CN110093836A - 塑胶跑道及施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种塑胶跑道及施工工艺，塑胶跑道包括有第一土工布层、基础层、第二土工布层、渗透型底涂层、微气囊冲击吸收层、高强度SPU加强层、SPU聚脲自结纹面层；所述SPU聚脲自结纹面层包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯‑聚脲树脂50~80份、聚氨酯树脂20~30份、EPDM颗粒胶粉5~10份、碳纳米管1~5份、茂金属1~5份。基础层、土工布层、渗透型底涂层、微气囊冲击吸收层、高强度SPU加强层和SPU聚脲自结纹面层共同作用使得塑胶跑道的使用作用效果优良；自结纹面层能够减少开裂的现象的发生，耐磨性能优良；高强度SPU加强层的设置能够增强面层的强度；微气囊冲击吸收层的设置能够产生很好的回弹性，能够起到实效的跌摔保护、实效的防滑效果和实效的消音功能。

Description

塑胶跑道及施工工艺
技术领域
本发明涉及运动场地铺装领域，特别涉及一种塑胶跑道及施工工艺。
背景技术
塑胶跑道又称全天候田径运动跑道，它由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成。塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，有利于运动员速度和技术的发挥。
目前，塑胶跑道主要分为：预制型、全塑型、混合型、复合型、透气型等，其中预制型与全塑型造价成本高，因此难以推广。复合型、透气型虽然造价较低，但其使用寿命短。混合型塑胶跑道很好的平衡了性能与造价的关系，因此得以很好的推广使用。但是目前混合型塑胶跑道表面的止滑层是撒颗粒或塑胶混合颗粒喷在底层上，撒颗粒的缺点是表层颗粒易脱离和磨损；塑胶混合颗粒的缺点是表层过薄，容易磨损。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种塑胶跑道，具有优良的耐磨性能。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种塑胶跑道，由下往上依次包括有第一土工布层、基础层、第二土工布层、渗透型底涂层、微气囊冲击吸收层、高强度SPU加强层、SPU聚脲自结纹面层；所述SPU聚脲自结纹面层包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯-聚脲树脂50～80份、聚氨酯树脂20～30份、EPDM颗粒胶粉5～10份、碳纳米管1～5份、茂金属1～5份。
通过上述技术方案，基础层和渗透型底涂层的设置能够起到基础支撑的作用效果、微气囊冲击吸收层的设置能够产生良好的回弹性，其受力分析过程为受力压缩缓冲-起步回弹助力-卸力瞬间恢复，为运动提供最佳的冲击吸收和迅速的反应，让跑道具有实效的跌摔保护、实效的防滑效果和实效的消音功能；高强度SPU加强层能够增加跑道的强度，一定程度上能够延长跑道的使用寿命；SPU聚脲自结纹面层使得跑道具有优良的耐磨耐久性能、优良的抗紫外线性能、优良的耐候耐久性；第一土工布和第二土工布的设置能起到阻隔土壤的作用效果。
而在面层组分中选择单组分聚氨酯-聚脲树脂其固化速度快、耐低温高温稳定性高、抗拉强度、撕裂强度、冲击强度、绝缘强度、耐磨性优良；防水、防腐、防湿滑，在用作跑道使用时可在雨天后即可投入使用，不湿滑；聚氨酯树脂具有高强度、抗撕裂、耐磨的特性；EPDM颗粒胶粉具有优良的耐磨性能、抗氧化效果好、抵抗热、光、氧气性能好，配合单组分聚氨酯-聚脲树脂、聚氨酯树脂使用形成的自结纹面层在使用时耐磨性能优良；碳纳米管是由一层或多层石墨片按一定螺旋角卷曲而成的、直径为纳米级的无缝管状物质，碳纳米管配合EPDM颗粒胶粉使用能够提高EPDM颗粒胶粉的力学、电学、热学性能，增强材料的使用性能；茂金属的使用一方面能够改善面层材料的加工性能，另外一方面能够增强面层的耐温、耐化学药品的性能。
本发明进一步设置为：所述基础层设置为水泥基础层或沥青基础层。
通过上述技术方案，水泥基础层或者沥青基础层的设置能够增强塑胶跑道的结构强度。
本发明进一步设置为：所述水泥基础层设置为透水混凝土层，所述透水混凝土层包括如下重量份数的组分：水泥350～400份、减水剂2～5份、黄原胶1～2份、硅粉15～25份、粉煤灰20～30份、硫铝酸钠5～8份、中砂650～680份、粒径为5～25mm的碎石750～770份、粒径为5～10mm的碎石200～250份、增稠剂0.2～0.5份；
所述沥青基础层包括如下重量份数的组分：煤焦沥青35～50份、苯乙烯共聚物15～17份、聚异戊二烯20～30份、矿渣70～80份、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物1～1.5份。
