EP3983608A1 - Maschine und verfahren zum bearbeiten einer tragschicht eines rasenplatzes und rasenplatz - Google Patents

Maschine und verfahren zum bearbeiten einer tragschicht eines rasenplatzes und rasenplatz

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Publication number
EP3983608A1
EP3983608A1 EP20731854.4A EP20731854A EP3983608A1 EP 3983608 A1 EP3983608 A1 EP 3983608A1 EP 20731854 A EP20731854 A EP 20731854A EP 3983608 A1 EP3983608 A1 EP 3983608A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
biopolymer
nozzle
base layer
lawn
injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20731854.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mark Richard TRÜBENBACHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eurosportsturf GmbH
Original Assignee
Eurosportsturf GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eurosportsturf GmbH filed Critical Eurosportsturf GmbH
Publication of EP3983608A1 publication Critical patent/EP3983608A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C13/00—Pavings or foundations specially adapted for playgrounds or sports grounds; Drainage, irrigation or heating of sports grounds
    • E01C13/08—Surfaces simulating grass ; Grass-grown sports grounds
    • E01C13/083—Construction of grass-grown sports grounds; Drainage, irrigation or heating arrangements therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C19/00—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving
    • E01C19/12—Machines, tools or auxiliary devices for preparing or distributing paving materials, for working the placed materials, or for forming, consolidating, or finishing the paving for distributing granular or liquid materials
    • E01C19/20—Apparatus for distributing, e.g. spreading, granular or pulverulent materials, e.g. sand, gravel, salt, dry binders
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C21/00—Apparatus or processes for surface soil stabilisation for road building or like purposes, e.g. mixing local aggregate with binder
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
    • E01C23/09—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for forming cuts, grooves, or recesses, e.g. for making joints or channels for markings, for cutting-out sections to be removed; for cleaning, treating, or filling cuts, grooves, recesses, or fissures; for trimming paving edges
    • E01C23/096—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for forming cuts, grooves, or recesses, e.g. for making joints or channels for markings, for cutting-out sections to be removed; for cleaning, treating, or filling cuts, grooves, recesses, or fissures; for trimming paving edges for forming, opening-out, cleaning, drying or heating and filling
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C23/00—Auxiliary devices or arrangements for constructing, repairing, reconditioning, or taking-up road or like surfaces
    • E01C23/06—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road
    • E01C23/10—Devices or arrangements for working the finished surface; Devices for repairing or reconditioning the surface of damaged paving; Recycling in place or on the road for raising or levelling sunken paving; for filling voids under paving; for introducing material into substructure

Definitions

  • the invention relates to a machine and a method for processing a base layer of a lawn, in particular a natural lawn, in particular a sports lawn or a football lawn, as well as for processing lawns or meadow areas that are to be protected against traffic and erosion.
  • plastic fibers are mixed homogeneously into the material of the base layer before or during the installation of the lawn or are tufted or stuck into the base layer of the lawn after installation.
  • the invention is based on the object of specifying an improved machine and an improved method for processing a base layer of a grass field, in particular a sports grass field or a soccer field.
  • a grass field in particular a sports grass field or a soccer field.
  • the environmental compatibility of the synthetic fibers should be improved or the mechanical properties of the lawn should be improved or the installation or renewal of the synthetic fibers, in particular in a lawn with existing natural grass, should be facilitated.
  • a lawn area is to be understood as meaning, in particular, a natural lawn area, or a base layer, in particular, a lawn base layer.
  • a machine for processing a base course of a turf field in particular a sports turf field or a football turf field, is specified, with an extruder with a nozzle which is set up to inject a biopolymer into a base course.
  • Another aspect of the invention relates to a method for processing a grass field, in particular a sports grass field or soccer field, with injection of a biopolymer into a base layer of the grass field.
  • Another aspect of the invention relates to a grass field, in particular a sports grass field or soccer field, with a base layer and biopolymer fibers which are produced by injecting a biopolymer into the base layer.
  • a machine for processing a base course of a lawn in particular for erosion protection of the lawn or for slope reinforcement, as well as for processing lawns or meadow areas that are to be protected against traffic and erosion is specified, with an extruder or an injection molding machine a nozzle, which are set up to inject a biopolymer into a base layer.
  • Yet another aspect of the invention relates to a method for processing a lawn area, in particular for erosion protection of the lawn area or for processing lawn areas or meadow areas against traffic and erosion to be protected or for slope reinforcement, with injection of a biopolymer in a base layer of the lawn, the lawn, the meadow area or the slope reinforcement.
  • Another aspect of the invention relates to a lawn area, in particular an erosion-proof lawn area or a paved slope lawn area, lawns or meadow areas that are to be protected against traffic and erosion or a slope fastening with a base layer and biopolymer fibers which are produced by injecting a biopolymer into the base layer .
  • Typical embodiments are designed to protect a lawn against erosion, in particular for soil reinforcement or soil stabilization.
  • An erosion protection of the lawn area, the lawn or meadow area or the slope reinforcement can, for example, at least partially protect the lawn area from erosion from the weather, from adjacent bodies of water or from wear and tear, in particular from being driven on.
  • the erosion protection can protect against the formation of ruts when driving on.
  • Typical embodiments are designed to make the lawn area of the lawn or meadow area or the slope reinforcement accessible.
  • the lawn area or the lawn or meadow area can be passable for vehicles or aircraft, for example.
  • soil reinforcement or reinforcement can reduce or prevent the formation of ruts or sinking of a vehicle or an aircraft.
  • accessibility for a fire service can be provided, in particular accessibility for emergency vehicles such as fire engines or ambulances.
  • the lawn, the lawn or meadow area is flat.
  • the lawn area, the lawn or meadow area is at least partially inclined, in particular inclined with respect to a horizontal.
  • Slope fastenings secured by the devices and methods of the invention typically have an incline of at least 20% or more at least 50%.
  • a lawn can in particular be a green ground with a base layer.
  • a lawn is at least partially greened with grass.
  • the lawn area can in particular be flat or curved.
  • Typical embodiments are designed for fastening an inclined lawn area, in particular for fastening a slope lawn area.
  • a slope in traffic route construction can be paved.
  • a slope that adjoins a street, in particular a motorway, or a residential area can be paved.
  • a slope may be attached to a dam or levee, such as a river, a waterway, or a coast.
  • a slope can be secured against erosion or against slipping.
  • the biopolymer is made at least essentially from a biogenic raw material.
  • the biopolymer is at least essentially not made from fossil raw materials.
  • the biopolymer is typically made from a raw material of vegetable origin, for example corn.
  • the biopolymer is at least substantially biodegradable.
  • the biopolymer is compostable.
  • the biopolymer is degradable when composting at temperatures above 50 ° C, for example by means of cold rotting.
  • the biopolymer is degradable during composting at temperatures above 55 ° C. or at temperatures above 60 ° C., for example by means of hot rotting.
  • the biopolymer is at least essentially, in particular at least 70%, for example at least 80% or 90%, made of a polymer from the group polyhydroxyalkanoates (PHA) or the group of polyactides (PLA) or from a mixture of PHA and PLA.
  • the biopolymer typically comprises additives, in particular wood fibers, cork fibers, lignin fibers, grass-based fibers, ground straw, corn starch or oxo additives.
  • the base course typically contains sands such as quartz sand or natural sand, lava, topsoil, peat or natural cork.
  • the base layer is in accordance with the DIN 18035 standard or comparable standards for the construction of Sports turf functional areas composed.
  • the base layer is typically at least 5 cm thick, in particular at least 7 cm, or at most 30 cm, in particular at most 20 cm.
  • Injecting the biopolymer typically comprises injecting or extruding through a nozzle into the base layer.
  • the biopolymer is typically pressurized for injection or extrusion, typically at least 200 bar, in particular at least 400 bar or at least 500 bar or at least 600 bar.
  • the biopolymer for injection or extrusion is placed under a pressure of at most 3000 bar, in particular of at most 2000 bar, in particular of at most 1500 bar or of at most 1300 bar.
  • the injection or extrusion of the biopolymer is carried out batchwise.
  • extruding or injecting the biopolymer comprises injection molding the biopolymer through the nozzle into the base layer.
