МОДУЛЬ СПОРТИВНОГО НАПОЛЬНОГО ПОКРЫТИЯ

Полезная модель относится к напольным покрытиям, состоящим из ряда подобных элементов, а именно, к сборно-разборным напольным покрытиям, выполненным из пластиковых плиток, уложенных на поверхность пола для создания игровой поверхности для спортивных единоборств, боевых искусств, а также для различных других видов спорта.
Для целей настоящей полезной модели следующие термины означают:
«модуль» - единичный спортивный коврик, мат, циновка;
«будо» - синтез техник современных японских боевых искусств;
«термопластичные материалы» или «термопласты» - полимерные материалы, способные обратимо переходить при нагревании в высокоэластичное состояние;
«пенополимеры» или «вспененные полимеры» - органические высокопористые материалы, получаемые из синтетических смол;
«ЭВА» - этиленвинилацетат, не содержащая галогены смола на основе олефина, результат сополимеризации этилена и мономера винилацетата;
«ПЭ» - вторичный полиэтилен, полученный в результате рециклинга;
«ЭВА-ПЭ» - этиленвинилацетат-полиэтиленовый вспененный эластомер;
«варка» - процесс обработки термопластов при повышенных температурах, в результате которого термопласты переходят в пластичное состояние, их макромолекулы приходят в движение, при этом осуществляется диффузия полимерных компонентов один в другой с последующим получением общего монолитного изделия;
«ласточкин хвост» - тип разъемного соединения деталей;
«амортизация» - ослабление и поглощение динамических нагрузок.
С развитием спортивной индустрии в России популярность различных видов спорта становится все больше и больше. В том числе растет популярность различных видов единоборств и боевых искусств, пришедших, в частности, из Японии и Китая. Для любителей и профессиональных спортсменов требования к спортивному снаряжению, в частности, к обустройству помещений, также возрастают. Во многих видах спорта важной частью спортивного инвентаря являются маты - спортивные коврики. Существуют специальные спортивные стандарты, касающиеся размеров, цветов, границ и рисунков поверхности, отражающие традиции тех стран, откуда происходят эти виды спорта.
Например, в дзюдо, родиной которого является Япония, применяются следующие стандарты: размеры зоны боя могут варьироваться от 8×8 м до 16×16 м, зона боя должна иметь границу, а поверхность боя должна иметь рельефный рисунок. Поверхность может быть составлена из квадратных модулей размером 1000×1000 мм, которые крепятся между собой и к полу различными способами. Внутренняя часть (сердцевина) мата - татами, название которого также имеет японское происхождение, раньше делалась из сухих морских водорослей или конского волоса, набивалась и прижималась к чехлу, обеспечивая необходимую эластичность мата и обеспечивая определенное поглощение ударов, в том числе от падения, и поддержку бойцов во время боя. Внешняя часть (обшивка), в том числе лицевая сторона, обычно делалась из кожи или прочного текстиля с рельефными узорами в соответствии с японской традицией в этом виде спорта.
На смену матам, которые некоторое время назад использовались и были изготовлены из токсичных и издающих запахи резиновых материалов, полученных путем вулканизации горячим прессованием, пришли различные конструкции из экологически чистых термопластичных материалов.
Известны многочисленные конструкции модулей (матов), используемых для модульных напольных покрытий для различных видов спорта с различной фактурой и физико-механическими свойствами, в том числе многослойные, отдельные слои которых выполнены из вспененных термопластичных материалов, таких, как вспененный материал ЭВА - для йоги (CN 104307136(A), А63В 6/00, 2015) и для игры в гольф (RU 2681799, А63С 19/00, 2019), вспененный полиэтилен для гимнастических ковриков (СN 107930004(A), А63В 6/00, 2018) и для различных соревнований и боевых искусств, таких как дзюдо, карате или борьба (ЕР 2957328 A1, А63С 19/04, 2015).
