塑胶跑道材料介绍
2020-03-03 15:38:27 来源：范文大全收藏下载本文
塑胶跑道材料介绍
摘要
塑胶跑道材料由聚氨酯预聚体、混合聚醚、废轮胎橡胶、EPDM橡胶粒或PU颗粒、颜料、助剂、填料组成。塑胶跑道具有平整度好、抗压强度高、硬度弹性适当、物理性能稳定的特性，有利于运动员速度和技术的发挥，有效地提高运动成绩，降低摔伤率。塑胶跑道是由聚氨酯橡胶等材料组成的，具有一定的弹性和色彩，具有一定的抗紫外线能力和耐老化力是国际上公认的最佳全天候室外运动场地坪材料。
关键词：
塑胶跑道
聚氨酯
一、引言
聚氨酯塑胶跑道属于浇注型聚氨酯弹性体的一种，由于其具有高弹性和高耐磨性，越来越多地应用于铺设各种体育运动场地，是目前国际上公认的运动场地的铺装材料之一。塑胶跑道始于20世纪60年代美国3M公司用聚氨酯材料铺设的塑胶赛马跑道。塑胶跑道与煤渣、沙石场地相比，具有弹性好，吸震性能好，耐磨和抗老化等优点，不污染环境，易于清洁和维护管理。自第19届奥运会之后，历届奥林匹克运动会的田径赛场主跑道与辅助区均采用塑胶铺装，塑胶跑道已被国际公认为最佳比赛跑道。塑胶跑道从下到上一般分为基础层和胶面层，一般胶面层由弹性高分子材料构成，胶面可以是有橡胶颗粒或无颗粒的塑胶跑道。胶面层主要由聚氨酯材料组成的称为聚氨酯塑胶跑道，按原料组分可分为单组份塑胶跑道、双组份塑胶跑道；按胶面层构造可分为全塑型(聚氨酯胶面层全部采用聚氨酯材料或橡胶粒)、复合型(又称透气型，胶面层为双层结构)、混合型(由PU 胶粒或橡胶胶粒混合后固化成型)。塑胶跑道有采用浇注方法直接铺设常规跑道，还有携带方便可用于多种场合折叠成卷的橡胶板形式的便携式跑道。随着人们环保意识的提高和国内市场的需求，聚氨酯塑胶跑道将向环保、低毒、无害、低成本、高性能等方向发展。
二、应用的机理
塑胶跑道的厚度约13 厘米，结构很像一块正胶海绵乒乓球拍。跑道平坦坚实的地基如同乒乓球拍的底版，中间的塑胶层如同海绵，表面的摩擦层则相当于乒乓球拍上的胶粒。运动员奔跑在这种大面积的“海绵拍”上，脚步落地时能有效减少震荡，向后蹬伸时能获得地面形变势能所回授的推力，因此大大增加了奔跑的效率。跑道表面的坚牢、平坦、均匀也有利于定型化技术动作的充分发挥，这便是除了短跑、跨栏、中长跑外，所有和助跑有关的项目如跳高、跳远、标枪等成绩全都因塑胶跑道的问世而“水涨船高”的原因。
三、进展
1896年雅典奥运会帕纳辛奈科体育场的U形跑道为滚压后的泥土层，无论表面平整度和软硬均匀度都使运动员的技术发挥受到限制。1900年巴黎奥运会的跑道是林场中的一片草地，脚下的绵软和滑动使这种“草上飞”很难创造出好成绩。1904年圣路易奥运会的华盛顿大学体育场铺设了第一个煤渣跑道，透水性和摩擦力均得到改善。此后一直到60 年代，跑道材料基本沿袭了煤渣与泥沙、石灰混合的“配方”，但疏松的地面影响后蹬的反弹力，而且一场激烈比赛后，跑道往往被践踏得千疮百孔、如同犁过的田垄。最不堪遇到雨天，运动员简直成了“玩泥巴的孩子”。平整和维护跑道历来是体育场管理工作的沉重劳动。随着田径运动的发展和科学技术的进步，美国明尼苏达采矿制造公司即“3M”公司首先于1961年用聚氨酯材料铺设一条200米长的赛马跑道。由于使用效果很好，受到各国的重视。1965年原西德正式生产塑胶跑道产品。1967 年在加拿大召开的泛美运动会和1968年在墨西哥召开的奥林匹克运动会上塑胶跑道被正式用，称为“塔当”跑道，并得到国际奥委会的承认。此后便正式把塑胶跑道定为国际比赛的必备条件之一。随即日本、意大利、英国、法国、瑞士、瑞典等国便竞相生产和铺设塑胶跑道。我国是1972 年开始研制塑胶跑道，1978年进行了部级鉴定。1979年9月第1次在北京铺设了北京体育馆室内田径场，面积4500m2。我国目前需用量很大，每年约铺设300多万平方米。塑胶跑道的生产厂家由原来的3家，增加到现在的300余家。据不完全统计，至1996年底， 我国已设100多块塑胶场地，总铺设面积95m2。近几年塑胶跑道的发展更加迅速，铺设量逐年增加， 199
