專利名稱：涂布砂粒的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及由涂布熱塑性聚合物的砂粒組成的顆粒材料，以提供一種具有適合用作鋪面，特別是運動場地面，例如人工草運動場的組合物性能的松散材料。本發(fā)明還涉及一種生產(chǎn)這種顆粒材料的方法和其中使用這種材料的運動場地面。
背景技術：
運動場地面，例如人工草坪，賽馬跑道等的鋪面組合物是人們熟知的。人們?yōu)檫\動場地面制定了有關例如彈性和強度的詳細標準，使其有合理的性能，例如為足球場地地面制定了詳細標準，國際足球聯(lián)合會(FIFA)已制定人工草皮的FIFA質(zhì)量概念(FlFA Quality Conceptfor Artificial Turf)。
從GB-A-2348890可以知道提供人工草地的合成草皮，其中絨頭織物部分地浸沒在顆粒材料的填充層中，該顆粒材料含有一種硅砂和低溫磨碎橡膠顆粒的混合物。砂與橡膠之比可隨人工草地用途而改變，但人們知道足球場地地面使用10mm砂層，覆蓋了20mm橡膠顆粒層。
這種組成的缺陷是使用了相對大量的磨碎橡膠，因此使其人工草地費用變得很高。
EP-A-0377925A描述了一種運動場地面，這種地面由部分浸沒在砂層中絨頭織物組成，而其砂涂布了橡膠。這種涂料是一種聚合物涂料，例如合成橡膠水乳液，即膠乳，往其中添加加熱到溫度約140℃的砂。聚合物材料熔化被暗示為一種選擇。該涂料是砂的0.2-10重量％，優(yōu)選地1-7重量％。這種砂的顆粒尺寸是小于1毫米，平均尺寸是250-850微米。
EP-A-0466514公開了一種聚合物涂布砂材料的制備方法，涉及一種用于賽馬場地面的材料，其中該涂料材料是含有羧基或酸酐的烯烴聚合物和/或含氧蠟。該涂料材料是砂的0.1-10重量％，這種砂在與涂料混合之前應加熱到100-180℃，優(yōu)選地130℃。這種砂粒的最大尺寸是2.36毫米。在該申請中公開的合適材料范圍很寬。
EP-A-0419170公開了另一種方法，其中砂用一種粘結(jié)劑涂布或處理，該粘結(jié)劑含有粘度轉(zhuǎn)變值低于-5°F的自由流動填充油與溶于或分散于這種油中的合成聚合物材料。
本發(fā)明的目的是提供一種松散的顆粒材料，這種材料比磨碎橡膠和砂的混合物便宜，還具有尤其用于構(gòu)成運動場地面，特別是人工草地的類似性能。
使用本發(fā)明的材料可以達到這個目的，本發(fā)明材料中砂粒單獨地用熱塑性聚合物涂布，這種聚合物兼有相對高的熔體指數(shù)和相對低的硬度的性能，其熔體指數(shù)是每10分鐘20-40克，而其硬度是肖氏A硬度40-90。曾發(fā)現(xiàn)，通過這種非尋常的性能組合，可以使最終產(chǎn)品在機械性能和耐磨性方面的性能達到極佳，并且采用特別研制方法可以生產(chǎn)出這種產(chǎn)品，在這種方法中可以使用標準生產(chǎn)設備。
在下面的說明書和實施例中公開本發(fā)明的其它優(yōu)點。
本發(fā)明的簡要描述本發(fā)明涉及一種松散的顆粒材料，這種材料由單獨涂布彈體涂料材料的硅砂粒組成。這種硅砂是硬砂巖，非常優(yōu)選的類型是石英砂。關于松散的顆粒材料，應當理解是一種可以流出，并且其中只是少量顆粒可能粘結(jié)在一起的材料。這種顆粒材料隨生產(chǎn)方法而可以由兩部分顆粒組成，一部分顆粒的尺寸是這些顆粒級的，另一部分顆粒尺寸較大，比這些顆粒直徑例如大10-20倍。本發(fā)明的顆粒材料可以是這兩部分中的一個部分或是其混合物，優(yōu)選的是這種材料只是由提到的第一個部分組成。在一個特別的具體實施方案中，該顆粒材料呈大的松散的群體，其尺寸例如是這些顆粒直徑的例如20-40倍。
該涂料材料含有一種熱塑性聚合物，其熔體指數(shù)是20-40g/10min，優(yōu)選地是25-35g/10min，而肖氏A硬度是40-90，優(yōu)選地50-80，非常優(yōu)選地60-75。熔體指數(shù)是根據(jù)ASTM標準D1238程序A規(guī)定的試驗程序在10分鐘內(nèi)的熔體克數(shù)度量的。
該涂料材料可以含有除熱塑性聚合物之外的其它組分，例如蠟，這種涂料材料只是構(gòu)成這種材料的一小部分，例如以硅砂重量計2-8重量％，優(yōu)選地4-6重量％。優(yōu)選地，這種熱塑性聚合物構(gòu)成硅砂重量的2-8重量％，優(yōu)選地4-6重量％。
