CN108049285A - 一种透气型自结纹塑胶跑道及其铺设方法 - Google Patents

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Abstract

一种透气型自结纹塑胶跑道及其铺设方法，属于体育场地面铺设技术领域，由打底粘接层、颗粒层、自结纹层组成；所述打底粘接层铺设在地基上；所述颗粒层铺装在打底粘接层；所述颗粒层上表面呈颗粒状；所述自结纹层喷涂于颗粒层上方，所述自结纹层上表面分布有正圆锥状的第一凸起和倒圆锥状的第一凹槽，第一凸起的波峰与相邻第一凹槽的波谷的高度差在0.1~5mm。本跑道运用改性高岭土接枝的特性，在表结状态下自动生成凹凸的文理，以达到一定的摩擦系数，满足防湿滑的指标，且后期使用过程中，不掉颗粒，无需特别的人工养护，后续维护费用低。

Description

一种透气型自结纹塑胶跑道及其铺设方法
技术领域
本发明属于体育场地面铺设技术领域，具体涉及为一种透气型自结纹塑胶跑道及其铺设方法。
背景技术
随着全民健身运动的开展，对体育场的需求量也越来越多。塑胶跑道具有优良的耐磨耐油防滑、阻燃耐老化、硬度范围宽、弹性适宜、吸震性能优、色彩美观等特点，广泛应用于铺设大、中、小学及幼儿园场地。
传统的塑胶跑道，胶粒层承担了塑胶跑道主要的弹性，为了防止胶粒层表面的胶粒脱落以及延缓胶粒层的早起老化，需要在胶粒层的表面设置界面层和面层；界面层使胶粒层表面产生细微空隙，使之与面层的粘结更加牢固并形成一体。面层用EPDM或PU颗粒通过撒粒粘接或喷粒粘接的方式，使用一段时间后易脱粒；撒、喷的颗粒不均匀。传统的塑胶跑道，结构复杂、成本高，且不利于散热和水汽的蒸发，减少了跑道的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种透气型自结纹塑胶跑道。
本发明的另一目的在于提供上述透气型自结纹塑胶跑道的铺设方法。
一种透气型自结纹塑胶跑道，由打底粘接层、颗粒层、自结纹层组成；所述打底粘接层铺设在地基上；所述颗粒层铺装在打底粘接层；所述颗粒层上表面呈颗粒状；所述自结纹层喷涂于颗粒层上方，所述自结纹层上表面分布有正圆锥状的第一凸起和倒圆锥状的第一凹槽，第一凸起的波峰与相邻第一凹槽的波谷的高度差在0.1~5mm。
第一凸起波峰与相邻第一凹槽的波谷的高度差的算术平均值为3mm。
所述打底粘接层的厚度在0.1~0.8mm；所述打底粘接层为γ- 异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷，并均匀涂覆于地基上所形成的。
所述颗粒层的厚度在9~13mm；所述颗粒层由聚氨酯胶水和黑颗粒构成。
所述自结纹层的厚度为2~3mm。所述自结纹层，由聚脲、聚氨酯、或聚脲和聚氨酯混合后制成。
一种潮型塑胶跑道的铺设方法，包括以下步骤：
步骤1：铺设打底粘接层：所述打底粘接层采用高压喷涂机薄而均匀的喷涂于地基上，平均用量为0.15-0.2Kg/㎡；
步骤2：铺装颗粒层；
步骤3：喷涂自结纹层，具体如下：
步骤3a:改性高岭土的制备：将高岭土用清水洗涤后烘干，并过100目筛分待用；
然后称取10g上述高岭土，并与20mL纯的N-甲基甲酰胺(NMF)混合，加热至60℃后，恒温超声 30min，50℃烘干待用，得到高岭土中间体；
然后称取5g高岭土中间体，然后加入到100mL的甲醇中，在20℃搅拌6小时，然后离心分离出甲醇，得到甲氧基接枝的高岭土；
