CN103052312A

CN103052312A - 旨在作为培养支持物的基质及其用于制备特别是运动用表面的用途

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Publication number: CN103052312A
Application number: CN2011800330294A
Authority: CN
Inventors: 埃德蒙-皮埃尔·皮卡德
Original assignee: Natural Grass
Current assignee: Drandro concept Co.; Picard Edmond-pierr
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2011-06-01
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2031-06-01
Also published as: EP2575427A1; AU2011260169A1; EP2575427B1; TR201806978T4; FR2960383A1; US9907239B2; MX2012014013A; EP3338540B1; JP5873482B2; BR112012030647A2; US9320207B2; RU2012157544A; JP2013526877A; US20130125460A1; BR112012030647B1; US20160192605A1; ES2670429T3; CN103052312B; WO2011151542A1; EP3338540A1

Abstract

一种旨在作为培养支持物的基质，其包含：第一部分，所述第一部分构成所述基质的骨架并且占所述基质的总体积的大于70％，所述第一部分由粒度大于100μm的颗粒P_＞100μm构成，全部所述颗粒由硬颗粒P_D＞100和/或弹性颗粒P_R＞₁₀₀构成，其中所述弹性颗粒构成所述第一部分体积0％至100％的PV体积比例；第二部分，其为粒度小于100μm的颗粒状组分P_＜100，构成0至450g/l所述基质；第三部分，其构成0至200g/l所述基质，所述第三部分由长度为3mm至100mm且直径为5μm至35μm的细纤维构成；第四部分，其构成0g/l至200g/l所述基质，所述第四部分由其他长形和/或表面夹杂物构成，这些长形的夹杂物或表面夹杂物中每一个的尺寸在至少一个维度上比所述第一部分的所述颗粒的粒度大得多，其中所述第三部分与所述第四部分的量的总和大于3g/l所述基质。在制备特别是草坪运动用表面和建立平台中的用途。

Description

旨在作为培养支持物的基质及其用于制备特别是运动用表面的用途

本发明涉及一种基质，其旨在用作培养介质，特别是用于天然草坪的培养介质，特别地用以得到旨在用于足球、橄榄球或者马术运动(如平地赛马或快步、马球、超越障碍赛和盛装舞步)的天然草的运动用表面。

传统地用于这些众多运动的表面是草，更准确地说是天然草坪：这是夏季是公认理想的表面，但其具有以下缺点：对气候条件敏感，并且当条件不利时(尤其是在降水或霜的情况下)不能耐受密集使用而不劣化。

为了弥补该缺点，一个想法是用人工表面(特别是用于足球或橄榄球及用于马道、比赛场和跑道的合成草坪)、基于砂(特别是硅砂)的合成表面来替代天然草坪，所述人工表面、合成表面可以与例如下列的组分相组合：网、纤维、灰、地面合成组分、石蜡和用以增加跑道的粘着力或者降低其对霜的易损性及其对供水之需要的任何能够想到的组分。

但是，从生态和经济的观点来看，与天然草坪表面相比，这些表面在易用性、对运动者和近邻的舒适度以及运动的安全性方面表现出严重不足。

事实上，如同所有其他植物一样，天然草坪通过光合作用为环境作贡献，其通过将地面的温度保持在约20℃作为真正的太阳能空调，而在太阳下合成表面的温度达到60℃，最后，天然草坪通过吸收粉尘而有利于空气和水的净化；相反，合成表面不截留污垢和粉尘却产生它们，将所得产物释放到环境中，在夏天它们的气味不好并且造成回收再利用的问题。此外，在经济方面，由草坪制成的运动用表面的在生命周期成本方面的价格是有利的，这是由于：与合成表面相比，投资较少并且持续时间较长，合成表面在10年之后就必须要更换。与合成表面相比，草坪的另一巨大优点是运动者的舒适度和安全性：首先，草坪允许使地面足够坚硬从而具有支撑性并且回馈能量，从而使运动员的肌肉不受伤害，其次，其允许地面保持充分平坦且有弹性，同时弹性足以对奔跑减震并且使运动员的关节不受伤害。因此，草坪使运动员和/或动物的肌肉不受伤害。

虽然与理想条件下的天然草坪相比，天然草坪的替代表面具有如上所述的缺点，但是由于天然草坪的不利之处所述替代表面仍然变得越来越普遍，用于足球场的“合成草坪”，砂和纤维或织物或者地面上的材料用于跑马场和比赛场：事实上，天然草坪显示出其材料并非在所有情况下都处于良好状况的缺点。目前，与人工表面相比，天然草坪的该缺点被认为是无法接受的障碍，并且其掩盖了所有其他优点(经济的、生态的和健康的)。

为了弥补在潮湿期草坪缺乏稳定性的缺点，已提出将多种组分添加到用于种植草坪的基质中，所述多种组分特别是塑料纤维网，然后是粗合成纤维以及最后是“细”合成纤维。

正如混凝土如下所述被加固和加强：通过宽网孔的金属网(加强的混凝土)，然后添加相对细的合成纤维(直径大于或等于100μm)，然后是称为微纤维的纤维(直径大于或等于50μm)，以相同的方式，已提出将纤维添加到用于种植草的基质中，使用由聚丙烯线制成的条带(如以注册商标Netlon市售的那些)，然后通过添加越来越细的纤维，准确地说是市售的那些，因为它们被用于加筋混凝土。

此外，为了改善主要由砂构成的草坪替代品的耐性，已提出添加相比于混凝土中所用的那些更细的纤维。例如，已知(文献FR-2.707.03-A)可以借助于与由草坪的根给予地面耐受性相类似的机制，通过将细截面(5μm至20μm)和相对短长度(4mm至75mm)的纤维按重量计1‰至5‰的用量添加到基本上是砂的基质中来获得无草坪的耐受剪切的人工运动用表面，所述砂的粒度为10μm至20mm，用量为按重量计1‰至5‰的用量。

