V čem byly fluorové vosky tak jedinečné a proč je nebude snadné nahradit?

 V čem byly fluorové vosky tak jedinečné a proč je nebude snadné nahradit?

 

Abychom mohli správně pochopit, v čem byly fluorové vosky při zlepšování kluzných vlastností mezi sněhovou pokrývkou a skluznicí závodních běžeckých lyží tak jedinečné, musíme si nejprve říci něco málo o tom, jak probíhá kontakt mezi skluznicí a sněhem.

 

Pro účely tohoto popisu budeme používat obecnou kategorii „sníh“, a to i přesto, že jsme si dobře vědomi toho, že nic jako „sníh“ neexistuje, existují pouze prakticky nekonečné druhy, typy a varianty sněhových podmínek, ovlivňované celou řadou faktorů jako je např. stáří sněhu, teplota, vlhkost, stupeň zhutnění, typ / velikost či tvar krystalů nebo zrn, podíl volné vody, sluneční svit atd. Např. v jazyce Eskymáků neexistuje žádné obecné označení pro sníh, ale existuje v něm několik tisíc názvů označujících základní kategorie sněhových podmínek. Ale zázraku jménem „sníh“ se budeme věnovat někdy příště…

 

Jak tedy probíhá kontakt mezi skluznicí a sněhem? Nijak. Ano, je to tak. Skluznice lyže a sníh v kontaktu zpravidla vůbec nejsou. Mezi skluznicí závodních lyží, při jejichž použití se  předpokládají strojově upravené lyžařské stopy, a sněhovou pokrývkou se ve většině případů nachází vrstvička vody, neboli vodní film. Kontakt skluznice lyží a sněhové pokrývky mimo strojově upravené stopy je mnohem komplexnější a pro účely našeho povídání o jedinečnosti fluorových vosků nerelevantní fenomén (kdo by taky jezdil s aplikovanými fluorovými vosky ve volném terénu, při jejich cenách), a proto se jím v tomto článku nebudeme zabývat.

 

Ale zpět k našemu tématu: mezi skluznicí závodních lyží a sněhem se ve většině případů nachází vodní film. V závislosti na okolních podmínkách může tento vodní film mít různou tloušťku. Pro účely hodnocení kluzných vlastností mezi skluznicí a sněhem rozlišujeme tři kategorie tloušťky vodního filmu:

 

·      optimální tloušťka vodního filmu, který funguje jako lubrikant mezi dvěma povrchy (povrchem skluznice a povrchem sněhové pokrývky)

·      příliš malá tloušťka vodního filmu, kdy oba povrchy vstupují do dílčího přímého kontaktu

·      příliš velká tloušťka vodního filmu, kdy mezi oběma povrchy oddělenými vodním filmem vznikají tzv. kapilární krčky

 

Velmi jednoduše řečeno se optimální tloušťka vodního filmu vyskytuje při běžných podmínkách vzdušné vlhkosti přibližně při teplotách přibližně - 3 až - 7 stupňů C. Příliš malá tloušťka vodního filmu se vyskytuje přibližně při teplotách pod - 13 stupňů C, kdy vodní film kolem jednotlivých zrn či krystalů je natolik slabý, že nevygeneruje dostatečné množství lubrikantu. Za těchto podmínek se vodní film vytváří až na základě tření mezi skluznicí a sněhovou pokrývkou a jím vytvořené energie a pohyb na lyžích je extrémně náročný. Příliš velká tloušťka vodního filmu vzniká primárně v důsledku tzv. volné vody mezi sněhovými zrny a projevuje se tzv. sacím efektem, který způsobuje maximální možné tření.

 

A protože je třetí kategorie, tedy příliš velká tloušťka vodního filmu pro naše povídání nejpodstatnější, a protože je tření na příliš silném vodním filmu naprosto nejvyšší, ilustrujeme si sílu tzv. sacího efektu na několika příkladech.

