CN112031330A - 一种轨道交通用隔音型弹性卷材地板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轨道交通用隔音型弹性卷材地板及其制备方法，其由隔音层和耐磨层热压复合而成，隔音层由如下组分制备而成：聚烯烃类弹性体10～30份，苯乙烯类弹性体5～25份，重质填料60～150份，阻燃剂20～100份，和助剂2～6份；耐磨层，由如下组分制备而成：聚烯烃类弹性体5～30份，苯乙烯类弹性体10～30份，耐磨增强树脂5～30份，阻燃剂10～60份，相容剂1～8份，耐磨剂2～15份，和助剂2～5份。本发明通过隔音层和耐磨层的复合，极大提高卷材地板的隔音性能，减少隔音材料的额外使用，降低综合成本，具有更低的烟密度和烟毒性，可以做到零增塑剂添加，具有非常好的环境友好性。

Description

一种轨道交通用隔音型弹性卷材地板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种弹性卷材地板及其制备方法，具体涉及一种应用于轨道交通领域的具有良好隔音性能的弹性卷材地板及其制备方法。
背景技术
卷材地板(又称地板革)是当今非常流行的一种轻体地面装饰材料，广泛应用于家居、办公室、公共场所、公共交通等领域。卷材地板按材质分，主要分为PVC地板(也叫塑胶地板)和橡胶地板。其中PVC塑胶地板应用更加广泛，PVC塑胶地板按结构可以分为两类，一种是同质透心结构，即从面到底都是同样的花色和材质，还有一种是复合式结构的，一般包括纯PVC透明耐磨层、印花层和增强层和基层等。
随着人们环保意识的增加和对舒适、健康的要求越来越高，公共交通工具的防火安全、绿色环保问题引起了广泛关注，而传统PVC基卷材地板含有卤素，燃烧时产生大量氯化氢气体，烟密度和烟毒性大，不利于人员逃生，也不符合欧盟轨道交通最新的材料防火要求EN45545-2。因此开发出轨道交通用新型环保非PVC基卷材地板具有重要的现实意义。
另外，现在轨道交通普遍应用的，以PVC为基体的卷材地板隔音性能不好，需要在轨道交通地板结构中额外增加隔音层材料，导致既增加了制造成本，也增加了地板结构的重量而不符合轻量化的节能环保要求的问题，
申请号为200710074527.9的专利申请以SEBS为基体制备地板，具有较好的防滑和耐候性能，但是由于单纯SEBS的熔融流动性不好，该技术中添加了大量的橡胶填充油，这极大地恶化了材料的环保、阻燃和耐磨性能。申请号为201710214907.1的专利申请公开了一种低VOC无卤阻燃耐磨地板革及其制备方法，该技术从上往下依次由耐磨层、增强层、阻燃层和背毡层组成，所述耐磨层由基材层和撒于基材层表面的耐磨颗粒组成。基材层由100份热塑性弹性体，30-50份无卤阻燃剂，1-2份助剂组成，阻燃层则增加了无卤阻燃剂的含量。其不足之处在于使用单一的树脂基体，材料综合性能不足，仅考虑地板的阻燃性能，大量无卤阻燃剂的添加，降低了材料的力学性能和耐磨性能，也增加了制造成本。以上两篇专利申请都没有考虑作为轨道交通领域应用的地板对隔声降噪性能的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种轨道交通用隔音型弹性卷材地板及其制备方法，具有良好隔音、耐磨性能，降低生产成本。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其由隔音层和耐磨层热压复合而成；所述隔音层，按照重量份数计，由如下组分制备而成：
聚烯烃类弹性体10～30份，
苯乙烯类弹性体5～25份，
重质填料60～150份，
阻燃剂20～100份，和
助剂2～6份；
所述耐磨层，按照重量份数计，由如下组分制备而成：
聚烯烃类弹性体5～30份，
苯乙烯类弹性体10～30份，
耐磨增强树脂5～30份，
阻燃剂10～60份，
相容剂1～8份，
耐磨剂2～15份，和
助剂2～5份。
进一步的，其总厚度为1.0～6mm，其中隔音层的厚度为0.5～3mm。
进一步的，所述聚烯烃类弹性体包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶弹性体、丙烯基弹性体或乙烯基弹性体中的一种或两种以上的共混物。
进一步的，所述苯乙烯类弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种以上的共混物。
