一種整體可回收人造草坪及其制備方法與流程

文檔序號：11608511閱讀：463來源：國知局

本發(fā)明涉及一種人造草坪及其制備方法，更具體的說是涉及一種整體可回收人造草坪及其制備方法。

背景技術：

人造草坪由人造草絲、底布、背膠三部分組成，其性能主要由人造草絲體現，良好的耐磨、緩沖性能，優(yōu)良的耐候性及清新、綠色的外觀使其不論是在運動草還是休閑草方面都深受用戶好評。人造草絲的材質主要有pe、pp和pa，其中pe因其優(yōu)良柔軟性、耐老化性能優(yōu)越和價格低廉而成為人造草絲主要原材料，底布主要起到固定人造草絲和提供人造草坪整體力學性能的作用，先將人造草絲簇絨到底布上，在底面涂上一層背膠將人造草絲固定，使得人造草絲和底布成為一個整體，其中背膠主要有丁苯膠和pu膠兩種。

上述結構的人造草坪即目前應用最廣泛的常規(guī)人造草坪，由于丁苯膠或者pu膠的存在，使得其在達到使用年限后無法回收利用，只能作填埋或焚燒處理，這樣一方面對環(huán)境造成污染，另一方面也造成巨大的原料浪費，在當面資源枯竭和倡導可循環(huán)利用的背景下，隨著人造草坪使用量的快速增長，其回收及再利用問題已經成為急需解決的問題，各人造草坪制造商都在努力尋求解決方法，其中可回收人造草坪的研發(fā)已經成為解決這一問題的主要突破口。

可回收人造草坪，核心問題是解決背膠的回收，用熱塑性材料替代傳統(tǒng)的丁苯或者pu背膠是解決這一問題的途徑之一，公開號為cn102808368a的專利提供了一種可回收人造草坪及其制備方法，將eva熱熔膠加熱到160-180℃，熔融狀態(tài)下將其均勻的涂覆在簇有人造草絲的pp基布上，通過eva熱熔膠對人造草絲加以固定，同時也實現了人造草坪的整體回收；公開號為cn104060518a的專利提供了另一種可回收人造草坪及其制備方法，其制備方法是先將人造草絲簇在pp基布上制備半成品，然后通過流延涂布工藝將tpr、tpe及tpu等熱塑性彈性體涂在基布的背側形成厚度為0.3-5mm的背膠層，制備可回收人造草坪。上述兩種方法即用熱塑性的材料代替pu或者丁苯膠乳，利用其將人造草絲和底布固定在一起，雖然都滿足了人造草坪的可回收技術要求，但存在以下明顯缺點：

(1)每簇草上有多根人造草絲，熔融狀態(tài)下的熱熔膠粘度大，難以滲透到人造草絲簇內部，造成人造草絲拔脫力低，在人造草坪的使用過程中，人造草絲很容易整根從底部上掉落出來。

(2)由于是滿涂于底部上，而熱塑性材料是不透水的，因而人造草坪系統(tǒng)需要打排水孔方可實現排水功能，打排水孔破壞了人造草坪的整體結構，降低人造草坪的力學性能。

公開號為cn104727202a的專利提供了一種可回收人造草坪，其制備方法是將人造草絲簇絨在含有無紡布的底布上制成半成品，然后在半成品底下再覆一層無紡布，通過底層無紡布對人造草絲根部加熱，兩層無紡布間有熱熔粉，受熱熔融的人造草絲根部和熱熔粉粘在一起固定在兩層無紡布之間，從而實現人造草坪的整體回收，同時無紡布具有很好的滲水功能，再加上熱熔粉不是滿涂，相互間有間隙，該方法制得的人造草坪不打排水孔也有非常好的排水性能。然而該方法制備的可回收人造草坪，其在結構及性能上依然存在很大的問題，主要表現在如下兩方面：

(1)固定人造草絲的底布由無紡布構成，因其結構松散，在實際應用中，簇絨非常困難，生產效率極低，并且生產出的人造草坪其外觀質量不好。

(2)無紡布的松散結構導致人造草坪強度差，難于滿足運動場地的要求。

綜上所述，目前可回收人造草坪的開發(fā)，無論在結構還是性能上，均存在著較大缺陷，不利于量產和新產品的推廣，因此需要研制一種新型的整體可回收人造草坪及制備方法以解決現有技術中存在的問題，從而滿足市場日益發(fā)展的需要。