  • the machine is set up for injecting or extruding or injection molding the biopolymer into the base layer.
  • the machine includes the extruder with the nozzle.
  • an extruder screw of the extruder can be axially movable.
  • the machine can be set up to move the extruder screw axially.
  • the biopolymer, in particular liquefied or plasticized biopolymer can be put under pressure in the machine for injection or extrusion by an axial movement of the extruder screw.
  • the extruder screw includes a non-return valve.
  • a non-return valve can at least partially prevent the biopolymer from flowing back into the extruder screw, in particular while the biopolymer is being pressurized.
  • the biopolymer is liquid during injection.
  • the biopolymer is typically present as a melt of the biopolymer before or during the injection, in particular as a melt with a temperature of at least 150 ° C, in particular at least 200 ° C, or at most 400 ° C, in particular at most 300 ° C.
  • liquid biopolymer hardens to a biopolymer fiber after being injected into the base layer.
  • the extruder is set up to provide the biopolymer.
  • the extruder comprises a melting device, the melting device being designed to provide a melt of the biopolymer.
  • the melting device comprises a temperature control device for stepless regulation of the temperature of the melt.
  • the biopolymer is typically produced from granules in the extruder, in particular by melting granules and mixing a melt of the granules.
  • the granules can consist of granules of the biopolymer or be composed of different granules of polymers, in particular of PHA or PLA, or additives.
  • the extruder includes an extruder screw.
  • the production of the biopolymer takes place along the extruder screw of the extruder.
  • the nozzle is connected to the extruder screw via a feed line.
  • the machine comprises at least two extruders, each with a nozzle for injecting, in particular, at least two biopolymers of different composition into the base layer of the lawn.
  • the nozzle has an outlet opening with a diameter of at least 1 mm, in particular of at least 2 mm or at least 3 mm, or of at most 7 mm, in particular of at most 5 mm or at most 4 mm.
  • the biopolymer is injected through the outlet opening into the base layer, in particular extruded, for example continuously extruded at one point on the ground during an injection process. Overall, a discontinuous process typically results in which the release of the biopolymer is interrupted between the individual injection processes or during an injection process at one point on the floor.
  • the nozzle is designed as a passage through a pressure plate.
  • the pressure plate is typically designed as a flat pressure plate.
  • the pressure plate forms a lateral surface of a Roller, which can be moved in particular rolling over the base course.
  • the pressure plate is typically positioned on the base layer, in particular pressed onto the base layer.
  • the biopolymer is typically injected into the base layer through an outlet opening of the nozzle designed as a passage through the pressure plate. Injection can take place in particular without prior pre-processing or loosening of the base course.
  • the nozzle is designed as a needle or as a stub-shaped needle. In further typical embodiments, the nozzle is designed as a needle with at least two outlet openings or as a needle with at least two branched tips, in particular with at least one outlet opening at each tip.
  • the nozzle is arranged on a nozzle carrier of the machine.
  • the nozzle carrier is typically designed as a pressure plate.
  • the pressure plate with the nozzle is pressed onto a surface of the base layer before the biopolymer is injected.
  • the pressure plate is lifted from the surface.
  • the pressure plate is repositioned for another injection.
  • the nozzle carrier is designed as a roller. Typically the roller is moved rolling over the base course.
  • the biopolymer is typically extruded or injected when the outlet opening of the nozzle is on or in the base layer.
  • the nozzle carrier is designed as a frame on which a nozzle is arranged.
  • the nozzle is typically made from metal, in particular from brass or from steel, for example from hardened steel or from stainless steel.
  • the nozzle is at least 1 cm, in particular at least 5 cm or at least 10 cm, for example at least 15 cm or at least 25 cm long.
  • the nozzle is inserted at least 1 cm deep into the base layer, in particular at least 5 cm or at least 8 cm deep, or at most 20 cm deep, in particular maximum 15 cm or maximum 12 cm deep.
  • the biopolymer or compressed air is injected from a nozzle that does not protrude from the pressure plate.
  • the biopolymer is injected through a nozzle, with the nozzle being inserted into the base course and moving the nozzle while the biopolymer is being injected.
  • the nozzle is moved towards a surface of the base course during injection.
  • the biopolymer is typically only extruded or injected into the base layer. The movement is typically continuous or incremental.
  • the injection or extrusion takes place through a nozzle, the outlet opening of the nozzle being located outside the base layer.
  • the biopolymer can be injected into the base layer as a directed beam of the biopolymer.
  • the biopolymer fibers produced by injecting biopolymer protrude at least not significantly from the surface of the base layer, in particular not more than 3 cm, for example not more than 1.5 cm or not more than 0.5 cm.
  • the extruder comprises a drive which is configured to move the nozzle during the injection of the biopolymer.
  • the drive is typically set up to move the nozzle at least substantially perpendicular to a surface of the base layer.
  • the drive is set up to move the nozzle at an angle of at least 45 °, in particular at least 60 ° or at least 70 °, to a surface of the base layer.
  • the nozzle is typically arranged on a nozzle carrier of the machine, in particular on a pressure plate, on a roller or on a frame.
  • the drive is typically set up to move the nozzle, starting from the nozzle carrier, at least 1 cm, in particular at least 5 cm or at least 10 cm, for example at least 15 cm, deep into the base course.
  • the injection of the biopolymer is carried out at injection positions in the base course, with the distance between adjacent Injection positions is at least 0.5 cm, in particular at least 1 cm or at least 3 cm, or at most 12 cm, in particular at most 10 cm or at most 8 cm.
  • the machine comprises a guide device which is designed to position the nozzle in order to position the nozzle at injection positions evenly distributed over the lawn.
  • the guide device is set up to position the machine, a nozzle carrier of the machine or the nozzle for injecting the biopolymer.
  • the guide device comprises means for determining the position of the nozzle or the machine on the lawn, for example markings on the lawn or in the vicinity of the lawn, an optical distance measuring device, in particular based on a laser, or a global one
  • the guide device comprises means for positioning the nozzle, for example a vehicle for positioning the extruder with the nozzle on the lawn or a drive for positioning the nozzle or a nozzle carrier drive for positioning a nozzle carrier with the nozzle relative to other parts of the machine.
  • the machine comprises a control device, in particular for controlling the guide device and the extruder.
  • the control device typically comprises a computer or a microcontroller.
  • the extruder comprises at least two nozzles, in particular at least 5, at least 10 or at least 20 nozzles.
  • the distance between the centers of two adjacent nozzles is typically at least 0.5 cm, in particular at least 1 cm or at least 3 cm.
  • the distance between two adjacent nozzles is at most 12 cm, in particular at most 10 cm or at most 8 cm.
  • the biopolymer is injected into a base layer with an already ingrown natural grass.
  • the base layer is cooled during the injection or after the injection of a melt of the biopolymer with water or by a stream of air.
  • controlled cooling of the biopolymer can be achieved, whereby deformations of a hardening biopolymer can be avoided or reduced.
  • protection of an already ingrown natural turf can also be guaranteed.
  • the base course is preprocessed before the biopolymer is injected.
  • the base course is loosened to generate air pores in the base course.
  • the loosening takes place at injection positions of the base layer provided for injecting the biopolymer.
  • the machine includes a source of compressed air and a compressed air nozzle connected to the source of compressed air.
  • air pores are generated by an injection of compressed air into the base layer through a compressed air nozzle inserted into the base layer.
  • the compressed air injection is typically carried out in the form of a compressed air pulse through the compressed air nozzle.
  • the compressed air nozzle is designed as a hollow cylinder with an opening for the outlet of compressed air.
  • the compressed air nozzle is designed as a hollow cylinder, with hollow branches and openings on the branches for the discharge of compressed air into the support layer.
  • loosening of the base layer prior to injecting the biopolymer is dispensed with
  • the machine includes a tool.
  • Air pores are typically generated in the base layer by introducing the tool into the base layer and moving the tool in the base layer, in particular by moving the tool in the direction of the surface of the base layer.
  • the tool can be designed, for example, as a mandrel with branches.
  • the biopolymer is injected into air pores generated by loosening the base layer.
  • a nozzle is inserted into the air pores in the base course.
  • the nozzle is moved towards the surface of the base course during injection.