这些添加剂以与混凝土相同的方式在“加强型”替代表面中越来越有效：事实上，获得了在耐受剪切方面实现良好性能的表面，但遗憾的是，该耐受的改进是以柔软度为代价获得的。

为了弥补易受霜影响的土壤的缺点，并且为由草坪制成的表面带来更大的柔软度，最近提出添加软木颗粒以及更特别地具有粗粒度(＞3mm)、中粒度(500μm至3mm)以及细粒度(＜500μm)的经焙烤软木，以改善其所合并进的培养基质对霜的耐受性，这是由于软木的绝缘特性及其弹性的双重作用，其使软木在冷冻作用下以及由软木的粗颗粒所赋予的渗透性作用下“容纳(d’encaisser)”增加的水体积。同时，软木显示出以下益处：由于其密度和弹性而提供基质的轻便性、柔软度以及对压缩的耐性。此外，如果大颗粒改善基质的渗透性，则由于软木的高表面张力和高表面体积比，软木的小颗粒(其也是不膨胀的)提供大的毛细管水滞留容量。

尽管如此，虽然软木的添加使得能够提高柔软度并且使得在霜的情况下有良好的表现，尤其是在添加粗颗粒时，但是这会损害基质的粘着力以及对剪切的耐受，尤其是在添加粗颗粒时。

本发明的另一目的是提供旨在用于种植的基质，尤其是种植使得能够产生运动用表面的天然草坪，尤其是种植任何类型运动可接受的天然草坪。

本发明的另一目的是提供这样的基质：具有高度的耐受性、非常柔韧、具有良好的排水、耐霜并且不受非常强降水影响。

这些目的与将在下文中变得明显的其他目的一起通过旨在用作培养介质的基质而实现，根据本发明，所述培养介质的特征在于其包含：

-第一部分，所述第一部分构成所述基质的骨架并且占所述基质的总体积的大于70％，所述第一部分由粒度大于100μm的颗粒P_＞100μm构成，全部所述颗粒由硬颗粒P_D＞100和/或弹性颗粒P_R＞₁₀₀构成，其中所述弹性颗粒P_R＞₁₀₀构成以所述第一部分体积计0％至100％的PV体积比例；

-第二部分，其为小于100μm的颗粒状组分P_＜100，构成0至450g/l所述基质；

-第三部分，其构成0至200g/l所述基质，所述第三部分由长度为3mm至100mm且直径为5μm至35μm的细纤维构成；

-第四部分，其构成0至200g/l所述基质，所述第四部分由其他长形和/或表面夹杂物构成，这些长形或表面夹杂物中每一个的尺寸在至少一个维度上远大于所述第一部分的所述颗粒的粒度，其中所述第三部分与所述第四部分的量的总和大于0.5g/l所述基质。

优选地，尺寸大于180μm或小于100μm的所有颗粒占小于1000克/升基质。

根据本发明的第一实施方案，对于小于5％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，细纤维的用量D_F与第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和大于0.5g/升基质和20g/升基质。

根据本发明的第二实施方案，对于大于5％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，细纤维的用量D_F与第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和大于1g/升基质。

根据本发明的第三实施方案，对于5％至60％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，细纤维的用量D_F大于1g/升基质，细纤维的用量D_F与第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和小于80g/升基质。

根据本发明的第四实施方案，对于大于60％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，细纤维的用量D_F与第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和为7g/升基质至40g/升基质。

根据本发明的第五实施方案，对于小于60％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，细纤维的用量D_F与第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和为2g/升基质至80g/升基质。

根据本发明的第六实施方案，对于大于60％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，细纤维的用量D_F与第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和是5g/升基质至200g/升基质。

有利地，所述第一部分的硬颗粒是硅砂颗粒(des grains de sablesiliceux)。

优选地，所述第一部分的弹性颗粒P_R是软木颗粒。

有利地，所述第二部分的颗粒状组分由以下构成：粘土(d’argile)、壤土(de limon)、砂(de sable)(其粒度为小于100μm)、有机物质、细的多孔组分(如沸石粉末、珊瑚)或者硅藻土。

优选地，所述第二部分的尺寸小于20μm的颗粒状组分占小于60g/l基质，尺寸小于100μm的颗粒状组分占小于300g/l基质。

根据一个变体实施方案，所述第二部分的尺寸小于80μm的颗粒状组分占小于45g/l基质。

有利地，所述第三部分的细纤维是直径为10μm至20μm的空心聚酯纤维。

优选地，所述第三部分的纤维的至少20％装入斥水润滑用产品(如硅氧烷)中。

有利地，所述第三部分的细纤维之重量的大于50％由直径小于该基质的硬颗粒平均粒度的10％的细纤维构成。

优选地，基质中弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例为大于5％且小于60％，并且所述第三部分的细纤维重量中大于50％由直径小于硬颗粒平均粒度的10％的细纤维构成。

当硬颗粒是砂颗粒时，第一，按重量计大于80％的这些颗粒的粒度为200μm至400μm，第二，所述第三部分的细纤维是空心聚酯纤维(直径为12μm至30μm)并在表面上硅化。

本发明的基质使得任选地在原位实现运动用表面、平台表面(desurfaces de terrasse)、用于移植蔬菜或者用于种植草坪带的介质。

根据一个优选的实施方案，运动用表面由通过壁限定的并列槽构成，并且填充有高度至少等于这些壁的高度的基质。

不以任何方式理解为限制的下述描述将使得本领域技术人员能够更好地理解本发明的优点，以及其实施和其应用。

本发明的基质旨在用作培养介质，特别是用于草坪，其包含：

-第四部分，其构成0至200g/l所述基质，所述第四部分由其他长形和/或表面夹杂物构成，这些长形或表面夹杂物中每一个的尺寸在至少一个维度上远大于所述第一部分的所述颗粒的粒度，其中所述第三部分与所述第四部分的量的总和大于3g/l所述基质。

