一种环保田径跑道及其制作方法

摘要

本发明提供了一种环保田径跑道，以Pvc糊树脂58‑62％、对苯二甲酸二辛酯35‑39％、钙锌稳定剂1‑3％、偶氮二甲酰胺0.5‑2％作为主要原料。本发明还提供了一种所述环保田径跑道的制备方法，其主要采用四种物质组配，具有减震效果好、反弹性能优；粘着力好，抗尖钉能力强；防滑、耐磨性能好等效果，应用时可以减少养护次数，可以广泛应用到体育运动场用铺面材料中。

说明书

技术领域

本发明属于体育运动场用铺面材料领域，具体涉及具有Pvc糊树脂的铺面材料，尤其涉及一种环保田径跑道及应用。

背景技术

为适应我国田径场地建设的发展，满足举办高水平田径竞赛及开展群众田径运动的需要，具有优良的耐候性、耐压性、耐冲击性、弹性适宜、运动安全性能优良、防滑、色彩美观、并且不受气候条件影响等优点，深受大众欢迎。越来越多的人关注到田径场地合成跑道使用标准规范，以及保证田径场地建设质量的重要性，由于铺设的塑胶跑道有可能释放出对人体有害的气体，从而影响人体的身体健康。特别是如今是田径比赛更是对塑胶跑道青睐有加，田径跑道的安全性越来越受到人们的重视。

目前我国大多数塑胶跑道中的所运用的塑胶，是由工业聚氨酯也即是甲苯二乙氰酸酯，简称TDI的资料制成的，塑胶制成后再增加粘合剂、固化剂后，铺设在跑道上，就建成了塑胶跑道。TDI与空气能形成爆炸性混合物，加热分解放出有毒气体，易与蛋白质结合，吸入高浓度的TDI蒸汽会引起支管炎、肺炎和肺水肿；长时间接触后，会引起肝脏病变，接触液体可导致皮肤及眼睛永久性损伤。其LD50(口入半数致死量)为5.8g/kg，TLV(毒性反应最低极限值)为0.14mg/m3，在车间空气中最高容许浓度0.2mg/m3(卫生部颁标准TJ36-79)。不论是甲苯二乙氰酸酯还是固化剂、粘合剂，都归于有机化合物，它们在炎热和强光的照射下，就会蒸宣布有刺激性的气体。

塑胶跑道大致可分为以下三种类型：

1、混合型塑胶跑道又称为传统型塑胶跑道，由于受其合成及施工工艺的限制，该类型塑胶跑道存在着如下问题：制造安装及使用过程中存在的不环保因素、手工操作导致跑道硬度和磨擦系数不易控制、完成面平整度较差、现场施工很难保证厚度与均一性；其结构特点导致跑道易掉粒、易起泡、弹性差等弊端。

2、透气型塑胶跑道于2000年初期引进我国，由于该类型塑胶跑道采用机械化施工工艺，施工速度快，造价较低，近年来被广泛应用于中小学校等以训练、教学为主的场合。但由于该跑道运动力学性能差、抗钉刺和耐磨性能相对薄弱，所以不适合用于专业体育场馆等竞技性场所。同时，由于我国材料技术的限制与行业内无序的市场竞争导致该产品质量与环保性能难以保证。

3、橡胶预制型塑胶跑道为塑胶跑道的高端产品，具有良好的运动性能与环保安全性。包括2008年北京奥运会在内的历届奥运会主场地均采用该类型产品，其优良品质由此可见一斑。目前，预制型橡胶跑道的优良的运动性能、环保性能和合理的性价比在我国已受到专业机构及社会大众的认同与重视。

其中，塑胶跑道拉伸性能是其最重要的性能参数之一。塑胶跑道对于合成材料面层在断裂临界状态下拉伸强度和伸长率的测试非常重要，以保证适宜原材料的比例、层数、固化和处理加工的正确使用。塑胶跑道应选用有信誉的制造商和安装者在其质控体系中都有最低数值的规定。面层不符合规定要求的几种情况：一、橡胶没有正确地加工处理：如不正确的混合或者与原材料的比例不当，或者原材料之间不兼容，或者加工处理过程中天气条件不利。二、原材料不符合标准：如橡胶颗粒大小不符，原材料供应控制不当，或者树脂中含有过高比例的无机填充物。以上所有问题都可能导致面层与某些关键的标准要求不符。当然，这种不符合要求之处，可通过测试整个场地设施找出来。但是，如果配料只能适合于更小的允许范围，新建成的符合面层动力特性要求的场地就存在着更大的隐患，由于机械磨损和风化作用，场地性能就会加速恶化，缩短了使用寿命。此外，现有技术中其他相关产品在组合加工过程中需要经过化学工艺处理，造成环境污染，危害操作工人健康、浪费资源、耗能增加等。

