Искусственный травяной покров и способ его изготовления
Изобретение относится к искусственному травяному покрову. Искусственный травяной покров содержит волокно травы (1), нижнюю часть травы (2) и клей на задней стороне нижней части травы (3). Волокна травы и нижняя часть травы (2) выполнены из одного или более термопластичного полимера, выбранного из полиэтилена, полипропилена и/или полиамида. Клей на задней стороне нижней части травы (3) содержит эмульсию сополимера этиленвинилацетат с наполнителем и антиоксидантом. Для изготовления искусственного травяного покрова компоненты клея предварительно равномерно перемешивают в клейкую пасту и наносят ее на нижнюю часть травы для крепления к волокну травы. Искусственный травяной покров может быть переработан посредством измельчения, нагревания и равномерного перемешивания при температуре 120-180°С, без предварительного разделения. Переработанный материал используют для получения нижней части травы искусственного покрова и различных изделий или продуктов. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр., 2 ил.
Уровень техники
Данное изобретение относится к искусственному травяному покрову и способу его изготовления, и более конкретно к искусственному травяному покрову, содержащему сополимер этиленвинилацетат, и способу его изготовления.
Предпосылки изобретения
В настоящее время, искусственный травяной покров широко применяется в спортзалах, школах, гостиницах и на крышах зданий и т.д. из-за его превосходных свойств, таких как стойкость к старению, защита от солнца, водоустойчивость, защита от скольжения, износоустойчивость, удобство для ступней, яркий цвет, большой срок эксплуатации, малые расходы на эксплуатацию, погодоустойчивость и т.п.
Искусственный травяной покров главным образом состоит из волокна травы, нижней части травы и клея на задней стороне. Как правило, волокно травы и нижняя часть травы выполнены из термопластичных полимерных материалов. Например, волокно травы главным образом выполнено из полиэтилена, а нижняя часть травы главным образом выполнена из полипропилена, тогда как клей на задней стороне, как правило, выполнен из термоотверждающихся полимерных материалов, таких как вулканизированный карбоксильный стирол-бутадиеновый каучук или полиуретан. Задача клея на задней стороне заключается в фиксации волокна травы на нижней части травы, в результате чего трудно оторвать волокно травы от нижней части травы. Клей на задней стороне должен быть способен соединить вместе полиэтилен и полипропилен, и иметь свойства, такие как прочность, водоустойчивость, теплостойкость, устойчивость к холоду и стойкость к старению.
Например, клей на задней стороне обычного искусственного травяного покрова главным образом выполнен из карбоксильного стирол-бутадиенового латекса, карбоната кальция, серы и ускорителя. В частности, вулканизированный карбоксильный стирол-бутадиеновый каучук получен посредством перекрестного сшивания карбоксильного стирол-бутадиенового латекса, инициированного вулканизирующей системой (сера и ускоритель) при определенной температуре (например, выше 145°С). Вулканизированный карбоксильный стирол-бутадиеновый каучук представляет собой термоотверждающийся полимерный материал с поперечно сшитыми сетевидными молекулярными цепочками, которые не могут быть расплавлены или растворены, не могут размягчаться, а могут только распадаться при нагревании, и не могут вернуться в пластическое состояние.
В обычном искусственном травяном покрове волокно травы и нижняя часть травы выполнены из термопластичных полимерных материалов, таких как полиэтилен или полипропилен, тогда как клей на задней стороне выполнен из термоотверждающихся полимерных материалов, таких как вулканизированный карбоксильный стирол-бутадиеновый каучук или сшитый полиуретан. Как хорошо известно из уровня техники, термопластичный полимер может быть неоднократно отлит в форму посредством размягчения при помощи нагрева и отвердения при помощи охлаждения в конкретном температурном диапазоне. Однако термоотверждающийся полимерный материал после вулканизации и литья в форму при определенной температуре не может быть повторно отлит в форму посредством повышения температуры. Таким образом, совместимость между этими двумя видами полимера является неудачной, и он не может быть переработан и использован повторно посредством способов, таких как гомогенизация плавлением. В связи с вышеизложенной причиной, обычный искусственный травяной покров, выполненный из полиэтилена, полипропилена, карбоксильного стирол-бутадиенового каучука или полиуретана и т.п., не может быть переработан и использован повторно. С одной стороны, захоронение или сжигание искусственного травяного покрова приводит к загрязнению окружающей среды и бесполезному расходу ресурсов, с другой стороны, переработка волокна травы и нижней части травы после их отделения от клея на задней стороне приводит к чрезвычайно высокой цене переработки.
