基本信息
- 项目名称：
- 新型环保型人造草坪热塑性橡胶填充颗粒
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品针对人造草坪用废旧轮胎填充颗粒所具有的种种弊端，结合高分子专业的知识，开发出了新型环保型的热塑性橡胶填充颗粒，并申请了国家发明专利。 该环保颗粒克服了黑色废旧轮胎颗粒含PAHs、致癌、有刺激性气味、吸热量高、难以回收利用、色彩单一、且与草坪系统相容性差等缺陷，更符合环保和可持续发展的要求。经法国、韩国等权威机构检测，产品可以满足国外市场要求,现已在爱尔兰和韩国等地建有多处示范性足球场地，深受用户好评，其中爱尔兰的RINGS END IRELAND足球场达到了FIFA二星级专业球场的标准，在替代现有的黑色轮胎颗粒方面展现了广阔的产业化前景。
- 详细介绍：
- 国内外使用的运动草坪分天然草坪和人造草坪两种，其中人造草坪因维护费用低、使用频率高、无蚊虫寄住、排水快捷等优点，成为足球场及各种运动休闲草坪的首选，近几年发展速度非常迅速，并带动了人造草坪用填充颗粒行业的快速发展，达到了约5-10亿元/年的市场规模。 多年来，黑色的废旧轮胎填充颗粒因耐磨、价廉，一直为人造草坪的首选填充颗粒，但近年来，相关研究表明，该类颗粒因含有致癌性的稠环芳烃（PAHs）、且刺激性气味大、吸热量高、热固性难回收等缺点，受到了环保人士的普遍质疑，尤其是欧洲，很多国家已经明令禁止在新建草坪使用该类填充颗粒，而代之以更为环保的新型填充颗粒。 本研究小组针对这种发展趋势，选用SBS、SEBS、PP、POE、PE、环烷油等组成的热塑性弹性体为基体，以硬脂酸或偶联剂处理的活性碳酸钙为填充料，再配以各种颜料和抗老剂等，经合适的混炼造粒工艺，开发出了环保型的新型热塑性橡胶填充颗粒，使其兼具环保、耐磨、高弹、柔软、抗老化、色彩丰富、热塑性可回收等多种特性，并申请了国家发明专利。 经法国、韩国等权威机构检测，试生产样品可以满足国外市场需求，并在爱尔兰和韩国等地建设了多处示范性足球场地，其中在爱尔兰建设的RINGS END IRELAND足球场达到了FIFA二星级专业球场的建设标准，深受用户好评，在替代现有的黑色轮胎颗粒方面展现了广阔的产业化前景。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 本作品针对人造草坪用废旧轮胎填充颗粒所固有的含致癌性PAHs、有刺激性气味、吸热量高、难以回收利用、色彩单一、且与草坪系统相容性差等缺陷，结合高分子专业的知识，选用SBS、SEBS、PP、POE、PE、环烷油等组成的热塑性弹性体为基体，以硬脂酸或偶联剂处理的活性碳酸钙为填充料，再配以各种颜料和抗老剂等，经合适的混炼造粒工艺，开发出了环保型的新型热塑性橡胶填充颗粒，使其兼具环保、耐磨、高弹、柔软、抗老化、色彩丰富、热塑性可回收等多种创新，并申请了国家发明专利。 经法国、韩国等权威机构检测，除基本运动性能要求外，产品的环保性和丰富的色彩深受用户肯定，现已在爱尔兰和韩国等地建有多处示范性足球场地，其中爱尔兰的RINGS END IRELAND足球场达到了FIFA二星级专业球场（最高级别）的标准，产业化前景广阔。 本作品的技术关键为各种组分的合理配比及其加工工艺，该系列技术组成了该作品产业化所需要的集成技术。另外，我们也针对不同客户个性化的需要，深入开发了多个系列的产品，进一步提高了产品的综合市场竞争力。 本作品的主要技术指标如下： 外观：草绿、橄榄绿、米色、土黄色圆柱形颗粒 密度：1.40±0.20g/cm3 颗粒直径: 1.5mm,1.8mm,2.0mm,2.2mm 耐磨性: 里斯堡检测5000次 含水量：≤3% 重金属等有害物质含量：满足客户要求
科学性、先进性
