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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kunstrasenfläche, die
das Gefühl
und die Spieleigenschaften eines natürlichen Rasens, der für Golf,
Tennis und andere auf Grasplätzen
gespielte Sportarten verwendet wird, stark nachahmt.
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Für den Sport
geeignete Kunstrasenflächen werden
von Florteppichen gebildet, deren Haare bzw. Borsten an einer Grundlage
bzw. Unterlage befestigt sind. Dabei werden die Haare bzw. Borsten
typischerweise aus dünnen,
flachen, schmalen Streifen aus geeignetem Kunststoff gebildet, die
zu Büscheln
zusammengefasst werden können,
die an der Unterlage befestigt werden. Diese kann ein Gewebe, das
von einem geeigneten Kunststoff gebildet wird, mit einer klebfähigen Beschichtung
oder einem Bindemittel darauf sein, die/das auf die Unterlage bzw. Grundlage
aufgebracht worden ist, um die Borsten daran zu befestigen. Dabei
kann die spezielle Gestaltung des Florteppichs beträchtlich
variieren. Im Allgemeinen wird der Teppich aus einer wetterfesten "Outdoor"-Struktur hergestellt.
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Solche
Teppiche werden typischerweise auf einem vorbereiteten Boden ausgelegt,
um eine Spielfläche
zu bilden, von welcher beabsichtigt ist, dass sie ein Spielfeld
aus Naturrasen nachahmt. Für
einige Spiele kann eine nachgiebige Unterlage zwischen dem Teppich
und dem festen Boden angeordnet werden, um gewisse stoßabsorbierende
Effekte zu erzielen. Zusätzlich
kann in manchen Fällen
Sand oder ein anderes teilchenförmiges Material
schichtförmig
auf der Oberseite der Teppichunterlage und damit um die Borsten
herum aufgebracht werden. Ein Beispiel für diese Art der Gestaltung
wird in dem US-Patent Nr. 4 389 435, erteilt am 21. Juni 1983 an
Frederick T. Haas, Jr., gegeben. Ein weiteres Beispiel wird in dem US-Patent
Nr. 4 637 942, erteilt am 20. Januar 1987 an Seymour A. Tomarin,
mitgeteilt.
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Die
Kunststoffstreifen, welche die Borsten bilden, neigen, wenn sie
aus dünnen,
schmalen Streifen aus einem geeigneten Kunststoff wie verstrecktem
extrudiertem Polypropylen hergestellt worden sind, dazu, sich während der
Benutzung längs
aufzufasern. D.h., dass sich durch die Bewegungen und die Kräfte, welche
die Spieler auf die Oberfläche übertragen,
die Borstenenden zu einer Vielzahl von feinen Faserenden aufteilen.
Diese verwirren sich miteinander und bei Benutzung mit dem Sand
einer auf dem Teppich aufgebrachten Sandschicht. Ein Beispiel für diesen
Effekt ist in dem US-Patent Nr. 4 336 286, erteilt am 22. Juni 1982
an Seymour A. Tomarin, offenbart.
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Ein
Ansatz, das Zerreißen
oder Zerfasern der synthetischen Borsten wesentlich zu verstärken und
eine dichte, in sich verschlungene mattenartige Oberfläche mittels
Sandstrahlen der Borsten zu erzeugen, ist im US-Patent Nr. 5 356 344, erteilt am 18. Oktober
1994, und US-Patent Nr. 5 373 667, erteilt am 20. Dezember 1994,
beide an Alain Lemieux für einen
Kunstrasen bzw. ein Verfahren zur Herstellung eines Kunstrasens,
offenbart. In diesen Patentschriften werden die grasartigen synthetischen
Borsten zerfasert, indem sie von oberhalb der Teppichoberfläche sandgestrahlt
werden. Diese Borsten können beispielsweise
aus Polypropylen, Nylon und Polyester hergestellt worden sein und
sind dünne,
schmale Streifen. Ihre freien oberen Enden werden durch die Kraft
der auf sie treffenden Sandteilchen zerfasert oder längszerteilt.
