Warum das Skibelagmaterial entscheidend ist – Teil 1
Wenn Skiwachse und Oberflächenbeschichtungen tatsächlich genau so funktionieren würden, wie es häufig dargestellt wird – wenn sie also unabhängig von der Komplexität des Strukturmusters eine durchgehende Schicht über die gesamte Skibelagoberfläche bilden würden und diese Schicht mehrere zehn Kilometer überstehen könnte –, dann dürfte das eigentliche Skibelagmaterial während eines Wettkampfs kaum eine Rolle spielen.
Unter solchen Bedingungen käme der Skibelag selbst praktisch nie in direkten Kontakt mit dem Schnee. Die eigentliche Gleitkontaktfläche würde überwiegend zwischen der Schneeoberfläche und der Wachs- beziehungsweise Beschichtungsschicht entstehen.
In Wirklichkeit sind die Vorgänge an der Gleitkontaktfläche und die damit verbundenen Verschleißprozesse jedoch wesentlich komplexer.
Veränderung der Oberflächenstruktur
Das Auftragen mehrerer Wachsschichten und Oberflächenbeschichtungen verändert die ursprünglich durch den Steinschliff erzeugte Struktur.
Wie stark diese Veränderung ausfällt, hängt von der Strukturgeometrie, den Eigenschaften des Wachses, der Auftragungsmethode sowie vom Abzieh- und Bürstvorgang ab. Im Allgemeinen neigt Wachs jedoch dazu, die Struktur zu verflachen und ihre ausgeprägten Kanten abzurunden.
Nach dem Abziehen und Bürsten ist das Wachs nicht gleichmäßig über die Oberfläche verteilt. In den tieferen Bereichen der Strukturrillen können erhebliche Wachsmengen zurückbleiben, während die höchsten Oberflächenerhebungen wesentlich stärker freigelegt werden.
Folglich kann sich die geometrische Struktur, die tatsächlich mit dem Schnee in Wechselwirkung tritt, erheblich von der ursprünglich frisch steingeschliffenen Struktur unterscheiden.
Verschleißprozesse beim Gleiten auf Schnee
Der tatsächliche Kontakt zwischen Ski und Schnee findet nur auf einem Bruchteil der nominellen Skibelagfläche statt.
Die jeweiligen Reibungsbedingungen bestimmen die Anzahl, Größe und gesamte Fläche dieser tatsächlichen Kontaktstellen sowie die dort auftretenden lokalen Drücke.
Die gesamte Wechselwirkung ist komplex, da sowohl der Schnee als auch – in wesentlich geringerem Maße – die Skibelagoberfläche elastische und plastische Verformungen, Bruchvorgänge und Verschleiß erfahren können. Dennoch lassen sich einige allgemeine Zusammenhänge erkennen.
Je kleiner die tatsächliche Kontaktfläche und je geringer die Anzahl der einzelnen Kontaktstellen ist, desto höher ist der lokale Druck innerhalb dieser Kontaktbereiche.
Ein erhöhter lokaler Druck wird insbesondere dann relevant, wenn der Schnee hart, umgewandelt und stark verdichtet ist und Verformungen in tieferen Bereichen der Schneedecke nur eingeschränkt möglich sind.
Als allgemeine Tendenz gilt:
- Weniger und kleinere Kontaktstellen führen zu höheren lokalen Drücken.
- Härterer und stärker verdichteter Schnee lässt geringere Verformungen innerhalb der Schneedecke zu.
- Eine verringerte Verformung konzentriert die mechanische Wechselwirkung stärker auf die unmittelbare Kontaktzone zwischen Ski und Schnee.
- Höhere lokale Drücke und härterer Schnee erhöhen im Allgemeinen den mechanischen Verschleiß der freiliegenden Skibelagoberfläche.
Verschleiß von Wachsen und Beschichtungen
Wachse und Beschichtungsmaterialien werden daher nicht gleichmäßig von der Skibelagoberfläche abgetragen.
Der Verschleiß beginnt bevorzugt an den tatsächlichen Kontaktstellen – normalerweise an den höchsten und am stärksten exponierten Unebenheiten der strukturierten Belagoberfläche. Dort treten die höchsten lokalen Belastungen und die intensivsten mechanischen Wechselwirkungen mit dem Schnee auf.
An diesen Stellen kann die effektive Lebensdauer einer Wachs- oder Beschichtungsschicht sehr kurz sein.
In den tieferen Bereichen der Strukturrillen liegen dagegen völlig andere Bedingungen vor.
Das dort angesammelte Wachs ist durch die Strukturgeometrie vor direktem mechanischem Kontakt mit dem Schnee geschützt und kann deshalb vergleichsweise lange erhalten bleiben. Seine lange Verweildauer bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, dass es ebenso lange eine reibungsarme Gleitschicht an der tatsächlichen Kontaktfläche bildet.
Vielmehr kann das Wachs gerade deshalb erhalten bleiben, weil es sich außerhalb der wichtigsten tatsächlichen Kontaktzonen befindet.
Daraus ergibt sich eine wichtige Unterscheidung:
Die Lebensdauer des Wachses auf dem Skibelag ist nicht gleichbedeutend mit seiner Lebensdauer in der tatsächlichen Kontaktzone zwischen Ski und Schnee.
Die höchsten Strukturerhebungen können ihre Wachs- oder Beschichtungsschicht sehr schnell verlieren, während das in tieferen Rillen zurückgebliebene Material nahezu unberührt bleibt.
Das Skibelagmaterial selbst, seine Oberflächenmorphologie sowie seine mechanischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften können daher für die Gleitleistung wesentlich früher relevant werden, als es die scheinbar lange Verweildauer des Wachses auf dem Ski vermuten lässt.