CN109487658A - Etpu预制型运动地坪及其制备方法 - Google Patents

Etpu预制型运动地坪及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种ETPU预制型运动地坪，包括从上往下依次设置的面层、胶水层和基础层，所述面层为ETPU预制块层，面层的厚度为8～25mm，所述基础层为混凝土或沥青浇筑的地面。还公开了其制备方法：1)制备TPU定型板：将TPU颗粒通过注塑成型工艺制作为TPU定型板，所述TPU定型板为网格板，在TPU定型板的下表面上设置有若干支撑柱；2)制备ETPU预制块：用步骤1)制得的TPU定型板通过物理发泡工艺得到ETPU预制块；3)将基础层表面清理干净，用聚氨酯胶粘剂摊铺在基础层上得到胶水层；4)将步骤2)制得的ETPU预制块摊铺在胶水层上。

Description

ETPU预制型运动地坪及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑应用技术领域，具体涉及一种ETPU预制型运动地坪及其制备方法。
背景技术
随着经济的持续快速发展，人们生活水平的不断提高，弹性运动场地在人们的生活中越来越受到重视，将原有的混凝土或者沥青运动场地用合成材料覆盖起来，可以抑制扬尘和改善运动条件。
传统的运动场地合成材料面层基本以回收的废弃橡胶颗粒、EPDM颗粒、油性PU料、水性PU料、丙烯酸、聚氨酯单组份或多组分粘接剂为主。这类运动场地有以下主要缺点：(1)弹性面层中的塑胶颗粒很容易发生褪色以及老化现象，极端气候条件下容易起层开裂，使用寿命短；(2)传统的运动场地合成材料面层在实际使用过程中，物理性能很难达标，不能很好地保护使用者；(3)原材料不够环保，使用的粘接剂或溶剂或多或少含有毒物质；(4)造价过高，不易推广；(5)施工周期长，且工人劳动强度大。
在GB36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》作为强制性标准在2018年11月1日开始实施以后，对合成材料面层运动场地的各项理化指标均提出了更高要求，传统的材料配方和技术很多都已不能满足国家标准的要求了。
TPU(Thermoplastic polyurethanes)名称为热塑性聚氨酯弹性体橡胶。主要分为有聚酯型和聚醚型之分，它硬度范围宽(60HA-85HD)、耐磨、耐油，透明，弹性好，在日用品、体育用品、玩具、装饰材料等领域得到广泛应用，无卤阻燃TPU还可以代替软质PVC以满足越来越多领域的环保要求。
E-TPU聚氨酯热塑发泡颗粒(简称ETPU、ETPU颗粒或ETPU珠粒，俗称爆米花)。经过加压加热预处理后，每颗TPU(是一种耐磨、耐撕裂的热塑弹性体材料)粒子像爆米花一样膨胀起来。在这个过程中，原来0.5毫米左右大小的颗粒，体积将增大10倍，于是就形成内含微型密闭气泡的椭圆形非交联发泡颗粒ETPU，形似“爆米花”。ETPU颗粒材料具有轻便、柔软和弹性好的优点，并且在零下40摄氏度到70摄氏度范围内都能保持自身的良好性能，不仅仅是作为运动鞋、休闲鞋或舞鞋等鞋中底的理想材料，更是作为优良运动场地的理想材料。目前市面上还没有仅仅采用ETPU作为面层的运动地坪。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种环保、舒适、安全、优质的ETPU预制型运动地坪及其制备方法。
实现该目的的技术方案是：
一种ETPU预制型运动地坪，包括从上往下依次设置的面层、胶水层和基础层，所述面层为ETPU预制块层，面层的厚度为8～25mm，所述基础层为混凝土或沥青浇筑的地面。
在上述技术方案中，所述面层是由多个ETPU预制块拼接而成，可以用多个ETPU预制块拼接成不同面积，满足不同场地大小的要求。
在上述技术方案中，所述ETPU预制块为矩形，方便制造、拼接容易。
一种前述的ETPU预制型运动地坪的制备方法，包括如下步骤：
1)制备TPU定型板：将TPU颗粒通过注塑成型工艺制作为TPU定型板，所述TPU定型板为网格板，在TPU定型板的下表面上设置有若干支撑柱；
2)制备ETPU预制块：用步骤1)制得的TPU定型板通过物理发泡工艺得到ETPU预制块；
3)将基础层表面清理干净，用胶粘剂摊铺在基础层上得到胶水层；
4)将步骤2)制得的ETPU预制块摊铺在胶水层上。
步骤2)中所述物理发泡工艺是指将TPU定型板采用超临界CO2制得ETPU预制块。
在所述超临界CO2方法中，渗透釜内超临界CO2的温度设置为30℃-45℃，渗透釜内腔压力设置为7MPa-13MPa，渗透釜内的渗透时间设置为0.5h-5h，发泡时间设置为20s-120s，预压罐内的压力设置为0.1MPa-0.9MPa，预压罐内温度设置为0℃-25℃，发泡箱体内的温度设置为50℃-150℃，发泡箱体内压力设置为0.1MPa-0.7MPa。
