Способ получения многослойного ледового покрытия для фигурного катания

Способ получения многослойного ледового покрытия для фигурного катания

Реферат

Изобретение относится к созданию искусственного льда и может быть использовано в спорте для фигурного катания и строительстве при создании искусственных катков.

Из уровня техники известно несколько способов получения многослойных ледовых покрытий с добавками. Например, известен способ получения льда, согласно которому в воду перед замораживанием вводят высокомолекулярный полимер - полиокс в количестве 10-10 вес % (авторское свидетельство SU 444039, F25С 3/02, 25.09.74).

К недостаткам данного способа получения искусственного льда можно отнести следующие:

1) полимер, вводимый в массив льда, не способствует увеличению упругости и пластичности льда, что необходимо для фигурного катания,

2) на поверхности льда образуются локальные неровности, рябь, волнистость,

3) использование высокомолекулярного полимера затруднено из-за его плохой растворимости в воде.

Указанные недостатки частично были устранены при получении двухслойного льда (Гончарова Г.Ю. и др. Тайны ледового дворца. // Холодильная техника. - №5 - 2005. - с.10-13), один слой которого (нижний) обладает повышенной твердостью для предотвращения глубокого проникновения лезвия конька в лед, а в другой (верхний) слой - мягкий вводились примеси. В качестве примесей использовались пленкообразующие амины, композиты на растительной основе, водоспиртовые растворы.

Однако лед, полученный указанным способом, тем не менее, обладал высоким коэффициентом трения и, соответственно, низкими скоростными свойствами.

Известен способ получения многослойного льда, пригодного для фигурного катания (патент RU №2310142 от 10.11.2007, кл. F25С 3/02), который включает формирование подосновы с, по меньшей мере, одним слоем, содержащим добавки аммиака и водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина,

Задачей изобретения является разработка и создание способа получения многослойного ледового покрытия для фигурного катания.

Технический результат изобретения заключается в повышении пластичности льда, его устойчивости к разрушающим нагрузкам фигуриста, повышении демпфирующей способности льда для снижения нагрузки на связки и суставы спортсменов при приземлении после многооборотных прыжков и увеличении скользящих свойств ледовой поверхности.

Технический результат достигается тем, что заявленный способ получения многослойного ледового покрытия для фигурного катания, включающий формирование подосновы с, по меньшей мере, одним слоем, содержащим добавки аммиака и водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина, характеризуется тем, что сначала намораживают нижний адгезионный слой толщиной не менее 1 мм с добавкой не более 50 ppm композита - водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина, затем последовательно намораживают нижние модифицированные водяные слои с разным химическим составом присадок таким образом, чтобы концентрация вводимой присадки - водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина равномерно увеличивалась от первого из нижних модифицированных слоев до завершающего из нижних модифицированных слоев в пределах от 0,1 ppm до 50 ppm и суммарная толщина модифицированных нижних слоев составляла не менее 30 мм, а намораживание верхних модифицированных слоев начинают сразу после нанесения нижних модифицированных слоев, причем суммарная толщина верхних модифицированных слоев составляет не менее 10 мм, а каждый из верхних слоев содержит добавки аммиака в количестве от 1 ppm до 100 ppm и присадки - водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина в количестве от 50 ppm до 100 ppm.

Кроме того, используют водную суспензию, прошедшую низкотемпературную вакуумную очистку от химических соединений, ухудшающих гладкость ледовой поверхности.

Кроме того, применяемую для получения льда воду подвергают предварительной очистке и глубокой деаэрации.

Кроме того, намораживание верхних слоев льда осуществляют с помощью льдоуборочных машин.

Кроме того, для намораживания модифицированных слоев используют воду температурой не менее 60°С.

Нанесение адгезионного слоя с указанными параметрами необходимо для предотвращения возможности отслоения ледового массива.

Выбор в качестве добавок водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина в количестве не более 50 ppm, а также аммиака в количестве не более 100 ppm обусловлен следующим.