通过上述技术方案，水泥基础层中硫酸铝钠配合粉煤灰的使用能够提高水泥的和易性，水泥的稳定性高；沥青基础层中的苯乙烯共聚物配合双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物增强了材料的耐磨性能，沥青基础层在使用时比较稳定。
本发明进一步设置为：所述减水剂选择聚羧酸减水剂。
通过上述技术方案，聚羧酸减水剂的使用能够减少水泥的用量，
本发明进一步设置为：所述渗透型底涂层设置为水性封闭底漆。
通过上述技术方案，水性封闭底漆渗透性强，封闭性能优异，可提高基底强度，且涂层耐碱、耐酸、耐水性优异，与面层配套性好；施工性能优良。
本发明进一步设置为：所述微气囊冲击吸收层设置为热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料。
通过上述技术方案，热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料耐磨性能优异、耐臭氧性极好、硬度大、弹性好、耐低温，有良好的耐油、耐化学品和耐环境性能。
本发明进一步设置为：所述热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下重量份数的组分：高分子量热塑性聚氨酯树脂50～80份、低分子量热塑性聚氨酯树脂50～80份、纳米碳酸钙0.01～0.05份、聚四氟乙烯0.01～0.05份、环氧大豆油0.01～0.05份、炭黑0.01～0.05份、碳纳米管0.01～0.05份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.05～0.15份。
通过上述技术方案，高分子量热塑性聚氨酯树脂和低分子量聚氨酯树脂弹性好、物性佳、各种机械强度均比较优良。
本发明进一步设置为：所述高分子量热塑性聚氨酯树脂的分子量Mw为8×104～5×105，所述低分子量聚氨酯树脂的分子量Mw为2×104～2.5×105
通过上述技术方案，选择高分子量热塑性聚氨酯树脂和低分子量聚氨酯树脂的分子量能够相互配合，增强加工性能，同时能够增加热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料的使用性能。
本发明进一步设置为：所述热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下的制备过程：
S1：将上述组分依次加入至双螺杆挤出机中热熔混合充分，再进入静态混合器进一步均质化，接着再经溶体泵空压和定量输送；
S2：被溶体泵送出的热熔体通过模头进入水下切粒室切粒，并由工艺水带出分离，所得颗粒筛选干燥后即形成目的产品。
通过上述技术方案，经由上述工艺生产出的热塑性聚氨酯树脂性能优良。
本发明的又一发明目的在于提供一种塑胶跑道的施工工艺，包括如下的施工步骤：
步骤1：铺设基础层：平整表面，在平整后的地表上铺设第一土工布层，然后在第一土工布层上铺设水泥基础层或沥青基础层；
水泥基础层的制备过程包括如下过程，按照重量份称取水泥基础层的各组分，将各组分依次加入混凝土搅拌机中混合均匀，形成半成品的水泥基础层；
步骤2：铺设渗透性底涂层：利用喷枪将水性封闭底漆均匀喷射于基础层上；步骤3：铺设微气囊冲击吸收层：在水性封闭底漆半干的状态下利用喷枪将热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料均匀喷射于渗透性底涂层上；
步骤4：铺设高强度SPU加强层：在微气囊冲击吸收层85％～90％的干燥度的情况下将高强度SPU加强层均匀喷涂于微气囊冲击吸收层上方；
步骤5：铺设SPU聚脲自结纹面层：将SPU聚脲自结纹面层混合均匀，在高强度SPU加强层干固后利用机械均匀喷涂形成高强度SPU加强层；
SPU聚脲自结纹面层的制备过程：将SPU聚脲自结纹面层材料在搅拌机中混合均匀，喷涂于高强度SPU加强层表面后形成SPU聚脲自结纹面层。
通过上述技术方案，经由上述步骤可完成塑料跑道的加工。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
1、基础层、土工布层、渗透型底涂层、微气囊冲击吸收层、高强度SPU加强层和SPU聚脲自结纹面层共同作用使得塑胶跑道的使用作用效果优良；其中自结纹面层能够减少开裂的现象的发生；高强度SPU加强层的设置能够增强面层的强度；微气囊冲击吸收层的设置能够产生很好的回弹性，能够起到实效的跌摔保护、实效的防滑效果和实效的消音功能；
2、SPU聚脲自结纹面层中聚氨酯树脂、碳纳米管和茂金属的配合使用能够增强面层材料的加工性能，加工后的面层的耐磨性能明显增强；
3、热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料中炭黑的使用增加了材料间的混合均匀性，炭黑和碳纳米管配合使用能够增强材料的加工性能，同时二苯基甲烷二异氰酸酯的使用毒性小，胶粘性能优良。
附图说明
图1为实施例的塑胶跑道的结构图。
