CN101979430B - 一种低温人造草坪及制备方法 - Google Patents

一种低温人造草坪及制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种可以降低表面温度的人造草坪，满足人们对低温草坪的需求，同时本发明还提供低温人造草坪的制备方法。本发明的低温人造草坪，是由以下按重量份计各成份制成：基本树脂85～98份、色母0～5份、助剂0.1～5份、降温填料母粒0.1～10份。

Description

一种低温人造草坪及制备方法
技术领域
本发明涉及人造草坪及其制备方法，具体的说涉及一种低温人造草坪及其制备方法。
背景技术
人们喜欢在草坪上运动和休闲，然而天然草有很大的局限性，例如维护成本和使用成本高，使用肥料和杀虫剂等，因此，近年来，人造草坪得到了蓬勃地发展。人造草坪采用仿生学原理知道，具有非常好的仿真性，其运动性能，弹性等基本接近天然草坪，而且受环境、天气、地域的影响非常小，能在高寒、高温和高原等极端气候地区使用。人工草坪的出现可以追溯到六十年代，它们是在美国一个军工项目中发明的，用来改善都市少年的体质。它很快就成为一种实惠耐用而且只需少量维护保养的天然草坪的替换物，并且很快应用于美国足球、棒球和英式足球的体育场。随着足球、网球、高尔夫等运动的职业化、产业化、商业化发展使得运动人造草坪行业的发展在近年内取得一定的进步。近年来，人造草坪的增长每年都在20-25％。目前它的应用已超越了体育场馆，用于各种休闲领域。
人造草坪的一个缺点就是较天然草坪热得多，这一点，基本获得大家的一致认同。哥伦比亚大学气候系统研究中心的副研究员Stuart Gaffin在进行城市树木和公园的致凉爽收益项目研究时，开始涉及人造草坪运动场的温度问题研究。利用热红外卫星图像和地理信息系统，Gaffin发现城市里很多最热的地方是人造草坪场地。现场研究的直接温度测量数据显示，人造草坪运动场的温度可以比天然草坪高出15℃，夏季的表面温度可达70℃。例如，2007年7月6日，早午的空气温度为25℃，太阳直射的天然草坪的温度是30℃，而邻近的人造草坪运动场的温度则达到了60℃。在2007年12月6日就此问题的专题讨论会上，Mount Sinai医学院儿童环境卫生特别小组的医学主任Joel Forman发言到：“在温度超过50℃的表面上呆10分钟以上即可造成皮肤损伤，因此这个问题的确实需要关注。”人造草坪的许多物理特性，包括黑色素、低密度质量、不能使水气化以降低周围空气温度，使其在太阳照射下能快速升高自身温度。这不仅对在运动场上活动的人有害，还会加剧“热岛效应”——由于黑色的人造表面(如屋顶和沥青)可吸收热量，造成城市比周边区域更热。通过对黑色屋顶和人造草坪场地的多次现场调查，Gaffin认为，在升高表面温度方面，人造草坪和黑色屋顶不相上下。
美国杨百翰大学的研究者发现学校里德人造草坪足球场地的平均温度是42℃，其中最高的一天的温度是69℃，与其相邻的天然草坪场地的平均温度是25℃，其中最高的一天的温度是32℃。美国宾州州立大学的研究者试图通过灌溉来降低人造草坪的温度，发现的确可以降低人造草坪表面的温度，人造草坪吸收阳光的效率很高，用水来降温只能起暂时性作用，有效时间非常短暂，只有20分钟。
研究发现到达地球表面的太阳光照射在草坪表面上，一部分被反射回大气层，另一部分则通过进入表面材料内部而被吸收转为热能，因此通常会导致草坪表面温度的升高，这也是人造草坪和天然草坪主要区别。地球上接收到的太阳光线光谱按波长不同可以分为3大部分，各部分占有的总能量比例不同：紫外区(UV)：295～400nm，占地球接收到的太阳总能量的5％。可见光区(VIS)：400～20nm，占地球接收到的太阳总能量的45％左右。红外区(IR)：720～2500nm，占地球接收到的太阳总能量的50％左右。因此可以开发一种新的人造草丝配方，加入可提高草丝纤维对可见光和近红外波段的太阳光反射率的填料来达到降温的目的，同时又保证其机械性能。
发明内容
本发明目的在于克服现有人造草坪的表面温度高的问题和不足，提供一种可以降低表面温度的人造草坪，满足人们对低温草坪的需求，同时本发明还提供低温人造草坪的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明的低温人造草坪，是由以下按重量份计各成份制成：
基本树脂            85～98份
色母                0～5份
助剂                0.1～5份
降温填料母粒        0.1～10份，
原料配比中降温填料母粒的用量最好为4～10份，这样降温效果最好。
本发明的低温人造草坪，其进一步的技术方案是所述的降温填料母粒是由以下按重量份计各成份制成：
基本树脂            30～70份
降温填料            5～60份
助剂                0.1～5份，
其中所述的降温填料为具有红外反射功能填料和具有红外反射功能颜料中的一种或两种的混合物；再进一步的技术方案是所述的降温填料为具有红外反射功能填料和具有红外反射功能颜料的混合物，混合物中具有红外反射功能填料和具有红外反射功能颜料的重量比例为1∶1～3；更进一步的技术方案是所述的具有红外反射功能填料优选为氧化铟锡(ITO)、氧化锡锑(ATO)、氧化铝锌(AZO)的一种或者几种，其中具有红外反射功能填料的细度最好为1500～2500目；更进一步的技术方案还可以是所述的具有红外反射功能的颜料优选是美国薛特颜料公司公司生产的颜料型号为GREEN223、GREEN 410、GREEN 260、YELLOW 10P110和GREEN49P601的一种或几种的混合物。
本发明的低温人造草坪，其进一步的技术方案还可以是所述的基本树脂为聚乙烯、聚丙烯、尼龙中的一种、几种的共混物或者几种的共聚物。
本发明的低温人造草坪，其进一步的技术方案还可以是所述的助剂为紫外光稳定剂、抗氧剂、抗静电剂、加工助剂、分散剂中的一种或者几种；再进一步的技术方案是所述的加工助剂为开口剂。
本发明上述的低温人造草坪的制备方法，其包括以下步骤：
A)先将基本树脂、降温填料和助剂在双螺杆挤出机上共混造粒制成降温填料母粒，其中挤出控制温度为100℃～250℃；
B)再在将基本树脂、色母、助剂和降温填料母粒经共混、挤出、拉丝制备成降温草丝，其中挤出成型控制温度为150℃～300℃，总生产比为3～10，烘箱温度为50～150℃；
C)最后经簇绒、背胶制备成低温人造草坪。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明主要是在人造草丝纤维的基材配方中加入具有红外反射功能组分，以使所制备的人造草丝在近红外区(波长780～2500nm)具有较高的反射率，最大限度地隔绝来自阳光的热量，达到隔热降温的目的。所加入的如掺锡氧化锑(ATO)和掺铟氧化锑(ITO)等具有红外发射功能超细填料具有特殊结构的半导体材料对红外光的吸收和反射性很强，具有较好的隔热功能，可以有效地降低人造草丝的表面温度。此外还加入特殊的IR颜料是具有可以反射可见光区的光、吸收紫外区的光、透射红外区的光或3种情况的组合情况，这样它们既有一定的色彩，甚至是较深的颜色，又能反射一部分红外光，减少热量的集结，也能起到降温作用，也可以有效地降低人造草丝的表面温度。当同时加入具有红外反射功能填料和具有红外反射功能颜料且具有红外反射功能颜料用量大于具有红外反射功能填料时，人造草丝的表面温度降低更加明显，这是由于在它们之间的这个用量比例时加入具有红外反射功能填料和具有红外反射功能颜料会发生协同作用，对红外光的反射比例会更高，从而使人造草丝的表面温度更低。
本发明制备的这种低温人造草坪，在相同的条件下比普通的的人造草坪的表面温度可低10～25℃。
具体实施方式
以下通过具体实施例说明本发明，但本发明并不仅仅限定于这些实施例，其中所用的颜料均为美国薛特颜料公司公司生产的，具有红外反射功能填料的细度为2500目。
实施例1
降温填料母粒制备：
