ИСКУССТВЕННЫЙ СИНТЕТИЧЕСКИЙ КАТОК

Полезная модель относится к области спорта и массовых развлечений и может быть использована, в частности, при сооружении синтетических катков.
Для оценки новизны заявленного решения рассмотрим ряд известных заявителю технических средств аналогичного назначения, характеризуемых совокупностью сходных с заявленной полезной моделью признаков, известных из сведений, ставших общедоступными до даты приоритета полезной модели.
Известно, что лучшим материалом для создания катков является натуральный лед, обладающий уникальным сочетанием свойств. Он достаточно твердый, но уступает по твердости железу и благодаря этому царапается коньком, позволяя зацепиться за поверхность катка, не давая в то же время врезаться коньку слишком глубоко. Таким образом обеспечивается не только возможность скольжения по ледовой поверхности, но и возможность торможения на ней, что особенно важно при проведении тренировочных и учебных спортивных занятий, когда условиям безопасности катания придается повышенное значение. При этом натуральный лед достаточно прочен и, самое главное, обладает высокими антифрикционными свойствами, т.е. низким коэффициентом трения (в данном случае - трения скольжения). При трении конька о лед в зоне их контакта происходит сильный локальный нагрев поверхности льда. В результате лед в указанной зоне плавится, а образовавшаяся вода служит своего рода смазкой, обеспечивающей необходимое скольжение.
Все возрастающая потребность в занятиях спортом заставляет искать новые возможности для создания ледовых площадок. Широко известны катки, основу которых составляет искусственный лед, т.е. лед, получаемый из воды с помощью холодильных установок (см., например, патенты России №№1510484, 2276312, патент США №6517442, патент Великобритании №1416700). Для повышения прочности искусственный лед может содержать различные добавки, например, влагопоглощающий полимер (см. патент США №5261245). Однако для возведения искусственных катков требуются дорогостоящее и энергоемкое холодильное оборудование, длительные подготовительные и пусконаладочные работы.
В связи с этим более предпочтительными являются синтетические катки, т.е. площадки для катания на обычных коньках, содержащие покрытие, имитирующее натуральный лед.
Известны площадки для занятий зимними видами спорта, представляющие собой жесткое основание (бетон, асфальт и т.п.), на котором смонтировано синтетическое покрытие в виде имитатора льда. Последнее обычно содержит прочную твердую основу (подложку) из пластика - материала на основе полимеров (чаще - полиэтилена). При этом основа покрытия может быть выполнена цельной (цельнопластиковые панели фирмы «Интер Айс»), либо армированной (панели фирмы «Викинг Айс» с прослойкой из высококачественной фанеры, препятствующей деформации основы). Для улучшения антифрикционных свойств поверхность синтетического льда обрабатывается специальной жидкой или легкоплавкой смазкой, например, силиконовым воском (см. патент США №4310588).
Известен синтетический каток, включающий покрытие в виде имитатора льда, представляющее собой прочную основу из полимерных пластин (полиэтиленовых, полиуретановых или полипропиленовых), на верхнюю поверхность которых для улучшения скольжения нанесен слой силиконовой смазки. Для обеспечения возможности торможения на поверхности полимерных пластин выполнен рельеф в виде множества микровпадин с небольшой глубиной (не более 1 мм), см. заявку на выдачу патента России на изобретение №2005124696, опубликованную 02.10.2007 г.
Основным недостатком данного технического решения, равно как и вышеназванных аналогов, является достаточно высокий коэффициент трения синтетического покрытия, что не позволяет добиться на синтетическом льду такого же скольжения, как и на натуральном. За счет высокого трения о поверхность льда конек может сильно (до 100°С) раскаляться, при этом износ конька возрастает в несколько раз.
Кроме того, цельнопластиковый лед из полимерных материалов подвержен деформации за счет линейного расширения (полимерам свойственна хладотекучесть), а армированный фанерой - коробится при изменении влажности. К тому же смазка, наносимая на синтетическое покрытие, оставляет при падении трудноудаляемые пятна на одежде пользователя.
Указанные недостатки обусловливают ненадежность конструкции известного синтетического катка, а также низкие эксплуатационные показатели и потребительские свойства.
Известен искусственный синтетический каток, включающий основание и нанесенное на него синтетическое покрытие в виде имитатора льда, который характеризуется тем, что синтетическое покрытие в виде имитатора льда выполнено из этиленкарбоната, см. патент РФ №74079, патентообладателем которого является заявитель данного технического решения.
Известное техническое решение позволяет создавать площадки катания на искусственном льду, обладающие улучшенными эксплуатационными показателями и потребительскими свойствами.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемой полезной модели. Основным недостатком прототипа является то, что температура плавления синтетического покрытия из этиленкарбоната равняется 36,4°С, что существенно сужает область применения такого покрытия только искусственными катками, размещенными в закрытых помещениях. На искусственных катках, сооружаемых на открытом воздухе, такое покрытие требует дополнительных мер по разогреву лезвий коньков по меньшей мере до температуры плавления этиленкарбоната.
Настоящая полезная модель направлена на решение задачи расширения функциональных возможностей искусственных синтетических катков за счет снабжения их покрытием, позволяющим их сооружение как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе.
Сущность заявляемой полезной модели выражается в следующей совокупности существенных признаков, достаточной для достижения поставленной цели.
Согласно полезной модели искусственный синтетический каток, включающий основание и нанесенное на него синтетическое покрытие в виде имитатора льда, характеризуется тем, что в качестве материала для создания синтетического покрытия использован бутиленкарбонат и/или глицеринкарбонат и/или пропиленкарбонат или виниленкарбонат, а также смесь по меньшей мере одного из них с этиленкарбонатом.