技術實現要素：

本發(fā)明解決上述存在的問題，提供了一種整體可回收人造草坪，該人造草坪解決了原有人造草坪簇絨困難的問題，簇絨效率高，人造草坪強度高，同時整體可回收。

本發(fā)明還提供該整體可回收人造草坪的制備方法，其制備方法簡單，節(jié)省人力，節(jié)約成本，操作簡便，利于工業(yè)化應用。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，包括有人造草絲和底布，所述的底布含有機織布，人造草絲簇絨在含有機織布的底布上，再使人造草絲根部熔融或局部熔融，冷卻定型后人造草絲與底布形成一個整體，其中所述的人造草絲材質的熔點低于底布材質的熔點。當然機織布本身也可以就是底布。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，其進一步的技術方案是所述的人造草絲根部為簇絨后位于底布底面下方的人造草絲。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，其進一步的技術方案還可以是所述的使人造草絲根部熔融或局部熔融是通過熱復合的方式進行。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，其進一步的技術方案還可以是所述的機織布為單層機織布或復合機織布。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，其進一步的技術方案還可以是所述的底布在簇絨人造草絲前，通過撒粉工序在底布底面上撒有熱熔膠粉；更進一步的技術方案是所述的底布還含有網格布；再進一步的技術方案是所述的網格布材質的熔點高于人造草絲材質的熔點，網格布使用前要先經過熱處理。所述的網格布或者無紡布的熱處理方法優(yōu)選如下：通過烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式對網格布或者無紡布加熱，加熱溫度控制在材料的玻璃化溫度和熔點之間，冷卻定型后完成網格布或無紡布的熱處理。材質優(yōu)選為聚對苯二甲酸乙二醇酯，加熱溫度優(yōu)選范圍是170-200℃。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，其再進一步的技術方案還可以是所述的網格布克重為50-200g/m²，所述的網格布材質優(yōu)選為聚對苯二甲酸乙二醇酯。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，其進一步的技術方案是還可以在所述的簇絨上人造草絲的底布底面上熱復合上另外一層底布。更進一步的技術方案是所述的熱復合在簇絨有人造草絲的底布底面上的底布材質的熔點高于人造草絲材質的熔點，且底布在熱復合前，通過撒粉工序在其一面上撒有熱熔膠粉。更進一步的技術方案還可以是所述的熱復合在簇絨有人造草絲的底布底面上的底布為無紡布或者無紡布和網格布的復合布。再進一步的技術方案是所述的無紡布或者無紡布和網格布的復合布在使用前要先經過熱處理。更進一步的技術方案是所述的網格布或者無紡布的熱處理方法是：通過烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式對網格布或者無紡布加熱，加熱溫度控制在材料的玻璃化溫度和熔點之間，冷卻定型后完成網格布或無紡布的熱處理。更進一步的技術方案還可以是所述的無紡布和網格布的復合布的熱處理方法有兩種，一是通過烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式分別對無紡布和網格布進行熱處理，加熱溫度控制在材料的玻璃化溫度和熔點之間，然后通過撒粉工序將二者熱粘合在一起形成復合布；二是將無紡布和網格布先通過縫編工藝縫在一起，然后再通過烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式對復合布加熱，加熱溫度控制在材料的玻璃化溫度和熔點之間，冷卻定型后完成熱處理。再進一步的技術方案是所述的無紡布克重優(yōu)選為50-150g/m²，網格布克重優(yōu)選為80-150g/m²，所述的無紡布或網格布材質優(yōu)選為聚對苯二甲酸乙二醇酯。所述的無紡布或網格布材質為聚對苯二甲酸乙二醇酯時，其熱處理時加熱溫度范圍優(yōu)選是170-200℃。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，其進一步的技術方案還可以是所述的熱熔膠粉材質的熔點低于底布材質的熔點；優(yōu)選與人造草絲材質的熔點接近或相同的熱熔膠粉，所述的熔點接近是指相差在±10℃。更進一步的技術方案是所述的熱熔膠粉為pe、eva、tpu中的一種或其組合，熱熔膠粉的撒粉量為60-150g/m²。

本發(fā)明上述的整體可回收人造草坪的制備方法，其包括以下步驟：

(1)按照規(guī)格將人造草絲簇絨在機織布底布上制成半成品；

(2)經過熱復合工序，對半成品底部進行加熱，使人造草絲根部熔融或局部熔融，冷卻定型后人造草絲與底布形成一個整體，得到整體可回收人造草坪。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪的制備方法，其進一步的技術方案是包括以下步驟：

