способ получения многослойного ледового покрытия для керлинга

Формула изобретения

1. Способ получения многослойного ледового покрытия для керлинга, включающий формирование ледовой подосновы, обладающей повышенной твердостью и по структуре и скользящим свойствам близкой к монокристаллическому льду, 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 формируют подоснову путем последовательного намораживания нескольких чистых без добавок слоев толщиной не более 1 мм каждый, на подоснове с помощью воды температурой не мене 60°С намораживают модифицированные выступы - пабблы, содержащие добавки аммиака в количестве от 0,1 до 100 млн^-1 и водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалин 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 любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что применяемую для получения льда воду подвергают предварительной очистке и глубокой деаэрации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к созданию искусственного льда для игры в керлинг и может быть использовано при создании искусственных площадок для этой игры. Ледовое покрытие для керлинга представляет собой твердую предельно гладкую и ровную ледовую подоснову, на которую вручную из специального сосуда разбрызгивается вода. Замерзшие на ровной поверхности льда водяные капли называют пабблами. В результате создается поверхность, равномерно покрытая микронеровностями, по которым и скользит игровой камень. В отличие от просто гладкой поверхности скольжение по льду с нанесенными пабблами более управляемо и позволяет команде точнее выполнять игровые маневры.

Однако при нанесении пабблов из обычной воды, даже прошедшей все стадии очистки, пабблы истираютя до окончания игрового периода. Таким образом, задачей изобретения является разработка и создание способа получения многослойного ледового покрытия для керлинга, при использовании которого нижняя часть (подоснова) обладает повышенной твердостью и по структуре и скользкости близка к монокристаллическому льду, а пабблы обладают большим временем износа и сохраняются до конца игры.

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, уменьшает его твердость,

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

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

Указанные недостатки 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 обладает недостаточно низким коэффициентом трения, и пабблы, нанесенные методом разбрызгивания из воды такого же состава быстро истираются и к концу игры поверхность льда становится гладкой, без регулярного рельефа, что значительно ухудшает условия игры и точность проведения «камня».

Известен способ получения многослойного льда, пригодного для керлинга, который получают путем формирования ледяной подосновы, обладающей повышенной твердостью и по структуре близкой к монокристаллическому льду (патент RU № 2274810 от 10.02.05).

Технический результат изобретения заключается в увеличении времени сохранения полученной структуры ледового покрытия, которое обеспечивается за счет наносимых на твердую ледяную подоснову пабблов особого состава, которые в свою очередь имеют большое время износа.

Технический результат достигается тем, что заявленный способ получения многослойного ледового покрытия для керлинга, включающий формирование ледовой подосновы, обладающей повышенной твердостью и по структуре и скользящим свойствам близкой к монокристаллическому льду, 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 перфтордекалин, затем формируют подоснову путем последовательного намораживания нескольких чистых без добавок слоев толщиной не более 1 мм каждый, на подоснове с помощью воды температурой не менее 60°С намораживают модифицированные выступы - пабблы, содержащие добавки аммиака в количестве от 0,1 ppm до 100 ppm и водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалин в количестве от 50 ppm до 100 ppm.

Кроме того, используется водная суспензия, прошедшая низкотемпературную вакуумную очистку от химических соединений, ухудшающих гладкость ледовой поверхности.

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

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

В качестве добавок для нанесения адгезионного слоя выбрана водная суспензия политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалин в количестве от 1 ppm до 50 ppm.

В качестве добавок для формирования пабблов выбраны аммиак в количестве от 0,1 ppm до 100 ppm и водная суспензия политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалин в количестве от 50 ppm до 100 ppm.

Выбор данных интервалов обусловлен следующим. Авторами изобретения в процессе исследований обнаружено, что при введении добавок в адгезионный слой в указанных пределах концентраций не наблюдалось отслоений ледового массива и не возникало трещин при формировании ледового массива. При формировании модифицированных пабблов с добавками водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалин в количестве не менее 50 ppm и не более 100 ppm и аммиака в количестве не менее 0,1 ppm и не более 100 ppm, скользящие свойства получаемой поверхности увеличиваются, в то время как период износа и "стирания" пабблов существенно возрастает.