进一步的，所述重质填料包括重质碳酸钙、硫酸钡、硅微粉、滑石粉、石英粉或云母粉中的一种或几种。
进一步的，所述阻燃剂包括氢氧化镁、氢氧化铝、次磷酸铝、有机次磷酸铝或膨胀型阻燃剂中的一种或几种。
进一步的，所述耐磨增强树脂包括聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、热塑性聚氨酯中的一种或两种以上的共混物。
进一步的，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝SEBS中的一种或几种。
进一步的，所述耐磨剂包括聚硅氧烷树脂和/或聚四氟乙烯粉。
本发明提供的所述轨道交通用隔音型弹性卷材地板的制备方法，包括下述的步骤：
S1.按所述质量份将隔音层和耐磨层原料分别密炼，密炼温度控制在180℃～220℃；
S2.将密炼后的物料分别经挤出或压延成为一定宽度和厚度的片材，得到隔音层片材和耐磨层片材，挤出或压延温度为160℃～210℃；
S3.将隔音层片材和耐磨层片材通过热压复合成型，热压温度为150℃～180℃，制成轨道交通用隔音型弹性卷材地板。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1.在卷材地板中引入隔音层，极大的提高了卷材地板的隔音性能，特别适用于轨道交通、公交车等对降噪有需要的领域。传统的做法是在地板层结构中增加隔音片材，但这一方面额外增加了制造成本，也增加了地板结构的重量而不符合轻量化要求。本发明通过隔音层和耐磨层的复合，均采用弹性体原料，利用二者协同作用增加弹性，降低成本并极大提高卷材地板的隔音性能，适用于轨道交通、公交车等需要隔绝外部噪声的领域使用，减少隔音材料的额外使用，降低综合成本。
2.传统的PVC基卷材地板含有卤素，燃烧时产生大量氯化氢气体，烟密度和烟毒性大，不符合欧盟轨道交通最新的材料防火要求EN45545-2。本发明提供一种不含卤素的热塑性弹性体基弹性卷材地板，具有更低的烟密度和烟毒性，可以在火灾发生时为人员逃生争取更多时间，也可以满足欧盟EN45545-2防火要求，和满足轨道交通用卷材地板的应用技术要求。
3.传统的PVC基隔音材中需要加入大量的增塑剂才能制备，而其中最常用的邻苯二甲酸二辛酯(DOP)增塑剂被证实对人体和环境都有巨大的危害，已被欧盟明令禁止。其他增塑剂虽未被明令禁止使用，但其对卷材地板的长期稳定性影响较大，且长期使用易产生VOC等有害挥发性物质。本发明通过聚烯烃类弹性体和苯乙烯类弹性体的混合使用，可以做到零增塑剂添加，具有非常好的环境友好性。
4.聚烯烃类弹性体和苯乙烯类弹性体都具有高弹性，而且苯乙烯类弹性体具有像橡胶一样的手感和强韧性，确保了卷材地板具有良好的弹性、舒适的足感，此外苯乙烯类弹性体还具有优异的耐老化、耐冲击和耐压缩变形性，确保卷材地板的长期使用稳定性。
5.聚烯烃类弹性体和苯乙烯类弹性体都是热塑性弹性体，具有热可塑性，便于制备，接缝可以通过热焊接，而且边角废料可以回收利用。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，由隔音层和耐磨层组成。在一个优选的实施例中，还包括隔音层与耐磨层之间的纤维布稳定层，以及耐磨层表面的UV处理层。纤维布稳定层提高机械强度，提高尺寸稳定性。在一个优选的实施例中，所述轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其总厚度为1.0～6mm，其中隔音层的厚度为0.5～3mm。本发明将卷材地板和隔音层材料结合起来，既能起到卷材地板的作用，又能保持良好的隔音性能，从而减少普通隔音材料的使用，既降低了成本又满足轻量化要求。
在一个具体实施方式中，所述隔音层，按照重量份数计，由如下组分制备而成：
聚烯烃类弹性体10～30份，
苯乙烯类弹性体5～25份，
重质填料60～150份，
阻燃剂20～100份，
助剂2～6份。
所述耐磨层，按照重量份数计，由如下组分制备而成：
聚烯烃类弹性体5～30份，
苯乙烯类弹性体10～30份，
耐磨增强树脂5～30份，
阻燃剂10～60份，
相容剂1～8份，
耐磨剂2～15份，
助剂2～5份。