 

Je příjemné slunečné počasí na začátku jara, řekněme první polovina března, slunce už příjemně hřeje, ale ve stinných lesních úsecích je sníh ještě pořádně zmrzlý a jede jak čert. Zrovna si to svištíte z kopce dolů po zledovatělé stopě, dole pod kopcem je ale kratší úsek, kam už svítí slunce. Sníh je taky už pořádně mokrý až nasycený vodou. V plné rychlosti vlítnete do vodou nasyceného sněhu… A? Zůstanete stát skoro na místě a málem padnete na hubu  V lepším případě Vás to pěkně rozhodí a jste rádi, že jste to nějak vybrali.

 

Ano, ta neviditelná síla, která Vás z plné rychlosti málem na fleku zastavila, byly neviditelné kapilární krčky neboli sací efekt. Vodní film se přisál k povrchu Vaší skluznice a nechtěl se pustit…

 

Sedíte doma s přáteli, děti u stolu převrhly pití a Vaše žena stůl pohotově otřela mokrou utěrkou od sladkého džusu. Aby omyla sladkou šťávu ze stolu, nechala utěrku dost namočenou a na hladké desce stolu se vytvořil slabý vodní film. Po chvíli jste si na mokrou desku stolu postavil /-a skleničku s vínem. Chcete se napít, ale fuj, sklenička nejde vůbec odlepit od stolu, zaberete a skoro se polijete.

 

Ano, skoro jste se polil /-a, protože Vám skleničku na desce stolu přidržel sací efekt neboli kapilární krčky.

 

Jaké závěry plynou z první části našeho povídání? Největší tření, a tedy nejhorší kluzné podmínky nevznikají na přemrzlém suchém sněhu, jehož krystaly či zrna se přímo zařezávají do skluznice, nýbrž na vlhkém, mokrém či vodou prosyceném sněhu, kdy se mezi jednotlivými krystaly či zrny nachází velké množství volné vody, která vytváří silný vodní film, v důsledku něhož vznikají kapilární krčky a sací efekt, který dělá vše proto, aby nepustil lyži z místa.

 

Když nyní víme, že skluz lyže na povrchu sněhu se ve většině případů odehrává na vodním filmu, musíme se nyní říci něco málo o tom, jak fluorové vosky s tímto vodním filmem interagují, abychom mohli pochopit, proč byly tak jedinečné.

 

Jak tedy fluorové vosky interagují s vodním filmem?

 

·      Fluorové vosky jsou extrémně hydrofobní, tedy vodu-odpuzující, a snaží se tedy vodní film od povrchu skluznice odpuzovat.

·      Fluorové vosky zvyšují tzv. kontaktní úhel mezi vodními kapičkami, které tvoří vodní film, a povrchem skluznice.

·      Fluorové vosky snižují tzv. kontaktní plochu mezi povrchem sněhu a povrchem skluznice.

·      Fluorové vosky zlepšují odpudivost vůči nečistotám obsaženým primárně ve starém mokrém sněhu.

 

Hydrofobie a schopnost nepřijímat nečistoty spolu úzce souvisí a můžeme si je hezky ilustrovat na parketách. Dřevo jako typicky nasákavý materiál se voskuje, aby se chránil proti vodě a nečistotám. Navoskované parkety navíc krásně kloužou, což je tedy u parket – z pohledu dospělých – efekt nechtěný (naši kluci si ale klouzání po navoskovaných parketách v celém bytě parádně užívají), u lyží se ale o zlepšení skluzu snažíme. Hydrofobie tedy zlepšuje skluz na vodním filmu a jde ruku v ruce s odpuzováním nečistot.

 

Mnohem zajímavější a podstatnější jsou ale prostřední dvě vlastností fluorových kluzných vosků.

 

Fluor má tu zvláštní vlastnost, že umí měnit povrchové napětí vody, která se objeví v jeho blízkosti. Tím, že naneseme na povrch skluznice vosky s přídavkem aditiv na bázi fluoru, zajistíme, že u vodního filmu, po kterém – jak již víme lyže klouže – se začne měnit povrchové napětí, v důsledku čehož se z „plochých“ kapiček vody, stanou „kulaté“ kapičky vody, tedy změní se kontaktní úhel, který svírají kapičky vody tvořící vodní film s povrchem skluznice.

