CN113226680A - 用于合成运动场地的椰子硬壳颗粒填充物 - Google Patents

Abstract

椰子碎屑可以代替轮胎碎屑用作合成草皮场地上的填充材料。碎屑的大小小于10mm并且具有光滑的角和边缘。产生椰子碎屑的工艺涉及连续的研磨或粉碎过程，这些过程将椰子的内部硬壳减小到用于填充物的适当尺寸的颗粒，同时筛选出不需要的材料以免被包括在填充物中。

Description

用于合成运动场地的椰子硬壳颗粒填充物

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年11月15日提交的美国临时第62/767,567号的优先权和权益，其通过引用以其整体并入本文。

背景

合成运动场地(synthetic sports field)通常在填充材料的顶部上具有合成草皮纤维(synthetic turf fiber)。填充材料允许场地对其具有从场地的中心到侧面的轻微的坡度(slight grade)，以允许更好的排水，并通过提供冲击吸收、牵引力和足部稳定性来帮助保护运动员。目前，大多数填充材料由橡胶碎屑(rubber crumb)组成，所述橡胶碎屑大部分来自回收利用的轮胎。

橡胶碎屑存在若干缺点。它不是很环境友好，由回收利用的轮胎制成。虽然能够使用轮胎用于碎屑比轮胎填充垃圾填埋场要好，但是碎屑本身也不是可生物降解的。此外，已经存在一些数据表明它们是致癌的。

附图简述

图1示出了椰子的部分和用于碎屑填充物(crumb infill)的硬壳。

图2示出了具有椰子碎屑填充材料的合成草皮的实施方案的图示。

图3示出了产生椰子碎屑填充物的方法的实施方案。

图4-图6示出了锤磨机的实例。

图7-图8示出了切碎机(shredding machine)的实例。

图9示出了椰子碎屑填充物的视图。

具体实施方式

合成草皮场地中填充物的使用由合成草皮委员会(Synthetic Turf Council)(www.SyntheticTurfCouncil.org)管理，该委员会已经创作了若干文件，包括2011年12月发布的“Guidelines for Synthetic Turf Performance”和2010年10月批准的“Guidelines for Crumb Rubber Infill Used in Synthetic Turf Fields”。任何替代碎橡胶填充物的材料都将需要满足相同或相似的要求。出现的一个问题是，即使该材料意图作为填充物，它最终在草皮的顶部上并且将与场地上的人接触。其还是有点侵入性的，最终在鞋中、装备包(equipment bag)中、在运动员的衣服里，等等。在碎屑和使用者之间将发生高水平的接触。

虽然使用回收利用的轮胎作为填充材料具有一些优点，但关于轮胎碎屑的健康影响已经引起了关注。轮胎碎屑不只是被用作用于运动场地的填充物，而且还被用作操场中的缓冲材料。EPA在2016年开始了关于轮胎碎屑的健康问题的研究(www.epa.gov/tirecrumb)。

椰子硬壳材料可以满足上述标准而没有健康问题，是全天然的物质。椰子壳具有高木质素和纤维素含量，并且外壳包含抗细菌和抗真菌的材料。存在椰子壳的其他用途，包括在制造蚊香、熏香(incense sticks)中的用途，在胶合板制造中用作酚醛树脂挤出机(phenolic extruder)，以及在树脂胶的制造中用作填料。

如此处使用的术语“椰子碎屑”意指椰子的硬内壳的一个或更多个颗粒，所述椰子的硬内壳被切割成通常具有在从4毫米-7毫米(包括4毫米和7毫米)的范围内的尺寸的颗粒，但是可以包括任何小于10mm的碎屑。术语“椰子碎片(coconut chip)”意指椰子的硬外壳的一个或更多个颗粒，所述椰子的硬外壳被切割成具有在从20mm至40mm(包括20mm和40mm)的范围内的尺寸的颗粒，但是可以包括任何大于20mm的碎屑。这些范围是估计值，但是意图区分20mm或更大的颗粒(被称为碎片)和7mm或更小的颗粒(被称为碎屑)。术语“椰子碎屑填充物”和“椰子碎屑”意图是可互换的。

