СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОГО ЛЕДОВОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ ХОККЕЯ
METHOD OF ARRANGING MULTILAYERED ICE COVER FOR HOCKEY

Изобретение относится к созданию искусственного льда и может быть использовано в спорте для хоккея 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, 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, обладал недостаточно низким коэффициентом трения и, соответственно, недостаточно высокими скоростными свойствами.
Известен способ получения многослойного льда, пригодного для хоккея, (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 хоккея.
Технический результат изобретения заключается в повышении устойчивости льда к разрушающим нагрузкам в хоккее, увеличении его пластичности, т.е. уменьшении количества сколов и куржака после проведения матча и увеличении скользящих свойств ледовой поверхности, сохранении оптической прозрачности.
Технический результат достигается тем, что заявленный способ получения многослойного ледового покрытия для хоккея, 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, также 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 поочередно циклами намораживают водяные слои с разным химическим составом при использовании в одном цикле последовательно друг за другом нанесенных нескольких чистых без добавок слоев и нескольких последовательно друг за другом нанесенных модифицированных слоев, содержащих добавки аммиака в количестве от 1 ppm до 100 ppm и/или водной суспензии политетрафторэтилена, и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и/или перфтордекалина в количестве от 0,1 ppm до 50 ppm, причем суммарная толщина модифицированных слоев составляет не более 2 мм в одном цикле при формировании хоккейной подосновы, а суммарная толщина чистых слоев составляет не менее 5 мм в одном цикле.
После нанесения 2, 3 или 4-го модифицированного слоя укладывают хоккейную разметку, затем наносят не менее 2-х чистых слоев воды без присадок с температурой, не превышающей 15÷20°С, для предотвращения отслоения (всплытия) элементов разметки. Укладка разметки на модифицированные слои обеспечивает дополнительную ее адгезию (прилипание) ко льду, а последующие холодные слои чистой воды предотвращают отслоение и всплытие.
Для улучшения оптического восприятия рекламные баннеры укладываются после 2-3-х чистых слоев воды. На них также наносят не менее двух слоев чистой воды без присадок и с температурой 15÷20°С.
После нанесения разметки и рекламы на хоккейную подоснову проводят намораживание верхних модифицированных слоев с добавками аммиака в количестве от 1 ppm до 100 ppm и/или водной суспензии политетрафторэтилена, и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и/или перфтордекалина в количестве от 0,1 ppm до 50 ppm, так что суммарная толщина верхних модифицированных слоев составляет не менее 10 мм.
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.
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 хоккейных турниров недопустимо (лед не должен крошиться). В связи с этим 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 высокой износостойкостью (минимальным количеством снежного крошева и куржака после проведения хоккейных матчей).
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 хоккейных матчей.
Следует отметить, что использование добавки водной суспензии политетрафторэтилена, и/или сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и/или перфтордекалина и аммиака 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.
Выбор толщины модифицированных слоев не более 2 мм в одном цикле (последовательности нанесения "чистого" и модифицированного слоев) при формировании хоккейной подосновы обусловлен тем, что при большей толщине слоя происходит излишнее размягчение ледяного монолита, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на скоростных качествах льда. Именно чередованием чистого слоя толщиной 5 мм и модифицированного - 2 мм достигается оптимальный баланс скользящих и пластических свойств хоккейной подосновы.
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 - хоккейная подоснова,
2 - уровень разметки и рекламы,
3 - адгезионный слой,
4 - "чистые" слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не менее 5,
5 - модифицированные слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не более 2-х, концентрация - от 0,1 до 10 ppm,
6 - "чистые" слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не менее 5,
7 - модифицированные слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не более 2-х, концентрация- от 0,1 до 10 ppm,
8 - "чистые" слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не менее 5,
9 - модифицированные слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не более 2-х, концентрация - от 0,1 до 10 ppm,
10 - "чистые" слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не менее 5,
11 - модифицированные слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не более 2-х, концентрация - от 0,1 до 10 ppm,
12 - "чистые" слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не менее 5,
13 - модифицированные слои, толщиной до 1 мм каждый, количество слоев не более 2-х, концентрация - от 0,1 до 10 ppm,
14 - верхние модифицированные слои, суммарная толщина намораживаемых слоев не менее 10 мм, заливка осуществляется льдозаливочным комбайном, концентрация NH3 от 1 до 100 ppm, - от 0,1 до 50 ppm.
Пример 1 реализации заявленного способа.
Получение многослойного ледового покрытия для хоккея.
