten, wie z.B. Snowboards und Skibobs, ist dies die unbehandelte, freie Oberfläche des Kunst stoffbelages (im Nacholgenden auch als "Belag" abgekürzt) auf der Lauffläche des Skis, Skibobs oder Snowboards. Bei Wintersportgeräten mit Kufen ist dies die unbehandelte Oberfläche der Kufen. "Unbehandelt" bedeutet in diesem Zusammenhang "nicht mit einem Gleitmittel präpariert" .

Gleitmittel können grundsätzlich auf den Belag aufgebracht oder in den Belag einge bracht, oder sowohl aufgebracht als auch eingebracht werden. Wird ein Gleitmittel in den Belag eingebracht, kann dies bereits im Zuge der Herstellung des Wintersport gerätes, typischerweise eines Skis, Snowboards oder Skibobs, erfolgen. Gleitmittel in Form von Festkörpern, z.B. Wachsblöcken oder Wachsstiften, oder in Pulverform, können aufgerieben oder als Schmelze aufgetragen werden. Zahlreiche Gleitmittel komponenten können auch in einer Flüssigkeit gelöst, dispergiert, emulgiert, als Paste oder in Form von Mischungen, insbesondere in Wachsen, kalt oder heiss aufgetragen und in die Strukturen der Oberfläche des Belags eingearbeitet werden.

Durch die massenhafte Verwendung von traditionellen Skiwachsen und anderen modernen Gleitmitteln im Leistungs- und Freizeitsport und dem damit verbundenen Eintrag derselben in die Umwelt, werden ökologische, aber auch arbeitshygienische Kriterien immer bedeutungsvoller. Das betrifft nicht nur die Herstellung und die Anwendung der Gleitmittel, sondern auch deren Abfälle, den Abrieb, die Rückstände und die Gleitmittel-Abbauprodukte.

Heute üblich ist die Verwendung von Gleitmitteln sowohl in der Form von Einzel komponenten, als auch in der Form von Mischungen zweier oder mehrerer Gleitmit telkomponenten und/oder Gleitmittel-Zusätze, darunter eine Vielzahl von organi schen Materialien. Häufig verwendete Gleitmittelkomponenten umfassen typischer weise Harze, Teerprodukte, Paraffine, Fettsäurederivate, Natriumdodecylsulfat (SDS), teil- und vollhalogenierte Kohlenstoffverbindungen sowie Polysiloxanverbin dungen. Es kommen auch anorganische Materialien, wie zum Beispiel Russ, Graphit, Graphen, Fulleren, Nanotubes, Molybdändisulfid, Gallium, Silikate, Bornitrid, Silber, Korund und fluorierte und silanisierte Partikel zum Einsatz.

Unter dem Begriff "Gleitmittel" wird im Nachfolgenden eine Gleitmittelzusammen setzung verstanden, die entweder zu 100 Prozent aus einer einzigen Gleitmittelkom ponente oder aus einer Mischung von zwei oder mehreren Gleitmittelkomponenten, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Zusätzen, besteht. Fast alle halogenhaltigen, organischen Substanzen, insbesondere die fluorierten Verbindungen, stehen seit langem in der Kritik. Bei Nanomaterialien, Molybdändisul- fid und Gallium sind die toxikologischen und ökologischen Auswirkungen noch nicht ausreichend abschätzbar. Selbst kovalent an die Belagsoberfläche gebundene, fluorhaltige Verbindungen zeigen in der Praxis einen Abrieb, der die Umwelt in Form persistenter, d.h. nur schlecht oder gar nicht abbaubarer Verbindungen belastet.

Aus der US 4,673,597 sind Gallium und Molybdändisulfid bekannt. Gallium ist nachteilig, weil es als sehr seltenes Metall in seinen toxikologischen und ökologi schen Auswirkungen nicht hinreichend beurteilt werden kann. Molybdändisulfid bildet gleitfähige, hydrophobe Schichten aus. Nachteilig ist dabei, dass Molybdän disulfid erfahrungsgemäss nur bei feuchtem Schnee die Reibung auf hohem Niveau zu reduzieren vermag. Molybdän kommt im Boden, Wasser, in Pflanzen, Tieren und beim Menschen nur in ppm-Konzentrationen vor. Die möglichen negativen Folgen eines lokal grösseren Eintrags lassen sich in ihren Auswirkungen heute noch nicht vollständig abschätzen.

