CN108440822A - 一种热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道及其制备方法，本发明的跑道由跑道表面耐磨材料和热塑性发泡颗粒组成，使用热塑性发泡颗粒作为该种跑道的主要填充物，该热塑性发泡颗粒由以下重量份的组份制成:塑料发泡剂0.8～1份，聚乙烯20～45份，塑料增韧剂5～8份，无机填充物40～50份，硬脂酸0.8～1份。本发明的跑道使用的热塑性发泡颗粒填充成本低，可回收利用，环保无毒，通过颗粒发泡工艺使得跑道整体成本降低，同时将颗粒热压成形的跑道整体全为热塑性材料，长时间使用后的跑道破碎造粒后可回收利用。

Description

一种热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道及其制备方法
技术领域
本发明属于塑胶跑道领域，具体涉及一种热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道及其制备方法。
背景技术
随着社会的进步与生活水平的提高，人们的运动需求越来越多，大量塑胶跑道、操场被建设起来。在这些人造跑道系统中，有很大部分的人造跑道是不符合政策法规、行业规范的，无论是对于使用者的身体健康，还是对铺设环境都有着很大的负面影响。过去的塑胶跑道填充用的是废旧橡胶轮胎碎粒，这种跑道会挥发出大量含苯、二甲苯、稠环芳烃等的有毒气体，导致使用者，尤其是青少年的身体健康遭受了巨大的伤害。毒跑道事件的影响越来越大，这惨痛的教训警醒市场必须研发出绿色环保的新型跑道。同时，跑道的成本还要控制在市场能够接受的范围，以提高环保型新型跑道的竞争力，提升市场份额。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道及其制备方法。本发明产品环保无毒，通过颗粒发泡工艺使得跑道整体成本降低，同时将颗粒热压成形的跑道整体全为热塑性材料，长时间后使用的跑道破碎造粒后可回收利用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道，其特征在于，所述热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道由跑道表面耐磨材料和热塑性发泡颗粒组成，其中，所述热塑性发泡颗粒为热塑性发泡橡胶制成的颗粒，由以下重量份的原料组成：
聚乙烯 20～45份
塑料增韧剂 5～8份
无机填充物 40～50份
塑料发泡剂 0.8～1份
硬脂酸 0.8～1份
采用胶水将所述热塑性发泡颗粒粘接成卷材，或将热塑性发泡颗粒热压成卷材，结合跑道表面耐磨材料形成所述跑道。
优选的，所述跑道的表面耐磨材料和热塑性发泡颗粒材料质量比为1~3：3~12。
本发明所述的跑道表面耐磨材料用于提高跑道表面抗滑性能，可采用现有的耐磨材料、工艺实现，如喷涂材料或将跑道表面加工为粗糙平面，本发明中提供了几种优选的方式，可与本发明的热塑性颗粒材料良好结合，包括EPDM颗粒、PU胶或表面自结纹涂料，也可直接采用前述的热塑性发泡颗粒作为耐磨材料，即在工艺中将热塑性发泡颗粒制备成的弹性体卷材加工为粗糙平面，直接作为成品跑道。
本发明所述的塑料增韧剂优选为POE、SEBS、SBS、TPE或EVA中的一种或多种混合材料。
本发明所述的无机填充物选用纳米碳酸钙、600目以上超细重质碳酸钙中的一种或两种混合。优选纳米碳酸钙。
本发明所述的塑料发泡剂为AC发泡剂、ADC发泡剂中的一种或几种混合。
本发明的另一目的在于提供上述热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道的制备方法。
本发明所述的热塑性发泡材料采用如下的方式制备：将聚乙烯、塑料增韧剂、无机填充物、塑料发泡剂、硬脂酸在混合搅拌机中混合均匀，混合均匀的物料通过单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒。
具体步骤如下：
（1）将聚乙烯、塑料增韧剂、无机填充物、塑料发泡剂、硬脂酸在混合搅拌机中混合均匀，混合温度为20～80℃，混合时间为3～10分钟，搅拌速度为1400r/h；
