Войти
 Винтажный воск для лыж, когда-то использовавшийся США Армия лыжные войска. Слева направо: воски для захвата в канистрах (синий для «сухого снега» и желтый для «мокрого и кукурузного снега») и парафиновый воск для скольжения. | |
| Промышленный сектор (-ы) | Оборудование для зимних видов спорта и поставляет |
|---|---|
| Основные технологии или подпроцессы | Трибология |
| Сырье | Парафин, смолы, фторуглероды |
| Продукт (-ы) | Воск для скольжения, воск для захвата |
| Ведущие компании | Brav Group (Swix, Toko), Briko-Maplus, Dakine, Dominator, Hertel Wax, Холменкол, Oneball, Purl, Rex, Rode, Skigo, Startex, Visti |
Лыжный воск - это материал, наносимый на подошву снежных бегунов, включая лыжи , сноуборды и тобогганы, чтобы улучшить их коэффициент трения в различных условиях снега. Два основных типа воска, используемого на лыжах, - это воск для скольжения и воск для сцепления. Они обращаются к кинетическому трению - минимизировать с помощью воска для скольжения - и статическому трению - для достижения с помощью воска для захвата. Оба типа воска разработаны с учетом различных свойств снега, в том числе типа и размера кристаллов, а также содержания влаги на поверхности снега, которые меняются в зависимости от температуры и температурного режима снега. Воск для скольжения выбран для минимизации трения скольжения как для горных, так и беговых лыж. Воск для сцепления (также называемый «ударным воском») обеспечивает сцепление на снегу для лыжников по пересеченной местности, когда они продвигаются вперед, используя классическую технику.
Современные пластмассовые материалы (например, высокомодульный полиэтилен и тефлон), используемые в лыжах. Основания имеют отличные свойства скольжения по снегу, что во многих случаях снижает добавленную стоимость воска для скольжения. Точно так же однонаправленные текстуры (например, чешуя рыбы или мелкие волоски) под ногами на беговых лыжах могут предложить практическую замену воска для захвата для этих лыжников с использованием классической техники.
Шведский лыжник, Мартин Матсбо, был пионером в разработке современных лыж для беговых лыж. Йоханнес Шеффер в Argentoratensis Lapponiæ (История Лапландии) в 1673 году дал то, что, вероятно, является первым записанная инструкция по нанесению лыжного воска. Он посоветовал лыжникам использовать сосновую смолу и канифоль. Эпиляция лыж воском была также зарегистрирована в 1761 году.
Начиная примерно с 1854 года, золотые шахтеры Калифорнии проводили организованные лыжные гонки. Они также обнаружили, что основы, смазанные приправами, приготовленными из растительных и / или животных соединений, помогают увеличить скорость катания на лыжах. Это привело к появлению некоторых из первых коммерческих лыжных восков (хотя они вообще не содержали воска), таких как Black Dope и Sierra Lighting; оба в основном состояли из масла спермы, растительного масла и сосновой смолы. Однако некоторые вместо этого использовали парафиновый воск для свечей, который плавился на лыжных основаниях, и они лучше работали в более холодных условиях.
Сосновый деготь на деревянных лыжных основаниях на протяжении веков доказал свою эффективность в использовании лыж в качестве транспорта, поскольку он заполняет поры древесины и создает гидрофобную поверхность, которая сводит к минимуму всасывание воды в снегу, но при этом имеет достаточную шероховатость, чтобы обеспечить тягу для движения вперед. В 20-30-е годы европейские компании разработали новые лаки для сезонных лыжных баз. Значительным достижением в гонках по пересеченной местности стало введение клистера для хорошего сцепления с зернистым снегом, особенно в весенних условиях; Клистер был изобретен и запатентован в 1913 году Питером Остбай. В начале 1940-х годов шведская химическая компания по рекомендации олимпийского лыжника Мартина Матсбо начала разработку восков на нефтяной основе с использованием парафина и других примесей. К 1952 году такие известные бренды, как Toko, Swix и Rex, предлагали целый ряд восков с цветовой кодировкой и с учетом температуры.