在一個本發(fā)明的優(yōu)選具體實施方案中，這種硅砂，例如石英砂的總平均顆粒直徑是0.1mm-2mm，優(yōu)選地0.2mm-1.5mm，非常優(yōu)選地0.4mm-0.9mm。
為了改善顆粒與涂料材料之間的粘結(jié)性能，因此顆粒材料不易磨損，曾發(fā)現(xiàn)在硅砂粒與彈體涂料材料之間加偶合劑也是有利的。這種偶合劑的特征在于，與彈體涂料材料和直接接觸的顆粒表面之間的粘附作用相比，它與砂粒表面以及與彈體涂料材料的粘附作用得到改善。
一種優(yōu)選的偶合劑是雙官能的硅烷，它含有活性氨基基團和可水解的無機三乙氧基甲硅烷基，因此，這種硅烷與無機材料(即砂粒)結(jié)合，還與有機聚合物(即彈體涂料材料)結(jié)合。優(yōu)選的雙官能硅烷是3-氨基丙基三乙氧基硅烷(H2N-(CH2)3-Si(OC2H5)3)，它是Degussa公司以商品名Dynasylan Ameo銷售的產(chǎn)品。這種硅烷典型地在砂粒表面上涂成薄層，其涂布的量是以砂的重量計0.05-0.5重量％，優(yōu)選地0.1-0.3重量％。
其它優(yōu)選的偶合劑是EDA-基三聚物(乙烯-丙烯酸衍生物)，乙烯-丙烯酸酯+馬來酸酐三聚物，特別地確定為含有甲基丙烯酸酸縮水甘油酯(GMA)基團的三聚物，或含有馬來酸酐(MAH)基團的三聚物。一種特別優(yōu)選的材料是乙烯-丙烯酸丁酯-馬來酸酐三聚物，它是Atofina公司以商品名Lotader 3410銷售的產(chǎn)品。典型地，這種三聚物在砂粒表面上涂成薄層，其涂布的量是以砂的重量計0.3-2重量％，優(yōu)選地0.5-1.5重量％。這種偶合劑構(gòu)成上述涂料材料的一部分，因此，指出的涂料材料優(yōu)選重量范圍包括熱塑性聚合物以及偶合劑。
優(yōu)選地，這些偶合劑可以在砂粒表面上涂成薄層，但或者可以與聚合物混合，例如酚醛樹脂、呋喃樹脂或三聚氰胺樹脂，其樹脂在砂粒上涂成薄層，然后用彈體涂料材料涂布，或偶合劑可以與彈體涂料材料混合，然后在砂粒上涂布涂料?？梢赃x擇性地涂布所述偶合劑彼此的組合或所述偶合劑與其它偶合劑的組合。
本發(fā)明還涉及一種松散的顆粒涂布散裝材料的生產(chǎn)方法，例如前面描述的一種材料，該方法包括下述步驟將一部分硅砂加熱到溫度200-300℃，優(yōu)選地230-270℃，把所述部分的砂放在有混合設備的混合器中，
在混合設備連續(xù)操作的條件下，把一部分熱塑性聚合物加到混合器的內(nèi)容物中，在混合設備連續(xù)操作的條件下，把預定量的水加到混合器的內(nèi)容物中，以及把空氣流通過混合器的內(nèi)容物，以降低其內(nèi)容物的溫度。
通過將砂加熱到這樣的高溫，可使涂料達到非常有利的，甚至均勻的分布。通過把水加到砂與熱塑性聚合物的混合物中，可以使其混合物快速冷卻到稍超過100℃，從而保證涂料分布與性能。讓空氣流通過混合器的內(nèi)容物可以干燥除去混合物中的水，并且其溫度進一步降低，例如低于80℃，優(yōu)選地低于60℃，因此，涂布顆粒不再相互結(jié)合，于是得到一種松散的顆粒產(chǎn)品。
預定的水量可以是以砂的重量計3-15重量％，優(yōu)選地5-10重量％，例如6.5-8.5％。
前面討論的偶合劑可以在熱塑性聚合物之前加到混合器中，以便在熱塑性聚合物加到混合器內(nèi)容中之前在硅砂粒表面上有一層偶合劑，從而改善了顆粒與熱塑性聚合物之間的粘結(jié)。
本發(fā)明還涉及一種運動場地面，這種地面含有如前面描述的松散顆粒材料，其中運動場地面可以是賽馬場地等，或這種材料可以用作人工草皮的部分，其中含有絨頭織物，它至少部分地浸沒在所述的松散顆粒材料層中。
另外，本發(fā)明涉及一種提供運動場地面的方法，其中將如上述的涂布顆粒散布在一地面上的層中，特別地，其中涂布顆粒散布在絨頭織物上，形成該織物至少部分浸沒在其中的層。
這種材料還適用于例如運動場的安全地面，還證明將本發(fā)明的材料作為噴砂材料應用在相對軟的表面上，例如鋁、磚塊面等上。材料的慣性因砂粒相對高的密度是很高的，而較軟的涂層使顆粒動能比較均勻地分布在密實的區(qū)域上，因此不怎么會使這種表面受到傷害，然而在這種表面上的松散部分(例如油漆或泥土)移動就困難。
實施例下面描述了采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的本發(fā)明的材料。
一批500kg石英砂在預熱設備中加熱到250℃，其顆粒尺寸是0.4毫米至0.9毫米，即這種砂通過了0.9mm篩眼的篩子，但沒有通過0.4mm篩眼的篩子。達到其溫度時，把砂放到一個混合器中，該混合器的混合容器為圓柱內(nèi)截面，其中混合設備在連續(xù)操作下導致攪拌混合器中的內(nèi)容物。