7、1998 两年铺设塑胶跑道100多块，范围已由原先的体委系统，扩大到大、中、小学等教育系统，原料生产厂家由原来的3 家已发展到30多家，施工队60多个，每年生产原料能力近5000t ，可供铺设田径场50万m2。但是，目前我国大部分塑胶跑道中的所使用的是TDI聚氨酯塑胶跑道， 其原料内含有多种有毒有害化学物质， 在20摄氏度以上温度或紫外线照射下会释放出有毒气体。如果铺设不当，会对人的身体造成严重危害。
四、塑胶跑道材料种类
(一)透气式塑胶跑道是双层喷涂聚胺酯跑道系统。基础层为聚氨酯树脂粘合的黑色环保橡胶颗粒，面层为有色EPDM橡胶颗粒与聚氨脂混合后由SMG机械直接喷射在面层上形成。
（二）复合式塑胶跑道基础层为聚氨酯树脂粘合的黑色环保橡胶颗粒，面层为有色EPDM橡胶颗粒浇铸在聚氨酯树脂中。
（三）预制式塑胶跑道是一种预制型卷材跑道。以天然橡胶及人工橡胶为基础，混合矿物质填充剂、稳定剂及色料于工厂内连续压延处理，并280-300℃的高温加硫硬化一体成型，机械压花，纹路一致的双层结构合成橡胶。
（四）混合式塑胶跑道是PU与黑色橡胶颗粒按一定比例混合而成跑道系统。材料运到现场按一定比例混合，加入催化剂搅拌均匀，摊铺，常温硫化成型，该面层是现时唯一有国家标准的塑胶面层材料，主要用于专业比赛用场地等。
五、塑胶跑道材料特征
（一）透气式塑胶跑道产品特征
1、特殊的透气结构：不会鼓泡，其底层是采用美国APT公司单液型PU胶与弹性橡胶颗粒相结合，具有透气功能。在高温下，地基产生的蒸气，会很快的透过透气孔散发出去。蒸气压力无法聚集，所以不会产生鼓泡现象，特别是在潮湿多雨地区的最佳选择。
2、耐候性：耐候性极佳，不易老化，且不会因天气影响鼓泡。
3、抗紫外线辐射：面层采用有色EPDM胶粒，使之具有高度抗紫外线抵抗力，使该跑道无褪色之顾虑。
4、环保：有别于传统的跑道，即使在烈日暴晒下也无毒无味,有利于维护周边的环境，利于身体健康。
（二）复合式塑胶跑道产品特征
1、耐候性：表面胶粒采用嵌入式结构,保证跑道系统具备优良的耐候性和抗钉鞋破坏能力。
2、平度度：采用专业自支化机械施工，表面无颖隙而且更加平整。
3、抗紫外线：材料选用EPDM胶粒及聚氨脂胶水不使得。
4、抗紫外线辐射：面层采用有色EPDM胶粒，使之具有高度抗紫外线抵抗力，使该跑道无褪色之顾虑。
5、环保：有别于传统的跑道，即使在烈日暴晒下也无毒无味,有利于维护周边的环境，利于身体健康。
（三）预制式塑胶跑道产品特征
1、专业：结合运动科学和材质科学，采用工厂预制工艺，能充分满足和体现运动员参与者对跑道的专业要求，并全面通过国际田联（IAAF）对田径跑道的理化性能指标检测。
2、安全：独特的表面凸纹和底部凹巢设计提供了合适的冲击吸收和能量回送系统,这样有效提高运动成绩的同时也保证了运动的安全性。
3、环保：材料中摒弃了有毒有害物质，真正为运动参与者的身心健康着想；超长的质量保证和可二次翻新设计延长了产品的使用寿命，也节约了地球资源；作为制造者的我们保证在使用年限到期后的回收和资源再利用。
