CN101563505B - 特别地用于人造草运动场的人造草坪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种特别地用于人造草运动场的人造草坪，包括由载体构成的人造垫子，人造草纤维粘附到该载体上。本发明的目的是提供一种新型的人造草坪，其特别地避免了使用填充物材料的需要，从而不含有对运动场的使用特性具有不利影响的填充物材料。根据本发明，载体至少部分地具有至少一个附加材料成分，该附加材料成分在被提供在人造垫子中后在外部刺激的影响下在载体的所述部分上强加永久体积增长。使用在载体的至少一部分上强加永久体积增长的附加材料成分使得制造具有附加缓冲性能的人造草坪成为可能，这对运动场的使用特性，例如冲击的吸收、能量的恢复以及垂直变形，具有积极的影响，并且这还减少了运动员受伤的数量。

Description

特别地用于人造草运动场的人造草坪

本发明涉及一种特别地用于人造草运动场的人造草坪，其包括由载体构成的人造垫子，人造草纤维粘附在该载体上。

本发明还涉及这样的一种人造垫子。

当前合成材料被用于各种各样的用途，特别地，各种各样的塑料在运动场的人造草坪中的使用在过去的几年中强劲地增长。由此人造草纤维和从其获得的人造草运动场的发展扩展到这样的程度：现在能够安装一种人造草运动场，从他们的外表几乎无法与天然草运动场相区别，但是特别的是他们的使用特性与天然运动场相有所不同。

近几年，研究人员已经特别着重于用于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了每种单独的运动有其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所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低成本生产并简单地加工，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被粘附到载体上，例如通过簇绒法。当前的人造草纤维与天然草纤维相比的缺陷是，由在运动员皮肤和人造草纤维之间的较高的摩擦阻力而产生受伤的风险太高。

后面的这个缺陷当前通过在合成草纤维之间使用颗粒状填充物，例如橡胶或者塑料颗粒，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使用表面，因此在该表面上运动员较不易受伤，他们还提供了类似天然草的优化使用特性。然而，在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的劳动强度非常大，而且填充的人造草运动场在其被安装后还需要维护。

近几年，大量的非填充物系统被引入作为替代方案，例如在WO01/96664和US 2003/099787中所公开的方案。

近期的研究已经被建立在将现有技术和新发展相结合的基础上，从而得到非填充物系统，该系统具有比当前的无填充物系统更容易控制的使用特性。这些发展特别地涉及不同长度、半径、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性能，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系统的构造的分析的基础上，其中该系统由多个层所限定，即上部层、中间层和底部层。每个系统层负责整个系统的一部分功能特性。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。在研究的后续阶段过程中，这些是必须转化为将要使用的技术和部件的特性。

本发明的目的是提供一种新型的人造草坪，该人造草坪具有改进的运动相关的性能，其中通过整合多个系统层的功能特性而获得改进的冲击吸收及能量恢复，其特别地避免了使用填充物材料的需要，从而不含有这种具有对运动场的使用特性的不利影响的材料，因此降低了球员受伤的风险。

根据本发明，载体至少部分地具有至少一个附加材料成分，该附加材料成分在被设置在人造垫子中后在外部刺激的影响下在载体的所述部分上强加永久体积增长。从而，能够制造人造垫子，该人造垫子能够通过标准生产技术生产，并且其中载体中的附加材料成分在制造后起泡沫并转换成例如缓冲层。使用至少在载体的一部分上强加永久体积增长的附加材料成分使得制造具有附加缓冲性能的人造草坪成为可能，这对运动场的使用特性，例如冲击的吸收、能量的恢复以及垂直变形，具有积极的影响，并且这还减少了运动员受伤的数量。

在特殊的实施例中，所述附加材料成分优选地均匀地分布在载体中，从而获得有效的人造草坪。

更特别地，所述附加材料成分可以是以纤维或者纱线的形式合并入载体，该纤维或者纱线能够通过已知的生产技术以简单的方式而实现，例如簇绒法、纺织、编织。在这种情况下，还能够在载体中实现附加材料成分的受到良好控制的均匀分配。

