Жидкая смазка скольжения для обработки пластиковых лыж и способ ее получения

Жидкая смазка скольжения для обработки пластиковых лыж и способ ее получения

Реферат

Изобретение относится к области спорта и отдыха, а именно к разработке новой жидкой смазки скольжения, предназначенной для нанесения на скользящую поверхность лыжи с целью улучшения скоростных характеристик лыжника, и способу ее получения.

Известны составы лыжных порошков-ускорителей и жидких смазок скольжения, состоящие как из индивидуальных веществ, так и из смесей порошков-ускорителей с различными фторированными растворителями (пат. США №6284715, МПК 7 С10М 105/52, опубл. 04.09.2001). В качестве порошков-ускорителей используются индивидуальные перфторалканы C₁₂F₂₆, C₁₄F₃₀, C₁₆F₃₄, C₁₈F₃₈, C₂₀F₄₂ или их смеси, а в качестве растворителей - смесь 60% перфторбутилтетрагидрофурана и 40% перфторпропилтетрагидрофурана (растворитель RM 101, т.кип. 101°С), перфторполиэфиры Fomblin HT55 (перфторполиэфир формулы CF₃[(O-CFCF₃-CF₂)_n-(O-CF₂)_m]-O-CF₃, т.кип. 55°С). Жидкие смазки представляют собой раствор перфторалканов в перфторированных растворителях, широко выпускаемых западными компаниями. К недостаткам способа следует отнести использование дорогостоящих и дефицитных растворителей.

Известны также жидкие смазки скольжения, где в качестве порошков-ускорителей используются смеси перфтор-, α-хлорперфтор- и α,ω,-дихлорперфторалканов, а в качестве растворителей - перфторированные циклоалканы отечественного производства (перфтордекалин, перфторметилдекалин, перфторметилциклогексан, перфтор-1,3-диметилциклогексан). Кроме того, описан способ получения жидких смазок скольжения, который включает растворение/суспендирование порошков-ускорителей во фторсодержащих растворителях с помощью ультразвукового диспергатора при массовом соотношении (порошок-ускоритель): (растворитель), равном 1:(7-9) (пат. РФ №2293098, МПК 7 C09G 3/00, A63C 11/08, опубл. 10.02.2007). По своей технической сущности данная жидкая смазка и способ ее получения наиболее близки к предлагаемым. Согласно известному способу использование жидкой смазки в виде суспензии порошков-ускорителей в перфторированном растворителе отечественного производства, в отличие от порошка-ускорителя, позволяет наносить более равномерный слой, а также минимизировать расход порошка-ускорителя.

Недостатком известных жидких смазок скольжения является их низкая эффективность при использовании в условиях пониженных температур атмосферного воздуха и на длинных дистанциях. При трении лыжи о снег указанные смазки истираются и сходят. Сход смазки наиболее сильно наблюдается при низких температурах на жестком снегу и длинных дистанциях - марафонах.

Техническая задача, решаемая с помощью заявляемого изобретения, состоит в повышении износостойкости жидкой смазки скольжения для обработки пластиковых лыж.

Поставленная техническая задача решается тем, что жидкая смазка скольжения для обработки поверхности пластиковых лыж, содержащая суспензии порошков-ускорителей, в качестве которых используют перфторалканы, выбранные из группы, включающей C₁₂F₂₆:C₂₀F₄₂ или их смеси, во фторсодержащих растворителях, выбранных из группы, включающей перфтордекалин, перфторметилдекалин, перфторметилциклогексан, перфтор-1,3-диметилциклогексан или их смеси, в любых соотношениях и комбинациях согласно изобретению в качестве порошков-ускорителей дополнительно содержит перфторалканы, выбранные из группы, включающей C₂₂F₄₆:C₂₁F₆₆ или их смеси в количестве 5-60% от массы всех используемых перфторалканов.