然后称取甲氧基接枝的高岭土0.5g，加入到20mL浓度为 1mol/L的十二烷基三甲基溴化铵(C12TMABr)的甲醇溶液搅拌24小时；反应结束用无水乙醇洗涤3-4次，然后于50℃风干，再升温至600℃的空气气氛下煅烧5小时，得到改性高岭土；
步骤3b:A组分的制备：将30~50份的二官能度聚醚多元醇220、30~50份的三官能度聚醚多元醇330N在110℃的真空环境下脱气1小时，然后冷却至50℃，并加入到100份的液化的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI反应2小时，得到A组分待用；
步骤3c:B组分的制备：将30~50份的二官能度聚醚多元醇220、30~50份的三官能度聚醚多元醇330N和5~15份的扩链剂混合，然后加热至110℃的真空环境下脱气1小时，然后冷却至80℃，加入0.5~2份抗老剂、1~5份颜料搅拌均匀得到胶体，然后通过胶体磨浆机将胶体的细度研磨到35μm以下，最后真空脱气1小时，得到B组分待用；
步骤3d:将重量份数比为6：6：1：5的A组分、B组分、粉状的三元乙丙橡胶EPDM和改性高岭土均匀混合得到浆料，充分搅拌之后加入到喷涂机中，通过喷涂机的气压，将浆料喷涂于颗粒层。
步骤2中，待打底粘接层干燥之后，将黑胶粒和聚氨酯胶水按比例投入颗粒搅拌机中充分搅拌，搅拌5-10分钟左右，使橡胶颗粒表面完全被聚氨酯胶水浸润。
步骤3a中，高岭土的化学组成为Al2Si2O5(OH)4,清洗后的高岭土的重量百分比的化学组成为：38.5%Al2O3，45.93%SiO2，0.34%Fe2O3，0.32%TiO2。
自结纹层颜色鲜艳、防滑耐磨、历久弥新，克服了传统塑胶跑道表面颗粒易脱落的不足，提升了跑到的耐用性。自结纹层表面文理饱满，不会出现脚下松动等不稳定的感觉，有助于提升运动员水平发挥的稳定性。本产品还具有免维护、抗老化、不褪色、弹性适中、产品的拉伸强度高，使用寿命长的特点，各项性能指标均符合国际田联以及GB/T14833-2011《塑胶跑道》的技术指标要求。
本产品一改过去用EPDM或PU颗粒做为防滑面层的传统工艺，达到了不掉粒效果，满足了运动场地使用频率高，使用强度大的特点。
所述自结纹层运用改性高岭土接枝的特性，在表结状态下自动生成凹凸的文理，以达到一定的摩擦系数，满足防湿滑的指标，且后期使用过程中，不掉颗粒，无需特别的人工养护，后续维护费用低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是改性高岭土的微观结构示意图；
图中：打底粘接层1、颗粒层2、自结纹层3、第一凸起3a、第一凹槽3b。
具体实施方式
下面结合附图，对本专利作进一步详细说明。
实施例1。
一种透气型自结纹塑胶跑道，由打底粘接层1、颗粒层2、自结纹层3组成；所述打底粘接层1铺设在地基上；所述颗粒层2铺装在打底粘接层1；所述颗粒层2上表面呈颗粒状；所述自结纹层3喷涂于颗粒层2上方，所述自结纹层3上表面分布有正圆锥状的第一凸起3a和倒圆锥状的第一凹槽3b，第一凸起3a的波峰与相邻第一凹槽3b的波谷的高度差在0.1~5mm；作为优选，第一凸起3a波峰与相邻第一凹槽3b的波谷的高度差的算术平均值为3mm。
所述打底粘接层1的厚度在0.1~0.8mm，优选为0.2~0.3mm，起到将颗粒层2固定于地基的作用。作为优选，所述打底粘接层1为γ- 异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷，并均匀涂覆于地基上所形成的。
