Škrabky lepší parafínů: Revoluce, nebo nesmysl?

Již drahných pár let to vypadá, že co se přípravy běžeckých lyží týká, dospělo lidstvo k dokonalosti. Vše probíhá dle mantry “nabruš kamenem, nasyť parafínem, strhni, vykartáčuj a očekávej neočekávané”, přičemž obdobný postup je zažitý už od dob dřevěných lyží a nezdá se, že by bylo sil a potřeb na tom cokoliv měnit. Nebo ano?
Revoluce? Set škrabek Kuzmin.

Parafínování běžeckých lyží je staré téměř jako náš sport samotný. Znali jej již dědové našich otců, kteří své náčiní jen namísto tub Uppsaa žehličky preparovali dehtem nad otevřeným plamenem. Tím, stejně jako dnes, došlo k zaplnění pórů v ušlechtilém dřevu, po kterém následovalo nanesení vrstvy parafínu (obvykle ze svíčky) a lyže byly připraveny k použití. Vše se zdálo být zcela v pořádku, až se zcela nezá- visle na sobě objevili dva nespokojenci, kterým tento archaismus aplikovaný na moderní materiály nedal spát. Aby souher okolností nebylo málo, pochází oba pánové ze Švédska a oba pracují na univerzitě. První se jmenuje Leonid Kuzmin a najdete ho v telefonním seznamu Mid Sweden University v Östersundu, Peter Sturesson pak přednáší na Univerzitě v Uppsaale. Oba jsou teoretičtí fyzici. Co se jim na současném stavu a způsobu přípravy nezdálo? Za prvé je znepokojoval fakt, že příprava moderní skluznice vyrobené z vysokomolekulárního polyethylenu (UHMWPE) probíhá analogicky s pórovitým dřevem používaným před mnoha lety, zatímco mechanismus pojení parafínu a skluznice vyrobené z polyethylenu je zcela jiný. Pokud jste si až doteď mysleli, že i podrážka vašich ski je pórovitá a parafín se díky tomu dostane hluboko do skluznice, možná budete zklamáni. Skluznice z UHMWPE totiž žádné póry neobsahuje. Zde je vyjádření vývojového inženýra, jednoho z největších švýcarských výrobců skluznic Urse Geissbühlera z IMS Kunststoff AG: «Tlakově tvrzené UHMWPE neobsahuje žádné póry, jak tvrdí někteří výrobci vosků svým zákazníkům už čtyřicet let. Mechanismus absorpce vosků na UHMWPE je jednoduchý. Při kontaktu skluznice s horkým parafínem, který je chemicky možno označit jako nízkomolekulární polyethylen, dojde k jeho rozpuštění s amorfními částmi v amorfním/krystalinickém PE, podle zásady starých chemiků «similia similibus solvuntur», čili podobné se rozpouští v podobném. Při chladnutí skluznice na sněhu je tu však tendence vosku migrovat pryč ze skluznice, protože rozpustnost je, mimo jiné, závislá na teplotě. Za 38 let, co pracuji ve vývoji skluznic, jsem nikdy neviděl jediný pór v UHMWPE, ale chybné teorie jsou bohužel dlouhověké.»

Čtěte v tišteném SKI magazínu: Vše o škrabkách Kuzmin a Primateria

Článek o speciálních škrabkách nahrazujících parafíny vyšel na pokračování ve SKI magazínech leden a únor 2013. První část textu z lednového čísla právě čtete, výsledky praktického testu z únorového SKI magazínu můžete (po registraci) najít zdarma v našem archivu. 

Pokud chcete vědět, co vše jsme o škrabkách psali, můžete rovněž použít naše prohledávání elektronických SKI magazínů.

Klady a zápory parafínů

Než se vrátíme k pánům fyzikům ze švédských vysokých škol, pojďme se alespoň krátce podívat na složení UHMWPE. Bude se to hodit. Tento polymer, známý svým velmi nízkým povrchovým napětím a vysokou odolností vůči otěru, je často využíván například v umělých kloubech a tělesných implantátech. Sestává se z extrémně dlouhých molekulárních řetězců, obsahujících mezi 500 000 a 10 500 000 monomery.