Graphit und Russ konnten sich als alleinige Gleitmittelkomponenten zum Aufbringen auf den Belag von Wintersportgeräten nicht durchsetzen, als Zusatz sind sie jedoch etabliert, vor allem als integrierter Bestandteil von Skibelägen. Graphit und Russ haben zwar gute aber keine herausragenden Eigenschaften. Sie enthalten nur gerin ge Mengen an Graphen und zeigen daher schlechtere tribologische Eigenschaften als reines, einheitlich strukturiertes Graphen, oder Fullerene und Nanotubes.

Graphen mit seinen planaren Strukturen weist experimentell nachgewiesene, gute tribologische Eigenschaften auf. Nachteilig ist, dass Graphen in der Herstellung sehr teuer und arbeitshygienisch als Nanomaterial noch nicht hinreichend beurteilbar ist (siehe DE 10201 1 1 1 6342).

Aus dem europäischen Patent EP 3254768 sind fluorierte Verbindungen mit einer chemisch reaktiven, strahlungsaktivierbaren funktionellen Gruppe bekannt, die eine kovalente Bindung an den Belag ausbilden kann. Fluorierte Verbindungen vermindern dank ihrer hydrophoben Eigenschaften die Reibung entscheidend. Nachteilig dabei ist jedoch, dass diese fluorierten Verbindungen trotz chemischer Verbindung mit dem Belag durch den unvermeidlichen Abrieb trotzdem in die Umwelt gelangen. Obendrein ist die Anwendung von chemisch reaktiven, fluorierten organischen Verbindungen arbeitshygienisch bedenklich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, Gleitmittelkomponenten und darauf basierende Gleitmittel bereitzustellen, welche die erwähnten Nachteile nicht aufwei sen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im unabhängigen Anspruch definierten Gleitmittel, welche die Reibung der Gleitflächen von Wintersportgeräten gegenüber Wasser, Schnee und/oder Eis auf ein Minimum herabzusetzen vermögen und gleich zeitig ökologisch und arbeitshygienisch weitgehend unbedenklich sind.

BESCHREIBUNG

In einer ersten Ausführungsform bezieht sich die Erfindung auf ein Gleitmittel welches sich dadurch auszeichnet, dass es zumindest eine Komponente aus der Gruppe der indigoiden Moleküle resp. Verbindungen, einschliesslich deren haloge nierter Derivate, als Gleitmittelkomponente enthält.

Die erfindungsgemäss geeigneten indigoiden Moleküle können durch die folgenden chemischen Formeln dargestellt werden:

Formel I Formel II

Formel I bezieht sich auf das E-Isomer und Formel II auf das Z-Isomer von Indigo (E- und Z-Isomere haben dieselbe CAS-Nr.), wobei R = 4,5,6,7 und R' = 4', 5', 6', 7';

R und R' können je 4 H, aber auch monosubstituiert mit 3 H und je 1 F, 1 CI oder 1 Br sein, oder disubstituiert mit 2 H und je 2 F, 2 CI oder 2 Br.

Formel III bezieht sich auf das E-Isomer von Isoindigo. Auch bei Isoindigo werden die E- und Z-Isomere unter derselben CAS-Nr. angeführt; wobei R = 4,5,6,7 und R' = 4', 5', 6', 7'; R und R' können je 4 H, aber auch monosubstituiert mit 3 H und je 1 F, 1 CI oder 1 Br sein, oder disubstituiert mit 2 H und je 2 F, 2 CI oder 2 Br. Diese Moleküle können in unterschiedlichen Kristallstrukturen vorliegen (Polytypie, Poly- typoiden).