所述颗粒层2的厚度在9~13mm，优选为10~12mm。所述颗粒层2由聚氨酯胶水和黑颗粒构成，承担了塑胶跑道主要的弹性。所述颗粒层2，不容易塌陷，提高了打底粘接层1的耐用性。
所述自结纹层3的厚度为2~3mm。所述自结纹层，由聚脲、聚氨酯、或聚脲和聚氨酯混合后制成。
一种透气型自结纹塑胶跑道的铺设方法，包括以下步骤：
步骤1：铺设打底粘接层1：所述打底粘接层1采用高压喷涂机薄而均匀的喷涂于地基上，平均用量为0.15-0.2Kg/㎡；
步骤2：铺装颗粒层2：待打底粘接层1干燥之后，将黑胶粒和聚氨酯胶水按比例投入颗粒搅拌机中充分搅拌，搅拌5-10分钟左右，使橡胶颗粒表面完全被聚氨酯胶水浸润；颗粒层2的组分和铺装方法为现有的常规方案；
步骤3：喷涂自结纹层3，具体如下：
步骤3a:改性高岭土的制备：将高岭土用清水洗涤后烘干，并过100目筛分待用，其重量百分比的化学组成为：38.5%Al2O3，45.93%SiO2，0.34%Fe2O3，0.32%TiO2；
然后称取10g上述高岭土，并与20mL纯的N-甲基甲酰胺(NMF)混合，加热至60℃后，恒温超声 30min，50℃烘干待用，得到高岭土中间体；
然后称取5g高岭土中间体，然后加入到100mL的甲醇中，在20℃搅拌6小时，然后离心分离出甲醇，得到甲氧基接枝的高岭土；
然后称取甲氧基接枝的高岭土0.5g，加入到20mL浓度为 1mol/L的十二烷基三甲基溴化铵(C12TMABr)的甲醇溶液搅拌24小时；反应结束用无水乙醇洗涤3-4次，然后于50℃风干，再升温至600℃的空气气氛下煅烧5小时，得到改性高岭土。
如图2所示，改性高岭土微观结构呈粒径较小的片状结构，结构规整、长度均一。
步骤3b:A组分的制备：将30~50份的二官能度聚醚多元醇220、30~50份的三官能度聚醚多元醇330N在110℃的真空环境下脱气1小时，然后冷却至50℃，并加入到100份的液化的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI反应2小时，得到A组分待用；
步骤3c:B组分的制备：将30~50份的二官能度聚醚多元醇220、30~50份的三官能度聚醚多元醇330N和5~15份的扩链剂混合，然后加热至110℃的真空环境下脱气1小时，然后冷却至80℃，加入0.5~2份抗老剂、1~5份颜料搅拌均匀得到胶体，然后通过胶体磨浆机将胶体的细度研磨到35μm以下，最后真空脱气1小时，得到B组分待用；
扩链剂、抗老剂和颜料为塑胶跑道的常规添加剂，均来源于市购。作为优选，所述扩链剂为二甘醇扩链剂。
步骤3d:将重量份数比为6：6：1：5的A组分、B组分、粉状的三元乙丙橡胶EPDM和改性高岭土均匀混合得到浆料，充分搅拌之后加入到喷涂机中，通过喷涂机的气压，将浆料喷涂于颗粒层2。
粉状的三元乙丙橡胶EPDM和改性高岭土，重量较轻，容易均匀分布在浆料中。
高岭土的化学组成为Al2Si2O5(OH)4,处理之后的高岭土比表面积较大，形成类似胶束状的絮凝团，有纤维增强增塑的功能，增加分散体系的粘度。
添加改性高岭土之后，具有以下效果：
首先，改性高岭土容易相互接枝，有助于形成浪潮状的表面。所述自结纹层3的表面呈浪潮状，表面分布有正圆锥状的第一凸起3a和倒圆锥状的第一凹槽3b。相对于传统塑胶跑道，本跑道具有更大的表面粗糙度，有利于展开田径项目，另一方面，浪潮状的塑胶表层，综合提升了跑道表面的弹性，有利于缓解运动所带来的损伤。自结纹层3无需滚筒滚动提拉花纹。克服传统聚氨酯自流平的特点，即保留传统聚氨酯跑道材料耐候、耐老化性能，又克服传统聚氨酯跑道材料易掉粒的通病，其耐磨性能是传统工艺的数倍，表面美观、整洁、易清洗，表面摩擦力完全符合国际田联标准。