  • the biopolymer fibers are produced by injecting a liquid biopolymer and then curing the biopolymer to form biopolymer fibers.
  • the biopolymer fibers are produced by injecting a melt of the biopolymer and then cooling the biopolymer.
  • the biopolymer fibers protrude at least 3 cm, in particular at least 5 cm or at least 10 cm deep into the base layer. Typically, the biopolymer fibers protrude at most 20 cm, in particular at most 15 cm or at most 10 cm into the base layer. In typical embodiments, the biopolymer fibers have a structure that branches from the surface of the base layer into the base layer.
  • Typical embodiments of the machine, the method or the lawn area can offer the advantage over the prior art that the service life of the lawn area can be extended by re-injecting biopolymer or a higher load capacity can be achieved.
  • it can be an advantage that the service life of the lawn can be adjusted based on the amount introduced or the biological durability of the biopolymer.
  • Another advantage can be that a lawn can be available quickly after a short processing time, since natural grass does not need to be overgrown if it is already ingrown. In particular, a natural grass pitch can be usable after the plants have grown in a significantly shorter period of time.
  • the grass pitch can be optimized biomechanically, in particular by setting the degree of hardness of a grass pitch, for example to prevent wear and tear on the grass pitch, fatigue of players or a risk of injury Prevent players.
  • a lawn area can be optimized for different uses, for example for use as a performance stadium or as a rehabilitation training area.
  • FIG. 1 shows a schematic structure of the machine for processing a lawn
  • FIG. 2 shows a schematic structure of a further embodiment of the machine for processing a lawn
  • FIG. 3 shows schematically the injection of biopolymer into a base layer by means of a nozzle carrier designed as a roller;
  • 5A-D schematically the generation of air pores in a base layer and the introduction of the nozzle for injecting the biopolymer
  • FIG. 6 shows a method in a typical embodiment.
  • FIG. 1 A typical embodiment of the machine 1 is shown schematically in FIG.
  • the machine 1 is positioned on a lawn 3 with a base layer 5.
  • the base layer has an ingrown natural grass 7.
  • the machine 1 comprises an extruder 9 with a nozzle 11.
  • the extruder 9 is arranged in a vehicle 41.
  • the extruder 9 comprises an extruder screw 15 and a feed line 21 for feeding a biopolymer from the extruder screw 15 to the nozzle 11.
  • the extruder screw 15 is supplied with granules 17 from a granule reservoir 19.
  • the extruder 9 comprises a melting device and produces the biopolymer along the extruder screw 15 by melting the granules 17 and mixing the melt of the granules 17. A melt of the biopolymer is transported to the nozzle 11 via the feed line 21.
  • the nozzle 11 is movably arranged on a nozzle carrier 23.
  • the nozzle carrier 23 is movably arranged on the vehicle 41.
  • the nozzle carrier 23 is connected to a nozzle carrier drive 25 which is set up to move the nozzle carrier 23 relative to the vehicle 41.
  • the nozzle carrier drive 25 is set up to move the nozzle carrier 23 to a surface of the support layer 5 or to press the nozzle carrier 23 onto the support layer 5.
  • the nozzle 11 is connected to a drive 27.
  • the drive 27 is set up to move the nozzle 11 relative to the nozzle carrier 23, in particular perpendicular to the surface of the supporting layer 5.
  • the drive 27 is set up to introduce the nozzle 11 into the supporting layer 5 and the nozzle 11 into the supporting layer 5 to move.
  • the machine 1 of FIG. 1 comprises a compressed air source 31 which supplies compressed air to a compressed air nozzle 33.
  • the compressed air source 31 is designed as a compressor.
  • the compressed air nozzle 33 is arranged on a compressed air nozzle carrier 37.
  • a compressed air nozzle drive 35 is set up to move the compressed air nozzle 33 relative to the compressed air nozzle carrier 37, in particular perpendicular to a surface of the supporting layer 5.
  • the compressed air nozzle drive 35 is set up to introduce the compressed air nozzle 33 into the supporting layer 5 and to move the compressed air nozzle 33 in the supporting layer 5 .
  • a positioning device 39 is set up to move the compressed air nozzle carrier relative to the vehicle 41, in particular to the surface of the To move the support layer 5 or to press the compressed air nozzle carrier 37 onto the support layer 5.
  • the machine 1 comprises a guide device for positioning the nozzle 11.
  • a position determination device 43 is assigned to the guide device.
  • the position determining device 43 is designed as a laser-based distance measuring device, which determines a distance to a marking 45 on the lawn area 3 for determining the position of the nozzle 11 on the lawn area 3.
  • the guide device is a means for positioning the nozzle 1 1 assigned on the lawn, in particular the vehicle 41 or the nozzle carrier drive 25.
  • a guide device for the exact positioning of the nozzle 11 can ensure that the biopolymer is injected with the desired density, in particular with a uniform density, over the lawn area 3 into the base layer 5. Due to a uniform density of the biopolymer fibers 53 produced by injecting biopolymer, changes in the mechanical properties of the base layer 5 across the lawn area 3 can in particular be avoided.
  • Fig. 1 shows the machine 1 and the lawn 3 after a compressed air injection through the compressed air nozzle 33 into the base course at an injection position 49 and after positioning the nozzle 11 towards the injection position 49 by the guide device.
  • the nozzle 11 is positioned for injecting the biopolymer into the air pores 51 generated by compressed air injection.
  • 1 shows biopolymer fibers 53 which were previously produced by injecting biopolymer through nozzle 11 into air pores generated by compressed air injection.
  • the machine 1 comprises a control device 47, which is designed as a computer in FIG. 1.
  • the control device 47 controls or coordinates, in particular, the guide device, the loosening of the base layer 5 by compressed air injection through the compressed air nozzle 33 and the injection of the biopolymer through the nozzle 11.
  • Fig. 2 shows a further embodiment of the machine 1, wherein a nozzle carrier 23 is designed as a roller.
  • the nozzle carrier 23 can be moved over a lawn area 3 while rolling.
  • Nozzles 11 are arranged on the nozzle carrier 23 and are oriented radially outward from an axis of the nozzle carrier 23.
  • the nozzles 1 1 move with the roller and inject the biopolymer when one of the nozzles 11 rests against the base layer 5 of the lawn area 3 or is introduced into the base layer 5 from the nozzle carrier 23.
  • an air pressure nozzle carrier 37 is designed as a further roller.
  • the air pressure nozzle carrier 37 carries radially aligned air pressure nozzles 33.
  • the air pressure nozzles 33 are set up to generate air pores 51 in the support layer 5.
  • FIG. 3 shows schematically the injection of a biopolymer 55 into air pores 51 of a base layer 5.
  • a nozzle carrier 23 is designed as a roller with a pressure plate as the outer surface.
  • Nozzles 11 are designed as passages through the pressure plate.
  • the biopolymer 55 is injected into air pores 51 of the base layer 5 through an outlet opening 13 of the nozzle 11 that is adjacent to the base layer 5.
  • FIG. 4 schematically shows a nozzle 11 during the injection of a liquid biopolymer 55 into a base layer 5.
  • the biopolymer 55 is extruded in FIG. 4 through an outlet opening 13 of the nozzle 11 into the base layer.
  • the nozzle 11 was introduced into the base layer 5 from a nozzle carrier before the injection and is moved in the base layer 5 during the injection of the biopolymer 55.
  • the nozzle 11 with the outlet opening 13 is moved in the direction of a surface of the support layer 5.
  • the biopolymer 55 spreads in fine cracks in the base layer 5 and thereby forms branches 57.
  • FIGS. 5A and 5B schematically show the generation of air pores 51 by compressed air injection into a support layer 5.
  • a compressed air nozzle 33 is inserted into the support layer 5.
  • the compressed air nozzle 33 is designed as a hollow cylinder tapering to a point with several openings 59 for the exit of compressed air from the compressed air nozzle 33.
  • FIG. 5B compressed air has been injected through the openings 59 of the compressed air nozzle 33.
  • the compressed air injection generates air pores 51 in the base layer 5, in particular by loosening the base layer 5, for example by releasing compaction in the base layer 5 or by expanding existing pores in the base layer 5.