图1示出了裂开的椰子10，并且它的果壳12在其旁边。硬内壳是此处感兴趣的，但通过观察椰子的其他部分，它有助于澄清。白色最内部的材料14通常被称为它的“肉”“椰干”，并且包含椰子汁。在肉和外壳之间的海绵状材料的层16被称为具有“椰壳纤维”和“纤维”的“木髓”。木髓是高度吸收性的，并且与在此处可以适合的壳填充材料一起使用，作为椰子壳填充物的填充改良物(infill amendment)。硬外壳18也是此处感兴趣的。

图2示出了使用椰子碎屑填充物代替轮胎碎屑填充物的合成草皮场地的视图。如在图中可以看出的，填充物20是从顶部起的第二层，并且具有坡度，使得完成的场地从场地的中心到边线具有斜坡，以允许排水。合成草皮22位于椰子碎屑填充物的顶部。在椰子填充物下方，可以存在许多层。在该实例中，存在厚的、弹性减震和排水垫24、土工织物(geotextile fabric)26、压实的集料整平层(compacted aggregate leveling course)28、压实的集料基层(compacted aggregate base course)30、底基层材料的层32和压实的路基材料的层34。这些材料的选择和配置由系统设计者决定，但一般来说，椰子碎屑代替轮胎碎屑作为填充物而不需要对场地的下面的层进行修改。

图3示出了用于将椰子的硬内壳转化成椰子碎屑的工艺的实施方案。该工艺从椰子的外壳“表皮”40开始。

通常，椰子壳破碎机打开壳。然后该工艺去除并且丢弃肉和水。然后，壳通常经历清洁和消毒，并且被干燥至低于10％的水含量，此处未示出。

该工艺开始于使椰子壳在42处行进经过某种切碎或分解机器(break downmachine)诸如锤磨机和/或切碎机，以产生椰子碎片和被称为“细屑”44的废料。该工艺通常将椰子壳减小至在20毫米-40毫米范围内的碎片尺寸。然后在46处筛选所得的材料，其中不具有合适的尺寸的材料，细屑48，被指定为废料，但是可以被用于其他工艺。其中的一些可以返回到在40处的该工艺的开始处，用于再加工。

然后，在54处，输送机50将椰子碎片52移动到第二分解过程。应当注意，图3中示出的实施方案示出了锤磨机，但是任何可以将硬椰子壳分解成期望的尺寸的机器，此处被称为“分解”机，都将在该过程中工作。来自第二分解过程的所得的材料56通常将包括椰子碎屑和细屑的混合物。然后在58处该材料经历筛选，其中废料或细屑被再循环或被用于其他过程。然后所得的椰子碎屑可以成为草皮场地填充物。

图4示出了锤磨机70的图。该磨机通常具有斜槽或其他开口72，以允许将椰子壳递送到该磨机的内部工作区(inner working)。锤子76围绕带有悬挂的金属刀片的转子旋转并且使锯齿状的边缘变圆(round off)，所述转子驱动悬挂的金属刀片以将椰子壳打碎成碎片。筛网诸如78捕获碎片以经历进一步加工，并且还被称为“细屑”的废料被带走。应当注意，该筛选可以包括上文提及的筛选过程，或者可以是在筛选之前。图5示出了锤磨机70的照片，并且图6示出了不同筛网78的实施方案。

该过程的一些实施方案可以仅依靠单个锤磨机作为分解机器，其中锤子在将壳分解成椰子碎片和椰子碎屑之间变化。使用者还可以调整转子速度以与筛网类型相协调，以确保输出符合尺寸规格。对于切碎机，其可能涉及改变刀片的尺寸。一些实施方案可以使用一种类型的分解机器中的两个，例如两个锤磨机或两个切碎机。一些实施方案可以依靠不同类型的分解机器的组合，使用一种类型的分解机器来产生椰子碎片并且使用另一种类型的分解机器将碎片变成碎屑。

回到图3，被筛网捕获的材料随后从锤磨机中移除，并且被输送到另一个锤磨机。如上文提及的，应当注意，第二分解机器可以包括在机器被重新校准之后的相同的分解机器。在该实施方案中，在锤磨机中使用钝锤，改变筛网和/或锤子以将碎片减小到更小的尺寸，加上使碎屑的锋利边缘变圆或变钝。碎片，意指具有在20毫米-40毫米的范围内的尺寸的外壳的部分，经历进一步的加工以将其尺寸减小到“碎屑”，意指它们具有在4mm-7mm的范围内的尺寸。进一步的加工还用于平滑边缘并且从碎屑中去除尖角。

