CN111719380A - 一种高排水性新型人造草坪系统 - Google Patents

一种高排水性新型人造草坪系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高排水性新型人造草坪系统，包括人造草坪及人造草坪底面的弹性垫层，弹性垫层为3D垫层。本发明提供的人造草坪系统可以解决人造草坪接缝处收缩开裂问题，同时新型的人造草坪弹性垫在保持原有震动吸收性能、垂直变形性能以及球滚动性能的基础之上，具有很好的排水性能，可以在水泥、沥青、基石基础上直接铺装，不需要另做排水系统，大大降低了工程量，降低了造价成本。

Description

一种高排水性新型人造草坪系统
技术领域
本发明涉及人造草坪技术领域，更具体的说是涉及一种高排水性新型人造草坪系统。
背景技术
近年来，人造草坪行业蓬勃发展，其消耗量逐年增加，每年的增长率都在20-25％。人造草坪的应用已经超越体育场馆，广泛的应用于各种休闲、装饰领域，世界上人造草坪用量已经达到3亿平方米以上，其中运动用人造草坪占50％左右。而一般的人造草坪的设计使用寿命为5-8年，特殊的可达到8-12年时间。使用期到达后，废弃的草坪必须加以回收利用，否则将会造成巨大的资源浪费和环境危害。从现有的技术可知，目前的草坪系统主要包括羧基丁苯胶乳或PU胶人造草坪、IXPE发泡垫组成，其中IXPE发泡垫容易起鼓，起鼓地方存在踩空的危险，在正规比赛过程中运动员存在很高的脚踝处扭伤的风险；IXPE发泡垫收缩变形，接缝处出现裂缝，运动员在剧烈运动比赛时容易造成崴脚损伤；暴雨天气，整个草坪系统排水不畅，导致积水等诸多问题。目前高端的运动场地都是需要在基础上铺设水份分布层提供排水系统，工程量大，造价成本高，如专利CN107208384A涉及的运动场构造。
因此，如何提供一种防止起鼓、且具有良好排水性的新型人造草坪系统，是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种高排水性新型人造草坪系统，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高排水性新型人造草坪系统，包括人造草坪及所述人造草坪底面的弹性垫层，所述弹性垫层为3D垫层。
通过上述技术方案，本发明提供的人造草坪系统可以解决人造草坪、起鼓、接缝处收缩开裂问题，同时新型的人造草坪弹性垫在保持原有震动吸收性能、垂直变形性能以及球滚动性能的基础之上，具有很好的排水性能，可以在水泥、沥青、基石基础上直接铺装，不需要另做排水系统，大大降低了工程量，降低了造价成本。
进一步，在上述一种高排水性新型人造草坪系统中，所述3D丝无规则垫层包括具有镂空结构的3D丝无规则缠绕层和无纺布层，无纺布层热复合在3D丝无规则缠绕层上表面，所述人造草坪铺装在所述3D丝无规则垫层上表面；
或包括3D丝W型垫和无纺布层，3D丝按照W型状循环排布形成W型垫，无纺布层热复合在所述3D丝W型垫上表面，所述人造草坪铺装在3D丝W型垫层上表面；
传统的IXPE是通过发泡交联制成垫层，通过开孔满足排水需求，经常出现暴雨天气场地排水不畅，积水严重等情况，并且夏天空气温度高，IXPE发泡垫中的气体高温膨胀，IXPE弹性垫起鼓，严重影响运动场地的运动性能，新型的三维镂空结构弹性垫，镂空的结构设计明显改善排水性能，并且草坪不会出现起鼓现象，很好的保证了草坪的运动性能。
进一步，在上述一种高排水性新型人造草坪系统中，所述3D垫层中的3D丝由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯和聚丙烯共混物、聚乙烯和乙烯-辛烯共混物、聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共混物、聚丙烯和乙烯-辛烯共混物、聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共混物中的任一种或几种制成。
聚乙烯和聚丙烯材料生产的3D丝，其中聚丙烯选用冲击强度高的共聚聚丙烯，聚丙烯作为硬段起到支撑作用，聚乙烯作为软段起到缓冲作用；聚丙烯和乙烯-辛烯共混物作为3D丝原材料，乙烯-辛烯作为软段，起到缓冲作用，3D丝的韧性好，反复运动的耐疲劳性能优，聚丙烯作为硬段起到支撑作用，但整体的硬度低于聚乙烯和聚丙烯共混材料生产的3D丝；聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共混物生产的3D丝是韧性最好支撑性最差的3D丝，上述三种原材料生产的3D丝的直径0.1-4mm，优选0.5-3mm，更优选1-2mm，3D丝是实心丝或空心丝。
优选的，在上述一种高排水性新型人造草坪系统中，所述3D垫层中的3D丝为实心或空心，直径为0.1-4mm的，所述3D垫层厚度为5-30mm。优选8-20mm，更优选8-15mm。
优选的，在上述一种高排水性新型人造草坪系统中，所述3D垫层的厚度为8-20mm、3D丝直径0.5-3mm。
进一步，在上述一种高排水性新型人造草坪系统中，所述人造草坪层是羧基丁苯胶乳底背人造草坪、PU底背人造草坪或可回收人造草坪中的一种；所述羧基丁苯胶乳底背人造草坪、PU底背人造草坪的底背打有排水孔。
优选的，在上述一种高排水性新型人造草坪系统中，所述可回收人造草坪包括底背为无纺布的热熔背胶人造草坪或底背是TPE材质的热熔背胶人造草坪中的一种。