  • 5C shows a nozzle 11 shortly before the injection of a liquid biopolymer 55, the nozzle 11 being introduced into air pores 51 generated by loosening the support layer 5.
  • the nozzle 11 injects the biopolymer 55 into the air pores 51.
  • the biopolymer 55 can expand in the air pores 51 and possibly form branches.
  • the nozzle 11 is moved in the direction of the surface of the base layer 5 during the injection.
  • FIG. 6 shows an exemplary method for processing a lawn. The procedure is carried out on a lawn with natural grass that has already grown in. At 100, a compressed air nozzle is placed at an injection position provided for injecting a biopolymer.
  • the base layer is loosened to generate air pores.
  • the compressed air nozzle is inserted into the base course at the injection position.
  • the base course is loosened by an injection of compressed air through the compressed air nozzle.
  • the compressed air nozzle is then moved out of the base course.
  • a nozzle for injecting a biopolymer is positioned at the injection position.
  • the nozzle is introduced into the base course.
  • the nozzle is inserted into the air pores generated by loosening the base course.
  • the nozzle is inserted 10 cm deep into the base layer.
  • the biopolymer is injected through the nozzle into the base course.
  • a melt of the biopolymer is extruded through an outlet opening of the nozzle into the air pores of the support layer.
  • the nozzle in the base course is moved in the direction of the surface of the base course.
  • the pressure during injection or extrusion is typically 1000 bar in the exemplary embodiment shown in FIG. 6.
  • the nozzle is moved out of the base course. This ends the injection of the biopolymer into the base course.
  • the biopolymer then hardens to form a biopolymer fiber.
  • the method described above thus includes exactly one continuous injection process during extrusion after the nozzle is inserted into the ground at 130 and pulled out again at 150.
  • a plurality of injection processes can also be carried out discontinuously during such a cycle. There is typically an interruption in the injection process between two injection processes of a nozzle at different points on the floor, so that the process as a whole can also be referred to as discontinuous or, for example, as an injection molding process.

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Abstract

Maschine (1) zum Bearbeiten einer Tragschicht eines Rasenplatzes (3), insbesondere eines Sport-Rasenplatzes oder eines Fußball-Rasenplatzes, mit einem Extruder (9) mit einer Düse (11), welche eingerichtet sind zum Injizieren eines Biopolymers (55) in eine Tragschicht (5). Drüber hinaus gibt es auch ein Verfahren zum Bearbeiten eines Rasenplatzes (3) und einen Rasenplatz (3).

Description

MASCHINE UND VERFAHREN ZUM BEARBEITEN EINER TRAGSCHICHT EINES RASENPLATZES UND RASENPLATZ
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Maschine und ein Verfahren zum Bearbeiten einer Tragschicht eines Rasenplatzes, insbesondere eines Naturrasenplatzes, insbesondere eines Sport-Rasenplatzes oder eines Fußball-Rasenplatzes, sowie zum Bearbeiten von Rasenflächen oder Wiesenflächen die gegen Befahrung und Erosion geschützt werden sollen.
Stand der Technik
Zur Erhöhung der Belastbarkeit eines Rasenplatzes mit Naturrasen sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, welche durch das Einbringen von Kunststofffasern in eine Tragschicht des Rasenplatzes gekennzeichnet sind. In vielen Fällen werden die Kunststofffasern vor oder während des Einbaus des Rasenplatzes homogen in das Material der Tragschicht eingemischt oder nach dem Einbau in die Tragschicht des Rasenplatzes getuftet oder gesteckt.
Allerdings weisen bisher bekannte Lösungen aus dem Stand der Technik nur eine eingeschränkte Umweltverträglichkeit hinsichtlich der Herstellung oder der Entsorgung des Rasenplatzes auf, weisen im Vergleich zu Naturrasen ungewöhnliche mechanische Eigenschaften auf oder können nur bei einem vollständigen Austausch des Rasenplatzes eingebaut oder erneuert werden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Maschine und ein verbessertes Verfahren zum Bearbeiten einer Tragschicht eines Rasenplatzes, insbesondere eines Sport-Rasenplatzes oder eines Fußball-Rasenplatzes anzugeben. Insbesondere sollte die Umweltverträglichkeit der Kunststofffasern verbessert werden oder es sollten die mechanischen Eigenschaften des Rasenplatzes verbessert werden oder es sollte der Einbau oder die Erneuerung der Kunststofffasern, insbesondere in einem Rasenplatz mit bestehendem Naturrasen, erleichtert werden.
Hierin ist in unter einem Rasenplatz insbesondere ein Naturrasenplatz oder unter einer Tragschicht insbesondere eine Rasentragschicht zu verstehen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist eine Maschine zum Bearbeiten einer Tragschicht eines Rasenplatzes, insbesondere eines Sport-Rasenplatzes oder eines Fußball-Rasenplatzes, angegeben, mit einem Extruder mit einer Düse, welche eingerichtet sind zum Injizieren eines Biopolymers in eine Tragschicht.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Rasenplatzes, insbesondere eines Sport-Rasenplatzes oder Fußball-Rasenplatzes, mit Injizieren eines Biopolymers in eine Tragschicht des Rasenplatzes.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Rasenplatz, insbesondere Sport- Rasenplatz oder Fußball-Rasenplatz, mit einer Tragschicht und Biopolymerfasern, welche mittels Injizieren eines Biopolymers in die Tragschicht hergestellt sind.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Maschine zum Bearbeiten einer Tragschicht eines Rasenplatzes, insbesondere zum Erosionsschutz des Rasenplatzes oder zur Hangbefestigung, sowie zum Bearbeiten von Rasenflächen oder Wiesenflächen die gegen Befahrung und Erosion geschützt werden sollen angegeben, mit einem Extruder bzw. einer Spritzgussmaschine mit einer Düse, welche eingerichtet sind zum Injizieren eines Biopolymers in eine Tragschicht.
Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten eines Rasenplatzes, insbesondere zum Erosionsschutz des Rasenplatzes oder zum Bearbeiten von Rasenflächen oder Wiesenflächen die gegen Befahrung und Erosion geschützt werden sollen oder zur Hangbefestigung, mit Injizieren eines Biopolymers in eine Tragschicht des Rasenplatzes, der Rasenfläche, der Wiesenfläche oder der Hangbefestigung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Rasenplatz, insbesondere einen erosionsgeschützten Rasenplatz oder einen befestigten Hang-Rasenplatz, Rasenflächen oder Wiesenflächen die gegen Befahrung und Erosion geschützt werden sollen oder eine Hangbefestigung mit einer Tragschicht und Biopolymerfasern, welche mittels Injizieren eines Biopolymers in die Tragschicht hergestellt sind.
Typische Ausführungsformen sind eingerichtet zum Erosionsschutz eines Rasenplatzes, insbesondere zur Bodenbewehrung oder Bodenstabilisierung. Ein Erosionsschutz des Rasenplatzes, der Rasen- oder Wiesenfläche oder der Hangbefestigung kann beispielsweise den Rasenplatz zumindest teilweise vor Erosion durch Witterung, durch angrenzende Gewässer oder durch Abnutzung, insbesondere durch ein Befahren, schützen. Insbesondere kann der Erosionsschutz vor Spurrillen-Bildung bei Befahren schützen.
Typische Ausführungsformen sind dazu eingerichtet, eine Befahrbarkeit des Rasenplatzes der Rasen- oder Wiesenfläche oder der Hangbefestigung bereitzustellen. Der Rasenplatz oder die Rasen- oder Wiesenfläche kann beispielsweise für Fahrzeuge oder für Flugzeuge befahrbar sein. Insbesondere kann eine Bodenbewehrung oder Armierung ein Ausbilden von Spurrillen oder ein Einsinken eines Fahrzeugs oder eines Flugzeugs reduzieren oder verhindern. Beispielsweise kann eine Befahrbarkeit als Feuerwehrzufahrt bereitgestellt werden, insbesondere eine Befahrbarkeit für Notfallfahrzeuge wie Feuerwehrfahrzeuge oder Rettungswagen. In beispielhaften Ausführungsformen kann eine Befahrbarkeit einer als Rasenplatz ausgeführten Start- oder Landebahn eines Flughafens oder einer an eine Start- oder Landebahn angrenzenden Fläche bereitgestellt werden.