Способ получения жидкой смазки скольжения для обработки поверхности пластиковых лыж, заключающийся в растворении/суспендировании с помощью диспергатора порошков-ускорителей, в качестве которых используют перфторалканы, выбранные из группы, включающей C₁₂F₂₆:C₂₀F₄₂ или их смеси, во фторсодержащих растворителях, выбранных из группы, включающей перфтордекалин, перфторметилдекалин, перфторметилциклогексан, перфтор-1,3-диметилциклогексан или их смеси, в любых соотношениях и комбинациях, согласно изобретению в качестве порошков-ускорителей дополнительно используют перфторалканы, выбранные из группы, включающей C₂₂F₄₆:C₃₂F₆₆ или их смеси в количестве 5-60% от массы всех используемых перфторалканов, причем используемые перфторалканы предварительно измельчают до размера частиц 1-2 мкм и растворение/суспендирование проводят с помощью механического диспергатора со скоростью вращения 10000-15000 об/мин.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1

В химический стакан вместимостью 250 см³ помещают 35 г перфторалкана C₁₂F₂₆, 50 г перфторалкана C₁₆F₃₄, 15 г перфторалкана C₂₆F₅₄ (15 мас.% в смеси перфторалканов). Смесь измельчают на мельнице до размера частиц 1-2 мкм, смешивают с 400 г перфтор-1,3-диметилциклогексаном (карбогал) и диспергируют на механическом диспергаторе со скоростью 10000 об/мин в течение 2 мин. По окончании диспергирования получают жидкую смазку скольжения в виде однородной суспензии (без следов выпадения осадка).

Пример 2

В химический стакан вместимостью 1000 см³ помещают 40 г перфторалкана C₁₆F₃₄, 55 г перфторалкана C₁₈F₄₀, 5 г перфторалкана C₂₆F₅₄ (5 мас.% в смеси перфторалканов). Смесь измельчают на мельнице до размера частиц 1-2 мкм, смешивают с 900 г карбогала и диспергируют на механическом диспергаторе со скоростью 15000 об/мин в течение 3 мин. По окончании диспергирования получают жидкую смазку скольжения в виде однородной суспензии (без следов выпадения осадка).

Пример 3

В химический стакан вместимостью 500 см³ помещают 40 г перфторалкана C₁₂F₂₆, 60 г перфторалкана C₂₂F₄₆ (60 мас.% в смеси перфторалканов). Смесь измельчают на мельнице до размера частиц 1-2 мкм, смешивают с 500 г перфторметилциклогексана (хладон-350) и диспергируют на механическом диспергаторе со скоростью 10000 об/мин в течение 1 мин. По окончании диспергирования получают жидкую смазку скольжения в виде однородной суспензии (без следов выпадения осадка).

Пример 4

В химический стакан вместимостью 250 см³ помещают 10 г перфторалкана C₁₆F₃₄, 10 г перфторалкана C₂₆F₅₄ (50 мас.% в смеси перфторалканов). Смесь измельчают на мельнице до размера частиц 1-2, мкм, смешивают с 80 г перфторметилдекалина и диспергируют на механическом диспергаторе со скоростью 10000 об/мин в течение 2 мин. По окончании диспергирования получают жидкую смазку скольжения в виде однородной суспензии (без следов выпадения осадка).

Пример 5

В химический стакан вместимостью 250 см³ помещают 5 г перфторалкана C₁₂F₂₆, 10 г перфторалкана C₁₆F₃₄, 10 г перфторалкана C₃₂F₆₆ (40 мас.% в смеси перфторалканов). Смесь измельчают на мельнице, смешивают с 100 г перфтордиметилциклогексана и диспергируют на механическом диспергаторе со скоростью 15000 об/мин в течение 1 мин. По окончании диспергирования получают жидкую смазку скольжения в виде однородной суспензии (без следов выпадения осадка).

Дополнительно проведены испытания эксплуатационных свойств новых жидких лыжных смазок.