Die erfindungsgemäss bevorzugten indigoiden Moleküle umfassen insbesondere die Substanzen Indigo (CAS-Nr. 482-89-3, CAS-Nr. 68651 -46-7) und Isoindigo (CAS- Nr. 476-34-6). Verwendbar sind aber auch die nachfolgenden, halogonierten

Derivate der indigoiden Verbindungen, welche R,R'-substituiert sind:

6,6’-Dibromindigo (CAS-Nr. 1 9201 -53-7, CAS-Nr. 1 2771 70-99-6); 5,5'-Dibrom- indigo (CAS-Nr. 84-40-2); 5,5'-Dichlorindigo (CAS-Nr. 6872-04-4); 6,6'-Dichlor- indigo (CAS-Nr. 97724-36-2); 6,6'-Dibromisoindigo (CAS-Nr. 1 1471 24-21 -7);

4,4'-Dichlor-5,5'-dibromindigo (CAS-Nr. 29245-44-1 ); 5,5',7,7'-Tetrabromindigo (CAS-Nr. 2475-31 -2).

Fluorierte Indigoderivate sind grundsätzlich möglich, aber ökologisch nicht sinnvoll.

„CAS" ist die Abkürzung für Chemical Abstracts Service Number. Die CAS- Angaben dienen in diesem Zusammenhang zur eindeutigen Identifikation einiger hierin beanspruchter, insbesondere bevorzugter, indigoider Moleküle.

Für viele Anwendungsfälle können auch solche erfindungsgemässen indigoiden Moleküle eingesetzt werden, die an den Positionen 4,4' und/oder 5,5' und/oder 6,6’ und/oder 7,7’ einen oder mehrere Wasserstoff-, Fluor-, Chlor- oder Brom-Substituen- ten aufweisen. Auch diese Verbindungen zeigen unter typischen winterlichen Ver hältnissen meist gute bis sehr gute tribologische Eigenschaften und eignen sich daher als Gleitmittelkomponenten für die Beläge von Wintersportgeräten.

Typischerweise beträgt in einem erfindungsgemässen Gleitmittel der gewichtsmässi- ge Anteil der Gleitmittelkomponenten auf Basis der im Handel erhältlichen indigoiden Moleküle, einschliesslich allfälliger halogenierter Derivate, 1 bis 100 Gewichtspro zent, vorzugsweise 5 bis 100 Gewichtsprozent und besonders bevorzugt wenig stens 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 oder 90 Gewichtsprozent, des Gleitmittels. Zu diesem Zweck werden die indigoiden Moleküle üblicherweise in Pulverform und bevorzugt in ihrer kommerziell verfügbaren Reinform mit einem Reinheitsgrad von 90% bis 100% eingesetzt.

Durch die Verwendung einer Mischung von zwei oder mehreren verschiedenen Gleitmittelkomponenten auf der Basis der erfindungsgemässen indigoiden Moleküle, einschliesslich deren halogenierter Derivate, können die Eigenschaften des Gleit mittels gegebenfalls weiter verfeinert und gezielt auf aktuelle äussere Schnee-, Eis und Temperatur-Bedingungen abgestimmt werden.

Üblicherweise wird das Gleitmittel in fester, flüssiger oder gasförmiger Form auf die Gleitfläche eines Wintersportgerätes, insbesondere eines Alpinskis, eines Langlauf skis, eines Sprungskis, eines Snowboards, Skibobs, einer Rodel, eines Schlittens, Skeletons oder Bobs aufgebracht. Eine spezielle Anwendung sieht vor, dass die indigoiden Moleküle, einschliesslich deren halogenierter Derivate, durch Sublimation bzw. Verdampfung temporär in die Gasphase überführt und anschliessend auf die Gleitfläche abgeschieden werden. Dazu wird ein Verfahren angewandt, welches im Wesentlichen dem bekannten Sublimationsdruck-Verfahren zum Aufbringen von Bildern, Aufschriften oder Werbebotschaften auf Oberflächen entspricht. Dabei wird eine mit dem gewünschten Gleitmittel beladene Trägerfolie mit der Gleitfläche des Wintersportgeräts in Kontakt gebracht und in einer Druck/Temperaturkammer unter erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur das Gleitmittel von der Trägerfolie abge löst und auf die Gleitfläche "aufsublimiert" . Dieses Verfahren eignet sich beispiels weise für das Präparieren der Kufen von Rodeln, Schlitten, Skeletons oder Bobs. Für andere Anwendungszwecke kann das Gleitmittel als Bestandteil des Belags eines Skis oder skiartigen Wintersportgerätes in diesen Belag eingearbeitet und gegebenenfalls noch zusätzlich oberflächlich auf den Belag aufgetragen werden.

