CN104523109B - 弹性安全地垫及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性安全地垫及其制备方法，所述弹性安全地垫包括面层和底层，均采用橡胶为主要原料，面层材料坚韧，耐磨、耐候、抗压，适于长时间的户外使用，底层采用高度闭孔发泡配方，底层结构存在无数细小的封闭孔洞，如气囊一般，极大地提高了产品的缓震保护性能。面层和底层的材料分别制备，最后复合成型后，再经过硫化化学反应而成。本发明的弹性安全地垫大大提高了产品的缓震保护性能，跌落高度临界值1.0米的产品，厚度仅为16mm，1平米的重量不超过15公斤。

Description

弹性安全地垫及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种弹性安全地垫及其制备方法。

背景技术

目前常见的弹性安全地垫多为废旧橡胶、废旧橡塑或EPDM橡胶地垫，其面层为多种颜色胶料组成，主要材料是颗粒状废旧橡胶颗粒、废旧橡塑颗粒或EPDM橡胶颗粒和聚氨酯粘结剂等，比重较大；底层为废旧橡胶颗粒或废旧橡塑颗粒和聚氨酯粘结剂，底层较松软，使地垫吸收各种撞力，从而保护使用者安全。

弹性安全地垫具有完美的吸撞效能，主要适用于儿童游乐园、幼儿园、中小学体育器械区、公园通道、人行天桥、射击场、健身房、老人院、全民健身路径区、体操场等。可有效保护使用者从高处坠下而造成的伤害，应用过程要求产品物理性高，环保，容易清洁且排水性好；适合铺设于户内、外的游乐健身地面保护儿童的安全。

现有的弹性安全地垫的生产工艺是用聚氨酯粘结剂将胶粒以及物料混合后挤压，聚氨酯固化后成型，依靠胶粒本身的弹性来产生缓震能力，吸收冲击力。胶粒与胶粒之间靠胶水的物理粘性黏结成型。

衡量橡胶地垫安全性能指标的参数是临界跌落高度，相关国际标准是BSEN1177-2008冲击减震游乐场铺面以及临界跌落高度的测定。

冲击衰减impactattenuation：运动场地地面通过局部形变或位移减少峰值冲击力或峰值加速度的特性。

临界跌落高度criticalfallheight(CFH)：在规定的试验条件下，运动场地地面满足冲击衰减性能的最大跌落高度。

现有橡胶安全地垫的缓震保护性能主要依靠胶粒本身的弹性，为达到比较高的临界跌落高度，只能依靠增加地垫的厚度，但同时也增加了地垫的重量和安装难度，下表是普通橡胶安全地垫的临界跌落高度值。

可见跌落高度临界值1.0米的产品，厚度为40mm，而1平米的重量超过35公斤，极为沉重。

现有橡胶安全地垫的原材料主要是废旧橡胶颗粒、废旧橡塑颗粒或EPDM颗粒等，目前这种颗粒原材料的生产多为破碎废旧的橡胶或橡塑产品，比如球鞋鞋底、轮胎、胶管、电缆皮等等，这种颗粒原料中重金属含量较高，在户外雨水浸润的情况下，很容易造成在地垫底部土壤的重金属富集，污染环境。同时粘结颗粒用的胶水是有机化合物，良莠不齐，劣质的胶水可能含有剧毒化学品TDI和有机溶剂，例如甲苯、二甲苯等，在生产过程中可能添加的有机溶剂也更进一步加大了污染环境的可能；产品使用1年后，容易出现产品收缩、变形、翘边和表面磨损等现象，使用时容易绊倒使用者，造成安全事故，产品表面缝隙内沉积有污泥不容易清洁等。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种弹性安全地垫。

具体的技术方案如下：

一种弹性安全地垫，包括面层和底层，所述面层主要由如下重量份的原料制备而成：

所述底层主要由如下重量份的原料制备而成：

其中底层中未硫化橡胶的用量小于面层中未硫化橡胶的用量，底层中无机填充料与有机填充料用量的总和大于面层中无机填充料与有机填充料用量的总和，底层中发泡剂的用量大于面层中发泡剂的用量。

在其中一个实施例中，所述发泡剂可以为市售通用的发泡剂，优选为洗手液、清洁剂(洗手液和清洁剂均为市售普通的洗手液和清洁剂)或质量比5:1-10的水和乳化剂的混合物，所述乳化剂选自阴离子乳化剂或非离子乳化剂。

在其中一个实施例中，所述阴离子乳化剂选自羧酸盐型乳化剂、磺酸盐型乳化剂或硫酸酯盐；所述非离子乳化剂选自醚基类、酯基灶、酰按类或杂环类。

在其中一个实施例中，所述面层还包括1-10重量份的色粉。

在其中一个实施例中，所述未硫化橡胶选自天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述无机填充料选自白炭黑、碳酸钙、陶土粉、滑石粉中的一种或几种；所述有机填充料选自橡胶粉、再生橡胶粉、再生热塑性粉粒中的一种或几种。