 

Tuto skoro až čarovnou vlastnost fluoru si můžeme obrazněji ukázat na chování běžné outdoorové bundy a outdoorové bundy s GORE-TEXem za deště. Při výrobě GORE-TEXu se používala identická látka PFOA/C8, která tvořila základ fluorových kluzných vosků. Pokud dopadne kapka dešťové vody na běžnou bundu, po dopadu se rozplácne a následně ve formě jakési placky pomalu sjede po povrchu dolů (v lepším případě) nebo se do bundy rovnou vsákne (v horším případě).  Pokud tatáž dešťová kapka spadne na bundu s GORE-TEXem vyrobeného za použití PFOA/C8, pak se tato kapička dešťové vody těsně před dopadem zabalí či sroluje do jakési kuličky, která následně hladce sklouzne po povrchu dolů.

 

Fluorové vosky tedy mění vodní film pod skluznicí lyže na jakési kuličky po jejichž vrcholcích lyže klouže.

 

Skluznice lyže klouže po „kuličkách“ mnohem lépe než po „placičkách“, stejně jako „kulaté“ nebo „placaté“ kapičky vody po bundě, ale kuličky také zásadním způsobem zmenšují kontaktní či styčnou plochu mezi lyží a vodním filmem, menší styčná plocha znamená menší tření a lepší kluzné vlastnosti.

 

Když už jsme ale nakousli téma kontaktní plochy, pojďme si o něm povědět trochu více.

 

Na vlhkém, mokrém či velmi mokrém sněhu snižují fluorové vosky kontaktní plochu mezi vodním filmem na povrchu sněhové pokrývky a povrchem skluznice tím, že kapičky vody, které vodní film tvoří, „zakulacují“. 

 

A není nic nového pod sluncem, že fluorové vosky zlepšují kluzné vlastnosti – díky hydrofobii, odpudivosti vůči nečistotám, zvyšování kontaktního úhlu a snižování kontaktní plochy – primárně a především na vlhkém, velmi vlhkém, mokrém, velmi mokrém až vodou nasyceném sněhu. To snad ví úplně každý.

 

Ale fluorové vosky zlepšují kluzné vlastnosti – a to už tak úplně jasné nebývá – také na suchém, ostrém a vysoce abrazivním sněhu. Také zde totiž fluorové vosky snižují kontaktní plochu mezi skluznicí a slabým vodním filmem na straně jedné a ostrými abrazivními sněhovými krystaly či zrny na straně druhé, které se za těchto podmínek dostávají do přímého kontaktu se skluznicí lyže. Za těchto podmínek totiž ostré a vysoce abrazivní sněhové krystaly pronikají přímo do skluznice. Díky tomu, že fluorové vosky jsou výrazně tvrdší než jakékoli běžné hydro-karbonové vosky, a díky tomu, že při správném provázání se základním materiálem skluznice zvyšují dokonce i tvrdost tzv. kluzné vrstvy sestávající z UHMWPE a vlastního kluzného vosku, zabraňují či alespoň omezují pronikání ostrých a vysoce abrazivních zrn do povrchu skluznice, čímž také snižují kontaktní plochu a tím celkové tření.

 

Při správném použití tedy fluorové vosky zlepšují kluzné vlastnosti také na suchém, přemrzlém, agresivním a vysoce abrazivním sněhu.

 

V čem jsou fluorové kluzné vosky tedy tak jedinečné? Jedinečnost fluorových vosků spočívá v takřka neuvěřitelné kombinaci extrémní hydrofobie, schopnosti měnit povrchové napětí vody, zvyšovat tvrdost skluznice a snižovat kontaktní plochu, čímž enormně zlepšují kluzné vlastnosti na vlhkém a mokrém sněhu a pomáhají snížit tření na suchém, agresivním a vysoce abrazivním sněhu.

 

Proč je nebude snadné nahradit? Protože aktuálně neexistuje známá chemická látka, která by nabízela takovouto kombinaci skluz zlepšujících vlastností mezi vodním filmem na povrchu sněhové pokrývky na straně jedné a UHMWPE na straně druhé.

 

Ale netruchleme, zatímco mezi chemickými látkami se alespoň zatím na lepší časy neblýská, vzbuzuje hned několik organických látek velkou naději na ještě lepší kluzné vlastnosti, v ještě širším pásmu použití, a navíc bez balastu ekologické a zdravotní zátěže!