Авторами изобретения в процессе исследований обнаружено, что при введении водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина в количестве не более 50 ppm в верхний слой льда скользящие свойства ледовой поверхности увеличиваются, однако незначительно уменьшаются его прочностные свойства, что в рамках проведения чемпионатов по фигурному катанию недопустимо (лед не должен крошиться). В связи с этим нами предложено сочетание скользящей присадки с присадкой, увеличивающей прочностные свойства льда - аммиак в количестве не более 100 ppm.

При введении водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина в количестве не более 50 ppm во внутренние слои льда при формировании ледяного массива последний становится более мягким, пластичным и характеризуется высокими демпфирующими свойствами (не выкрашивается при приземлении фигуриста, а проминается - меняется характер разрушения).

Авторами настоящего изобретения определено, что использование добавки водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина в количестве более 50 ppm приводит к большему размягчению и проникновению в нижние слои, вследствие чего утрачивается твердость.

Авторами изобретения в процессе исследований обнаружено, что добавка аммиака в заявленном количестве в верхний слой льда обеспечивает дополнительное весьма стабильное увеличение скользящих свойств ледовой поверхности. Так что введение такой добавки (в сочетании с другими заявленными добавками) создает условия для получения льда с лучшими физико-механическими свойствами для проведения чемпионатов по фигурному катанию.

Следует отметить, что использование добавки водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина в заявленных количествах, обеспечивая положительное влияние на качества льда, тем не менее, находится в очень низких концентрациях - микроконцентрациях, которые не только не ощутимы органолептикой человека, но и не влияют на его здоровье, что подтверждается соответствием заявленных количеств добавок санитарным требованиям к спортивным сооружениям.

Предварительная очистка и глубокая деаэрация воды является дополнительным условием получения ровного бездефектного, без включения пузырьков воздуха льда.

Еще одним условием является соблюдение температурного режима для воды при намораживании модифицированного слоя: при заливке в бак льдоуборочной (заливочной) машины используют воду температурой не менее 60°С, что является важным для снижения скорости кристаллизации льда.

Способ иллюстрирует чертеж, на котором показаны:

1 - фигурная подоснова,

2 - верхние модифицированные слои, суммарная толщина намораживаемых слоев не менее 10 мм, заливка осуществляется льдозаливочным комбайном, концентрация NH₃ от 1 до 100 ppm, ФП - от 50 до 100 ppm,

3 - нижние модифицированные слои, толщиной до 1 мм каждый, суммарная толщина намораживаемый слоев не менее 30 мм, концентрация ФП равномерно увеличивается в каждом наносимом слое от 0,1 ppm в первом слое до 50 ppm в последнем,

4 - конец нижних и начало верхних слоев,

5 - адгезионный слой.

Пример 1 реализации заявленного способа.

Для получения многослойного ледового покрытия для фигурного катания формировали подоснову: сначала намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1 мм с добавкой 50 ppm композита - водной суспензии политетрафторэтилена и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалина.

Затем последовательно намораживали нижние водяные слои с разным химическим составом присадок таким образом, чтобы концентрация вводимой присадки - водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина равномерно увеличивалась от слоя к слою в пределах от 0,1 ppm до 50 ppm до завершающего из нижних модифицированных слоев.

Суммарная толщина модифицированных нижних слоев 30 мм.

Намораживание верхних модифицированных слоев начинали сразу после нанесения нижних.

Суммарная толщина верхних модифицированных слоев 10 мм.

В каждый из верхних слоев вводили добавки аммиака в количестве 10 ppm и присадки - водной суспензии политетрафторэтилена в количестве 50 ppm.

Использовалась водная суспензия, прошедшая специальную низкотемпературную вакуумную очистку от химических соединений, ухудшающих гладкость ледовой поверхности.

Намораживание верхних слоев льда осуществляли с помощью льдоуборочных машин.

Применяемая для заливки вода прошла систему очистки путем пропускания ее через массовый фильтр и активированный уголь, а также прошла глубокую деаэрацию.