这里应当指出，本发明必须使其可以满足以下各种条件：

-基质必须具有对于与自由水相应的大尺寸孔来说尽可能大的孔体积，其是通过大尺寸的颗粒实现的，但同时储备尽可能多的可用水，其是通过小尺寸且高表面张力的组分实现的；

-纤维可以充足的量得到，并且其价格与应用相适应；

-在微纤维吸入时的健康风险方面，纤维满足预防原则的要求；

-如果必要的话，纤维有利于增加可用于基质中培养的草坪或植物的萌发和生长的毛细管水的储备。

已出乎意料地示出，可以获得与草坪的培养相适应的土壤，在清洁方面其是相对令人满意的，就其中粒度小于20μm的颗粒水平为小于60g/升基质以及其中粒度小于100μm的颗粒水平为小于300g/升基质之土壤而言非常令人满意：由此得到的表面是相对可渗透的。

根据本发明的另一实施方案，将所述第二部分的颗粒状组分选择为具有小于80μm的尺寸，占小于45g/l基质：由此得到的表面是高度可渗透的。

为了尊重预防原则，以便不对在生产和在所述基质的整个生命周期中必须处理它们的人的健康造成任何危险，已知认为微纤维大于3微米的直径是能够被吸入的最大直径，6微米的直径是现有法律不将大于该直径的纤维归类为对健康有潜在危险之纤维的直径：认为优选使用10微米的直径以保留大的安全余量。已对以下给予了考虑：不仅对所添加的纤维的尺寸，还有随时间针对它们而发生的以及它们如何可以或不可以分解为更细的纤维。在这方面，因为它们的加工方法所致，由聚酯制成的已知纤维不能分解为更小的纤维，被认为对环境和健康无害：它们允许尊重预防原则。直径大于10μm的聚酯纤维与这些安全措施相适应，并且目前可商购。谨慎的10μm最小直径对应于纤度为1.15dtex的空心聚酯纤维，6μm的最小直径对应于0.4dtex的纤度。

有设想在剪切运动过程中于在多孔网络中变紧之前允许纤维移动的两种可能性：

-颗粒在刚性砂中，在这种情况下纤维的截面直径必须小于通过三个颗粒的中心(如同穿过针眼的线)形成的平面中的这3个连续颗粒的之间的孔的直径：如果纤维的直径大于三个连续颗粒的直径的1/5，则这些颗粒必须移到一边以允许纤维通过而不挤压它，这样，在这些条件下，纤维没有自由度；

-或者纤维在其间盘绕的颗粒是弹性颗粒，特别是如果这些是软木颗粒：与软木颗粒的尺寸相关的纤维尺寸的条件不必然在如纤维的范围内，通过置于弹性纤维上，将挤压后者而不对抗剪切运动，在应力之后整体将恢复其位置。

但是，由于本发明基质的粒度并非是均质的(homométrique)，以及由于相对于砂颗粒尺寸来说非常长的纤维在其路径上通过许多孔，并且由于纤维的直径必须允许其避免过于频繁地“截留“于其路径上，所以由三个颗粒界定的通道的直径与纤维(为了清楚起见，3cm长的纤维对应于300μm的砂颗粒的尺寸的100倍)的直径之间有较大差异。这不仅取决于纤维的直径，还取决于其柔软度(当直径减小时其增加)及其润滑作用以及当然取决于作为砂粒度分布之函数的多孔体积中通道尺寸的统计学分布；虽然可以容易地给出均质介质的直径，但是除此之外，已知纤维是不自由的(coincée)，在理论上不容易确定这样的直径：在该直径以下的纤维将在变紧和阻碍任何移动之前滑入孔体积。

出乎意料地，已进行的测试表明，在至少50％的纤维的直径小于D50/10时可以获得令人满意的宏观作用，而就D50/20以下的直径而言非常令人满意，D50是50％基质的砂颗粒的最大颗粒直径，即尺寸在D50以下的所有硬颗粒占所有硬颗粒的重量的一半：换言之，第三部分的细纤维之重量的大于50％是由其直径小于硬颗粒平均粒度的10％之细纤维构成的。当基质中弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例为大于5％且小于60％时，该条件特别有利。

就柔软度方面及纤维阻塞(de blocage)有效性而言，优选具有尽量小的直径；但是纤维越长，则越难以保持柔软度，并且越易于阻塞(bloquer)基质，则越难以将纤维添加入基质中。

可见的有效性始于5mm的纤维长度，但优选具有大于20mm的长度，并且当纤维的长度增加时，结果改善。60mm的纤维是非常有效的，理想的是具有多至100mm或200mm或者可能更高的纤维长度，但在近来进行的测试中，在添加它们中未取得成功，因为随着长度增加，添加纤维变得越来越难。

出乎意料地，另一些测试示出，就直径小于D30/10的纤维而言能够获得令人满意的宏观作用，而就小于D30/20的直径而言非常令人满意，D30是按所述基质硬颗粒的重量计30％的颗粒的最大直径。

优选地，为了获得更佳的阻塞和更大的柔软度二者，小直径的纤维更佳；但已发现直径越小，越难以将纤维彼此分离以及将它们在基质中混合，这导致纤维的有效性降低。

将这些要素考虑在内，经验显示，就直径为12μm至30μm(对应于1.6dtex至34dtex的纤度)而言，在粒度为200μm至1000μm的砂中获得了令人满意的结果。

