CN111542663B - 人造草皮系统 - Google Patents

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CN111542663B CN201880084268.4A CN201880084268A CN111542663B CN 111542663 B CN111542663 B CN 111542663B CN 201880084268 A CN201880084268 A CN 201880084268A CN 111542663 B CN111542663 B CN 111542663B
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Abstract

一种人造草皮系统(10)，其包括一级背衬层(12)和减震组件(20)。所述一级背衬层(12)具有多个从所述一级背衬层(12)向上伸出的人造草皮纱(14)。所述减震组件(20)由三维无规环材料3DRLM(30)的片材构成。3DRLM(30)的所述片材与所述一级背衬层(12)接触。所述减震组件(20)包括(i)缓冲层(40)和(ii)减震垫(50)。所述缓冲层(40)中的所述3DRLM(30)的表观密度大于所述减震垫(50)中的所述3DRLM(30)的表观密度。

Description

人造草皮系统
背景技术
近年来，对人造草皮的兴趣激增。人造草皮(也称为“仿真草”)越来越多地用于代替比赛场地地面上，特别是在运动场和操场上的天然草。人造草皮也适用于景观美化和休闲环境。
在“第三代人造草皮”或“3G草皮”中，人造草叶片(“桩”)由薄薄的砂基层和橡胶屑内填物支撑。视表面上进行的主要运动而定，桩高在40毫米(mm)到65mm的范围内。大多数3G仿真草由簇绒到一级背衬里的聚乙烯(PE)纱组成。通常，簇绒锁是通过涂覆聚氨酯(PU)二级背衬涂层或苯乙烯-丁二烯-乳胶二级背衬涂层来实现的。然后，使内填物在纱纤维之间扩散，以稳定纤维的垂直位置，为运动员提供牵引力，并且有助于系统的减震。与合适的内填物结合，系统下方还安装了发泡PU减震垫层，以优化减震。
人造草皮系统与运动仿真草接触使用，以提高运动员的安全性并且提高比赛的一致性。人造草皮的一个重要特点是其吸收冲击的能力。人造草皮的减震元件包括内填材料和减震垫。但是，使用这些组件存在许多缺点。
因为内填物需要持续维护——需要内填颗粒均匀分布以降低运动员受伤的风险，所以内填物是不利的。另外，内填物的减震能力随着时间而降低，需要补充内填物并且增加了成本。
单独或与PU减震垫组合使用碎橡胶和/或砂内填颗粒使上覆的人造草皮系统难以再循环，从而产生焚烧或弃置费用。
本领域认识到需要替代性人造草皮系统，其仅具有或与改善的可再循环性组合具有改善的减震能力。
发明内容
本公开提供一种人造草皮系统。在一个实施例中，所述人造草皮系统包括一级背衬层和减震组件。所述一级背衬层具有多个从所述一级背衬层向上伸出的人造草皮纱。所述人造草皮系统还包括减震组件。所述减震组件由三维无规环材料(3DRLM)的片材构成。所述3DRLM的所述片材与所述一级背衬层接触。所述减震组件包括(i)缓冲层和(ii)减震垫。所述缓冲层中的所述3DRLM的表观密度大于所述减震垫中的所述3DRLM的表观密度。
本公开的优势是具有3DRLM减震组件的人造草皮系统，所述3DRLM减震组件是单个整体组件，其中减震垫与缓冲层整合。减震垫和缓冲层整合成单个整体减震组件消除了对二级背衬层的需要。
本公开的优势是具有整合的减震垫和缓冲层的人造草皮系统，所述人造草皮系统减少了对于运动员安全所必需的内填材料的量。
本公开的优势是可容易地再循环的人造草皮系统。
附图说明
图1是根据本公开的实施例的人造草皮系统的剖面透视图。
图1A是图1的区域1A的放大图。
图2是根据本公开的实施例的减震材料的透视图。
定义
本文对元素周期表的所有提及应是指由CRC出版公司(CRC Press,Inc.)2003年出版并且版权所有的元素周期表。此外，任何提及的一个或多个族应是使用IUPAC系统对族进行编号的在这一元素周期表中反映的一个或多个族。除非相反地陈述、由上下文暗示或在所属领域中惯用，否则所有组分和百分比都是按重量计。出于美国专利实务的目的，本文所提及的任何专利、专利申请或出版物都在本文中以全文引用的方式并入本文中(或其等效美国版本以引用的方式如此并入)。
本文中所公开的数值范围包括从下限值到上限值并且包括下限值和上限值的所有值。对于含有确切值的范围(例如1、或2、或3到5、或6、或7)，任何两个确切值之间的任何子范围包括在内(例如1到2；2到6；5到7；3到7；5到6等)。
除非相反陈述、从上下文暗示或本领域惯用，否则所有组分和百分比都按重量计，并且所有测试方法都是截至本公开的申请日的现行方法。
“共混物”、“聚合物共混物”和类似术语是两种或更多种聚合物的组合物。这类共混物可为或可不为可混溶的。这类共混物可为或可不为相分离的。这类共混物可以或可以不含有一种或多种结构域构型，如由透射电子光谱法、光散射、x射线散射以及所属领域中已知的任何其它方法测定。共混物不是层压物，但层压物的一层或多层可包含共混物。
“组合物”和类似术语是两种或更多种材料的混合物。组合物中包括反应前、反应和反应后混合物，其中后者将包括反应产物和副产物以及由反应前或反应混合物的一种或多种组分形成的反应混合物的未反应组分和分解产物(如果存在)。
术语“包含”、“包括”、“具有”和其衍生词并不打算排除任何额外组分、步骤或程序的存在，无论所述组分、步骤或程序是否具体地公开。为了避免任何疑问，除非相反陈述，否则通过使用术语“包含”所要求的所有组合物可包括任何额外的添加剂、佐剂或化合物，无论是以聚合或其它方式。相比之下，术语“大体上由……组成”从任何随后叙述的范围排除任何其它组分、步骤或程序，对可操作性并非必不可少的的那些除外。术语“由……组成”排除没有具体叙述或列出的任何组分、步骤或程序。
“乙烯类聚合物”是含有超过50重量％的聚合乙烯单体(按可聚合单体的总重量计)并且任选地可含有至少一种共聚单体的聚合物。乙烯类聚合物包括乙烯均聚物和乙烯共聚物(意指衍生自乙烯和一种或多种共聚单体的单元)。术语“乙烯类聚合物”和“聚乙烯”可互换使用。乙烯基聚合物(聚乙烯)的非限制性实例包括低密度聚乙烯(LDPE)和线性聚乙烯。线性聚乙烯的非限制性实例包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、极低密度聚乙烯(VLDPE)、多组分乙烯类共聚物(EPE)、乙烯/α-烯烃多嵌段共聚物(也被称为烯烃嵌段共聚物(OBC))、单位点催化的线性低密度聚乙烯(m-LLDPE)、基本上线性或线性塑性体/弹性体和高密度聚乙烯(HDPE)。一般来说，可使用非均相催化剂系统(例如齐格勒-纳塔催化剂(Ziegler-Natta catalyst))、包含第4族过渡金属和配体结构(例如茂金属、非茂金属的金属中心杂芳基、异价芳氧基醚、膦亚胺等)的均相催化剂体系在气相流化床反应器、液相浆液法反应器或液相溶液法反应器中产生聚乙烯。非均相和/或均相催化剂的组合也可以用于单反应器或双反应器配置中。