Заявленное техническое решение является новым, так как заявленный объект характеризуется наличием новой совокупности признаков, отсутствующих в известных из уровня техники аналогичных решениях.
За счет реализации существенных признаков полезной модели достигается новый технический результат, заключающийся в том, что покрытие, выполненное из циклических органических карбонатов, к которым относятся бутиленкарбонат, глицеринкарбонат, пропиленкарбонат и виниленкарбонат и их смеси, а также смесь любого из них с этиленкарбонатом, имеет температуру плавления ниже, чем температура плавления этиленкарбоната. Выполнение покрытия из вышеуказанных карбонатов и их смесей позволяет подобрать температуру плавления покрытия в соответствии с существующими природными условиями в месте сооружения искусственного катка с учетом сезонных колебаний температуры окружающей каток среды.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлен разрез по предложенному катку.
Искусственный синтетический каток, включающий основание 1 и нанесенное на него синтетическое покрытие 2 в виде имитатора льда. В качестве материала для создания синтетического покрытия 2 использован бутиленкарбонат и/или глицеринкарбонат и/или пропиленкарбонат или виниленкарбонат, а также смесь по меньшей мере одного из них с этиленкарбонатом.
Устройство работает следующим образом.
Покрытие 2 из одного из циклических карбонатов или их смесей а образуют поверх заранее подготовленного основания 1. В отличие от полимеров, которые являются высокомолекулярными соединениями, циклические карбонаты являются низкомолекулярным соединением и представляют собой циклические органические сложные эфиры, образованные из реакции окиси этилена или оксида бутилена с диоксидом углерода. Внешне они представляют собой бесцветные кристаллы без запаха. В отличие от полимерных материалов, способных лишь поглощать энергию, выделяющуюся при трении, и в итоге - разрушаться, циклические карбонаты способны поглощать указанную энергию, переходя из твердого состояния в жидкое. В связи с этим выполненное из них покрытие 2 не подвержено термическому разрушению в зоне контакта с коньком, а сам конек не разогревается до опасной для потребителя температуры, как это происходит при использовании полимерных покрытий. Образующийся при трении в зоне контакта с коньком жидкий слой карбоната выполняет роль смазки, аналогичной воде, выделяющейся при катании на натуральном льду, что обеспечивает высокие антифрикционные свойства предлагаемого покрытия.
Циклические карбонаты в настоящее время широко применяются как «безопасные» и экологически безвредные растворители, заменяющие агрессивные вещества, такие как дихлорметан, ацетон, ароматические растворители и другие легколетучие и опасные растворители. Циклические карбонаты также используются в качестве химически активных промежуточных продуктов, заменив во многих реакциях окись этилена и окись пропилена и пропиленгликоли.
В таблице 1 приведены физико-механические свойства основных известных циклических карбонатов. ЕС - этиленкарбонат, РС - припиленкарбонат, ВС - бутиленкарбонат, ЕС-75 - смесь этиленкарбоната и припиленкарбоната (75/25 по массе), ЕС-50 - смесь этиленкарбоната и припиленкарбоната (50/50 по массе), ЕС-25 - смесь этиленкарбоната и припиленкарбоната (25/75 по массе).
Таблица 1
ЕС
PC
ВС
ЕС-75
ЕС-50
ЕС-25
Карбонат (вес.%,)
99,8-99,95
99,8-99,95
99,8-99,95
99,8-99,95
99,8-99,95
99,8-99,95
Содержание гликоля (вес.%,)
0,005-0,02
0,02-0,10
0,02-0,1
0,03-0,10
0,03-0,10
0,03-0,10
Вода (вес.%,)
0,01-0,05
0,01-0,05
0,01-0,10
0,01-0,10
0,01-0,10
0,01-0,10
Зола (вес.%)
0-0,0002
0-0,0002
0,0002
0,0002
0,0002
0,0002
Ph(10% водный раствор)
6,7-7,0
6,7-7,0
6,7-7,0
6,7-7,0
6,7-7,0
6,7-7,0
Молекулярная масса (г/моль)
88,06
102,09
116,12
91,19
94,55
98,18
Температура кипения (°С)
248
242
251
246-247
244-245
243-244
Температура замерзания (°С)
-
-49
<-45
17
-10
<-51
Температура плавления (°С)
36,4
Температура воспламенения (°С)
320
275
275
305-310
295-300
285-290
Плотность (г/мл, 25°С)
1,338*
1,200
1,141
1,302
1,266
1,232
Плотность (г/мл, 40°С)
1,321
1,183
1,127
1,259
1,251
1,217
По имеющимся данным температура плавления глицеринкарбоната составляет -69°С, виниленкарбоната - 22°С.
Таким образом, выполнение синтетического покрытия, имитирующего лед, из указанных циклических карбонатов и их смесей, благодаря их особым физико-химическим свойствам, обеспечивает решение поставленной задачи - расширения функциональных возможностей искусственных синтетических катков за счет снабжения их покрытием, позволяющим их сооружение как в закрытых помещениях, так и на открытом воздухе, а также обеспечения возможности подбирать температуру плавления покрытия в соответствии с существующими природными условиями в месте сооружения искусственного катка с учетом сезонных колебаний температуры окружающей каток среды.
Возможность промышленного применения заявленного технического решения не вызывает сомнений, так как оно может быть реализовано с использованием известных технических средств и технологий.