自结纹无颗粒环保型塑胶跑道的铺设方法技术领域
本发明涉及运动场地跑道设施技术领域，尤其涉及自结纹无颗粒环保型塑
胶跑道的铺设方法。
背景技术
随着社会经济的发展，环保问题日趋严峻，人们对运动设施使用安全性能
要求越来越高。目前国内塑胶跑道多采用双组份聚氨酯油性体系，属于
(TDI+MDI)-MOCA-重金属离子催化剂体系。跑道中存在游离的TDI(甲苯二
异氰酸酯)，游离TDI超出0.5％会对人体造成伤害；交联剂莫卡MOCA具有
毒性，是可疑致癌物；重金属离子(汞、铅、锌)为毒性物质，铺设过程中使
用的挥发性有机溶剂如苯、甲苯、二甲苯等也是毒性物质，因此，该体系不符
合环保要求。
为了达到环保要求，人们开始研究环保跑道材料，如公布号为CN103666233
A的中国发明专利公开了一种透气型聚氨酯塑胶跑道面层胶合材料，属于跑道
施工技术领域，它由质量比为1：3～4的甲组分和乙组分组成，甲组分为由环
保型的多异氰酸酯、聚醚多元醇及助剂在70～80℃的反应釜中反应3～4小时制
得的含异氰酸酯端基的预聚物。乙组分包括三官能度的聚醚多元醇、无机填料、
颜料、增塑剂、固化剂、抗氧剂和紫外线吸收剂等。该发明得到的塑胶跑道表
面颗粒不易脱落、表面平整、提高了塑胶跑道的质量及其使用寿命，使塑胶跑
道的合格率由目前的82％提高到95％以上，降低了制造成本和使用成本，而
且，该发明所用的原料均为环保型材料，属于环境友好型材料，避免了环境污
染。但是，该发明仍采用双组分体系，需要现场按比例称量配料、搅拌均匀，
这一环节非常容易出错，一旦出错就会导致严重质量问题。此外，该发明塑胶
跑道防滑表面仍然采用EPDM或PU颗粒，通过撒粒粘接或喷粒粘接的方式附着
在加强层表面，使用一段时间后表面颗粒容易脱粒，而且颗粒分布不均匀导致
表面摩擦系数也不均匀，影响运动员的发挥；颗粒脱落还导致喷在颗粒表面的
分道划线漆消失，影响跑道的使用，且很不美观。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种自结纹无颗粒环保型塑胶跑
道的铺设方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自结纹无颗粒环保型塑胶跑道的铺设方法，包括以下步骤：
S21、铺设基底层；将环保型单组份水固化塑胶跑道材料与黑胶粒按重量比
1：4-6混合，在干固的水泥基础或沥青基础上铺设基底层；
S22、铺设加强层：在干固的基底层上面撒一层黑胶粒，用环保型单组份水
固化塑胶跑道材料摊铺盖住基底层；
S23、铺设自结纹层：自结纹面漆10-12份、EPDM颗粒胶粉1-3份、石英
砂3-6份混合均匀得到自结纹层材料，充分搅拌后喷涂在干固后的加强层上；
所述环保型单组份水固化塑胶跑道材料由以下原料按重量份数比制成：二
官能度聚醚多元醇30-50份，三官能度聚醚多元醇30-50份，多元醇苯甲酸酯
30-50份，二苯基甲烷二异氰酸酯20-30份，环氧大豆油30-40份，颜料1-5份，
滑石粉60-80份，稳定剂10-20份，流变剂1-5份，氧化钙0.5-3份，白炭黑
1-3份，分散剂1-4份，抗氧化剂1-4份，高岭土60-80份，乙酸丁酯40-60
份，潜固化剂10-20份，水解促进剂0.5-2份；其制备方法包括以下步骤：
S11、先将二官能度聚醚多元醇与三官能度聚醚多元醇两种材料按比例混合
均匀；
S12、加热的同时加入环氧大豆油、氧化钙、高岭土及滑石粉，搅拌均匀，
然后加多元醇苯甲酸酯、颜料、分散剂、流变剂及白炭黑，搅拌均匀，升温至
100℃±2℃在0.08MPA时进行真空脱水1小时±10min；
S13、脱水后降温到85℃-80℃±2℃，加入抗氧化剂、稳定剂、乙酸丁酯，
搅拌均匀，降温至80℃±2℃时加入二苯基甲烷二异氰酸酯，搅拌均匀，恒温反
应2小时±10min；
S14、加入潜固化剂及水解促进剂，搅拌均匀，保温1小时±10min即得环
保型单组份水固化塑胶跑道材料。
优选地，环保型单组份水固化塑胶跑道材料由以下原料按重量份数比制成：
二官能度聚醚多元醇40份，三官能度聚醚多元醇40份，多元醇苯甲酸酯40份，
二苯基甲烷二异氰酸酯20份，环氧大豆油40份，颜料3份，滑石粉70份，稳