附图标记：1、第一土工布层；2、基础层；3、第二土工布层；4、渗透型底涂层；5、微气囊冲击吸收层；6、高强度SPU加强层；7、SPU聚脲自结纹面层。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
一种塑胶跑道，如图1所示，由下往上依次包括有第一土工布层1、基础层2、第二土工布层3、渗透型底涂层4、微气囊冲击吸收层5、高强度SPU加强层6、SPU聚脲自结纹面层7。基础层2设置为水泥基础层或沥青基础层；渗透型底涂层设置为水性封闭底漆；微气囊冲击吸收层5设置为热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料。
SPU聚脲自结纹面层7包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯-聚脲树脂50份、聚氨酯树脂20份、EPDM颗粒胶粉5份、碳纳米管1份、茂金属1份；
热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下重量份数的组分：高分子量热塑性聚氨酯树脂50份、低分子量热塑性聚氨酯树脂50份、纳米碳酸钙0.01份、聚四氟乙烯0.01份、环氧大豆油0.01份、炭黑0.01份、碳纳米管0.01份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.05份。其中，高分子量热塑性聚氨酯树脂的分子量Mw为8×104～5×105，低分子量聚氨酯的分子量Mw为2×104～2.5×105；
水泥基础层设置为透水混凝土层，透水混凝土层包括如下重量份数的组分：水泥350份、减水剂2份、黄原胶1份、硅粉15份、粉煤灰20份、硫铝酸钠5份、中砂650份、粒径为5～25mm的碎石750份、粒径为5～10mm的碎石200份、增稠剂0.2份；减水剂选择聚羧酸减水剂。
实施例2
一种塑胶跑道，实施例2与实施例1的区别在于配方组分及基础层2材料的不同；其中，SPU聚脲自结纹面层7包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯-聚脲树脂55份、聚氨酯树脂22份、EPDM颗粒胶粉6份、碳纳米管2份、茂金属2份；
热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下重量份数的组分：高分子量热塑性聚氨酯树脂50～80份、低分子量热塑性聚氨酯树脂55份、纳米碳酸钙0.02份、聚四氟乙烯0.02份、环氧大豆油0.02份、炭黑0.02份、碳纳米管0.02份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.07份。其中，高分子量热塑性聚氨酯树脂的分子量Mw为8×104～5×105，低分子量聚氨酯的分子量Mw为2×104～2.5×105；
基础层2选择沥青基础层：沥青基础层包括如下重量份数的组分：煤焦沥青37份、苯乙烯共聚物16份、聚异戊二烯22份、矿渣72份、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物1.1份。
实施例3
一种塑胶跑道，实施例3与实施例1的区别在于配方组分含量的不同；
其中，SPU聚脲自结纹面层7包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯-聚脲树脂60份、聚氨酯树脂25份、EPDM颗粒胶粉7份、碳纳米管3份、茂金属3份；
热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下重量份数的组分：高分子量热塑性聚氨酯树脂60份、低分子量热塑性聚氨酯树脂60份、纳米碳酸钙0.03份、聚四氟乙烯0.03份、环氧大豆油0.03份、炭黑0.03份、碳纳米管0.03份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.09份。其中，高分子量热塑性聚氨酯树脂的分子量Mw为8×104～5×105，低分子量聚氨酯的分子量Mw为2×104～2.5×105；
基础层2设置为透水混凝土层，透水混凝土层包括如下重量份数的组分：水泥370份、减水剂3份、黄原胶1.5份、硅粉20份、粉煤灰25份、硫铝酸钠6份、中砂660份、粒径为5～25mm的碎石760份、粒径为5～10mm的碎石225份、增稠剂0.3份；减水剂选择聚羧酸减水剂。
实施例4
一种塑胶跑道，实施例4与实施例1的区别在于配方组分含量及基础层2材料的不同；
其中，SPU聚脲自结纹面层7包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯-聚脲树脂72份、聚氨酯树脂27份、EPDM颗粒胶粉7份、碳纳米管4份、茂金属4份；
热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下重量份数的组分：高分子量热塑性聚氨酯树脂65份、低分子量热塑性聚氨酯树脂62份、纳米碳酸钙0.04份、聚四氟乙烯0.04份、环氧大豆油0.04份、炭黑0.04份、碳纳米管0.04份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.1份。其中，高分子量热塑性聚氨酯树脂的分子量Mw为8×104～5×105，低分子量聚氨酯的分子量Mw为2×104～2.5×105；