优选的，可回收人造草坪或底背是TPE材质的热熔背胶人造草坪+3D垫层的组合系统，其系统尺寸最稳定，优选的底背为无纺布的热熔背胶人造草坪尺寸稳定，草坪纵向收缩率在0.1％-0.2％，草坪横向收缩率在0.05％-0.1％；优选的底背是TPE材质的热熔背胶人造草坪的纵向收缩率在0.05％-0.1％，草坪横向收缩率为0.05-0.1％。
根据统计，底背为无纺布的热熔背胶人造草坪横向的收缩率为0.1％-0.2％，纵向的收缩率0.05-0.1％。进一步的说明，底背为无纺布的热熔背胶人造草坪，在热熔复合过程中，草坪半成品和无纺布层通过热复合辊热熔复合，在该工艺过程中，相当于对草坪进行了退火处理，保证了草坪成本不收缩，纵向会出现极低的收缩率是在打卷过程中的拉伸力造成的；底背为TPE材质的热熔背胶人造草坪，其复合工艺过程中没有扩福，且TPE材料也具有尺寸稳定性，所以配合尺寸稳定的3D丝垫使用，系统的整体尺寸稳定。对于要求比较高的曲棍球草坪，FIH(国际曲棍球联合会)不接受场地接缝处离缝。上述优选的组合系统完全符合高标准要求的运动场地。
底背是TPE材质的热熔背胶人造草坪，具体的是将防滑层粘结在基本层远离人造草丝的一面，所涉及的防滑层是TPE材质，在防滑层上热压成型防滑纹，起到防滑作用。
优选的，在上述一种高排水性新型人造草坪系统中，所述3D垫层的渗水率达到30000-60000mm/h。
需要进一步说明的是：
3D丝无规则垫层、3D丝W型垫层的制备方法为：
选择聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯和聚丙烯共混物、聚乙烯和乙烯-辛烯共混物、聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共混物、聚丙烯和乙烯-辛烯共混物、聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共混物中的一种原材料与色母、加工稳定母粒、UV母粒通过自动上料机混合均匀后投料进入螺杆挤出，挤出机温度设置为180℃-260℃，通过模头挤出3D丝，进入模具通过冷却水和成型辊进行冷却成型。
底背是羧基丁苯胶乳或PU胶乳的人造草坪制备方法：
(1)人造草丝的制备：
聚乙烯88kg，色母8kg、助剂4kg，其中：助剂可以选择紫外光稳定剂0.8kg、抗氧剂1.6kg、抗静电剂0.4kg、开口剂0.4kg、分散剂0.8kg，共混挤出成型，从而制备出人造草丝，挤出成型温度220℃，总拉伸比5-6，烘箱温度95℃；
(2)羧基丁苯胶乳或PU胶乳人造草坪制备：
将人造草丝簇绒在基布层上得到半成品草坪，在半成品底背涂覆羧基丁苯胶乳或PU胶乳，通过烘箱烘干固化，烘箱温度140℃，制得底背是羧基丁苯胶乳或PU胶乳的人造草坪。
底背为无纺布热熔背胶人造草坪制备方法：
(1)人造草丝的制备：
聚乙烯88kg，色母8kg、助剂4kg，其中：助剂可以选择紫外光稳定剂0.8kg、抗氧剂1.6kg、抗静电剂0.4kg、开口剂0.4kg、分散剂0.8kg，共混挤出成型，从而制备出人造草丝，挤出成型温度220℃，总拉伸比5-6，烘箱温度95℃；
(2)基布层制备：
将热熔粉均匀的分散于PP机织布和网格布上(网格布位于PP机织布上)，以5m/min的传输速度通过加热装置，加热温度控制150-160℃，网格布与PP机织布粘在一起，经冷却、打卷，得到基布层。
(3)无纺布层制备：
无纺布层是将热熔粉均匀的分散于无纺布上，以6m/min的传输速度通过加热装置，加热温度控制150-160℃，热熔粉熔融附着于无纺布上，经冷却、打卷，得到无纺布层。
(4)人造草坪制备
将人造草丝簇绒在基布层上(网格布为远离人造草丝的一面)得到半成品草坪，以网格面与无纺布上层树脂层面相贴的方式将尺寸相同的无纺布层与半成品草坪一起通过加热辊，传输速度3m/min，温度控制在180-190℃，冷却、打卷，得到底背为无纺布的热熔背胶人造草坪。
底背是TPE材质的热熔背胶人造草坪制备方法：
(1)人造草丝制备同上底背为无纺布热熔背胶人造草坪制备方法，将人造草丝簇绒在基布层上得到半成品草丝；
(2)按配方，将主要基材与环保环烷油加入到带有搅拌机的容器内，并搅拌均匀(搅拌机转速1000转/min，搅拌30min)，然后常温静置24h，得到混合物A；
(3)将配方中的共聚PP或PE和碳酸钙加入到混合物A中，并搅拌均匀(搅拌机转速800转/min，搅拌20min)，得到混合物B；
(4)通过双螺杆挤出机对混合物B进行塑化、挤出后进行造粒，塑化温度控制在170-180℃，双螺杆挤出机的螺杆转速为200转/s，得到颗粒状环保防滑层用TPE料。
3D垫层制备：
优选配方：共聚PP40份、聚乙烯20份、TPO20份、色母粒8份、UV母粒2份共混，通过螺杆混合均匀，从摸头寄出，经过冷却水槽上方双辊控制3D垫的形状(无规或w型)，经过冷却水箱固化成型。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种高排水性新型人造草坪系统，具有以下有益效果：
1、本发明提供的人造草坪系统可以解决人造草坪接缝处收缩开裂问题，同时新型的人造草坪弹性垫在保持原有震动吸收性能、垂直变形性能以及球滚动性能的基础之上，具有很好的排水性能，可以在水泥、沥青、基石基础上直接铺装，不需要另做排水系统，大大降低了工程量，降低了造价成本。
