CN1635221A - 一种合成草结构 - Google Patents

Abstract

一种合成草结构，包括：片基底(1)，该基底具有多个从基底延伸出的纤维状形成物(2)来模拟天然草皮；和颗粒填充材料或填充物(3)，其由分散在纤维状形成物(2)之间的基本均匀的颗粒塑料材料组成，使得纤维状形成物保持在一个基本竖直的位置。该填充物(3)形成不大于40mm厚度的层；具有小于5mm的粒度；和由具有弹性回复值以使所述结构具有35－50范围KA值的材料组成，该材料适合用于制作运动跑道。

Description

一种合成草结构

技术领域

本发明涉及一种合成草结构，其包括：

-片基底，该基底具有多个从基底延伸出的纤维状形成物(2)来模拟天然草皮；和

-颗粒填充材料或填充物，分散在所述纤维状形成物之间以使该纤维状形成物本身保持在一个基本竖直的位置。

背景技术

该类型的一种合成草结构是已知的，例如US-A-5 958 527所公开的。

上述文献所描述的技术方案提出前述填充物包括：

-底层，其实际上完全是由硬的颗粒物质组成，如通常是沙，

-顶层，其实际上完全是由柔性的颗粒物质组成，如由碎橡胶组成，优选该碎橡胶是从用过的轮胎的可循环橡胶材料中得到的，和

-中间层，其包括上述两种颗粒物以选择的预定重量比组成的混合物。

从EP-A-1 158 099已知一种合成草结构，其中颗粒填充物基本上是由均匀质量的颗粒塑料材料组成，其通常是聚烯基或乙烯基-聚合物基物质，该文献用作本发明权利要求1的前叙部分。

合成草结构经常用作自然草皮的有效替代物，由于不同的原因(环境条件、剧烈使用等)，上述所有申请证明自然草皮的维修是关键，因为维修会产生费用。

具体地，一种已知的技术已将合成草结构用于制作网球场或五人制足球场。在本申请中，纤维状形成物具有25-35mm范围的长度(根据测量放置片基底的平面得到)，填充物层通常具有20-25mm范围的厚度。这些合成草结构可以被定义为短桩(short-pile)或短剑结构：因为它们通常是十分“硬”的脚踩物(underfoot)，也因为在比赛过程中它们有助于球的跳越。

地面，特别是用作运动用途的地面的硬性/柔性特征可通过定量准确的方法来识别，该方法借助于形成DIN标准18035/6测试主体的弹性冲击实验，所述标准和DIN标准18032/2共同定义以KA表示的参数或系数(KA是德语Kraftabbau的缩写)。

系数KA以百分数的形式表示，它是由承受标准尺寸的重物下落的地面行为特性与承重相同下落的通常由水泥制成的平的硬表面的行为特性相比较而得到。

即使目前在这方面不存在具体的标准，但广泛应用的在地面上展开的测试实验证明，以前用于网球场或五人制足球场的合成草结构具有15-20范围的KA值。

同样已知和广泛使用的是用于制作实际大小的足球场的上述合成草结构。

在这种情况下，相应的国际组织(具体是FIFA和UEFA)颁布了具体标准，该标准为所述合成草皮设置了55-70的KA值，设计该值以确保合成草结构尽可能真实地再现足球场天然草皮的特性。

为得到55-70的KA值，合成草结构需要具有一定的厚度。在这种情况下，纤维形成物具有60mm范围的长度，同时，颗粒填充物达到50mm范围的厚度。

需要所述的厚度明显是与使合成草结构对鞋底足够柔性或“柔软”相关：结构越“柔软”，KA值越高；相反，地面越“硬”，KA值越低。

同样由于在运动场安装中明显存在的相容和均匀性原因，能够将本文所述的合成草结构的使用扩展到运动跑道当然有优势。

运动跑道通常具有约35-50的系数KA。所述范围的数值已表述在文献“Track and Field Facilities Manual”，由International Amaetur AthleticsFederation编辑(1995版)。

用前述的合成草结构可以得到在上述范围内的KA值，特别是接近最高值50的KA值(相当于用踩或跑的方式实施承重被证明是十分“软”的地面)。但上述所有的技术方案均用沙作为颗粒填充物的部分或全部组成，只有制成十分厚的结构才能达到所述的效果，在该结构中，片基底延伸的平面与该结构的运动“冲击表面”即颗粒填充物层的顶表面之间的距离不小于约45mm。

但具有上述厚度特征的合成草结构无法获得参加运动会的运动员的同意。首先，这出现在如短跑的运动项目中，以及如跳远、三级跳和撑杆跳的运动项目中，在这些运动项目中，运动员的脚部(和鞋部)和运动员在其上跑动的结构之间的相互作用具有一主水平分力，即与跑动表面相切的分力。