定剂10份，流变剂2份，氧化钙1.5份，白炭黑2份，分散剂2份，抗氧化剂
2份，高岭土70份，乙酸丁酯50份，潜固化剂15份，水解促进剂1份。
优选地，所述二官能度聚醚多元醇为二官能度聚醚多元醇220，所述三官能
度聚醚多元醇为三官能度聚醚多元醇330N。
优选地，步骤S21中环保型单组份水固化塑胶跑道材料与黑胶粒的重量比
为1：5。
优选地，步骤S23中自结纹层材料按以下重量份的下述材料组成：自结纹
面漆12份、EPDM颗粒胶粉1份、石英砂5份。
优选地，步骤S23中喷涂完一遍自结纹层材料后，检查整场效果，对喷涂
不均匀处重新喷涂。
优选地，黑胶粒的粒径小于4㎜。
更优选地，黑胶粒的粒径小于2㎜。
优选地，喷涂自结纹层材料时使用内腔涂有聚四氟乙烯涂层的纯铜喷头。
优选地，基底层厚度为9mm，加强层厚度为2mm，自结纹层厚度为2mm。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明环保型单组份水固化塑胶跑道材料环保，无毒、无异味、无污染、
水性材料，符合国家GB/T18581-2009、GB/T18583-2008环保要求。本发明环保
型单组份水固化塑胶跑道材料可以预先制备，制备后桶装保存，到施工地点直
接使用即可，减少了因双组分材料需要现场称量配料及必须搅拌均匀的麻烦，
避免了施工过程中最容易出错的三大环节，简化了施工流程，提高了施工效率。
2、本发明自结纹无颗粒环保型塑胶跑道铺设方法简单。现有聚氨酯材料对
基面干燥度有一定要求，太潮湿不能施工，否则容易出现鼓泡现象，本发明所
用跑道材料为水性单组分材料，施工时对水分和湿度无特殊要求，潮湿基面(没
有明水)也可以施工，降低施工难度。
3、制得的跑道美观耐用。使用内腔涂有聚四氟乙烯涂层的纯铜喷头，喷出
粒径大于2mm的浆料而不堵塞喷头，形成的塑胶跑道无颗粒止滑面层颜色鲜艳、
防滑耐磨、历久弥新，彻底解决了目前塑胶跑道表面采用颗粒粘接技术颗粒易
脱落的困扰，耐用性得到更好的提升；由于自结纹无颗粒环保型塑胶跑道表面
纹理饱满、均匀，不会出现脚下松动等不稳定的感觉，有助于运动员的发挥，
提升运动员的竞技水平；还具有免维护、抗老化、不褪色、弹性适中、产品的
拉伸强度高、使用寿命长等优点，各项性能指标符合国际田联及GB/T14833-2011
的技术要求。
具体实施方式
为了更好的说明本发明，下面结合具体实施方式做进一步说明。本发明中
使用的原材料都是市售材料。
水固化是可以用清水调节材料的固化时间及柔韧度的性质。相比目前市面
双组份油性材料，水固化单组份材料更环保、拉伸强度及拉断伸长率更高。
自结纹是指塑胶跑道防滑凹凸表面运用特种聚氨酯纯胶浆，通过物理反应
形成的聚氨酯共聚物，在表结状态下自动生成凹凸均匀的纹理的现象。自结纹
形成的纹理达到一定的摩擦系数，满足防湿滑等指标，不掉粒，不虚线，无需
特别的人工养护，售后服务成本低。
实施例1
本实施例中使用的环保型单组份水固化塑胶跑道材料，是由以下原料按重
量份数比制成的：40份二官能度聚醚多元醇220，40份三官能度聚醚多元醇330N，
40份多元醇苯甲酸酯，40份环氧大豆油，20份二苯基甲烷二异氰酸酯，3份颜
料，70份滑石粉，10份稳定剂，2份流变剂，1.5份氧化钙，2份白炭黑，2份
分散剂，2份抗氧化剂，70份高岭土，50份乙酸丁酯，15份潜固化剂，1份水
解促进剂。
聚醚(包括二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇)具有乳化、湿润、
粘度调节的作用。多元醇苯甲酸酯和环氧大豆油为增塑剂，具有增塑作用。二
苯基甲烷二异氰酸酯为固化剂，调整产品硬度；滑石粉为填充剂，高岭土为黏
结性填充剂，乙酸丁酯为稀释剂。稳定剂增加产品行状的稳定，流变剂增加材
料的流动性能，氧化钙吸收材料中的水分，白炭黑增加材料的补强性，分散剂
预防材料沉淀，抗氧化剂防止材料氧化，潜固化剂减少材料中的汽泡生成，水
解促进剂增加材料的活性。
本实施例中环保型单组份水固化塑胶跑道材料的制备方法包括以下步骤：
S11、先将二官能度聚醚多元醇220与三官能度聚醚多元醇330N两种材料