В последней четверти 20 века исследователи решили двойную проблему воды и примесей. придерживаться лыж в весенних условиях. Терри Хертель решил обе проблемы, сначала с помощью нового использования поверхностно-активного вещества, которое взаимодействует с восковой матрицей таким образом, чтобы эффективно отталкивать воду, продукт, представленный в 1974 году Hertel Wax. Hertel также разработала первый продукт фторуглерод и первый весенний воск, который отталкивает и делает беговую поверхность гладкой для весенних горных лыж и сноуборда. Эта технология была представлена на рынке в 1986 году компанией Hertel Wax. В 1990 году компания Hertel подала в США патент на «лыжный воск для использования с лыжами на спеченной основе», содержащий парафин, воск-отвердитель, примерно 1% перфторэфирдиола и 2% поверхностно-активного вещества SDS. Торговые марки восков Hertel: Super HotSauce, Racing FC739, SpringSolution и White Gold. В 1990-х годах главный химик Swix Лейф Торгерсен обнаружил добавку воска для скольжения, отталкивающую пыльцу и другие загрязнения снега (проблема с воском с мягким покрытием во время гонок на дистанции) в виде фторуглерода, который можно было утюгом утюжить. лыжная база. Решение было основано на работе Энрико Траверсо из Enichem SpA, который разработал фторуглеродный порошок с температурой плавления всего на несколько градусов ниже, чем у спеченного полиэтилена, запатентованный в Италии как «смазка для лыж, содержащая парафиновый воск и углеводородные соединения, содержащие перфторуглеродный сегмент».
Концептуальное представление трения скольжения по снегу в зависимости от толщины водной пленки, создаваемой прохождением лыжа или другой слайдер по снежной поверхности. Способность лыжи или другого бегуна скользить по снегу зависит как от свойств снега, так и от лыж, чтобы обеспечить оптимальное количество смазки за счет таяния снега за счет трения с лыжами - слишком мало, и лыжи взаимодействуют с твердыми кристаллами снега, слишком много и капиллярное притяжение талой воды замедляет работу лыж.
Прежде чем лыжа сможет скользить, она должна преодолеть максимальное значение статического трения 
Снежинки имеют широкий диапазон форм, даже когда они падают; Среди них: шестигранные звездообразные дендриты, гексагональные иглы, пластинки и ледяные гранулы. Как только снег накапливается на земле, хлопья немедленно начинают претерпевать трансформацию (называемую метаморфозом) из-за изменений температуры, сублимации и механического воздействия. Изменения температуры могут быть связаны с температурой окружающей среды, солнечной радиацией, дождевой водой, ветром или температурой материала под слоем снега. Механическое воздействие включает ветер и уплотнение. Со временем большой снег имеет тенденцию к консолидации - его кристаллы усекаются из-за разрушения или потери массы при сублимации непосредственно из твердого вещества в газ и при замораживании-таянии, в результате чего они объединяются в крупные и зернистые кристаллы льда. Колбек сообщает, что свежий, холодный и искусственный снег более непосредственно взаимодействует с основанием лыж и увеличивает трение, что указывает на использование более твердых восков. И наоборот, более старый, теплый и плотный снег имеет более низкое трение, отчасти из-за увеличенного размера зерна, что лучше способствует образованию водной пленки и более гладкой поверхности кристаллов снега, для чего рекомендуются более мягкие парафины.
Дендритная снежинка - микрофотография автора Уилсон Бентли.
Тромбоциты и иглы, две альтернативные формы снежинок.
Свежий сухой снег с недавно образовавшимися связями, показывающий границу зерна (вверху в центре).
Скопление ледяных зерен во влажном снегу с низким содержанием жидкости - размер зерен размером от 0,5 до 1,0 мм.
