CN101135133A - 人工草皮及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种人工草皮，包括由薄片材料制成的衬底(10、12、20)；被植入到上述的薄片材料状衬底(10、12、20)中的丝状形成物(14)，使其具有紧靠薄片状衬底(10、12、20)的一个表面向上延伸的环状部分(16)，和从薄片状衬底(10、12、20)的相反表面延伸以模拟天然草地的草皮的自由分枝(18)，其特征是所述由薄片材料制成的衬底(10、12、20)包括衬垫(10)，其结合到由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)上；所述丝状形成物(14)也由热熔化材料制成，其在相应于由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)的区域延伸的环状部分(16)被热焊接到由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)上。本发明还包括该人工草皮的制造方法。

Description

人工草皮及其制备方法
技术领域
本发明涉及人工(或“人造”)草覆盖物。
背景技术
人工草覆盖物已经被长期使用，特别是用于为市区装饰和类似便利设施提供绿色植物区域，用于游泳池边界的区域，并通常用于替代在所有必需铺设和维持天然草覆盖物的场合中的天然草覆盖物。最近，人工草覆盖物的应用已经受到了新的推动，以提供用于诸如足球场草坪的体育设施的覆盖物。正如在专利水平上诸如下列文件所证明的，相应的文献相当广泛：US-A-3731923、US-A-4337283、US-A-5958527、US-A-5961389、US-A-5976645、JP-B-3253204、JP-A-10037122、DE-A-4444030、EP-A-0377925和EP-A-1158099。
特别是，通过本申请的所有人所拥有的上述专利，已知一种人工草结构，其包括薄片状衬底和微粒填充材料或填充物，其中所述衬底具有从衬底延伸出的一些丝状形成物以模拟天然草皮的被草覆盖的草地，所述微粒填充材料或填充物分散在丝状形成物之间以使丝状形成物保持基本竖立的状态。更具体地说，上面的人工草覆盖物的特征在于所述微粒填充材料(填充物)是由颗粒材料的基本均质体所构成的，其中所述颗粒材料选自由聚烯烃基材料和乙烯聚合物基材料所组成的组。
在以本发明申请人的名义提交的欧洲专利文件EP-A-1319753、EP-A-1375750、EP-A-1371779和EP-A-1486613以及欧洲专利申请No.05425957.7中描述了上述方案的进一步有利的发展。
在最近几年中，关于构建用于运动设施的草覆盖物的申请中，创新行为已经主要针对填充材料或填充物的分布特征和形式。
然而，总体上，对于用于制造所述丝状形成物的纱线的特征则不太关注。关于这一点，可以参考例如欧洲专利EP-A-0259940，其描述了在人工草覆盖物中使用通过混合挤压不同成分的聚合材料而得到的纱线，特别是具有不同摩擦系数的纱线的可能性。
广泛用于制造前述丝状形成物的方案设计借助具有诸如聚乙烯的塑料材料型的纱线。所述材料最初被层压，以形成厚度为例如200～300微米的薄片。接着，对该薄片进行切割操作，这将该薄片分割成大量打开窄条(例如10～20mm)。通常，该切割操作后会跟随一次或者多次纵向拉伸操作，以及可能跟随原纤维化操作。
另外，可以替代的技术(“单丝”技术)设计对从切丝板牙以单丝的形式产生的材料进行纵向拉伸操作。
无论采用何种达到目的的技术，都将所得到的纱线绕成线卷。接着将所述线卷用作供给工作站，其形成了前面所述类型的人工草覆盖物的基本结构，即具有从薄片状衬底延伸出的丝状形成物。所述工作站通常利用已知技术例如簇绒之类的组装技术进行操作。
特别是，这些技术针对在薄片状衬底中“植入”(例如，其可以是连续的或者基本连续的，因为其被提供了排水孔)具有大体U型结构的纱线形成物。每个形成物基本上由一类簇绒构成，该簇绒具有在衬底下延伸环状部分，以及在衬底上方垂直延伸模拟草叶的侧枝。在单丝的情况中，根据叶片自身的厚度和/或宽度，簇绒由4根、6根或8根线或“叶片”构成。
原纤维化操作(在植入衬底之前或者之后进行)基本上具有为丝“提供更多主体”的目的，进而随其形成簇绒。实际上，簇绒通常是由一根或者多根线构成的，其倾向于散开，这样合成草的单个簇绒看上去更密集，因此与天然草丛更相似。对于叶片状成分，这些叶片被进行原纤维化，每个都被分成多条线。
虽然整体上令人满意，但这些传统技术仍为就各种方面进行进一步的改进留出了空间。
一个重要的方面涉及丝状形成物在薄片状衬底上的固定方式。
