绿色环保适应型塑胶跑道的研发

Weiwei120 · 发表于 2010-10-4 19:42:24

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绿色环保适应型塑胶跑道的研发

   概述：塑胶跑道是现代田径场地中不可缺少的重要设施，与传统的土质跑道相比，它具有良好的弹性、防滑性、耐磨性、耐候性，场地护理容易，色彩鲜明，美观整齐，鉴于上述优点，塑胶跑道问世不久即迅速被各田径场地所采用。塑胶跑道具有性能优异，使用方便等特点，深受人们欢迎，已被国际奥委会定为国际比赛场地的必备条件之一。

PU（聚氨酯）于20世纪60年代初由美国3M公司首先用于体育场地的铺装，经过几十年的发展，到目前为止，PU已用于铺设高尔夫球场通道、儿童游乐场地、网球场、体育馆地面及田径场地跑道。与煤碴跑道相比，PU跑道具有弹性好，防滑、色彩美观、场地清洁平整、易于维护管理、减振性好等特点。

目前铺设的聚氨酯塑胶跑道大部分是混合型，其基本配方即TDI（甲苯二异氰酸酯）–MOCA（3，3′ –二氯4,4′ –二氨基二苯基甲烷）–重金属催化剂体系,致使所铺设成的塑胶跑道存在毒害和铺设成本过高的问题。TDI属于II级(高度危害)毒物,是可疑人体致癌物,国际运动跑道技术协会(IST)早在1994年就提出“不接受使用含TDI成分的聚氨酯系统的运动跑道”的建议。MOCA属于芳胺酯类化学品,毒性较大,能引发膀胱癌,以有机汞/铅或有机汞/锌复合催化剂为主的重金属催化体系危害人体，污染环境。

同时，PU的价格较高，铺装费用大，铺设一个400m标准场地，若中心是天然草皮，需400—600万元；若中心为人造草皮，需600—800万元，且跑道保证使用一般只有10年。但在某些对材料性能要求较低或要求具有透水性的场合不适用。目前，国内有许多单位将回收的废旧轮胎等橡胶制品粉碎得到的胶粉与PU胶粘剂混合制得的铺设材料，不仅价格较低，而且有弹性好、透水性好、安全性强，耐候性能好、摩擦因数大、不易老化等优点，尤其适用于铺设人行横道、儿童游乐场地、网球场周边、游泳池边道、体育馆地面及场地跑道周边。该铺设材料一般由上下两层组成，下层为颗粒和厚度较大的黑色层，上层为颗粒较小的彩色层，彩色层可直接采用彩色胶粉制成。

混合型塑胶跑道已面临淘汰，各种新型塑胶跑道纷纷出现，尤其是利用聚氨酯胶粘剂粘接废旧轮胎橡胶粉或三元乙丙胶粉等制备塑胶跑道成为研究热点。氯化丁基再生橡胶制作经济适应环保型彩色橡胶跑道产品性能优异、价格低廉可与三元乙丙橡胶颗粒相媲美。

1、国内经济适应环保型塑胶跑道现状：
   目前，国内许多研究单位与施工企业所提供的经济适应型塑胶跑道大致如下：经济环保型橡胶跑道底层8MM厚，用黑色橡胶粒加入环保胶混合后进行摊铺，黑色基础层固化后再用经染色处理的废橡胶颗粒（或全彩色颗粒）加入环保胶进行面层5MM摊铺。

由于废轮胎粉碎后的颗粒并没有改变其化学物理性能，因此仍然具有轮胎在高速公路上奔跑一样的弹性、耐磨、耐候、耐老化性能，且每吨仅1200元左右的成本，比每吨1万多元的PU和每吨近万元的EPDM颗粒价格低得多，并且表面颜色可以根据需要任意染色。其摊设成本还不到传统塑胶跑道的一半，正是大多数中小学、幼儿园、工矿企业等单位能够接受的理想价位。因此，这种经济适应型彩色橡胶跑道、球场一经问世，便以其价廉物美、透气性、渗水性好，对基础要求不高易铺装而广受社会各界特别是中小学校、幼儿园、厂矿企业欢迎，它们广泛应用于田径运动场，各类球场、室内及室外运动场、通道、过街天桥等设施，经济适应环保型彩色跑道、球场都是无毒无污染的。

环保型EPDM（三元乙丙橡胶）跑道国内外的运动场地，包括田径跑道、篮球、排球、羽毛球及网球等运动场地，最早由土质发展到PU（聚氨酯）为主料的各种场地，近两年以环保无毒的三元乙丙合成橡胶（EPDM）为主料的塑胶颗粒在国外已成时尚，我国从2001年也开始用EPDM代替PU颗粒来铺设运动场地，其根据是由于PU与EPDM的化学和物理性能相比，EPDM在耐候性、抗老化、抗紫外线、耐酸碱、耐磨，弹性好等性能方面优于PU颗粒，且成本低于PU，即EPDM在化学、物理性能方面高于PU，产成本方面低于PU，回报率又高，而且对基础要求不高，铺设更加方便，所以自然而然会成为人们首选的材料，会成为主流，在今后的运动场地逐渐代替PU颗粒已成定局。