Právě délka snižuje schopnost jejich pravidelného uspořádání, díky čemuž je podíl krystalinické (uspořádané) fáze polymeru mezi 40 a 50 %, lehce klesajíc s rostoucí molekulární hmotností. Zbylá část UHMWPE je amorfní, což vysvětluje lepší absorpci parafínu u kvalitnějších skluznic. Molekulární hmotnost taktéž ovlivňuje výslednou hustotu polymeru. Tvrdost UHMWPE závisí nejen na molekulové hmotnosti, ale jelikož se jedná o takzvaný visko-elastický materiál, tak i na čase zatížení. S rostoucí dobou tvrdost klesá a projevuje se viskózní charakter materiálu. Tím se pomalu dostáváme k jednomu z poměrně zásadních zjištění: parafínování totiž skluznici na tvrdosti nepřidá. I ty nejtvrdší parafíny jsou stále podstatně měkčí než samotný UHMWPE. Výsledný «roztok» utvořený na povrchu skluznice je tedy tvrdostí někde mezi. Dalším problémem parafínů je, dle výzkumu Leonida Kuzmina, výrazné zvyšování ulpívání nečistot na ošetřené skluznici oproti čistému UHMWPE, což výrazně zvyšuje koeficient tření. Ovšem nenechme se mýlit. I tak jde o postup jistě velmi účinný. Abychom jen neupozorňovali na negativa parafínování, podívejme se také na to, co příprava horkým voskem, potažmo fluorkarbonovým práškem, přináší dobrého. Za prvé výrazně snižuje povrchové napětí, čímž dochází ke zvětšení kontaktního úhlu s kapkou vody na skluznici a snižuje se tření. Tato výhoda se ale stírá s klesající teplotou. V teplotách pod -10 °C se totiž lyže pohybuje po sněhu už jen na principu suchého tření, vodoodpudivost vosku přestává být podstatná. Mezi -10 °C a 0 °C lyže klouže po sněhu ve smíšeném režimu: teplo vytvořené třením je již dostatečné k tomu, aby se mezi lyží a sněhem začal vytvářet tenký vodní film, čímž dochází k lubrikaci třecích ploch a koeficient tření klesá. Dle výzkumů Petera Sturessona kladou skluznice a sníh nejmenší odpor dopřednému pohybu při teplotě kolem -2 °C. Pak už je vrstva vody příliš silná a dochází ke kapilárním jevům, majícím za následek opětovný nárůst koeficientu tření. Z praxe lze v těchto podmínkách pozorovat nejmarkantnější rozdíly mezi hydrokarbonovými a fluorokarbonovými skluzovými vosky. Výborná vodoodpudivost je zde více než žádoucí. Dalším podstatným faktorem ovlivňujícím skluznost je struktura povrchu skluznice, a to jak makroskopická, tak mikroskopická. Makroskopická, viditelná pouhým okem, se dnes standardně připravuje broušením kamenem – kotoučem, do něhož požadovaný vzorek vyryje průmyslový diamant, a ten (vzorek, nikoliv diamant) se posléze objeví na skluznici. Potom přichází druhý úkol parafínu: to, co se po broušení, při pozorování pouhým okem nebo lupou, zdá být perfektně ostré, je při mikroskopickém náhledu chlupaté a otřepené až až! Na povrch totiž vystupují dlouhá vlákna krystalinické fáze UHMWPE. Parafín a teplo žehličky tyto otřepy částečně rozpouští a částečně přilepuje zpět ke skluznici, jež se ze šedivé promění opět v černou a lesklou. Jediný zádrhel je na jak dlouho. Nejeden čtenář si určitě pamatuje loňské únorové krutomrazy, při nichž byly lyže «suché» po pár kilometrech, ať se jeden snažil sebevíc. A není s podivem, že právě na drsném severu, otráveni nekonečnými hodinami u kopyta (mimochodem, víte, že výpary z fluorkarbonových vosků jsou chemicky velmi podobné některým bojovým plynům?) se rozhodli celý pohled na přípravu skluznice značně přehodnotit. Detail škrabky na skluznici od firmy Primateria