作为优选地，步骤1)中的TPU定型板为矩形，物理发泡后得到的ETPU预制块也为矩形，方便多块进行拼接。
作为优选地，步骤1)中的TPU定型板的下表面上还设置有若干加强筋，起到加强TPU定型板强度和加强支撑柱和定型板本体的连接的作用，使得TPU定型板发泡后的ETPU预制块具有更好的支撑力。
本发明的有益效果：(1)本发明方法及其制备的ETPU预制型运动地坪不需要二次蒸汽模压成型，节约了生产成本和周期；(2)TPU定型板的结构设计相较于同体积的实心片材节省了60％的原料，节约了原料成本；(3)TPU定型板上的支撑柱结构极具稳定性和回弹性，可以极好地满足使用者的运动体验；(4)TPU定型板这种结构发泡后得到的ETPU预制块还有规则的空隙，是一种优良的预制型渗水型面层；(5)可以极好地满足GB36246-2018《中小学合成材料面层运动场地》各项理化指标，化学检测有毒有害物质含量方面很多优于该标准的要求；(6)预制型面层可以极大地节省施工时间和减小工人的劳动强度，也可降低施工对天气的依赖；(7)本发明用原材料TPU，制备和成型工艺均绿色环保，不用任何辅料和粘连剂，杜绝了传统材料带来的有害物质和刺鼻气味。
附图说明
图1为ETPU预制型运动地坪的结构示意图。
图2为实施例2中TPU定型板的结构示意仰视图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。
实施例1ETPU预制型运动地坪
如图1所示的一种ETPU预制型运动地坪，主要由从上往下依次设置的面层1、胶水层2和基础层3组成。面层1是由多个ETPU预制块4拼接而成的ETPU预制块层，面层1的厚度为8～25mm。基础层3为混凝土或沥青浇筑的地面。胶水层2由单组份聚氨酯胶粘剂摊铺而成，也可以采用本领域的其它胶水摊铺，用于将面层1牢固地粘接在基础层3上。ETPU预制块4为矩形，也可以为其它方便拼接的形状，比如六边形等。
实施例2制备ETPU预制型运动地坪
实施例1的ETPU预制型运动地坪是按照如下步骤得到的：
1)制备TPU定型板5：将TPU颗粒通过注塑成型工艺制作为TPU定型板。如图2所示，TPU定型板5为矩形或其它便于多块拼接的形状的网格板，网格可以是矩形、蜂窝形、圆形、多边形或者其它形状，目前市面上提供有多种模具，可以生产出很多种不同网格形状的定型板。在TPU定型板5的下表面上设置有若干支撑柱5a，支撑柱5a可以是圆柱、方柱、多棱柱、梯形柱等形状。TPU定型板上的支撑柱结构极具稳定性和回弹性，可以极好地满足使用者的运动体验。TPU定型板的下表面上还设置有若干加强筋5b，加强筋5b可以沿着网格的边框延伸，起到加强TPU定型板强度和加强支撑柱5a和定型板本体的连接的作用，使得TPU定型板发泡后的ETPU预制块具有更好的支撑力。TPU定型板这种网格结构发泡后得到的ETPU预制块还有规则的空隙，是一种优良的预制型渗水型面层。TPU定型板的网格结构设计相较于同体积的实心片材节省了60％的原料，节约了原料成本。
TPU颗粒通过注塑成型工艺制作为TPU定型板具体方法为：开模形状优选为120cm*120cm，工艺过程包括合模—填充—保压—冷却—开模—脱模6个阶段，通过控制填充时注入的量和保压时间，把TPU定型板5的密度控制在1.0-2.5g/cm3之间。注塑机类型为螺杆-线式，转速为20-40r/min，料筒温度为180-200℃，模具温度为80-110℃，注射压力为80-110MPa,保压压力为30-40MPa，注射时间为2-5s，保压时间为15-50s，冷却时间为20-50s，总周期为40-110s。
2)制备ETPU预制块4：用步骤1)制得的TPU定型板5采用超临界CO2制得ETPU预制块4。在超临界CO2方法中，渗透釜内超临界CO2的温度设置为30℃-45℃，渗透釜内腔压力设置为7MPa-13MPa，渗透釜内的渗透时间设置为0.5h-5h，发泡时间设置为20s-120s，预压罐内的压力设置为0.1MPa-0.9MPa，预压罐内温度设置为0℃-25℃，发泡箱体内的温度设置为50℃-150℃，发泡箱体内压力设置为0.1MPa-0.7MPa。
得到的ETPU预制块的物理性能和毒性成分经检测，结果如下：
其物理性能如表1所示：
表1ETPU预制块的物理性能检测结果
毒性成分检测结果如表2所示：(判定依据：GB/T 26572-2011)
表2ETPU预制块的毒性成分检测结果
备注：未检测出表示小于方法检出限。
3)将基础层3表面清理干净，础层3为混凝土或沥青浇筑的地面，平整度、强度、排水倾斜度符合标准的场地；用聚氨酯胶粘剂摊铺在基础层3上得到胶水层2。
4)将步骤2)制得的ETPU预制块4摊铺在胶水层2上，确保相邻的ETPU预制块4拼接整齐，等待胶水干后即施工完成。得到的ETPU预制块面层的冲击吸收为20％-50％，垂直变形为0.6-3.0mm，抗滑值(20℃)为80-110BPN，拉伸强度在0.5MPa以上，拉断伸长率在40％以上。
5)制作完成后可根据客户需要喷涂水性面漆上色和画线。