Die ausgefaserten bzw. längsgeteilten
Borstenenden neigen dazu, sich zu verschlingen oder zu verwirren,
wobei sich eine mattenähnliche
Fläche
bildet. Jedoch führt
die Kraft des Sandstrahls, die erforderlich ist, um ein ausreichendes Zerteilen
zu erzeugen, auch zum Zerquetschen oder dauerhaften Deformieren
des zur Unterlage des Teppichs gerichteten Borstenteils. Dadurch
werden die gewünschte
Einheitlichkeit und Biegsamkeit und das gewünschte Gefühl der fertigen künstlichen
Rasenfläche
beeinträchtigt.
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Deshalb
betrifft die Erfindung eine Verbesserung des Verfahrens zum Längszerteilen
oder Zerfasern der künstlichen,
aus Kunststoff bestehenden streifenartigen Borsten, wobei ein Zerquetschen, dauerhaftes
Zusammendrücken
oder Verformen oder eine ähnliche
Beschädigung
der Borsten durch das Sandstrahlen vermieden wird.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verfahren zur Herstellung einer Kunstrasenfläche nach Patentanspruch 1 bereitgestellt.
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Die
anschließend
beschriebenen und veranschaulichten Verfahren betreffen das Längszerteilen oder
Ausfasern des oberen Endes künstlicher
Kunststoffborsten zu fein zerteilten Faserenden, die sich miteinander
verwirren und verschlingen, wobei sich eine dichte mattenartige
Fläche
bildet und der Teppich in der Sandblasstufe von einer nachgiebigen, dämpfenden
Unterlage unterstützt
wird. Weiterhin betreffen sie wahlweise das Auftrennen der fein
zerteilten oberen Faserenden der Borsten voneinander, wobei durch
das Verschlingen der feinen Faserenden von einander benachbarten
Borsten die Matte besser und dichter aus den miteinander verschlungenen
feinen Faserenden der einander benachbarten Borsten gebildet wird
und die Borsten nach der Stufe des Sandstrahlens mit einem Hochdruckwasserstrahl
bespritzt werden bzw. die sandgestrahlte Oberfläche gebürstet oder sowohl mit Wasser
bespritzt als auch gebürstet
wird.
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Durch
die anschließend
beschriebenen Verfahren wird eine dichte mattenartige Oberfläche auf den
die Borsten bildenden Streifen des künstlichen Florteppichs durch
Strahlen von Sand oder sandartigen Teilchen bereitgestellt, ohne
dabei als Ergebnis des Verfahrens die Borsten zu zerquetschen oder bleibend
zusammenzudrücken.
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In
den weiter unten beschriebenen Verfahren wird durch einfaches Sandstrahlen
das obere Ende der Borsten des Kunstrasens längs zerteilt oder auf gefasert,
sodass sich eine dichte mattenartige Spielfläche bildet, die miteinander
verschlungene oder verwirrte fein zerteilte Faserenden umfasst,
die sich an den Enden der Borsten gebildet haben, und wird zusätzlich die
Sandschicht festgehalten, die sich in der die Unterlage des Teppichs
bedeckenden Matte abgelagert hat.
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Anschließend wird
eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform
beispielhaft unter Bezugnahme auf die im Anhang befindlichen Zeichnungen
näher erläutert, wobei
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1 einen
schematischen Teilquerschnitt durch das Ende eines Kunstrasenflorteppichs,
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2 eine 1 ähnliche
schematische Ansicht des auf einer dämpfenden Unterlage angeordneten
Teppichs,
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3 eine 2 ähnliche
Ansicht der Stufe des Sandblasens des oberen Endes der Teppichborsten,
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4 schematisch
die dichte Matte, die sich durch die oberen längs zerteilten feinen Faserenden gebildet
hat, und eine Sandschicht, die sich durch das Sandblasen auf der
Oberseite der Teppichunterlage abgelagert hat,
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5 schematisch
die Stufe des Waschens mit Wasser, um die feinen Faserenden derselben Borsten
weiter aufzutrennen, wobei sich die einander benachbarten feinen
Faserenden miteinander verschlingen oder verwirren und sich eine
dichte Mattenoberfläche
bildet, und eine rotierende Bürste, welche
die Oberseite der Matte behandelt, und
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6 schematisch
einen einzelnen U-förmigen
Streifen, dessen freie obere Enden durch das Sandblasen zu feinen
Faserenden längs
zerteilt worden sind,
zeigt.