 

Na co se můžeme těšit příště:

Co je Achillova pata fluorových vosků? Co asi výrobci nechtěli, abychom věděli?

Jak používat lyže s mohérem?

Lyže se srstí/mohérem místo stoupacího vosku

Zajímavá alternativa pro ty, kdo chtějí vyzkoušet běžky, vědí, že začínat se má klasikou, ví, že dobrý odraz je základem úspěchu, ale neví, jak správně namazat pomocí klasických stoupacích vosků...

Dobrá volba, protože jednoduché věci prostě fungují. Hladit kočku po srsti je hladké a příjemné. Hladit kočku proti srsti je zásek. A o zásek tady jde. Přesněji řečeno o odraz. O odraz na rovině a ve stoupání. Při sjezdu z kopce je srst naopak krásně uhlazená. A jede, a to je příjemné…A co víc, nic tady nelepí!

Srst/mohér je pouze ve stoupací zóne, ve které dochází k odrazu na rovině a při stoupání. Naopak kluzné zóny, od Vaší paty směrem k patce lyže a od vázání směrem ke špičce zůstávají hladké.

Ale jako všechno přirozené a přírodní mají i lyže se srstí/mohérem svoje limity. Na rozdíl od hladké skluznice lyže se srstí/mohérem vždycky trochu drhne (lyže s integrovanou srstí/mohérem trochu míň, lyže s dodatečně nasazenou srstí/mohérem trochu víc), srst je prostě srst. Srst podobně jako stoupací vosk umí taky namrzat. A věřte, že namrzlá srst je to poslední, o co máte při vaší první vyjížďce v bílé stopě zájem. Podobně jako stoupací vosky má i srst největší tendenci namrzat v proměnlivých sněhových podmínkách kolem nuly nebo při přechodu od vlhkého sněhu k teplotám pod bodem mrazu. Především v takových podmínkách, ale lépe vždy je dobré srst/mohér ošetřit speciálním roztokem proti namrzání…

Lyže se srstí/mohérem tedy znamenají: dobrý odraz, přiměřený skluz, minimální přípravu, impregnaci (minimálně při teplotách kolem nuly)!

Co byste měli o lyžích se srstí určitě ještě vědět:

• Pokud se rozhodnete pro lyže s integrovanou srstí/mohérem, pak vězte, že se lyžování s kožíškem už nezbavíte… Srst je tam na pořád a nedá se bez poškození podstaty lyže odstranit. Časem by Vás mohla začít štvát, že to z kopce fakt moc nejede…

•      Pokud zvolíte dodatečně upevňované stoupací pásy se srstí/mohérem, pak byste se při nákupu měli zajímat především o to, jak se takový stoupací pás na lyži upevňuje. Bývá to podobné jako se sněhovými řetězy u aut: jsou takové, u kterých to jde náramně snadno, a takové stoupací pásy je možné před delšími sjezdy „zdemontovat“ a před delšími stoupáními opětovně namontovat. Jsou ale takové, kde už první montáž v teple chalupy je horor, a jakákoli další manipulace ve venkovních podmínkách je prakticky nemožná. Při nákupu vždy trvejte na názorném upevnění na lyži, nenechte se odradit argumenty, že stoupací pásy jsou v originálním uzavřeném obalu…

• Srst/mohér se upravuje pouze speciálními přípravky pro ni určenými (přípravek proti namrzání, přípravek pro lepší skluz, přípravek na čištění atd.), na srst nelze aplikovat běžné stoupací vosky, ani běžné mycí prostředky!  

Mýty a omyly při strukturování, aneb jak správně používat manuální struktury - část II. silný vodní film

Mýty a omyly při strukturování, aneb jak správně používat manuální struktury

 

Část II. – mýty, omyly a paradoxy strukturování na mokrém sněhu

 

Začneme silným vodním filmem, který vytváří tzv. sací efekt, tedy kapilární krčky, které mají tendenci přisát se k hladkému povrchu skluznice a nepustit se.

 

Silný vodní film se vytváří v okamžiku, kdy se mezi jednotlivými sněhovými zrny či krystaly vytváří tzv. volná voda, tedy ve chvíli, kdy vodní film na povrchu jednotlivých sněhových zrn či krystalů je natolik silný, že se začíná „přelévat“ do volného – vzduchem vyplněného – prostoru mezi sněhovými zrny či krystaly.