Die überraschenden, hervorragenden Gleiteigenschaften der erfindungsgemässen indigoiden Moleküle dürften vermutlich darauf zurück zu führen sein, dass sie zum Einen eine sehr geringe Wasserlöslichkeit besitzen und zum Anderen eine planare, weitestgehend in einer Ebene liegende Struktur aufweisen. Die planare Struktur ermöglicht es den Molekülen, Schichten ausbilden, die sich supramolekular organi sieren. Der Aufbau dieser Struktur erfolgt durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen funktionellen Gruppen vom Typ C = 0 und N-H) und zusätzliche starke pi- pi-Wechsel Wirkungen zwischen übereinander liegenden pi-Elektronensystemen. So ist z.B. jedes Indigo-Molekül über Wasserstoffbrücken mit vier weiteren Molekülen verbunden. Wobei die intramolekulare und/oder intermolekulare Bindung über die polaren Gruppen dergestalt erfolgt, dass die Molekülkomplexe insgesamt gegenüber Eis, Schnee und Wasser stets hydrophob bleiben.

Die aufgetragene Schicht der erfindungsgemässen Gleitmittel auf den Belag ist vorzugsweise so dünn, dass allfällig vorhandene Belagsstrukturen erhalten bleiben. Die spezifischen elektrostatischen Eigenschaften der indigoiden Moleküle vermindern nämlich die Aufnahme von Verunreinigungen als Folge der Reibung mit verschmutz tem Eis, Schnee oder Wasser. Dadurch werden nicht nur die Gleiteigenschaften verbessert sondern gleichzeitig auch der Abrieb verringert und die Verweilzeit der Gleitmittel auf der präparierten Gleitfläche des Wintersportgerätes verlängert. Dass die Moleküle intermolekular planar bleiben, kann mittels Kristallstrukturanalyse nachgewiesen werden.

Durch die kompakten, dichten Schichtstrukturen der indigoiden Moleküle weist das erfindungsgemässe Gleitmittel zudem nur eine geringe Temperaturabhängigkeit auf. Das hat sich in praktischen Versuchen auf verschiedenen Schnee- und Eisarten in Bezug auf die Gleiteigenschaften und den Abrieb ebenfalls als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Der Nachweis erfindungsgemässer indigoider Moleküle als Gleitmittelkomponente in oder auf einem Belag eines Wintersportgerätes lässt sich sowohl für Einzelkompo- nenten als auch für Gemische von Gleitmittelkomponenten schon anhand geringer Probenmengen, beispielsweise mittels Raman-Spektrometrie oder FTIR-Spektrome- trie (Fourier-Transform-Infrarot-Spektrometrie), meist rasch, einfach und sicher bewerkstelligen.

Die Verwendung der indigoiden Moleküle als Gleitmittelkomponenten zeigt zudem im Vergleich zum bekannten Stand der Technik eindeutige Vorteile in ökologischen sowie arbeitshygienischen Belangen. Indigo kann z.B. aus der Pflanze Färberwaid ( Isatis tinctoria) gewonnen werden und ist daher für einen naturnahen Einsatz mit dem Anspruch auf Nachhaltigkeit besonders geeignet. Die gute Hautverträglichkeit von Indigo ist durch die jahrzehntelange, weltweite Verwendung als Farbstoff in Textilien bestätigt. Für die Bewertung der Ökologie und der Arbeitshygiene wurden Vergleiche mit einer Vielzahl von ökologischen und toxikologischen Parametern durchgeführt.

Der im Vergleich zu vielen herkömmlichen Gleitmitteln verbesserte, d.h. geringere, Abrieb der erfindungsgemässen Gleitmittel auf Basis der indigoiden Moleküle könnte u.a. auch damit zusammen hängen, dass sich aufgrund der oben beschriebenen Wasserstoffbrückenbindungen und starken pi-pi-Wechselwirkungen harte aber elasti sche Schichten ausbilden. Die indigoiden Moleküle sind somit nicht ganz starr mit einander verbunden, sondern haben eine gewisse relative Beweglichkeit. Dies könnte eventuell eine spontane Reparatur einer verletzten Gleitmittelschicht, zumin dest in gewissem Umfang, ermöglichen.