Выбор верхних пределов обусловлен достижением требуемого уровня твердости и износостойкости пабблов и скользящих свойств ледовой подосновы.

Выбор нижних пределов значений определен минимально допустимым количеством добавок для получения технического результата.

Кроме того, авторами настоящего изобретения определено, что использование добавки водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалин в количестве более 100 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 при намораживании пабблов обеспечивает дополнительное увеличение твердости пабблов и весьма стабильное возрастание скользящих свойств. Так что введение такой добавки (в сочетании с другими заявленными добавками) создает условия для получения и длительного сохранения специфической поверхности льда для керлинга с лучшими физико-механическими свойствами по сравнению со всеми известными аналогами.

Следует отметить, что использование добавки водной суспензии политетрафторэтилена и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и/или перфтордекалин 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 модифицированных пабблов: при заливке в специальное заливочное устройство используют воду температурой не менее 60°С, что является важным для снижения скорости кристаллизации льда.

Способ иллюстрирует чертеж, на котором показаны:

1 - твердый монолит, включающий адгезионный слой и подоснову,

2 - пабблы,

3 - "чистые" слои, толщиной до 1 мм каждый,

4 - уровень разметки,

5 - адгезионный слой.

Пример 1 реализации заявленного способа

Для получения многослойного ледового покрытия для керлинга сначала намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1,1 мм с добавкой 45 ppm композита - водной суспензии политетрафторэтилена и перфтордекалин, затем формировали подоснову путем последовательного намораживания нескольких чистых без добавок слоев толщиной 0,8 мм каждый.

Подоснова была сформирована обладающей повышенной твердостью и по структуре близкой к монокристаллическому льду.

На подоснове с помощью воды температурой 60°С намораживали модифицированные выступы - пабблы, содержащие добавки аммиака в количестве 0,1 ppm и водной суспензии политетрафторэтилена и перфтордекалин в количестве 60 ppm.

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

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.

Пример 2 реализации заявленного способа

Для получения многослойного ледового покрытия для керлинга сначала намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1,1 мм с добавкой 50 ppm композита - водной суспензии политетрафторэтилена и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалин.

Формировали подоснову путем последовательного намораживания чистых без добавок слоев толщиной 1 мм каждый.

Подоснова была сформирована обладающей повышенной твердостью и по структуре близкой к монокристаллическому льду.

На подоснове с помощью воды температурой 65°С намораживали модифицированные выступы - пабблы, содержащие добавки аммиака в количестве 100 ppm и водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом в количестве 100 ppm.

Пример 3 реализации заявленного способа

Все условия получения льда остались такими же, как и в примере 1, за исключением того, что модифицированные выступы - пабблы содержали добавки аммиака в количестве 30 ppm и водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом в количестве 70 ppm.

Пример 4 реализации заявленного способа

Все условия получения льда остались такими же, как и в примере 1, за исключением того, что модифицированные выступы - пабблы содержали добавки аммиака в количестве 15 ppm и водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом в количестве 80 ppm.

Пример 5 реализации заявленного способа

Все условия получения льда остались такими же, как и в примере 1, за исключением того, что намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1, 2 мм с добавкой 35 ppm композита - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, затем формировали подоснову путем последовательного намораживания нескольких чистых без добавок слоев толщиной 0,95 мм каждый.

Подоснова была сформирована обладающей повышенной твердостью и по структуре близкой к монокристаллическому льду.

На подоснове с помощью воды температурой не менее 70°С намораживали модифицированные выступы - пабблы, содержащие добавки аммиака в количестве 50 ppm и перфтордекалин в количестве 0,2 ppm.

Приведенные примеры наглядно подтверждают, что при реализации заявленного способа возможно получение вышеуказанного технического результата.