Colbeck предлагает обзор пяти процессов трения лыж на снегу. Это: 1) сопротивление из-за вспашки снега, 2) деформация снега, по которому движется лыжа, 3) смазка лыжи тонким слоем талой воды, 4) капиллярное притяжение воды. в снегу до низа лыжи, и 5) загрязнение снега пылью и другими нескользкими элементами. Вспашка и деформация относятся к взаимодействию лыж в целом со снегом и незначительны на твердой поверхности. Смазка, капиллярное притяжение и загрязнение являются проблемами для днища лыж и парафина, который наносится для уменьшения трения скольжения или достижения надлежащего сцепления.
Обычно скользящая лыжа плавит тонкую временную пленку смазочного слоя воды, вызванный теплом трения между лыжей и снегом при ее прохождении. Колбек предполагает, что оптимальная толщина водной пленки находится в диапазоне от 4 до 12 мкм. Однако тепло, генерируемое трением, может быть потеряно из-за теплопроводности к холодной лыже, тем самым уменьшая образование слоя расплава. С другой стороны, когда снег влажный и теплый, тепловыделение создает более толстую пленку, которая может вызвать повышенное сопротивление капилляров на дне лыж. Кузьмин и Фусс предполагают, что наиболее благоприятное сочетание свойств базового материала лыж для минимизации трения скольжения лыж по снегу включает в себя: повышенную твердость и пониженную теплопроводность основного материала для обеспечения образования талой воды для смазки, износостойкость на холодном снегу и гидрофобность для минимизации капиллярного всасывания. Эти свойства легко достижимы с помощью основы PTFE, что снижает добавленную стоимость восков для скольжения. Линцен сообщает, что для уменьшения трения на беговых лыжах гораздо более важны другие факторы, чем воск, - кривизна лыж и состояние снега.
Glide воск можно наносить на горные лыжи, сноуборды, коньки, классические лыжи, горные лыжи и туристические лыжи. Традиционные воски содержат твердые углеводороды. Высокоэффективные «фторуглеродные» парафины также содержат фтор, который заменяет некоторую часть атомов водорода в углеводородах на атомы фтора для достижения более низких коэффициентов трения и высокой водоотталкивающей способности, чем может достичь чистый углеводородный воск. Воск скорректирован по твердости, чтобы минимизировать трение скольжения в зависимости от свойств снега, которые включают следующие эффекты:
Разнообразие скольжения воски предназначены для определенных температурных диапазонов и других свойств снега с различной твердостью воска и другими свойствами, которые устраняют влагу и грязь. Твердость парафина для скольжения влияет на таяние снега, смазывая его прохождение по поверхности, и его способность предотвращать всасывание талой воды в снег. Слишком слабое таяние и острые края снежных кристаллов или слишком сильное всасывание препятствуют прохождению лыж. Переломный момент между преобладанием типа кристалла и трением скольжения и содержанием влаги составляет около 26 ° F (-3 ° C). Более твердые воски подходят для более холодных, сухих или более абразивных условий снега, тогда как более мягкие воски имеют более низкий коэффициент трения, но легче истираются. В составах воска сочетаются три типа воска для регулирования коэффициента трения и прочности. От твердых до мягких, они включают синтетические воски с 50 или более атомами углерода, микрокристаллические воски с 25-50 атомами углерода и парафиновые воски с 20-35 атомами углерода. Добавки к таким воскам включают графит, тефлон, кремний, фторуглероды и молибден для улучшения скольжения и / или или уменьшить накопление грязи.
Воск скольжения можно наносить холодным или горячим. Холодные аппликации включают растирание твердого воска, например мелка, нанесение жидкого воска или аэрозольного воска. Горячие аппликации воска включают использование тепла утюга, инфракрасной лампы или печи с «горячим ящиком».