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SPEZIELLE
BESCHREIBUNG
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In 1 ist
schematisch ein Ausschnitt aus einem Kunstrasenflorteppich gezeigt.
Der Teppich besitzt zahlreiche, nahe beieinander liegende Büschel 11,
die aus U-förmigen,
flachen, schmalen umgebogenen Streifen oder Bändern 12 geformt sind, die
künstliche
Grashalme bilden. Die Büschel
sind an einer Unterlage 14 bzw. Grundlage befestigt. Diese Unterlage
kann aus einem Gewebe oder einem ähnlichen Stoff hergestellt
sein, das/der aus einem stabilen wetterfesten Kunststoff wie Polypropylen-
bzw. Nylonfasern oder dergleichen gebildet ist. Der spezielle Stoff
muss flexibel sein, seine Zusammensetzung kann jedoch variieren.
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Wie
in 1 schematisch dargestellt, sind die Büschel um
oder durch die die Unterlage bildenden Fasern eingefügt. Um Büschel und
Unterlage miteinander zu verbinden, kann eine geeignete Bindemittelschicht 16 aufgebracht
werden. Das Bindemittel kann aus einem Polyurethanklebstoff oder
einem anderen geeigneten, im Freien verwendbaren Klebstoff, der
nachgiebig oder flexibel bleibt, bestehen.
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Der
Teppich wird auf einer nachgiebigen dämpfenden Unterlage 18 angeordnet.
Diese Unterlage wird von einer relativ dicken Schicht oder Lage aus
nachgiebigem Kunststoff gebildet. Ein bevorzugtes Unterlagenmaterial
sind expandierte Polypropylenkugeln, die zu einer offenzelligen
Lage oder Schicht geformt worden sind. Diese Lage kann eine Dicke
von zwischen etwa 12 und 50 mm und eine bevorzugte Dichte von etwa
0,038 g/cm3 haben. Die Dichte kann zwischen
etwa 0,024 und 0,048 g/cm3 variieren. Die
Dicke der Unterlage, die von den gewünschten Ergebnissen abhängig ist,
kann auch bis zu einer so geringen Dicke wie unter 6 mm bis zu einer
so hohen Dicke wie bis zu 305 mm variiert werden.
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Das
für die
Unterlage verwendete Material kann variiert werden. D.h., dass andere
nachgiebige, komprimierbare Kunststoffe wie kautschukähnliches Polyurethan,
Polyvinylchlorid oder ähnliche
Materialien verwendet werden können.
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Nachdem
der Teppich auf der nachgiebigen dämpfenden Unterlage 18 angeordnet
worden ist, werden die oberen Enden der Streifen oder Borsten einem
Strahl 20 aus Sand oder einem ähnlichen sandartigen, teilchenförmigen Material
aus einer Druckdüse 21 ausgesetzt.
Dieser Sandstrahl zerteilt das obere Ende der Borsten längs in zahlreiche
feine Faserenden 23 (siehe 6). Die
feinen Faserenden erstrecken sich seitwärts und verschlingen und verwirren
sich, wobei sie eine dichte Matte 24 bilden.
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Die
Sprühdüse 21 kann
von einer Seite zur anderen in einer scannerähnlichen Bewegung entlang der
oberen Enden der von den Streifen gebildeten Borsten hin- und herbewegt
werden. Dabei kann der genaue Druck des Sandstrahls variiert werden. Ein
bevorzugter Druck des Sandstrahls beträgt jedoch 690 bis 830 kPa.
