一种人造草坪复合填充颗粒及其制备方法与流程

本发明涉及一种人造草坪复合填充颗粒及其制备方法，属于人造草坪领域填充物
技术领域：
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背景技术：
：作为新兴体育行业，人造草坪具有仿真度高、耐候性好、全天候使用、环保节能等性能，已被广泛应用于足球、曲棍球、门球等场地。但是，目前的普通的人造草坪在功能上仍然存在一定的局限性和弊端：弹性和噪音缓冲性能差：长期使用后草坪出现板结的现象，草坪丝出现磨损残断的现象，整个草坪没有弹性，并且造成草坪表面对噪音的缓冲作用非常微弱；抗环境干扰性差：在寒冷的冬季，由于光照时间特别短，同时昼夜温差比较大，所以在夜晚场地表面的温度特别低，不利于运动员的运动，同时由于温度过低草丝等场面材料的硬度变大运动跌倒的时候比较容易出现擦伤的现象，所以安全性相对较低；而在炎热的夏季，由于太阳光的照射普通人造草坪表面的温度非常高，通常能达到70-80摄氏度，运动员在活动的触地的时候很容易出现灼伤的现象，所以安全性相对较低。技术实现要素：为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种人造草坪复合填充颗粒，该填充颗粒用于铺设人造草坪等运动场地，具有弹性好、耐磨损、保温、缓冲的特点。本发明的第二个目的在于提供一种上述人造草坪复合填充颗粒的制备方法。实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种人造草坪复合填充颗粒，包括中心颗粒和贴合包覆中心颗粒的包覆层；所述中心颗粒上设有缓冲面；所述中心颗粒的粒径为0.1-3mm；所述包覆层为橡胶包覆层；所述包覆层的厚度为0.3-1mm。进一步地，所述包覆层部分包覆中心颗粒。进一步地，所述中心颗粒包括至少四个平面缓冲面；所述至少四个平面缓冲面闭合围绕形成中心颗粒的表面；所述平面缓冲面之间的交接处形成碰撞顶角。进一步地，所述中心颗粒的缓冲面为弧面缓冲面。进一步地，所述中心颗粒为软木颗粒或椰壳颗粒。软木俗称水松、木栓、栓皮，是非常发达的树种的外皮产物，茎和根加粗生长后的表面保护组织。进一步地，所述包覆层为EPDM(三元乙丙橡胶)或SBR(丁苯橡胶)包覆层。实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种如上所述的人造草坪复合填充颗粒的制备方法，包括：中心颗粒的制备步骤：取原料切割后过筛，得到粒径为0.1-3mm的中心颗粒；包覆浆料的制备步骤：将橡胶与助剂混合并在110-250℃的条件下加热，得到包覆浆料；包覆步骤：将包覆浆料附着于中心颗粒的表面，冷却后得到人造草坪复合填充颗粒。进一步地，所述中心颗粒设有弧面缓冲面，中心颗粒的制备步骤中，将原料切割后打磨，然后过筛。进一步地，所述包覆步骤为：将中心颗粒加入滚筒中，在温度为110-200℃、转速为8-25rpm的条件下，以5-20g/min的速度将包覆浆料加入滚筒，包覆浆料添加完毕后，停止加热并继续转动滚筒至温度冷却至40℃以下，得到人造草坪复合填充颗粒。进一步地，中心颗粒的总质量与包覆浆料的总加入质量之比为2:(1-10)。采用常规工艺的参数容易使得包覆浆料沾附不均匀，厚度不好控制，该在转速结合包覆浆料的加入速度下，能够使得中心颗粒均匀沾附包覆浆料，并使得形成包覆层的厚度在0.3-1mm，可以实现形成的包覆层完全包覆中心颗粒。中心颗粒的总质量与包覆浆料的总加入质量的限定能够制备部分包覆或者完全包覆的复合填充颗粒，制备完全包覆的复合填充颗粒，优选的比例为2:(5-10)；制备部分包覆的复合填充颗粒，优选的比例为2:(1-5)。