CN101553624A - 人造草纤维和至少包括这种人造草纤维的人造草坪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种人造草纤维，其特别地用于人造草坪的人造垫子，该人造草纤维由至少一种合成材料制成。本发明还涉及一种人造垫子，其特别地用于人造草运动场，该人造垫子由载体构成，至少根据本发明的人造草纤维粘附到该载体上。因此本发明的目的是提供一种改进的人造草纤维，该人造草纤维一方面能够通过现有的技术生产，另一方面减少了在场地上受伤的数量。根据本发明，为此目的人造草纤维还包括至少一种附加材料成分，在人造垫子已具有人造草纤维后，该附加材料成分在外部刺激的影响下在人造草纤维上强加永久体积增长。从而能够制造用于草坪的人造垫子，该垫子能够通过标准生产技术生产，并且其中在人造草坪制造后正在讨论的人造草纤维起泡沫并且转换成例如缓冲层，该层改进或影响了运动场地的使用特性，例如冲击的吸收、能量的恢复、垂直变形、控制力和球的反弹，并且该层还减少了运动员受伤的数量。

Description

人造草纤维和至少包括这种人造草纤维的人造草坪
本发明涉及一种人造草纤维，其特别地用于人造草坪的人造垫子，该人造草纤维由至少一种合成材料制成。
本发明还涉及一种人造垫子，其特别地用于人造草运动场，该人造垫子由载体构成，至少根据本发明的人造草纤维粘附在该载体上。
当前合成材料被用于各种各样的用途，特别地，各种各样的合成材料在运动场的人造草坪中的使用在过去的几年经历了强劲的增长。人造草纤维和由该人造草纤维得到的人造草运动场的发展已经扩展到这样的程度，即现在能够安装人造草运动场，他们的外表几乎无法与天然草运动场相区别，但是特别地他们的使用特性却与天然草运动场相区别。
近几年，研究人员已经特别关注于用于人造草运动场的人造草坪的人造草纤维的发展，他们在其研究中考虑到了每种单独的运动有其自己对材料的下层土和表面性能的特殊的要求。
当前在人造草纤维的发展中使用的标准合成材料为聚丙烯、聚酰胺和/或聚乙烯。这些材料的优点是他们能够以低廉的成本生产并且易于加工，并且所述合成材料能够通过拉伸迅速地加工成人造草纤维。具有特殊的长度的所述纤维通过例如簇绒法或其它的制造技术而被粘附到载体上。当前的人造草纤维与天然草纤维相比的缺陷是，由于运动员皮肤和人造草纤维之间的较大的摩擦阻力而产生的受伤的风险太高。
后面的这个缺陷当前通过在合成草纤维之间使用例如橡胶或者塑料颗粒的颗粒状填充物而在很大程度上被消除，这在例如WO2005/124028中被公开。这些填充的颗粒不仅提供了更柔软的、缓冲的使用表面，因此在该表面上运动员较不容易受伤，他们还提供了类似天然草的优化的使用特性。然而，人造草运动场中的填充物的使用具有很多缺陷。不仅安装这样的人造草运动场需要更多的人力，而且填充的人造草运动场在它已经被安装后还需要维护。
近几年，大量的无填充物***已经被引入作为替代，例如在WO01/96664和US 2003/099787中所公开的方案。
近来的研究建立在将现有技术和新发展结合的基础上，以便得到非填充物***，其比当前的非填充物***具有更简单的可控使用特性。这些发展特别地涉及不同长度、直径、形状和/或由不同合成材料制成的部件和纤维的结合，其中，一种纤维有助于良好的使用特性，例如球的滚动，而其它纤维提供更多控制力并且减小摩擦阻力或提供冲击吸收和能量恢复，从而减少由此而受伤的风险。
部件和技术的适当的结合建立在对整个人造草***的构造的分析的基础上，其中该***由多个层所限定，即上部层、中间层和底部层。每个***层负责整个***的一部分功能特性。上部层主要负责运动场的视觉方面，但是还能够实现例如安全的卧地铲球和球的正确滚动。中间层主要负责运动员在场地上的控制力、稳定性和较低的冲击吸收(球的反弹)。另外，底部层主要负责较强的冲击吸收(运动员-场地相互作用)。此外，在冲击吸收和能量恢复之间的适当平衡是一个重要的功能要求。在研究中的后续的阶段中，这些是必须转化为将要使用的技术和部件的特性。