Известен модуль спортивного напольного покрытия - дзюдо татами мат, выполненный прямоугольным и снабженный элементами соединения с другими модулями. Элементы соединения представляют собой крюкообразную застежку крючок-петля и предназначены для создания ковра татами для дзюдо, который не сдвигается без обеспечения рамы подхода вокруг множества модулей для дзюдо, установленных рядом друг с другом. Каждый модуль - циновка татами - выполнен слоистым, включая пол татами - слой вспененной синтетической смолы - и поверхностный материал. Поверхностный материал обертывает пол татами сверху и сшивается с полом татами. Примером вспененной синтетической смолы, образующей пол татами, является вспененный полиэтилен, а в качестве материала поверхности используется лист поливинилхлорида, полиэтиленовый лист или тому подобное (JP 2013023817 (А), А44В 18/00; E04F 15/02, 2013).
Недостатками известного модуля являются невысокие амортизационные свойства, что не может в достаточной мере обеспечить снижение травматизма спортсменов, и сложность исполнения элементов соединения модулей, что существенно удлиняет время сборки ковра татами.
Известен модуль спортивного напольного покрытия, выполненный, по меньшей мере, из одного слоя вспененного материала, прямоугольной формы с периодически расположенными по периметру прямоугольника выемками для элементов соединения с другими подобными модулями. Отдельные модули могут иметь прямоугольную форму, например, с размерами 1 м × 1 м, 1 м × 2 м и/или 1 м × 4 м. Элементы соединения модулей выполнены из такого же материала с таким же количеством слоев, как и сам модуль для создания ровной сплошной спортивной поверхности. В качестве вспененного материала используют материал на основе вспененного полиэтилена, предпочтительно вспененного сшитого полиэтилена (ЕР 2957328 A1, А63С 19/04, 2015).
Недостатками этого модуля также являются недостаточно высокие амортизационные свойства, что не позволяет обеспечить снижение травматизма спортсменов, а также сложность соединения модулей из-за наличия дополнительных соединительных элементов, что существенно удлиняет время сборки спортивного напольного покрытия при использовании его, в частности, в помещениях, не являющихся спортивными залами.
Наиболее близким по технической сущности к предложенному является модуль спортивного напольного покрытия с верхней, нижней и боковой поверхностями, выполненный из двух слоев упругих полимерных материалов, таких, как ЭВА и ЭВА-ПЭ, причем каждый слой имеет внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, внутренние поверхности первого и второго слоев связаны друг с другом, образуя внутреннюю границу, внешние поверхности представляют верхнюю и нижнюю поверхности модуля, причем верхняя и нижняя поверхности обычно параллельны друг другу, но не параллельны границе; верхняя и нижняя поверхности имеют разные текстуры поверхности или дизайн и/или разные цвета, а по боковой поверхности модуль снабжен элементами соединения с другими модулям напольного покрытия, выполненными в виде чередующихся выступов и соответствующих им по форме пазов, имеющих в плане форму «ласточкина хвоста». Два слоя связаны друг с другом тепловой сваркой и/или клеем (US 2019183273А1, А47С 27/02; E04F 15/10,2019).
Недостатком известного модуля является неравномерность распределения в нем силовой динамической нагрузки из-за соединения слоев вспененного полимерного материала посредством тепловой сварки и/или клея, что приводит к снижению амортизационных свойств модуля и, как следствие, к возможному повышению травматизма спортсменов.
Технической проблемой является создание спортивного напольного покрытия, состоящего из отдельных модулей и позволяющего пользователю в кратчайшее время размещать модули на полу не только в залах, предназначенных для боевых искусств, но и в различных зданиях - школах, аудиториях вузов и т.п., которые обычно не используются, но можно было бы использовать для игр или любых спортивных соревнований, в том числе по боевым искусствам, таким как дзюдо, и легко разбирать и снимать их после использования.
Технический результат от использования предложенного модуля спортивного напольного покрытия и напольного покрытия в целом заключается в повышении его амортизационных свойств за счет поглощения ударных и сдвиговых воздействий, что приводит к повышению безопасности эксплуатации и, как следствие, к снижению травматизма спортсменов.
