مزایای پلیمرهای امولسیونی در سطوح فضای عمومی و ورزشی

وقتی صحبت از رویدادهای ورزشی سازمان‌یافته به میان می‌آید، جدا کردن محل برگزاری از ورزش و سطح بازی از محل برگزاری دشوار است. در تنیس، اگر به ویمبلدون فکر می کنید، به زمین های چمن فکر می کنید. اگر به اوپن فرانسه فکر می کنید، به زمین های خاکی قرمز فکر می کنید. و اگر به یو اس اوپن فکر می کنید، به زمین های سخت فکر می کنید. همه این سطوح ظاهر و احساس منحصر به فردی را ارائه می دهند که به رمز و راز و جذابیت آن رویداد کمک می کند. با این حال، سطح کاملاً یک نگرانی زیبایی شناختی نیست – ماهیت سطح بر بازی ورزش مربوطه و همچنین عملکرد ورزشکاران تأثیر می گذارد. 

امروزه، بسیاری از پیست ها، زمین ها و سایر سطوح تفریحی، به ویژه سطوح تفریحی در پارک های عمومی، دبیرستان ها و دانشگاه ها، سطوح مصنوعی ساخته شده از لاستیک و گرانول های اتیلن پروپیلن دی ان مونومر (EPDM) هستند که با یک پلیمر، اعم از پلی اورتان یا استایرن به هم متصل شده اند. – پلیمر بوتادین یا اکریلیک امولسیون. 

در این مقاله، نحوه ساخت سطوح تفریحی، شیمی معمولی مورد استفاده و تاثیر آنها بر عملکرد ورزشی را بررسی خواهیم کرد.

انواع اولیه سیستم های سطحی

سطوح تفریحی ممکن است به عنوان لایه بالایی صاف ظاهر شوند که افراد هنگام راه رفتن روی زمین تنیس، زمین ترشی بال یا زمین بازی می بینند، اما چیزی بیش از آنچه به چشم می آید وجود دارد. در واقع، آنچه به عنوان یک لایه به نظر می رسد در واقع یک سیستم سطحی کامل است که از لایه های مختلف تشکیل شده است که با هم کار می کنند تا انعطاف پذیری، دوام و تجربه کاربر را بهبود بخشند. این موضوع چه سطح تمام شده طبیعی یا مصنوعی باشد صادق است، زیرا حتی سطوح طبیعی نیز برای عملکرد صحیح نیاز به یک زیرساخت جامد دارند. بیایید این دو نوع سطح را مرور کنیم تا بفهمیم چگونه تجربیات متفاوتی را به کاربر ارائه می‌دهند و بر ظاهر و احساس کلی منطقه تفریحی تأثیر می‌گذارند. 

سیستم‌های سطح طبیعی، که از اولین روزهای ورزش سازمان‌یافته مورد استفاده قرار گرفته‌اند، معمولاً شامل خاکستر، خاک رس و چمن هستند. 

• سطوح سیندر از اسکوریا، نوعی ماده آتشفشانی که هم متخلخل و هم سبک است، ساخته شده است. وقتی خرد می شود، تک تک دانه ها برآمدگی ها و دوک های کوچکی دارند که به هم قفل می شوند و سطح را محکم و انعطاف پذیر می کنند. پیست های سیندر مقاومت بیشتری نسبت به مسیرهای مصنوعی دارند که می تواند برای ورزشکارانی که به دنبال بهبود تکنیک های دویدن یا تقویت عضلات پا هستند مفید باشد. 
• سطوح سفالی بر اساس ماده اولیه خود دارای رنگ های قرمز یا سبز هستند. سطوح رسی قرمز رنگ خود را از آجرهای زمینی می گیرند، در حالی که سطوح رسی سبز رنگ خود را از متابازالت خرد شده، نوعی سنگ دگرگونی می گیرند. سطوح خاکی که عمدتاً برای زمین‌های تنیس استفاده می‌شوند، روی مفاصل آسان‌تر هستند و در واقع می‌توانند از آسیب‌دیدگی جلوگیری کنند. آنها همچنین یک بازی کندتر و دفاعی تر ایجاد می کنند زیرا سطح خاکی خشن تر اصطکاک بیشتری روی توپ ایجاد می کند. 
• سطوح چمن در دویدن، تنیس و مسابقات دوچرخه سواری ظاهر می شود. در حالی که آنها ظاهر طبیعی تری ارائه می دهند، می توانند غیرقابل پیش بینی باشند، به خصوص پس از اینکه دچار ساییدگی و پارگی شدند. با این حال، سطوح چمن، به دلیل بافت نرم‌ترشان، بر مفاصل ورزشکاران بخشنده‌تر هستند و حتی می‌توانند از آسیب‌های ضربه‌ای که روی سطوح سخت‌تر ایجاد می‌شوند، جلوگیری کنند.