4、优异耐候性：在常规气候条件下，具有良好的耐酸雨、耐碱、抗紫外线，抗霉菌性能，在潮湿条件下也能满足专业比赛所需的抗滑性能，即使在恶劣的气候条件下（如低温、高原气候、高紫外线地区等），同样具有优异运动性能表现。
5、经济耐用：较高的性价比，能给体育场地的投入带来最大化的回报，牢固结实构造为产品在大、中、小学田径场的高频率使用提高了保证。
6、多色彩效果：不眩目的多色彩组合，增添了运动场的美观，并带给运动场参与者愉悦的身心体验。
7、便捷的安装：只需使用我们配套提供的专用粘接剂，在少量人力和机械条件下，即可将跑道卷材铺垫在密实的基础上，安装完跑道在24小时后即可投入正常的使用。
8、免维护：无脱粒掉屑现象，具有一定的自洁性能，标线历久常新，只需日常的清扫，无需专业的维护。
（四）混合式塑胶跑道产品特性
1、全天候使用，不受季节及温差影响，能维持高水准的品质
2、不受紫外线、臭氧、酸雨等污染，不会褪色、粉化或软化，能长期保持鲜艳色彩 。
3、具有适度的弹性及反弹力，适度吸收冲击力，提高竞赛成绩。
4、耐磨性、耐压缩性佳，抗钉力、耐冲击性强。
5、使用自流平材料，表面平坦，保持比赛场地的平整度。
6、特殊的施工工艺，强粘接力，压制水分上升，不会产生起泡、剥离等现象。
7、表面颜色柔和，无刺眼光线反射，可采用多种色彩搭配，美观，达到国际标准。
六、塑胶跑道材料对基础的要求
（一）透气式塑胶跑道、复合式塑胶跑道和混合式塑胶跑道由于极好的透气性和疏水性，故而在地基要求上不是很高，可以直接使用水泥地基。
（二）预制式塑胶跑道只需使用我们配套提供的专用粘接剂，在少量人力和机械条件下，即可将跑道卷材铺垫在密实的基础上，安装完跑道在24小时后即可投入正常的使用。
七、塑胶跑道材料安装方式
SMG机械铺装
（一）透气式塑胶跑道、复合式塑胶跑道和混合式塑胶跑道完全使用德国进口的专业SMG机械进行铺装，能在最短的时间里完成施工，能提供更高的平整度，无接缝。
（二）预制式便捷的安装：只需使用我们配套提供的专用粘接剂，在少量人力和机械条件下，即可将跑道卷材铺垫在密实的基础上，安装完跑道在24小时后即可投入正常的使用。
八、塑胶跑道适用范围
（一）透气式塑胶跑道和复合式塑胶跑道适用于中学、大学、地区性运动比赛跑道。
（二）预制式塑胶跑道适用于中、大学运动场及国际赛事运动场。
（三）混合式塑胶跑道主要适用于各类跑道、运动场半圆区、辅助区、全民健身场所、室内体育馆训练场地、游乐园道路铺设场，国际赛事运动场等。
九、塑胶跑道的发展趋势
(1 )表面无颗粒塑胶跑道
国内市场现有主要产品 PU 塑胶跑道为表面有橡胶颗粒的混合型， 在塑胶跑道浇注过程后期,在表面铺撒橡胶颗粒，固化后橡胶粒嵌入并固定在塑胶表面，起着防滑作用，以防运动员在竞跑过程中滑倒。 受现有生产工艺的限制，塑胶跑道成品表面通常会存在未能粘接上去的橡胶粒。运动员在塑胶跑道上面跑动时，表面游动颗粒由于受到运动员脚部力量的作用，容易飞溅起来，击打运动员的腿部和踝关节，影响到运动员水平的正常发挥；游动颗粒的存在，也影响跑道的环境卫生。 塑胶跑道的表面颗粒在长期受到外力的作用下容易脱离，从而影响到运动跑道的外观和使用。因而表面无橡胶颗粒的跑道是未来塑胶跑道发展的趋势之一。
①现场浇注压花型