硅化纤维具有以下优点：借助于由硅氧烷的涂层诱导的斥水特性而产生的液滴“套筒”，硅化纤维在砂的多孔体积中更好地“滑行”：就纤维直径给定的基质的柔软度而言，这是有利作用。但是，相反地，由于更易于滑行，所以它们在保持砂中的有效性较差。

因此，当纤维较长时(优选纤维的长度大于3cm)，仅优选使用硅化纤维。

此外，硅化纤维不通过毛细管作用持水，因此，使用这样的硅化纤维的事实在原则上降低持水容量。

但是，正相反，出乎意料地发现当纤维斥水表面水滴的直径大于砂的三个颗粒之间的通道的尺寸而小于纤维的直径时，使用斥水纤维(如硅化纤维)是在多孔体积中持水的极其有效的方法，因为进入该腔中并由于纤维的斥水特性而重组为大液滴的水不能够通过纤维的通道而再次出来。

在实践中，出乎意料地发现，D50小于500μm之砂中的斥水纤维(例如硅化纤维)为基质提供了尤其有利于草坪发育的水行为(uncomportement hydrique)。

因此，D50＜500μm的硅化纤维中(更特别地D50＜350μm的砂中)的硅化纤维显示出双重益处：润滑以使得纤维添加入所述砂的多孔体积中，随着砂变得更细，该添加变得更难以进行；以及在亲水颗粒与具有斥水表面的纤维之间产生全新的协同作用以在多孔体积中截留水，该水非常易于被种植于基质中的植物的根所利用。

将这些要素考虑在内，经验示出在机械性和草坪生长二者上都获得了尤其令人满意的结果，考虑到了粒度为200μm至400μm的砂中的以及直径为12μm至30μm的硅化的空心聚酯纤维的良好持水容量和良好的毛细管作用。

经验表明，使用非硅化纤维获得了甚至更佳的结果，但是比较难以将其良好的添加，并且如果其未适当的添加的话，有效性将降低。但是，就小于80mm的纤维长度而言，如果可以使用尤其有效的添加方法，那么非硅化纤维的选择是非常有吸引力的可能。

还可以使用通过棉织物的工业回收产生的聚酯纤维。

可以省去在机械性中不起重要作用(更不用说耐久的有利的机械性作用)的棉，因为其为可生物降解的。但是出乎意料地发现，极其亲水的棉在所述基质开始使用时，在通过播种培植草坪或者在平台上培植植物或者移植大树的关键时刻递送非常有吸引力的储备水。

同样地，出乎意料地发现，就由机械性增强的基质所构成的起初所计划作用而言，非个体化的纤维有效性较差。但是这些在加工过程中以小的不美观的簇之形式出现的非个体化的纤维证明可用于为基质提供类似于天然土壤中的土块结构之类型的结构。

如果纤维是亲水的，以及更出乎意料地，如果它们不是亲水的而是硅化的，则所述簇出乎意料地证实产生可非常有效地产生可用的储备水(其中幼年小根在播种过程中主要集中在一起)；更甚者，出乎意料地发现这些簇有效地对抗钩的穿过，例如正如同头发的假髻通过防止刀(即使是锋利的)砍断其颈来保护勇士。还出乎意料地意识到，这些簇占据了大的体积，其本身倾向于收缩并重新获得其体积：最后，它们构成了一类轻的绝缘充气颗粒，其具有高储水性及弹性。

但是，这些簇或表面组分太多除了在表面特别不美观以外，还特别地使其极其难以将基质置于适当的位置以及使得所述表面水平；更甚者，如果从一个簇到另一簇能够形成连续的滑行表面，则它们最终可导致整体粘着力的降低。除了与个体化纤维相比具有几乎为零的对于机械性的作用以外，土块中的这些纤维(如果它们比所必要的更多的话)增加基质的价格却没有任何机械性优势。

根据本发明，这就是为什么这些表面组分的用量不可以占第三部分和第四部分的所有夹杂物的用量(D_F+D_AI)的大于75％.

出乎意料地，已意识到如果所述基质含有显著比例的软木或弹性物质，则可以混合入基质中之纤维的最大用量与砂相比大得多；还意识到，更出乎意料地，可以构成这样的基质，其中软木构成主要部分，砂可以不存在，或者按体积计用量非常少(例如砂的用量为30％以下)：出乎意料地，就相同用量的纤维而言，与基本由砂构成的基质相比，该基于软木的基质更耐剪切。

因此，完全出乎意料地意识到，基本由软木组成的基质可以允许高得多的纤维用量，这是由于这样的事实：纤维通过借助于软木的弹力产生剪切而不阻塞将纤维与软木混合的机械，软木自身塌陷以在加工过程中通过砂被阻塞的位置。

根据本发明，在这样的混合物中，借助于将纤维分开(否则其将聚集并变得压实)的软木颗粒，在具有软木的混合物中，以及与后者出于相同的原因，这些构成了轻的、绝缘的、具有弹性的、能够进行毛细管水滞留的基质的完全整合的组分。

甚至更出乎意料地发现软木和纤维(部分为簇的形式，部分为个体化线的形式)以及任选地具有少量的砂构成了优异的基质，其对于植物来说表现为类似于土壤，但是在宏观尺度时表现为类似于柔道榻榻米，例如，即类似于弹性土壤。

该基质可以被模制并压实至其平衡厚度，并且可以在其边缘上行走或跳跃而不会对其造成损坏：边缘可以在重量下被局部压缩几厘米并立即恢复至原位。

砂的比例越低，以及弹性颗粒(特别是软木)的比例越高，则基质的密度越低，其绝缘系数越高。

就其中按体积计软木占大于50％的基质而言，基质的机械性质几乎根本不受霜影响。甚至发现在其他土壤被冷冻并且如岩石一样坚硬时种植在本发明基质(软木比例为大于75％)中的草坪保持弹性。

