CN1508359A - 人造纤维以及含该纤维的运动场所用的人造草坪 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备由第一合成化合物和第二合成化合物组成的合成材料薄片的方法，其中第一合成化合物由聚合物组成而第二合成化合物由塑性体组成。本发明还涉及一种合成纤维和适用于运动场的人造草坪，该草坪是由固定本发明合成纤维的基底组成。令人惊讶地，很明显当纤维是根据本发明由第一合成化合物为聚合物和第二合成化合物为塑性体的合成材料混合制得时，它只表现出很小的断裂倾向，或者根本没有任何该倾向，甚至还在拉伸后、大量用于人造草坪的情况下，也不再有该倾向。这使得该纤维非常适用于人造草地运动场，从而使运动场不仅只需较少维护且还能经受更长时间和更密集的使用。由于合成纤维—除了裂开性能改进之外—还表现出较大改进的弹性和弹跳性能，从而显著降低滑动或跌落引起的受伤和/或烧伤的危险。
Description
本发明涉及一种制备由第一合成化合物和第二合成化合物组成的合成材料薄片的方法，其中第一合成化合物由聚合物组成而第二合成化合物由塑性体组成。
本发明还涉及一种合成纤维和一种适用于运动场的人造草坪，该草坪由固定本发明合成纤维的基底组成。
具有上述组成的合成材料是已知的，其薄片型被广泛用作包装材料或屋顶材料。目前，合成材料正用于各种目的，并且在过去几年中，尤其是关于运动场人造草坪的各种合成材料的应用已得到明显改进。
在这一点上，人们的研究尤其集中在运动场人造草坪所用合成纤维的改进上，其中将一定长度的纤维通过诸如簇生方式固定在基底上。目前已经进行了人造草纤维以及由此得到的人造草坪运动场的改进，从而目前能够建成不仅在外观方面，而且特别是在运动中表现出的情况都与天然草坪运动场无太大区别的人造草坪运动场。
与天然草坪运动场不同，人造草坪运动场可更长久和更集中的使用，而不必考虑天气情况。目前，新型人造草纤维的发展主要集中在得到一种纤维，其可进一步减少受伤数，例如滑动时引起的擦伤和烧伤，或扭伤关节的发生率。
然而，已明确改进用于人造草坪运动场的现有纤维存在这样的缺陷，即在轴向拉伸后它们更易于在该方向上裂开。例如在其上运动后的结果是该纤维不久将裂开，这样使得该纤维不适用于人造草坪运动场。纤维的裂开部分不久将折断，结果是人造草坪运动场中将形成缠结或裸露的强运动斑纹。这对人造草坪的使用性能如减震、防滑、抓紧和透水性产生负面影响，它们依次增加了受伤的风险。
显而易见的是当根据本发明将本说明书中所介绍的合成材料挤出成合成纤维时，所述纤维非常适用于人造草坪运动场。事实在于，已通过实验证实了第一合成化合物和第二合成化合物之间的组成或比例的适当选择，可获得具有机械性能的合成纤维，使得由于其特定的分子结构该纤维不易轴向断裂。
这样提供了非常理想地适用于人造草坪运动场的纤维。
根据本发明，通过在挤出过程后拉伸纤维可进一步显著地改进合成纤维的裂开情况。除了长度增加之外，在拉伸过程后根据本发明选择材料增加了纤维的横向强度，结果是它不易断裂。当用于人造草坪运动场时，该纤维以及后续的人造草坪具有更长的寿命，人造草坪不需太多维护并可更长时间的运动。此外，也明显降低了运动者受伤的风险。
根据本发明，纤维由至少一个单丝组成，在这种情况下纤维可以缠绕成多个单丝的一束。
另外，本发明纤维可形成带状，更具体地为原纤维化的带状纤维。
根据本发明，可获得具有非常有益的不断裂性能的纤维，该纤维中塑性体的比例为30-80重量％，更具体为35-50重量％。
第一聚合物可以为聚丙烯或聚乙烯，尤其指(线性)低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物。
通过参考附图下面将更详细地解释本发明，在附图中：
图1A和1B是表示横向加载的已知纤维和本发明纤维的横向比机械性能图；
图2A和2B示例地表示采用根据本发明方法获得的合成纤维而得到的人造草坪运动场的一些实施方案。