 

Za těchto podmínek nám výrobci lyžařských vosků a servisních přípravků doporučují používat hrubé struktury. Dle jejich názoru umožňují tyto hrubé struktury, aby silný vodní film, který se mezi skluznicí lyže a sněhovou pokrývkou v dané chvíli nachází, lépe či snadněji „odtékal“ díky hrubým širokým drážkám. Tímto rychlejším a efektivnějším „odvodněním“ má být zlepšen skluz na silném vodním filmu. Klíčem k lepšímu skluzu je tedy dle výrobců vosků a přípravků lepší odtékání a efektivnější odvodnění.

 

Kam se ale poděl sací efekt, který je hlavní „brzdou“ při skluzu na silném vodním filmu?  Že by odtekl společně s efektivněji odvedenou vodou? Asi všichni tušíme, že toto nebude to správné vysvětlení.

 

Sací efekt nikam nezmizel, kapilární krčky se u silného vodního filmu mají tendenci přisávat k hladkému povrchu a držet lyži přisátou. A právě hrubá struktura, tedy široké a hluboké drážky zabraňují vytváření velkoplošných kapilárních krčků mezi povrchem skluznice a povrchem sněhové pokrývky tím, že hladkou plochu skluznice rozdělují ostrými hlubokými vrcholy. Díky tomu pak dochází k zásadnímu omezení sacího efektu, a tím k zásadnímu zlepšení kluzných podmínek. Klíčem k lepšímu skluzu na silném vodním filmu je tedy zabraňování tvorby velkoplošných kapilárních krčků.

 

U sněhu ale nebývá – bohužel, nebo možná bohudík – nic úplně jednoduché. Vytváření velkoplošných kapilárních krčků nejlépe zabraňují lineární struktury, které v podélném směru rozčleňují – jinak hladký – povrch skluznice na drážky a vrcholy, které nejsou kapilární krčky schopné překonat. Důležitá je přitom nejenom šířka a více, ale také hloubka. Čím širší a hlubší, tím efektivnější překážka. Pro klasický styl žádný problém, pro bruslení jsou však hluboké a široké lineární drážky nevhodné, a proto je zde nutné hledat kompromis, kterým mohou být hrubé šípovité struktury. Ty nezabraňují tvorbě velkoplošných kapilárních krčků zdaleka tak efektivně, jsou ale mnohem výhodnější pro šípovitý pohyb při volném stylu.

 

Struktury na mokrém sněhu u lyží pro klasický styl

 

Čím širší a hlubší drážky, tím efektivnější překážka pro tvorbu kapilárních krčků, a tím lepší skluz na silném vodním filmu u klasického stylu. Je tomu opravdu tak? Je i není! Neboli někdy je, ale jindy není 

 

O tom, kdy tomu tak je, a kdy tomu tak není, rozhodují dvě veličiny: velikost sněhových zrn či krystalů jako veličina číslo jedna a soudržnost či nesoudržnost sněhových zrn či krystalů jako veličina číslo dva.

 

Na vysoce soudržné sněhové pokrývce, kdy jsou jednotlivá sněhová zrna i přes velké množství volné vody silně provázána, nehraje velikost zrn žádnou zásadní roli, a platí zde: Čím širší a hlubší drážky, tím efektivnější překážka pro tvorbu kapilárních krčků, a tím lepší skluz na silném vodním filmu u klasického stylu. Tyto sněhové podmínky se mohou vyskytovat na silně zledovatělém sněhu, který náhle a prudce povolil. Sníh už obsahuje velké množství volné vody, ale sněhovou pokrývku tvoří stále spíše ledové plochy než jednotlivá – byť velká a oblá – sněhová zrna.