Техническая проблема решается, а технический результат достигается за счет того, что модуль спортивного напольного покрытия, выполненный с верхней и нижней параллельными одна другой поверхностями и боковой поверхностью, состоящий из верхнего и нижнего слоев вспененной полимерной композиции на основе этиленвинилацетата и снабженный по боковой поверхности элементами соединения с другими модулями напольного покрытия, выполненными в виде чередующихся выступов и соответствующих им по форме пазов, снабжен средним слоем из вспененной полимерной композиции на основе этиленвинилацетата, расположенным между верхним и нижним слоями и соединенным с ними посредством варки, при этом соотношение усредненных толщин верхнего, среднего и нижнего слоев составляет от 1:1:1 до 1:4:1, а соотношение плотностей вспененной полимерной композиции на основе этиленвинилацетата верхнего, среднего и нижнего слоев составляет от 1:1,1:1 до 1:1,5:1 соответственно.
Предпочтительно, что усредненная толщина верхнего слоя модуля больше или равна 5 мм, но меньше или равна 15 мм.
3
3
Предпочтительно, что плотность верхнего слоя модуля больше или равна 140 кг/м, но меньше или равна 160 кг/м.
В частных случаях исполнения модуль может быть выполнен прямоугольным или квадратным с элементами соединения с другими модулями напольного покрытия с чередующимися выступами и соответствующими им по форме пазами, имеющими в плане форму «ласточкина хвоста».
В частных случаях исполнения модуль может быть выполнен треугольным или шестиугольным с элементами соединения с другими модулями напольного покрытия с чередующимися выступами и соответствующими им по форме пазами, имеющими в плане эллипсовидную форму.
В частных случаях исполнения верхняя и нижняя поверхности модуля могут иметь разные текстуры поверхности или дизайн и/или разные цвета.
Полезная модель поясняется чертежами.
Для большей наглядности соотношения между отдельными конструктивными элементами модуля изменены.
На Фиг. 1 изображен вертикальный разрез модуля, где h1 - усредненная толщина верхнего слоя модуля; h2 - усредненная толщина среднего слоя модуля; h3 - усредненная толщина нижнего слоя модуля; на Фиг. 2 - вид модуля в аксонометрии; на Фиг. 3 - вид в плане модульного напольного покрытия, состоящего из ряда подобных квадратных модулей; на Фиг. 4 - вид в плане модульного напольного покрытия, состоящего из ряда подобных треугольных модулей; на Фиг. 5 - вид в плане модульного напольного покрытия, состоящего из ряда подобных шестиугольных модулей.
Модуль для спортивного напольного покрытия (Фиг. 1) с верхней поверхностью 1 и нижней поверхностью 2 состоит из верхнего слоя 3 усредненной толщины h1, среднего слоя 4 усредненной толщины h2 и нижнего слоя 5 усредненной толщины h3, выполненных из вспененной полимерной композиции на основе этиленвинилацетата и соединенных между собой посредством варки. Модуль (Фиг. 2) снабжен по боковой поверхности элементами соединения с другими модулями напольного покрытия, выполненными в виде чередующихся выступов 6 и соответствующих им по форме пазов 7. Модульное спортивное напольное покрытие (Фиг. 3) собрано из квадратных модулей, соединенных между собой посредством замкового соединения «ласточкин хвост», в котором выступы 6 одного модуля входят в соответствующие им по форме пазы 7 соседнего модуля. Модульное спортивное напольное покрытие (Фиг. 4) собрано из треугольных модулей, соединенных между собой посредством замкового соединения, в котором выступы 6 эллипсовидной формы в плане одного модуля входят в соответствующие им по форме пазы 7 соседнего модуля. Модульное спортивное напольное покрытие (Фиг. 5) собрано из шестиугольных модулей, соединенных между собой посредством замкового соединения, в котором выступы 6 эллипсовидной формы в плане одного модуля входят в соответствующие им по форме пазы 7 соседнего модуля.