一种广泛使用的技术包括在衬底的内面上(即在人工草覆盖物被铺设时，被向下定位的一面)应用诸如SBR乳胶的乳胶水分散液。将所述的溶液进行干燥，可以说，乳胶塞住或者“堵住”了丝状形成物通过薄片状衬底的通路的开口。然而，这种方式所达到的固定效果不能令人满意，因为所述的丝状形成物能够相对容易地被撕掉。
其他的方案(例如在美国专利US-B-6338885或US-B-6723412中所描述的方案)设计，也是在衬底的内面上应用胶带条或者粘合剂材料，其能够将前面所提到的U-型结构的环形部分更稳固地固定。
这种技术的重大缺点来自于前述条带在衬底的内面上形成了罗纹，其不再完全停留在铺设基础上，并导致表现出对机械应力抵抗力的显著方向性特征。
所提到的这一方面特别重要，因为人工草覆盖物的薄片状衬底应该能够有效地执行人工草覆盖物的立体稳定化作用，而传统类型的薄片层，例如具有聚酯和/或聚丙烯薄层基础的，通常不能够取得令人满意的效果。
发明内容
本发明的主要目的是克服上述提到的现有技术的不足，提供改进了的人工草覆盖物。即在丝状形成物固定到衬底的方式，以及薄片状衬底对人工草覆盖物的稳定方式方面进行了改进。
本发明的一个方面提供了一种人工草覆盖物，其包括，
由薄片材料制成的衬底；和
丝状形成物，其被植入到上述的薄片材料状衬底中，使得其存在紧靠所述薄片材料状衬底的一个表面向上延伸的环状部分，和从所述薄片材料状衬底的相反表面延伸以模拟天然草地的草皮的自由分枝；
其中，所述由薄片材料制成的衬底包括衬垫，该衬垫结合到由热熔化材料制成的至少具有一层的层上；和
所述丝状形成物同样由热熔化材料制成，其中在相应于所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层的区域延伸的所述环状部分被热焊接到由热熔化材料制成的至少具有一层的层上。
所述丝状形成物的环状部分和所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层优选都是由聚烯烃基材料或聚乙烯基材料制成。
将起稳定作用的网孔结构结合到所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层上。该网孔结构也是由至少部分是热熔化的材料制成。该网孔结构被热焊接到由热熔化材料制成的至少具有一层的层和所述丝状形成物的所述环状部分上。该网孔结构优选具有在30g/m2和150g/m2之间的每单位面积的重量，最优选基本上等于80g/m2。所述网孔结构优选是聚酯网孔，最优选是具有热固和稳定的网孔结构。
优选具有1.55mm-4mm的厚度的衬垫，最优选基本上等于3mm。所述衬垫优选具有150g/m2和400g/m2之间的每单位面积的重量，最优选基本上等于300g/m2
该衬垫可以由疏水材料制成。可以对衬垫进行疏水性处理。
该衬垫最好具有选自下列的结构：简单的纺织物结构、针织物结构、毡制物结构、和上述结构的结合，例如绗缝毡制物结构。
本发明的另一个方面是提供了一种用于制造人工草覆盖物的方法，其包括下列步骤，
提供由薄片材料制成的衬底；和
在所述的薄片材料状衬底中植入丝状形成物，使得所述丝状形成物存在紧靠所述薄片材料状衬底的一个表面向上延伸的)环状部分，和从所述薄片材料状衬底的相反表面延伸以模拟天然草地的草皮的自由分枝，该方法还包括下列步骤，
以结合到由热熔化材料制成的至少具有一层的层上的衬垫的形式，形成由薄片材料制成的衬底；和
形成同样由热熔化材料制成丝状形成物；
将该丝状形成物植入到所述薄片状衬底中，其中所述环状部分在相应于所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层的区域中延伸；
将所述丝状形成物的环状部分热焊接到由热熔化材料制成的至少具有一层的层上。
根据本发明，由于该人工草覆盖物具有权利要求的限定的特征，可以达到本发明的目的。本发明还涉及与其相应的制造方法。
权利要求形成了关于本发明这里所提供技术公开的完整部分。
附图说明
下面通过非限制性实施例，并参照附图，描述本发明，其中：
图1-4表示根据本发明的一个实施例的方法构建人工草覆盖物的连续步骤；
图5表示图1-4所示的人工草覆盖物的一具体实施方式；
图6表示根据本发明，结合了颗粒材料填充物的人工草覆盖物的典型的铺设状态和最终应用状态的示意图。
具体实施方式
在附图1中，标记10表示厚度基本上为3mm、每单位面积的重量基本上为300g/m2的由聚酯或PET的基础构成的衬垫。
根据本发明，在任何情况下，优选使用的厚度通常为1.5mm(每单位面积的重量：150g/m2)～4mm(每单位面积的重量：400g/m2)之间，和/或任何聚烯烃基的材料。
术语“衬垫”表示从以能够达到下列目的的方式联合在一起的丝、纱线或纤维开始而获得的薄片材料：