在使用人造草坪运动场的情况下，令人期望的是人造草坪运动场的运动性能要尽可能比得上天然草坪运动场。因此，本发明人造草纤维必须满足多种需求，尤其指球的滚动性能或其它运动属性，也为了防止运动者的各种伤害。尤其尽可能地防止滑动或跌落引起的擦伤和烧伤，因此进行用于人造草坪运动场的新型人造草纤维的开发正是为了防止这些情况的发生。
由于人造草纤维不仅必须要表现出一定的强度以防止纤维平倒，而且要表现出一定的弹性或弹跳性，因此当前的人造草纤维由选自聚合物组中的合成材料制成。
当使用含有合成纤维的人造草坪运动场时，人造草纤维中采用特定聚合物的缺点通常是纤维较差的断裂性能。合成纤维的轴向断裂，其结果形成几段纤维，对人造草坪运动场的运动性产生负面影响，这是因为纤维段更易于折断，结果人造草坪运动场中形成缠结或裸露的斑纹。这对运动场的运动性能(减震、防滑、抓紧和透水性)产生负面影响，同时也明显增加了由滑动等引起的伤害的风险。
显而易见的是采用聚合物的混合物或掺合物可影响合成纤维的断裂行为。通过实验已证实在某种情况下，当将由第一合成化合物和第二合成化合物组成的合成材料挤出成纤维时，其中第一合成化合物由聚合物组成而第二合成化合物由塑性体组成，所获得的纤维具有有利的机械性能、尤其指有利的断裂行为，这使得纤维更适用于人造草坪运动场。
由此获得的合成纤维的机械性能很大程度上是由混合物中两种合成化合物的分子结构确定的。当将两种合成化合物混合并将混合物挤压出伸长纤维时，分子结构水平上的许多不同效果会出现在最终产品中。
按照本发明，通过根据本发明选择用于两种合成化合物之一的聚乙烯或聚丙烯和用于另一合成化合物的塑性体并将所述混合物挤出成合成纤维，来获得非常适用于人造草坪运动场的纤维。实际上通过实验已证实，第一合成化合物和第二合成化合物之间的组成或比例的适当选择得到具有机械性能的合成纤维，使得由于其特定的分子结构，纤维更不易于在轴向上断裂。
这样提供了非常理想地适用于人造草坪运动场的纤维。
第一合成化合物优选为聚丙烯或聚乙烯。显而易见的是，(线性)低密度聚乙烯或高密度聚乙烯也适合作为第一合成化合物。也能使用聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物作为第一合成合物。
这里提及的本发明合成纤维中使用的塑性体(第二合成化合物)为乙烯热塑性均聚物和乙烯与一种或多种3-10个碳原子的α-烯烃，尤其指丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯作为共聚单体的共聚物，其采用金属茂催化剂和其它单部位催化剂制得。通常共聚单体的比例范围是0-50重量％，优选5-35重量％。密度范围通常为860-970kg/m3。塑性体不同于采用齐格勒-纳塔催化剂制得的聚乙烯，例如在于塑性体具有通常为1.5-3的较窄分子量分布Mw/Mn和长链支化的有限程度。通常长链数为每1000个碳原子中最多3个。适宜的塑性体以商业规模制备，如以ExAct和Dow为商标名的Exxon和DEX塑性体，尤其是以EngAge、Affinity、Exceed为商标名的产品。
通过选择两种合成化合物之间合适的混合比例，其中塑性体的重量百分比为30-80％，能够获得本发明适宜的纤维。
尤其包含30-50重量％塑性体的合成纤维显示出具有较大改进的机械性能，并更特别地显示出非常有利的不断裂性。
公知地，合成纤维或纤维带在其轴向的拉伸使所述纤维或纤维带更易于沿该方向断裂。用于人造草纤维的已知材料还表现出不期望的断裂倾向。令人惊讶地，很显然由本发明的材料组合制备/组成的纤维，该纤维仅表现出非常小的断裂倾向，或者根本没有该倾向，甚至在拉伸后、大量用于人造草坪的情况下也不再有该倾向。这样提供了非常理想地适用于人造草坪运动场的纤维，从而使运动场不仅只需较少维护且能经受更长时间和更大量的使用。由于合成纤维，除了裂开性能改进之外，还显示出明显改进的弹性和弹跳性，明显降低了滑动或跌落引起的受伤和/或烧伤的危险。
图1A和1B分别表示未知的合成纤维和采用本发明方法获得的纤维的机械性能的图表。图1A表示通过在纤维上横向加载并由此确定了以MpA为单位的撕裂强度而得到的两种纤维的断裂性能。该图清楚地显示出本发明纤维具有较高的撕裂强度并因此不易于断裂。图1B表示在横向加载两种纤维而断裂时两种纤维的最大拉伸量。该图清楚地显示出本发明纤维不仅不易断裂(图1A)，而且也更牢固(图1B)从而非常适用于人造草坪运动场。