Верхняя поверхность 1 модуля и нижняя поверхность 2 модуля параллельны одна другой, а в процессе варки слоев модуля происходит диффузия полимерных компонентов один в другой, что делает линии раздела слоев не параллельными верхней поверхности модуля 1 и нижней поверхности модуля 2, а несколько волнистыми, что приводит к необходимости определения усредненного значения толщины каждого слоя.
Верхний слой 3 и нижний слой 5 модуля выполнены из материала одинакового качества, одинаковых плотности и толщины и могут отличаться лишь окраской и/или текстурой и дизайном поверхностей. Это позволяет обе поверхности модуля, как верхнюю 1, так и нижнюю 2 использовать в качестве рабочей поверхности, и, при необходимости, в процессе укладки напольного покрытия переворачивать модуль необходимой стороной кверху для того, чтобы, не изменяя качественных свойств покрытия, сформировать спортивную поверхность требуемых для того или иного вида спорта сочетания цветов и рисунков. Например, можно уложить модули, создав поверхность шахматной доски.
В процессе эксплуатации модуля, при проведении тех или иных спортивных мероприятий - спортивных единоборств, боевых искусств и т.п., модули напольных покрытий и сами напольные покрытия подвергаются как ударным, так и сдвиговым воздействиям.
Для среднего слоя 4 используют материал ЭВА больших, чем верхний слой 3 и нижний слой 5 усредненной толщины и плотности, что позволяет гасить (амортизировать) продольные ударные и сжимающие усилия, которые возникают в верхнем слое 3 модуля в процессе спортивных состязаний, что приводит к повышению амортизационных свойств верхнего слоя 3 модуля и соответственно самого модуля в целом. Фактически средний слой 4 модуля выполняет функцию буфера или демпфера.
Для повышения амортизирующего эффекта модуля соотношение усредненных толщин верхнего, среднего и нижнего слоев составляет от 1:1:1 до 1:4:1. Толщины среднего слоя 4 модуля меньше толщины верхнего слоя 3 модуля недостаточно для того, чтобы погасить ударные и сдвиговые воздействия, передаваемые среднему слою 4 от верхнего слоя 3, а выполнение толщины среднего слоя 4 модуля, превышающей толщину верхнего слоя модуля более, чем в 4 раза, приводит к повышению материалоемкости модуля без существенного увеличения амортизационных свойств.
Соотношение плотностей вспененной полимерной композиции на основе этиленвинилацетата верхнего, среднего и нижнего слоев составляет от 1:1,1:1 до 1:1,5:1, т.к. использование материала среднего слоя 4 модуля с плотностью меньше, чем в 1,1 раза превышающей плотность верхнего слоя 3 модуля не позволяет достаточно погасить ударные и сдвиговые воздействия, передаваемые среднему слою 4 от верхнего слоя 3, следовательно, не позволяет повысить амортизационные свойства модуля, а превышающей более чем в 1,5 раза, удорожает стоимость модуля, при этом ухудшаются другие его механические характеристики такие, как эластичность.
Предпочтительно, что средняя толщина верхнего слоя 3 модуля больше или равна 5 мм, но меньше или равна 15 мм. При этом общая толщина модуля составляет от 15 до 90 мм. Модули с общей толщиной менее 15 мм могут использоваться для напольных покрытий, например, детских игровых помещений.
3
3
Предпочтительно, что плотность вспененной полимерной композиции на основе этиленвинилацетата верхнего слоя больше или равна 140 кг/м, но меньше или равна 160 кг/м.
Посредством процесса варки трех слоев вспененной полимерной композиции на основе этиленвинилацетата - вспененного ЭВА модуль спортивного напольного покрытия выполнен монолитным.
Материал ЭВА - это высокоэффективный вспененный каучук - композиционный полимерный материал, отличающийся высоким уровнем экологической безопасности. ЭВА - легкий (в 4 раза легче, чем ПВХ) и упругий материал, имеющий хорошие амортизирующие свойства, высокую износостойкость, диэлектричный, стоек к воздействию химических веществ, бактерий и грибков, не вызывает аллергии. Он значительно превосходит полиэтилен по прозрачности и эластичности при низких температурах. Материал ЭВА имеет большой диапазон плотностей, которые зависят от содержания составляющих его компонентов, в частности, вспенивателя и винилацетата, что определяет его механические свойства.