更特别的，根据本发明，所述附加材料成分可以至少一个层的形式而被合并入载体，所述层可以与载体的剩余部分一体结合或者可以不与载体的剩余部分一体结合。这还导致了包括均匀分布的附加材料成分的改进的载体，因此，一旦在载体上强加了永久体积增长就实现了有效的缓冲层。

能够实现一种具有改进的使用性能的功能性更强的人造草运动场，其中所述附加材料成分的层与所述另一附加材料成分的层被中间层分隔开。

多个层的使用能够依据在人造草运动场上进行的运动的种类而发展人造草运动场，每一个层由不同的附加材料成分组成，该附加材料成分在外部刺激的影响下在载体的他们的部分上强加永久体积增长。

此外，所述载体可优选地由交联的材料制成，因为如此获得的载体表现出改进的塑性变形行为，所以该交联的材料导致载体的寿命延长。

一种根据本发明的人造草坪的功能性更强的实施例，其特征在于，至少人造草运动纤维的第一组具有至少一个前述的附加材料成分。在这种情况下，人造垫子也可被给予由于永久体积增长的附加使用特性，该永久体积增长被强加在人造草纤维上，这还减少了运动员受伤的风险。

在这个实施例中，附加材料成分还可在人造草纤维中均匀地分布。

更特别地，人造草运动纤维是挤压成形的纤维，这使得能够通过已知的挤压成形技术生产所述纤维。

此外，优选地如果人造草运动纤维是交联的纤维，因为如此获得的人造草运动纤维表现出改进的裂开和磨损行为，所以该交联的纤维延长了纤维的寿命。

已经发现，将根据本发明的附加材料成分配置为泡沫材料是有效的，因为这使得给予人造垫子额外的功能性成为可能，例如附加缓冲和弹性性能。

例如，泡沫材料可包括一种混合物，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的。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，从而优化了获得体积增长的载体和/或人造草纤维的工艺。

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。

在本发明的特殊实施例中，附加材料成分能够在高温的影响下在载体的至少一部分上强加永久体积增长。

在功能的实施例中，根据本发明的人造草运动场的特征可在于，第一组的人造草运动纤维位于第二组的人造草运动纤维之间，并且第一组的人造草运动纤维可以位于至少第三组的人造草运动纤维之间。

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包括载体1，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。

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。如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，载体被放置到具有适当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。人造草坪系统10具有用于排出雨水的排水系统，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，这个实施例包括载体1，多组人造草运动纤维2、2’、2”、2”’粘附到该载体1上。

根据本发明，在图3a和3b中示出的载体1具有附加材料成分，该附加材料成分在外部刺激的影响下，至少在载体1的合并有附加材料成分的那个部分上强加永久体积增长。这都在图3b中更清楚地示出，其中载体1由三个层1’-1”-1”’组成。然而，为了清楚地理解本发明，应注意载体也可由一个层组成，其包括附加材料成分，该附加材料成分在外部刺激的影响下在载体1的所述部分上强加永久体积增长。

优选地，附加材料成分均匀地分布在载体1上，例如按照纱线的形式，在图3中表示为层1’和1”’。所述附加材料成分在外部刺激(例如高温)的影响下在载体1的合并有所述附加材料成分那部分上强加永久体积增长。优选地，所述永久体积增长必须在人造草坪已经被制造后进行，与图3a中所示的情况一致。由于永久体积增长，人造草坪已经被转换为图3b中所示的状态。

在这个连接中应注意，在第一实施例中，附加材料成分合并入载体1中的第一层1’中，而在另一个实施例中(亦在图3b中示出)，载体1具有合并入第一层1’的第一附加材料成分，以及合并入第二层1”’的第二附加材料成分。这两个层1’和1”’通过中间层1”相互分离。优选地，中间层1”不包括整体的材料成分(例如以纱线的形式)，从而与层1’和1”’相比，载体1的这个部分不构成永久体积增长。

在只有一个层1’被合并入载体1的实施例中，通过使用附加材料成分实现永久体积增长，例如，该附加材料成分可以是泡沫材料。因此，形成弹性或者缓冲层，其避免了使用附加填充物材料的需要，而仍然实现了表现出改进的缓冲和弹性使用特性的人造草运动场。当进行运动时，这种设计特别地对冲击吸收和能量恢复具有积极影响。