Bei typischen Ausführungsformen ist der Rasenplatz, die Rasen- oder Wiesenfläche eben. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist der Rasenplatz, die Rasen- oder Wiesenfläche zumindest teilweise geneigt, insbesondere geneigt bezüglich einer Horizontalen. Mittels Vorrichtungen und Verfahren der Erfindung befestigte Hangbefestigungen weisen typischerweise eine Steigung von mindestens 20% oder mindestens 50% auf. Ein Rasenplatz kann insbesondere ein begrünter Boden mit einer Tragschicht sein. Typischerweise ist ein Rasenplatz zumindest teilweise mit Gras begrünt. Der Rasenplatz kann insbesondere flach oder gekrümmt sein.
Typische Ausführungsformen sind eingerichtet zum Befestigen eines geneigten Rasenplatzes, insbesondere zur Hangbefestigung eines Hang-Rasenplatzes. Beispielsweise kann ein Hang im Verkehrswegebau befestigt werden. Zum Beispiel kann ein Hang, welcher an eine Straße, insbesondere an eine Autobahn, oder an ein Wohngebiet angrenzt, befestigt werden. Bei typischen Ausführungsformen kann ein Hang an einem Damm oder einem Deich befestigt werden, beispielsweise an einem Fluss, an einer Wasserstraße oder an einer Küste. Insbesondere kann ein Hang gegen Erosion oder gegen ein Abrutschen befestigt werden.
Bei typischen Ausführungsformen ist das Biopolymer zumindest im Wesentlichen aus einem biogenen Rohstoff hergestellt. Insbesondere ist das Biopolymer zumindest im Wesentlichen nicht aus fossilen Rohstoffen hergestellt. Typischerweise ist das Biopolymer aus einem Rohstoff pflanzlichen Ursprungs hergestellt, beispielsweise aus Mais.
Typischerweise ist das Biopolymer zumindest im Wesentlichen biologisch abbaubar. Typischerweise ist das Biopolymer kompostierbar. Typischerweise ist das Biopolymer bei Kompostierung mit Temperaturen oberhalb von 50°C beispielsweise mittels Kaltrotte abbaubar. Insbesondere ist das Biopolymer bei Kompostierung mit Temperaturen oberhalb von 55°C oder mit Temperaturen oberhalb von 60°C, beispielsweise mittels Heißrotte, abbaubar.
Typischerweise ist das Biopolymer zumindest im Wesentlichen, insbesondere zumindest zu 70%, beispielsweise zumindest zu 80% oder 90%, aus einem Polymer der Gruppe Polyhydroxyalkanoate (PHA) oder der Gruppe der Polyactide (PLA) oder aus einer Mischung von PHA und PLA hergestellt. Typischerweise umfasst das Biopolymer Additive, insbesondere Holzfasern, Korkfasern, Ligninfasern, grasbasierte Fasern, gemahlenes Stroh, Maisstärke oder Oxo-Additve.
Typischerweise enthält die Tragschicht Sande wie Quarzsand oder Natursand, Lava, Oberboden, Torf oder Naturkork. Typischerweise ist die Tragschicht entsprechend der Norm DIN 18035 oder entsprechend vergleichbarer Normen zum Bau von Sportrasen-Funktionsflächen zusammengesetzt. Typischerweise ist die Tragschicht mindestens 5 cm dick, insbesondere mindestens 7 cm, oder höchstens 30 cm, insbesondere höchstens 20 cm.
Typischerweise umfasst das Injizieren des Biopolymers ein Injizieren bzw. Extrudieren durch eine Düse in die Tragschicht. Typischerweise ist das Biopolymer zum Injizieren bzw. Extrudieren unter Druck gesetzt, typischerweise mindestens 200 bar, insbesondere von mindestens 400 bar oder mindestens 500 bar oder mindestens 600 bar. Bei typischen Ausführungsformen ist das Biopolymer zum Injizieren bzw. Extrudieren unter einen Druck von höchstens 3000 bar, insbesondere von höchstens 2000 bar, insbesondere von höchstens 1500 bar oder von höchstens 1300 bar, gesetzt.
Bei typischen Ausführungsformen wird das Injizieren oder Extrudieren des Biopolymers diskontinuierlich durchgeführt.
Bei typischen Ausführungsformen umfasst das Extrudieren bzw. Injizieren des Biopolymers ein Spritzgießen des Biopolymers durch die Düse in die Tragschicht. Typischerweise ist die Maschine zum Injizieren bzw. Extrudieren bzw. Spritzgießen des Biopolymers in die Tragschicht eingerichtet. Typischerweise umfasst die Maschine den Extruder mit der Düse. Insbesondere kann eine Extruderschnecke des Extruders axial beweglich sein. Die Maschine kann eingerichtet sein, die Extruderschnecke axial zu bewegen. Beispielsweise kann das Biopolymer, insbesondere verflüssigtes oder plastifiziertes Biopolymer, in der Maschine zum Injizieren bzw. Extrudieren durch eine axiale Bewegung der Extruderschnecke unter Druck gesetzt werden. Typischerweise umfasst die Extruderschnecke eine Rückstromsperre. Eine Rückstromsperre kann einen Rückstrom des Biopolymers in die Extruderschnecke zumindest teilweise verhindern, insbesondere während das Biopolymer unter Druck gesetzt wird.
Typischerweise ist das Biopolymer während des Injizierens flüssig. Typischerweise liegt das Biopolymer vor dem Injizieren oder während des Injizierens als Schmelze des Biopolymers vor, insbesondere als Schmelze mit einer Temperatur von mindestens 150°C, insbesondere von mindestens 200°C, oder von höchstens 400°C, insbesondere von höchstens 300°C. Typischerweise härtet flüssiges Biopolymer nach dem Injizieren in die Tragschicht zu einer Biopolymerfaser aus. Bei typischen Ausführungsformen ist der Extruder eingerichtet zum Bereitstellen des Biopolymers. Typischerweise umfasst der Extruder eine Schmelzvorrichtung, wobei die Schmelzvorrichtung eingerichtet ist zum Bereitstellen einer Schmelze des Biopolymers. Typischerweise umfasst die Schmelzvorrichtung eine Temperiereinrichtung zur stufenlosen Regulierung der Temperatur der Schmelze.
Typischerweise wird das Biopolymer in dem Extruder aus Granulat hergestellt, insbesondere durch das Aufschmelzen von Granulat und das Mischen einer Schmelze des Granulats. Das Granulat kann aus einem Granulat des Biopolymers bestehen oder aus verschiedenen Granulaten von Polymeren, insbesondere von PHA oder PLA, oder Additiven zusammengesetzt sein.
Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Extruder eine Extruderschnecke. Bei typischen Ausführungsformen erfolgt das Herstellen des Biopolymers entlang der Extruderschnecke des Extruders. Bei typischen Ausführungsformen ist die Düse über eine Zuführleitung mit der Extruderschnecke verbunden.
Bei weiteren typischen Ausführungsformen umfasst die Maschine mindestens zwei Extruder mit jeweils einer Düse zum Injizieren insbesondere mindestens zweier Biopolymere unterschiedlicher Zusammensetzung in die Tragschicht des Rasenplatzes. Durch das Injizieren unterschiedlicher Biopolymere kann eine größere Bandbreite mechanischer Eigenschaften des Rasenplatzes bereitgestellt werden.
Typischerweise weist die Düse eine Austrittsöffnung mit einem Durchmesser von mindestens 1 mm auf, insbesondere von mindestens 2 mm oder mindestens 3 mm, oder von höchstens 7 mm, insbesondere von höchstens 5 mm oder höchstens 4 mm. Typischerweise wird das Biopolymer durch die Austrittsöffnung in die Tragschicht injiziert, insbesondere extrudiert, bspw. während eines Injiziervorgangs an einer Stelle des Bodens kontinuierlich extrudiert. Insgesamt ergibt sich typischerweise ein diskontinuierliches Verfahren, bei welchem zwischen den einzelnen Injiziervorgängen oder auch während eines Injiziervorgangs an einer Stelle des Bodens eine Unterbrechung der Abgabe des Biopolymers erfolgt.