Суть изобретения
В данном изобретении предлагается новый искусственный травяной покров для решения таких проблем, как несовместимость, невозможность переработки целиком и т.п. материалов обычного искусственного травяного покрова, при этом в данном изобретении сополимер этиленвинилацетат используется в качестве основного материала клея на задней стороне.
В соответствии с одним аспектом изобретения обеспечивается искусственный травяной покров, содержащий волокно травы, нижнюю часть травы и клей на задней стороне, где клей на задней стороне главным образом выполнен из эмульсии сополимера этиленвинилацетат (VAE).
В данном описании выражение "эмульсия сополимера этиленвинилацетат" относится к сополимеру этиленвинилацетат, обеспеченному в целом в форме эмульсии.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения содержание винилацетата сополимера этиленвинилацетат в эмульсии сополимера этиленвинилацетат (VAE), используемой для клея на задней стороне, находится в диапазоне около 70~90 мол.%, предпочтительно около 75~90 мол.%, более предпочтительно около 80~90 мол.%, также предпочтительно около 85~90 мол.%; и содержание твердых веществ эмульсии сополимера этиленвинилацетат (VAE) находится в диапазоне около 40~60 масс.%, предпочтительно около 45~60 масс.%, более предпочтительно около 50~60 масс.%, также предпочтительно около 55~60 масс.%.
В варианте осуществления изобретения волокно травы главным образом выполнено из одного или более выбранного из полиэтилена, полипропилена и полиамида; нижняя часть травы главным образом выполнена из одного или более выбранного из полиэтилена и полипропилена.
В соответствии с изобретением клей на задней стороне может дополнительно включать одну или несколько добавок, выбранных из наполнителя и антиоксиданта.
Наполнителем может быть одно или более, выбранное из газовой сажи, кремнезема, тяжелого карбоната кальция, легкого карбоната кальция, талька, монтмориллонита, галлуазита, гидроксида магния и гидроксида алюминия, предпочтительно тяжелого карбоната кальция, гидроксида магния и гидроксида алюминия.
Антиоксидантом может быть один или более, выбранный из антиоксиданта 1010, антиоксиданта 245, антиоксиданта 246, антиоксиданта 264, антиоксиданта 3125, антиоксиданта DSTP (дистеарил тиодипропионат), антиоксиданта DLTP (дидодецил 3,3-тиодипропионат), антиоксиданта СА, 2,6-ди-трет-бутил-4-этилфенола, 2,6-ди-трет-бутил-4-метокси-метилфенола, антиоксиданта P-EPQ, дитридецилтиодипропионата и лаурил-стеарилтиодипропионата.
Сополимер этиленвинилацетат (EVA), который является терморастопляемым полимерным материалом, может быть получен удалением воды из эмульсии сополимера этиленвинилацетат посредством высушивания. EVA не только имеет свойства поперечно сшитого сополимера, используемого в обычном клее на задней стороне, но также является термопластичным полимерным материалом, и таким образом полимерные материалы, составляющие искусственный травяной покров данного изобретения, могут все быть термопластичными материалами, которые совместимы друг с другом, делают возможным переработку и обработку искусственного травяного покрова целиком в композитный материал без индивидуального восстановления, следующего за отделением. Таким образом, искусственный травяной покров по данному изобретению разрешает проблему, заключающуюся в том, что обычный искусственный травяной покров не может быть переработан целиком.
В соответствии с другим аспектом изобретения также обеспечивается способ изготовления искусственного травяного покрова, включающий этап, на котором применяют эмульсию сополимера этиленвинилацетат для образования клея на задней стороне искусственного травяного покрова.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения способ включает этапы, на которых: приготавливают компоненты клея на задней стороне в виде клейкой пасты посредством равномерного предварительного перемешивания, при этом компоненты клея на задней стороне содержат эмульсию сополимера этиленвинилацетат; и наносят равномерно предварительно перемешанную клейкую пасту на нижнюю часть травы, соединенную с волокном травы.