为材料层10提供对张力的机械抗性，以使得衬垫10不会在后面所提到的正常使用状态下被撕开；以及
在任何情况下，使得在丝、纱线或纤维之间存在空隙，以使衬垫10能够牢固地固定到更深的层12上(和，可能的网孔结构20)，后面将对其进行更详细的描述。
例如，可以以下列方式制造衬垫10：
单一编织的纺织物(这样存在纬纱和经纱)；
针织物；
无纺布或毡制物，并可以通过纬编针织进行稳定。
当然，上述实施方式也可以结合在一起，例如设计以无纺布的形式形成衬垫10，接着以经纱-纬纱的式样进行绗缝/马特拉塞处理(matelassé)。
当上述特征不是已经来自于组成材料的固有特性(如在聚酯或PET的情况下)时，可以使用已知的试剂处理衬垫10，以使其具备防水性能。
图2表示将上述的衬垫10结合到层12上。
层12是由热塑(即热熔化)材料构成，通常是由聚烯烃基材料构成的，例如聚乙烯。
可以通过各种已知的方法将层12结合到衬垫10上。
例如，可以通过热压将材料层12结合到衬垫10上。作为替换，层12可以在衬垫10上展开。可替换的技术包括包括喷射液态或熔化状态的材料层12，接着进行凝固，并通过应用超声得到连接。
优选以连续的方式通过层12的衬垫10的全部相对的表面来获得所述连接。较不优选的方案设计，该连接仅仅是在部分相对的表面上(例如针织或者缝制的部分)进行，和/或是机械类型的连接，例如通过绗缝等。
在一较佳实施例中(但其自身并不是绝对必要的)，如图5所示，紧靠层12设置(优选与应用于衬垫10上的层12结合，其以单通道的方式操作)起稳定作用的网孔结构20，该起稳定作用的网孔结构20由例如热塑材料，并进而热熔化的材料制成的网状机构组成，优选由具有热固性和稳定性的网状结构的聚酯组成，其中，每单位面积的重量在30g/m2和150g/m2(优选基本上等于80g/m2)之间。
这样得到的组合的层压材料(衬垫10加层12及网孔结构20，如果存在)被用于构建图3所示的实施例中的人工草覆盖物的层状衬垫。
将组合的层压材料10、12(以及可能的20)送到与簇绒机基本类似的设备(此处未示出，但其自身是在人工草覆盖物加工中已知的类型)。
所述设备在博片状衬垫10、12(以及可能的20)上植入具有大体U型结构的纱线形成物14。每个形成物基本上由一类簇绒构成，该簇绒具有在通过衬垫10、12底部延伸的环状部分，以及在衬垫10、12上方垂直延伸的模拟草叶的两个分枝18。
在制造人工草覆盖物的方法的后续步骤中(附图中未示出，也是因为它们自身对于理解和实施本发明的目的不重要)，可以对上述的两个分枝18作进一步的处理，例如原纤维化、卷曲等，其目的在于使这些组成簇绒的线以更加真实的方式再现天然草地的草皮外貌。
通过环状部分16与层12相接触(以及网孔结构20，如果存在)，而簇绒18相对于衬底10、12设置衬垫10的整个侧面向外突出，以此来执行植入丝状形成物14的步骤。
如图4所示，将得到的人工草覆盖物结构进而经受加热元件H(例如，平板或加热滚筒，优选通过接触进行)的作用，其目的在于使对应于环状部分16延伸的区域，产生环状部分16与层12(以及网孔结构20，如果存在)的网孔状空隙的局部熔化，后续进行相互的焊接。
焊接能够完成是因为组成丝状形成物14的材料(进而环状部分16的材料)与层12的材料(以及网孔结构20，如果存在)都是热塑性的材料，因而也是热熔化和热可焊的材料。基于此，在较佳实施例中，选择层12的材料为与构成丝状形成物14的材料相同或基本类似的材料。
如上所述，聚乙烯是基于这一考虑的优选材料。事实上，选择聚乙烯可以获得均质和紧密的焊接，该焊接应用到图3所示结构的下方，根据应有的速率/时间，温度在110℃-200℃的范围内，因此不存在在衬垫10或者标记为18的部分丝状形成物14产生负面现象的风险(其用于模仿天然草地的草皮)。
如果丝状形成物14以确定的和非常牢固的方式连接到由衬垫10和层12(以及网孔机构20，如果存在)构成的层状衬底或薄片状衬底，这种通过热焊接的连接会立即被察觉到。
同时，由衬垫10和层12(以及网孔结构20，如果存在)构成的整体为人工草覆盖物的薄片状衬底提供了优良的立体稳定性以及对张力、变形和撕开的抗性性能。这些性能以实际上均一的方式在所有风向上体现，因此防止所示衬底(进而总体上的人工草覆盖物)免于出现不期望的行为方向性特征。
即使人工草覆盖物不会在后来被填充颗粒填充物的情况下，层10作为具有一定厚度的衬垫的特征，具有为人工草覆盖物提供“主体”的有利效果。
此外，衬垫10的疏水性特征进一步意味着，人工草覆盖物表现出优良的排雨水性能，这样防止形成能够导致水停滞的水坑或湿透区域。
如图6所示，上述人工草覆盖物能够有利地结合“接种”填充材料或“填充物”22，其中，填充材料或“填充物”22由颗粒填充物构成，例如聚烯烃基物(当然，上述术语还包括所谓的“热塑弹性体”)。