在一个具体实施方式中，所述的聚烯烃类弹性体包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、三元乙丙橡胶弹性体(EPDM)、丙烯基弹性体(EPM)、乙烯基弹性体(POE)及其以上树脂的共混物。优选丙烯基弹性体和乙烯基弹性体。该类聚烯烃弹性体具有高弹性、高熔融流动性和高填料填充能力，有利于提高材料的物理机械性能和提高隔音层的密度，提升隔音性能，并且聚烯烃类弹性体和苯乙烯类弹性体的相容性好，可以充当苯乙烯类弹性体的增塑剂，减少小分子增塑剂的使用，从而减少VOC并提高材料的稳定性，此外聚烯烃类弹性体具有热可塑性，制备工艺简单，接缝可以通过热焊接，而且边角废料可以回收利用。
在一个具体实施方式中，所述的苯乙烯类弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS),氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)，苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS),氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEPS)，优选氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)。苯乙烯类弹性体同样具有热塑性，与聚烯烃类弹性体共混使用，具有制备工艺简单，接缝可以通过热焊接，边角废料可以回收利用的优点，此外，苯乙烯类弹性体可以提高材料的耐老化、耐冲击和耐压缩变形能力，也能提高材料的耐低温和耐磨性能。
隔音层采用弹性体原料制备也具有很好的弹性，与耐磨层复合后，厚度增加，可以共同承受更大载荷并提供更好的弹性支撑。
在一个具体实施方式中，所述重质填料为无机填料，具体为重质碳酸钙、硫酸钡、硅微粉、滑石粉、石英粉、云母粉中的一种或几种。主要作用是增加隔音层的密度，提高隔音性能。
在一个具体实施方式中，所述阻燃剂为氢氧化镁、氢氧化铝、次磷酸铝、有机次磷酸铝和膨胀型阻燃剂中的一种或几种。采用此类无卤阻燃剂能够实现低气味、低烟低毒和高阻燃特性。
在一个具体实施方式中，所述耐磨增强树脂是指聚苯乙烯(PS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、热塑性聚氨酯(TPU)或以上树脂的共混物。耐磨增强树脂仅应用在耐磨层中，主要作用是调节材料的刚性和表面硬度，进一步提高材料的耐磨性能。
在一个具体实施方式中，所述相容剂是指马来酸酐接枝聚丙烯(MAH-g-PP)、马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)、马来酸酐接枝SEBS(MAH-g-SEBS)。相容剂的作用是提高弹性体(聚烯烃类弹性体和苯乙烯类弹性体)与耐磨增强树脂的相容性。
在一个具体实施方式中，耐磨剂是指聚硅氧烷树脂、聚四氟乙烯粉等，提高材料耐刮擦和耐摩擦损耗性能的助剂。
在一个具体实施方式中，所述的助剂按重量份数计，包括如下组分：调色剂0.2～3份，偶联剂0.5～2份，抗氧剂0.5～1份。
在一个具体实施方式中，所述轨道交通用隔音型弹性卷材地板的制备方法，包括以下步骤：
密炼：将配置并称量好的隔音层和耐磨层物料分别经密炼机密炼，要求树脂熔融塑化，所有物料混合均匀，密炼温度控制在180℃～220℃。
挤出或压延：将塑化并混合好的隔音层和耐磨层物料分别经挤出或压延成为一定宽度和厚度的片材，挤出或压延温度为160℃～210℃。
复合：将隔音层片材、玻璃纤维稳定层网格布和耐磨层片材通过热辊压复合成型，热辊压温度为150℃～180℃，冷却后，复合片材还需经过适当回火处理(120℃～150℃)，回火的目的是消除材料内应力，提高尺寸稳定性，减少开裂。
裁剪：复合后的片材先经过表面UV处理，再进行裁剪和收卷，即可得到轨道交通用隔音型弹性卷材地板。
实施例1：
隔音层配方：丙烯基弹性体20份，SEBS15份，硫酸钡50份，氢氧化铝50份，调色剂0.2份，偶联剂0.5份，抗氧剂0.5份。
耐磨层配方：丙烯基弹性体15份，SEBS20份，TPU15份，氢氧化铝50份，马来酸酐接枝SEBS 4份，硅酮粉4份，调色剂0.2份，抗氧剂0.5份。
制备方法：
密炼：将配置并称量好的隔音层和耐磨层物料分别经密炼机密炼，要求树脂熔融塑化，所有物料混合均匀，密炼温度180℃。