2、传统的IXPE是通过发泡交联制成垫层，通过开孔满足排水需求，经常出现暴雨天气场地排水不畅，积水严重等情况，并且夏天空气温度高，IXPE发泡垫中的气体高温膨胀，IXPE弹性垫起鼓，严重影响运动场地的运动性能，本发明提供的新型的三维镂空结构弹性垫，镂空的结果设计明显改善排水性能，并且草坪不会出现起鼓现象，很好的保证了草坪的运动性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的无规则型的3D垫层和人造草坪复合的结构示意图；
图2附图为本发明提供的W型的3D垫层和人造草坪复合的结构示意图；
图3附图为本发明提供的3D丝无规则垫层的结构示意图；
图4附图为本发明提供的3D丝W型垫层的结构示意图。
其中：
1-人造草坪；
2-3D垫层；
21-3D丝无规则垫层；
22-3D丝W型垫层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
人造草坪：底背为无纺布热熔背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1kg/m2。
弹性垫层：3D丝无规则垫层，厚度8mm，将80kg共聚PP、14kg聚乙烯、4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D丝为实心，3D丝直径为1mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
实施例2：
人造草坪：底背为无纺布热熔背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1kg/m2。
弹性垫层：3D丝无规则垫层，厚度15mm，将80kg共聚PP、14kg聚乙烯、4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D为实心，3D丝直径为1.5mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
实施例3：
人造草坪：底背为无纺布热熔背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1kg/m2。
弹性垫层：3D丝无规则垫层，厚度20mm，将80kg共聚PP、14kg乙烯-辛烯共聚物、4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D丝为空心，直径为1.5mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
实施例4：
人造草坪：底背为无纺布热熔背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1kg/m2。
弹性垫层：3D丝W型垫层，厚度10mm，将94kg共聚PP，4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D丝为空心，直径为1.5mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
实施例5：
人造草坪：底背为无纺布热熔背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1kg/m2。
弹性垫层：3D丝W型垫层，厚度为12mm，将94kg聚酰胺，4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D丝为实心，直径为1mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
实施例6：
人造草坪：底背为TPE材质热熔背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1.5kg/m2，排水孔规格5cm*5cm。
弹性垫层：3D丝无规则垫层，厚度8mm，将80kg共聚PP、14kg聚乙烯、4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D丝为实心，3D丝直径为1mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
实施例7：
人造草坪：底背为TPE材质热熔背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1.5kg/m2，排水孔规格5cm*5cm。
弹性垫层：3D丝W型垫层，厚度10mm，将94kg共聚PP，4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D丝为空心，直径为2mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
实施例8：
人造草坪：底背为羧基丁苯胶乳背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1.5kg/m2，排水孔规格10cm*10cm。
弹性垫层：3D丝W型垫层，厚度为12mm，将94kg聚酰胺，4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D丝为实心，直径为1mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
实施例9：
人造草坪：底背为PU胶乳背胶人造草坪，行距5/8，针数16针，草高40mm，草坪克重1.5kg/m2，排水孔规格10cm*20cm。