将聚乙烯4.5kg，ATO 5kg，助剂0.5kg(其中紫外光稳定剂0.1kg、抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.05kg、开口剂0.05kg、分散剂0.1kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯91kg，色母4kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.2kg、抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.1kg、开口剂0.3kg、分散剂0.2kg)，降温填料母粒4kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了12℃。
实施例2
降温填料母粒制备：
将聚乙烯4.5kg，ATO 2.5kg，ITO 2.5kg，助剂0.5kg(其中抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.1kg、开口剂0.1kg、分散剂0.1kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯91kg，色母4kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.1kg、抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.2kg、开口剂0.2kg、分散剂0.3kg)，降温填料母粒4kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了13℃。
实施例3
降温填料母粒制备：
将聚乙烯4.5kg，具有红外发射功能的颜料GREEN223 5kg，助剂0.5kg(其中抗氧剂0.25kg、抗静电剂0.1kg、开口剂0.1kg、分散剂0.05kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯95kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.3kg、抗氧剂0.1kg、抗静电剂0.2kg、开口剂0.2kg、分散剂0.2kg)，降温填料母粒4kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了17℃。
实施例4
降温填料母粒制备：
将聚乙烯3.5kg，具有红外发射功能的颜料GREEN 260 6kg，助剂0.5kg(其中紫外光稳定剂0.05kg、抗氧剂0.15kg、开口剂0.2kg、分散剂0.1kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯89kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.2kg、抗氧剂0.1kg、抗静电剂0.3kg、开口剂0.2kg、分散剂0.2kg)，降温填料母粒10kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了20℃。
实施例5
降温填料母粒制备：
将聚乙烯4.5kg，具有红外发射功能的颜料GREEN 410 1.5kg、GREEN 49P601 3.5kg，助剂0.5kg(其中紫外光稳定剂0.1kg、抗氧剂0.1kg、抗静电剂0.1kg、开口剂0.1kg、分散剂0.1kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯95kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.2kg、抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.2kg、开口剂0.2kg、分散剂0.2kg)，降温填料母粒5kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了19℃。
实施例6
降温填料母粒制备：
将聚丙烯4.5kg，ATO 2.5kg，具有红外发射功能的颜料GREEN223 2.5kg，助剂0.5kg(其中开口剂0.3kg、分散剂0.2kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚丙烯95kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.3kg、抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.3kg、开口剂0.1kg、分散剂0.1kg)，降温填料母粒4kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了21℃。
实施例7
降温填料母粒制备：
将聚乙烯4.5kg，ITO 1.5kg，具有红外发射功能的颜料GREEN 260 3.5kg，助剂0.5kg(其中紫外光稳定剂0.1kg、抗氧剂0.1kg、抗静电剂0.1kg、开口剂0.1kg、分散剂0.1kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯95kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.2kg、抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.2kg、开口剂0.2kg、分散剂0.2kg)，降温填料母粒6kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了24℃
实施例8
降温填料母粒制备：
将聚乙烯7kg，ITO 2kg，具有红外发射功能的颜料GREEN 260 4kg，助剂0.5kg(其中紫外光稳定剂0.1kg、抗氧剂0.1kg、抗静电剂0.1kg、开口剂0.1kg、分散剂0.1kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯85kg，助剂5kg(其中紫外光稳定剂1kg、抗氧剂1kg、抗静电剂1kg、开口剂1kg、分散剂1kg)，降温填料母粒10kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了25℃。
实施例9
降温填料母粒制备：
将聚乙烯3.5kg，ATO 2kg，具有红外发射功能的颜料GREEN 260 2kg、YELLOW 10P1102kg，助剂0.5kg(其中紫外光稳定剂0.1kg、抗氧剂0.1kg、抗静电剂0.1kg、开口剂0.1kg、分散剂0.1kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯90kg，色母5kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.2kg、抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.2kg、开口剂0.2kg、分散剂0.2kg)，降温填料母粒10kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了20℃。
实施例10
降温填料母粒制备：
将聚乙烯4.5kg，具有红外发射功能的颜料GREEN 260 5kg，助剂0.5kg(其中紫外光稳定剂0.1kg、抗氧剂0.1kg、抗静电剂0.1kg、开口剂0.1kg、分散剂0.1kg)混合均匀，在双螺杆挤出机上造粒，温度控制150℃；
降温草丝的制备：
聚乙烯95kg，助剂1kg(其中紫外光稳定剂0.2kg、抗氧剂0.2kg、抗静电剂0.2kg、开口剂0.2kg、分散剂0.2kg)，降温填料母粒6kg共混挤出成型，从而制备出降温草丝，挤出成型的温度为210℃，总拉伸比为5，烘箱温度为90℃；
将草丝簇绒，背胶。与同类型没有添加降温填料母粒的草坪比较，在相同的光照条件下，温度低了19℃。