Bei typischen Ausführungsformen ist die Düse als Durchlass durch eine Druckplatte ausgeführt. Typischerweise ist die Druckplatte als flache Druckplatte ausgeführt. Bei weiteren typischen Ausführungsformen bildet die Druckplatte eine Mantelfläche einer Walze, welche insbesondere rollend über die Tragschicht bewegt werden kann. Typischerweise wird zum Injizieren des Biopolymers die Druckplatte auf der Tragschicht positioniert, insbesondere auf die Tragschicht gedrückt. Typischerweise wird das Biopolymer durch eine Austrittsöffnung der als Durchlass durch die Druckplatte ausgeführten Düse in die Tragschicht injiziert. Das Injizieren kann insbesondere ohne ein vorhergehendes Vorbearbeiten oder Auflockern der Tragschicht erfolgen.
Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist die Düse als Nadel oder als stummelförmige Nadel ausgeführt. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist die Düse als Nadel mit mindestens zwei Austrittsöffnungen oder als Nadel mit mindestens zwei verzweigten Spitzen, insbesondere mit jeweils mindestens einer Austrittöffnung an jeder Spitze, ausgeführt.
Bei typischen Ausführungsformen ist die Düse an einem Düsenträger der Maschine angeordnet. Typischerweise ist der Düsenträger als Druckplatte ausgeführt. Typischerweise wird die Druckplatte mit der Düse vor dem Injizieren des Biopolymers auf eine Oberfläche der Tragschicht gedrückt. Typischerweise wird die Druckplatte nach dem Injizieren von der Oberfläche gehoben. Typischerweise wird die Druckplatte für ein weiteres Injizieren neu positioniert.
Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist der Düsenträger als Walze ausgeführt. Typischerweise wird die Walze rollend über die Tragschicht bewegt. Typischerweise erfolgt das Extrudieren bzw. Injizieren des Biopolymers, wenn die Austrittsöffnung der Düse sich an oder in der Tragschicht befindet. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist der Düsenträger als Gerüst ausgeführt, an welchem eine Düse angeordnet ist.
Typischerweise ist die Düse aus Metall hergestellt, insbesondere aus Messing oder aus Stahl, beispielsweise aus gehärtetem Stahl oder aus Edelstahl. Typischerweise ist die Düse mindestens 1 cm, insbesondere mindestens 5 cm oder mindestens 10 cm, beispielsweise mindestens 15 cm oder mindestens 25 cm lang.
Typischerweise erfolgt vor dem Injizieren des Biopolymers durch eine Düse ein Einführen der Düse mindestens 1 cm tief in die Tragschicht, insbesondere mindestens 5 cm oder mindestens 8 cm tief, oder höchstens 20 cm tief, insbesondere höchstens 15 cm oder höchstens 12 cm tief. Bei weiteren Ausführungsformen wird das Biopolymer oder Druckluft aus einer nicht aus der Druckplatte hervorstehenden Düse injiziert.
Typischerweise erfolgt das Injizieren des Biopolymers durch eine Düse, mit Einführen der Düse in die Tragschicht und Bewegen der Düse während des Injizierens des Biopolymers. Typischerweise wird die Düse während des Injizierens in Richtung einer Oberfläche der Tragschicht bewegt. Typischerweise erfolgt das Extrudieren bzw. Injizieren des Biopolymers nur in der Tragschicht. Das Bewegen erfolgt typischerweise kontinuierlich oder schrittweise. Bei typischen Ausführungsformen erfolgt das Injizieren bzw. Extrudieren durch eine Düse, wobei sich die Austrittsöffnung der Düse außerhalb der Tragschicht befindet. Insbesondere kann das Biopolymer als gerichteter Strahl des Biopolymers in die Tragschicht injiziert werden.
Typischerweise ragen die durch Injizieren von Biopolymer hergestellten Biopolymerfasern zumindest nicht wesentlich aus der Oberfläche der Tragschicht heraus, insbesondere nicht weiter als 3 cm, beispielsweise nicht weiter als 1 ,5 cm oder nicht weiter als 0,5 cm.
Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Extruder einen Antrieb, welcher dazu eingerichtet ist, die Düse während des Injizierens des Biopolymers zu bewegen. Typischerweise ist der Antrieb eingerichtet, die Düse zumindest im Wesentlichen senkrecht zu einer Oberfläche der Tragschicht zu bewegen. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist der Antrieb eingerichtet, die Düse in einem Winkel von mindestens 45°, insbesondere von mindestens 60° oder mindestens 70° zu einer Oberfläche der Tragschicht zu bewegen.
Typischerweise ist die Düse an einem Düsenträger der Maschine, insbesondere an einer Druckplatte, an einer Walze oder an einem Gerüst angeordnet. Typischerweise ist der Antrieb eingerichtet, die Düse ausgehend von dem Düsenträger mindestens 1 cm, insbesondere mindestens 5 cm oder mindestens 10 cm, beispielsweise mindestens 15 cm tief in die Tragschicht hinein zu bewegen.
Typischerweise wird das Injizieren des Biopolymers an Injektionspositionen in der Tragschicht ausgeführt, wobei der Abstand zwischen benachbarten Injektionspositionen mindestens 0,5 cm beträgt, insbesondere mindestens 1 cm oder mindestens 3 cm, oder höchstens 12 cm, insbesondere höchstens 10 cm oder höchstens 8 cm.
Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Maschine eine Führungseinrichtung, welche eingerichtet ist zum Positionieren der Düse, um die Düse an gleichmäßig über den Rasenplatz verteilten Injektionspositionen zu positionieren. Typischerweise ist die Führungseinrichtung eingerichtet, die Maschine, einen Düsenträger der Maschine oder die Düse zum Injizieren des Biopolymers zu positionieren. Typischerweise umfasst die Führungseinrichtung Mittel zur Bestimmung der Position der Düse oder der Maschine auf dem Rasenplatz, beispielsweise Markierungen an dem Rasenplatz oder in der Umgebung des Rasenplatzes, ein optisches Distanzmessgerät, insbesondere basierend auf einem Laser, oder ein globales
Positionsbestimmungsgerät, insbesondere basierend auf GPS. Typischerweise umfasst die Führungseinrichtung Mittel zur Positionierung der Düse, beispielsweise ein Fahrzeug zum Positionieren des Extruders mit der Düse auf dem Rasenplatz oder einen Antrieb zum Positionieren der Düse oder einen Düsenträgerantrieb zum Positionieren eines Düsenträgers mit der Düse relativ zu anderen Teilen der Maschine.
Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Maschine eine Steuerungseinrichtung, insbesondere zum Steuern der Führungseinrichtung und des Extruders.
Typischerweise umfasst die Steuerungseinrichtung einen Computer oder einen Mikrocontroller.
Bei typischen Ausführungsformen umfasst der Extruder mindestens zwei Düsen, insbesondere mindestens 5, mindestens 10 oder mindestens 20 Düsen. Typischerweise beträgt der Abstand zwischen Mittelpunkten zweier benachbarter Düsen mindestens 0,5 cm, insbesondere mindestens 1 cm oder mindestens 3 cm. Typischerweise beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Düsen höchstens 12 cm, insbesondere höchstens 10 cm oder höchstens 8 cm.
Typischerweise wird das Biopolymer in eine Tragschicht mit einem bereits eingewachsenen Naturrasen injiziert. Typischerweise wird die Tragschicht während des Injizierens oder nach dem Injizieren einer Schmelze des Biopolymers mit Wasser oder durch einen Luftstrom gekühlt. Dadurch kann ein kontrolliertes Abkühlen des Biopolymers erreicht werden, wodurch Verformungen eines aushärtenden Biopolymers vermieden oder verringert werden können. Auch kann durch das Kühlen der Tragschicht eine Schonung eines bereits eingewachsenen Naturrasens gewährleistet werden.