就本发明类型的基质而言，其中大颗粒形式的软木占大于20％，优选大于50％，其中砂的比例具有大于200μm的D10，渗透性为使得基质“吸到深处(boit en grand)”，并且最差的预期为仅保持通过毛细管作用而留存的水。

通过毛细管作用而留存的水与热绝缘的组合使得保持留存的水可在非常长的时间内可用于播种并且可到达表面。

无论其配制如何，本发明基质的特征可以如下：

-第一，除纤维以外，按混合物每种组分的体积计的初始比例定义为添加前组分的堆积体积(en tas)除以在添加所有组分之前所有组分的堆积体积的总和(纤维除外)；和

-第二，混合物中纤维的重量密度定义为纤维的重量除以将所有组分添加到混合物中之前所有组分的堆积体积的总和(纤维除外)。

通常，当分析土壤时，考虑混合物中不同部分的按重量(为干重)计的比例，因为混合物的干重等于组分的干重的总和，而混合物的体积不必然等于组分的初始体积的总和，这是因为混合物的膨胀或压实，因为小颗粒能够在大颗粒的多孔体积中“消失”。

但是，在实践方面，就除纤维以外的组分而言，为了表征基质，使用如上所限定的按体积计的初始比例，以使得所有组分按体积计的初始比例的总和在事实上确实等于100％。

本发明将基质的组成表示为按体积计之初始比例的优点有三个：

-第一，所使用的组分选择为不膨胀的，这表明无论组分是湿的还是干的，每种组分的堆的体积保持相同，而由于水含量，堆的重量显著改变。因此，堆积的体积(而非堆积的重量)与所关注的组分的干重成比例。

-第二，如在本发明的结构中所实施的，砂和软木的投加过程是通过堆积的体积(而非重量)完成。

-最后并且最重要的，组分的密度彼此相当不同，因为例如，砂比软木致密20倍，按体积计75％的软木之假设的初始比例将提供按重量计15％的软木的比例，而所述体积的3/4被软木占据，正是该空间的占据意味着软木施加其机械行为(混合物的密度、吸收容量、弹性、热绝缘性等)，因此，与按重量计的比例相比，其与按体积计的初始比例更为相关。

在另一版本的投加过程中，起始砂的调制模块作为料斗中砂重量的函数来控制，可以表示软木的体积与砂的重量之比，但是对本领域技术人员而言更有意义的是考虑软木与砂的体积比；如果已知砂的重量，则用砂的重量除以密度(即使密度是任意地或者表面地选择的也是如此)就足以将砂的重量转化为体积并且获得考虑到砂和软木之组分的按体积计之组成。

另一方面，考虑到纤维，未使用纤维的初始体积，因为相同量的纤维的体积可以以这些纤维的处理为函数的超过10的比例而变化，这些纤维可以被严重压实，并占据小体积或者在另一方面是松散的并且占据巨大的体积。因此，对于给定类型的纤维而言，纤维的重量是得出所添加纤维的量的最实用的参数。

当然，本发明的基质实现了(任选地在原位)运动用表面，以及平台表面或者用于移植蔬菜或用于种植草坪带的介质作为主要应用。

一旦基质中按体积计弹性颗粒的比例大于5％以及细纤维的直径小于所述第一部分的硬颗粒之粒度的10％，则可以检测到柔软度、对压实的降低的敏感性以及热绝缘特性中的改进。该改进随着弹性颗粒比例的增加而自然地强化。但是伴随的成本价增加和超过60％后保持这样的良好粘着力的难度意味着具有按体积计多于60％的弹性组分的配方趋向于被保留以用于平台的培养基质；用于运动场的配方优选地包含按体积计少于60％的弹性组分。

将这些组分考虑在内，本发明的基质可用于由于其应用而不同的若干种制品中。

若干种组分允许根据需要而确定配方。

随着软木PV体积比例的增加，成本价显著上升，其为出于经济原因而限制软木的使用的第一要素。此外，虽然软木根据其期望用途而提供柔软度，但是场地仍然有必要保持某些性能和充分的弹力：当场地更硬时，对于奔跑或对于球而言其更快；例如，当玩足球或网球时，有必要使球具有充足的弹力：这是限制在技术场地上使用软木的一个原因。

经过一年的时间，进行了实验以改进产品并对制品进行测试。

为了改进产品，寻找到了不同来源的纤维，并且意识到在使用仅稍微不同的纤维并且此外使用完全等同的配方时机械行为方面获得了完全不同的结果。

纤维的厚度是重要的要素，正如已证实表面条件和长度是决定性的。如果相对于颗粒的尺寸，纤维太短(其他都相同)，则稳定作用非常弱，有时甚至不存在；就相同用量的纤维而言，在它们可以保持非缠绕的条件下，长度增加越多，纤维越有效，而当长度增加时，非缠绕条件就越来越难以保持。

为了改进配方以及为了添加尽量有效的纤维，有必要改进纤维分离系统，所述纤维分离系统旨在分离纤维以保持它们是分开的以及在混合过程中安排的策略性汇合点时将它们良好分开地引入颗粒介质中。

将这些改进考虑在内，可以测试具有已通过将它们安装在刚性图案上而良好分开的纤维的若干种制品，然后，就不同类型的纤维而言，通过改变根据刚性图案的一个轴的纤维浓度和根据另一轴的软木浓度来测试所获得的不同制品的机械行为。

特别地，使用以下进行了测试：长度为40mm的纤维，证明其是有效的，但就良好的有效性而言太短；70mm的纤维，证明其在获得具有弹性且稳定的基质中非常有效；以及140mm的纤维，证明其甚至更有效，尤其是对于最软木化的基质而言。