基础层2选择沥青基础层：沥青基础层包括如下重量份数的组分：煤焦沥青42份、苯乙烯共聚物16份、聚异戊二烯26份、矿渣76份、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物1.4份。
实施例5
一种塑胶跑道，实施例5与实施例1的区别在于配方组分的不同；
其中，SPU聚脲自结纹面层7包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯-聚脲树脂75份、聚氨酯树脂28份、EPDM颗粒胶粉9份、碳纳米管4份、茂金属4份；
热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下重量份数的组分：高分子量热塑性聚氨酯树脂70份、低分子量热塑性聚氨酯树脂70份、纳米碳酸钙0.04份、聚四氟乙烯0.04份、环氧大豆油0.04份、炭黑0.04份、碳纳米管0.04份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.12份。其中，高分子量热塑性聚氨酯树脂的分子量Mw为8×104～5×105，低分子量聚氨酯的分子量Mw为2×104～2.5×105；
基础层2选择设置为透水混凝土层，透水混凝土层包括如下重量份数的组分：水泥400份、减水剂5份、黄原胶2份、硅粉25份、粉煤灰30份、硫铝酸钠8份、中砂680份、粒径为5～25mm的碎石770份、粒径为5～10mm的碎石250份、增稠剂0.5份；减水剂选择聚羧酸减水剂。
实施例6
一种塑胶跑道，实施例6与实施例1的区别在于配方组分及基础层2材料的不同；其中，SPU聚脲自结纹面层7包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯-聚脲树脂80份、聚氨酯树脂30份、EPDM颗粒胶粉10份、碳纳米管5份、茂金属5份；
热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下重量份数的组分：高分子量热塑性聚氨酯树脂80份、低分子量热塑性聚氨酯树脂80份、纳米碳酸钙0.05份、聚四氟乙烯0.05份、环氧大豆油0.05份、炭黑0.05份、碳纳米管0.05份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.15份。其中，高分子量热塑性聚氨酯树脂的分子量Mw为8×104～5×105，低分子量聚氨酯的分子量Mw为2×104～2.5×105；
基础层2选择沥青基础层：沥青基础层包括如下重量份数的组分：煤焦沥青50份、苯乙烯共聚物17份、聚异戊二烯30份、矿渣80份、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物1.5份。
实施例1～6中的热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下的制备过程：S1：将热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料的组分依次加入至双螺杆挤出机中热熔混合充分，再进入静态混合器进一步均质化，接着在经溶体泵空压和定量输送；S2：被溶体泵送出的热熔体通过模头进入水下切粒室切粒，并由工艺水带出分离，所得颗粒筛选干燥后即形成目的产品。
实施例7
一种塑胶跑道的施工工艺，包括如下的施工步骤：
步骤1：铺设基础层2：平整表面，在平整后的地表上铺设第一土工布层1，然后在第一土工布层1上铺设水泥基础层或沥青基础层；
水泥基础层的制备过程包括如下过程，按照重量份称取水泥基础层的组分，将各组分依次加入混凝土搅拌机中混合均匀，形成半成品的水泥基础层，然后在水泥基础层上铺设第二土工布层3；
步骤2：铺设渗透性底涂层4：利用喷枪将水性封闭底漆均匀喷射于基础层2上；步骤3：铺设微气囊冲击吸收层5：在水性封闭底漆半干的状态下利用喷枪将热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料均匀喷射于渗透型底涂层4上；
步骤4：铺设高强度SPU加强层6：在微气囊冲击吸收层585％～90％的干燥度的情况下将高强度SPU加强层6均匀喷涂于微气囊冲击吸收层5上方；
步骤5：铺设SPU聚脲自结纹面层7：将SPU聚脲自结纹面层7混合均匀，在高强度SPU加强层6干固后利用机械均匀喷涂形成面层；
SPU聚脲自结纹面层7的制备过程：将SPU聚脲自结纹面层7材料在搅拌机中混合均匀，喷涂于高强度SPU加强层6表面后形成SPU聚脲自结纹面层7。
实验检测
1、根据国家标准GB/T22374-2008对挥发性物质含量进行检测。
表1检测结果