(1)通過撒粉工序在機織布底布的一面上撒上熱熔膠粉；

(2)按照規(guī)格將人造草絲簇絨在機織布底布上制成半成品；

(3)經過熱復合工序，對半成品底部進行加熱，使人造草絲根部熔融或局部熔融并與熱熔膠粉熔融，冷卻定型后人造草絲與底布形成一個整體，得到整體可回收人造草坪。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪的制備方法，其再進一步的技術方案是包括以下步驟：

(1)通過撒粉工序將機織布和網格布一起撒粉制成底布，或者先對機織布撒粉然后再與網格布結合在一起制成底布；

(2)按照規(guī)格將人造草絲簇絨在底布上制成半成品；

本發(fā)明的整體可回收人造草坪的制備方法，其更進一步的技術方案是包括以下步驟：

(1)通過撒粉工序在無紡布或者無紡布和網格布的復合布的一面撒上一層熱熔膠粉，制成底層的底布；

(2)通過撒粉工序將機織布和網格布一起撒粉制成底布，或者先對機織布撒粉然后再與網格布結合在一起制成簇絨所用的底布；

(3)按照規(guī)格將人造草絲簇絨在底布上制成半成品，并將撒過粉的另一底布覆于半成品底面，該底布的帶熱熔膠粉面與草根接觸；

(4)經過熱復合工序，對底層底布不帶熱熔膠粉面加熱，使人造草絲根部熔融或局部熔融并與熔融后的熱熔膠粉粘在一起，冷卻定型后人造草絲與兩層底布形成一個整體，得到整體可回收人造草坪。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪的制備方法，其進一步的技術方案還可以是所述的網格布、無紡布或者無紡布和網格布的復合布在使用前需要經過熱處理，其中所述的網格布或者無紡布的熱處理方法是：通過烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式對網格布或者無紡布加熱，加熱溫度控制在材料的玻璃化溫度和熔點之間，冷卻定型后完成網格布或無紡布的熱處理；所述的無紡布和網格布的復合布的熱處理方法有兩種，一是通過烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式分別對無紡布和網格布進行熱處理，加熱溫度控制在材料的玻璃化溫度和熔點之間，然后通過撒粉工序將二者熱粘合在一起形成復合布；二是將無紡布和網格布先通過縫編工藝縫在一起，然后再通過烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式對復合布加熱，加熱溫度控制在材料的玻璃化溫度和熔點之間，冷卻定型后完成熱處理。更進一步的技術方案是所述的無紡布或網格布材質優(yōu)選為聚對苯二甲酸乙二醇酯，熱處理時加熱溫度范圍是170-200℃。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪的制備方法，其進一步的技術方案是所述的撒粉工序是利用烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式對熱熔膠粉加熱，使其熔融產生黏性粘在機織布或無紡布表面，或者將機織布與網格布、無紡布與網格布粘在一起，冷卻定型后形成整體。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪的制備方法，其進一步的技術方案還可以是所述的熱復合工序是利用烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方式對人造草絲根部或不帶熱熔膠粉面的底布加熱，使人造草絲根部和熱熔膠粉熔融產生黏性，相互結合在一起，再經過冷卻定型，把人造草絲牢牢的固定在底布上。

與現有技術相比本發(fā)明有以下有益效果：

1、利用底布和人造草絲材質的熔點差，使得人造草絲根部熔融或局部熔融的同時，底布不受影響，一方面實現了人造草絲在底布上的固定，另一方面保證了人造草坪的整體性。

本發(fā)明的整體可回收人造草坪，其制備方法是采用熱復合方式，通過烘箱熱輻射或者熱輥直接加熱的方法對簇絨人造草絲的底布底面加熱，由于每簇上有數根人造草絲，當人造草絲根部熔融或者局部熔融后，相互間產生黏性結合在一起并粘在底布上，冷卻定型后形成整體從而得到整體可回收人造草坪，該制備方法決定了人造草絲材質的熔點要低于底布材質的，且兩者熔點的差值越大越容易實現，人造草絲的材質主要有pp和pe，且pe占大部分，故而有pet和pp兩類常用的機織布可供選擇，而目前市場pp機織布的普及率遠高于pet，因此，克服pe和pp熔點差值小帶來的熱復合難度大和保持人造草坪的整體性成為本發(fā)明的關鍵技術之一。