在其中一个实施例中，所述矿物油选自环烷油和/或白矿油。

在其中一个实施例中，所述抗老化剂为防老剂425或防老剂2246等；所述硫化剂为硫磺；所述促进剂选自促进剂D、促进剂DM、促进剂M、促进剂TMTD或促进剂DCP。

本发明的另一目的是提供上述弹性安全地垫的制备方法。

具体的技术方案如下：

上述弹性安全地垫的制备方法，包括如下步骤：

(1)面层胶片的制备：

将面层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油、防老化剂以及色粉混合后投入橡胶密炼机中，捏合5-30min后得面层混合胶料；

将面层混合胶料投入开炼机压延出片，得面层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将面层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与面层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合1-5min，再使用压延设备连续压延，得所述面层胶片；

(2)底层胶片的制备：

将底层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油混合后投入橡胶密炼机中，捏合5-30min后得底层混合胶料；

将底层混合胶料投入开炼机压延出片，得底层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将底层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与底层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合1-5min，再使用压延设备连续压延，得所述底层胶片；

(3)复合、硫化

使用压花设备将面层胶片与底层胶片进行复合，并压出面层纹路和底层纹路；

通过硫化设备，加温至70-180℃，硫化成型，即得所述弹性安全地垫。

在其中一个实施例中，面层胶片的厚度为2-10mm，底层胶片的厚度为2-10mm。

本发明的有益效果如下：

本发明所提出的弹性安全地垫采用橡胶为主要原料，配以填充料以及其他助剂以特定的比例混合制备，采用双层结构，面层材料坚韧，耐磨、耐候、抗压，适于长时间的户外使用，使用年限超过10年；底层采用高度闭孔发泡配方，底层结构存在无数细小的封闭孔洞，如气囊一般，极大地提高了产品的缓震保护性能。面层和底层的材料分别制备，最后复合后，再经过硫化化学反应而成。

本发明的弹性安全地垫大大提高了产品的缓震保护性能，由于高度闭孔发泡的底层存在，大量的微小气囊起到了缓冲的作用。跌落高度临界值1.0米的产品，厚度仅为16mm，1平米的重量不超过15公斤，大大减轻了产品的重量，简化了安装过程，同时也可以使单片的地垫面积增大，减少了拼缝。

所有原材料安全无毒，安装过程中无需添加任何有毒有机溶剂，绿色环保。

产品一体成型，不渗水，表面容易清洁、耐磨耐侯，寿命长。

面层压花过程中还可带有荔枝纹样的凹凸花纹，增加摩擦力和安全性能。

附图说明

图1为本发明弹性安全地垫面层结构示意图；

图2为本发明弹性安全地垫底层结构示意图；

图3为本发明弹性安全地垫的侧视图。

具体实施方式

本发明实施例所使用的原料如下：

再生热塑性粉粒购自市售产品。

以下通过实施例对本申请做进一步阐述。

实施例1

本实施例一种弹性安全地垫，包括面层和底层，所述面层主要由如下重量份的原料制备而成：

所述底层主要由如下重量份的原料制备而成：

上述弹性安全地垫的制备方法，包括如下步骤：

(1)面层胶片的制备：

将面层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油、防老化剂、色粉混合后投入橡胶密炼机中，捏合15min后得面层混合胶料；

将面层混合胶料投入开炼机压延出片，得面层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将面层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与面层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合3min，再使用压延设备连续压延，得所述面层胶片(厚度为3mm)；

(2)底层胶片的制备：

将底层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油混合后投入橡胶密炼机中，捏合20min后得底层混合胶料；

将底层混合胶料投入开炼机压延出片，得底层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将底层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与底层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合3min，再使用压延设备连续压延，得所述底层胶片(厚度为8mm)；

(3)复合、硫化

使用压花设备将面层胶片与底层胶片进行复合，并压出面层纹路和底层纹路,厚度为10mm；

通过硫化设备，加温至120℃，硫化成型，即得所述弹性安全地垫(厚度约为13mm(闭孔发泡硫化后，产品体积会比硫化前大)，得到的弹性安全地垫的外观图如图1、2、3所示)。

实施例2

本实施例一种弹性安全地垫，包括面层和底层，所述面层主要由如下重量份的原料制备而成：

所述底层主要由如下重量份的原料制备而成：

上述弹性安全地垫的制备方法，包括如下步骤：

(1)面层胶片的制备：

将面层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油、防老化剂、色粉混合后投入橡胶密炼机中，捏合15min后得面层混合胶料；

将面层混合胶料投入开炼机压延出片，得面层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将面层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与面层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合3min，再使用压延设备连续压延，得所述面层胶片(厚度为3mm)；

(2)底层胶片的制备：

将底层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油混合后投入橡胶密炼机中，捏合25min后得底层混合胶料；

将底层混合胶料投入开炼机压延出片，得底层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将底层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与底层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合3min，再使用压延设备连续压延，得所述底层胶片(厚度为10mm)；