当然，将椰子外壳减小或分解成硬颗粒碎屑的其他方法也是可能的。例如，代替使用锤磨机，可以使用如图7和图8中所示的切碎机。

图7示出了切碎机80的实例，其中其外层为刀片或齿，例如82。这些可以将椰子果壳磨成第一碎片尺寸。使用者选择刀片尺寸以实现期望的碎片尺寸。内部的齿或刀片，诸如图8中所示的84，然后可以将碎片磨成碎屑尺寸。切碎机80可以并入位于底部的筛网以进行筛选，或者可以仅具有产生椰子碎屑的出口以经历单独的筛选过程。

任何将椰子果壳的尺寸减小到碎屑尺寸而不留下任何尖角或松散材料的方法都会足以将椰子果壳转化为椰子碎屑。于是，这些可用作如图2中所示的合成草皮中的填充物。

图9示出了所得的碎屑的实施方案。图9示出了手以提供所得的碎屑的尺度感。如上文提及的，碎屑通常具有在4mm-7mm的范围内的尺寸，但任何处于10mm或低于10mm的颗粒都属于“碎屑”的标签。

以这种方式，人们可以使用环境友好的材料，其中椰子壳的废产物在其他方面代替目前在合成草皮场地上使用的不可生物降解的轮胎碎屑。椰子的硬壳在潮湿时不吸收大量的水，具有抗真菌的特性，并且虽然它们将随着时间的推移而降解，但更换它们便宜得多并且是成本有效的。该材料是有机的、可持续的、可再生的并且对人和宠物都是安全的。

将理解，上文公开的变型以及其他特征和功能、或其替代方案可以被结合到许多其他不同的系统或应用中。本领域技术人员随后可以做出多种目前未预见的或未预料到的本文中的替代、修改、变型或改进，这些替代、修改、变型或改进也意图被以下权利要求涵盖。

Claims (15)

1.一种产生椰子碎屑的方法，包括：

对椰子的外壳进行第一分解过程，以产生包含椰子碎片和废细屑的第一材料；

筛选所述第一材料以将所述椰子碎片与所述废细屑分离；

对所述椰子碎片进行第二分解过程，以产生包含椰子碎屑和废细屑的第二材料；以及

筛选所述第二材料以将所述椰子碎屑与所述废细屑分离。

2.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述第一分解过程和进行所述第二分解过程由相同类型的机器进行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述第一分解过程和进行所述第二分解过程由两种不同类型的机器进行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述第一分解过程和进行所述第二分解过程由已经在第一进行和第二进行之间被重新校准的相同机器进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其中筛选所述第一材料作为进行所述第一分解过程的任一部分或单独的筛选中的一种而发生。

6.根据权利要求1所述的方法，其中筛选所述第二材料作为进行所述第二分解过程的其他部分或单独的筛选中的一种而发生。

7.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述第一分解过程和进行所述第二分解过程中的至少一种由锤磨机进行。

8.根据权利要求1所述的方法，其中进行所述第一分解过程和进行所述第二分解过程中的至少一种由切碎机进行。

9.根据权利要求1所述的方法，还包括对所述椰子的外壳消毒，并且在进行所述第一分解过程之前使所述椰子的外壳达到不大于10％的水含量。

10.一种合成草皮场地，包括：

合成草皮材料的顶层；和

在所述合成草皮材料下面的椰子碎屑填充物。

11.根据权利要求10所述的合成草皮场地，还包括在所述椰子碎屑填充物下面的弹性减震和排水垫。

12.根据权利要求11所述的合成草皮场地，还包括在所述垫下面的土工织物。

13.根据权利要求12所述的合成草皮场地，还包括在所述织物下面的压实的集料整平层。

14.根据权利要求13所述的合成草皮场地，还包括在所述整平层下面的底基层材料的层。

15.根据权利要求14所述的合成草皮场地，还包括在所述底基层材料下面的压实的路基材料。

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