CN101802310A - 冷的人造草皮 - Google Patents

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Abstract

一种人造草皮表面，包含纤维状材料如纤维、细丝和/或带，以及如果需要的话，填充材料，其中人造草皮表面另外包含一种或多种反射光的添加剂，其特征在于该添加剂并入纤维状材料，优选位于纤维状材料表面。

Description

冷的人造草皮
本发明涉及人造草皮，特别是人造草皮表面。
人造草皮或合成草皮被称为由合成材料制造的草坪状人造表面。它们最经常用于最初或通常在草坪上进行的运动场地；然而现在也用于住宅草坪和商业应用。
在60年代早期就已经研发和安装的最初的人造草皮是远比草坪坚硬的表面，但很快被称为是不可宽恕的运动表面，因为其易于引起更多的伤害。
在21世纪早期，研发了使用沙子和/或橡胶填充物的新型人造运动表面。这些“新一代”人造草坪表面，当从任意距离观察时经常几乎与草坪区分不开，并且通常认为在其上比赛是与典型草坪表面是一样安全的，或许甚至在寒冷条件下更安全。
很多俱乐部已经安装了这种新型合成草皮表面(大多数通常作为全天候训练能力的一部分)，同时保有草坪表面的一些俱乐部现在重新考虑人造草皮。随着在欧洲的足球俱乐部期望降低维护费用和由于冰冻的球场取消的冬季比赛数量，该问题也被运动主管团体重新考虑。
最普通的类型使用约5厘米长的聚乙烯“草坪”，其经过润滑和簇绒在纺织背衬织物中，该织物后面涂有聚氨酯或胶乳背衬介质以将簇绒锁在位置上。然后将整个物体用沙子和橡胶颗粒填充达到客户规格，其保持纤维直立和提供恰当水平的减震和变型。大约15家左右由FIFA批准的草皮制造商使用该技术。其它种类具有膨胀的聚丙烯基底，一种最初作为汽车工业的减震器而研发的泡沫材料。所述草坪也由润滑聚乙烯纤维制造，但是它们比在填充的草皮上更短和更紧密叠加，并且还散布着保持叶片直立的短的、卷曲的、弹簧状纤维。最终区域(finishing touch)是8毫米的橡胶颗粒填充物。
尽管人造草皮大多数应用于运动场地，在本发明的上下文中，“人造草皮”以更宽泛的意思使用，包括任何包含合成草坪的应用和修饰，所述合成草坪也就是由合成材料，通常是聚合物如聚乙烯、聚丙烯等制成的草坪。另外的应用包括但不限于景观应用和建筑物上的绿色屋顶。
用于人造草皮表面的组分包括如上所述的纤维、细丝和带，和如果需要的话，填充材料。
在寒冷区域或在冬季具有优于天然草坪表面的优点同时，人造草皮在更热的气候或季节的全面舒适仍然有待改进。
US 3,740,303公开了一种人造运动表面，包含具有含颜料的起绒纤维的起绒织物，和用于耐UV光稳定的材料。这些稳定剂通常是捕捉由UV光能量产生的基团的位阻胺。
US 2004/0214000涉及与运动场地和景观区的草皮一起使用的聚集的草皮填充剂，其包含粉碎的石英砂颗粒。该填充剂可着色来增强表面外观。
US 5,958,527公开了一种具有独特的多经线弹性粒状填充物的合成草坪草皮。该填充物由鲜艳着色的沙子组成，以及应当可用于降低填充物的热保留。
US 2003/0056432公开了一种合成草坪表面，具有从柔性背衬片凸出的宽间隔的条带横列，草坪表面包括在间隔中连接到背衬片的温度调节装置。合成草坪表面可包含可由热反射材料制成的合成条带。
因而本发明的一个目的是提供一种人造草皮，其在热和冷条件下提供舒适性和安全性，以及容易和可靠地制造和安装。
该目的通过一种人造草皮表面来实现，该表面包含纤维状材料如纤维、细丝和/或带，以及如果需要的话，填充材料，其中人造草皮表面另外包括一种或多种反射光的添加剂，其特征在于添加剂并入纤维状材料，优选位于纤维状材料的表面。
与现有技术相比，本发明限制待并入纤维状材料的添加剂和/或颜料的存在，优选位于纤维状材料表面，可具有从纤维状材料的内部到外部的浓度梯度，也就是浓度在靠近表面的那些部分变得更高。这保持了纤维状材料的其他性质基本上不变，对于人造草皮的适应性如球旋转等是很重要的。
典型地，人造草皮组件包括有柔性片背衬的起绒织物和通过柔性背衬起绒的直立合成条带横列，代表草坪叶片，从背衬的上表面向上延伸。术语“纤维状材料”因而主要包括那些形成片背衬和合成条带的纤维细丝和带，它们之中优选合成条带作为添加剂和/或颜料的处所。
与没有这些添加剂和/或颜料的人造草皮表面相比，通过添加添加剂和/或颜料获得的光反射在光谱反射和/或IR反射测量中至少高10％。
在本发明说明书中同样地使用术语添加剂和颜料。
对于该发明，术语“光”使用它的物理意思并且包括所有太阳光反射率的波长范围，其是紫外、可见和近红外反射的总和。太阳光反射越高，物体能够保持越冷。优选地，施加的反射在约380nm至约1mm范围，也就是可见光(约380nm至约780nm)和红外光(约700nm至约1mm)的范围。特别优选的是在红外光谱中的热辐射反射，因为IR占了所述范围的52％并由此占了太阳能量的主要部分。
由于这个原因，优选在所谓的近红外(NIR)范围，也就是在约700nm至约3000nm波长范围，甚至是更优选800nm至2500nm范围内具有提高的反射率的添加剂和/或颜料。