(3)复合、硫化

使用压花设备将面层胶片与底层胶片进行复合，并压出面层纹路和底层纹路，厚度为12.3mm；

通过硫化设备，加温至130℃，硫化成型(闭孔发泡硫化后，产品体积会比硫化前大)，即得所述弹性安全地垫(厚度约为16mm)。

实施例3

本实施例一种弹性安全地垫，包括面层和底层，所述面层主要由如下重量份的原料制备而成：

所述底层主要由如下重量份的原料制备而成：

上述弹性安全地垫的制备方法，包括如下步骤：

(1)面层胶片的制备：

将面层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油、防老化剂、色粉混合后投入橡胶密炼机中，捏合15min后得面层混合胶料；

将面层混合胶料投入开炼机压延出片，得面层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将面层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与面层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合3min，再使用压延设备连续压延，得所述面层胶片(厚度为5mm)；

(2)底层胶片的制备：

将底层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油混合后投入橡胶密炼机中，捏合15min后得底层混合胶料；

将底层混合胶料投入开炼机压延出片，得底层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将底层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与底层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合3min，再使用压延设备连续压延，得所述底层胶片(厚度为15mm)；

(3)复合、硫化

使用压花设备将面层胶片与底层胶片进行复合，并压出面层纹路和底层纹路，厚度为16.5mm；

通过硫化设备，加温至150℃，硫化成型(闭孔发泡硫化后，产品体积会比硫化前大)，即得所述弹性安全地垫(厚度约为20mm)。

性能测试：

由上性能测试可知，本发明的弹性安全地垫大大提高了产品的缓震保护性能，由于高度闭孔发泡的底层存在，大量的微小气囊起到了缓冲的作用。跌落高度临界值1.0米的产品，厚度仅为16mm，1平米的重量仅为15公斤，大大减轻了产品的重量，简化了安装过程，同时也可以使单片的地垫面积增大，减少了拼缝。所有原材料安全无毒，安装过程中无需添加任何有毒有机溶剂，绿色环保。产品一体成型，不渗水，容易清洁，耐磨耐侯，寿命长。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种弹性安全地垫，其特征在于，包括面层和底层，所述面层主要由如下重量份的原料制备而成：

所述底层主要由如下重量份的原料制备而成：

其中底层中未硫化橡胶的用量小于面层中未硫化橡胶的用量；底层中无机填充料与有机填充料用量的总和大于面层中无机填充料与有机填充料用量的总和；底层中发泡剂的用量大于面层中发泡剂的用量。

2.根据权利要求1所述的弹性安全地垫，其特征在于，所述发泡剂为洗手液、清洁剂或质量比5:1-10的水和乳化剂的混合物，所述乳化剂选自阴离子乳化剂或非离子乳化剂。

3.根据权利要求2所述的弹性安全地垫，其特征在于，所述阴离子乳化剂选自羧酸盐型乳化剂、磺酸盐型乳化剂或硫酸酯盐；所述非离子乳化剂选自醚基类、酯基类、酰胺类或杂环类。

4.根据权利要求1-3任一项所述的弹性安全地垫，其特征在于，所述未硫化橡胶选自天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、三元乙丙橡胶中的一种或几种。

5.根据权利要求1-3任一项所述的弹性安全地垫，其特征在于，所述无机填充料选自白炭黑、碳酸钙、陶土粉、滑石粉中的一种或几种；所述有机填充料选自橡胶粉、再生热塑性粉粒中的一种或几种。

6.根据权利要求1-3任一项所述的弹性安全地垫，其特征在于，所述矿物油选自环烷油和/或白矿油。

7.根据权利要求1-3任一项所述的弹性安全地垫，其特征在所述防老化剂为防老剂425或防老剂2246；所述硫化剂为硫磺；所述促进剂选自促进剂D、促进剂DM、促进剂M、促进剂TMTD、促进剂DCP中的一种或几种。

8.权利要求1-7任一项所述的弹性安全地垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)面层胶片的制备：

将面层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油、防老化剂以及色粉混合后投入橡胶密炼机中，捏合5-30min后得面层混合胶料；

将面层混合胶料投入开炼机压延出片，得面层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将面层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与面层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合1-5min，再使用压延设备连续压延，得所述面层胶片；

(2)底层胶片的制备：

将底层原料中所述重量份的未硫化橡胶、无机填充料、有机填充料、矿物油混合后投入橡胶密炼机中，捏合5-30min后得底层混合胶料；

将底层混合胶料投入开炼机压延出片，得底层片状胶料，然后冷却至低于60℃；

将底层原料中的硫化剂、促进剂、发泡剂与底层片状胶料投入橡胶密炼机中，捏合1-5min，再使用压延设备连续压延，得所述底层胶片；

(3)复合、硫化

使用压花设备将所述面层胶片与所述底层胶片进行复合，并压出面层纹路和底层纹路；

通过硫化设备，加温至70-180℃，硫化成型，即得所述弹性安全地垫。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，面层胶片的厚度为2-10mm，底层胶片的厚度为2-15mm。