发明内容

为了解决现有产品不能同时兼顾抗钉性能、弹力、强度、韧性及减震效果以及无毒害环保多方面效果的缺陷，同时兼顾弹性、吸震性、环保等方面，本发明提供一种环保田径跑道，其主要采用四种物质组配，具有抗钉性能、弹力、强度、韧性及减震效果佳的效果，应用时耐候性好，使用寿命长达十年以上，同时预制成型施工方便，全程无污染环保可再生，可以广泛应用到体育运动场用铺面材料领域，尤其是环保田径跑道中，具有耐磨性、耐污性、环保性好、阻燃性高、静音、耐冲击，防滑减震的作用，保障运动员安全，不含任何有害物质等诸多优点。

本发明通过下述技术方案实现：

一种环保田径跑道，包括：Pvc糊树脂58-62％、对苯二甲酸二辛酯35-39％、钙锌稳定剂1-3％、偶氮二甲酰胺0.5-2％作为主要原料。

优选的，所述的环保田径跑道，还包括：2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.1-0.3％，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.1-0.3％。

优选的，所述的环保田径跑道，含有：Pvc糊树脂60％、对苯二甲酸二辛酯37％、钙锌稳定剂2％、偶氮二甲酰胺0.5％、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2％，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3％。

本发明还提供了所述的环保田径跑道的制作方法，包括以下步骤：

配料，搅拌，排气，挂浆，烘干，冷却，分离，卷取，检验，裁剪，包装，成品。

优选的，所述的制作方法，具体为，

(1)配料：在装有混合搅拌和冷却系统的配料釜中，加入PVC糊树脂、对苯二甲酸二辛酯、钙锌稳定剂、偶氮二甲酰胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，搅拌混合均匀得浆料；

(2)排气：待浆料充分混合后，将其在-0.3MPa～-0.5MPa下排气30分钟；

(3)挂浆：将排气后的浆料均匀涂抹与线条上，在模具头堆积适量浆料，用合适均匀的力度、速度挂过线条；

(4)烘干：采用烘干机将挂浆的浆料加热至195℃烘干，4分钟；

(5)冷却：烘干后材料65-70℃冷却1-3h，温度降至35-40℃冷却1-3h，再将温度降至20-25℃冷却1-3h；

(6)冷却后将成型跑道材料分离、卷取、检验、按需要规格裁剪、包装、即得成品。

本发明中的环保田径跑道中同时含有四种主要材料，由四种材料复合而成，每种材料都有它特定的作用。

本发明中的PVC糊树脂，即聚氯乙烯糊树脂因粒度微细，同增塑剂混合后经搅拌形成稳定的悬浮液，即制成PVC糊料，而且人们正是以这种形式用来加工成最终制品。液态材料配置方便，性能稳定、易控制、使用方便、制品性能优良、化学稳定性好，具有一定的机械强度、易着色等。本发明中的PVC糊树脂具有以下优点：(1)稳定性好。(2)使用便宜。(3)发泡容易。

本发明中的对苯二甲酸二辛酯，是近乎无色的低粘度液体，不含邻苯二甲酸盐(16P)，是一种环保型增塑剂。对苯二甲酸二辛酯在物理性能和机械性能优，是PVC塑料用的一种性能优良的主增塑剂，与PVC相溶性好，具有耐热、耐寒、难挥发、抗抽出、柔软性和电绝缘性能好等优点，在制品中显示出优良的持久性、耐肥皂水性及低温柔软性，可缩短变搅时间，改善加工流动性。

钙锌稳定剂通常分为：固体钙锌稳定剂与液体钙锌稳定剂。钙锌稳定剂由钙盐、锌盐、润滑剂、抗氧剂等为主要组分采用特殊复合工艺而合成。具有相当好的热稳定性、光稳定性和透明性及着色力。实践证明，在PVC树脂制品中，加工性能好，热稳定作用相当于铅盐类稳定剂，是一种良好的无毒稳定剂。液体钙锌复合稳定剂：无毒液体钙锌稳定剂的主要成分有硬脂酸钙、蓖麻油酸钙、硬脂酸锌、蓖麻油酸锌、以及环氧大豆油、紫外线吸收剂等。