就优选选择而言，发现如果可以添加至纤维以稳定基质的其他长形的夹杂物或表面夹杂物最大的尺寸比其最小的尺寸大出至少10倍，并且比构成基质的骨架之颗粒的平均粒度大至少10倍，则其更有效。

在所研究的实施例中，有必要选择混合物的描述，同时将可以测量的以及软木密度与砂密度的比率考虑在内。完善了混合物加工的配制和自动操作过程，其特征在于有三台流量可调节的分配装置，砂分配器、软木分配器和纤维分配器，调节不同的流量以获得与基本组分的分配流量之比例相等的制品。

在该过程中，砂的流量特征为每单位时间所转化的砂的测量重量，而软木的流量特征为每单位时间通过的软木的所测量的体积，纤维的流量特征为每单位时间通过的纤维的重量。

决定通过砂与软木各自的体积比例来表征颗粒状介质，但是，就砂而言，出现了困难，其体积取决于压实状态，并且其重量未知。

考虑到与砂相结合的水重量的不确定性，测量了每单位时间通过的湿砂的重量，在加工和评价过程中，将基于其重量计算的任意体积的砂考虑在内，就所选择的任意密度而言，任意地决定砂的“任意体积(volumearbitraire)”是对应于所测量的重量之体积，例如1.4kg/升的砂；则通过考虑砂的比例是砂的任意体积与砂的任意体积和所测量的软木体积之和的比，砂和软木体积比例的和等于100％。

认为纤维的用量以克/升混合物计为每单位时间所添加的纤维的重量与混合物的任意体积之比，所述混合物的任意体积等于相同的单位时间内砂的任意体积与所测量的软木的体积之和。

所提及的纤维的重量相对于混合物的体积事实上是所添加的纤维的重量与由砂的任意体积与所测量的软木的体积之和所定义的集合体的任意体积之比。

则完善方法的特征为以下：第一，可以通过测量砂循环系统的重量变化(例如，通过以精确的尺度来安装该系统)来持续地调节和测量砂的流量，第二，具有自动操作这些流量的计算机程序，其使得软木和纤维的流量自动地与根据所需制品的砂流量的该测量值相关联，以及连续地对砂流量进行增速或减速以将其保持在所计划的流速，而不考虑回路中内摩擦的不规律性相关的任何流动不规律性。

将已获得的这些进步考虑在内：第一，在纤维分离方面，第二，纤维的选择，以及最后混合物的精确度，已可以系统地测试多种配方。出乎意料地，结果与使用纤维分离较差且以较差精确度混合的合适度较差的纤维所最初获得的结果显著地不同。

出乎意料地，如以下实施例中的一些测试所示，在纤维的选择和纤维分离方法方面获得的进步完全颠覆了之前获得的结果。

针对不同混合物，并涉及机械方面、农艺学方面和水生方面以及产物对不同应用的适应性方面进行了许多测试。

特别地，加速测试使得对弹性和动能消耗的模式进行了测试，而其他测试允许对粘着力以及基质的内摩擦的角度进行了测量。

这些测试的缺点是它们给出了表征基质的测量值，但是未提供任何有效性阈值，无论是最小阈值还是最大阈值。

除了对表征进行科学测量以外，我们能够为有效性的最小阈值定义非常简单的定性测试，并且其貌似与我们有关，因为易于施行，具有区分性且可重复，以及与所需稳定性目标相关。就给定的基质而言，该测试由将其在低高度和小表面积铺开，压实，然后试图将铲陷入其中：就纤维的用量小于由该测试披露的定义有效性阈值的某一用量而言，铲可陷入，但大于该用量时，其变得非常困难，于是难以这样做，只要稍微超过有效性的该阈值就是如此；虽然完全依赖于压实方法和湿度或者铲陷入的方式，但是通过用脚踩压的简明方式显示该测试证明是完全可重复的，即使其未涉及高准确度也是如此，因此，对其进行了使用以确定待添加到所测试的不同颗粒混合物中的纤维的最小阈值。

这些测试披露了就低用量而言对纤维的敏感性，但是对于最小用量，其随纤维的量而增加。

观察到优选具有至少0.5g/l的纤维以观察纤维的任何作用。

优选具有至少0.5g/l的纤维以及至少1g/l的纤维与夹杂物的和以获得使用大于5％且小于60％的软木用量的可见结果。

优选具有至少1g/l的纤维和至少2g/升的纤维与夹杂物的和以获得使用大于60％的软木用量的可见的结果。

优选地，对于具有小于60％的软木用量以及2g/升至80g/升的长形的夹杂物或表面夹杂物的基质而言获得了最大有效性。

优选地，对于具有大于60％的软木用量以及5g/升至200g/升的长形的夹杂物或表面夹杂物的基质而言获得了最大有效性。

考虑到混合物中可用纤维的最大阈值，尚未找到针对最小阈值的目标测试，为了确定重要的非内在标准的最大用量、将更多纤维放入各颗粒混合物的可能性和益处，所述测试是必要的。

变得明显的是，有越多的软木，则越可能整合大量的纤维而不“阻塞”混合机械，则添加更多软木更有利于稳定混合物。

添加过多软木的缺点是：

-首先，难以添加纤维而不阻塞混合机械

-以及难以保持均质混合物并良好压实

-然后是增加材料成本

-以及降低加工速度，

-然后难以铺开混合物并保持其平坦

-最后是避免将剩余物与不良混合的纤维分离的困难增加。

但是，一般，就纤维用量过高而言，一旦它们被成功地添加，则测试未披露材料本身的任何明显缺陷；通过改进生产设备，已经可以混合与之前所想象的相比大的多的量，而不会达到显示行为缺陷的量，即使当纤维用量增加大多也是如此：