2、機織布力學強高，固定人造草絲能力強，解決現有技術存在的簇絨困難和人造草坪外觀不好兩大難題。

機織布制造過程先后經歷拉絲、熱處理、整經、機織等工序，拉絲和熱處理兩道工序使得機織布有較高的力學強度和熱穩(wěn)定性，再經過整經和機織，形成經緯線緊密交織的網狀結構，保證了其固定人造草絲的能力，徹底解決現有技術存在的簇絨難問題，同時其緊密結構又不影響布的滲水性能，且熱熔膠粉在其表面呈點狀分布，從而使其具有良好的排水性能，機織布常用的材質為pp和pet兩種，其中pp機織布優(yōu)先的克重范圍是90-200g/m²，pet機織布優(yōu)選的克重范圍是150-350g/m²。

復合機織布在單層機織布的基礎上制作而成，主要有兩種制備方法，一是在單層機織布表面針刺一層pet短纖或長纖，另一種方法是用縫編機在單層機織布表面縫上一層pet纖維。pet具有較高的熔點，尤其是和pp機織布復合使用時，隔熱效果好，對pp布起到保護作用，從而可以在較高的加工溫度下進行生產，提升產能，同時pet纖維的毛面更有利于熱熔膠粉的附著，復合pet層的常用克重為50-150g/m²。

3、底布表面撒上一層熱熔膠粉，一方面提升底布的熱收縮性能，另一方面增強底布對人造草絲的固定強度。

撒粉工序的操作是：首先將熱熔膠粉均勻的分散在底布表面，熱熔膠粉在布表面呈點狀分布，然后通過烘箱熱輻射或熱輥直接加熱的方式對熱熔膠粉加熱至熔融，熱熔膠粉產生黏性粘在底布上，冷卻定型后和底布形成整體(如圖1所示)，且底布在撒粉過程中相當于經歷一次熱定型，從而也提高了底布的耐熱性能。

撒粉后的底布簇絨上人造草絲制成半成品后，通過烘箱熱輻射或熱輥直接加熱的方式對半成品底面加熱，人造草絲根部熔融，同時底布表面的熱熔膠粉也熔融，與人造草絲根部結合在一起，進一步增強了底布對人造草絲的固定能力，另一方面，由于熱熔膠粉在底布表面呈點狀分布，不影響底布的透水性能，從而也保證了人造草坪的整體滲水性能。

4、簇絨底布結構中添加預先經過熱處理的網格布，一方面保證了人造草坪的整體力學強度，另一方面解決人造草坪使用過程中可能出現的熱收縮問題。

網格布的生產流程與機織布基本一致，也要經過拉絲、熱定型、整經和機織等工序，主要區(qū)別在于其經線、緯線間有間隙，從而形成網狀結構，網孔大小為1×1mm～5×5mm，由于網格布上的每一根經線或緯線都是由一定數量的pet絲組成，這些pet絲經過拉絲和熱定型后，具有一定的力學強度，從而使得整體網格布的具有很高的強度，與單層或復合機織布一起使用時，能明顯提高人造草坪強度。另一方面，網格布在織造過程中絲線在受到牽引、拉伸、扭曲等機械作用時，其分子結構會發(fā)生變化，這種形變由于發(fā)生在pet的玻璃化溫度(tg＝81℃)以下，因此保留下來的形變屬強迫高彈形變，即使在外力除去后也不能回復，形變保留在纖維上，而當再次受熱時(溫度高于tg)，產生分子運動，其結果是趨于能量最低狀態(tài)，宏觀表現就是網格布的熱變形，因此在使用前要對pet網格布進行熱定型，溫度應控制在其tg和tm之間，實際生產中熱定型的方式有兩種，一種是烘箱熱輻射的方式，加熱溫度控制在150-220℃，線速度在10-15m/min，另一種是熱輥直接加熱的方式，輥表面溫度控制在180-200℃，線速度在3-7m/min。

另一方面，網格布作為底布的一部分，主要起增加力學強度的作用，其與機織布的組合方式比較靈活，可以隨機織布一起經撒粉后通過熱熔膠粉的熱粘合作用結合在一起，也可以待機織布表面的熱熔膠粉熔融后再將網格布覆在其上，施加一定壓力使二者結合在一起，還可以在人造草絲的簇絨過程中將二者結合在一起，以上三種方式中，前兩種網格布和機織布間結合的較緊密，但撒粉工序相對較繁瑣，第三種網格布和機織布間僅通過人造草絲結合在一起，外觀上不如前二者，但機織布的撒粉工序操作相對簡便，但無論何種方式，均不會對人造草絲的固定強度及人造草坪的整體強度產生影響，可視具體情況進行選擇。