 

Jsou-li sněhová zrna nesoudržná, tedy volně pohyblivá, ale jsou-li velká a oblá, pak i zde platí: Čím širší a hlubší drážky, tím efektivnější překážka pro tvorbu kapilárních krčků, a tím lepší skluz na silném vodním filmu u klasického stylu. Max. rozteč vrcholů u nejhrubší struktury jsou 3 mm, což je naprosto běžná velikost jednotlivých zrn u tzv. hrubozrnného sněhu, kdy jednotlivá velká oblá sněhová zrna plavou v jakémsi láku tzv. volné vody. Jednotlivá zrna jsou tedy dostatečně velká na to, aby i přes svou značnou pohyblivost neucpala široké a hluboké drážky, které by v důsledku toho přestaly plnit svoji funkci při zabraňování tvorby velkoplošných kapilárních krčků, ale navíc by bylo znemožněno i výrobci vosků a servisních přípravků vyzdvihované odvádění vody. K těmto sněhovým podmínkám patří např. klasické jarňáky, tedy hrubozrnný sníh s velkými oblými zrny a velkým podílem volné vody.

 

Mnohem napínavější začne být celá situace ohledně hrubých struktur, tedy širokých a hlubokých drážek pro silný vodní film u mokrého sněhu ve chvíli, kdy se začne průměrná velikost sněhových zrn zmenšovat. A jsou-li tato drobnější zrna navíc ještě dostatečně pohyblivá, pak je s hrubými strukturami na silném vodním filmu na průser zaděláno. Drobnější pohyblivá sněhová zrna velmi rychle ucpou široké a hluboké drážky a jakýkoli dobrý skluz je v hajzlu! Jediná možnost, jak zabránit této tragédii, je použít na starém mokrém jemnozrnném sněhu takovou strukturu, jejíž rozteč mezi jednotlivými vrcholy je menší, než je průměrná velikost jednotlivých sněhových zrn, aby nedošlo k ucpání či zanesení drážek, a to bez ohledu na to, zda jemnější struktura ne zcela efektivně zbraňuje tvorbě velkoplošných kapilárních krčků.

 

Pokud jde zmenšování sněhových zrn ruku v ruce se soudržností, a tedy nepohyblivostí sněhových zrn, pak stojí za to riskovat a zvolit i na jemnozrnném mokrém sněhu hluboké a široké drážky, které efektivně zabrání velkoplošným kapilárním krčkům a dobře odvedou vodu. Tato situace může např. nastat, když do hutného a velmi hustého jemnozrnného sněhu začne náhle pršet, ale sníh se ještě nerozmočil natolik, aby se vazby mezi jednotlivými zrny rozpustili.

 

Naopak opravdu krušno začne být, pokud je efekt drobných sněhových zrn, tedy vlastně krystalů zesílen ostrými hranami nového krystalického sněhu, který je ale dostatečně mokrý na to, aby vytvářel silný vodní film. Ostré sněhové krystaly bezpečně ucpou i relativně jemné drážky, které už budou pouze a jenom drhnout. V takové situaci je lepší nechat skluznici úplně bez drážek a se silným sacím efektem bojovat raději jinými prostředky. Tyto sněhové podmínky mohou nastat, když do nového čerstvého sněhu začne náhle pršet.

 

Nový krystalický sníh, který se nelepí a vlivem přejíždějících lyží se neuhlazuje do skleněné až ledovaté stopy, se – bohudík – vyskytuje opravdu velmi zřídka!

 

Struktury na mokrém sněhu u lyží pro volný styl

 

Problematika struktur na mokrém sněhu, tedy na silném vodním filmu u lyží pro volný styl se řídí stejnými fenomény a veličinami jako problematika struktur na silném vodním filmu u lyží na klasický styl, avšak s tou výjimkou, že paleta nástrojů, tedy struktur, kterými můžeme na danou problematiku reagovat je mnohem menší.

 

Tato skutečnost, tedy menší paleta možných struktur nám umožňuje následující generalizaci: kluzné podmínky u lyží na volný styl budou na silném vodním filmu vždy o něco horší než u lyží na klasiku!

 

Hrubé lineární struktury jsou u lyží na volný styl nepoužitelné. U středních lineárních struktur je použití u lyží na volný styl nutné dobře testovat, stejně jako použití hrubých šípových struktur. Zbývají nám tedy střední a jemné šípové struktury a těmi žádnou díru do světa – tedy alespoň co se zlepšení kluzných podmínek na silném vodním filmu pro lyže na volný styl – neuděláme!

 

A na co se můžeme těšit příště? Podíváme se na některé mýty a paradoxy strukturování na slabém vodním filmu.