На первом этапе испытания проводили в лабораторных условиях на специальной машине трения по схеме «сфера-поверхность». На пластину тампоном наносили жидкую смазку скольжения, после испарения растворителя зона контакта «сфера-поверхность» заполнялась дистиллированной водой и проводились испытания при следующих условиях:

нагрузка на сферу	10 мН
линейная скорость	20 мм/с
диаметр сферы	5 м
ход образца	10 мм

Замеряли количество циклов до возрастания коэффициента трения, равного 70% от значения, замеренного при трении сферы о поверхность без нанесения смазки скольжения. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1
Состав смазки скольжения	Количество циклов до возрастания коэффициента трения, равного 70% от значения, замеренного при трении сферы о поверхность без нанесения смазки скольжения
по примеру 4 заявляемого изобретения	783120
по примеру 5 (прототип) (20%-ная смесь перфторалканов состава: C12F26 - 22%, C14F30 - 37%,C16F34 - 25%, C18F38 - 12%, C20F42 - 4% в растворителе FOMBLIN НТ55)	494570

Второй этап проверки эксплуатационных свойств проводился двумя спортсменами на дистанции 50 км. На поверхность скольжения лыж тампоном наносили жидкую смазку скольжения, после испарения растворителя проводились испытания.

С интервалом пробега 10 км лыжники скатывались с горки. При этом замерялся путь от подножья горы до места полной остановки лыжника. Результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2
Погодные условия	Состав смазки скольжения у первого и у второго спортсмена соответственно	Общий пробег лыжника, км
0	10	20	30	40	50
Путь, пройденный после скатывания с горки до полной остановки, м
Температура снега минус 4°С, старый перемерзший снег, фирн, влажность воздуха 80%.	по примеру 5 (прототип) (20%-ная смесь перфторалканов состава:C12F26 - 22%, C14F30 - 37%, C16F34 - 25%, C8F38 - 12%, C20F42 - 4% в р-ле Fomblin HT55)	34,43	34,41	33,39	32,86	32,83	32,75

Положительный эффект от использования изобретения заключается в том, что перфторалканы повышенной молекулярной массы (C₂₂F₄₆÷C₃₂F₆₆) обладают большей износостойкостью к кристаллам снега, их введение в порошки-ускорители способствует увеличению стойкости смазки к истиранию и сохранению смазывающего эффекта на длинных дистанциях. Кроме того, такие смазки эффективны при более низких температурах снега. При введении перфторалканов C₂₂F₄₆÷C₃₂F₆₆ в количестве менее 5 мас.% эффект стойкости к истиранию незначительный. При введении более 60 мас.% таких перфторалканов лыжный порошок-ускоритель начинает плавиться при температуре, близкой к температуре деструкции скользящей поверхности лыжи - выше 150°С. Поэтому при нанесении смазки с дополнительным прогревом поверхности лыж увеличивается опасность подгорания лыжной подошвы. Также при введении более 60 мас.% жидкая смазка становится густой и, за счет увеличения вязкости, плохо наносится и хуже проникает в поры скользящей поверхности лыжи.

1. Жидкая смазка скольжения для обработки поверхности пластиковых лыж, содержащая суспензии порошков-ускорителей, в качестве которых используют перфторалканы, выбранные из группы, включающей C₁₂F₂₆÷C₂₀F₄₂ или их смеси, во фторсодержащих растворителях, выбранных из группы, включающей перфтордекалин, перфторметилдекалин, перфторметилциклогексан, перфтор-1,3-диметилциклогексан или их смеси, в любых соотношениях и комбинациях, отличающаяся тем, что в качестве порошков-ускорителей она дополнительно содержит перфторалканы, выбранные из группы C₂₂F₄₆÷C₃₂F₆₆ или их смеси в количестве 5-60 мас.% всех используемых перфторалканов.

2. Способ получения жидкой смазки скольжения для обработки поверхности пластиковых лыж, заключающийся в растворении/суспендировании с помощью диспергатора порошков-ускорителей, в качестве которых используют перфторалканы, выбранные из группы, включающей C₁₂F₂₆÷C₂₀F₄₂ или их смеси, во фторсодержащих растворителях, выбранных из группы, включающей перфтордекалин, перфторметилдекалин, перфторметилциклогексан, перфтор-1,3-диметилциклогексан или их смеси, в любых соотношениях и комбинациях, отличающийся тем, что в качестве порошков-ускорителей дополнительно используют перфторалканы, выбранные из группы, включающей C₂₂F₄₆÷C₃₂F₆₆ или их смеси в количестве 5-60 мас.% всех используемых перфторалканов, причем используемые перфторалканы предварительно измельчают до размера частиц 1-2 мкм и растворение/суспендирование проводят с помощью механического диспергатора со скоростью вращения 10000÷15000 об./мин.