（2）将混合均匀的物料通过单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度控制在100～200℃，螺杆转速为200～500r／min。
本发明的跑道的制备方式可有多种，可采用胶水将所述热塑性发泡颗粒粘接成卷材，或将热塑性发泡颗粒热压成卷材，结合跑道表面耐磨材料形成所述跑道。
如采用胶水制备跑道，将热塑性发泡颗粒与聚氨酯胶水混合均匀，在模具中压实凝固成13~14mm厚的板材，在制作好的板材上喷洒自结纹涂料，待涂料固化，形成所述跑道。
或采用热压的方式，将热塑性发泡颗粒在120～200℃环境中通过模具热压成厚度为5～14mm的卷材，作为跑道弹性层，结合跑道表面耐磨材料形成所述跑道。
所述跑道表面耐磨材料可选用EPDM颗粒、PU胶、表面自结纹涂料，或直接采用所述热塑性发泡颗粒。
选用前述的热塑性发泡颗粒为表面耐磨材料时，将热塑性发泡颗粒在120～200℃环境中通过模具热压成厚度为13～14mm，表面粗糙的卷材，即形成所述跑道。
或采用EPDM颗粒、PU胶、表面自结纹涂料为跑道表面耐磨材料，采用自结纹涂料，则在上述跑道弹性层表面喷涂自结纹涂料，形成所述跑道；采用EPDM颗粒作为跑道表面耐磨材料时，将EPDM颗粒与PU胶水比例混合后平整摊铺在热塑性发泡颗粒的卷材上形成EPDM颗粒层，获得所述跑道；或采用PU胶水作为跑道表面耐磨材料，将在此热塑性发泡颗粒卷材表面滩涂自流平PU胶水，胶水凝固后形成所述跑道，其中凝固温度为50℃，凝固时间1~2小时。
本发明的跑道使用的热塑性发泡颗粒由热塑性弹性体熔融共混挤出水环切粒而成，填充成本低，可回收利用，环保无毒，通过颗粒发泡工艺使得跑道整体成本降低，同时将颗粒热压成形的跑道整体全为热塑性材料，长时间后使用的跑道破碎造粒后可回收利用。此外，本发明涉及的工艺简单，成本低，制备的跑道冲击吸收和防滑效果好。
具体实施方式
实施例1
热塑性发泡颗粒的制备：
将聚乙烯40kg，POE 5kg，纳米碳酸钙40kg，AC发泡剂1kg，硬脂酸1kg，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，60℃下混合7分钟，搅拌速度为1400r/h，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到宽3mm，长5mm，厚3mm的热塑性发泡颗粒，模头的温度为160℃，挤出温度为100～200℃，螺杆转速为300r／min。
热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道的制备：
本实施例中直接采用所述热塑性发泡颗粒为跑道表面耐磨材料，将上述热塑性发泡颗粒在140℃高温下加热，利用施压面粗糙的模具对其施压，使得颗粒被压实粘结，将厚度压缩成13mm，同时使得受压面粗糙不平，满足塑胶跑道的粗糙度要求。
实施例2
热塑性发泡颗粒的制备：
将聚乙烯20kg，EVA3kg，600目以上超细重质碳酸钙50kg，ADC发泡剂0.8kg，硬脂酸0.8kg，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，20℃下混合10分钟，搅拌速度为1400r/h，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到宽3mm，长5mm，厚3mm的热塑性发泡颗粒，挤出温度为100～200℃，模头温度为160℃，螺杆转速为200r／min。
热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道的制备：
选用EPDM颗粒结合PU胶水作为跑道表面耐磨材料，以热塑性发泡颗粒：跑道表面耐磨材料质量比4：1称取原料，将上述热塑性发泡颗粒在140℃的高温下加热，利用模具对其施压，使其被压实粘结，形成为厚度为11mm，表面平整的卷材；将EPDM颗粒与PU胶水按照6：1的质量份比例混合均匀，平整摊铺在热塑性发泡颗粒的卷材上，形成3mm厚的EPDM颗粒层，作为耐磨层。