EPDM塑胶跑道铺摊情况如下：现国内许多EPDM的颗粒大都是从国外进口，EPDM塑胶颗粒所用的原辅料都是无毒无污染的，因此，这种产品是环保产品，随着国内市场对EPDM颗粒的需求旺盛，现国内已有多家EPDM橡胶颗粒生产厂，但仍然供不应求。

EPDM塑胶跑道既可用传统半手工摊铺，（3000元左右设备）也可使用新型摊铺机摊铺，全套不过10万元左右，现大都用半手工摊铺为主，大型工程可租用新型摊铺机。

下面再顺便介绍一下目前国内塑胶跑道的主要品种及铺装方法：
（1）经济适应环保型橡胶跑道（13MM厚透气渗水型）的品种有两种：

（1.1）底层8MM厚用黑色橡胶粒加入环保胶混合后进行摊铺，黑色基础固化后再用经染色处理的彩色废橡胶颗粒加入环保胶进行摊铺5MM面层。成本60元/M2左右，市场价120元/M2。

（1.2）底层8MM厚用黑色橡胶粒加入环保胶混合后摊铺，黑色基础层固化后再用纯彩色橡胶颗粒加入环保胶进行摊铺5MM面层，成本80元/M2，市场价130元/M2左右。

（2）EPDM塑胶跑道（13MM厚复合型）的品种有两种：

（2.1）底层8MM厚，用黑色橡胶加入环保胶混合后进行摊铺，黑色基础层固化后，再用EPDM颗粒加入环保型进行混合摊铺成本95元/M2左右，市场价140元/M2左右。

（2.2）底层8MM厚用黑色橡胶料加环保胶混合后，进行摊铺，黑色基础层固化后再用双组份PU胶混合后往黑色基础刮胶，洒EPDM颗粒，EPDM颗粒加入环保型胶进行混合摊铺。成本95元/㎡左右，市场价140元/㎡左右。

（3）PU塑胶跑道（13MM厚，混合型）铺装方法，根据不同要求在双组份PU胶中掺混30%左右黑胶进行摊铺，然后面层洒PU颗粒，成本140元/M2，市场价160元/M2。

2、采用氯化丁基再生胶制作塑胶跑道橡胶颗粒的工艺方法与产品特点：

国内专家指出：“根据国内外再生胶工业发展的现状和趋势，应鼓励发展精细硫化橡胶粉，发展特种再生胶、限制粗糙、低档通用型再生胶，鼓励发展密闭室捏炼机脱硫，动态脱硫、淘汰油法水油法生产工艺，鼓励采用常温粉碎新工艺，鼓励采用国产设备，限制引进国外装备。再生胶行业要迅速转变观念，把再生胶与环境、再生胶与深加工紧密结合，开展多元化，利用实行深度加工，扩大废旧橡胶回收利用的范围……有了市场就会带来商机，而其延伸应用则会促进再生胶工业蓬勃发展。”株洲融城新材料应用技术研究所正是在这种理念的指导下，近年来在特种再生胶的再生工艺方法的采用上，在特种再生胶的应用方面作了大量的、卓有成效的研究取得了丰硕成果。

如本所在国内最早研发的氯化丁基再生胶的历程就足可以说明。卤化丁基胶可分为两类即氯化丁基橡胶和溴化丁基橡胶，是丁基橡胶与氯或溴反应改性的产物。
氯化丁基橡胶可以与天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等高不饱和的橡胶并用，自粘、互粘、工艺性能好。近年来，氯化丁基的应用范围越来越广泛。用胶量与日俱增；与此同时，每年在氯化丁基制品生产过程中产生的边角废料以及产品使用后的废弃物日益增多，每年将以万吨计。

为了使一宝贵资源不至浪费，并将其变废为宝，株洲融城新材料应用技术研究所通过反复试验和研究，发明了一种新型的氯化丁基废橡胶再生方法，即机械力化学法。该项技术获国家发明专利，专利号：ZL02114140.1。株洲融城新材料应用技术研究所采用该项技术在国内最早（2000年前）就开始采用普通密炼机、开炼、精炼机加工生产氯化丁基再生胶，其产品已远销湖南、广东、浙江、江苏、辽宁、河南、河北、湖北、山东、福建、上海、天津等省市。采用该胶生产汽车外胎（胎侧、气密层等），内胎，密封胶条，防水卷材，减震，密封制品，橡胶腻子都是适宜的，尤其是，采用该氯化丁基再生胶制作塑胶跑道铺面彩色颗粒产品，效果十分良好。

利用氯化（溴化）丁基再生胶加工造粒制备环保PU塑胶跑道彩色颗粒的其基本路线是：利用药用氯化（溴化）丁基瓶塞废胶制成再生胶，然后以该再生胶为主料经配方，混炼、硫化加工成彩色胶板，再将胶板加工造粒成胶粉，制备成塑胶跑道铺面材料彩色橡胶颗粒。