Typischerweise wird die Tragschicht vor dem Injizieren des Biopolymers vorbearbeitet. Typischerweise erfolgt vor dem Injizieren ein Auflockern der Tragschicht zum Generieren von Luftporen in der Tragschicht. Typischerweise erfolgt das Auflockern an zum Injizieren des Biopolymers vorgesehenen Injektionspositionen der Tragschicht. Bei typischen Ausführungsformen umfasst die Maschine eine Druckluftquelle und eine mit der Druckluftquelle verbundene Druckluftdüse. Typischerweise werden Luftporen durch eine Druckluftinjektion in die Tragschicht durch eine in die Tragschicht eingeführte Druckluftdüse generiert. Typischerweise wird die Druckluftinjektion in Form eines Druckluftpulses durch die Druckluftdüse ausgeführt. Bei typischen Ausführungsformen ist die Druckluftdüse als Hohlzylinder mit einer Öffnung zum Austritt von Druckluft ausgeführt. Bei weiteren typischen Ausführungsformen ist die Druckluftdüse als Hohlzylinder ausgeführt, mit hohlen Verästelungen und Öffnungen an den Verästelungen zum Austritt von Druckluft in die Tragschicht. Bei weiteren typischen Ausführungsformen des Verfahrens wird auf ein Auflockern der Tragschicht vor dem Injizieren des Biopolymers verzichtet
Bei weiteren typischen Ausführungsformen umfasst die Maschine ein Werkzeug. Typischerweise werden Luftporen in der Tragschicht durch Einführen des Werkzeugs in die Tragschicht und Bewegen des Werkzeugs in der Tragschicht generiert, insbesondere durch Bewegen des Werkzeugs in Richtung der Oberfläche der Tragschicht. Das Werkzeug kann beispielsweise als Dorn mit Verästelungen ausgeführt sein.
Typischerweise wird das Biopolymer in durch Auflockern der Tragschicht generierte Luftporen injiziert. Typischerweise wird eine Düse in die Luftporen in der Tragschicht eingeführt. Typischerweise wird die Düse während des Injizierens in Richtung der Oberfläche der Tragschicht bewegt. Bei typischen Ausführungsformen des Rasenplatzes sind die Biopolymerfasern durch Injizieren eines flüssigen Biopolymers und durch anschließendes Aushärten des Biopolymers zu Biopolymerfasern hergestellt. Insbesondere sind die Biopolymerfasern durch Injizieren einer Schmelze des Biopolymers und anschließendes Abkühlen des Biopolymers hergestellt.
Bei typischen Ausführungsformen ragen die Biopolymerfasern mindestens 3 cm, insbesondere mindestens 5 cm oder mindestens 10 cm tief in die Tragschicht hinein. Typischerweise ragen die Biopolymerfasern höchstens 20 cm, insbesondere höchstens 15 cm oder höchstens 10 cm in die Tragschicht hinein. Bei typischen Ausführungsformen weisen die Biopolymerfasern eine von der Oberfläche der Tragschicht in die Tragschicht hinein verzweigte Struktur auf.
Typische Ausführungsformen der Maschine, des Verfahrens oder des Rasenplatzes können gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil bieten, dass die Lebensdauer des Rasenplatzes durch erneutes Injizieren von Biopolymer verlängert werden kann oder eine höhere Belastbarkeit erreicht werden kann. Außerdem kann ein Vorteil sein, dass die Lebensdauer des Rasenplatzes basierend auf der eingebrachten Menge oder der biologischen Haltbarkeit des Biopolymers eingestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass ein Rasenplatz nach kurzer Bearbeitungszeit schnell verfügbar sein kann, da bei bereits eingewachsenem Naturrasen kein Anwachsen eines Naturrasens notwendig ist. Insbesondere kann ein Naturrasenplatz schon nach deutlich kürzerer Anwachsphase der Pflanzen nutzbar sein. Außerdem kann ein Vorteil sein, dass bei der Entsorgung einer Tragschicht mit biologisch abbaubaren Biopolymerfasern geringere Entsorgungskosten anfallen, insbesondere bei der Erneuerung von Rollrasensystemen mit Kunststofffasern in Stadien, in welchen mehrmals jährlich der Rasen und die Tragschicht getauscht werden. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass keine Reinigungskosten für das Reinigen offenliegender Kunststofffasern an der Oberfläche der Tragschicht anfallen. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass die in der Tragschicht verzweigten Biopolymerfasern der Tragschicht mechanische Eigenschaften verleihen, welche den mechanischen Eigenschaften eines Naturrasens ähnlich sind. Ein Vorteil kann sein, dass der Rasenplatz biomechanisch optimiert werden kann, insbesondere durch eine Einstellung des Härtegrads eines Rasenplatzes, beispielsweise um einem Verschleiß des Rasenplatzes, einer Ermüdung von Spielern oder einer Verletzungsgefahr für Spieler vorzubeugen. Insbesondere kann ein Vorteil sein, dass je nach eingesetztem Biopolymer oder der eingesetzten Menge des Biopolymers ein Rasenplatz für unterschiedliche Verwendungen optimiert werden kann, beispielsweise zur Verwendung als Performance Stadion oder als Rehabilitations-Trainingsfläche.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 einen schematischen Aufbau der Maschine zum Bearbeiten eines Rasenplatzes;
Fig. 2 einen schematischen Aufbau einer weiteren Ausführungsform der Maschine zum Bearbeiten eines Rasenplatzes;
Fig. 3 schematisch das Injizieren von Biopolymer in eine Tragschicht mittels eines als Walze ausgeführten Düsenträgers;
Fig. 4 schematisch das Injizieren von Biopolymer in eine Tragschicht;
Fig. 5A-D schematisch das Generieren von Luftporen in einer Tragschicht und das Einführen der Düse zum Injizieren des Biopolymers; und
Fig. 6 ein Verfahren in einer typischen Ausführungsform.
Beschreibung der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden typische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, wobei für gleiche oder ähnliche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden und nicht mit jeder Figur nochmals erläutert werden. Die Erfindung ist nicht auf die nachfolgend beschriebenen typischen Ausführungsformen beschränkt. Zur Übersichtlichkeit sind teilweise nicht alle jeweiligen Merkmale mit einem Bezugszeichen versehen, beispielsweise die Öffnungen der Druckluftdüse (Bezugszeichen 57 in der Fig. 4). In der Fig. 1 ist schematisch eine typische Ausführungsform der Maschine 1 gezeigt. Die Maschine 1 ist auf einem Rasenplatz 3 mit einer Tragschicht 5 positioniert. In der Fig. 1 weist die Tragschicht einen eingewachsenen Naturrasen 7 auf.
Die Maschine 1 umfasst einen Extruder 9 mit einer Düse 1 1 . In der Fig. 1 ist der Extruder 9 in einem Fahrzeug 41 angeordnet. Der Extruder 9 umfasst eine Extruderschnecke 15 und eine Zuführleitung 21 zum Zuführen eines Biopolymers von der Extruderschnecke 15 zu der Düse 1 1 . Die Extruderschnecke 15 wird aus einem Granulatreservoir 19 mit Granulat 17 versorgt. Der Extruder 9 umfasst eine Schmelzvorrichtung und stellt durch Aufschmelzen des Granulats 17 und durch Mischen der Schmelze des Granulats 17 das Biopolymer entlang der Extruderschnecke 15 her. Eine Schmelze des Biopolymers wird über die Zuführleitung 21 zu der Düse 1 1 transportiert.
In der Fig. 1 ist die Düse 1 1 beweglich an einem Düsenträger 23 angeordnet. Der Düsenträger 23 ist beweglich an dem Fahrzeug 41 angeordnet. Der Düsenträger 23 ist mit einem Düsenträgerantrieb 25 verbunden, welcher eingerichtet ist, den Düsenträger 23 relativ zu dem Fahrzeug 41 zu bewegen. Insbesondere ist der Düsenträgerantrieb 25 eingerichtet, den Düsenträger 23 an eine Oberfläche der Tragschicht 5 heran zu bewegen oder den Düsenträger 23 auf die Tragschicht 5 zu drücken.
Die Düse 1 1 ist mit einem Antrieb 27 verbunden. Der Antrieb 27 ist eingerichtet, die Düse 1 1 relativ zu dem Düsenträger 23 zu bewegen, insbesondere senkrecht zu der Oberfläche der Tragschicht 5. Der Antrieb 27 ist eingerichtet, die Düse 1 1 in die Tragschicht 5 einzuführen und die Düse 1 1 in der Tragschicht 5 zu bewegen.