如果使用多个层1’-1”-1”’，并且层1’和层1”’均包括第一附加材料成分和第二附加材料成分，就可能实现包括多个缓冲载体层1’和1”’的人造草运动场，然而，基于被使用的附加材料成分的性能，这种设计还会以不同的方式影响运动场的使用特性。

优选地，附加材料成分是泡沫材料，该泡沫材料可特别地由混合物组成，该混合物由结合有至少一种与所述混合物相容的化学发泡剂的至少一种或多种聚合材料组成。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、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泡沫结构。

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。闭孔泡沫结构对例如零下温度、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，还示出了人造草运动场和人造垫子的一个实施例，其中使用了多组人造草纤维2-2’-2”，其中至少第一组的人造草纤维2”也具有附加材料成分，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”上和载体1上的状态，从而所述第一组和所述载体形成附加的缓冲层，表示为ii和iii，其中第一组的人造草纤维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。

此外应注意，在这种连接中，合并入人造草运动纤维2”的附加材料成分优选地为与载体1中所使用的部件相同的材料成分，而在这种情况下，还优选地在人造草运动纤维上均匀地分布附加材料成分。

优选地，人造草运动纤维2”是挤压成形的纤维，从而能够通过已知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，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，附加部件A根据ABA结构在两侧或者更多侧包围基本材料B，以便因此制造强化的、起泡沫的人造草运动纤维。

根据本发明，人造草纤维2”能够在高温(外部刺激)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还示出了人造垫子的另一实施例，该人造垫子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，其用于保持场地系统开放并且防止人造草运动纤维压紧。

Claims (18)

1.一种人造垫子，用于使用在人造草坪中，所述人造垫子包括载体，人造草纤维粘附到该载体上，其特征在于，所述载体至少部分地具有至少一种附加材料成分，在所述人造垫子制造之后，所述附加材料成分在被提供在所述人造垫子中后在外部刺激的影响下在载体的所述部分上强加永久体积增长。

2.根据权利要求1所述的人造垫子，其特征在于，所述附加材料成分均匀地分布在载体中。

3.根据权利要求1或2所述的人造垫子，其特征在于，所述附加材料成分以纱线的形式结合在载体中。

4.根据权利要求1所述的人造垫子，其特征在于，所述附加材料成分以至少一个层的形式结合在载体中。

5.根据权利要求4所述的人造垫子，其特征在于，所述载体具有另一附加材料成分，该另一附加材料成分以第二层的形式结合在载体中。

6.根据权利要求5所述的人造垫子，其特征在于，所述附加材料成分的层与所述另一附加材料成分的层被中间层分隔开。

7.根据权利要求1所述的人造垫子，其特征在于，所述人造草纤维的至少第一组具有至少一个所述附加材料成分。

8.根据权利要求1所述的人造垫子，其特征在于，所述附加材料成分均匀地分布在所述人造草纤维中。

9.根据权利要求1所述的人造垫子，其特征在于，所述人造草纤维是挤压成形的纤维。

10.根据权利要求6所述的人造垫子，其特征在于，所述人造草纤维是交联的纤维。

11.根据权利要求1所述的人造垫子，其特征在于，所述附加材料成分为泡沫材料。

12.根据权利要求11所述的人造垫子，其特征在于，所述泡沫材料由一种混合物构成，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。

13.根据权利要求11所述的人造垫子，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。

14.根据权利要求1所述的人造垫子，其特征在于，所述附加材料成分在高温的影响下在所述载体的至少一部分上强加永久体积增长。

15.根据权利要求1所述的人造垫子，其特征在于，所述载体由交联的材料制成。

16.根据权利要求7所述的人造垫子，其特征在于，第一组的人造草纤维位于第二组的人造草纤维之间。

17.根据权利要求7所述的人造垫子，其特征在于，第一组的人造草纤维位于第三组的人造草纤维之间。

18.一种人造草坪，包括人造垫子，该人造垫子由载体构成，根据前述权利要求中的任意一项所述的人造草纤维粘附在所述载体上。

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