弹性垫层：3D丝W型垫层，厚度为12mm，将94kg聚酰胺，4kg色母粒、2份稳定助剂混合后通过单螺杆挤出机挤出，通过喷丝板模头挤出冷却水冷却定型，3D丝为实心，直径为1mm。
通过具有上述参数的人造草坪和弹性垫层形成新型的人造草坪系统。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
为了对实施例1至实施例11的系统渗水率和系统收缩率进行比对，提供以下两种传统人造草坪系统：
对比例1：
人造草坪层为传统的羧基丁苯胶乳人造草坪，排水孔规格10cm*20cm。弹性垫为IXPE弹性垫。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
对比例2：
人造草坪层为传统的PU胶乳人造草坪，排水孔规格10cm*10cm。弹性垫为IXPE弹性垫。
系统渗水率、系统收缩率检测数据见表1。
使用标准FIFA Quality Programme for FootballTurf-2015对草坪渗水率进行检测，具体检测步骤为：
(1)向检测装置中倒入超过60Kg的水，使水面超上刻度线A，停止加水，水面自然下降。
(2)待水面平静后注意观察水面下降情况，用秒表记下水面通过A线和B线之间的时间T，精确到秒，其中B线至少比草丝上表面高20mm，A线和B线间距离100mm。
(3)渗水速度η按公式(1)进行计算：
η＝100/(T/3600) 公式(1)
其中η为单位时间(每小时，h)内的渗水高度(mm)，即渗水速度，单位为mm/h；T为水面流经A线和B线间的时间，单位为秒。
系统收缩率检测：
选择2*5m规格的尺寸进行测试，试验样块数量为3块。
测试系统的长度和宽度数据，试验时间7.1号至9.30号进行测试，每间隔5天收集一次数据。
计算：取3组数据的平均值。
表1
Figure BDA0002548152730000101
Figure BDA0002548152730000111
综上所述，本发明突出体现出以下四大优点：
第一、该新型人造草坪的弹性垫可以回收，是环境友好型产品；
第二、系统性能上高排水性人造草坪系统的渗水率明显高于传统人造草坪系统；
第三、使用一段时间后基本不收缩，是高质量可回收人造草坪系统；
第四、高排水性新型人造草坪系统解决传统人造草坪系统起鼓问题。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，包括由人造草坪(1)及在所述人造草坪(1)底面的弹性垫层构成，所述弹性垫层为3D垫层(2)。
2.根据权利要求1所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述3D垫层(2)包括3D丝无规则垫层(21)和3D丝W型垫层(22)。
3.根据权利要求2所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述3D丝无规则垫层(21)包括具有镂空结构的3D丝无规则缠绕层和无纺布层，无纺布层热复合在3D丝无规则缠绕层上表面，所述人造草坪(1)铺装在所述3D丝无规则垫层(21)上表面。
4.根据权利要求2所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述3D丝W型垫层(22)包括3D丝W型垫和无纺布层，3D丝按照W型状循环排布形成W型垫，无纺布层热复合在所述3D丝W型垫上表面，所述人造草坪(1)铺装在3D丝W型垫层(22)上表面。
5.根据权利要求1所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述3D垫层(2)中的3D丝由聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、乙烯-辛烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯和聚丙烯共混物、聚乙烯和乙烯-辛烯共混物、聚乙烯和乙烯-醋酸乙烯共混物、聚丙烯和乙烯-辛烯共混物、聚丙烯和乙烯-醋酸乙烯共混物中的任一种或几种制成。
6.根据权利要求3所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述3D垫丝无规垫层(21)中的3D丝为实心或空心，直径为0.1-4mm的，所述3D垫层厚度为5-30mm，密度为30-200kg/m3。
7.根据权利要求3所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述3D丝W型垫层(22)的厚度为5-30mm、3D丝直径0.1-4mm。
8.根据权利要求3所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述人造草坪(1)是羧基丁苯胶乳底背人造草坪、PU底背人造草坪或可回收人造草坪中的一种；所述羧基丁苯胶乳底背人造草坪、PU底背人造草坪的底背打有排水孔。
9.根据权利要求8所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述可回收人造草坪包括底背为无纺布的热熔背胶人造草坪或底背是TPE材质的热熔背胶人造草坪中的一种。
10.根据权利要求至1、2、3至9任一项所述一种高排水性新型人造草坪系统，其特征在于，所述3D垫层(2)的渗水率为1500-60000mm/h。
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