Für den
Sandstrahl kann Siliciumdioxid mit einer Größe von zwischen etwa 1,18 und
0,43 mm (16 und 40 mesh), vorzugsweise zwischen etwa 0,85 und 0,71
mm (20 bis 24 mesh), oder besonders bevorzugt etwa 0,71 mm (24 mesh)
verwendet werden. Das Sandstrahlen wird mit einer Bewegungsgeschwindigkeit
und einem Zeitraum lang durchgeführt,
die ausreichen, um die Endbereiche der Borsten zu fein zerteilten
feinen Faserenden längs
zu zerteilen. So kann beispielsweise der obere, etwa ein Fünftel große Teil
der Borsten zu feinen Faserenden zerfasert werden, die mit ihrer
jeweiligen Borste verbunden bleiben.
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Durch
den Sandstrahl werden, abhängig
davon, wie lange, d.h. wie langsam, er über die Teppichoberfläche bewegt
wird, nicht nur die Borsten zerfasert, sondern auch der abgegebene
Sand nach unten zwischen die Borsten geschickt, wobei er sich auf der
Teppichunterlage ablagert. Je schneller die Bewegung des Sandstrahls über die
Oberfläche
des Florteppichs ist, umso langsamer wird die Spielfläche. D.h.,
die Geschwindigkeit des Abprallens und Abrollens eines Balls ist
umgekehrt proportional zur Bewegungsgeschindigkeit des Sandstrahls über die Borsten.
Die vom abgelagerten Sand gebildete Sandschicht 25 kann
auf der Teppichunterlage verbleiben, wo sie an ihrer Stelle von
der dichten verschlungenen oder verwirrten Faserendenmatte gehalten wird,
die sich an den oberen Enden der Borsten gebildet hat.
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So
können
beispielsweise bei einer Borste mit einer Höhe von etwa 16 mm über der
Oberfläche der
Unterlage, die für
das Grün
eines Golfplatzes nützlich
ist, die oberen 20 bis 33 Prozent ihrer Länge zu feinen Faserenden zerteilt
werden. In diesem Beispiel werden Streifen verwendet, die eine Breite
von etwa 1,78 mm und eine Dicke von etwa 0,051 mm haben, sodass
ihr Querschnitt etwa rechtwinklig ist. Die Streifen werden in der
Mitte umgebogen, wobei sie jeweils zwei Borsten bilden, und zu Büscheln aus etwa
9 bis 11 Streifen zusammengefasst. Diese bilden dann etwa 18 bis
22 Borsten pro Büschel.
Die oberen etwa 20 Prozent einer Borste können zu etwa vier Faserenden
zerteilt werden. Somit kann jedes Büschel 70 bis 80 feine
Faserenden besitzen, deren untere Enden mit der Borste verbunden
bleiben und deren obere Enden sich in Querrichtung erstrecken, wobei
sie sich mit den feinen Faserenden benachbarter Borsten verwirren.
Die feinen Faserenden haben eine Breite von etwa 0,51 mm und eine
Länge von etwa
1,905 bis 3,175 mm.
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Nach
dem Sandstrahlen kann der Teppich mit einem Hochdruckwasserstrahl 27,
der von einer Druckdüse 28 kommt,
weiterbehandelt werden. Der Wasserstrahl, dessen Düsendruck
beispielsweise etwa 690 bis 1035 kPa betragen kann, wirkt wie eine Wäsche, durch
welche einander benachbarte feine Faserenden, die zerfasert, aber
auf ein und derselben Borste noch nicht völlig voneinander getrennt worden
sind, weiter aufgetrennt werden und durch welche gleichzeitig die
feinen Faserenden einer Borste mit feinen Faserenden mit den feinen
Faserenden einer benachbarten Borste weiter verdreht, gebogen und
verwirrt werden, um die aus miteinander verschlungenen feinen Faserenden
gebildete Matte weiter zu verdichten. Dadurch wird eine dichtere
und gleichmäßigere Mattenoberfläche gebildet.