现场浇注压花型塑胶跑道改进工艺过程为：按规定比例将浇注型弹性体的两组分混合，再将废旧橡胶轮胎胶粒拌入，摊铺于基础地面上，固化成型后，在其上铺设一层聚氨酯橡胶浆，在其未完全固化前，覆盖一层聚丙烯或聚乙烯塑料编织物，用轻压路辊轻轻碾压至编织物被贴在地面，完全固化成型后，揭下塑料编织物，则塑胶跑道表面留有编织物纹路式样的防滑花纹。这种工艺的优点在于不增加过多设备投资，能达到生产无颗粒塑胶跑道的目的，此工艺的关键在于选择合适的聚乙烯或聚丙烯编织物。
②表面颗粒包胶型
表面颗粒包胶喷洒型塑胶跑道的生产工艺大致为：预先生产浇注型聚氨酯弹性体的色浆组分和预聚体组分，按比例将两组分混合，并添加低成本的废旧橡胶轮胎胶粒，混合均匀后摊铺于基础地面上，固化成型后在其表面均匀地喷洒一层拌有防滑橡胶颗粒的聚氨酯橡胶浆，让其自然固化定型。 这种产品的改进之处在于用聚氨酯橡胶浆包裹防滑颗粒，粘接到底层聚氨酯塑胶上，使得防滑颗粒不易断裂游动。
(2 )表面压花预成型卷材
表面压花卷材型塑胶跑道生产及铺装工艺大致为：先将液体橡胶预制成一定厚度的表面带有防滑花纹的卷材产品，然后用胶粘剂将其粘接到经过预处理的基础地面上，卷材的材质可以是聚氨酯弹性体，也可以是其它品种的橡胶(如氯丁橡胶)。
(3 )纳米跑道技术
近年来随着纳米技术突飞猛进,出现纳米改性聚氨酯弹性体材料用于塑胶跑道铺设，材料不但秉承一般聚氨酯塑胶强度高、弹性好、耐老化、耐磨、耐候的特点，尤其表现出良好的力学性能，纳米改性聚氨酯弹性体抗张强度和断裂伸长率成倍增长 ,优良的回弹值和压缩回复率也是普通聚氨酯塑胶跑道无法比拟的，同时耐磨、阻燃、防霉和使用寿命也大大延长。纳米塑胶跑道已成为体育比赛场地地面材料的最佳选择，现在介绍较多的纳米塑胶跑道配方体系大都是是双组分体系， 施工过程将 A、B组分按比例混合，用环烷酸锌作催化剂进行插层复合聚合，现场摊铺固化即得纳米塑胶跑道。 纳米塑胶跑道核心是在聚氨酯材料中引入层状纳米材料—有机化蒙脱土。其制备方法是蒙脱土经阳离子交换反应用不同插层剂插层复合制备。 (4) 无毒配方技术
近年来随着环保要求日益迫切，采用相对 TDI而言挥发性及毒性较低的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)替代 TDI 的新配方不断涌出，国内已有企业和科研单位开发了用 MDI-100(4,4’-MDI，质量分数大于 99%) 或液化 MDI 制备塑胶跑道的新技术。 (5) EPDM 材料的引入
EPDM 即三元乙丙橡胶具有卓越的耐环境老化、耐热老化、耐臭氧、耐化学介质、耐水和耐低温性能, 具有良好的电绝缘性、弹性和色彩稳定性EPDM 塑胶跑道按胶面层不同可划分为:全 EPDM型、复合型、混合型、透气型(喷涂型),可适合不同场合及不同成本要求的塑胶跑道的铺设。在改善塑胶跑道的力学性能，克服 PU 塑胶跑道的种种缺陷方面，引入 EPDM 的塑胶跑道表现了它的优势。 在聚氨酯塑胶跑道胶面层引入 EPDM 材料， 对塑胶跑道平整度可达到更高要求，降低了塑胶跑道的施工要求，采用机械化作业，使塑胶跑道的品种档次得以提高。
十、结束语
（1）随着人们整体生活水平提高与中国聚氨酯工业的发展，塑胶跑道产品将逐渐系列化、多样化，塑胶跑道技术也将呈现新局面，纳米技术、共混技术及许多新型材料的出现将会推动我国塑胶跑道的进一步发展。
（2）塑胶跑道的使用在我国日益普及，对于保证人民身体健康、发展国家体育事业具有重要的现实意义。
（3）今后塑胶跑道将朝着更高性能、更低成本、更加环保健康等方向发展。
十一、参考文献
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