其次，改性高岭土会迅速润湿渗透颗粒层2，接枝固化成膜后与颗粒层2共同生成网状立体结构，相互形成锚固体，所以与颗粒层2结合非常牢固，解决传统配方工艺出现易离层起泡的技术难题。
对照例1。
在本对照例中，相对于实施例1，用市购的普通高岭土研磨之后代替实施例1的改性高岭土，其余均与实施例1相同。
表1为实施例1跑道、对照例1跑道、普通塑胶跑道的性能参数对照表。
指标项目物理 GB/T14833-2011 实施例1跑道 对照例1的跑道 普通塑胶跑道
冲击吸收% 35-50 56 42 38
拉伸强度Mpa ≥0.5 2.7 1.2 0.7
断裂伸长率% ≥40 303 120 85
抗滑值BPN,20℃ ≥47 78 48 58
垂直变形mm ≥0.6-2.5 2.7 2 1.6
从表1可以看处，添加改性高岭土的塑胶跑道，在性能指标上均超越了对照例1的跑道，特别是在塑胶跑道表面的拉伸强度和断裂伸长的指标上，实施例1明显提升了一个台阶，性能显著。
自结纹层3的设置，改善了传统塑胶跑道的表面脱胶粒问题，并具良好的耐磨运动使用特性。跑道即使在高温烈日下表面也不出现发烫现象，使用过程安全健康环保，并可延长跑道的使用寿命。
在外观上，本实施例1的塑胶表面会自动生成凹凸的文理，且该纹理呈现浪潮状，即波峰和波谷四个方向交错分布，一改过去用EPDM或PU颗粒做为防滑面层的颗粒形状，提升了抗滑值和脚感。对照例1的表面呈现自留平的特点，抗滑的花纹不明显。
在环保性能上，传统的跑道其原料中含有异氰酸酯主要是指甲苯2,4－二异氰酸酯TDI，通过其材料对人体危害的分析，将这种物质归纳为对人体有害的材料，当人体吸入这种气体时，会对人体气道上皮、肺间质等免疫系统造成严重的损伤，所以，在塑胶跑道设计的过程中，国家卫生组织将其含量严格的控制在0.5％以下。对于异氰酸酯而言，其中的毒性与其挥发度存在着一定的关联性，在常温状况下，其气体的挥发性相对较低，对人体健康的影响不大，但是，当TDI温度提升时，其气体的挥发性较大，这种状态下就会对人们的身体健康造成严重的影响。例如，在温度较高的夏天，聚氨酯跑道的地表温度会不断上升，其温度会达到60℃时，其气体的挥发量会不断增大，而对于一个标准的田径场而言，其面积在10000m２左右，向大气中排放的有毒气体也就不可忽视，在这种状况下，如果人们进行剧烈的运动，就会增加肺活量，并在短时间内吸进体内大量的有毒气体，从而严重影响人们的身体健康。
本跑道，经过实际检测，并未检测出苯、甲苯、二甲苯、甲苯二异氰酸酯、铅、铬、镉和汞。
本跑道具有一定的渗水性能。第一凹槽3b可以积聚少量的水，从而保持跑道表面的干燥。
在造价上，材料涂铺后传统的多层的跑道，其造价为400~500元/米3；本产品280~300元/米3，降低了塑胶跑道的成本。

Claims (8)

1.一种透气型自结纹塑胶跑道，其特征在于，由打底粘接层（1）、颗粒层（2）、自结纹层（3）组成；所述打底粘接层（1）铺设在地基上；所述颗粒层（2）铺装在打底粘接层（1）；所述颗粒层（2）上表面呈颗粒状；所述自结纹层（3）喷涂于颗粒层（2）上方，所述自结纹层（3）上表面分布有正圆锥状的第一凸起（3a）和倒圆锥状的第一凹槽（3b），第一凸起（3a）的波峰与相邻第一凹槽（3b）的波谷的高度差在0.1~5mm。