显而易见的是，与迄今为止已用于人造草坪运动场的合成纤维相比，该纤维在横向加载时显示出2-5％的拉伸率(如图1B所示)，而本发明纤维在横向加载断裂前显示出100％的拉伸率(如图1B所示)。测试表明，当使用第一合成化合物(聚合物)和第二合成化合物(塑性体)的适当混合比例时，由此获得的本发明的合成纤维在横向加载破裂前会表现出高达700％的拉伸率。
图2A和2B表示人造草坪运动场的一些实施方案，其中可采用本发明的合成纤维。两个图中的人造草坪运动场含有基底1，其中采用本发明的方法获得的一些合成纤维2已固定在数字3表示的位置上例如簇生。合成纤维2挤压成带状并单独或作为缠在一起的纤维束2A-2B固定在基底上。更具体地，挤压成带状的纤维为原纤维化的带状纤维。
在其它实施方案中，如图2B所示，本发明的合成纤维可以是单丝。也在该实施方案中，几个单丝可被缠绕成一束，之后每一束被固定到基底1上。在图2B中，基底具有支撑纱1A-1B的格栅组成的开放结构，合成纤维2固定在该结构上。
Claims (21)
1、一种制备由第一合成化合物和第二合成化合物组成的合成材料薄片的方法，其中第一合成化合物由聚合物组成而第二合成化合物由塑性体组成，其特征在于将所述合成材料挤出成纤维。
2、按照权利要求1的方法，其特征在于纤维在挤出后进行拉伸操作。
3、按照权利要求1或2的方法，其特征在于纤维由至少一种单丝组成。
4、按照权利要求3的方法，其特征在于纤维由几股单丝组成。
5、按照权利要求1或2的方法，其特征在于将纤维形成带状。
6、按照权利要求5的方法，其特征在于将带状纤维形成原纤维化的带状纤维。
7、按照上述任意一个或多个权利要求的方法，其特征在于纤维中塑性体的比例为30-80重量％。
8、按照权利要求7的方法，其特征在于纤维中塑性体的比例为35-50重量％。
9、按照上述任意一个或多个权利要求的方法，其特征在于聚合物为聚丙烯或聚乙烯，尤其指(线性)低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物。
10、采用权利要求1-9的任意一个或多个方法获得的一种挤出合成纤维。
11、一种由第一合成化合物和第二合成化合物组成的合成纤维，其特征在于所述第一合成化合物为聚合物和所述第二合成化合物为塑性体。
12、按照权利要求11的合成纤维，其特征在于纤维中塑性体的比例为30-80重量％。
13、按照权利要求12的合成纤维，其特征在于纤维中塑性体的比例为35-50重量％。
14、按照权利要求11-13中任意一个或多个权利要求的合成纤维，其特征在于聚合物为聚丙烯或聚乙烯，尤其指(线性)低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物。
15、按照权利要求11-14中任意一个或多个权利要求的合成纤维，其特征在于所述塑性体为乙烯的热塑性均聚物。
16、按照权利要求11-14中任意一个或多个权利要求的合成纤维，其特征在于所述塑性体为乙烯与一种或多种3-10个碳原子的α-烯烃，尤其指丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯作为共聚单体的共聚物。
17、按照权利要求16的合成纤维，其特征在于共聚单体的比例为0-50重量％，优选5-35重量％。
18、按照权利要求15-17的任意一个或多个权利要求的合成纤维，其特征在于塑性体的密度为860-970kg/m3。
19、一种适用于运动场的包含权利要求11-18任意一种或多种合成纤维的人造草坪。
20、按照权利要求19的人造草坪，其特征在于所述草坪含有固定合成纤维的基底。
21、按照权利要求19或20的人造草坪，其特征在于合成纤维之间散布有粒状材料。
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