相比现有技术，本发明的有益效果在于：1、本发明以中心颗粒提高缓冲力，但由于该密度下的中心颗粒质量较轻而容易扬起或者湿水时浮起，因此通过包覆层增加其重量，既能够提升复合填充颗粒整体的缓冲性能，也具有稳定填充的特点，维持人造草坪的整体结构，提高人造草坪的使用舒适度；2、本发明的复合填充颗粒可起到温度缓冲的作用，具有保温的效果；3、本发明的复合填充颗粒具有吸收噪音的作用，减少场地回音。附图说明图1为实施例1的结构示意图；图2为实施例3的结构示意图；图中，1、中心颗粒；11、平面缓冲面；12、碰撞顶角；13、弧面缓冲面；2、包覆层。具体实施方式下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：实施例1：如图1所示，一种人造草坪复合填充颗粒，包括中心颗粒1和贴合包覆中心颗粒1的包覆层2；中心颗粒1包括至少四个平面缓冲面11；至少四个平面缓冲面11闭合围绕形成中心颗粒1的表面；平面缓冲面11之间的交接处形成碰撞顶角12；包覆层2部分包覆中心颗粒1；中心颗粒1为软木颗粒，粒径为2mm；包覆层2为EPDM包覆层2，厚度为0.4mm。缓冲面可以增加中心颗粒之间的接触和挤压的面积，颗粒之间的相互作用力更强，回弹性更好，而碰撞顶角减少缓冲颗粒之间碰撞时的接触面积，降低颗粒之间的粘性，提高回弹和缓冲效率；本实施例主要利用了软木颗粒(也可以替换为椰壳颗粒)弹性好，缓冲性能高的特点，并且，软木颗粒(或椰壳颗粒)具有保水保温的作用，起到锁水作用，并且软木颗粒与水分配合可起到温度缓冲的作用，与环境始终保持一定的温差，具有保温的效果；此外，软木颗粒(或椰壳颗粒)还有吸收噪音的作用，减少场地回音。但是，因为软木颗粒(或椰壳颗粒)质量较轻，因此通过包覆层增加其重量，由于需体现软木颗粒(或椰壳颗粒)的吸水、保温和吸音特点，包覆层为部分包覆，保留一部分软木颗粒(或椰壳颗粒)不被包覆。人造草坪复合填充颗粒的制备方法包括：中心颗粒的制备步骤：将软木(或椰壳)原料切割后过筛，得到粒径为2mm的中心颗粒；包覆浆料的制备步骤：将EPDM与助剂混合并在170℃的条件下加热，得到包覆浆料；包覆步骤：将中心颗粒加入滚筒中，在温度为190℃、转速为20rpm的条件下，以10g/min的速度将包覆浆料加入滚筒，中心颗粒的总质量与包覆浆料的总加入质量之比为2:4，包覆浆料添加完毕后，停止加热并继续转动滚筒至温度冷却至40℃以下，得到人造草坪复合填充颗粒。实施例2：一种人造草坪复合填充颗粒，包括中心颗粒和贴合包覆中心颗粒的包覆层；中心颗粒的缓冲面为弧面缓冲面；中心颗粒为圆形或椭圆形；包覆层完全包覆中心颗粒；中心颗粒为椰壳颗粒，粒径为1mm；包覆层为EPDM包覆层，厚度为0.4mm。中心颗粒的弧面缓冲面受力均匀，具有缓冲压力的作用，但是防滑性能不如平面缓冲面。完全包覆的复合填充颗粒，重量最大，以复合填充颗粒铺设的缓冲层最稳定，但是吸水和吸音效果较实施例1差，但是仍然能保持较好的保温性能。人造草坪复合填充颗粒的制备方法包括：中心颗粒的制备步骤：将椰壳原料切割后打磨，过筛，得到粒径为1mm的中心颗粒；包覆浆料的制备步骤：将EPDM与助剂混合并在140℃的条件下加热，得到包覆浆料；包覆步骤：将中心颗粒加入滚筒中，在温度为150℃、转速为20rpm的条件下，以12g/min的速度将包覆浆料加入滚筒，中心颗粒的总质量与包覆浆料的总加入质量之比为2:8，包覆浆料添加完毕后，停止加热并继续转动滚筒至温度冷却至40℃以下，得到人造草坪复合填充颗粒，检测完全包覆的复合填充颗粒占所有复合填充颗粒的比例作为合格率，合格率为83％。实施例3：如图2所示，一种人造草坪复合填充颗粒，包括中心颗粒1和贴合包覆中心颗粒的包覆层2；中心颗粒1的缓冲面为弧面缓冲面13；包覆层2部分包覆中心颗粒1；中心颗粒1为椰壳颗粒，粒径为1mm；包覆层2为SBR包覆层2，厚度为0.8mm。