2.如权利要求1所述的一种透气型自结纹塑胶跑道，其特征在于，第一凸起（3a）波峰与相邻第一凹槽（3b）的波谷的高度差的算术平均值为3mm。
3.如权利要求1所述的一种透气型自结纹塑胶跑道，其特征在于，所述打底粘接层（1）的厚度在0.1~0.8mm；所述打底粘接层（1）为γ- 异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷，并均匀涂覆于地基上所形成的。
4.如权利要求1所述的一种透气型自结纹塑胶跑道，其特征在于，所述颗粒层（2）的厚度在9~13mm；所述颗粒层（2）由聚氨酯胶水和黑颗粒构成。
5.如权利要求1所述的一种透气型自结纹塑胶跑道，其特征在于，所述自结纹层（3）的厚度为2~3mm；所述自结纹层（3）由聚脲、聚氨酯、或聚脲和聚氨酯混合后制成。
6.一种如权利要求1所述的透气型自结纹塑胶跑道的铺设方法，包括以下步骤：
步骤1：铺设打底粘接层（1）：所述打底粘接层（1）采用高压喷涂机薄而均匀的喷涂于地基上，平均用量为0.15-0.2Kg/㎡；
步骤2：铺装颗粒层（2）；
步骤3：喷涂自结纹层（3），具体如下：
步骤3a:改性高岭土的制备：将高岭土用清水洗涤后烘干，并过100目筛分待用；
然后称取10g上述高岭土，并与20mL纯的N-甲基甲酰胺(NMF)混合，加热至60℃后，恒温超声 30min，50℃烘干待用，得到高岭土中间体；
然后称取5g高岭土中间体，然后加入到100mL的甲醇中，在20℃搅拌6小时，然后离心分离出甲醇，得到甲氧基接枝的高岭土；
然后称取甲氧基接枝的高岭土0.5g，加入到20mL浓度为 1mol/L的十二烷基三甲基溴化铵(C12TMABr)的甲醇溶液搅拌24小时；反应结束用无水乙醇洗涤3-4次，然后于50℃风干，再升温至600℃的空气气氛下煅烧5小时，得到改性高岭土；
步骤3b:A组分的制备：将30~50份的二官能度聚醚多元醇220、30~50份的三官能度聚醚多元醇330N在110℃的真空环境下脱气1小时，然后冷却至50℃，并加入到100份的液化的二苯基甲烷二异氰酸酯MDI反应2小时，得到A组分待用；
步骤3c:B组分的制备：将30~50份的二官能度聚醚多元醇220、30~50份的三官能度聚醚多元醇330N和5~15份的扩链剂混合，然后加热至110℃的真空环境下脱气1小时，然后冷却至80℃，加入0.5~2份抗老剂、1~5份颜料搅拌均匀得到胶体，然后通过胶体磨浆机将胶体的细度研磨到35μm以下，最后真空脱气1小时，得到B组分待用；
步骤3d:将重量份数比为6：6：1：5的A组分、B组分、粉状的三元乙丙橡胶EPDM和改性高岭土均匀混合得到浆料，充分搅拌之后加入到喷涂机中，通过喷涂机的气压，将浆料喷涂于颗粒层（2）。
7.如权利要求6所述的一种透气型自结纹塑胶跑道的铺设方法，其特征在于，步骤2中，待打底粘接层（1）干燥之后，将黑胶粒和聚氨酯胶水按比例投入颗粒搅拌机中充分搅拌，搅拌5-10分钟左右，使橡胶颗粒表面完全被聚氨酯胶水浸润。
8.如权利要求6所述的一种透气型自结纹塑胶跑道的铺设方法，其特征在于，步骤3a中，高岭土的化学组成为Al2Si2O5(OH)4,清洗后的高岭土的重量百分比的化学组成为：38.5%Al2O3，45.93%SiO2，0.34%Fe2O3，0.32%TiO2。
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