由表1得出实施例1～6的实验结果均符合标准的要求，当该塑胶跑道用于使用时有害物质少，使用安全。
2、依据室内空气质量标准GB/T50325-2010进行检测。
表2实施例1～6的实验检测结果
通过上述表格可以得出依据室内的空气质量检测标准进行检测时，得出本申请文件的塑胶跑道的有害物质释放量少，使用安全。
3、根据标准GB/T14833-2011对塑胶跑道的性能进行检测
表3实施例1～6的性能检测结果
由表3可以得出本申请文件的运动性能指标高、耐磨性能高，使用时性能比较优良。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (10)

1.一种塑胶跑道，其特征是：由下往上依次包括有第一土工布层(1)、基础层(2)、第二土工布层(3)、渗透型底涂层(4)、微气囊冲击吸收层(5)、高强度SPU加强层(6)、SPU聚脲自结纹面层(7)；所述SPU聚脲自结纹面层(7)包括如下重量份数的组分，单组分聚氨酯-聚脲树脂50~80份、聚氨酯树脂20~30份、EPDM颗粒胶粉5~10份、碳纳米管1~5份、茂金属1~5份。
2.根据权利要求1所述的塑胶跑道，其特征是：所述基础层(2)设置为水泥基础层或沥青基础层。
3.根据权利要求2所述的塑胶跑道，其特征是：所述水泥基础层设置为透水混凝土层，所述透水混凝土层包括如下重量份数的组分：水泥350~400份、减水剂2~5份、黄原胶1~2份、硅粉15~25份、粉煤灰20~30份、硫铝酸钠5~8份、中砂650~680份、粒径为5~25mm的碎石750~770份、粒径为5~10mm的碎石200~250份、增稠剂0.2~0.5份；
所述沥青基础层包括如下重量份数的组分：煤焦沥青35~50份、苯乙烯共聚物15~17份、聚异戊二烯20~30份、矿渣70~80份、双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物1~1.5份。
4.根据权利要求3所述的塑胶跑道，其特征是：所述减水剂选择聚羧酸减水剂。
5.根据权利要求3所述的塑胶跑道，其特征是：所述渗透型底涂层(4)设置为水性封闭底漆。
6.根据权利要求1所述的塑胶跑道，其特征是：所述微气囊冲击吸收层(5)设置为热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料。
7.根据权利要求6所述的塑胶跑道，其特征是：所述热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下重量份数的组分：高分子量热塑性聚氨酯树脂50~80份、低分子量热塑性聚氨酯树脂50~80份、纳米碳酸钙0.01~0.05份、聚四氟乙烯0.01~0.05份、环氧大豆油0.01~0.05份、炭黑0.01~0.05份、碳纳米管0.01~0.05份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.05~0.15份。
8.根据权利要求7所述的塑胶跑道，其特征是：所述高分子量热塑性聚氨酯树脂的分子量Mw为8×10 4 ～5×10 5 ，所述低分子量聚氨酯的分子量M w 为2×10 4 ～2.5×10 5。
9.根据权利要求8所述的塑胶跑道，其特征是：所述热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料包括如下的制备过程：
S1：将权利要求8中的组分依次加入至双螺杆挤出机中热熔混合充分，再进入静态混合器进一步均质化，接着再经溶体泵空压和定量输送；
S2：被溶体泵送出的热熔体通过模头进入水下切粒室切粒，并由工艺水带出分离，所得颗粒筛选干燥后即形成目的产品。
10.一种塑胶跑道的施工工艺，其特征是：包括如下的施工步骤：
步骤1：铺设基础层(2)：平整表面，在平整后的地表上铺设第一土工布层(1)，然后在第一土工布层(1)上铺设水泥基础层或沥青基础层；
水泥基础层的制备过程包括如下过程，按照重量份称取水泥基础层的组分，将各组分依次加入混凝土搅拌机中混合均匀，形成半成品的水泥基础层；
步骤2：铺设渗透型底涂层 (4)：利用喷枪将水性封闭底漆均匀喷射于基础层(2)上；
步骤3：铺设微气囊冲击吸收层(5)：在水性封闭底漆半干的状态下利用喷枪将热塑性微气囊聚氨酯弹性体材料均匀喷射于渗透型底涂层 (4)上；
步骤4：铺设高强度SPU加强层(6)：在微气囊冲击吸收层(5)85%~90%的干燥度的情况下将高强度SPU加强层(6)均匀喷涂于微气囊冲击吸收层(5)上方；
步骤5：铺设SPU聚脲自结纹面层(7)：将SPU聚脲自结纹面层(7)混合均匀，在高强度SPU加强层(6)干固后利用机械均匀喷涂形成高强度SPU加强层(6)；
SPU聚脲自结纹面层(7)的制备过程：将SPU聚脲自结纹面层(7)材料在搅拌机中混合均匀，喷涂于高强度SPU加强层(6)表面后形成SPU聚脲自结纹面层(7)。
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