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Die
Mattenoberfläche
kann weiter behandelt werden, indem sie beispielsweise mit einer
sich drehenden Bürste 29,
die auf sie einwirken gelassen wird, um sie gleichmäßiger zu
machen, gebürstet wird.
Auch wird die Sandschicht durch den Wasserstrahl und das Bürsten gleichmäßiger. Das
Wasserstrahlen und das Bürsten
können
nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt werden, wie in 5 schematisch
veranschaulicht.
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Es
ist wesentlich, dass die durch das Sandstrahlen ausgeübte Kraft
von der nachgiebigen dämpfenden
Unterlage unter dem Teppich ausreichend absorbiert wird, um zu verhindern,
dass die Borsten von dieser Kraft zerdrückt, dauerhaft verformt oder
verdichtet werden. D.h., dass die Borsten, nachdem ihr oberes Ende
sandgestrahlt worden ist, in der aufrechten Position bleiben oder
in diese zurückkehren.
Dabei wird die aufrechte Position teilweise von der abgelagerten
Sandschicht 25 aufrechterhalten. Auf ähnliche Weise wird die Sandschicht 25 von
den Borsten und der Matte 24 an ihrer Stelle gehalten.
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Wenn
die Haare oder aufrechten Borsten des Florteppichs in einer Richtung
zu der Ebene der Teppichunterlage geknickt oder gebogen sind, führt das
Sandstrahlen dazu, dass die Borstenteile, die sich unter den feinen
Faserenden befinden, vertikal ausgerichtet werden. Damit unterstützt die
Sandschicht dabei, diese Borsten in einer eher vertikalen Position
zu halten.
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Die
Sandschichtfüllung
kann an ihrer Stelle gehalten und der mattenartige Teppich zusammengerollt
und an eine Stelle transportiert werden, wo er wieder ausgerollt
und zusammen mit der Sandschicht verwendet wird. Das ermöglicht es,
das Sandstrahlen entweder auf dem Spielfeld, an einer beliebigen
Betriebsstätte
oder einem Betrieb durchzuführen,
wo Sand- und Wasserstrahlen und Bürsten auf einfachere Art und
Weise durchgeführt
werden kann. Somit kann der behandelte Teppich auf der Spielfläche ausgerollt
und angebracht werden, falls dies erwünscht ist, wobei die Sandschicht
an ihrer Stelle bleibt und eine zusätzliche Sandfüllung an
der Stelle seiner Benutzung nicht erforderlich sein kann.
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Wie
weiter oben erwähnt,
kann die Gestaltung eines speziellen Florteppichs variiert werden. Jedoch
umfasst ein Beispiel für
einen für
das Grün
eines Golfplatzes nützlichen
Teppich künstliches
Gras mit einer längenbezogenen
Masse von etwa 0,844 g/m (7600 Denier), einem Flächengewicht von etwa 0,142
g/cm2 und einer Faserhöhe von etwa 16 mm zusammen
mit einer Unterlage mit einer Dicke von 12 bis 50 mm.
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Auf ähnliche
Weise kann beispielsweise ein künstliches
Gras für
das Fairway eines Golfplatzes eine längenbezogene Masse von etwa
0,844 g/m (7600 Denier), ein Flächengewicht
von etwa 0,142 bis 0,187 g/cm2 und eine
Faserhöhe
von etwa 16 bis 50 mm mit einer Unterlage mit einer Dicke von mindestens
etwa 25 mm haben.
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Ein
weiteres Beispiel für
ein künstliches
Gras wäre
ein Gewebe mit einer längenbezogenen
Masse von 0,4 bis 1,111 g/m (3600 bis 10000 Denier), 13 bis 22 Maschen
auf 76 mm, einem Gauge von 3/16 und einem Flächengewicht von etwa 0,115
bis 0,220 g/cm2.