因此本发明的目的是提供一种改进的人造草纤维，其一方面能够通过现有的技术被生产，另一方面通过整合多个***层的功能性而降低了在场地上的受伤数量，从而能够代替填充物材料。根据本发明，为此目的人造草纤维还包括至少一种附加材料成分，在人造垫子已具有人造草纤维后，该附加材料成分在外部刺激的影响下在人造草纤维上强加永久体积增长。因此，能够制造用于草坪的人造垫子，该人造垫子能够通过标准生产技术生产，并且其中正在讨论的人造草纤维在制造人造垫子后起泡沫并转换成例如缓冲层，所述层改进或影响了运动场地的使用特性，例如冲击的吸收、能量的恢复、垂直变形、控制力以及球的反弹，并且该层还减少了运动员受伤的数量。
在一个功能的实施例中，附加材料成分均匀地分布在人造草运动纤维中。这使得影响人造草运动场中的转换的人造草运动纤维的最终的构造以及外观成为可能。
在特殊的实施例中，附加材料成分是泡沫材料。该泡沫材料可例如由一种混合物构成，该混合物由结合有至少一种化学发泡剂的至少一种或多种聚合材料组成，该化学发泡剂与所述混合物相容。适用于本发明的化学泡沫材料(也称作发泡剂)的实例为偶氮物、酰肼、卡巴肼、四唑、亚硝基化合物以及碳酸盐。工艺条件和正确的发泡剂或者发泡剂的结合物是相互依赖的并且因此必须被选择而相匹配。催化剂可以被添加到混合物中，该催化剂影响发泡剂的激活时刻，从而优化了用于获得体积增长的人造草纤维的工艺。
更特别地，泡沫材料在永久体积增长后具有闭孔结构，所述闭孔结构比开孔泡沫结构更为优选。闭孔结构具有与例如天气条件(例如污垢、零下温度以及水分)相关的更长的寿命，从而人造草运动场的使用特性将保持不变，所述使用特性与季节和污垢的存在无关，并且与天气条件也无关。根据本发明，交联的人造草运动纤维是更耐用的人造草运动纤维，还不容易由于在上面进行比赛而很快地磨损或者裂开。在另一方面，载体也可以由交联的纤维形成。
在本发明的另一实施例中，合成草纤维是挤压成形的纤维，从而所述纤维能够通过已知的生产技术生产。挤压成形的人造草纤维能够通过共同挤压所述至少一种合成材料和所述附加材料成分而形成，而在另一实施例中，所述至少一种合成材料包围所述附加材料成分。在另一功能的实施例中，挤压成形的合成草纤维能够通过共同挤压所述至少一种合成材料、所述附加材料成分以及第二合成材料而形成。
通过这些实施例，具有不同使用特性的合成草运动纤维的不同构造能够实现，其取决于在(共同)挤压工艺中所使用的材料。
根据本发明，合成草运动纤维还可以以这样的方式构成，即附加材料成分在高温的影响下在纤维上强加永久体积增长。
现将参考附图更加详细地解释本发明，其中：
图1和2示意性地示出了人造草坪的多个实施例，并且特别地示意性地示出了包括人造草纤维的人造草运动场。
图3是根据本发明的人造草纤维的实施例的细节视图。
图4是根据本发明的人造草纤维的另一实施例的细节视图。
图1和2示出了已知的人造草坪10的实施例，其中标准人造草纤维能够被使用。在这两张图中，人造草坪10具有包括载体1的人造垫子，多个人造草纤维2已经例如通过簇绒法(tufting)而被粘附在该载体上。然而，用于制造包括具有人造纤维的载体的人造垫子的其它技术也是可能的。
人造草纤维一般由一个或多个人造草纤维2a-2b-2c-2d-等等组成，该人造草纤维可由原纤维组成的纤维和/或单丝纤维组成，例如在国际专利申请WO 2004/077914中所描述的纤维。这使得制造基本上酷似天然草的人造草成为可能。这样的纤维2a-2d能够通过已知的生产技术生产，例如挤压成形技术。因此例如通过挤压成形而获得的单独的纤维2a-2d，能够成对地形成人造草纤维2并且随后粘附到载体1上。
在图1和2中，载体放置到具有附加的运动相关性能的表面上，该表面由层6-11-12和13组成。层11可包括可选择的弹性层6(所述可选择的层6还可以形成载体1的一部分)。层11和12形成人造草坪10的基础，并且由石头的粗糙层11和沙子的精细层12构成。人造草坪***10具有用于排出雨水的排水***，其由图2中的13表示。