為了在砂粒表面與含有熱塑性聚合物的涂層材料之間提供一層偶合劑，以便改善兩者之間的結(jié)合，將1kg雙官能硅烷(以砂的重量計0.2重量％)，3-氨基丙基三乙氧基硅烷(H2N-(CH2)3-Si(OC2H5)3)，它是Degussa公司以商品名Dynasylan Ameo銷售的產(chǎn)品，加到混合容器中，再用混合設備攪拌直到基本上保證這種硅烷在這些顆粒上均勻分布。
把25kg(以砂的重量計5重量％)直徑約3mm熱塑性聚合物丸加到混合容器中，再繼續(xù)用混合設備攪拌。
該熱塑性聚合物是DuPont Dow Elastomer生產(chǎn)的Engage8400聚烯烴彈體。這種材料是乙烯α-烯烴共聚物，其中含有24％辛烷共聚單體，其熔體指數(shù)30g/10min，密度0.870g/cc。
該聚合物意指注塑用的聚合物，該模塑材料的性能是拉伸屈服值1.3MPa，拉伸伸長率高于1000，肖氏A硬度72，撓曲模量沿切線和正割方向分別是22MPa和18MPa。維卡軟化點是41℃。
在約20分鐘后，該顆粒的聚合物涂層被認為是均勻的，再往混合容器中加入37.5升水(以砂的重量計7.5重量％)，放出蒸汽時立即使溫度降低。攪拌3分鐘后，再讓環(huán)境空氣流在室溫22℃下通過混合器的內(nèi)容物，使水蒸發(fā)，并且蒸汽經(jīng)通風排到混合容器之外。這種空氣流繼續(xù)通過混合器的內(nèi)容物直到混合容器的內(nèi)容物溫度是約60℃，此后內(nèi)容物離開進入篩眼2mm的振動篩中。
從混合器出來的物料由第一部分顆粒和第二部分顆粒組成，第一部分顆粒尺寸為這些顆粒級的，第二部分顆粒為直徑4-18mm的較大顆粒。第一部分是以混合容器內(nèi)容物總重量計約90重量％，而幾乎整個第一部分由單個涂布顆粒組成。第二部分的較大顆?？梢酝ㄟ^施加適中的壓力轉(zhuǎn)變成大的松散群體，其直徑10-40mm，已證明它非常適合于賽馬場地面。如果使用剪切力將較大的壓力施加到較大顆粒聚在一起，它們可能轉(zhuǎn)變成第一部分的顆粒。
在另一個實施例中，把5kg1％乙烯-丙烯酸丁酯-馬來酸酐三聚物(Atofina公司以商品名Lotader 3410銷售的產(chǎn)品)加到混合容器中，繼續(xù)用混合設備進行攪拌，以保證硅烷在顆粒上基本均勻分別。
此后，只是將20kg(砂的4重量％)熱塑性聚合物加到混合容器中，再繼續(xù)進行如上述實施例所描述的生產(chǎn)過程。
選擇性地，對于上述本發(fā)明顆粒材料間斷生產(chǎn)方法，可以使用例如旋轉(zhuǎn)爐應用連續(xù)法。
權(quán)利要求
1.一種由涂布了彈體涂料材料的硅砂粒組成的松散顆粒材料，其中該涂料材料含有熱塑性聚合物，其熔體指數(shù)為20-40g/10min，肖氏A硬度為40-90。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其中該涂料材料是硅砂重量的2-8重量％，優(yōu)選地4-6重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的材料，其中熱塑性聚合物是硅砂重量的2-8重量％，優(yōu)選地4-6重量％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的材料，其中硅砂粒的總直徑是0.1mm-2mm，優(yōu)選地0.2mm-1.5mm，非常優(yōu)選地0.4mm-0.9mm。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的材料，其中熔體指數(shù)是25-35g/10min。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的材料，其中肖氏A硬度是50-80，優(yōu)選地60-75。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的材料，該材料還含有在硅砂粒與彈體涂料材料之間的偶合劑，以便改善這種顆粒與涂料材料之間的粘結(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的材料，其中偶合劑選自含有活性氨基基團和可水解的無機三乙氧基甲硅烷基基團的雙官能硅烷，含有甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)基團的三聚物，和含有馬來酸酐(MAH)基團的三聚物。