به طور کلی، همه این سطوح تفریحی طبیعی نیاز به نگهداری و نگهداری منظم دارند تا عملکرد بهینه آنها حفظ شود و از آسیب دیدگی در افرادی که روی آنها بازی می کنند جلوگیری شود. ترکیبات مصنوعی به طور خاص برای ارائه سطوح سازگارتر و مقرون به صرفه‌تر پدید آمده‌اند که جنبه‌های خاصی از بازی ورزشکاران را نیز بهبود می‌بخشد. سطوح مصنوعی با استفاده از مواد زیر ساخته می شوند:

• آسفالت از قیر ساخته می شود – یک مایع سیاه و چسبناک یا شکل نیمه جامد از نفت که با سایر ذرات سنگدانه مانند ماسه و سنگ مخلوط می شود تا سطحی سخت، بادوام و مقاوم در برابر آب و هوا را تشکیل دهد. در سطوح تفریحی، لاستیک نیز ممکن است با قیر مخلوط شود. سطوح آسفالتی برای تمرینات سرعتی ایده آل هستند و به دوندگان اجازه می دهند سرعت ثابت خود را حفظ کنند. در تنیس، آنها به سرعت بیشتر توپ و پرش های ثابت تر کمک می کنند. با وجود این مزایا، آنها می توانند در دماهای شدید خطرناک باشند. دمای گرم می تواند دمای سطح را افزایش دهد و کاربران را بسوزاند یا بیش از حد اگزوز کند، در حالی که دمای سرد می تواند آسفالت را سخت کند.
• پلی اورتان نوعی پلیمر است که از دو مونومر دیول و دی ایزوسیانات ساخته می شود. از آنجایی که تنوع بسیار زیادی از این دو مونومر وجود دارد، پلی اورتان می تواند اشکال مختلفی داشته باشد، از فوم نرم گرفته تا لاک سخت. در سطوح تفریحی، از پلی اورتان برای چسباندن قطعات خرده لاستیکی به هم و در یک تشک انعطاف پذیر و بادوام استفاده می شود. سطح تمام شده الاستیسیته خوب متعادل با استقامت عالی را فراهم می کند. برای مسیرهای خارج از منزل، که دمای شدید را تجربه می کنند، به خوبی کار می کند. و برای ورزشکاران، نرم‌تر از آسفالت است، اما همچنان پایه‌ای محکم برای ثبات و سرعت فراهم می‌کند.
• استایرن بوتادین (SB) یک پلیمر امولسیونی است که از ترکیب دو مونومر آن در آب ساخته می شود. مانند پلی اورتان، پلیمرهای SB به عنوان یک اتصال دهنده برای نگه داشتن خرده های لاستیکی در یک سطح یکپارچه عمل می کنند. سطوح مبتنی بر SB فرود نرمی را برای مفاصل و ماهیچه‌ها فراهم می‌کنند – بدون اینکه سرعت را به خطر بیندازند. به علاوه، این نوع سطوح در برابر آب نفوذپذیر هستند، بنابراین حتی پس از باران های شدید به سرعت تخلیه می شوند. 

در مرحله بعد، سیستم‌های مصنوعی را با دقت بیشتری بررسی می‌کنیم تا بفهمیم بیشتر سطوح مدرن تفریحی چگونه ساخته می‌شوند. 

ساختار سیستم های سطح مصنوعی لاستیکی

تاریخچه سطوح تفریحی مستقیماً با فدراسیون بین المللی دو و میدانی آماتور (IAAF) مرتبط است که در سال 1912 به عنوان نهاد حاکم جهانی برای ورزش دو و میدانی تأسیس شد. در سال 1989، IAAF مشخصات عملکرد خود را برای مسیرهای دو و میدانی با سطح مصنوعی (در فضای باز) منتشر کرد. پس از یک فرآیند ارزیابی روش‌های مختلف آزمایش و سطوح مصنوعی، IAFF مجموعه‌ای از مشخصات و پروتکل‌های آزمایشی را برای سطوح مسیر مصنوعی منتشر کرد. این دستورالعمل ها بر نحوه ساخت تمامی پیست ها و زمین های مدرن تاثیر گذاشته است.