为达到最大的跑动速度，在上述运动项目中，运动员的目标在于在水平方向施加尽可能大的冲力，这和不使用钉鞋相比，更经常被用来优化相应的相互作用。

不希望在这方面受任何具体理论的束缚，我们有很好的理由相信，参加使用合成草结构的短跑运动会的不同运动员的负面印象来自于上述情况，即如果合成草结构太“厚”，运动员施加在水平方向的冲力的主分力不可避免地导致剪切力，该剪切力是通过起始于和底面方向结合的表面的填充物层施加的。该结果是与运动员脚部接触的表面向后转移，即使这种向后的移动可以被完全控制住，运动员也有在“泥泞”的表面跑动的感觉。

发明内容

本发明的目的是提供一种合成草结构，其可以令人满意地制作运动跑道，克服上述提到的缺点。

根据本发明，所述目的是借助于具有下述权利要求所述特性的合成草结构来达到。

本发明的合成草结构包括：

-片基底(1)，该基底具有多个从基底延伸出的纤维状形成物(2)来模拟天然草皮；和

-颗粒填充物(3)，其由分散在纤维状形成物(2)之间的基本均匀的颗粒塑料材料组成，使得纤维状形成物保持在一个基本竖直的位置，其特征在于，所述颗粒填充材料或填充物(3)：

-形成不大于40mm厚度的层；

-具有小于5mm的粒度；和

-由具有弹性回复值的材料组成，使得所述结构具有35-50范围的KA值。

附图说明

图1为本发明合成草结构的垂直剖面图

具体实施方式

现在完全以非限制性实例的方式描述本发明，并参考随后的附图，附图仅由一个图组成，该图以示意的方式再现了本发明的一种合成草结构的理想的垂直剖面。

根据众所周知的一个技术方案，前述的合成草皮结构包括片基底1，该基底被设计成放置在次地面G上，在多数通常的使用条件下，该次地面由捣实的土壤或沥青垫子的次地面组成，其上通常以自由铺放的方式铺放合成草皮。

片基底1可由一片塑料材料组成，例如用乳胶如SBR乳胶橡胶化处理的非纺织品。

从基底1开始向上伸出多个纤维状形成物2，该形成物通常呈丛状以便更好地模拟自然草皮的叶片。

纤维状形成物2在以2a表示的近端处被固定到基底1，并与其远端向上延伸出完全的长度，该长度从基底1的延伸平面开始测量，通常在30-35mm的范围。

建造基底1和纤维状形成物2(包括为得到纤维状形成物2的近端2a牢固固定在基底1上的形式)的一般标准是本领域公知的，因此在本文不再详述，也因为其对理解本发明不太重要。

当然，考虑运动跑道的具体用途，根据制作运动跑道最经常采用的选择方式，本发明的技术方案可优选纤维状形成物2与红色材料或黑色材料或土色材料共同制作。

分散在基底1顶部，因此分散在纤维状形成物2之间的是微粒或颗粒，被分散的材料用作填充物3(本文所用的术语“微粒”和“颗粒”是同义)。材料3的功能基本是使纤维状形成物2基本保持在竖直的位置，即防止其以不希望的方式倒伏在基底1上。

颗粒材料3以足够的量分散在纤维状形成物2之间，使纤维状形成物2本身在长度上得到填充物3的足够支撑，前面指出纤维状形成物2的长度是30-35mm，该长度通常是在20-25mm的范围。这意味着纤维状形成物2的远端从填充物层2的顶表面伸出通常是10mm范围的长度(形成了由运动员施加的所谓的“冲击表面”)。

至少在目前本发明优选的实施方案中，本发明的合成草结构代表了固有的短桩或短剑结构。

为清楚目的，应当指出本申请人开展的测试证明了达到本发明结果的可能性，其中本发明填充物层3的厚度值达到约40mm，并随后采用了纤维状形成物的长度。

无论如何，优选的填充物层3的厚度小于30mm，目前更优选20-25mm的厚度范围。

很显然，在确定上述数值范围过程中，有必要考虑制作和测量所述结构的方法引起的不精确/公差，还需要考虑填充物层3的材料是颗粒物质，该层的顶表面(如上定义的“冲击表面”)均呈现一定的粒度。

前述的和出现在随后的权利要求中的数值应理解为受公差范围的影响，基本上与随后将要引入的数量值所需要考虑的条件相似。

颗粒填充物3基本上是均匀材料，以基本均匀的方式分散在基底1的顶部和纤维状形成物2之间，而没有引起具有明显不同特性的叠加的层。

在本发明优选的实施方案中，前述的颗粒材料是粒度小于5mm的颗粒材料，通常介于0.5-4.5mm，更优选的是介于0.5-1.5mm，通常密度为0.5-1.6g/cm³。