“高密度聚乙烯”(或“HDPE”)是乙烯均聚物或与至少一种C4-C10α-烯烃共聚单体或C4-C8α-烯烃共聚单体的乙烯/α-烯烃共聚物，并且密度为0.94g/cc、或0.945g/cc、或0.95g/cc、或0.955g/cc到0.96g/cc、或0.97g/cc、或0.98g/cc。HDPE可为单峰共聚物或多峰共聚物。“单峰乙烯共聚物”是具有在凝胶渗透色谱(GPC)中示出分子量分布的一个明显的峰的乙烯/C4-C10α-烯烃共聚物。“多峰乙烯共聚物”是具有在GPC中示出分子量分布的至少两个明显的峰的乙烯/C4-C10α-烯烃共聚物。多峰包括具有两个峰(双峰)的共聚物以及具有超过两个峰的共聚物。HDPE的非限制性实例包括DOWTM高密度聚乙烯(HDPE)树脂(可购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company))、ELITETM增强型聚乙烯树脂(可购自陶氏化学公司)、CONTINUUMTM双峰聚乙烯树脂(可购自陶氏化学公司)、LUPOLENTM(可购自利安德巴塞尔(LyondellBasell))以及来自北欧化工(Borealis)、英力士(Ineos)和埃克森美孚(ExxonMobil)的HDPE产品。
“互聚物”是通过使至少两种不同的单体聚合来制备的聚合物。这一通用术语包括共聚物，通常用于指由两种不同单体制备的聚合物以及由超过两种不同单体制备的聚合物，例如三元共聚物、四元共聚物等。
“低密度聚乙烯”(或“LDPE”)包括乙烯均聚物或包含至少一种C3-C10α-烯烃、优选C3-C4α-烯烃的乙烯/α-烯烃共聚物，所述LDPE的密度为0.915g/cc到0.940g/cc，并且含有具有宽MWD的长链分支。LDPE通常借助于高压自由基聚合(具有自由基引发剂的管式反应器或高压釜)产生。LDPE的非限制性实例包括MarFlexTM(雪佛龙菲利浦斯(Chevron Phillips))、LUPOLENTM(利安德巴塞尔)以及来自北欧化工、英力士、埃克森美孚等的LDPE产品。
“线性低密度聚乙烯”(或“LLDPE”)是包含衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体、或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元的含有非均相短链分支分布的线性乙烯/α-烯烃共聚物。LLDPE的特征在于与常规LDPE相比极少(如果存在)长链分支。LLDPE的密度为0.910g/cc、或0.915g/cc、或0.920g/cc、或0.925g/cc到0.930g/cc、或0.935g/cc、或0.940g/cc。LLDPE的非限制性实例包括TUFLINTM线性低密度聚乙烯树脂(可购自陶氏化学公司)、DOWLEXTM聚乙烯树脂(可购自陶氏化学公司)和MARLEXTM聚乙烯(可购自雪佛龙菲利浦)。
“超低密度聚乙烯”(或“ULDPE”)和“极低密度聚乙烯”(或“VLDPE”)各自为包含衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体、或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元的含有非均相短链分支分布的线性乙烯/α-烯烃共聚物。ULDPE和VLDPE的密度各自为0.885g/cc、0.90g/cc到0.915g/cc。ULDPE和VLDPE的非限制性实例包括ATTANETM超低密度聚乙烯树脂(可购自陶氏化学公司)和FLEXOMERTM极低密度聚乙烯树脂(可购自陶氏化学公司)。
“多组分乙烯类共聚物”(或“EPE”)包含衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体、或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元，例如在专利参考文献USP 6,111,023、USP5,677,383和USP 6,984,695中描述。EPE树脂的密度为0.905g/cc、或0.908g/cc、或0.912g/cc、或0.920g/cc到0.926g/cc、或0.929g/cc、或0.940g/cc、或0.962g/cc。EPE树脂的非限制性实例包括ELITETM增强型聚乙烯(可购自陶氏化学公司)、ELITE ATTM先进技术树脂(可购自陶氏化学公司)、SURPASSTM聚乙烯(PE)树脂(可购自诺瓦化学(Nova Chemicals))和SMARTTM(可购自鲜京化学公司(SK ChemicalsCo.))。
“单位点催化的线性低密度聚乙烯”(或“m-LLDPE”)是包含衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体、或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元的含有均相短链分支分布的线性乙烯/α-烯烃共聚物。m-LLDPE的密度为0.913g/cc、或0.918g/cc、或0.920g/cc至0.925g/cc、或0.940g/cc。m-LLDPE的非限制性实例包括EXCEEDTM茂金属PE(可购自埃克森美孚化学)、LUFLEXENTMm-LLDPE(可购自利安德巴塞尔)和ELTEXTMPF m-LLDPE(可购自英力士烯烃和聚合物(Ineos Olefins&Polymers))。
“乙烯塑性体/弹性体”是包含衍生自乙烯的单元和衍生自至少一种C3-C10α-烯烃共聚单体、或至少一种C4-C8α-烯烃共聚单体、或至少一种C6-C8α-烯烃共聚单体的单元的含有均相短链分支分布的基本上线性或线性乙烯/α-烯烃共聚物。乙烯塑性体/弹性体的密度为0.870g/cc、或0.880g/cc、或0.890g/cc到0.900g/cc、或0.902g/cc、或0.904g/cc、或0.909g/cc、或0.910g/cc、或0.917g/cc。乙烯塑性体/弹性体的非限制性实例包括AFFINITYTM塑性体和弹性体(可购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company))、EXACTTM塑性体(可购自埃克森美孚化学(ExxonMobil Chemical))、TafmerTM(可购自三井(Mitsui))、NexleneTM(可购自鲜京化学公司)和LuceneTM(可购自乐金化学有限公司(LGChem Ltd.))