挤出或压延：将塑化并混合好的隔音层和耐磨层物料分别经挤出成为2mm厚度的片材，挤出温度为160℃～200℃。
复合：将隔音层、玻璃纤维稳定层网格布和耐磨层通过热辊压复合成型，再经三或四辊的挤压、定型，热辊压复合温度为160℃，冷却后，复合片材再经过适当回火处理。
裁剪：复合后的片材先经过表面UV处理，再进行裁剪和收卷，得到轨道交通用隔音型弹性卷材地板。
实施例2：
隔音层配方：丙烯基弹性体15份，SEBS20份，硫酸钡50份，氢氧化铝50份，调色剂0.2份，偶联剂0.5份，抗氧剂0.5份。
耐磨层配方：丙烯基弹性体15份，SEBS25份，TPU10份，氢氧化铝40份，二乙基次磷酸铝10份，马来酸酐接枝SEBS 5份，硅酮粉4份，调色剂0.2份，抗氧剂0.5份。
制备方法：
密炼：将配置并称量好的隔音层和耐磨层物料分别经密炼机密炼，要求树脂熔融塑化，所有物料混合均匀，密炼温度180℃。
挤出或压延：将塑化并混合好的隔音层和耐磨层物料分别经挤出成为2mm厚度的片材，挤出温度为160℃～200℃。
复合：将隔音层、玻璃纤维稳定层网格布和耐磨层通过热辊压复合成型，再经三或四辊的挤压、定型，热辊压复合温度为160℃，冷却后，复合片材再经过适当回火处理。
裁剪：复合后的片材先经过表面UV处理，再进行裁剪和收卷，得到轨道交通用隔音型弹性卷材地板。
实施例3：
隔音层配方：丙烯基弹性体20份，SEBS15份，硫酸钡70份，膨胀型阻燃剂30份，调色剂0.2份，偶联剂0.5份，抗氧剂0.5份。
耐磨层配方：丙烯基弹性体20份，SEBS25份，聚苯乙烯10份，膨胀型阻燃剂40份，马来酸酐接枝SEBS 4份，聚四氟乙烯粉4份，调色剂0.2份，抗氧剂0.5份。
制备方法：
密炼：将配置并称量好的隔音层和耐磨层物料分别经密炼机密炼，要求树脂熔融塑化，所有物料混合均匀，密炼温度180℃。
挤出或压延：将塑化并混合好的隔音层和耐磨层物料分别经挤出成为2mm和1mm厚度的片材，挤出温度为160℃～200℃。
复合：将隔音层、玻璃纤维稳定层网格布和耐磨层通过热辊压复合成型，再经三或四辊的挤压、定型，热辊压复合温度为160℃，冷却后，复合片材再经过适当回火处理。
裁剪：复合后的片材先经过表面UV处理，再进行裁剪和收卷，得到轨道交通用隔音型弹性卷材地板。
实施例4：
隔音层配方：乙烯-醋酸乙烯共聚物20份，SEBS15份，硫酸钡50份，氢氧化铝50份，调色剂0.2份，偶联剂0.5份，抗氧剂0.5份。
耐磨层配方：乙烯-醋酸乙烯共聚物15份，SEBS20份，ABS15份，膨胀型阻燃剂30份，马来酸酐接枝SEBS 4份，聚四氟乙烯粉4份，调色剂0.2份，抗氧剂0.5份。
制备方法：
密炼：将配置并称量好的隔音层和耐磨层物料分别经密炼机密炼，要求树脂熔融塑化，所有物料混合均匀，密炼温度180℃。
挤出或压延：将塑化并混合好的隔音层和耐磨层物料分别经挤出成为1.5mm厚度的片材，挤出温度为160℃～200℃。
复合：将隔音层、玻璃纤维稳定层网格布和耐磨层通过热辊压复合成型，再经三或四辊的挤压、定型，热辊压复合温度为160℃，冷却后，复合片材再经过适当回火处理。
裁剪：复合后的片材先经过表面UV处理，再进行裁剪和收卷，得到轨道交通用隔音型弹性卷材地板。
对比例1：
隔音层：无
耐磨层配方：丙烯基弹性体15份，SEBS20份，TPU15份，氢氧化铝50份，马来酸酐接枝SEBS 4份，硅酮粉4份，调色剂0.2份，抗氧剂0.5份。
制备方法：
密炼：将配置并称量好的耐磨层物料经密炼机密炼，要求树脂熔融塑化，所有物料混合均匀，密炼温度180℃。
挤出或压延：将塑化并混合好的耐磨层物料经挤出成为4mm厚度的片材，挤出温度为160℃～200℃。
裁剪：冷却后，片材先经过表面UV处理，再进行裁剪和收卷，得到轨道交通用弹性卷材地板。
对比例2：
隔音层配方：丙烯基弹性体15份，SEBS20份，硫酸钡50份，氢氧化铝50份，调色剂0.2份，偶联剂0.5份，抗氧剂0.5份。
耐磨层：无
制备方法：
密炼：将配置并称量好的隔音层物料经密炼机密炼，要求树脂熔融塑化，所有物料混合均匀，密炼温度180℃。
挤出或压延：将塑化并混合好的隔音层物料经挤出成为3mm厚度的片材，挤出温度为160℃～200℃。
裁剪：冷却后，片材先经过表面UV处理，再进行裁剪和收卷，得到轨道交通用弹性卷材地板。