Claims (8)

1.一种ETPU预制型运动地坪，其特征在于：包括从上往下依次设置的面层(1)、胶水层(2)和基础层(3)，所述面层(1)为ETPU预制块层，面层(1)的厚度为8～25mm，所述基础层(3)为混凝土或沥青浇筑的地面。
2.如权利要求1所述的ETPU预制型运动地坪，其特征在于：所述面层(1)是由多个ETPU预制块(4)拼接而成。
3.如权利要求2所述的ETPU预制型运动地坪，其特征在于：所述ETPU预制块(4)为矩形。
4.一种如权利要求1至3任一项所述的ETPU预制型运动地坪的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备TPU定型板：将TPU颗粒通过注塑成型工艺制作为TPU定型板(5)，所述TPU定型板(5)为网格板，在TPU定型板(5)的下表面上设置有若干支撑柱(5a)；
2)制备ETPU预制块：用步骤1)制得的TPU定型板(5)通过物理发泡工艺得到ETPU预制块(4)；
3)将基础层(3)表面清理干净，用胶粘剂摊铺在基础层上得到胶水层(2)；
4)将步骤2)制得的ETPU预制块(4)摊铺在胶水层上(2)。
5.如权利要求4所述的ETPU预制型运动地坪的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述物理发泡工艺是指将TPU定型板(5)采用超临界CO2制得ETPU预制块(4)。
6.如权利要求5所述的ETPU预制型运动地坪的制备方法，其特征在于，在所述超临界CO2方法中，渗透釜内超临界CO2的温度设置为30℃-45℃，渗透釜内腔压力设置为7MPa-13MPa，渗透釜内的渗透时间设置为0.5h-5h，发泡时间设置为20s-120s，预压罐内的压力设置为0.1MPa-0.9MPa，预压罐内温度设置为0℃-25℃，发泡箱体内的温度设置为50℃-150℃，发泡箱体内压力设置为0.1MPa-0.7MPa。
7.如权利要求4所述的ETPU预制型运动地坪的制备方法，其特征在于，步骤1)中的TPU定型板(5)为矩形。
8.如权利要求4至7任一项所述的ETPU预制型运动地坪的制备方法，其特征在于，步骤1)中的TPU定型板(5)的下表面上还设置有若干加强筋(5b)。
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