新型塑膠跑道的研制
時間:2014-11-28 15:36來源:徐州工業(yè)職業(yè)技術學院 作者:朱信明
塑膠跑道在我國已有30 多年歷史, 分為全塑型、混合型和顆粒型, 主要由面層和基礎層構成, 厚度一般為13 mm。全塑型塑膠跑道的面層由澆注型聚氨酯( RCPU) 和防滑膠粒( EPDM 或RCPU 膠粒) 組成, RCPU 成本高, 因此跑道造價較高; 混合型塑膠跑道使用RCPU 作主體材料, 加入10%~25% 廢舊輪胎膠粒, 上部撒防滑膠粒, 造價比全塑型塑膠跑道低; 顆粒型塑膠跑道以廢輪胎膠粒為主體材料( 60% ~ 70%) , 用RCPU 作粘合劑, 采用攤鋪法施工制成, 造價最低, 但施工所用的攤鋪機、噴涂膠粒包膠機等鋪設設備需要進口, 一次性投入很高, 且性能較前兩種差。目前國內塑膠跑道以混合型為主。以上各類塑膠跑道均需與瀝青路面基礎良好粘合, 基礎造價一般80~ 120 元·m- 2, 塑膠跑道總造價一般230~ 450 元·m- 2。雖然塑膠跑道彈性適中, 美觀實用, 能提高運動員比賽成績和保護運動員免受意外事故傷害,但造價高, 至今未普及應用。研制性能好且造價低的塑膠跑道成為一大課題。本工作在研究廢舊橡膠和塑膠跑道的基礎上, 開發(fā)出性能符合國家標準、成本低廉的新型塑膠跑道。該產品已獲國家專利( 專利號: ZL 02 2 18839. 8) 。
1 新型塑膠跑道結構
新型塑膠跑道由面層和基礎層構成。
1. 1 面層
新型塑膠跑道面層由防滑膠粒層、RCPU 膠層及組合式塑膠塊層三部分組成, 結構見圖1。防滑膠粒層主要用于增大跑道表面阻力, 防止運動員在快速奔跑時滑倒摔傷; RCPU 膠層的作用是粘合上部的防滑膠粒、密封下部組合式塑膠塊接頭處縫隙; 組合式塑膠塊有良好的彈性, 既作基礎又作面層。
組合式塑膠塊用大噸位平板硫化機模壓硫化而成, 分上中下3 層, 邊部有相互配合結構, 相互組合構成一個整體( 與木地板相似) , 結構如圖2所示。上層、下層主體材料為廢輪胎膠粒, 可大大降低成本; 中層為橡膠層, 既可防止RCPU 膠液向下層浸透, 保證表面平整, 又可阻止雨水等滲入下層和泥灰地基, 防止地基塌陷變形。上層較薄,RCPU 膠液可滲入其膠?？p隙中, 保證RCPU 膠層與塑膠塊不會分層; 下層比較厚實, 起穩(wěn)固作用。
1. 2 基礎層
由于組合式塑膠塊厚實, 長度和寬度等于一個或兩個跑道寬度, 面積較大, 采用大噸位的平板硫化機模壓硫化而成, 因此它不需要與基礎粘合就很穩(wěn)固。再經(jīng)過邊部鑲嵌組合、邊部粘合劑粘合及上部RCPU 膠液作用等可使塑膠塊構成一個大的整體, 穩(wěn)固性更強。這種塑膠跑道對基礎要求比傳統(tǒng)型的低。如果在老跑道上鋪設這種新型塑膠跑道, 由于基礎經(jīng)多年使用已經(jīng)穩(wěn)定, 不會發(fā)生塌陷變形, 因此只要將原跑道軋實找平即可;如果新建跑道, 由于面層無需與基礎粘合, 因此可以不用瀝青層, 只要有夯實土層、碎石墊層、硬質砂灰面層三部分即可, 基礎結構如圖3 所示。
2 性能指標及實測結果
防滑膠粒、RCPU 膠層及組合式塑膠塊層性能應符合GB/ T 14833 ) 19935塑膠跑道6要求。
2. 1 防滑膠粒
防滑膠粒處于塑膠跑道的最上層, 因塑膠跑道為全天候環(huán)境使用, 所以防滑膠粒主體材料應選用耐天候老化和抗紫外線性能優(yōu)異的膠料, 常使用EPDM 和RCPU。為降低成本, 便于按橡膠常規(guī)加工方法生產, 本研究選用EPDM 作為防滑膠粒的主體材料; 著色劑選用與RCPU 膠層色澤一致、耐變色的品種; 為提高膠粒壽命, 還加入了抗氧劑和抗紫外線劑。防滑膠粒的物理性能指標和實測值如表1 所示。
注: 膠料配方為EPDM 100, 補強填充劑 75, 抗氧劑、抗紫外線劑 1. 5, 著色劑 5, 硫化劑 2. 8, 促進劑 2. 5, 其它配合劑 15。硫化條件為170℃ x 8 min。
2. 2 組合式塑膠塊
為降低成本, 塑膠塊上下兩層均為廢輪胎膠粒, 采用活性高、粘合性能好且不含溶劑的端異氰酸酯基聚醚作粘合劑; 中層采用NR/ SBR 并用膠。塑膠塊物理性能指標及實測值見表2。
注: 膠料配方為廢輪胎膠粒 100, 異氰酸酯基聚醚 6 ~ 14,其它配合劑 30~ 40。硫化條件為160 ℃ / 8 MPax 7 m in。
2. 3 塑膠塊接頭粘合劑
粘合劑選用與塑膠塊本體粘合劑相同的端異氰酸酯基聚醚, 因現(xiàn)場施工條件是在常溫和一定壓力下施工, 與平板硫化機硫化條件不同, 因此粘合劑的初始粘度要大一些, 并加入一定量的交聯(lián)劑和催化劑, 形成快速固化硫化體系。塑膠塊接頭處物理性能指標和實測值見表3。
注: 膠料配方為異氰酸酯基聚醚 100, 交聯(lián)劑及催化劑等配合劑 8~ 13。硫化條件為30℃ / 0. 5 MPax 3 min 。
3 生產工藝
防滑膠粒與傳統(tǒng)橡膠制品生產相似; RCPU的A 組分和B 組分合成與傳統(tǒng)塑膠跑道基本相似。組合塑膠塊的生產工藝流程為: 配料→捏合攪拌y下層料入?！佅鹉z片y上層料入模y合模硫化。面層鋪設工藝流程: 基礎檢驗y塑膠塊邊部配合處涂粘合劑y停放→塑膠塊組合→加壓y檢驗平整度→ 樹立模( 在跑道邊部固定一定厚度的木條) →RCPU 配料→澆注RCPU →停放→撒防滑膠?！鍜呶凑澈系哪z粒→保養(yǎng)放置y新型塑膠跑道。
4 結語
本研制新型塑膠跑道以廢輪胎膠粒為主要材料, 采用大噸位平板硫化機制作成塑膠塊, 尺寸一致, 質量穩(wěn)定, 密實度高。塑膠塊既作基礎, 又作面層, 降低了基礎和面層成本, 大大降低了工程造價。塑膠塊組合部位接頭性能超過本體性能,RCPU 膠液的滲入既密封了塑膠塊接頭縫隙, 又鑲嵌于塑膠塊上層膠?？p隙中, 使RCPU 膠層( 厚度為4~ 5 mm) 與塑膠塊形成整體, 其物理性能超過GB/ T 14833 ) 19935塑膠跑道6要求, 實現(xiàn)了性能好、成本低的預期愿望。該產品經(jīng)試鋪設3 000 m2 的田徑場地, 使用效果良好。