如本文所用，“烯烃类聚合物”是含有大于50重量％聚合烯烃单体(按可聚合单体的总量计)并且任选地可含有至少一种共聚单体的聚合物。烯烃类聚合物的非限制性实例包括乙烯类聚合物和丙烯类聚合物。
“聚合物”是通过使无论相同或不同类型、以聚合形式提供构成聚合物的多个和/或重复“单元”或“单体单元”的单体聚合而制备的化合物。因此，通用术语聚合物涵盖术语均聚物，其通常用于指仅由一种类型的单体制备的聚合物，并且术语共聚物通常用于指由至少两种类型的单体制备的聚合物。聚合物还涵盖所有形式的共聚物，例如，无规共聚物、嵌段共聚物等。术语“乙烯/α-烯烃聚合物”和“丙烯/α-烯烃聚合物”表示如上所述分别使乙烯或丙烯与一种或多种额外可聚合α-烯烃单体聚合而制备的共聚物。应注意，尽管聚合物经常称作由一种或多种特定单体“制成”，“基于”特定的单体或单体类型，“含有”特定的单体含量等，但在本文中，术语“单体”应理解为指特定单体的聚合遗留物，而不是未聚合的物质。一般来说，本文的聚合物指代基于聚合形式的相应单体的“单元”。
“丙烯类聚合物”是含有超过50重量％的聚合丙烯单体(按可聚合单体的总量计)以及任选地可含有至少一种共聚单体的聚合物。
测试方法
表观密度.将样品材料切割成38cm×38cm(15in×15in)尺寸的正方形片。这一片的体积由在四个点测量的厚度计算。重量除以体积得到表观密度(采用四个测量值的平均值)，值以克/立方厘米，g/cc为单位报告。
球回弹率：球从2米处释放，并且计算其从表面回弹的高度。结果以米(m)为单位表示。
弯曲刚度.弯曲刚度根据DIN 53121标准，用550μm厚的压模模制板，使用Frank-PTI弯曲测试仪测量。样品通过根据ISO 293标准压缩模制树脂颗粒来制备。用于压缩模制的条件根据ISO 1872-2007标准选择。熔体的平均冷却速率是15℃/分钟。弯曲刚度在室温下以2点弯曲构型，以20mm的跨度、15mm的样品宽度和40°的弯曲角度测量。以6°/秒(s)施加弯曲，并且在弯曲完成之后从6到600s获得力读数。每种材料评估四次，结果以牛顿毫米(“Nmm”)为单位报告。
13C核磁共振(NMR)
样品制备
通过将约2.7g四氯乙烷-d2/邻二氯苯(0.025M，于乙酰基丙酮酸铬(松弛剂)中)的50/50混合物添加到含0.21g样品的10mm NMR管中制备样品。通过将试管和其内含物加热到150℃而使样品溶解并且均质化。
数据采集参数
使用配备有Bruker Dual DUL高温低温探针(CryoProbe)的Bruker 400MHz光谱仪收集数据。在125℃的样品温度下，使用每个数据文件320个瞬变、7.3秒脉冲重复延迟(6秒延迟+1.3秒采集时间)、90度翻转角和反门控去耦采集数据。在锁定模式下对非自旋样品进行所有测量。将样品均质化，随即插入加热的(130℃)NMR换样器中，并且在采集数据前允许其在探针中热平衡15分钟。
结晶洗脱分级(CEF)方法
共聚单体分布分析用结晶洗脱分级(CEF)(西班牙的珀里莫查公司(PolymerCharin Spain))(B Monrabal等人,《大分子研讨会文集(Macromol.Symp.257,71-79(2007))来执行。具有600ppm抗氧化剂丁基化羟基甲苯(BHT)的邻二氯苯(ODCB)用作溶剂。在160℃下，在振荡下，以4mg/ml用自动取样器进行样品制备，历时2小时(除非另外规定)。注射体积是300μm。CEF的温度分布是：从110℃到30℃，以3℃/分钟结晶，在30℃下热平衡5分钟，从30℃到140℃，以3℃/分钟洗脱。结晶期间的流动速率在0.052ml/min下。在洗脱期间的流动速率在0.50ml/min下。数据以一个数据点/秒收集。CEF柱由陶氏化学公司用125μm+6％的玻璃珠(莫斯特定产品公司(MO-SCI Specialty Products))以1/8英寸不锈钢管填充。在陶氏化学公司的要求下，玻璃珠由莫斯特定产品公司进行酸洗涤。柱体积为2.06ml。柱温度校准通过使用NIST标准参考材料线性聚乙烯1475a(1.0mg/ml)与二十烷(2mg/ml)于ODCB中的混合物来执行。温度通过调节洗脱加热速率来校准，使得NIST线性聚乙烯1475a的峰值温度为101.0℃，并且二十烷的峰值温度为30.0℃。CEF柱分辨率用NIST线性聚乙烯1475a(1.0mg/ml)与六十碳烷(福鲁卡公司(Fluka)，纯度(purum)>97.0，1mg/ml)的混合物来计算。实现六十碳烷与NIST聚乙烯1475a的基线分离。六十碳烷的面积(从35.0℃到67.0℃)比NIST1475a(从67.0℃到110.0℃)的面积是50:50，低于35.0℃的可溶性部分的量<1.8重量％。CEF柱分辨率在以下方程式中定义：
Figure BDA0002557276320000091
其中柱分辨率为6.0。
密度根据ASTM D 792测量，其中值以克/立方厘米，g/cc为单位报告。
差示扫描量热法(DSC).使用差示扫描量热法(DSC)测量聚合物在广泛温度范围内的熔融和结晶行为。举例来说，配备有RCS(冷冻冷却系统)和自动取样器的TA仪器(TAInstruments)Q1000 DSC用于执行这一分析。在测试期间，使用50ml/min的氮气吹扫气流。在约175℃下将每个样品熔融按压成薄膜；随后使熔融样品空气冷却到室温(约25℃)。通过在175℃、1,500psi下按压“0.1到0.2克”样品持续30秒以形成“0.1到0.2密耳厚”膜来形成膜样品。从冷却的聚合物中提取3-10mg、6mm直径的试样，称重，放在轻铝盘(约50mg)中，并且卷曲停止。然后执行分析以确定其热特性。通过使样品温度缓慢上升和缓慢下降以形成热流对比温度分布来确定样品的热行为。首先，将样品快速加热到180℃，并且等温保持五分钟，以便去除其热历程。接着，以10℃/分钟冷却速率使样品冷却到-40℃，并且在-40℃下保持等温维持五分钟。然后，以10℃/分钟的加热速率将样品加热到150℃(这是“第二加热”匀变)。记录冷却和第二加热曲线。通过设置从结晶开始到-20℃的基线终点来分析冷却曲线。通过设置从-20℃到熔融结束的基线终点来分析加热曲线。测定的值是峰值熔融温度(Tm)、峰值结晶温度(Tc)、起始结晶温度(Tc起始)、熔化热(Hf)(以焦耳/克为单位)，聚乙烯样品的计算结晶度％使用以下：PE的结晶度％＝((Hf)/(292J/g))×100，并且聚丙烯样品的计算结晶度％使用以下：PP的结晶度％＝((Hf)/165J/g))×100。由第二加热曲线报告熔化热(Hf)和峰值熔融温度。根据冷却曲线确定峰值结晶温度和起始结晶温度。
弹性恢复.树脂粒料遵循ASTM D4703，附录A1，方法C压缩模制成约5-10密耳的厚度。如ASTM D1708中详述的几何结构的微拉伸测试试样从模制片冲压出。测试试样调节40小时，随后根据Practice D618的程序A测试。
样品在使用平坦、橡胶面夹具的螺杆驱动或液压驱动拉伸测试器中测试。夹具间隔设定为22mm，等于微拉伸试样的标距。样品以100％/分钟的速率延伸到100％应变，并且保持30秒。十字头然后以相同速率回到原始夹具间隔，并且保持60秒。样品然后以相同100％/分钟应变速率应变到100％。
弹性恢复可以如下计算：
Figure BDA0002557276320000101
能量恢复：附有弹簧的质量块掉落到草皮上。能量恢复通过比较掉落质量块在撞击试样之前和之后的能量来给出。结果以百分比(％)为单位报告。