偶氮二甲酰胺，淡黄色粉末，是发气量最大，性能最优越、用途广泛的发泡剂。它运用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABS及各种橡胶等合成材料。具有性能稳定、不易燃、不污染、无毒无味、对模具不腐蚀对制品不染色，分解温度可调节，不影响固化和成型速度等特点。常压发泡、加压发泡均可，连发泡均匀，细孔结构理想。

本发明预制型塑胶跑道是一种运动地面或跑道，带有平实型结构。它含有摩擦面层、吸震底层和设置在吸震底层与地基之间的胶粘剂层，其吸震底层是一种实心的平实型结构的板材。本发明在对预制型塑胶跑道的材质进行严格筛选与调节，并精细调节制作方法后，观察到所制作的田径跑道吸震底层采用了平实型结构的板材之后，可使吸震底层与基础之间完全粘合、粘合面为100％，因此不仅能确保它具有传统预制型塑胶跑道应有的各项使用功能，而且还阻止在跑道的吸震底层中封存着空气或挥发性组份等，从而能有效地防止跑道在使用过程中或高温下的所出现的起鼓、脱层，使预制型塑胶跑道的使用可靠，又减少维修的麻烦，而且使用寿命也因此而大幅度延长。

本发明在设计过程中充分考虑了运动员的生物力学需要，通过调整跑道的原材料与制作方法，使跑道具有优良的弹力、强度、韧性及减震效果，有效减少了运动员的肌肉疲劳和微损伤；由于产品中筛选了特定的复合材料，使其具有长久抵御紫外光及多变气候、气象条件影响的性能，并具有优良的防滑、抗尖钉、抗磨损、抗反光作用，颜色持久稳定亚光表面，无反射光，无眩目感。同时，本发明所述田径跑道不含橡胶颗粒，无脱粒产生，非常适合频繁使用；同时产品无毒、无害，符合环保要求；全天候使用，使用寿命长，可达十年以上；维护简便，维修成本低。

本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：

(1)与现有技术相比，本发明所述的环保田径跑道，产品属于环保型产品，性能优越，无毒无害，无任何污染环境和危害操作工人健康的弊端存在。

(2)本发明所述的环保田径跑道防滑、耐磨性能好，即使是雨天性能也不受影响；阻燃、绝缘、隔音性能好，防火、安全性能高。

(3)本发明所述的环保田径跑道具有非凡的抗老化、抗紫外光能力，颜色持久稳定亚光表面，无反射光，无眩目感。

(4)本发明所述的环保田径跑道减震效果好，反弹性能优；粘着力好，抗尖钉能力强。

(5)本发明的原料来源广泛，制备方法简单，制作生产过程无污染，且产品质量稳定，加工工艺简单、投资少、预制成型，安装方便，维护简便，使用成本低等诸多优点。

(6)配比合理：通过筛选组方中的种类和具体配比，得到活性成分最丰富、作用最强的复合材料，优势互补，性能最佳，各成分相互间起到相辅相成、协同增效的技术效果。

(7)制作方法精细：通过控制环保田径跑道的制作工艺，尤其是使用了冷却的工艺，使得跑道材料在加工过程中，充分、缓慢、逐级冷却，使其内部结构稳定、均匀，从而达到上述各项最佳效果。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1

根据环保田径跑道配方，含有Pvc糊树脂60％、对苯二甲酸二辛酯37％、钙锌稳定剂2％、偶氮二甲酰胺0.5％、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2％，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3％。

制作方法如下，

(1)配料：在装有混合搅拌和冷却系统的配料釜中，加入PVC糊树脂、对苯二甲酸二辛酯、钙锌稳定剂、偶氮二甲酰胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，搅拌混合均匀得浆料；

(2)排气：待浆料充分混合后，将其在-0.4MPa下排气30分钟；

(3)挂浆：将排气后的浆料均匀涂抹与线条上，在模具头堆积适量浆料，用合适均匀的力度、速度挂过线条；

(4)烘干：采用烘干机将挂浆的浆料加热至185℃烘干，4分钟；

(5)冷却：烘干后材料70℃冷却2h，温度降至40℃冷却3h，再将温度降至25℃冷却1h；

(6)冷却后将成型跑道材料分离、卷取、检验、按需要规格裁剪、包装、即得成品。

实施例2

根据环保田径跑道配方，含有Pvc糊树脂60％、对苯二甲酸二辛酯37％、钙锌稳定剂2％、偶氮二甲酰胺0.5％、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2％，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3％。