Die Vorteile der erfindungsgemässen Gleitmittelkomponenten und Gleitmittel konn ten in praktischen Versuchen bestätigt werden. Es wurde eine bevorzugte Ausfüh rungsform getestet bei der eine dünne, reine Schicht von Indigo als alleinigem Gleit mittel direkt auf den Belag von Langlauf-Skating-Skis aufgerieben wurde. Die so präparierte Gleitfläche zeigte bei unterschiedlichem Schnee sehr gute Gleiteigen schaften und über 50 Kilometer einen nur geringen Abrieb des Gleitmittels. Dieser geringe Abrieb verbessert die Ökobilanz des sonst schon nachhaltigen Gleitmittels zusätzlich. Die praktischen Erfahrungen konnten die theoretisch erwarteten Eigen schaften bestätigen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Gleitmittel besteht darin, dass sie mit den heute schon üblichen und beschrieben Verfahren für eine fachgerechte Appli kation genutzt werden können. Ein erfindungsgemässes Gleitmittel kann auf Grund der geringen chemischen Reaktivität sowohl als Bestandteil des Belags, als reine Schicht auf dem Belag (Trocken- oder Flüssigauftrag) oder als Additiv für Heiss- und Flüssigwachse zum Präparieren der Gleitflächen von Wintersportgeräten eingesetzt werden. Da Indigo bei ca. 300°C sublimiert, wäre prinzipiell die Möglichkeit der Applikation über die Gasphase mittels Sublimationsdruckverfahren ebenfalls verfüg bar, speziell für Wintersportgeräte mit Kufen. Diese Art der Aufbringung stellt allerdings eine Besonderheit dar und lohnt sich nur für solche Fälle, wo ein hoch reines Aufträgen einen Zusatznutzen bringt.

FIGURENBESCHREIBUNG

Fig. 1 : zeigt ein Raman-Spektrum einer Probe eines weissen UHMWPE-Belages, aufgenommen mit einem mobilen Raman-Spektrometer vom Typ Mira-M-1 (Metrohm); x-Achse = Wellenzahl [cm 1 ], y-Achse = Intensität [willkürliche Einheiten]

Fig. 2: zeigt ein Raman-Spektrum einer Probe von E-Indigo auf einem weissen

UHMWPE-Belag (Metrohm, Mira-M-1 ); x-Achse = Wellenzahl [cm 1 ], y- Achse = Intensität [willkürliche Einheiten]

Fig. 3: zeigt ein Beispiel einer Messung der Benetzungsdynamik eines Skibelags. x-Achse = Kraft [N], y-Achse = Zeit [s].

Nachfolgend soll das Verständnis der Erfindung anhand von Beispielen mit reinem Indigo als Gleitmittelkomponente oder alleinigem Gleitmittel weiter vertieft werden.

BEISPIEL 1 : direkter Auftrag eines Einzelkomponenten-Gleitmittels auf einen Ski

Reiner Indigo (Merck, Indigo synthetic, Dye content 95%, CAS Number 482-89-3) wird als Pulver auf die ungewachste oder gewachste Belagsoberfläche eines Skis gestreut, gut verteilt und mit einem Korkblock solange in Laufrichtung kräftig einge rieben, bis die Oberfläche ganz mit einer dünnen Schicht bedeckt ist. Danach wird der Indigo mit einer Kupferbürste so verteilt, dass er auch die Vertiefungen der Belags-Strukturen ganz bedeckt. Dieser Vorgang kann mehrmals wiederholt werden. Am Schluss wird nochmals ganz wenig Indigo eingerieben und dann die Oberfläche mit einer Polierbürste, z.B. aus Rosshaar, poliert.

Diese Art des Auftragens eignet sich auch für die anderen der hierin offenbarten erfindungsgemässen indigoiden Moleküle.

BEISPIEL 2: Auftrag einer Gleitmittelkomponente als Mischung mit Wachs

1 20 g eines harten, flurofreien HydroCarbon-Wachses (z.B. Toko, NF blau) werden bei 1 20°C geschmolzen. In die Schmelze wird dieselbe Masse Indigo (hier Merck, Indigo synthetic, Farbstoffgehalt 95%, CAS Number 482-89-3) gut eingerührt, bis die Mischung einigermassen homogen ist. Nach dem Abkühlen werden kleine Stücke der erkalteten Mischung auf der Belagsoberfläche eines Skis gut verteilt und mit dem Bügeleisen bei 1 20-1 50°C auf bekannte Art und Weise aufgeschmolzen. Die anschliessenden Arbeitsschritte des Skipräparierens erfolgen auf dieselbe Art, wie sie bei der Verwendung von Heisswachsen üblich sind.