填充物材料5设置在人造草(运动)纤维之间，该填充物可被选择性地分层，如图1所示，即橡胶或者塑料颗粒的层5和沙子颗粒的层5’。
图3和4示出了根据本发明的人造草运动场的两个实施例。与图1和2类似，该实施例包括由载体1构成的人造垫子，多组人造草运动纤维2、2’、2”、2”’粘附到该载体1上。
图3a和3b同样示出了粘附到载体1的人造草运动纤维2。在这个实施例中，人造草运动场包括多组人造草运动纤维2-2’-2”，每个人造草运动纤维具有不同的功能。根据本发明，特别地人造草运动纤维2”包括至少一种附加材料成分，该材料成分在外部刺激的影响下在纤维2”上强加永久体积增长。
这在图3a和3b中清楚地示出，在图3a示出状态下，使用本身已知的技术，例如簇绒法、纺织或者编织，甚至在永久体积增长的转换之前，根据本发明人造草运动纤维2”已经被粘附到载体1中或者粘附到载体1上。对照在图3a中示出的状态，所述永久体积增长优选地必须在人造草坪已经被生产出后发生。作为永久体积增长的结果，人造草坪转换为图3b中所示的状态。
在图3b中，由于存在附加材料成分，人造草纤维2”已经进行了永久体积增长，从而它们填充在人造草纤维2之间的自由空间中。人造草纤维2”在前述的转换之后并且在外部刺激的影响下进行了永久体积增长，从而形成在图3b中由ii表示的弹性或者缓冲层，而其它组的人造草纤维2和2’在人造草运动纤维2”的组的上方延伸。这在图3b中由i表示。
在优选的实施例中，优选地，附加材料成分均匀地分布在纤维上，该附加材料成分在外部刺激的影响下在人造草纤维上强加永久体积增长。因此能够局部地实现具有增长的体积的纤维，这能够作为弹性或者缓冲层而起作用。
在另一优选实施例中，优选地，附加材料成分通过共同挤压而局部地分布在纤维中，该附加材料成分在外部刺激的影响下在人造草纤维上强加永久体积增长。因此，能够实现在纤维中的非常特殊的局部体积增长，在除缓冲性能之外，其还能够给予纤维附加的堆积恢复能力。
附加的材料成分优选地是泡沫材料，该泡沫材料可特别地由一种混合物组成，该混合物由结合有至少一种化学发泡剂的至少一种或多种聚合材料组成，该化学发泡剂与所述混合物相容。适用于本发明的化学泡沫材料(也称作发泡剂)的实例为偶氮物、酰肼、卡巴肼、四唑、亚硝基化合物以及碳酸盐。更特别地，泡沫材料具有闭孔泡沫结构，然而还可以使用开孔塑料结构。然而，闭孔结构是优选的，因为起过泡沫的材料(即体积增长后)将因此很难被例如天气条件和污垢所影响。闭孔泡沫材料对例如零下温度、污垢以及水分都不敏感，从而在人造草坪在变化的天气条件下被用于进行运动时，也保证了使用特性和使用行为将保持不变。
此外，人造草运动场的一个实施例被示出，在该实施例中多组人造草纤维2-2’-2”被使用，其中至少第一组的人造草纤维2”同样具有附加材料成分，其在外部刺激的影响下至少在人造草运动纤维上强加永久体积增长。
在图3a和3b中示出了两种状态，其中图3a示出了人造草垫子刚刚被制造出来的状态，而图3b示出了永久体积增长在外部刺激(例如高温)的影响下已经被强加在至少第一组人造草运动纤维2”上的状态，从而所述第一组形成附加的缓冲层，表示为ii，其中第一组的人种草纤维2”位于第二组的人造草运动纤维2和第三组的人造草运动纤维2’之间。
人造草运动纤维2”优选地是挤压成形的纤维，从而能够通过现有的生产技术生产所述的纤维。考虑到人造草纤维2-2’-2”将承受密集的载荷，此外如果特别地，人造草运动纤维2”优选地是交联的纤维。交联提供了非常结实的纤维，其在密集使用的情况下不容易磨损或劈开。此外，还优选地形成交联的纤维的载体1。此外，优选地使用挤压成形的纤维作为人造草纤维，从而该人造草纤维能够通过简单的、已知的技术生产。