按比例混合均匀；
S12、加热的同时按比例加入环氧大豆油、氧化钙、高岭土及滑石粉，搅拌
均匀，然后加多元醇苯甲酸酯、颜料、分散剂、流变剂及白炭黑，搅拌均匀，
升温至100℃±2℃在0.08MPA时进行真空脱水1小时±10min；
S13、脱水后降温到85℃-80℃±2℃加入抗氧化剂、稳定剂、乙酸丁酯，
搅拌均匀，降温至80℃±2℃时加入二苯基甲烷二异氰酸酯MDI50，搅拌均匀，
恒温反应2小时±10min；
S14、最后加入潜固化剂及水解促进剂，搅拌均匀，保温1小时±10min后
即可出料装桶封装。制得的环保型单组份水固化塑胶跑道材料用于跑道加强层
及基底层的铺设。
本发明中自结纹无颗粒环保型塑胶跑道的铺设方法，包括以下步骤：
S21、铺设基底层；在沥青基础或水泥基础封底24-72小时后，经检查确认
达到强度要求后开始摊铺跑道基底层，具体方法为使用本发明制得的环保型单
组份水固化塑胶跑道材料按1：5的重量比混合环保型再生黑胶粒，黑胶粒的粒
径＜2㎜，基底层厚度为9mm，干固后进行平整度检测，凹陷处及时补平，凸
出之处要打磨，确认基材的厚度、平整度及质量达到要求之后完成基底层铺设。
S22、铺设加强层：环保型单组份水固化塑胶跑道加强层的铺设：在干固的
基底层上面先撒一层黑胶粒，用于填补基底层间的空隙，再用本发明制得的环
保型单组份水固化塑胶跑道材料摊铺盖住基底层的空隙，加强层厚度为2mm，
以防止自结纹层施工时材料浸透至基底层。
S23、铺设自结纹层：自结纹面漆12份、EPDM(三元乙丙橡胶)颗粒胶粉
1份、石英砂5份混合均匀得到自结纹层材料，充分搅拌后倒入喷涂机，通过喷
涂机的特殊喷头对干固后的加强层进行喷涂，喷涂一遍检查整场效果，对喷涂
不均匀处重新进行喷涂，厚度不超过2mm。
本发明中使用的EPDM是粉状的EPDM，不是颗粒状的EPDM，按比例把
面漆、EPDM颗粒粉及石英砂充分搅拌形成自结纹层材料混合浆料，通过喷涂
机的气压将混合浆料喷涂在干固的加强层上，让混合浆料与加强层无缝结合为
一体。经过充分搅拌的石英砂及EPDM颗粒胶粉被面漆包裹(由于石英砂及
EPDM颗粒胶粉比重较轻，二者易结合在面漆内)，并通过喷涂机的压力完全
渗透于2mm厚度的加强层内形成一体的自结皮防滑纹路。
制得的跑道自结纹层无颗粒，颜色鲜艳、防滑耐磨、历久弥新，彻底解决
了目前塑胶跑道表面采用颗粒粘接技术颗粒易脱落的困扰，耐用性得到更好的
提升；由于自结纹无颗粒环保型塑胶跑道表面纹理饱满、均匀，不会出现脚下
松动等不稳定的感觉，有助于运动员的发挥，提升运动员的竞技水平；还具有
免维护、抗老化、不褪色、弹性适中、产品的拉伸强度高、使用寿命长等优点，
各项性能指标符合国际田联及GB/T14833-2011的技术要求。跑道的性能指标如
表1-3所示。
表1本发明制备的跑道与普通双组分跑道性能制备对比结果
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表2本发明中跑道的性能与国际田联规定比较结果
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表3本发明中制备的跑道与普通双组分跑道有毒有害化学成分含量比较结果
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从表1、表2可知，本发明中的跑道物理运动性能指标高，加入自结纹工艺、
表面纹理清晰、不掉颗粒、低温不变硬、耐磨系数高；拉伸强度及拉断伸长率
更高，延长使用寿命。由表3的数据可知，本发明的跑道材料运用单组份水性
材料化学性能更加符合国家环保的要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，
但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域
的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和
改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附
权利要求为准。