با وجود این دستورالعمل ها، نصاب های مختلف از روش های کمی متفاوت برای نصب سطح مصنوعی استفاده می کنند. یک رویکرد متکی بر روش‌های درجا است، به این معنی که نصاب‌ها مواد را در محلی که زمین تنیس/پیکل‌بال، پیست یا زمین بازی در آن قرار دارد، آماده و می‌ریزند. به عنوان مثال، یک سطح سنگفرش شده در محل شامل یک لایه پایه از گرانول های لاستیکی مشکی متصل به پلیمر است که سپس با یک پوشش اسپری از پلیمر مخلوط شده با گرانول های رنگی EPDM پوشانده می شود. سیستم های ساندویچی مشابه هستند. آنها با همان لایه پایه لاستیکی سیاه شروع می شوند، اما این لایه قبل از افزودن یک لایه پلیمر یک پوشش سیلر دریافت می کند. در نهایت، روی آن با گرانول های EPDM پوشانده می شود. 

سیستم های سطح پیش ساخته گران تر هستند زیرا در برابر سایش بهتر مقاومت می کنند و نسبت به سطوح درجا نیاز به نگهداری کمتری دارند. آنها از تشک های لاستیکی تشکیل شده اند که در یک محیط کنترل شده تولید می شوند، که تضمین می کند که سطح تمام شده دارای ضخامت یکنواخت و در نتیجه عملکرد سازگارتر است. برای نصب یک سطح پیش ساخته، کارگران ورقه های لاستیکی جامد را به یک زیرساخت سخت با زهکش های شکاف می چسبانند تا سطح را عاری از آب نگه دارند. این نوع سیستم سطحی با عملکرد بالا و مناسب برای مسابقات بین‌المللی دو و میدانی ایجاد می‌کند و در مسابقات قهرمانی بزرگ دو و میدانی و در سالن‌های المپیک به نمایش گذاشته شده است.

مهم نیست که چگونه یک سطح تفریحی نصب شده است، سیستم تمام شده دارای ساختاری متمایز با لایه های متناوب مواد است، همانطور که در زیر نشان داده شده است.

انتخاب پلیمر: پلی اورتان در مقابل پلیمر امولسیون استایرن-بوتادین 

تمام سطوح تفریحی لاستیکی شده به لاستیک سیاه و گرانول های EPDM متکی هستند. این مواد الاستومری به سطح نهایی جهش می دهد و حتی انرژی را به پای دوندگانی که روی سطح می دوند، منتقل می کند. این ویژگی خاص است که بسیاری از آهنگ های مدرن را بسیار سریع می کند و توضیح می دهد که چرا بسیاری از رکوردهای جهانی در سال های اخیر آسیب پذیر شده اند. به عنوان مثال، در بازی‌های المپیک 2021 توکیو، ورزشکاران در مورد جهش و بازگشت انرژی از پیست و اینکه چگونه عملکرد آنها را بهبود می‌بخشد، هول کردند. بسیاری از آنها رکوردهای شخصی و المپیک را شکستند و متوجه شدند که سیستم سطح پیست در طول اجرایشان کمک زیادی به آنها کرده است.

پلیمر به کار رفته در این سطوح نیز نقش اصلی را ایفا می کند. همانطور که قبلاً بحث کردیم، دو پلیمر اولیه مورد استفاده در سطوح مصنوعی پلی اورتان و پلیمرهای امولسیونی SB هستند. هر دو برای چسباندن دانه های لاستیک به یکدیگر استفاده می شوند، اما سطوح نهایی با خواص متفاوت و مزایا و معایب متفاوت را تولید می کنند. جدول زیر سطوح تفریحی ساخته شده از این پلیمرها را مقایسه می کند.

همانطور که جدول نشان می دهد، سطوح مبتنی بر پلی اورتان هزینه بیشتری برای نصب دارند، اما دوام بیشتری دارند، به خصوص در آب و هوای سردتر. نصب سطوح مبتنی بر SB هزینه کمتری دارد، اما ممکن است در طول عمر پیست، زمین تنیس، زمین پیکل بال یا زمین بازی نیاز به نگهداری بیشتری داشته باشند. هر دو دارای ویژگی های عملکردی عالی هستند و می توانند به ورزشکاران کمک کنند تا سریعتر بدند و بالاتر بپرند. 

البته، مسیرهای لاستیکی نیازی به ساختن از ابتدا ندارند. آنها همچنین می توانند گزینه ای مناسب برای ترمیم سطوح پیر ساخته شده از مواد دیگر ارائه دهند. برای مثال، مسیرهای آسفالتی و زمین‌ها گاهی اوقات می‌توانند لکه‌ها و رگه‌های زنگ‌زده را نشان دهند. این زمانی اتفاق می افتد که سنگدانه حاوی پیریت که به عنوان جزئی در آسفالت استفاده می شود، شروع به اکسید شدن می کند. با تشکیل اکسید آهن، لکه های آجری رنگ در سراسر سطح ظاهر می شوند. این لکه‌ها فقط زخم چشم نیستند، بلکه بر کیفیت سطح نیز تأثیر می‌گذارند. سنگدانه های زنگ زده می توانند گودال هایی ایجاد کنند که به نوبه خود می توانند ترک بخورند یا از هم جدا شوند.