Brousit můžete jako o závod

Ač se oba vědci nezávisle na sobě zabývali ve svých pracích trochu odlišnými aspekty ovlivňujícími skluz, výsledek je u obou stejný – ocelová škrabka. Tento velmi ostrý, speciálně broušený kovový obdélník, má při svém použití za úkol odstranit ze skluznice veškerá volná vlákna krystalinické fáze polymeru a vytvořit tak prakticky rovnou plochu i v mikroskopickém měřítku. Takto upravený povrch má dle měření Leonida Kuzmina kontaktní úhel s kapkou vody 117,26 st. Pro srovnání, u strojově broušené skluznice byla naměřena hodnota 104,83 st. U skluznice ošetřené 100% fluorkarbonem pak čísla kolem 120 st. Jistě vás napadne, kolik takových úprav skluznice vaše ski snesou. Vězte tedy, že při počátečním «škrábání» se úbytek počítá řádově v setinách milimetru, což je stejně jako při strojovém broušení. Každá další úprava připraví lyže již jen o pouhé tisíciny milimetru tloušťky skluznice a je ji, dle vynálezců a výrobců, nutno provádět řádově po stovkách kilometrů. Takto připravenou skluznici již stačí jen vykartáčovat, nebo v podmínkách smíšeného a viskózního tření (když se pod lyží tvoří vodní film) opatřit vhodnou ruční strukturou. Ta, jelikož není permanentní, je do skluznice pouze vytlačena a díky viskoelastickému charakteru

UHMWPE mikroskopicky relativně hladká. Výsledkem tohoto snažení je skluznice s co nejnižším koeficientem tření pro dané podmínky, uchovávající si své optimální vlastnosti po násobně delší dobu oproti klasickému parafínování. Oba výrobci, Kuzmin i Primateria, která se mimochodem specializuje právě na specifickou povrchovou úpravu materiálů a dodává kartáče i pro švédský národní tým, nabízejí škrabky ve třech provedeních dle teploty sněhu. Reakce gigantů v oboru skluzových vosků po uveřejnění těchto výzkumů na sebe nenechala dlouho čekat, jedna nejmenovaná společnost dokonce vydala svůj oponentní posudek, stavějící výzkumy obou vědců ne-li na hlavu, pak alespoň bokem. Jiná se svém vyjádření k tomuto způsobu přípravy lyží opírá o fráze typu: «Jak je všeobecně známo,» a odkazuje na zavedené standardy bez jakéhokoliv vědeckého základu. Je to tedy mnoho povyku pro nic? Nebo to pod pokličkou hrnce s vosky vře a bublá? SKI magazín se rozhodl nevěřit nikomu a vyzkoušet tuto metodu přípravy na vlastní kůži, lépe řečeno na vlastních lyžích. Výsledky tohoto testu si můžete přečíst ve SKI magazínu - únor 2013, který je zdarma dostupný v našem elektronickém archivu (po registraci).

Screen_Shot_2014_03_04_at_16.59.53

Článek má tyto nálepky běžky testy lyžařského vybavení technika
E-mail:
Váš text:
(max 800 znaků)
Kolik je 2x3?
Tyto údaje je nutné vyplnit
E-mail:
Váš text:
(max 800 znaků)
Kolik je 2x3?
Tyto údaje je nutné vyplnit
Jan Zampr / 4-3-2014
Název:
Kategorie:
Místo:
GPS:
Vybrat fotografii:
Max. rozlišení 1920x1200, max. velikost 2MB
Popis:
(max 800 znaků)
Kolik je 2x3?
Tyto údaje je nutné vyplnit
Videa na našem webu neskladujeme. Přidat nové video je možné pouze tak, že originál nahrajete na server YouTube a nám sdělíte link.
Název:
Kategorie:
Místo:
GPS:
YouTube adresa:
Vybrat fotografii:
Max. rozlišení 1920x1200, max. velikost 2MB
Popis:
(max 800 znaků)
Kolik je 2x3?
Tyto údaje je nutné vyplnit
Název:
Typ inzerce:
Nabídka Poptávka
Cena:
Telefon:
E-mail:
Kraj:
Kategorie:
Přidat obrázek 1:
smazat
Přidat obrázek 2:
smazat
Přidat obrázek 3:
smazat
Max. rozlišení 1920x1440, max. velikost 3MB
Popis zboží:
(max 800 znaků)
Kolik je 2x3?
Tyto údaje je nutné vyplnit