制作方法如下，

(1)配料：在装有混合搅拌和冷却系统的配料釜中，加入PVC糊树脂、对苯二甲酸二辛酯、钙锌稳定剂、偶氮二甲酰胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，搅拌混合均匀得浆料；

(2)排气：待浆料充分混合后，将其在-0.3MPa下排气半小时；

(3)挂浆：将排气后的浆料均匀涂抹与线条上，在模具头堆积适量浆料，用合适均匀的力度、速度挂过线条；

(4)烘干：采用烘干机将挂浆的浆料加热至185℃烘干，4分钟；

(5)冷却：烘干后材料65℃冷却3h，温度降至35℃冷却3h，再将温度降至25℃冷却3h；

(6)梯度冷却后将成型跑道材料分离、卷取、检验、按需要规格裁剪、包装、即得成品。

对比例1

调整环保田径跑道配方，含有：Pvc糊树脂55％、对苯二甲酸二辛酯40％、钙锌稳定剂4％、偶氮二甲酰胺0.5％、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2％，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3％。

对比例2

调整环保田径跑道配方，含有：Pvc糊树脂65％、对苯二甲酸二辛酯33％、钙锌稳定剂1％、偶氮二甲酰胺0.5％、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2％，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3％。

对比例3

调整环保田径跑道配方，含有：Pvc糊树脂60％、乙酰柠檬酸三辛37％、钙锌稳定剂2％、偶氮二甲酰胺0.5％、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2％，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3％。

对比例4

调整环保田径跑道配方，含有：Pvc糊树脂60％、乙酰柠檬酸三辛37％、钙锌稳定剂2％、偶氮二甲酰胺0.5％、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2％，抗氧剂Irganox1210.3％。

对比例5

根据环保田径跑道配方，含有Pvc糊树脂60％、对苯二甲酸二辛酯37％、钙锌稳定剂2％、偶氮二甲酰胺0.5％、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮0.2％，β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯0.3％。

制作方法如下，

(1)配料：在装有混合搅拌和冷却系统的配料釜中，加入PVC糊树脂、对苯二甲酸二辛酯、钙锌稳定剂、偶氮二甲酰胺、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯，搅拌混合均匀得浆料；

(2)排气：待浆料充分混合后，将其在-0.4MPa下排气30分钟；

(3)挂浆：将排气后的浆料均匀涂抹与线条上，在模具头堆积适量浆料，用合适均匀的力度、速度挂过线条；

(4)烘干：采用烘干机将挂浆的浆料加热至185℃烘干，4分钟；

(5)冷却：烘干后材料温度降至25℃冷却5h；

(6)冷却后将成型跑道材料分离、卷取、检验、按需要规格裁剪、包装、即得成品。

使用时，将各实施例或对比例中得到的田径跑道材料，经过中华人民共和国国家标准(GB/K 14833－2011)合成跑道面层检验，结果见表1。

表1产品物理性能

经检测，上述实施例1-2中所述的环保田径跑道，冲击吸收率高、垂直变形程度小、抗滑值高、抗滑性能好，拉伸强度大、拉断伸长率高，并且阻燃性Ⅰ级，其燃斑范围小。对比例1-5中的环保田径跑道，冲击吸收率、垂直变形程度、抗滑值、抗滑性能，拉伸强度、拉断伸长率，并且阻燃性Ⅰ级，燃斑范围等均符合国家标准的指标要求。然而，实施例1-2中的田径跑道各项指标，均明显优于对比例1-5中的各项指标，说明本发明配方中的组分、配比、制作方法等对田径跑道的性能均有明显影响。

值得注意的是，虽然本发明在对田径跑道进行性能评价时，仅记载了单一条件进行变换时对于田径跑道性能的影响，但本领域技术人员很容易理解，其实际研发过程中，为了得到上述适宜的、最佳的配方，不能仅仅如上述实施例及对比例中进行单一调节，而是需要综合考虑各条件的影响，通过大量实验及评价才可以优化出最佳配比，而为节约篇幅，在此并未进行一一列举。

尽管发明人已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域一个熟练的技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。