压痕负荷挠度(ILD)是材料硬度的量度。通常，ILD值越高，材料越牢固。ILD值越低，材料越不坚固。ILD测量在样品厚度方向上执行。测试方案符合ASTM标准D 3574。
对于ILD测试，将正方形底板和圆形顶板与其中心对准。底板是13×13英寸，并且顶板的直径是8英寸。每个试样是12英寸×12英寸。
ILD测试在英斯特朗(Instron)材料测试系统上以位移控制模式执行。底板保持静止，并且顶板作为压头被制动向上或向下移动。压头朝着底板降低，直到荷重计刚开始记录一些压缩，这意味着两个板之间存在物理接触。压头位置记录为原点d0。将试样放在底板上，再次降低压头，直到荷重计记录约4.5N的压缩力。压头位置记录为d。试样厚度是两个读数之间的差(d-d0)。
测试程序由两个步骤组成：预挠曲和实际ILD测量。在预挠曲步骤中，使压头驱动到厚度的75％与80％之间的试样中以进行两次循环(基于利用以上段落中所指定的方案获得的初始厚度测量)。负载/卸载速率是250mm/min。然后，在第二步骤开始之前使试样恢复6分钟。预挠曲的目的是消除结构滞后，以进行精确的厚度测量。在第二步骤中，再次测量试样厚度。压头被编程为以25％的厚度压缩试样(基于第二次厚度测量)。压头保持其位置60秒，以使试样松弛，直到力读数记录为25％ILD。压头再继续向下移动40％的厚度，达到试样厚度的65％。在记录65％ILD之前，所述位置保持60秒。负载/卸载速率是50mm/min。
每个试样测试三次。在各测试之间，应将试样静置至少40分钟作为使试样恢复的预防措施。ILD结果以牛顿(N)为单位报告。
熔体流动速率(MFR)根据ASTM D 1238，条件280℃/2.16kg(g/10min)测量。
熔融指数(MI)根据ASTM D 1238，条件190℃/2.16kg(g/10min)测量。
分子量分布(Mw/Mn)使用凝胶渗透色谱法(GPC)测量。具体来说，使用常规GPC测量法来测定聚合物的重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn)以及测定Mw/Mn。凝胶渗透色谱系统由PL-210型聚合物实验室(Polymer Laboratories)或PL-220型聚合物实验室仪器组成。在140℃下操作色谱柱和转盘室。使用三个聚合物实验室公司的10微米混合B色谱柱。溶剂是1,2,4三氯苯。制备浓度为0.1克聚合物于50毫升含有200ppm丁基化羟基甲苯(BHT)的溶剂中的样品。通过在160℃下轻微搅拌2小时制备样品。所使用的注射体积是100微升并且流动速率是1.0ml/min。
GPC柱组的校准用21种窄分子量分布聚苯乙烯标准物执行，其分子量在580到8,400,000的范围内，以6种“混合液”混合物形式布置，并且个别分子量之间相差至少十倍。标准物购自聚合物实验室(英国什罗普郡(Shropshire,UK))。聚苯乙烯标准物对于等于或大于1,000,000的分子量以在50毫升溶剂中0.025克制备，并且对于小于1,000,000的分子量以50毫升溶剂中0.05克制备。在轻轻搅拌下，在80℃下溶解聚苯乙烯标准物30分钟。首先操作窄标准物混合物，并且遵循最高分子量组分递减的次序以使降解减到最少。使用以下方程式(如Williams和Ward,《聚合物科学杂志，聚合物快报》(J.Polym.Sci.,Polym.Let.),6,621(1968)中所描述)，将聚苯乙烯标准物峰值分子量转化为聚乙烯分子量：
M聚丙烯＝0.645(M聚苯乙烯)。
使用Viscotek TriSEC软件3.0版执行聚丙烯当量分子量计算。
“孔隙率”是3DRLM的开放体积的百分比。测量3DRLM样品的质量和尺寸，并且计算容积密度。使用聚合物固体密度，3DRLM样品的开放体积的百分比是3DRLM样品的体积与相同质量的固体聚合物的体积的比例。孔隙率结果以百分比(％)为单位报告。
减震：附有弹簧的质量块掉在人造草皮系统上。通过将草皮上的最大力与对混凝土的撞击的参考值进行比较来计算减震。结果以百分比(％)为单位报告。
拉伸强度使用ASTM D638(刚性塑胶)和ASTM D882(膜)的杂合测量。样品是尺寸为203mm×31.7mm(8英寸长和1.25英寸宽)的3DRLM减震垫SAC1的片材。测试夹具之间的标距设定为127mm(5英寸)，并且所用牵拉速度是50mm/min。
垂直变形：附有弹簧的质量块掉到草皮上。通过落下的质量块撞击到试样上后的位移来计算垂直变形。结果以毫米(mm)为单位报告。
具体实施方式
本公开提供一种人造草皮系统。在一个实施例中，人造草皮系统包括一级背衬层，所述一级背衬层具有多个从所述一级背衬层向上伸出的人造草皮纱。所述人造草皮系统还包括减震组件。所述减震组件由三维无规环材料(3DRLM)的片材构成。所述3DRLM片与所述一级背衬层接触。所述减震组件包括(i)缓冲层和(ii)减震垫。所述缓冲层中的所述3DRLM的表观密度大于所述减震垫中的所述3DRLM的表观密度。
图1展示具有一级背衬层12的本发明人造草皮系统10的一实施例，所述一级背衬层12具有多个从其向上伸出的人造草皮纱14。如本文所用，术语“人造草皮”是地毯状覆盖物，其具有从衬底向上伸出的人造草皮纱14的基本上直立、或直立的聚合物链，所述衬底是一级背衬层12。人造草皮系统10还包括减震组件20。减震组件20接触一级背衬层12的底侧。减震组件20由三维无规环材料30构成。减震组件20包括(i)缓冲层40和(ii)减震垫50。减震组件20是如下文将描述的整合结构。
“一级背衬层”是将人造草皮纱缝合或编织到其上的一个或多个片材，使得人造草皮纱从一级背衬层的顶侧向外延伸。一级背衬层可以是编织物的聚合片材或非编织物的聚合片材。一级背衬层为人造草皮系统提供尺寸稳定性。
适用于一级背衬层的聚合物材料的非限制性实例包括苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)和丙烯类聚合物。在一个实施例中，一级背衬层由烯烃类聚合物，例如丙烯类聚合物构成。在另一个实施例中，一级背衬层由丙烯均聚物构成。
本发明人造草皮系统10包括多个从一级背衬层12向上伸出的人造草皮纱14。如本文所用，术语“人造草皮纱”或下文中的“纱”包括有原纤维的带状纱、共挤出带状纱、单带状纱和单丝纱。“有原纤维的带”或“有原纤维的带状纱”是切割成带状(宽度通常为约1cm)的流延挤出膜，将所述膜伸展并且将长狭缝切割(有原纤维的)成带状，使草叶片的尺寸为带状。“单丝纱”被挤出成具有所期望的横截面形状和厚度的单独的纱或股线，然后在热烘箱中进行纱定向和松弛。人造草皮纱形成人造草皮的聚合物股线。人造草皮需要回弹性(回弹)、韧性、柔韧性、延展性和耐用性。因此，人造草皮纱排除用于织物(即，编织和/或针织织物)的纱。
纱14由聚合物材料构成。适用于纱的聚合物材料的非限制性实例包括烯烃类聚合物(例如丙烯类聚合物和/或乙烯类聚合物)、聚酯、尼龙和其组合。在一个实施例中，纱14由乙烯类聚合物构成。
人造草皮系统10包括减震组件20。减震组件20由三维无规环材料30的片材22构成。如图2所示，“三维无规环材料”(或“3DRLM”)是通过使连续纤维34卷绕以允许相应环在熔融状态下彼此接触并且在大多数接触点36处热粘结或以其它方式熔融粘结而形成的许多环32的质量块或结构。即使当给出引起显著变形的极大应力时，3DRLM 30也会吸收应力，整个网状结构由三维无规环构成，通过自身变形而熔融整合；并且一旦提离应力，聚合物的弹性回弹性本身显现为使得可恢复到结构的原始形状。当由用已知非弹性聚合物制成的连续纤维构成的网状结构用作缓冲材料时，发生塑性变形并且不能实现恢复，因此导致耐热耐用性较差。当纤维不在接触点处熔融粘结时，形状不能保持并且结构不会整体改变其形状，结果是由于应力集中而出现疲劳现象，因此不利地降低耐用性和抗变形性。在某些实施例中，熔融粘结是所有接触点都熔融粘结的状态。