优选地，光反射率至少与天然草皮表面一样高，优选比天然草皮表面高10％，甚至更优选20％。
因而添加剂或颜料具有反射由太阳光和其它光或热源产生的热的性质，其至少与在天然草皮中的绿色颜料叶绿素具有相同的数量级，而目前在人造草皮中使用的颜料具有更高的IR吸收率。
优选地，将添加剂或颜料并入纤维状材料，甚至更优选位于纤维状材料的表面或在表面附近。
任何能够反射光，优选红外光的颜料都可用作添加剂。然而优选应用作为添加剂的那些颜料选自包括金属氧化物、混合金属氧化物，钴化合物和铬化合物，如二氧化钛、铝片颜料和氧化铬的组。
在合适的添加剂中，特别优选所谓的尖晶石(混合氧化物，如MgAl2O4，该类矿物都如此命名)。进一步优选的是基于锑、铬、锡和钴的金属氧化物钛酸盐类的添加剂和/或颜料。这些颜料都是非毒性的并且在使用量上具有FDA和EEC双重纯度认可。
IR反射无机颜料对本领域技术人员来说是已知的，如C.I.颜料黑30-主要以镍、猛、铬和铁构成的尖晶石，和C.I.颜料绿17-铬绿黑赤铁矿。
优选纤维状材料由合成聚合物制成，甚至更优选该聚合物选自包括聚乙烯、聚丙烯、塑性体共混物、尼龙，以及它们的共聚物和/或共混物的组。
相对于聚合物，颜料添加的量是约0.5至约4wt％范围。
具有本发明表面的人造草皮显示出大大降低的表面温度。很容易达到温度降低15℃。
本发明尤其对运动场地和景观应用中增加运动员和使用者的舒适性和安全性是有利的。
本发明的另一个重要方面是能源节省。其中人造草皮用作一种用于防止由其覆盖物体的热积聚的绝缘材料。例如在建筑物的绿色屋顶上等用于减少气候控制体系的能量消耗。
因此本发明也涉及人造草皮表面用于运动场地和景观应用的用途以及人造草皮作为在建筑物上绿色屋顶中的隔热体的用途。
本发明进一步由下面非限制性的实施例进行说明。
根据ASTM标准测试方法E903(1996)进行半球形光谱反射率测量。用Perkin-Elmer Lambda 950分光光度计，利用积分球(E903[1996]的图A1.3)进行该测量。全部反射率测量以8°的入射角在2500nm-300nm的太阳光谱内获得。测量利用检测器-挡板的，壁式安装的积分球，这排除了利用参考标准的必要，除了限定仪器的100％线。该测量恰当地称作‘半球光谱反射率’。
通过利用105加权坐标，将光谱数据对Air Mass 1.5(ASTM G159-98)直接太阳光谱积分，获得总太阳光ρ反射率。
通过利用66加权坐标，将光谱数据对Air Mass 1.5(ASTM G159-98)直接太阳光谱积分，获得724nm至2494nm的NIR区域。
将测量的人造草坪样品切成用于温度研究的较大样品。
对于所有测试方法，由于仪器的可接受的操作误差，以及由测试方法引起的变化，测试数据通常存在不确定性水平。希望按照ASTM E903测定的大多数材料的预计误差小于正负2％。
表
  样品编号   太阳光反射率％   NIR反射率％
  天然草坪   33.7   52.8
  25/23-888Tex橄榄绿   16.2   24.0
  25/24-888Tex运动绿   16.8   25.1
  52/53-888Tex运动绿   22.6   38.7
  52/54-888Tex橄榄绿   33.9   55.0
  29/428×138Tex运动绿   12.9   19.6
  样品编号   太阳光反射率％   NIR反射率％
  29/778×138Tex橄榄绿   16.0   23.5
  07×O448×138Tex IR运动绿   31.4   47.6
  07×O458×138Tex IR橄榄绿   30.5   48.4

Claims (6)

1.一种人造草皮表面，包含纤维状材料，如纤维、细丝和/或带，以及如果需要的话，填充材料，其中人造草皮表面另外包含一种或多种反射光的添加剂，其特征在于该添加剂并入纤维状材料，优选位于纤维状材料表面。
2.权利要求1的人造草皮表面，其中光是约700nm至约1mm波长范围内的红外(IR)光。
3.根据前述任一项权利要求的人造草皮表面，其中添加剂是选自包括金属氧化物、混合的金属氧化物、钴化合物和铬化合物的组的颜料。
4.根据前述任一项权利要求的人造草皮表面，其中纤维状材料选自包括聚乙烯、聚丙烯、塑性体共混物、尼龙、以及它们的共聚物和共混物的组。
5.根据前述任一项权利要求的人造草皮表面用于运动场地和景观应用的用途。
6.根据前述任一项权利要求的人造草皮表面作为在建筑物上绿色屋顶中的隔热体的用途。
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CN102797322A (zh) * 2012-08-14 2012-11-28 青岛青禾人造草坪有限公司 一种具有红外线反射功能的用于屋顶绿化的人造草坪

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