کارکنان تعمیر و نگهداری چند گزینه برای تعمیر آسفالت خراب دارند. آنها می توانند یک پیمانکار استخدام کنند تا پیریت آهن قابل مشاهده را سوراخ کند و سوراخ ها را با چسب اکریلیک وصله کند، اما این کار وقت گیر است. گزینه دیگر این است که سطح آلوده را با یک لایه آسفالت جدید بپوشانید، اگرچه اگر آسفالت به دقت تهیه نشود تا مصالح با کیفیت بالاتر تضمین شود، ممکن است مشکلات مشابهی ایجاد کند. یک گزینه بهتر ممکن است اعمال یک سطح لاستیکی مبتنی بر SB یا PU در بالای آسفالت باشد. سیستم های پیش ساخته محبوب هستند زیرا تشک های لاستیکی را می توان مستقیماً روی سطح قبلی اعمال کرد. تمام جوانب مثبت و منفی SB در مقابل PU در این تعمیرات صدق می کند. تعمیرات سطح SB ارزان تر خواهد بود، اما ممکن است به این اندازه دوام نداشته باشد و به دلیل نفوذپذیری، حتی ممکن است پس از چندین سال زنگ زدگی شود. تعمیرات سطح PU هزینه بیشتری خواهد داشت اما باید منجر به ماندگاری بیشتر سطح شود.

سطوح تفریحی در پلیمرهای نهر ملارد

Mallard Creek Polymers در زمینه پلیمرهای امولسیونی SB تخصص دارد. انعطاف پذیری این کوپلیمر امکان ایجاد طیف گسترده ای از مخلوط ها را فراهم می کند که می توانند با یک نیاز یا نیاز خاص مطابقت داشته باشند. برای شرکت هایی که به دنبال بهبود ویژگی های عملکرد سطوح تفریحی لاستیکی خود هستند، MCP یک شریک ایده آل است. ما چندین پلیمر SB خارج از قفسه را ارائه می دهیم که در تمام لایه های یک سیستم سطحی به خوبی کار می کنند – به عنوان یک چسب برای خرده های لاستیکی و برای گرانول های EPDM و به عنوان لایه های چسبنده در بین. پلیمرهای امولسیونی SB ما ، Rovene® 4047، Rovene® 4125، Rovene® 4176، و Rovene® 4076، چسبندگی عالی و همچنین انعطاف‌پذیری و استحکام را برای زمین‌های تنیس و پیکل‌بال، مسیرهای دویدن و زمین‌های بازی فراهم می‌کنند. ما همچنین Rovene® 6023، یک پلیمر امولسیون اکریلیک را ارائه می دهیم که می تواند مقاومت خوبی در برابر سایش و آب داشته باشد.

اگر نیاز دارید از پلیمرهای امولسیون استاندارد SB ما فراتر بروید، ما می‌توانیم با تیم شما برای طراحی یک محلول SB سفارشی همکاری کنیم یا مواد شیمیایی اضافی مانند اکریلیک‌ها، وینیل استات اتیلن (VAEs)، نیتریل‌ها و پراکندگی‌های پلی‌اورتان (PUD) را در نظر بگیریم. ما تجربه گسترده ای در کار با سطوح تفریحی و سایر انواع سطوح لاستیکی، مانند تشک های مورد استفاده در محیط های صنعتی، ساختمانی، کشاورزی یا محوطه سازی داریم. ما همچنین راه‌حل‌هایی را برای کاربردهای مرتبط با مماسی توسعه داده‌ایم. به عنوان مثال، MCP یک پلیمر امولسیونی SB را برای تثبیت خاک ارائه می دهد که در درجه اول برای سرکوب گرد و غبار استفاده می شود. 

صرف نظر از کاربرد نهایی یا کاربرد خاص شما، خواهید دید که کار با MCP تجربه متفاوتی است. ما به عنوان شریک شما در کل فرآیند توسعه کار می کنیم و بینش متخصص را در مورد محصولات مناسب برای سیستم نهایی شما ارائه می دهیم. برای اطلاعات بیشتر به وب سایت Mallard Creek Polymers مراجعه کنید و با یکی از شیمیدانان ما در مورد طراحی سیستم سطح تفریحی بعدی خود صحبت کنید.