用于产生3DRLM 30的非限制性方法包括以下步骤：(a)在高于典型熔体挤出机中断聚合物的熔点10℃-140℃的温度下加热熔融烯烃类聚合物；(b)通过使纤维自然下落(由于重力)，从具有多个孔口的喷嘴将熔融互聚物排出到向下方向以形成环。聚合物可以与热塑性弹性体、热塑性非弹性聚合物或其组合组合使用。喷嘴表面与安装在用于固化纤维的冷却单元上的输出传送器之间的距离、聚合物的熔融粘度、孔口的直径和排出量是决定纤维的环直径和精细度的要素。环通过以下方式形成：固持并且使得递送的熔融纤维存在于设置在冷却单元上的一对输出传送器(带或辊)之间(其间的距离是可调节的)，使得由此形成的环为这个目的通过调节孔口之间的距离而彼此接触，以便接触中的环在其形成三维无规环结构时热粘结或以其它方式熔融粘结。然后，使接触点已经在环形成三维无规环结构时热粘结的连续纤维连续地进入用于固化的冷却单元中以得到网状结构。此后，将结构切割成所期望的长度和形状。所述方法的特征在于，将烯烃类聚合物在比互聚物的熔点高10℃-140℃的温度下熔融并且加热，并且从具有多个孔口的喷嘴向下方向以熔融状态递送。当聚合物在比熔点高不到10℃的温度下排出时，递送的纤维变冷并且流体性较小，导致纤维的接触点的热粘结不足。
构成本文所提供的缓冲网状结构的纤维的特性(例如，环直径和精细度)取决于喷嘴表面与安装在用于固化互聚物的冷却单元上的输出传送器之间的距离、互聚物的熔融粘度、孔口的直径和待从其递送的互聚物的量。举例来说，待递送的互聚物的量减少和输送时的熔融粘度降低导致纤维的精细度更小并且无规环的平均环直径更小。相反，喷嘴表面与安装在用于固化互聚物的冷却单元上的输出传送器之间的距离缩短导致纤维的精细度略微更大并且无规环的平均环直径更大。这些条件组合获得100旦尼尔到100000旦尼尔的连续纤维的所期望的精细度，和不大于100mm、或1毫米(mm)、或2mm、或10mm到25mm、或50mm的无规环的平均直径。通过调节距前述传送器的距离，可以控制结构的厚度同时热粘结网状结构处于熔融状态，并且可以获得具有所期望的厚度和由传送器形成的平坦表面的结构传送器速度过大会导致无法热粘结接触点，因为冷却在热粘结之前进行。另一方面，速度太慢可能会造成由熔融材料的过久停留引起的较高密度。在一些实施例中，应选择距传送器的距离和传送器速度，以便可以实现0.005-0.1g/cc或0.01-0.05g/cc的所期望的表观密度。
在一个实施例中，3DRLM 30具有以下特性(i)-(iii)中的一种、一些或全部：
(i)纤维直径为0.1mm、或0.5mm、或0.7mm、或1.0mm或1.5mm到2.0mm到2.5mm、或3.0mm；和/或
(ii)厚度(纵向)为0.5cm、或1.0cm、2.0cm、或3.0cm、或4.0cm、或5.0cm、或10cm、或20cm到50cm、或75cm、或100cm或更大。应理解，3DRLM 30的厚度将基于人造草皮系统的目标应用而改变。
将3DRLM 30形成为三维几何形状以形成片材(即，棱柱)。3DRLM 30是可以压缩并且伸展并且返回其原始几何形状的弹性材料。如本文所用，“弹性材料”是可以压缩和/或伸展并且当释放施加压缩和/或拉伸的力时极快膨胀/回缩到大致其原始形状/长度的橡胶状材料。当无压缩力并且无伸展力施加在3DRLM30上时，三维无规环材料30具有“中性状态”。当压缩力施加在3DRLM 30上时，三维无规环材料30具有“压缩状态”。当伸展力施加在3DRLM30上时，三维无规环材料30具有“伸展状态”。
三维无规环材料30由一种或多种烯烃类聚合物构成。烯烃类聚合物可以是一种或多种乙烯类聚合物、一种或多种丙烯类聚合物和其共混物。
在一个实施例中，乙烯类聚合物是乙烯/α-烯烃共聚物。乙烯/α-烯烃共聚物可以是无规乙烯/α-烯烃聚合物或乙烯/α-烯烃多嵌段聚合物。α-烯烃为C3-C20α-烯烃、或C4-C12α-烯烃、或C4-C8α-烯烃。合适的α-烯烃共聚单体的非限制性实例包括丙烯、丁烯、甲基-1-戊烯、己烯、辛烯、癸烯、十二碳烯、十四碳烯、十六碳烯、十八碳烯、环己基-1-丙烯(烯丙基环己烷)、乙烯基环己烷和其组合。
在一个实施例中，乙烯类聚合物是均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物。
“无规共聚物”是至少两种不同单体以非均匀次序布置的共聚物。术语“无规共聚物”特定排除嵌段共聚物。如用于描述乙烯聚合物的术语“均相乙烯聚合物”以根据Elston在美国专利第3,645,992号(其公开内容以引用的方式并入本文中)中的初始公开内容的常规意义使用，是指其中共聚单体无规分布在给定聚合物分子内，并且其中基本上所有聚合物分子具有基本上相同的乙烯与共聚单体摩尔比的乙烯聚合物。如本文中所定义，基本上线性乙烯聚合物和均匀支化的线性乙烯都是均相乙烯聚合物。
均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物可以是无规均匀支化的线性乙烯/α-烯烃共聚物或无规均匀支化的基本上线性乙烯/α-烯烃共聚物。术语“基本上线性乙烯/α-烯烃共聚物”意指聚合物主链被0.01个长链分支/1000个碳到3个长链分支/1000个碳、或0.01个长链分支/1000个碳到1个长链分支/1000个碳、或0.05个长链分支/1000个碳到1个长链分支/1000个碳取代。相比之下，术语“线性乙烯/α-烯烃共聚物”意指聚合物主链不具有长链分支。
均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物可以在所有共聚物分子内具有相同乙烯/α-烯烃共聚单体比例。共聚物的均匀性可以由短链分支分布指数(SCBDI)或组成分布分支指数(CDBI)描述并且定义为共聚单体含量在中值总摩尔共聚单体含量的50％内的聚合物分子的重量百分比。聚合物的CDBI容易由获自所属领域中已知的技术(例如升温洗脱分级(在本文中缩写为“TREF”))的数据计算，如美国专利第4,798,081号(Hazlitt等人)或美国专利第5,089,321号(Chum等人)中所描述，全部所述文献的公开内容以引用的方式并入本文中。均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物的SCBDI或CDBI优选大于约30％、或大于约50％。
均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物可以包括至少一种乙烯共聚单体和至少一种C3-C20α-烯烃或至少一种C4-C12α-烯烃共聚单体。举例来说但不作为限制，C3-C20α-烯烃可以包括但不限于丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯和1-癸烯，或在一些实施例中，1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。
在一个实施例中，均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物由乙烯和C4-C8α-烯烃共聚单体组成，并且具有以下特性(i)-(iii)中的一种、一些或全部：