-基质变得越来越难以放到合适的位置，

-基质变得越来越难以压实，

-基质需要越来越多的水和机械性作用力以变得压实，

-基质变得越来越干，

-随着基质变干，基质变得越来越分散，纤维随时间从基质表面上脱离，

-基质具有降解的农艺学特征。

发现超过某个特定用量，基质本身不再表现为下述颗粒基质，即纤维围绕颗粒，并且纤维彼此被这些颗粒分开，而是持续地变化成为其中合并有聚集体的纤维状基质，所述聚集体通过静电力或水力学粘着力与纤维结合，纤维状基质本身继续表现为培养基质，但具有持续改变的密度特征，并且由于经济的原因吸引力较小。

因此，考虑到这些新测试，针对最大阈值似乎没有如最小阈值测试那样的测试，但是简单的发现是纤维用量的增加引起在经济上和技术上益处的逐步降低。将这些新的观察结果考虑在内，没有测试允许设置不准被超过的内在最大阈值，即使是出于经济上考虑或者加工上的困难也是如此，或者，在将纤维的用量增加至超过某一限度中观察到的任意优势的缺乏允许施行针对不同测试设置的优选的最大用量。

因此，没有必要设置最大用量，尽管它是理想的，至于优选选择，不超过用作运动用表面的最大用量，特别是针对砂含量高的用量，因为：

首先，超过某一阈值，当纤维的用量增加时，越来越难以使土壤水平，

第二，以及因为价格增加(纤维的价格和混合时间)，而在进而观察到的稳定化方面没有任何显著的优势。

对于小于60％的软木用量，优选纤维用量小于80g/升。

使用所进行的新测试，实现了，大于60％的软木、更特别地大于75％以及多至100％的软木，首先，用作停车场的草坪基质或者用于适于机动车辆的道路，其次，作为用于培养平台的轻基质，这些用途使得高用量的纤维变得有吸引力，但是具有变得明显的内在最大限量。

在平台的情况下，软木的优选用量为60％至95％(使用了100％软木的基质，但是在超过90％后基质保持力较差且具有高的纤维分离)。

当试图将纤维的用量增加为大于200g/m³、软木的用量为95％时，发现比添加70g/m³的纤维更有用的是添加5％的砂并且达到具有90％软木和10％砂的基质，因为在压制到最大程度的基质密度大致相当，但是砂质基质压实得更好，并且保持在合适的位置，而纤维的重量增加则导致基质密度增加，但是同时给基质(其压实得较差且保持得较差)带来更高的成本。

大于60％的软木比例的优选最大用量为300g/升。

在停车场或道路的情况下，首先表现为软木的比例增加有利于摩擦和抗剪切作用，但是根据作用-反作用原理最小密度的砂非常有用，软木的优选用量为40％至70％。

同样地，发现纤维的密度必须尽可能高以产生最大连接和最大可能性的抗剪切作用，但是其增加遭遇以下缺点的抵制：表面不再保持足够紧凑，因为水对于压实体积是必须的，而水流失带来新的膨胀和不稳定。

还证实优选不超过总计300g/升聚集体的任意用量。

对于足球场，出于经济原因优选地保持软木处于范围的底端的配方；但是为了提高弹性优选地具有5％至20％的软木；对于场地顶部，优选地具有20％至40％的软木，而对于正常强度使用的场地纤维用量为7％至15％，而大量使用的训练场地则为高达20g/l。为了使球能够充分反弹，必须具有不超过60％的软木，并且为了对于运动者使得场地快速同时改善柔软度，貌似40％软木是良好的折中方式。

对于高尔夫球场，本发明基质的吸引力在于允许致密表面保持通气、支撑性和坚硬，并且适度压实以便草坪生长，同时具有易于使用和充分保持的水。为了使场地更快速(即场地上球的速度)，一般期望必须降低软木的比例，但另一方面是使得场地具有类似于其他高尔夫场地的速度，所以软木的比例将优选为10％至40％，取决于目的是重视所述场地的表现还是使其与其他现有场地相类似。

同样地，对于网球，软木的量对于运动的类型有影响；通过增加软木的比例取得了较大的舒适度，但是反弹不那么高且反弹的速度较低，其类似于充分加水的粘土的网球的表面行为，而根据本发明的具有较低比例软木的基质，将使得能够得到类似于由干土上的草构成的草坪表面的表面。根据目的，对于快速表面而言软木的优选比例为0至20％，对于粘土型软的缓慢表面而言为20％至40％，对于慢运动的非常软的表面而言(适于为了娱乐而非竞技的网球运动)为多至60％。

对于橄榄球场地，柔软度和抵抗力比球的反弹更重要，因此对于较低预算训练的场地，最佳的折中为(用专业术语来说)40％至60％的软木和15至20g/升基质或20％至40％的软木以及10至15g/升的纤维。

足球和橄榄球场地可为10至15cm厚的本发明基质层或3至7cm的本发明基质层作为表面，其处于至少同等渗透性的下层的砂上。

当在涉及到可持续发展和在冬天加热场地以使得可以将其用于运动时，软木因其等温性质表现出一个大的优点：对于这个原因，其使得土壤能够耐受更强严寒而不冻结并且长期保持足够温暖以允许草坪萌芽或生长；除了该等温性质，软木的弹性方面使得在4℃和0℃之间水变成冰时土壤能够吸收水的任何膨胀：因此如果存在于基质中的水变成冰时土壤不会变得坚硬牢固，因为本发明的基质具有非常高的渗透性且仅保留少量因毛细管作用的水分，所以更加如此；如果基质置于(如它应当的那样)具有足够排水的表面上时，存在与多孔体积中的大部分水将非常快速的通过重力排走。