对比例3：市售PVC卷材地板。
上述实施例和对比例性能测试结果见表1所示。
表1实施例和对比例性能测试结果
Figure BDA0002663240720000081
Figure BDA0002663240720000091
从以上实施例和对比例可以看出：所有实施例的隔音性能和耐磨性能优良，燃烧烟密度和烟毒性低。对比例1的配方与实施例1相同，却没有隔音层，与实施例1相比其隔音性能相差甚远，对比例2的配方与实施例2的隔音层相同，却没有耐磨层，与实施例2相比材料的耐磨性较差，对比例3为市售的PVC基卷材地板产品，与实施例相比，其燃烧时的烟密度和烟毒性都显著超标，无法满足EN45545-2防火要求，另外，因为没有隔音层，隔音性能差。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，其由隔音层和耐磨层热压复合而成；所述隔音层，按照重量份数计，由如下组分制备而成：
聚烯烃类弹性体10～30份，
苯乙烯类弹性体5～25份，
重质填料60～150份，
阻燃剂20～100份，和
助剂2～6份；
所述耐磨层，按照重量份数计，由如下组分制备而成：
聚烯烃类弹性体5～30份，
苯乙烯类弹性体10～30份，
耐磨增强树脂5～30份，
阻燃剂10～60份，
相容剂1～8份，
耐磨剂2～15份，和
助剂2～5份。
2.根据权利要求1所述的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，其总厚度为1.0～6mm，其中隔音层的厚度为0.5～3mm。
3.根据权利要求1或2所述的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，所述聚烯烃类弹性体包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、三元乙丙橡胶弹性体、丙烯基弹性体或乙烯基弹性体中的一种或两种以上的共混物。
4.根据权利要求1或2所述的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，所述苯乙烯类弹性体包括苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物中的一种或两种以上的共混物。
5.根据权利要求1或2所述的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，所述重质填料包括重质碳酸钙、硫酸钡、硅微粉、滑石粉、石英粉或云母粉中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，所述阻燃剂包括氢氧化镁、氢氧化铝、次磷酸铝、有机次磷酸铝或膨胀型阻燃剂中的一种或几种。
7.根据权利要求1或2所述的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，所述耐磨增强树脂包括聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、热塑性聚氨酯中的一种或两种以上的共混物。
8.根据权利要求1或2所述的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，所述相容剂包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯或马来酸酐接枝SEBS中的一种或几种。
9.根据权利要求1或2所述的轨道交通用隔音型弹性卷材地板，其特征在于，所述耐磨剂包括聚硅氧烷树脂和/或聚四氟乙烯粉。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述轨道交通用隔音型弹性卷材地板的制备方法，其特征在于，包括下述的步骤：
S1.按所述质量份将隔音层和耐磨层原料分别密炼，密炼温度控制在180℃～220℃；
S2.将密炼后的物料分别经挤出或压延成为一定宽度和厚度的片材，得到隔音层片材和耐磨层片材，挤出或压延温度为160℃～210℃；
S3.将隔音层片材和耐磨层片材通过热压复合成型，热压温度为150℃～180℃，制成轨道交通用隔音型弹性卷材地板。
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