(i)熔融指数(I2)为1g/10min、或5g/10min、或10g/10min、或20g/10min到30g/10min、或40g/10min、或50g/10min，和/或
(ii)密度为0.75g/cc、或0.880g/cc、或0.890g/cc到0.90g/cc、或0.91g/cc、或0.920g/cc、或0.925g/cc；和/或
(iii)分子量分布(Mw/Mn)为2.0、或2.5、或3.0到3.5、或4.0。
在一个实施例中，乙烯类聚合物是非均匀支化的无规乙烯/a-烯烃共聚物。
非均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物与均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物的不同之处主要在于支化分布。举例来说，非均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物具有支化分布，包括高度支化的部分(类似于极低密度聚乙烯)、中等支化部分(类似于中等支化聚乙烯)和大体上线性的部分(类似于线性均聚物聚乙烯)。
如同均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物，非均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物可以包括至少一种乙烯共聚单体和至少一种C3-C20α-烯烃共聚单体或至少一种C4-C12α-烯烃共聚单体。举例来说但不作为限制，C3-C20α-烯烃可以包括但不限于丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯和1-癸烯，或在一些实施例中，1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯。在一个实施例中，非均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物可以包含大于约50重量％、或大于约60重量％、或大于约70重量％乙烯共聚物。类似地，非均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物可以包含小于约50重量％、或小于约40重量％、或小于约30重量％α-烯烃单体。
在一个实施例中，非均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物由乙烯和C4-C8α-烯烃共聚单体组成，并且具有以下特性(i)-(iii)中的一种、一些或全部：
(i)密度为0.900g/cc、或0.0910g/cc到0.920g/cc、或0.930g/cc、或0.094g/cc；
(ii)熔融指数(I2)为1g/10min、或5g/10min、或10g/10min、或20g/10min到30g/10min、或40g/10min、或50g/10min；和/或
(iii)Mw/Mn为3.0、或3.5到4.0、或4.5。
在一个实施例中，3DRLM 30由均匀支化的无规乙烯/α-烯烃共聚物和非均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物的共混物构成，所述共混物具有以下特性(i)-(v)中的一种、一些或全部：
(i)Mw/Mn为2.5、或3.0到3.5、或4.0、或4.5；
(ii)熔融指数(I2)为3.0g/10min、或4.0g/10min、或5.0g/10min、或10g/10min到15g/10min、或20g/10min、或25g/10min；
(iii)密度为0.895g/cc、或0.900g/cc、或0.910g/cc、或0.915g/cc到0.920g/cc、或0.925g/cc；和/或
(iv)I10/I2比为5g/10min、或7g/10min到10g/10min、或15g/10min；和/或
(v)结晶度百分比为25％、或30％、或35％、或40％到45％、或50％、或55％。
根据结晶洗脱分级(CEF)，乙烯/α-烯烃共聚物共混物在90℃到115℃的温度区中的重量分数可为约5重量％到约15重量％、或约6％到约12％、或约8％到约12％、或大于约8％、或大于约9％。另外，如下详述，共聚物共混物的共聚单体分布常数(CDC)可为至少约100、或至少约110。
当使用差示扫描量热法(DSC)在低于130℃的温度下测量时，本发明乙烯/α-烯烃共聚物共混物可以具有至少两个、或三个熔融峰。在一个或多个实施例中，乙烯/α-烯烃共聚物共混物可以包括至少115℃、或至少120℃、或约120℃到约125℃、或约122到约124℃的最高温度熔融峰。在不受理论束缚的情况下，非均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物的特征在于两个熔融峰，并且均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物的特征在于一个熔融峰，因此构成三个熔融峰。
另外，乙烯/α-烯烃共聚物共混物可以包含约10到约90重量％、或约30到约70重量％、或约40到约60重量％的均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物。类似地，乙烯/α-烯烃共聚物共混物可以包含约10到约90重量％、约30到约70重量％、或约40到约60重量％的非均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物。在一具体实施例中，乙烯/α-烯烃共聚物共混物可以包含约50重量％到约60重量％的均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物，和40％到约50％的非均匀支化的乙烯/α-烯烃共聚物。
此外，乙烯/α-烯烃共聚物共混物的强度的特征可以在于以下量度中的一种或多种。一种这样的量度是弹性恢复。本文中，乙烯/α-烯烃共聚物共混物的弹性恢复Re在1个循环下在100％应变下以百分比为单位在50-80％之间。关于弹性恢复的额外细节提供于美国专利7,803,728中，所述文献以全文引用的方式并入本文中。
乙烯/α-烯烃共聚物共混物的特征还可以是其储能模量。在一些实施例中，乙烯/α-烯烃共聚物共混物的25℃下的储能模量G′(25℃)比100℃下的储能模量G′(100℃)的比例可以是约20到约60、或约20到约50、或约30到约50、或约30到约40。
此外，乙烯/α-烯烃共聚物共混物的特征还可以是在6秒时至少约1.15Nmm、或在6秒时至少约1.20Nmm、或在6秒时至少约1.25Nmm、或在6秒时至少约1.35Nmm的弯曲刚度。在不受理论束缚的情况下，据相信，这些刚度值展现了乙烯/α-烯烃共聚物共混物在并入粘结以形成缓冲网状结构的3DRLM纤维中时将如何提供缓冲支撑。
在一个实施例中，乙烯类聚合物是具有以下特性(i)-(v)中的一种、一些或全部的乙烯/α-烯烃互聚物组合物：
(i)最高DSC温度熔融峰为90.0℃到115.0℃；和/或
(ii)零剪切粘度比(ZSVR)为1.40到2.10；和/或
(iii)密度为0.860到0.925g/cc；和/或
(iv)熔融指数(I2)为1g/10min到25g/10min；和/或
(v)分子量分布(Mw/Mn)在2.0到4.5的范围内。