Роль скользящего воска заключается в для адаптации и улучшения фрикционных свойств лыжной базы к ожидаемым свойствам снега, которые можно встретить в спектре от холодного кристаллического снега до насыщенного зернистого снега. Современные лыжные базы часто изготавливаются из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (UHMWPE). Кузьмин утверждает, что СВМПЭ непористый и не может удерживать ни воск, ни воду, поэтому нет возможности для заполнения пор; кроме того, он утверждает, что СВМПЭ очень гидрофобен, а это означает, что мокрый снег не сильно замедляет лыжи, а воск для скольжения не дает дополнительной способности отталкивать воду. Он отмечает, что прозрачные основы более прочные и гидрофобные, чем основы с содержанием углерода. Тот же автор утверждает, что текстура более важна, чем химия поверхности, для создания оптимального баланса между слишком сухой (недостаточно скользкой) и слишком влажной (лыжи подвержены всасывающим силам). В теплом влажном снегу текстура может помочь разрушить капиллярное притяжение между лыжной базой и снегом. Гисбрехт согласен с тем, что низкий угол смачивания лыжной базы является ключевым, а также подчеркивает важность степени шероховатости поверхности по шкале микрометров как функции температуры снега - холодный снег способствует более гладкой поверхности, а влажная и теплая снег с текстурированной поверхностью. Некоторые авторы сомневаются в необходимости использования каких-либо смазок для скольжения на современных лыжных базах.
Канистра со старинным немецким воском для сцепления. 
Visti (Висти) - бренд клистеров советской эпохи, сортированный по цвету и диапазон температур. Лыжники для бега по пересеченной местности используют воск для сцепления (также называемый «ударный воск») для классических восковых лыж, чтобы обеспечить сцепление со статическим трением на снегу, что позволяет им двигаться самостоятельно вперед по квартирам и холмам. Они применяются в области под ногой лыжника и расширяются несколько вперед, что образуется изгибом классических лыж, называемым «зоной захвата» (или «зоной удара»). Наличие изгиба позволяет лыжам сцепляться со снегом, когда вес приходится на одну лыжу и лыжи полностью согнуты, но минимизирует сопротивление, когда лыжи имеют одинаковый вес и, следовательно, менее чем полностью согнуты. Воски Grip разработаны для определенных температурных диапазонов и типов снега; Правильно подобранный воск для захвата существенно не снижает скольжение лыж, имеющих правильный изгиб для веса лыжника и для снежных условий. Для воска для рукояток используются два вещества: твердый воск и клистер.
Некоторые лыжи не содержат парафина, имеют чешую или другую текстуру, препятствующую скольжению лыжи назад. Горнолыжники используют временно привязанные лыжи шкуры для лазания для сцепления с дорогой, но обычно их снимают при спуске.
Растапливание скользящего воска на лыжах для коньков, которые нужно гладить и гладить.
Нанесение воска для сцепления на классические беговые лыжи с использованием баллончика с воском, как показано на переднем плане слева.
Сглаживание воска сцепления на классических беговых лыжах с помощью ручной «пробки», как предмет с пометкой «Swix» на правом переднем плане.
Воск можно растворить неполярными растворителями, например уайт-спиритом. Однако некоторые коммерческие восковые растворители изготавливаются из цитрусового масла, которое менее токсично, труднее воспламеняется и более бережно воздействует на лыжную основу.
Лыжный воск может содержать химические вещества, потенциально влияющие на здоровье, в том числе пер- и полифторалкильные вещества (PFAS). Было показано, что уровни перфторированных карбоновых кислот, особенно перфтороктановой кислоты (PFOA), увеличиваются в лыжных мастерах во время лыжного сезона.
При катании на лыжах трение между снегом и лыжами приводит к истиранию воска и его задержке в снежном покрове до весеннего таяния снега. Затем таяние снега стекает в водоразделы, ручьи, озера и реки, тем самым изменяя химический состав окружающей среды и пищевую цепь. ПФАС в лыжном воске термостойкие, химически и биологически стабильные и, следовательно, экологически стойкие. Было показано, что они накапливаются в животных, которые присутствуют на лыжных трассах. Международная федерация лыжного спорта (FIS) объявила о введении запрета на использование PFAS в восках во всех лыжных дисциплинах с зимнего сезона 2020/21 года.