- 多年来，黑色的废旧轮胎填充颗粒因耐磨、价廉，一直为人造草坪的首选填充颗粒，但近年来，针对该类颗粒含有致癌性的稠环芳烃（PAHs）、刺激性气味大、吸热量高、热固性难回收等缺点，很多国家和地区已经禁止或限制使用该类填充颗粒。 本研究小组针对这种发展趋势，选用SBS、SEBS、PP、POE、PE、环烷油等组成的热塑性弹性体为基体，以硬脂酸或偶联剂处理的活性碳酸钙为填充料，再配以各种颜料和抗老剂等，经合适的混炼造粒工艺，开发出了环保型的新型热塑性橡胶填充颗粒，使其兼具环保、耐磨、高弹、柔软、抗老化、色彩丰富、热塑性可回收等多种特性，并申请了国家发明专利（200910029870.0），填补了国内该类型产品的空白。 通过查新，除我们委托成果转化的某橡塑材料有限公司外，国内尚无该类型颗粒生产、公开报道或申请专利，本发明所采用的配方及所具有的创新点也未见公开的文献报道。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年度“省高等学校大学生实践创新训练计划项目”立项资助； 2008年12月获学校第九届大学生课外学术科技作品竞赛特等奖； 2009年5月获**市首届大学生专利成果展优秀奖。 2007-2008年试生产样品通过了法国LABOSPORT和韩国等国家行业权威机构的重金属含量及其它有毒物质含量检测。 2009年第十一届挑战杯省预选赛中专家评选意见为“填补该类型产品的国内空白”，推选结果为A等。
作品所处阶段
- 2008年签署了成果转化的协议，进行了试生产销售，并在爱尔兰等国铺设了示范性足球场地。
技术转让方式
- 与某橡塑材料有限公司签订了成果转化的技术合作协议。
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示，图片，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 与目前人造草坪所广泛采用的黑色废旧轮胎填充颗粒相比，该作品具有不含致癌性的稠环芳烃PAHs、环保、耐磨、高弹、柔软、抗老化、色彩丰富、热塑性可回收等明显的技术特点和优势，且其使用方法跟现有的填充颗粒完全相同，在替代现有黑色废旧轮胎颗粒方面展现了广阔的市场前景。 以目前已经禁止使用废旧轮胎颗粒的欧洲为例，每年有大约2500个足球场合计约2000万平方米的人造草坪需要新建或改造，一个足球场大约需要80吨填充颗粒，年需求颗粒约20万吨，市场价值约5-10亿元，即使有5%的新建草坪采用本环保型填充颗粒，仅欧洲市场，市场价值就达到了约5000万元/年，全球至少在1亿元/年以上，可实现利税约2000万元/年，且随着环保要求的日益提高，其市场份额会逐渐增加，产业化前景非常可观。 目前我们的作品已经通过了法国、韩国等国权威检测机构的相关检测，并在爱尔兰、韩国等地铺设了示范性足球场，在爱尔兰铺设的RINGS END IRELAND足球场更是达到了FIFA二星的最高行业标准。
同类课题研究水平概述
- 人造草坪必须在草丝根部填充颗粒，才能保持草丝直立并产生类似天然草坪的踩踏感。目前国内外的人造草坪用填充颗粒，仍以黑色的废旧橡胶轮胎颗粒为主，尤其是国内，几乎全部是黑色的废旧轮胎破碎颗粒，该类颗粒虽然耐磨性好，价格便宜，但气味大、颜色单一、吸热量大、难以回收利用，与草坪系统的相容性差，自使用以来一直受到各方面的质疑，尤其是近年来研究表明，该类颗粒含有致癌性的稠环芳烃（PAHs），目前在欧洲市场已经明令禁止新建草坪使用该类颗粒，随着环保意识的逐渐增强，黑色轮胎颗粒在国内的应用也必将受到越来越多的限制，因此开发新型的环保型的人造草坪用填充颗粒，是国内外的发展趋势。某橡塑材料有限公司2007年参加了在德国科隆举行的国际体育用品展览会，获得了这一宝贵的市场需求信息并反馈给公司技术顾问（本参赛小组指导教师）。 本作品正是针对该种发展趋势，结合本专业高分子材料改性方面的知识，在指导教师的指导下，在“省高等学校大学生实践创新训练计划项目”和学校团委的资助下，经过一年多的刻苦钻研，开发了该种环保型的热塑性橡胶填充颗粒。 该颗粒以环保型环烷油填充的SBS或SEBS为主要基体，以PP、PE调节体系的硬度、耐磨性及加工流动性；以POE改善体系的柔软性和对填料的包覆性；以硬脂酸处理过的活性钙为填充料降低体系的成本并提高产品的密度、减少雨水流失；以回收的废旧丁基橡胶胶粉（浅色非硫磺硫化胶粉，环保无气味）提高体系的弹性和耐磨性；通过添加各种抗氧剂、抗紫外线剂来提高体系的抗老化性能；并通过各种颜料来调节体系的颜色，从而开发出色彩丰富的新型环保型人造草坪用热塑性橡胶填充颗粒，该颗粒具有不含稠环芳烃、无有害、刺激性气味、热塑性、可回收再利用、颜色丰富、弹性适中、耐磨及耐候性好、与草坪系统的相容性好等优点，填补了国内空白，是现有黑色轮胎颗粒理想的替代产品。 通过查新，除我们委托试生产的某橡塑材料有限公司外，国内尚无该类型颗粒生产、公开报道或申请专利，本发明所采用的配方及所具有的创新点也未见公开的文献报道。