在一个实施例中，3DRLM 30由作为弹性体的乙烯/C4-C8α-烯烃共聚物构成。如本文所用，“弹性体”是可以伸展到其原始长度的至少两倍，并且当施加伸展的力被释放时，所述弹性体极其快速地收缩到大致其原始长度的橡胶状聚合物。在未交联状态下在室温下使用ASTM D638-72的方法，弹性体的弹性模量是约10,000psi(68.95MPa)或更小并且伸长率通常大于200％。在一个实施例中，3DRLM 30由作为由至少50重量％衍生自乙烯的单元构成的弹性体的“乙烯类弹性体”构成。
在一个实施例中，3DRLM 30由共聚单体分布常数(CDC)在大于45到小于400范围内的乙烯/C4-C8α-烯烃共聚物、具有小于120个总不饱和度单元/1,000,000C的乙烯/C4-C8α-烯烃共聚物(下文称为“CDC45-乙烯共聚物”)构成。合适的CDC45-乙烯共聚物的非限制性实例发现于美国专利第8372931号和第8829115号，每个专利的全部内容以引用的方式并入本文中。
在一个实施例中，CDC45-乙烯共聚物具有以下特性(i)-(iv)中的一种、一些或全部：
(i)密度为0.86g/cc、或0.87g/cc到0.88g/cc、或0.89g/cc；和/或
(ii)零剪切粘度比(ZSVR)为至少2；和/或
(iii)亚乙烯基不饱和单元/1,000,000C小于20；和/或
(iv)双峰分子量分布。
图2展示减震组件20包括缓冲层40和减震垫50。缓冲层40和减震垫50各自由3DRLM30构成。
如最佳地在图1A和图2中看出，减震组件20是单个整合结构，其中子组件缓冲层40和减震垫50大体上不可分离\或不可分离，并且构成单个整体组件——即，减震组件20。缓冲层40和减震垫50在单个挤出过程中同时形成，以使得许多(10个以上、或100个以上、或1000个以上)3DRLM纤维从缓冲层40延伸并且延伸进入减震垫50，并且反之亦然。换句话说，减震组件20是整合结构，其中缓冲层40与减震垫50之间不存在介入层和/或介入结构和/或介入组合物。
减震组件20的3DRLM 30由多个多环构成。多环由多个连续纤维形成，所述连续纤维由如先前公开的聚合物材料构成。至少2、或3、或4、或5、或6、或7、或8、或9、或10或更多个连续纤维34从减震垫50延伸到缓冲层40，并且反之亦然。在一个实施例中，数百或数千个连续纤维延伸穿过缓冲层40并且进入减震垫50，并且反之亦然。
在一个实施例中，减震组件20包括缓冲层40、减震垫50和与减震垫50整合在一起的第二缓冲层(未图示)。第二缓冲层中的3DRLM的表观密度大于减震垫50中的3DRLM的表观密度。缓冲层40和第二缓冲层把减震垫50夹在中间。第二缓冲层位于与缓冲层40相对的侧面上。换句话说，缓冲层40和第二缓冲层基本上彼此平行或彼此平行。第二缓冲层与缓冲层40的类似之处在于第二缓冲层由与减震垫50中的连续纤维相同的连续纤维构成和/或由与缓冲层40中的连续纤维相同的连续纤维构成。第二缓冲层的表观密度可与缓冲层40的表观密度相同或不同。第二缓冲层的厚度可与缓冲层40的厚度相同或不同。
在一个实施例中，减震垫以毫米(mm)为单位测量的厚度比缓冲层的厚度大2倍、或3倍、或10倍、或15倍到50倍、或100倍、或200倍、或300倍。在另一个实施例中，减震垫的厚度比缓冲层的厚度大3倍、或5倍、或8倍到10倍、或12倍、或15倍。
缓冲层40中的3DRLM的表观密度大于减震垫50中的3DRLM的表观密度。图1A和图2展示缓冲层40中的连续纤维34相较于减震垫50中松散包装的连续纤维34更密集地包装。纤维包装中的这一差异使得缓冲层40的表观密度大于减震垫50的表观密度。
在一个实施例中，缓冲层40的表观密度比减震垫50的表观密度大2倍、或3倍、或10倍、或15倍到50倍、或100倍、或200倍、或300倍、或400倍。在另一个实施例中，缓冲层40的表观密度比减震垫50的表观密度大2倍、或3倍、或5倍、或8倍到10倍、或15倍、或20倍。
在一个实施例中，减震垫50的表观密度是0.010g/cc、或0.016g/cc、或0.020g/cc、或0.050g/cc、或0.070g/cc、或0.100g/cc、或0.150g/cc到0.200g/cc、或0.250g/cc、或0.300g/cc、或0.330g/cc、或0.400g/cc。
在一个实施例中，缓冲层40的表观密度是0.030g/cc、或0.032g/cc、或0.050g/cc、或0.070g/cc、或0.100g/cc、或0.159g/cc到0.200/cc、或0.250g/cc、或0.300g/cc、或0.400、或0.500g/cc、或0.600g/cc、或0.700g/cc、或0.800g/cc、或0.900/cc、或0.960g/cc、或1.000g/cc。
在一个实施例中，减震垫50的表观密度是0.010g/cc、或0.016g/cc、或0.020g/cc、或0.050g/cc、或0.070g/cc、或0.100g/cc、或0.150g/cc到0.200g/cc、或0.250g/cc、或0.300g/cc、或0.330g/cc、或0.400g/cc，并且缓冲层40的表观密度是0.030g/cc、或0.032g/cc、或0.050g/cc、或0.070g/cc、或0.100g/cc、或0.159g/cc到0.200/cc、或0.250g/cc、或0.300g/cc、或0.400、或0.500g/cc、或0.600g/cc、或0.700g/cc、或0.800g/cc、或0.900/cc、或0.960g/cc、或1.000g/cc，其限制条件为缓冲层40中的3DRLM的表观密度大于减振垫50中的3DRLM的表观密度。
减震组件20接触一级背衬层12。更具体地，缓冲层40的暴露表面接触一级背衬层12的底表面。缓冲层40与一级背衬层12之间的接触可以通过(i)直接接触或(ii)间接接触的方式进行。
在一个实施例中，缓冲层40直接接触一级背衬层12的底表面。如本文所用，术语“直接接触”是空间关系，其中缓冲层40触碰一级背衬层12的底部，以使得缓冲层40与一级背衬层12之间不存在介入层和/或介入结构和/或介入组合物。
在一个实施例中，缓冲层40间接接触一级背衬层12的底表面。如本文所用，术语“间接接触”是空间关系，其中缓冲层40与一级背衬层12之间存在介入层和/或介入结构和/或介入组合物。介入层/结构/组合物可能或可能不与缓冲层40的暴露表面共同延伸。在另一个实施例中，缓冲层40间接接触一级背衬层12的底表面，其中粘着层将缓冲层40的暴露表面附着或以其它方式粘结到一级背衬层12的底表面上。
在一个实施例中，人造草皮系统10和/或减震组件20没有泡沫。
在一个实施例中，减震组件20没有泡沫。
在一个实施例中，人造草皮系统10没有二级背衬层。
在一个实施例中，人造草皮系统10包括内填材料60。内填物是粒状材料，并且布置在单独的草皮纱之间。内填材料60执行以下中的一种、一些或全部：
(1)保持单独的草皮纱直立；和/或
(2)保护一级背衬层不受阳光直射，从而延长一级背衬层的寿命；和/或
(3)增加压载以防止消光，以确保单独的纱在繁忙运输后回弹。
市用于内填材料60的材料的非限制性实例包括砂(二氧化硅)、经过涂布的硅砂、苯乙烯丁二烯橡胶(styrene butadiene rubber；SBR)、来自汽车轮胎的再循环橡胶、乙烯-丙烯-二烯单体(ethylene-propylene-diene monomer；EPDM)、其它硫化橡胶或从皮带再循环而来的橡胶、热塑性弹性体(TPE)和热塑性硫化橡胶(TPV)、碎橡胶和其任何组合。