实施例3
热塑性发泡颗粒的制备：
聚乙烯25g，TPE5kg，纳米碳酸钙40kg，AC发泡剂1kg，硬脂酸1kg，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，80℃下混合3分钟，搅拌速度为1400r/h，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到宽3mm，长5mm，厚3mm的热塑性发泡颗粒，挤出温度为100～200℃，模头温度为160℃，螺杆转速为500r／min。
热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道的制备：
选用EPDM颗粒结合PU胶水作为跑道表面耐磨材料，以热塑性发泡颗粒：跑道表面耐磨材料质量比1：1称取原料，将上述热塑性发泡颗粒在120℃的高温下加热，利用模具对其施压，使其被压实粘结，形成为厚度为8mm，表面平整的卷材；将EPDM颗粒与PU胶水按照6：1的质量份比例混合均匀，平整摊铺在热塑性发泡颗粒的卷材上，形成6mm厚的EPDM颗粒层，作为耐磨层。
实施例4
热塑性发泡颗粒的制备：
聚乙烯45kg，SBS5kg，POE3kg，纳米碳酸钙和600目以上超细重质碳酸钙45kg，AC发泡剂和ADC发泡剂1kg，硬脂酸1kg，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，70℃下混合4分钟，搅拌速度为1400r/h，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到宽3mm，长5mm，厚3mm的热塑性发泡颗粒，挤出温度为100～200℃，模头温度为160℃，螺杆转速为400r／min。
热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道的制备：
选用EPDM颗粒结合PU胶水作为跑道表面耐磨材料，以热塑性发泡颗粒：跑道表面耐磨材料质量比3：1称取原料，将上述热塑性发泡颗粒在200℃的高温下加热，利用模具对其施压，使其被压实粘结，形成为厚度为10mm，表面平整的卷材；将EPDM颗粒与PU胶水按照6：1的质量份比例混合均匀，平整摊铺在热塑性发泡颗粒的卷材上，形成4mm厚的EPDM颗粒层，作为耐磨层。
实施例5
热塑性发泡颗粒的制备：
聚乙烯45kg，SEBS8kg，纳米碳酸钙45kg，二氧化碳发泡剂1kg，硬脂酸0.9kg，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，50℃下混合5分钟，搅拌速度为1400r/h，混合均匀，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到宽3mm，长5mm，厚3mm的热塑性发泡颗粒，挤出温度为100～200℃，模头温度为160℃，螺杆转速为400r／min。
热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道的制备：
将上述制备好的热塑性发泡颗粒与聚氨酯胶水按照6.5：1的质量比混合均匀，然后在模具中压实凝固成14mm厚的板材，在制作好的板材上喷洒自结纹涂料，待涂料固化，即为自结纹塑胶跑道。
实施例6
将聚乙烯45kg，POE7kg，纳米碳酸钙40kg，AC发泡剂0.9kg，硬脂酸1kg，将上述原料在高速混合搅拌机中混合均匀，60℃下混合7分钟，搅拌速度为1400r/h，在双螺杆挤出机上熔融共混，通过安装有模头的水下造粒装置挤出成型，得到宽3mm，长5mm，厚3mm的热塑性发泡颗粒，挤出温度为100～200℃，模头的温度为160℃，螺杆转速为300r／min。
热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道的制备：
选用PU胶水作为跑道表面耐磨材料，以热塑性发泡颗粒：跑道表面耐磨材料质量比12：1称取原料，将上述热塑性发泡颗粒在200℃的高温下加热，利用模具对其施压，使其被压实粘结，形成为厚度为13mm，表面平整的卷材；在此卷材表面摊涂1mm左右厚的自流平PU胶水，凝固温度为50℃，凝固时间1~2小时，制得整体跑道。