人造草坪复合填充颗粒的制备方法包括：中心颗粒的制备步骤：将椰壳原料切割后打磨，过筛，得到粒径为1mm的中心颗粒；包覆浆料的制备步骤：将SBR与助剂混合并在140℃的条件下加热，得到包覆浆料；包覆步骤：将中心颗粒加入滚筒中，在温度为150℃、转速为20rpm的条件下，以12g/min的速度将包覆浆料加入滚筒，中心颗粒的总质量与包覆浆料的总加入质量之比为2:7，包覆浆料添加完毕后，停止加热并继续转动滚筒至温度冷却至40℃以下，得到人造草坪复合填充颗粒，检测完全包覆的复合填充颗粒占所有复合填充颗粒的比例作为合格率，合格率为89％。性能检测：1、以常规的橡胶填充颗粒作为对比例1)缓冲性能的检测：实施例1～3和对比例中的填充颗粒进行检测：选取典型的人造草坪(规格：1/2”行距、50mm草高、180针/米)作为标准，将实施例1～3和对比例得到的填充颗粒均匀铺设，铺设重量为12kg/m2，然后对铺设好的人造草坪以FIFA人造草坪品质概念中的测试方法进行检测，球滚动(BallRoll)的测试方法为FIFA17和FIFA15，冲击吸收(ShockAbsorption)的测试方法为FIFA04a和FIFA15，扭矩(RetationalResistance)的测试方法为FIFATestMethod06和FIFATestMethod15；检测结果如表1所示：表1实施例4-6和对比例的检测结果检测项目实施例1实施例2实施例3对比例球滚动7.04米7.24米7.66米5.63米冲击吸收62％68％68％66％扭矩32Nm44Nm36Nm48Nm经Labsport草坪耐磨仪磨损10000周，填充颗粒无开裂、粉化问题；将该填充颗粒用于人造草坪，人造草坪的运动性能达到国际足联FIFAQualitypro标准。2)噪音缓冲及温度缓冲检测：取等面积本发明的实施例1-3、对比例的填充颗粒铺设等体积的人造草坪，然后分别对其噪音缓冲、升温性能进行测试；噪音缓冲测试，测试方法为取人造草坪样品，在草坪的一端设置噪音源，在草坪的另一端测试噪音的大小，其中所采用的噪音源为120分贝；升温性能测试中，采用的方法为以0℃为人造草坪的起始温度，室外阳光环境下照射4小时，检测草坪升高的温度；测试结果详见下表2-3：表2噪音缓冲测试数据表样品实施例1实施例2实施例3对比例噪音大小48分贝74分贝46分贝70分贝由上表中数据可以看出，本发明实施例1-3的人造草坪，具有良好的噪音缓冲性能。表3升温速度测试数据表样品实施例1实施例2实施例3对比例升高温度11.6℃17.3℃11.4℃22.8℃由上表中数据可以看出，本发明实施例1-3的人造草坪，具有良好的升温性能，在寒冷的气温下，草温度不会过低，降低了草丝的硬度，能够更好的保护踢球者，由于比热容是不变的，因此可以推断，若是高热的气温下，亦能保持比气候较低的温度。2、对于人造草坪复合填充颗粒的制备方法工艺参数的研究：以软木作为中心颗粒的原料，缓冲面为弧形缓冲面，即设置中心颗粒的形状为圆形或椭圆形，设置不同的参数，检测其完全包覆的复合填充颗粒占所有复合填充颗粒的比例作为合格率。具体参数如表4所示：表4测例1～8的工艺参数设置从表4可得，其中测例1和测例2的合格率最高，其工艺参数组合最优。其中虽然测例3的粒径比测例1、2大，但是包覆浆料的用量比例比测例1、2小，说明在工艺参数调整下，可以减少包覆浆料的用量仍然具有较好的合格率。测例5-6设定较高的转速及包覆浆料加入速度，并且包覆浆料用量较少，效果比测例1-3差。而测例7-8设定转速较高但包覆浆料加入速度较慢，其合格率最低，从测例5-8可以得知，各参数具有协同作用的效果，粒径、温度、转速、加入速度和用量均需互相配合才能提高完全包覆的合格率。对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。当前第1页1 2 3