В соответствии с вариантом осуществления изобретения способ включает этап, на котором: после нанесения клейкой пасты термически обрабатывают искусственный травяной покров, покрытый клейкой пастой, при температуре 110~150°С.
Формирование клея на задней стороне искусственного травяного покрова посредством использования эмульсии сополимера этиленвинилацетат имеет преимущества, заключающиеся в упрощении процесса производства, экономии средств на установку, увеличении эффективности производства и увеличении проходимости клея на задней стороне через нижнюю часть травы для того, чтобы увеличить прочность соединения между нижней частью травы и волокном травы и предотвратить отделения волокна травы от нижней части травы.
В соответствии с другим аспектом изобретения обеспечивается повторно используемый материал посредством переработки искусственного травяного покрова целиком, при этом указанный материал получают посредством нагревания и равномерного перемешивания искусственного травяного покрова по данному изобретению целиком при температуре 120~180°С.
Краткое описание графических материалов
На фиг.1 изображена структура и композиция искусственного травяного покрова по данному изобретению.
На фиг.2 изображена блок-схема способа изготовления искусственного травяного покрова в соответствии с вариантом осуществления данного изобретения.
Лучшие варианты осуществления изобретения
Как изображено на фиг.1, искусственный травяной покров по данному изобретению содержит волокно травы, нижнюю часть травы и клей на задней стороне. Состав волокна травы и нижней части травы является аналогичным составу, который используется в обычном искусственном травяном покрове, тогда как клей на задней стороне приготовлен посредством использования эмульсии сополимера этиленвинилацетат (VAE) в качестве основного материала совместно с наполнителем и антиоксидантом.
Содержание винилацетата сополимера этиленвинилацетат в эмульсии сополимера этиленвинилацетат (VAE), используемого в данном изобретении, находится в диапазоне около 70~90 мол.%, предпочтительно около 75~90 мол.%, более предпочтительно около 80~90 мол.%, также предпочтительно около 85~90 мол.%; содержание твердых веществ эмульсии сополимера этиленвинилацетат находится в диапазоне около 40~60 масс.%, предпочтительно около 45~60 масс.%, более предпочтительно около 50~60 масс.%, также предпочтительно около 55~60 масс.%.
Эмульсия сополимера этиленвинилацетат (VAE), используемая в данном изобретении, может быть, например, DA102 и DA103, коммерчески доступные от DAIREN Corporation (DCC Corporation).
Волокно травы и нижняя часть травы искусственного травяного покрова по данному изобретению могут быть произведены в соответствии со способами, известными из уровня техники, или могут быть получены коммерческим путем. Их процесс производства не приведен в данном описании. Примеры состава клея на задней стороне искусственного травяного покрова по данному изобретению приведены ниже.
Пример 1 состава клея на задней стороне
100 частей (по массе, следующие части все взяты по массе, если не указано точно) VAE (эмульсия сополимера этиленвинилацетат), 150 частей порошка талька и 1 часть антиоксиданта 1010.
Пример 2 состава клея на задней стороне
100 частей VAE (эмульсия сополимера этиленвинилацетат), 180 частей тяжелого карбоната кальция и 2 части антиоксиданта 1010.
Далее будет описан способ производства искусственного травяного покрова по данному изобретению. Для удобства, волокно травы и нижняя часть травы, соединенные вместе, далее для краткости будут упоминаться как травяной покров.
Компоненты для составления клея на задней стороне были предварительно перемешаны равномерно в клейкую пасту, готовую к использованию. Затем указанную выше клейкую пасту поместили в резервуар для пасты, и травяной покров покрыли клейкой пастой посредством пропускания через верхнюю часть резервуара для пасты с заданной скоростью. Покрытый травяной покров подвергли термической обработке посредством пропускания через горячие мехи с заданной скоростью, в которых горячим воздухом (с температурой 110~150°С) обдували травяной покров сверху вниз.
Как изображено на фиг.2, подробные этапы процесса описаны ниже.
1) травяной покров, который будет покрыт, перемещают в положение для подачи травы, со швами, сшитыми аккуратно и твердо, и потом подают равномерно в U-образную коробку травы на одной оси с якорной линией.