Claims (7)

1.一种低温人造草坪，其特征在于人造草坪的草丝由以下按重量份计各成份制成：
Figure FSB00000760315100011
其中所述的降温填料母粒是由以下按重量份计各成份制成：
基本树脂        30～70份
降温填料        5～60份
助剂            0.1～5份，
所述的降温填料为具有红外反射功能填料和具有红外反射功能颜料的混合物，混合物中具有红外反射功能填料和具有红外反射功能颜料的重量比例为1∶1～3。
2.根据权利要求1所述的低温人造草坪，其特征在于所述的具有红外反射功能填料为氧化铟锡(ITO)、氧化锡锑(ATO)、氧化铝锌(AZO)的一种或者几种，其中具有红外反射功能填料的细度为1500～2500目。
3.据权利要求1所述的低温人造草坪，其特征在于所述的具有红外反射功能的颜料是美国薛特颜料公司公司生产的颜料型号为GREEN223、GREEN 410、GREEN 260、YELLOW 10P110和GREEN 49P601的一种或几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的低温人造草坪，其特征在于所述的基本树脂为聚乙烯、聚丙烯、尼龙中的一种或几种的共混物。
5.根据权利要求1所述的低温人造草坪，其特征在于所述的助剂为紫外光稳定剂、抗氧剂、抗静电剂、加工助剂、分散剂中的一种或者几种。
6.根据权利要求5所述的低温人造草坪，其特征在于所述的加工助剂为开口剂。
7.根据权利要求1～6任一所述的低温人造草坪的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A)先将基本树脂、降温填料和助剂在双螺杆挤出机上共混造粒制成降温填料母粒，其中挤出控制温度为100℃～250℃；
B)再在将基本树脂、色母、助剂和降温填料母粒经共混、挤出、拉丝制备成降温草丝，其中挤出成型控制温度为150℃～300℃，总生产比为3～10，烘箱温度为50～150℃；
C)最后经簇绒、背胶制备成低温人造草坪。
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