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Das
bevorzugte kugelförmige
Polypropylenmaterial ist für
eine Verwendung zur Formgebung der Unterlagen mit der gewünschten
Dichte kommerziell erhältlich.
Beispielsweise sind expandierte Polypropylenkugeln unter dem Handelsnamen
NEOPOLEN P, eine Handelsmarke der BASF, erhältlich. Dieses Material ist
mit einer Dichte von 0,021, 0,030 und 0,045 g/cm3 unter
den Handelsmarken der BASF EPERAN PP, Typen PP45, PP30 und LBS 20,
erhältlich.
Wenn die Kugeln in einer geeigneten Walzformgebungsanlage mit Zeiten
und Drücken,
die dem Fachmann bekannt sind, geformt werden, sollte die mit der
gewünschten
Dicke hergestellt Unterlage eine Dichte von 0,024 bis 0,048 g/cm3 mit einer offenzelligen Struktur haben.
Dabei kann die ausgewählte spezielle
Dichte entsprechend der sportlichen Aktivität variiert werden. So beträgt beispielsweise
eine Dichte, von welcher festgestellt worden ist, dass sie für das Grün eines
Golfplatzes zufrieden stellend ist, etwa 0,038 g/cm3.
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Das
spezielle Verfahren, das für
das Sandstrahlen nützlich
ist, umfasst das Drucksandstrahlen unter Verwendung einer kommerziell
erhältlichen Sandstrahlausrüstung. Dabei
ist ein Druck von 690 bis 830 kPa bevorzugt, der aber auch etwas
variiert werden kann, bis auf etwa 560 kPa hinunter. Indem die Spritzdüse über die
Oberfläche
des Teppichs hin- und herbewegt wird, wird der aufgespritzte Strahl nacheinander
auf kleine Bereiche des Teppichs konzentriert. Dabei kann der Winkel
des verwendeten Strahls variieren, wobei jedoch ein bevorzugter
Winkel, der sich innerhalb eines Zeitminimums als wirksam erwiesen
hat, etwa 70 bis 80 Grad zur Teppichebene beträgt. Der Abstand der Düse von den
Borsten kann variieren, wobei jedoch die Bedienkraft für die Ausrüstung den
optimalen Abstand durch Beobachtung der Zerfaserungswirkung des
Strahls auswählt. Ein
Beispiel für
den Abstand kann in Abhängigkeit von
der Bewegungsgeschwindigkeit der Düse über den Teppich etwa 1,2 bis
1,5 m betragen.
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Der
erhaltene Kunstrasen ist besonders nützlich für Golfplätze wie ihre Greens, Approaches, Abschlagsmale
und Fairways. Die Rasenfläche
kann auch für
Tennisplätze,
Football- oder Fußballfelder sowie
für andere
Sportarten, die auf Grasflächen
betrieben werden, verwendet werden. Beispiele dafür sind Feldhockey,
Kricket, Bowling, Kinderspielplätze, Baseball
und dergleichen. Die Oberfläche
des durch das erfindungsgemäße Verfahren
erzeugten Kunstrasens ahmt stark Gefühl und Wirkung oder den von einer
natürlichen
Rasenspielfläche
verursachten Abprall nach. Die vervollständigte mattenähnliche
Fläche
ahmt sehr stark die natürliche
Rasenfläche
nach, die für
Golfplätze
und ähnliche
Spielfelder erforderlich ist.
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Die
durch dieses Verfahren hergestellte Rasenfläche kann ebenfalls zum Bedecken
eines Flachdaches, eines Innenhofs oder eines Vordachs nützlich sein.
Als Abdeckung bildet die Rasenfläche
für solche
Oberflächen
ein isolierendes und wasserdichtes Material.
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Die
Erfindung kann innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche weiterentwickelt
werden. Dementsprechend ist es erwünscht, dass die bisherige Beschreibung
nur als eine erfindungsgemäße Ausführungsform
veranschaulichend und nicht im streng begrenzenden Sinne zu verstehen
ist.