Diese Art des Auftragens eignet sich auch für die anderen der hierin offenbarten erfindungsgemässen indigoiden Moleküle.

BEISPIEL 3: Aufträgen als Dispersion in Ethanol

Reiner Indigo wie in Beispiel 1 wird als 4% Dispersion in Ethanol (40g lndigo/1000g EtOH) mit einem Schwammaufträger auf den Belag der Gleitfläche eines Langlauf skis aufgetragen. Nach dem Verdunsten des Ethanols wird der Rückstand mittels eines Filzes und einer Bürste in die Belagsoberfläche eingerieben.

Diese Art des Auftragens eignet sich auch für die anderen der hierin offenbarten erfindungsgemässen indigoiden Moleküle.

BEISPIEL 4: Gleittest (Ski alpin)

Bedingungen:

Umgewandelter Schnee und Neuschnee (Schneefall);

Temperatur: -2°C;

Zeitmessung für die Teststrecke über Lichtschranken Je 3 kalibrierte Renn-Skis; erfahrene Testfahrer

Fluor 1 /Fluor 2: beste für die entsprechenden Verhältnisse verfügbare, professionell aufgetragene, perfluorierte Paraffine.

E-Indigo aufgetragen gemäss Beispiel 1

Geschwindigkeit im Ziel ca.84 km/h

Tabelle 1 : Vergleich von Gleitmitteln auf Basis perfluorierter Wachse bzw. Indigo

Ähnliche Ergebnisse lassen sich auch mit den anderen der hierin offenbarten erfindungsgemässen indigoiden Moleküle erzielen.

BEISPIEL 5: Nachweis von indigoiden Molekülen auf einem gesinterten HMWPE- Belag (Fig. 1 und Fig. 2)

Das Raman-Spektrum mit Indigo auf weissem UHMWPE-Belag (Fig. 2) zeigt den für Indigo typischen Peak bei 1 581 Wellenzahlen deutlich. In Fig. 1 (reiner UHMWPE- Belag) fehlt dieser Peak. Der Nachweis einer Beschichtung mit Indigo ist rasch und überzeugend.

BEISPIEL 6: Benetzungsdynamik am Beispiel eines Langlaufskis (Fig. 3)

Bei Langlaufskis ändert sich die Gleitgeschwindigkeit laufend, entsprechend dem zyklischen Kraftaufwand, der für die Beschleunigung durch den Läufer aufgebracht wird.

Weil die Langlaufskier bei jedem Schritt angehoben werden, bildet sich die dünne Wasser-Gleitschicht zwischen Ski und Schnee jedes Mal neu. Eine dynamische Bildung einer Gleitschicht mit geringer Reibung ist daher von grosser Wichtigkeit. Diese Dynamik mit dem Wasserfilm wird in einem einfachen Experiment nachge bildet. Dabei werden die Bindungskräfte zwischen dem Wasserfilm und einer reinen, sowie einer graphithaltigen und einer mit E-Indigo beschichteten UHMWPE- Ober fläche verglichen. In Fig. 3 erfolgt bei A der Kontakt mit Wasser, bei B ist die Gleitfläche des Skis voll benetzt, bei C wird der Ski aufwärts gestossen, bei D wird der Ski abwärts gezogen und bei E erfolgt die erste Trennung des Skis vom Wasserfilm. In der nachfolgenden Tabelle werden die dabei gemessenen Bindungskräfte in Newton (N) dargestellt.

Tabelle

Das Experiment macht deutlich, dass E-Indigo selbst als Einzelkomponenten-Gleit- mittel sowohl die Bindung mit dem Wasser beim Kontakt verringert (D1 ), als auch die Kraft vermindert (D2), um die Oberfläche vom Wasser wieder zu trennen.

Ähnliche Ergebnisse lassen sich auch mit den anderen der hierin offenbarten erfindungsgemässen indigoiden Moleküle erzielen.