实施例7
本实施例对本发明的上述跑道进行性能测试，以展示跑道的性能。检测依据为田径场地设施标准手册。
试验结果如下表所示：
试验跑道 跑道厚度（mm） 冲击吸收（%） 抗滑值（BPN 20℃）
实施例1 13 45 60
实施例2 14 42 58
实施例3 14 39 58
实施例4 14 40 59
实施例5 14 38 62
实施例6 14 40 61
可以看出，本发明的跑道冲击吸收效果好，抗滑，且材料可回收，符合经济效益。

Claims (10)

1.一种热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道，其特征在于，所述热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道由跑道表面耐磨材料和热塑性发泡颗粒组成，其中，所述热塑性发泡颗粒为热塑性发泡橡胶制成的颗粒，由以下重量份的原料组成：
聚乙烯 20～45份
塑料增韧剂 5～8份
无机填充物 40～50份
塑料发泡剂 0.8～1份
硬脂酸 0.8～1份
采用胶水将所述热塑性发泡颗粒粘接成卷材，或将热塑性发泡颗粒热压成卷材，结合跑道表面耐磨材料形成所述跑道。
2.根据权利要求1所述跑道，其特征在于，所述跑道的表面耐磨材料和热塑性发泡颗粒材料质量比为1~3：3~12。
3.根据权利要求1所述的跑道，其特征在于，所述塑料增韧剂为POE、SEBS、SBS、TPE或EVA中的一种或多种混合材料。
4.根据权利要求1所述的跑道，其特征在于，所述无机填充物为纳米碳酸钙、600目以上超细重质碳酸钙中的一种或两种混合；优选纳米碳酸钙。
5.根据权利要求1所述的跑道，其特征在于，所述塑料发泡剂为AC发泡剂、ADC发泡剂中的一种或两种混合。
6.根据权利要求1所述的跑道，其特征在于，所述跑道表面耐磨材料为EPDM颗粒、PU胶、表面自结纹涂料、所述热塑性发泡颗粒中的一种。
7.权利要求1-6任一项所述的热塑性发泡颗粒填充塑胶跑道的制备方法，其特征在于，所述热塑性发泡颗粒制备方式为：将聚乙烯、塑料增韧剂、无机填充物、塑料发泡剂、硬脂酸在混合搅拌机中混合均匀，混合均匀的物料通过单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述热塑性发泡颗粒制备方式如下：
（1）将聚乙烯、塑料增韧剂、无机填充物、塑料发泡剂、硬脂酸在混合搅拌机中混合均匀，混合温度为20～80℃，混合时间为3～10分钟，搅拌速度为1400r/h；
（2）将混合均匀的物料通过单螺杆或双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度为100～200℃，螺杆转速为200～500r／min。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将热塑性发泡颗粒在120～200℃环境中通过模具热压成厚度为5～14mm的卷材，作为跑道弹性层，结合跑道表面耐磨材料形成所述跑道；或将热塑性发泡颗粒在120～200℃环境中通过模具热压成厚度为13～14mm，表面粗糙的卷材，直接形成所述跑道；
或将热塑性发泡颗粒与聚氨酯胶水混合均匀，在模具中压实凝固成13~14mm厚的板材，在制作好的板材上喷洒自结纹涂料，待涂料固化，形成所述跑道。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述跑道表面耐磨材料为自结纹涂料，在跑道弹性层表面喷涂自结纹涂料，形成所述跑道；
或采用EPDM颗粒作为跑道表面耐磨材料，将EPDM颗粒与PU胶水比例混合后平整摊铺在热塑性发泡颗粒的卷材上形成EPDM颗粒层，获得所述跑道；
或采用PU胶水作为跑道表面耐磨材料，将在此热塑性发泡颗粒卷材表面滩涂自流平PU胶水，胶水凝固后形成所述跑道，其中凝固温度为50℃，凝固时间1~2小时。
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