另一方面，根据EP-A-1 158 099所公开的标准，填充物层3的材料是聚烯烃材料，如聚乙烯，更优选的是可循环的聚烯烃材料，如可循环的聚乙烯。

根据本发明进一步的实施方案，前述材料由乙烯聚合物组成，如PVC，更优选可循环的乙烯聚合物，如可循环的PVC。

关于得到颗粒材料的方式以及在铺设时颗粒材料的分布，有用的文献可参见EP-A-1 158 099所描述的标准。

在本发明中，形成颗粒填充物层的材料应具有特定的弹性回复特性是很重要的。

获得上述特性可以通过选择起始材料，并且当材料本身是可循环材料时，添加已知类型的增塑添加剂，该增塑添加剂被用来赋予材料本身所希望的弹性回复特性。

具体地，为了正确实施本发明的目的，使用塑料物质制造颗粒材料3是可能的，作为紧密体而非颗粒形式使弹性回复值(基于DIN标准53512所定义)通常在5％-10％，更优选地在3％-8％，更优选地是5％。

同样出现在随后的权利要求中的上述数值(应和公差范围共同考虑，先前的参考文献已经这样做了)是指：用以形成紧密体而非颗粒形式的颗粒填充物3的塑料材料。在先前所做的测试中，紧密体由厚度约为5mm的盘组成。

上述选择的目的在于提供一种可靠的和可再现的参考方案，以防止潜在的不确定范围，该不确定范围是与前述测定颗粒物质的弹性回复特性相关的。

前述定义的材料特性使KA值在所希望的35-50的范围，同时制造足够薄的合成草结构(次地面的平面与冲击表面之间的距离通常在20-25mm的范围)，以及防止运动员在较厚的合成草结构上进行短跑比赛时所抱怨的“泥泞”现象是可能的(例如广泛使用的用于制作足球场的材料类型)。

同样在这种情况下，虽然在这方面不希望受某种具体理论的束缚，本发明人有理由相信颗粒填充物层3的粒度和组成材料的柔性特性(弹性回复)的组合选择将导致协同现象，即便不是全部消除也是基本上消除剪切力的副作用，当运动员为增加速度在其上施加一强切力时，填充物层3承受该剪切力。

关于填充层3的色彩，应当给予像针对纤维状形成物2一样的考虑，尤其是关于采用红色、土色或黑色颗粒材料的可能性，以及考虑用作运动跑道所广泛采用的选择方案。

当然，在对本发明的原理没有任何偏见的前提下，本发明实施方案和实施的细节可与本文所述的有很大不同，而这并没有偏离本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种合成草结构，包括：

-片基底(1)，该基底具有多个从基底延伸出的纤维状形成物(2)来模拟天然草皮；和

-颗粒填充物(3)，其由分散在纤维状形成物(2)之间的基本均匀的颗粒塑料材料组成，使得纤维状形成物保持在一个基本竖直的位置，其特征在于，所述颗粒填充材料或填充物(3)：

-形成不大于40mm厚度的层；

-具有小于5mm的粒度；和

-由具有弹性回复值的材料组成，使得所述结构具有35-50范围的KA值。

2.根据权利要求1的结构，其特征在于，所述颗粒填充物(3)具有0.5-4.5mm的粒度。

3.根据权利要求1的结构，其特征在于，所述颗粒材料(3)具有0.5-1.5mm的粒度。

4.根据前述任一项权利要求所述的结构，其特征在于，所述填充物(3)形成不大于30mm厚度的层。

5.根据权利要求4的结构，其特征在于，所述填充物(3)形成介于20-25mm厚度的层。

6.根据前述任一项权利要求所述的结构，其特征在于，所述颗粒材料(3)由弹性回复值在5％-10％的作为紧密体的材料组成。

7.根据权利要求6的结构，其特征在于，所述颗粒材料(3)由弹性回复值在3％-8％的作为紧密体的材料组成。

8.根据前述任一项权利要求所述的结构，其特征在于，所述颗粒材料(3)由弹性回复值基本为5％的作为紧密体的材料组成。

9.根据前述任一项权利要求所述的结构，其特征在于，所述颗粒材料(3)由选自聚烯烃基材料和乙烯-聚合物基材料的基本均匀的颗粒材料组成。

10.根据权利要求9的结构，其特征在于，所述颗粒填充物(3)是聚乙烯基材料。

11.根据权利要求1或9的结构，其特征在于，所述颗粒填充物(3)是基于可循环的聚烯烃材料。

12.根据权利要求9的结构，其特征在于，所述颗粒填充物(3)是PVC基材料。

13.根据权利要求1或12的结构，其特征在于，所述颗粒填充物(3)是基于可循环的乙烯聚合物。

14.根据前述任一项权利要求的结构，其特征在于所述纤维状形成物(2)具有选自红色，土色和黑色的颜色。

15.根据前述任一项权利要求的结构，其特征在于所述颗粒材料(3)具有选自红色，土色和黑色的颜色。

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