在本发明的实施方式中，在特别优选的情况下，上述填充材料22是在欧洲专利EP-1158099所记载的类型。
当然，在没有技术偏见的情况下，在不脱离本发明所附权利要求书的范围内，细节结构和具体实施方式可以相对于所描述和举例说明进行广泛的变更。

Claims (12)

1.一种人工草覆盖物，其包括：
由薄片材料制成的衬底(10、12、20)；和
丝状形成物(14)，其被植入到上述的薄片材料状衬底(10、12、20)中，使得其存在紧靠所述薄片材料状衬底(10、12、20)的一个表面向上延伸的环状部分(16)，和从所述薄片材料状衬底(10、12、20)的相反表面延伸以模拟天然草地的草皮的自由分枝(18)，其特征在于，
所述由薄片材料制成的衬底(10、12、20)包括衬垫(10)，该衬垫结合到由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)上；和
所述丝状形成物(14)同样由热熔化材料制成，其中在相应于所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)的区域延伸的所述环状部分(16)被热焊接到由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)上。
2.根据权利要求1所述的人工草覆盖物，其特征在于，所述的丝状形成物(14)的环状部分(16)和所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)都是由聚烯烃基材料制成。
3.根据权利要求1所述的人工草覆盖物，其特征在于，所述的丝状形成物(14)的环状部分(16)和所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)都是由聚乙烯基材料制成。
4.根据上述任一权利要求所述的人工草覆盖物，其特征在于，将起稳定作用的网孔结构(20)结合到所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)上，该网孔结构也是由至少部分是热熔化的材料制成，所述网孔结构被热焊接到由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)和所述丝状形成物(14)的所述环状部分(16)上。
5.根据权利要求4所述的人工草覆盖物，其特征在于，所述网孔结构(20)具有在30g/m2和150g/m2之间的每单位面积的重量，优选基本上等于80g/m2。
6.根据权利要求4或5所述的人工草覆盖物，其特征在于，所述网孔结构(20)是聚酯网孔，优选是具有热固和稳定的网孔结构。
7.根据上述任一权利要求所述的人工草覆盖物，其特征在于，所述衬垫(10)具有1.55mm-4mm的厚度，优选基本上等于3mm。
8.根据上述任一权利要求所述的人工草覆盖物，其特征在于，所述衬垫(10)具有150g/m2和400g/m2之间的每单位面积的重量，优选基本上等于300g/m2。
9.根据上述任一权利要求所述的人工草覆盖物，其特征在于，所述衬垫(10)是由疏水材料制成。
10.根据上述任一权利要求所述的人工草覆盖物，其特征在于，对所述衬垫(10)进行疏水性处理。
11.根据上述任一权利要求所述的人工草覆盖物，其特征在于，所述衬垫(10)具有选自下列的结构：
简单的纺织物结构；
针织物结构；
毡制物结构；和
上述结构的结合，例如绗缝毡制物结构。
12.一种用于制造人工草覆盖物的方法，其包括下列步骤：
提供由薄片材料制成的衬底(10、12、20)；和
在所述的薄片材料状衬底(10、12、20)中植入丝状形成物(14)，使得所述丝状形成物(14)存在紧靠所述薄片材料状衬底(10、12、20)的一个表面向上延伸的)环状部分(16)，和从所述薄片材料状衬底(10、12、20)的相反表面延伸以模拟天然草地的草皮的自由分枝(18)，其特征在于该方法还包括下列步骤，
以结合到由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)上的衬垫(10)的形式，形成所述由薄片材料制成的衬底(10、12、20)；和
形成所述丝状形成物(14)，其同样由热熔化材料制成；
将所述丝状形成物(14)植入到所述的薄片状衬底(10、12、20)中，其中所述环状部分(16)在相应于所述的由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)的区域中延伸；
将所述丝状形成物(14)的所述环状部分(16)热焊接到由热熔化材料制成的至少具有一层的层(12)上。
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