Предварительная обработка воды включала следующие основные стадии:

- очистку от механических примесей (фильтрование);

- осветление и удаление активного хлора с помощью активированного угля;

- умягчение (удаление солей жесткости на ионообменнике);

- обессоливание до 98-99% (обратный осмос);

- удаление растворенных газов путем вакуумной и термической деаэрации;

- Уф-обеззараживание.

После очистки перед введением добавок вода имела значение удельной электропроводности 5-7 мкСм/см^-1, рН до 7,8, содержание растворенного кислорода - до 1 мг/л.

Получают лед с повышенной пластичностью, устойчивостью к разрушающим нагрузкам фигуриста, повышенной демпфирующей способностью. Скользящие свойства ледовой поверхности выше, чем в случае иной технологии.

Пример 2 реализации заявленного способа.

Для получения многослойного ледового покрытия для фигурного катания формировали подоснову: сначала намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1,3 мм с добавкой 25 ppm композита - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалина.

Последовательно намораживали нижние водяные слои с разным химическим составом присадок таким образом, что концентрация вводимой присадки - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалин равномерно увеличивалась от слоя к слою в пределах от 0,9 ppm до 30 ppm до завершающего из нижних модифицированных слоев.

Суммарная толщина модифицированных нижних слоев до завершающего из нижних модифицированных слоев 40 мм.

Суммарная толщина верхних модифицированных слоев составляет 16 мм.

В каждый из верхних слоев вводили добавки аммиака в количестве 1 ppm и присадки - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом в количестве 60 ppm. Скользящие свойства ледовой поверхности выше, чем в случае иной технологии.

Пример 3 реализации заявленного способа.

Все условия получения льда остались такими же, как и в примере 1, за исключением того, что намораживают нижний адгезионный слой толщиной 2 мм с добавкой 45 ppm композита - водной суспензии политетрафторэтилена и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалина.

Концентрация вводимой присадки в нижних слоях - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалина равномерно увеличивалась от слоя к слою в пределах от 15 ppm до 20 ppm до нанесения завершающего последнего из нижних слоев.

Суммарная толщина модифицированных нижних слоев до завершающего из нижних модифицированных слоев 37 мм.

Суммарная толщина верхних модифицированных слоев 18 мм.

Каждый из верхних слоев содержит добавки аммиака в количестве 35 ppm и присадки - водной суспензии перфтордекалина в количестве 77 ppm.

Приведенные примеры наглядно подтверждают, что при реализации заявленного способа возможно получение вышеуказанного технического результата - получают лед с высокой пластичностью, а также повышенной демпфирующей способностью и высокими скользящими свойствами.

1. Способ получения многослойного ледового покрытия для фигурного катания, включающий формирование подосновы с, по меньшей мере, одним слоем, содержащим добавки аммиака и водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина, отличающийся тем, что сначала намораживают нижний адгезионный слой толщиной не менее 1 мм с добавкой не более 50 млн^-1 композита - водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина, затем последовательно намораживают нижние модифицированные водяные слои с разным химическим составом присадок таким образом, чтобы концентрация вводимой присадки - водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина равномерно увеличивалась от первого из нижних модифицированных слоев до завершающего из нижних модифицированных слоев в пределах от 0,1 до 50 млн^-1 и суммарная толщина модифицированных нижних слоев составляла не менее 30 мм, а намораживание верхних модифицированных слоев начинают сразу после нанесения нижних модифицированных слоев, причем суммарная толщина верхних модифицированных слоев составляет не менее 10 мм, а каждый из верхних слоев содержит добавки аммиака в количестве от 1 до 100 млн^-1 и присадки - водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалина в количестве от 50 до 100 млн^-1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют водную суспензию, прошедшую низкотемпературную вакуумную очистку от химических соединений, ухудшающих гладкость ледовой поверхности.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что применяемую для получения льда воду подвергают предварительной очистке и глубокой деаэрации.

4. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что намораживание верхних слоев льда осуществляют с помощью льдоуборочных машин.

5. Способ по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что для намораживания модифицированных слоев используют воду с температурой не менее 60°.