因此本发明的基质能够产生在冬季当其他场地如岩石般坚硬时可以不需加热就能使用的运动场，并且如果加热基质，能够消耗更少能量而实现更高温度。所进行的实验表明，对于在相同时间相同方式加热的能量分布，测试的根据本发明的基质的温度比参考基质高10℃。

对于赛马场，需要土壤同时具有高得多的弹性以及抵抗性，弹性是因为马倾向于在它们的蹄子陷入几厘米的湿草地上跑动，抵抗性是为避免不得不替换土块(如目前的情况)，该工作需要非常高的成本。因为该原因，期望的配方包括40％至60％的最小软木比例，优选60％至80％的更高比例，最独特的是在最敏感区域(例如接近于跳跃点)该基质的厚度为至少15至20cm。

对于超越障碍比赛，必须具有弹性(但是不太高)，并且最重要的是必须释放能量：计划中10％至40％的软木比例是合适的。

马球场地或慢跑跑道必须更坚硬且软木的比例可有利地为5％至20％。

当运动场或表面由并列槽构成且由壁所限定时，则填充本发明的基质至高度为至少等于这些壁的高度。

当基质的水平面超过这些壁的水平面几厘米，那么优选基质为包含多于50％软木的基质，因为较低密度的基质及其作为弹性固体的行为允许竖直边缘超过壁的平面并且使得运动用表面具有良好的保持性，同时确保基质的柔软度。

Claims

1.一种基质，其旨在用作培养介质，特征在于其含有：

-第一部分，所述第一部分构成所述基质的骨架并且占所述基质的总体积的大于70％，所述第一部分由粒度大于100μm的颗粒P_＞100μm构成，全部所述颗粒由硬颗粒P_D＞100和/或弹性颗粒P_R＞₁₀₀构成，其中所述弹性颗粒构成以所述第一部分体积计0％至100％的PV体积比例；

-第二部分，其为粒度小于100μm的颗粒状组分P_＜100，构成0至450g/l所述基质；

-第四部分，其构成0至200g/l所述基质，所述第四部分由其他长形和/或表面夹杂物构成，这些长形或表面夹杂物中每一个的尺寸在至少一个维度上远大于所述第一部分的所述颗粒的粒度，其中所述第三部分与所述第四部分的用量的总和大于0.5g/l所述基质。

2.根据权利要求1所述的基质，其特征在于尺寸大于180μm和小于100μm的所有所述颗粒占小于1000g/l所述基质。

3.根据权利要求1所述的基质，其特征在于对于小于5％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，所述细纤维的用量D_F与所述第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和大于0.5g/升基质和20g/升基质。

4.根据权利要求1所述的基质，其特征在于对于大于5％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，所述细纤维的用量D_F与所述第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和大于1g/升基质。

5.根据权利要求1所述的基质，其特征在于对于5％至60％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，所述细纤维的用量D_F大于1g/升基质，细纤维的用量D_F与所述第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和小于80g/升基质。

6.根据权利要求1所述的基质，其特征在于对于大于5％和60％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，所述细纤维的用量D_F与所述第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和小于300g/升基质。

7.根据权利要求1所述的基质，其特征在于对于小于60％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，所述细纤维的用量D_F与所述第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和为2g/升基质至80g/升基质。

8.根据权利要求1所述的基质，其特征在于对于大于60％的弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例，所述细纤维的用量D_F与所述第四部分的所有其他夹杂物的用量D_AI的总和为5g/升基质至200g/升基质。

9.根据权利要求1所述的基质，其特征在于所述第一部分的所述硬颗粒是硅砂颗粒。

10.根据权利要求1所述的基质，其特征在于所述第一部分的所述弹性颗粒是软木颗粒。

11.根据权利要求1所述的基质，其特征在于所述第二部分的所述颗粒状组分由以下构成：粘土，壤土，粒度小于100μm的极细砂，有机物质，细的多孔组分如沸石粉末、珊瑚或硅藻土。

12.根据权利要求1所述的基质，其特征在于所述第二部分的尺寸小于20μm的所述颗粒状组分占小于60g/l基质，所述第二部分的尺寸小于100μm的所述颗粒状组分占小于300g/l所述基质。

13.根据权利要求1所述的基质，其特征在于所述第二部分的尺寸小于80μm的所述颗粒状组分占小于45g/l基质。

14.根据权利要求1所述的基质，其特征在于按重量计所述第三部分的所述细纤维的至少20％是直径为10μm至20μm的空心聚酯纤维。

15.根据权利要求1所述的基质，其特征在于按重量计所述第三部分的所述纤维的至少20％包装在斥水润滑用产品中。

16.根据权利要求15所述的基质，其特征在于所述斥水润滑用产品是硅氧烷。

17.根据权利要求1所述的基质，其特征在于按重量计所述第三部分中大于50％的所述细纤维由直径小于所述基质中硬颗粒平均粒度的10％的细纤维构成。

18.根据权利要求17所述的基质，其特征在于所述基质中弹性颗粒P_R＞100的PV体积比例为按重量计大于5％且小于60％，并且所述第三部分中大于50％重量的所述细纤维由直径小于所述硬颗粒平均粒度的10％的细纤维构成。

19.根据权利要求1所述的基质，其特征在于：第一，按重量计大于80％的所述硬颗粒的粒度为200μm至400μm，第二，所述第三部分的细纤维是空心聚酯纤维，直径为12μm至30μm并在表面上硅化。

20.根据权利要求1至18中任一项所述的基质任选地在原位用于产生运动用表面、平台表面、蔬菜移植用或者种植草坪带用介质中的用途。

21.根据权利要求20所述的用途，其特征在于所述运动用表面是由通过壁限定的并且填充有高度至少等于所述壁高度的所述基质的并列槽构成。