Таким образом, ЭВА практически превосходит по своим качествам все известные на сегодняшний день полимеры, используемые для производства модулей спортивных напольных покрытий.
Для модулей напольных покрытий, получивших широко распространенное название «будо маты», используемых преимущественно для спортивных единоборств и современных японских боевых искусств, таких как айкидо, дзюдо, дзюдзицу, кэндо, карате и т.п., существуют требования не только к их амортизационным свойствам, но и другим механическим свойствам, таким, как твердость или шорность (твердость, измеряемая в ШОР), а также эластичность.
При одинаковой твердости модуля различные величины его плотности характеризуют различную эластичность. Требуемая твердость модуля для комфортности того или иного спортивного состязания должна сочетаться с достаточной мягкостью модуля, позволяющей повысить травмобезопасность спортсменов при падениях.
Способность «будо мата» сохранять размер и форму в процессе эксплуатации определяется его остаточной деформацией, зависящей от плотности материалов, из которых он изготовлен - чем больше плотность, тем меньше остаточная деформация и тем больше срок безопасной эксплуатации.
Трехслойный модуль из ЭВА при заявленных диапазонах соотношений усредненной толщины слоев и их плотностей позволяет получить оптимальное сочетание твердости модуля спортивного напольного покрытия и его эластичности при минимальной остаточной деформации.
Рекомендуемые толщина и твердость «будо матов» для единоборств и боевых искусств: 20-40 мм, твердость 40 шор; для йоги, пилатеса и детского фитнеса - 10-20 мм, твердость 50-55 Шор.
Пример 1.
3
3
3
Модуль спортивного напольного покрытия для дзюдо квадратный с размерами 1000 × 1000 мм с замковым соединением «ласточкин хвост» с верхним слоем синего цвета с усредненной толщиной слоя 10 мм из материала ЭВА с плотностью 140 кг/м, средним слоем черного цвета с усредненной толщиной слоя 20 мм из материала ЭВА с плотностью 160 кг/м и нижним слоем красного цвета с усредненной толщиной слоя 10 мм из материала ЭВА с плотностью 140 кг/м, соединенными варкой, представляет собой «будо мат» толщиной 40 мм с твердостью 40 ШОР по поверхности, обладающий высокими амортизационными свойствами и повышенным сроком износа.
Пример 2.
3
3
3
Модуль спортивного напольного покрытия для йоги квадратный с размерами 1000 × 1000 мм с замковым соединением «ласточкин хвост» с верхним слоем с усредненной толщиной слоя 5 мм из материала ЭВА с плотностью 160 кг/м, средним слоем с усредненной толщиной слоя 10 мм из материала ЭВА с плотностью 180 кг/м и нижним слоем с усредненной толщиной слоя 5 мм из материала ЭВА с плотностью 160 кг/м, соединенными варкой, представляет собой «будо мат» толщиной 20 мм с твердостью 55 ШОР по поверхности, обладающий высокими амортизационными свойствами.
Трехслойные модули из материала ЭВА, полученные в результате варки, не имеют клеевых или сварных швов, что предотвращает возможность их расслоения в результате воздействия динамических нагрузок.
Предложенное техническое решение позволяет создать модуль спортивного напольного покрытия с повышенными амортизационными свойствами, что позволяет получить модульное покрытие с повышенной безопасностью эксплуатации, что, в свою очередь, позволяет снизить травматизм спортсменов.
Использование спортивного напольного покрытия, состоящего из отдельных модулей, позволяет пользователю в кратчайшее время размещать модули на полу не только в залах, предназначенных для боевых искусств, но и в различных зданиях - школах, аудиториях вузов и т.п., которые обычно не используются, но можно было бы использовать для различных игр или соревнований, в частности, по боевым искусствам, таким как дзюдо, и легко разбирать и снимать их после использования.