9.一種松散的粒狀涂布散裝材料的生產(chǎn)方法，該方法包括下述步驟將一部分硅砂加熱到200-300℃的溫度，把所述部分的砂放入包括混合設備的混合器中，在混合設備連續(xù)操作的條件下，把一部分熱塑性聚合物加到混合器的內(nèi)容物中，在混合設備連續(xù)操作的條件下，把預定量的水加到混合器的內(nèi)容物中，以及讓空氣流通過混合器的內(nèi)容物，以降低其溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中繼續(xù)讓空氣流通過直到混合器內(nèi)容物的溫度低于80℃，優(yōu)選地低于60℃。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的方法，其中預定的水量是砂重量的3-15重量％，優(yōu)選地5-10重量％。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11中任一項所述的方法，其中熱塑性聚合物的熔體指數(shù)為20-40g/10min，肖氏A硬度為40-90。
13.根據(jù)權(quán)利要求9-12中任一項所述的方法，其中熱塑性聚合物是硅砂重量的2-8重量％，優(yōu)選地4-6重量％。
14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中任一項權(quán)利要求所述的方法，其中硅砂粒的總直徑是0.1mm-2mm，優(yōu)選地0.2mm-1.5mm，非常優(yōu)選0.4mm-0.9mm。
15.根據(jù)權(quán)利要求9-14中任一項所述的方法，其中熔體指數(shù)是25-35g/10min。
16.根據(jù)權(quán)利要求9-15中任一項所述的方法，其中肖氏A硬度是50-80，優(yōu)選地60-75。
17.根據(jù)權(quán)利要求9-16中任一項所述的方法，其中偶合劑在熱塑性聚合物之前加到混合器中，以便在硅砂粒表面上有一層偶合劑，然后把熱塑性聚合物加到混合器的內(nèi)容物中，從而改善顆粒與熱塑性聚合物之間的粘結(jié)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的偶合劑選自含有活性氨基基團和可水解的無機三乙氧基甲硅烷基基團的雙官能硅烷，含有甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)基團的三聚物，和含有馬來酸酐(MAH)基團的三聚物。
19.一種運動場地面，它含有根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的松散的顆粒材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的運動場地面，它還含有至少部分浸沒在所述松散顆粒材料層中的絨頭織物。
21.一種提供運動場地面的方法，其中將根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的涂布顆粒散布在地面上的一個層中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中涂布顆粒散布在絨頭織物上，形成該織物至少部分地被浸沒的層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種顆粒材料，它由涂布熱塑性聚合物的砂粒組成，該聚合物的熔體指數(shù)20－40g/10min，肖氏A硬度40－90，提供一種松散的材料，該材料的性能適合用作地面組合物，特別適合于運動場地面，例如人工草地。優(yōu)選地，在這些顆粒與這種聚合物之間有一種偶合劑。還公開了一種這樣顆粒材料的生產(chǎn)方法，其中砂被加熱到溫度200－300℃，再與一部分熱塑性聚合物混合，再在混合器繼續(xù)操作的條件下往其混合物加一定量水后，最后讓空氣流通過混合器的內(nèi)容物，以降低其溫度。
文檔編號E01C13/00GK1678797SQ03821048
公開日2005年10月5日 申請日期2003年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月6日
發(fā)明者V·延森 申請人:Pv－沙石公司