其它适用于内填材料60的材料的非限制性实例包括有机材料，例如天然软木、来自椰子外壳的研磨纤维和其任何组合。
在一个实施例中，人造草皮系统10包括排水组件70。排水组件使水从人造草皮去除并且防止人造草皮纱充满水。合适的排水组件的非限制性实例包括基于石材的排水系统、EXCELDRAIN片材100、EXCELDRAIN片材200和EXCELDRAIN EX-T STRIP(可购自北卡罗莱纳州门罗(Monroe,North Carolina)的American Wick Drain)。
在一个实施例中，减震组件20的尺寸是305mm×305mm×54mm(减震垫48mm，缓冲层6mm)(下文SAC1如表1中所示)。SAC1具有以下特性(i)-(ix)中的一种、一些或全部：
(i)减震垫的拉伸强度为10N、或30N、或40到80N、或300N、或500N；和/或
(ii)减震组件的拉伸强度为30N、或50N、或100N到250N、或600N、或800N；和/或
(iii)减震垫ILD(25％)为20N、或30N、或60N到130N、或400N、或500N；和/或
(iv)减震组件ILD(25％)为30N、或50N、或100N到250N、或600N、或800N；和/或
(v)减震垫ILD(65％)为50N、或100N、或200N到300N、或400N、或600N；和/或
(vi)减震组件ILD(65％)为75N、或150N、或250N到700N、或1000N、或1200N；和/或
(vii)减震垫的孔隙率为80％、或90％、或93％到99.5％、或97％、或99％；和/或
(viii)缓冲层的孔隙率为0％、或大于0％、或50％、或70％到80％、或90％、或95％；和/或
(ix)减震组件的孔隙率为80％、或85％、或90％到95％、或99％、或99.5％。
本发明人造草皮系统10有利地提供以下益处。
(1)排水改善.缓冲层40和减震垫50的开环结构为垂直和水平雨水排放提供高容量，这是由于由3DRLM 30构成的减震组件20的开放三维结构。
(2)内填物减少.减震组件20增加了人造草皮系统10的减震和弹性，从而减少了所需的内填材料60的量。减少内填材料的使用量使得减少维护工作，降低由于颗粒分布不均而造成受伤的风险，并且降低总体人造草皮系统的成本。
(3)可再循环性提高.通过本发明的人造草皮系统10，能够实现全聚烯烃人造草皮系统，其中包括(i)作为丙烯类聚合物的一级背衬层12，(ii)由乙烯类聚合物构成的减震组件20，和(iii)作为乙烯类聚合物的弹性聚合物内填材料。“全聚烯烃”人造草皮系统10可以在一个单聚合物流中再循环，而不是单独处理聚乙烯纱、PU/SB乳胶二级背衬，正如具有上覆的人造草皮--即具有SBR/砂内填物和聚氨酯减振垫的人造草皮的情况一样。
(4)制造成本降低.将减振垫50和缓冲层40整合在一个单整合减震组件20中消除了将二级背衬层应用到系统的生产步骤，形成生产效率并且降低本发明人造草皮系统10的总成本。
作为实例而非限制，现在将在以下实例中详细描述本公开的一些实施例。
实例
1.材料
具有与减振垫整合在一起的缓冲层的减震组件在C-ENG线(Duralastic,US)上产生。共振峰减震组件具有图2所示的减震组件20的结构，所述减震组件20具有缓冲层40和减振垫50。共振峰减震组件的3DRLM是由密度为0.905g/cc的乙烯/辛烯α-烯烃共聚物构成的连续纤维。
下表1提供共振峰减震组件(下文称为SAC1)的特性。
表1-SAC1特性
标称尺寸＝305mm×305mm×54mm
SAC1
样品 质量(g) 厚度(mm) 体积(cc) 密度(g/cc) 孔隙率(％)
减震组件 310.1 54 5016.8 0.0618 93.17％
减震垫 187.9 48 4459.3 0.0421 95.34％
缓冲层 122.2 6 557.4 0.2192 75.78％
对照3DL样品 0.0626 93.08％
固体PE 0.905 0.00％
2.测试
将SAC1的性能与对照物(比较样品或CS)进行比较。对照样品是上表1中所示的减震垫。换句话说，对照样品由与SAC1相同的3DRLM构成，不同之处在于对照样品仅是减震垫；对照样品的缓冲层被切割掉并且物理去除。SAC1包括减震垫和缓冲层两者。
制备对照样品和SAC1样品以用于ILD测试和拉伸强度测试。减震组件的样品上381mm×381mm×54mm。从这一样品中切割出尺寸为305mm×305mm×54mm的测试样品以进行压缩测试。压缩测试是非破坏性的。在对减震组件进行压缩测试后，制备样品以进行拉伸强度测试。从减震组件的381mm×381mm×54mm样品中切割出四个样品。用于拉伸测试的样品长203mm并且宽32.7mm。拉伸测试是破坏性测试。测量了这些拉伸试样中的两个的减震组件(缓冲层与减震垫整合在一起)。对于另两个拉伸试样，从减震垫上切割下缓冲层，并且然后单独对减震垫(对照物)进行拉伸测试。
结果提供在下表2中。
表2.ILD和拉伸测试结果
Figure BDA0002557276320000271
*仅减震垫，从减震组件上去除缓冲层
申请人发现，具有整合的缓冲层和减震垫的3DRLM减震组件(即，SAC1)出乎意料地展现在与仅3DRLM减震垫相比时，减震改善(ILD 65％424 SAC1对比228对照物)并且拉伸强度改善(158N SAC1对比66N对照物)。
尤其期望的是，本公开不限于本文中所含有的实施例和说明，而是包括那些实施例的修改形式，所述修改形式包括在以下权利要求书范围内出现的实施例的部分和不同实施例的要素的组合。

Claims (11)

1.一种人造草皮系统，其包含：
一级背衬层，其具有多个从具有底表面的所述一级背衬层向上伸出的人造草皮纱；
减震组件，其由三维无规环材料(3DRLM)的单个整合片材构成，所述3DRLM由连续纤维在多个接触点处熔融粘结而形成的多个环构成，所述3DRLM与所述一级背衬层接触，所述减震组件包含
(i)具有暴露表面的缓冲层；和
(ii)减震垫；和
其中所述缓冲层中的所述3DRLM的表观密度大于所述减震垫中的所述3DRLM的表观密度，且
其中所述缓冲层的暴露表面接触所述一级背衬层的底表面。
2.根据权利要求1所述的人造草皮系统，其中所述缓冲层与所述减震垫整合。
3.根据权利要求2所述的人造草皮系统，其中所述3DRLM包含多个由多个连续纤维形成的多环，所述连续纤维由聚合物材料构成；并且
至少两个连续纤维从所述减震垫延伸到所述缓冲层。
4.根据权利要求1所述的人造草皮系统，其中以毫米为单位测量，所述减震垫的厚度比所述缓冲层的厚度大2倍到300倍。
5.根据权利要求4所述的人造草皮系统，其中所述缓冲层的表观密度比所述减震垫的表观密度大2倍到400倍。
6.根据权利要求1所述的人造草皮系统，其中所述减震垫的表观密度为0.010g/cc到0.400g/cc。
7.根据权利要求6所述的人造草皮系统，其中所述缓冲层的表观密度为0.030g/cc到1.000g/cc。
8.根据权利要求1所述的人造草皮系统，其中所述3DRLM由乙烯类聚合物构成。
9.根据权利要求1所述的人造草皮系统，其包含内填材料。
10.根据权利要求9所述的人造草皮系统，其中所述草皮纱、所述一级背衬层、所述3DRLM和所述内填材料各自由烯烃类聚合物构成。
11.根据权利要求1所述的人造草皮系统，其包括与所述减震垫的下表面接触的排水组件。
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