2) приготавливают эмульсию сополимера этиленвинилацетат, наполнитель и цветную пасту, и эмульсию подают из резервуара для эмульсии в смесительную емкость заранее и размешивают в течение 5 минут миксером, наполнитель добавляют после и размешивают в течение 30 минут для образования клейкой пасты, цветную пасту добавляют после и снова размешивают в течение 5 минут после того, как клейкая паста перемешана равномерно. Образующуюся клейкую пасту отбирают для теста вязкости, подходящую пасту (с вязкостью 40000 МПа·с 60000 МПа·с), готовую для использования в качестве клея на задней стороне, подают в резервуар для пасты, и производят непрерывное перемешивание, чтобы не допустить свертывание.
3) после включения общего питания и регулировки ролика для нанесения пасты и угла ширительного пути машина включается для повышения температуры и готова для нанесения покрытия, когда температура печи достигнет 110~150°С и горячий воздух достигнет 110~150°С.
4) травяной покров пропускают через резервуар для пасты, и его скорость подачи устанавливают около 1,5~3,2 м/с, при этом открывают клапан резервуара для пасты и выпускают клейкую пасту в резервуар для пасты, таким образом, нанося покрытие равномерно без утечек пасты. При соскабливании клейкой пасты нижняя часть волокна травы должна быть покрыта клейкой пастой, и количество клейкой пасты должно быть достаточным для получения равномерного и прочного покрытия без утечки пасты или недостатка, и клейкую пасту необходимо пополнять в момент, когда количество клейкой пасты недостаточно. Покрытый травяной покров подвергают термической обработке посредством пропускания его через горячие мехи со скоростью 1,5~3,2 м/с, при этом горячим воздухом (при температуре 110~150°С) в горячих мехах обдувают покрытие сверху вниз.
5) травяной покров перфорируют равномерно посредством пробивания с температурой иглы перфорирующего механизма 270~300°С для получения одинаковых размеров отверстий без пропусков.
6) травяной покров сворачивают и убеждаются, что его концы совпадают друг с другом.
7) убеждаются, что длина каждого свернутого травяного покрова согласуется с заранее определенной длиной, и каждый свернутый травяной покров маркируют и упаковывают упаковочной пленкой ВОРР (Биаксиально-ориентированные полипропиленовые пленки).
Сравнение свойств
В Таблице 1 приведен результат сравнения свойств обычного искусственного травяного покрова и искусственного травяного покрова по данному изобретению. Следующий ниже результат тестирования получили в соответствии с GB/T 20394-2006.
| Таблица 1 | ||
| Обычный искусственный травяной покров | Искусственный травяной покров по данному изобретению | |
| Прочность соединения волокна травы | 40-89 N | 40-115 N |
| Доступный диапазон температур | -30°С-70°С | -30°С-70°С |
| Эластичность | подходящая | подходящая |
| Стойкость к старению | подходящая | подходящая |
Как видно из таблицы 1, искусственный травяной покров по данному изобретению имеет лучшие характеристики прочности склеивания травы, чем обычный искусственный травяной покров, и в остальном имеет сопоставимые свойства в других свойствах с искусственным травяным покровом.
Переработка
Волокно травы, нижняя часть травы и клей на задней стороне обычного искусственного травяного покрова, без предварительного разделения, не могут быть переработаны посредством равномерного смешивания обычным устройством, таким как двушнековый экструдер, при нагреве до 120~180°С. Поскольку волокно травы, нижняя часть травы и клей на задней стороне искусственного травяного покрова по данному изобретению, без предварительного разделения, могут быть переработаны посредством равномерного смешивания обычным устройством, таким как двушнековый экструдер, при нагреве до 120~180°C. Равномерно переработанный составной материал может быть преобразован в нижнюю часть травы искусственного травяного покрова, столы и стулья, ведра, корзины для мусора и другие продукты.
Далее приведены физические и механические свойства составного материала, полученного посредством переработки искусственного травяного покрова по данному изобретению.
Переработанный искусственный травяной покров 1: клей на задней стороне содержит VAE: 100 масс.%.
Волокно травы, нижняя часть травы и клей на задней стороне искусственного травяного покрова по данному изобретению, имеющие приведенную выше композицию, измельчают и смешивают расплавлением целиком, при этом физико-механические свойства образующегося материала тестировали для образца в соответствии с Государственным Стандартом и привели ниже.
Прочность на разрыв: 11,6 МПа; модуль упругости при растяжении: 207 МПа; прочность на изгиб: 11,4 МПа; модуль изгиба: 358 МПа; прочность при ударе: 30 КДж/м2.