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 поочередно циклами намораживают водяные слои с разным химическим составом.
В одном цикле последовательно друг за другом наносили чистые без добавок слои. Суммарная толщина чистых слоев составила 5 мм в одном цикле.
Затем последовательно друг за другом наносили модифицированные слои, содержащие добавки аммиака в количестве 1 ppm и водной суспензии политетрафторэтилена, и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и перфтордекалина в количестве 0,1 ppm.
Суммарная толщина модифицированных слоев составила 2 мм в одном цикле.
В завершающем цикле нижних слоев на последний модифицированный слой была нанесена разметка, и через 2 холодных чистых слоя - реклама. Завершили хоккейную подоснову 3 чистых слоя холодной воды.
Далее на хоккейную подоснову намораживали верхние модифицированные слои с добавками аммиака в количестве 1 ppm и присадками - водной суспензии политетрафторэтилена, и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и перфтордекалина в количестве 50 ppm, суммарная толщина верхних модифицированных слоев составила 10 мм.
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 мкСм/см-1, рН до 7,8, содержание растворенного кислорода - до 1 мг/л.
Получали лед с повышенной устойчивостью к разрушающим нагрузкам в хоккее, увеличенной пластичностью, т.е. количество сколов и куржака после проведения матча уменьшено. Скользящие свойства ледовой поверхности выше, чем в случае иной технологии нанесения льда для хоккея.
Пример 2 реализации заявленного способа.
Для получения многослойного ледового покрытия для хоккея формировали подоснову: сначала намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1,3 мм с добавкой 25 ppm композита - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалина.
Затем поочередно циклами намораживают водяные слои с разным химическим составом.
В одном цикле последовательно друг за другом наносили чистые без добавок слои. Суммарная толщина чистых слоев составила 6 мм в одном цикле.
Затем последовательно друг за другом наносили модифицированные слои, содержащие добавки аммиака в количестве 100 ppm и водной суспензии политетрафторэтилена, и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и перфтордекалина в количестве 50,5 ppm.
Суммарная толщина модифицированных слоев составила 1,2 мм в одном цикле.
В завершающем цикле нижних слоев на последний модифицированный слой была нанесена разметка, и через 2 холодных чистых слоя - реклама. Завершили хоккейную подоснову 3 чистых слоя холодной воды.
Далее на хоккейную подоснову намораживали верхние модифицированные слои с добавками аммиака в количестве 100 ppm и присадками - водной суспензии политетрафторэтилена, и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и перфтордекалина в количестве 50 ppm, суммарная толщина верхних модифицированных слоев составила 12 мм.
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 мкСм/см-1, рН до 7,8, содержание растворенного кислорода - до 1 мг/л.
Получили лед с высокой устойчивостью к разрушающим нагрузкам в хоккее, большой пластичностью, т.е. количество сколов и куржака после проведения матча значительно меньше. Скользящие свойства ледовой поверхности также оказались значительно выше, чем в случае иной технологии нанесения льда для хоккея.
Пример 3 реализации заявленного способа.
Получение многослойного ледового покрытия для хоккея.
Формировали подоснову: сначала намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1,3 мм с добавкой 35 ppm композита - водной суспензии политетрафторэтилена, и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и перфтордекалина.
Затем поочередно циклами намораживали водяные слои с разным химическим составом.
В одном цикле последовательно друг за другом наносили чистые без добавок слои. Суммарная толщина чистых слоев составила 5,2 мм в одном цикле.
Затем последовательно друг за другом наносили модифицированные слои, содержащие добавки аммиака в количестве 10 ppm и водной суспензии политетрафторэтилена, и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и перфтордекалина в количестве 15 ppm.
Суммарная толщина модифицированных слоев составила 1,4 мм в одном цикле.
В завершающем цикле нижних слоев на последний модифицированный слой была нанесена разметка, и через 2 холодных чистых слоя - реклама. Завершили хоккейную подоснову 3 чистых слоя холодной воды.
Далее на хоккейную подоснову намораживали верхние модифицированные слои с добавками аммиака в количестве 70 ppm и присадками - водной суспензии политетрафторэтилена, и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и перфтордекалина в количестве 49,4 ppm, суммарная толщина верхних модифицированных слоев составила 18 мм.
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 6 мкСм/см-1, рН 7,8, содержание растворенного кислорода - до 1 мг/л.
Получили лед с повышенной устойчивостью к разрушающим нагрузкам в хоккее, увеличенной пластичностью, т.е. количество сколов и куржака после проведения матча уменьшено. Скользящие свойства ледовой поверхности выше, чем в случае иной технологии нанесения льда для хоккея.