在另一实施例中，至少挤压成形的人造草运动纤维2”已经通过至少基本合成材料和附加材料成分的共同挤压而形成。然而，其它纤维组也可已经通过共同挤压而生产。因此，能够通过共同挤压的步骤而实现分层的人造草纤维，其中不同的材料给予纤维不同的功能性。举例来说，制造人造草纤维的基本合成材料从而用于提供强度；而在外部刺激的影响下进行永久体积增长的附加材料成分则用于提供缓冲或者弹性。
根据BAB结构，基本材料(本文中由“B”表示)可包围附加材料成分(由“A”表示)。在另一实施例中，人造草纤维可由通过共同挤压而实现的多个层而构成，其中附加材料成分根据BAB或者BAC结构在至少两侧上被两种合成材料(由“B”和“C”表示)所包围，其可以或者可以不相互区别，从而影响人造草纤维的表面性能。在另一实施例中，附加成分A根据ABA结构在两侧或者更多侧包围基本材料B，从而制造强化的、起泡沫的人造草运动纤维。
根据本发明，人造草纤维2”能够在外部刺激(例如高温)的影响下进行永久体积增长。这使得使用不同组的人造草纤维，例如2-2’-2”，来构成人造草运动场10成为可能，其中，例如在涂层工艺的过程中，通过提供高温将永久体积增长强加到人造草运动纤维2”的组中的附加材料成分上。如在图3b中所示，人造草纤维2”因此而转换，并且提供在载体1(由iii表示)以上的缓冲层ii。
图4还示出了人造草坪的另一实施例，该人造草坪包括多组人造草纤维2-2’-2”-2”’。纤维2的组涉及如上所述的通过共同挤压工艺获得的具有ABA(或者BAB)结构的纤维，其在外侧具有降低的摩擦系数，以便在使用时提供良好的滑行特性和/或改进的堆积恢复能力(弹力)。纤维2’是柔软的、合成的单丝纤维，其用来充满使用表面。根据本发明的纤维组2”由泡沫纤维组成，其具有冲击吸收性能，而纤维2”’是硬的纤维，其用于保持场地***开放并且防止人造草运动纤维压紧。

Claims (13)

1、一种人造草纤维，该人造草纤维特别地用于人造草坪的人造垫子，所述人造草纤维由至少一种合成材料制成，其特征在于，所述人造草纤维还包括至少一种附加材料成分，在人造垫子已具有人造草纤维后，该附加材料成分在外部刺激的影响下在人造草纤维上强加永久体积增长。
2、根据权利要求1所述的人造草纤维，其特征在于，所述附加材料成分均匀地分布在人造草运动纤维中。
3、根据权利要求1或2所述的人造草纤维，其特征在于，所述附加材料成分是泡沫材料。
4、根据权利要求3所述的人造草纤维，其特征在于，所述泡沫材料由一种混合物组成，该混合物由结合有至少一种化学发泡剂的至少一种或多种聚合材料组成，该化学发泡剂与所述混合物相容。
5、根据权利要求3或4所述的人造草纤维，其特征在于，所述泡沫材料在永久体积增长后具有闭孔结构。
6、根据前述的权利要求中的任意一项或者多项所述的人造草纤维，其特征在于，所述人造草运动纤维是交联的纤维。
7、根据前述的权利要求中的任意一项或者多项所述的人造草纤维，其特征在于，所述人造草运动纤维是挤压成形的纤维。
8、根据权利要求7所述的人造草纤维，其特征在于，所述挤压成形的人造草纤维能够通过共同挤压所述至少一种合成材料和所述附加材料成分而形成。
9、根据权利要求8所述的人造草纤维，其特征在于，所述至少一种合成材料在至少两侧包围所述附加材料成分。
10、根据权利要求8所述的人造草纤维，其特征在于，所述挤压成形的合成草纤维能够通过共同挤压所述至少一种合成材料、所述附加材料成分以及第二合成材料而形成。
11、根据权利要求1至10中的任意一项或者多项所述的人造草纤维，其特征在于，附加材料成分在高温的影响下在人造草纤维上强加永久体积增长。
12、一种人造草坪，特别地由载体组成的一种人造草运动场，根据前述权利要求中的任意一项或者多项所述的人造草纤维粘附在所述载体上。
13、一种用于人造草坪的人造垫子，包括载体，根据前述权利要求中的任意一项或者多项所述的人造草纤维粘附在所述载体上。
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