5、再熱復合一層底層底布，保護人造草坪底部，降低對鋪裝場地地基的要求。

底布材質的熔點要高于人造草絲材質的，常用的如pet類，考慮到底布的導熱效率，一般選擇結構較為松散的無紡布，同時底布上還可以含有網格布，以進一步增強人造草坪的整體力學強度。

常規(guī)人造草坪底面為一層膠乳層(丁苯或者pu膠乳)，由于丁苯類膠乳的耐水性較差，長時間浸泡在水中可能會出現“掉膠”現象，從而使部分人造草絲的根部露出，在實際使用過程中就有可能出現人造草絲根部與地基間的摩擦現象，為減小人造草絲根部的磨損，一般運動場地在鋪裝時對地基都有嚴格的要求，表面要平整且光滑，以免因磨損嚴重而影響使用壽命，通過在人造草坪底層增加一層底布，有效避免了人造草絲根部與地基間的摩擦，從而降低對場地地基的要求，節(jié)省人力財力，降低鋪裝成本。

附圖說明

圖1撒粉后的底布結構示意圖

圖2是本發(fā)明的整體可回收人造草坪的半成品結構示意圖

圖3是本發(fā)明的整體可回收人造草坪的成品結構示意圖

圖4是底布撒粉后的整體可回收人造草坪的半成品結構示意圖

圖5是底布撒粉后的整體可回收人造草坪的成品結構示意圖

圖6是底布撒粉且加網格的整體可回收人造草坪的半成品結構示意圖

圖7是底布撒粉且加網格的整體可回收人造草坪的成品結構示意圖

圖8是含有底層底布的整體可回收人造草坪結構示意圖

具體實施方式

通過以下實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于這些實施例，并對以下實施例作如下說明：

1、人造草絲的制備方法

(1)將5000s樹脂50份，7042樹脂40份，色母粒8份，加工助劑(包括紫外光穩(wěn)定劑、抗氧劑、抗靜電劑、開口劑、分散劑)2份，混合均勻；

(2)擠出成型溫度控制在190℃～230℃，牽伸比設定為5-6，烘箱溫度控制在95～100℃，經單螺桿擠出機擠出、拉絲，制備人造草絲。

2、網格布、無紡布或無紡布和網格布的復合布的熱處理有以下幾種方式：

(1)烘箱加熱，溫度170-175℃，線速度約13m/min；

(2)烘箱加熱，溫度180-185℃，線速度約15m/min；

(3)熱輥加熱，溫度185-190℃，線速度約4.5m/min；

(4)熱輥加熱，溫度195-200℃，線速度約7.0m/min。

3、對比樣(cn104727202a)的制備方法

(1)按100g/m²的撒粉量將pe熱熔膠粉均勻的分散于100g/m²pet無紡布和80g/m²pet網格布復合的基布a上，烘箱加熱，溫度控制在170-180℃，熱熔膠粉熔融產生黏性將網格布與無紡布粘在一起得到基布a。

(2)按100g/m²的撒粉量將pe熱熔膠粉均勻的分散于80g/m²pet無紡布和120g/m²pet網格布復合的基布b上，烘箱加熱，溫度控制在170-180℃，熱熔膠粉熔融產生黏性將網格布與無紡布粘在一起得到基布b。

(3)按相應的針距和行距將人造草絲簇在基布a上(網格面在下)得到半成品草坪，以網格面相貼的方式將尺寸相同的基布b與半成品草坪一起通過加熱輥，傳輸速度為3m/min，溫度控制在180-190℃，冷卻定型后得到公開號為cn104727202a的可回收人造草坪。

4、人造草坪強度檢測，按照bsen12228:2002規(guī)定的方法測試底背的拉斷力，人造草絲拔出力按fifa要求的iso4919-1978標準進行檢測。

實施例1

(1)按80g/m²的撒粉量將pe熱熔膠粉均勻的撒在200g/m²的pp單層機織布上，烘箱加熱，溫度控制在130-140℃，熱熔膠粉熔融產生黏性粘在機織布上，冷卻、定型，制成底布。

(2)將人造草絲簇絨在底布上制成半成品人造草坪(帶熱熔膠粉面為底面)，然后通過熱輥對半成品底面加熱，加熱溫度控制在150-160℃，人造草絲根部和熱熔膠粉熔融，粘在一起，冷卻、定型，得到整體可回收人造草坪。