ИСКУССТВЕННЫЙ ТРАВЯНОЙ ПОКРОВ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ARTIFICIAL GRASS COVER AND METHOD OF ITS MAKING

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.
2
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/м.
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.
2
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/м.
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.