具体制作方法是：
  （1）采用密炼机捏炼脱硫工艺又称为机械力化学法，制作氯化丁基再生胶。该方法的特点是：丁基再生胶关键技术即脱硫工艺改为采用专用密闭室捏炼机脱硫，以机代罐。该工艺方法的原理是借鉴本伯里再生反应原理，采用机械力化学的方法进行废胶的脱硫再生。其他加工工序与设备跟通用再生胶生产方法的加工方法及设备一个样。该方法属橡胶再生处理工艺类，简称为机械力化学法脱硫工艺，近年来国内许多人又把它称之为密炼机捏炼脱硫工艺法。它通过分类粗选粉碎、薄通初级再生软化、捏炼脱硫再生软化、热炼滤胶和精炼五道工序完成氯化丁基橡胶废胶的再生。

（2）采用氯化（溴化）丁基再生胶与部分氯化丁基或三元丙胶等新胶并用加入碳酸钙或纳米碳酸钙、硫化剂、硫化促进剂、软化剂以及着色剂等配合剂，加工生产成不同颜色的胶块，然后再将胶板破碎、筛选、制成胶粒分装使用。

（3）制备的塑胶跑道的各项指标均达到GB/T14833—1993要求。

塑胶跑道技术指标：

  项目单位 GB/T14833-93塑胶跑道企标B
抗张强度 Mpa ≥0.7 ≥4
扯断伸长率 % ≥90 ≥300
邵氏硬度 SH 45-60 70±5
压缩复原率 % ≥95 ≥95
打击回弹值 ≥20 ≥20
阻燃值级 1 1

性质  本产品物理性能优良、耐天候性能特别好、产品色彩鲜艳，有红、蓝、黄、绿、紫罗兰等十几种颜色。具有耐爆晒，不变色，产品色彩耐晒度达：7-8级。也可根据用户提供的色样板、用户要求的物理性能指标、颗粒大小、设计配方定制生产。

用途  被广泛用于铺设网球场、篮球场、羽毛球场、田径跑道、儿童乐园等露天或室内运动场地。也可用于生产模压固化的彩色安全弹性地板。

规格
1-5mm颗粒适用于田径跑道、儿童乐园等露天或室内运动场地。
1-4mm颗粒适用于田径跑道、儿童乐园等露天或室内运动场地。

1-3mm颗粒适用于篮球场、网球场、羽毛球场等露天或室内运动场。
0.5-2mm颗粒适用于和胶水混合后喷浆。用喷浆工艺的运动场。

3、本项目产品与传统产品性价比分析对比，及市场前景预测：
当前国内许多称之为三元乙丙（EPDM）塑胶跑道彩色颗粒，其实际上都是采用本研究所生产或其他企业生产的氯化丁基再生胶产品加工而成，因为国际、国内都已对EPDM塑胶跑道认可和习惯了，所以均把采用氯化丁基再生胶加工而成的塑胶颗粒称之为EPDM塑胶颗粒，其实是“氯化丁基再生胶“彩色颗粒。因为氯化丁基与三元乙丙性能上相当类似，而且在某些性能方面，氯化丁基橡胶甚至优于三元乙丙橡胶，采用废弃药用氯化丁基瓶塞制作的氯化丁基再生胶绿色环保无污染物，因为药用氯化丁基瓶塞胶配方要求十分严格，其原料除了氯化丁基橡胶外，就是80%的锻烧陶土，加树脂、色料、氧化锌、硬脂酸、白油等外，别无其他污染性原料。而且采用氯化丁基再生胶制作塑胶跑道其生产成本要低于EPDM塑胶跑道，具有显著的市场价格优势。EPDM（三元乙丙橡胶）或氯化丁基再生胶塑胶跑道彩色颗粒以其独特的耐天候性能、优良物理机械性能、被广泛用于铺设网球、篮球、羽毛球、田径跑道、儿童乐园等露天或室内运动场地．本所生产的氯化丁基再生胶及试生产的塑胶跑道颗粒产品色彩鲜艳，长期不易变色，耐天候老化性能特优。有十几种颜色，可供用户选择。也可根据用户提供的色样生产。氯化丁基再生胶塑胶橡胶颗粒一经问世，迅速风靡全国，被广大塑胶跑道摊铺公司青睐，因为氯化丁基再生胶塑胶跑道彩色颗粒在性能、产品质量方面毫不逊色于三元乙丙橡胶颗粒，而在价格上比较低廉，所以在一些对材质要求不十分高的中小学校、厂矿企业、运动场地最为适合，所以说氯化丁基再生胶塑胶跑道具有广阔的市场前景。

平常心 · 发表于 2010-10-4 20:09:44

再生胶粉做的跑道应该也算是绿色环保型吧！

RZXJ · 发表于 2010-10-4 21:24:43

学习了。。。。。。。

?中藝塑胶 · 发表于 2010-10-11 22:58:23

好象丁基再生耐臭氧老化差了点,恐怕会变色...

xmm0304 · 发表于 2010-10-20 14:45:23

这个了解的不错，非常好的前景。

搞笑促进剂 · 发表于 2016-5-9 11:23:59

学习学习。
感谢分享。

九天揽月 · 发表于 2016-5-11 09:51:14

好文章，学习了..........

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