Пример 4 реализации заявленного способа.
Для получения многослойного ледового покрытия для хоккея формировали подоснову: сначала намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1,3 мм с добавкой 25 ppm композита - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом.
Затем поочередно циклами намораживают водяные слои с разным химическим составом.
В одном цикле последовательно друг за другом наносили чистые без добавок слои. Суммарная толщина чистых слоев составила 7 мм в одном цикле.
Затем последовательно друг за другом наносили модифицированные слои, содержащие добавки аммиака в количестве 85 ppm и водной суспензии политетрафторэтилена и перфтордекалина в количестве 45 ppm.
Суммарная толщина модифицированных слоев составила 1,6 мм в одном цикле.
В завершающем цикле нижних слоев на последний модифицированный слой была нанесена разметка, и через 2 холодных чистых слоя - реклама. Завершили хоккейную подоснову 3 чистых слоя холодной воды.
Далее на хоккейную подоснову намораживали верхние модифицированные слои с добавками аммиака в количестве 20 ppm и присадками - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалина в количестве 48,9 ppm, суммарная толщина верхних модифицированных слоев составила 11 мм.
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 мкСм/см-1, рН до 7,8, содержание растворенного кислорода - до 1 мг/л.
Получили лед с высокой устойчивостью к разрушающим нагрузкам в хоккее, большой пластичностью, т.е. количество сколов и куржака после проведения матча значительно меньше. Скользящие свойства ледовой поверхности также оказались значительно выше, чем в случае иной технологии нанесения льда для хоккея.
Пример 5 реализации заявленного способа.
Получение многослойного ледового покрытия для хоккея. Часть приемов способа была такая же, как в примере 1, за исключением следующего: намораживали нижний адгезионный слой толщиной 1,35 мм с добавкой 30 ppm композита - водной суспензии сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом и перфтордекалина.
Затем поочередно циклами намораживали водяные слои с разным химическим составом.
В одном цикле последовательно друг за другом наносили чистые без добавок слои. Суммарная толщина чистых слоев составила 6,2 мм в одном цикле.
Затем последовательно друг за другом наносили модифицированные слои, содержащие добавки аммиака в количестве 12 ppm и водной суспензии политетрафторэтилена и перфтордекалина в количестве 15 ppm.
Суммарная толщина модифицированных слоев составила 1,4 мм в одном цикле.
В завершающем цикле нижних слоев на последний модифицированный слой была нанесена разметка, и через 2 холодных чистых слоя - реклама. Завершили хоккейную подоснову 3 чистых слоя холодной воды.
Далее на хоккейную подоснову намораживали верхние модифицированные слои с добавками аммиака в количестве 70 ppm и присадками - водной суспензии политетрафторэтилена и перфтордекалина в количестве 50,9 ppm, суммарная толщина верхних модифицированных слоев составила 18 мм.
Использовалась водная суспензия, прошедшая специальную низкотемпературную вакуумную очистку от химических соединений, ухудшающих гладкость ледовой поверхности.
Пример 6 реализации заявленного способа (сравнительный).
Получение многослойного ледового покрытия для хоккея.
Формировали подоснову: сначала намораживали нижний адгезионный слой толщиной 0,8 мм с добавкой 35 ppm композита - водной суспензии политетрафторэтилена, и сополимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом, и перфтордекалина.
Затем поочередно циклами намораживали водяные слои с разным химическим составом.
В одном цикле последовательно друг за другом наносили чистые без добавок слои. Суммарная толщина чистых слоев составила 3 мм в одном цикле.
Затем последовательно друг за другом наносили модифицированные слои, содержащие добавку только аммиака в количестве 10 ppm.
Суммарная толщина модифицированных слоев составила 1,4 мм в одном цикле.
Затем наносили разметку.
Сразу после нанесения разметки на хоккейную подоснову намораживали верхние модифицированные слои с добавками аммиака в количестве от 70 ppm, суммарная толщина верхних модифицированных слоев составила 18 мм.
Лед не соответствовал требованиям, предъявляемым к высококачественным покрытиям.
Приведенные примеры наглядно подтверждают, что при реализации заявленного способа возможно получение вышеуказанного технического результата - повышение устойчивости льда к разрушающим нагрузкам в хоккее, увеличение его пластичности, т.е. уменьшение количества сколов и куржака после проведения матча и увеличение скользящих свойств ледовой поверхности.