Переработанный искусственный травяной покров 2: клей на задней стороне содержит VAE: 40 масс.%, тяжелого карбоната кальция: 59 масс.% и антиоксиданта 1010: 1 масс.%.
Волокно травы, нижняя часть травы и клей на задней стороне искусственного травяного покрова по данному изобретению, имеющие приведенную выше композицию, измельчают и смешивают расплавлением целиком, при этом физико-механические свойства образующегося материала тестировали для образца в соответствии с Государственным Стандартом и привели ниже.
Прочность на разрыв: 10,3 МПа; модуль упругости при растяжении: 277 МПа; прочность на изгиб: 13,6 МПа; модуль изгиба: 387 МПа; прочность при ударе: 10,1 кДж/м2.
Как видно из приведенных выше данных, составной материал, полученный посредством переработки искусственного травяного покрова по данному изобретению целиком, имеет превосходные физико-механические свойства и может быть пригодным для различных применений обычных пластиковых материалов.
Изобретение не ограничивается приведенными выше примерами, и специалист в данной области техники может выполнить различные модификации и изменения, не отклоняясь от объема данного изобретения, определенного приложенной формулой изобретения.
1. Искусственный травяной покров, содержащий волокно травы, нижнюю часть травы и клей на задней стороне нижней части травы, при этом волокно травы и нижняя часть травы выполнены из термопластичных полимерных материалов, где клей на задней стороне нижней части травы представляет собой клей на основе сополимера этиленвинилацетат в форме эмульсии.
2. Искусственный травяной покров по п.1, где волокно травы главным образом выполнено из одного или более, выбранного из полиэтилена, полипропилена и полиамида, а нижняя часть травы главным образом выполнена из одного или более, выбранного из полиэтилена и полипропилена.
3. Искусственный травяной покров по п.1, где клей на задней стороне дополнительно содержит одну или более добавок, выбранных из наполнителя и антиоксиданта.
4. Искусственный травяной покров по п.1, где содержание винилацетата в сополимере этиленвинилацетат находится в диапазоне 70-90 мол.%.
5. Искусственный травяной покров по п.1, где содержание твердых веществ эмульсии сополимера этиленвинилацетат находится в диапазоне 40-60 мас.%.
6. Искусственный травяной покров по п.1, где клей на задней стороне содержит: 35-100 мас.% эмульсии сополимера этиленвинилацетат, 0-50 мас.% наполнителя, 0-25 мас.% воды и 0-4 мас.% антиоксиданта.
7. Искусственный травяной покров по п.6, где наполнитель является одним или более, выбранным из газовой сажи, кремнезема, тяжелого карбоната кальция, легкого карбоната кальция, талька, монтмориллонита, галлуазита, гидроксида магния и гидроксида алюминия.
8. Искусственный травяной покров по п.6, где антиоксидант является одним или более, выбранным из антиоксиданта 1010, антиоксиданта 245, антиоксиданта 246, антиоксиданта 264, антиоксиданта 3125, антиоксиданта DSTP (дистеарил тиодипропионат), антиоксиданта DLTP (дидодецил 3,3-тиодипропионат), антиоксиданта СА, 2,6-ди-трет-бутил-4-этилфенола, 2,6-ди-трет-бутил-4-метокси-метилфенола, антиоксиданта P-EPQ, дитридецилтиодипропионата и лаурил-стеарилтиодипропионата.
9. Способ изготовления искусственного травяного покрова по любому из пп.1-8, включающий этапы, на которых:
компоненты клея равномерно предварительно перемешивают до образования клейкой пасты, при этом компоненты клея содержат эмульсию сополимера этиленвинилацетат; и
наносят равномерно предварительно перемешанную клейкую пасту на нижнюю часть травы для прикрепления к волокну травы.
10. Способ по п.9, где вязкость клейкой пасты находится в диапазоне 40000-60000 МПа·с.
11. Способ по п.10, дополнительно включающий этап, на котором: после покрытия клейкой пастой термически обрабатывают искусственный травяной покров, покрытый клейкой пастой, при температуре 110-150°С.
12. Переработанный материал, полученный посредством измельчения, нагревания и равномерного перемешивания искусственного травяного покрова по п.1 без предварительного разделения при температуре 120-180°С.