Die Maschine 1 der Fig. 1 umfasst eine Druckluftquelle 31 , welche Druckluft an eine Druckluftdüse 33 bereitstellt. In Fig. 1 ist die Druckluftquelle 31 als Kompressor ausgeführt. Die Druckluftdüse 33 ist an einem Druckluftdüsenträger 37 angeordnet. Ein Druckluftdüsenantrieb 35 ist eingerichtet, die Druckluftdüse 33 relativ zu dem Druckluftdüsenträger 37 zu bewegen, insbesondere senkrecht zu einer Oberfläche der Tragschicht 5. Der Druckluftdüsenantrieb 35 ist eingerichtet, die Druckluftdüse 33 in die Tragschicht 5 einzuführen und die Druckluftdüse 33 in der Tragschicht 5 zu bewegen. Eine Positioniervorrichtung 39 ist eingerichtet, den Druckluftdüsenträger relativ zu dem Fahrzeug 41 zu bewegen, insbesondere an die Oberfläche der Tragschicht 5 heran zu bewegen oder den Druckluftdüsenträger 37 auf die Tragschicht 5 zu drücken.
In der Fig. 1 umfasst die Maschine 1 eine Führungseinrichtung zum Positionieren der Düse 1 1. Eine Positionsbestimmungseinrichtung 43 ist der Führungseinrichtung zugeordnet. In der beispielhaften Ausführungsform der Fig. 1 ist die Positionsbestimmungseinrichtung 43 als laserbasiertes Distanzmessgerät ausgeführt, welches eine Distanz zu einer Markierung 45 an dem Rasenplatz 3 bestimmt zum Ermitteln der Position der Düse 1 1 auf dem Rasenplatz 3. Der Führungseinrichtung sind Mittel zum Positionieren der Düse 1 1 auf dem Rasenplatz zugeordnet, insbesondere das Fahrzeug 41 oder der Düsenträgerantrieb 25.
Eine Führungseinrichtung zum exakten Positionieren der Düse 1 1 kann sicherstellen, dass das Biopolymer mit gewünschter Dichte, insbesondere mit gleichmäßiger Dichte, über den Rasenplatz 3 in die Tragschicht 5 injiziert wird. Durch eine gleichmäßige Dichte der durch Injizieren von Biopolymer hergestellten Biopolymerfasern 53 können insbesondere Änderungen der mechanischen Eigenschaften der Tragschicht 5 über den Rasenplatz 3 hinweg vermieden werden.
Die Fig. 1 zeigt die Maschine 1 und den Rasenplatz 3 nach einer Druckluftinjektion durch die Druckluftdüse 33 in die Tragschicht an einer Injektionsposition 49 und nach einem Positionieren der Düse 1 1 hin zu der Injektionsposition 49 durch die Führungseinrichtung. Die Düse 1 1 ist zum Injizieren des Biopolymers in die durch Druckluftinjektion generierten Luftporen 51 positioniert. Fig. 1 zeigt Biopolymerfasern 53, die zuvor durch Injizieren von Biopolymer durch Düse 1 1 in durch Druckluftinjektion generierte Luftporen hergestellt wurden.
Die Maschine 1 umfasst eine Steuerungseinrichtung 47, die in Fig. 1 als Computer ausgeführt ist. Die Steuerungseinrichtung 47 steuert oder koordiniert insbesondere die Führungseinrichtung, das Auflockern der Tragschicht 5 durch Druckluftinjektion durch die Druckluftdüse 33 und das Injizieren des Biopolymers durch die Düse 1 1 .
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Maschine 1 , wobei ein Düsenträger 23 als Walze ausgeführt ist. Der Düsenträger 23 kann rollend über einen Rasenplatz 3 bewegt werden. An dem Düsenträger 23 sind Düsen 1 1 angeordnet, die von einer Achse des Düsenträgers 23 radial nach außen ausgerichtet sind. Die Düsen 1 1 bewegen sich mit der Walze und injizieren das Biopolymer, wenn eine der Düsen 1 1 an der Tragschicht 5 des Rasenplatzes 3 anliegt oder von dem Düsenträger 23 aus in die Tragschicht 5 eingeführt wird. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist ein Luftdruckdüsenträger 37 als weitere Walze ausgeführt. Der Luftdruckdüsenträger 37 trägt radial ausgerichtete Luftdruckdüsen 33. Die Luftdruckdüsen 33 sind eingerichtet zum Generieren von Luftporen 51 in der Tragschicht 5.
Fig. 3 zeigt schematisch das Injizieren eines Biopolymers 55 in Luftporen 51 einer Tragschicht 5. In Fig. 3 ist ein Düsenträger 23 als Walze mit einer Druckplatte als Mantelfläche ausgeführt. Düsen 1 1 sind als Durchlässe durch die Druckplatte ausgebildet. Das Biopolymer 55 wird durch eine an der Tragschicht 5 anliegende Austrittsöffnung 13 der Düse 1 1 in Luftporen 51 der Tragschicht 5 injiziert.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Düse 1 1 während des Injizierens eines flüssigen Biopolymers 55 in eine Tragschicht 5. Das Biopolymer 55 wird in Fig. 4 durch eine Austrittsöffnung 13 der Düse 1 1 in die Tragschicht extrudiert. Die Düse 1 1 wurde vor dem Injizieren von einem Düsenträger aus in die Tragschicht 5 eingeführt und wird während des Injizierens des Biopolymers 55 in der Tragschicht 5 bewegt. In der Fig. 4 wird die Düse 1 1 mit Austrittsöffnung 13 in Richtung einer Oberfläche der Tragschicht 5 bewegt. Das Biopolymer 55 breitet sich in feine Ritzen der Tragschicht 5 aus und bildet dabei Verzweigungen 57 aus.
Fig. 5A und Fig. 5B zeigen schematisch das Generieren von Luftporen 51 durch Druckluftinjektion in eine Tragschicht 5. In Fig. 5A ist eine Druckluftdüse 33 in die Tragschicht 5 eingeführt. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5A ist die Druckluftdüse 33 als spitz zulaufender Hohlzylinder mit mehreren Öffnungen 59 zum Austritt von Druckluft aus der Druckluftdüse 33 ausgeführt.
In Fig. 5B ist eine Druckluftinjektion durch die Öffnungen 59 der Druckluftdüse 33 erfolgt. Durch die Druckluftinjektion werden Luftporen 51 in der Tragschicht 5 generiert, insbesondere durch ein Auflockern der Tragschicht 5, beispielsweise durch ein Lösen von Verdichtungen in der Tragschicht 5 oder durch ein Erweitern bereits vorhandener Poren in der Tragschicht 5. Fig. 5C zeigt eine Düse 1 1 kurz vor dem Injizieren eines flüssigen Biopolymers 55, wobei die Düse 1 1 in durch Auflockern der Tragschicht 5 generierte Luftporen 51 eingeführt ist.
In Fig. 5D injiziert die Düse 1 1 das Biopolymer 55 in die Luftporen 51 . Das Biopolymer 55 kann sich bei Ausführungsformen in den Luftporen 51 ausbreiten und ggf. Verzweigungen ausbilden. Die Düse 1 1 wird während des Injizierens in Richtung der Oberfläche der Tragschicht 5 bewegt.
Fig. 6 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Bearbeiten eines Rasenplatzes. Das Verfahren wird auf einem Rasenplatz mit bereits eingewachsenem Naturrasen ausgeführt. Bei 100 erfolgt ein Platzieren einer Druckluftdüse an einer zum Injizieren eines Biopolymers vorgesehenen Injektionsposition.
Bei 1 10 erfolgt ein Auflockern der Tragschicht zum Generieren von Luftporen. Die Druckluftdüse wird an der Injektionsposition in die Tragschicht eingeführt. Die Tragschicht wird durch eine Druckluftinjektion durch die Druckluftdüse aufgelockert. Die Druckluftdüse wird anschließend aus der Tragschicht heraus bewegt.
Bei 120 erfolgt ein Positionieren einer Düse zum Injizieren eines Biopolymers an der Injektionsposition.
Bei 130 erfolgt ein Einführen der Düse in die Tragschicht. Die Düse wird in die durch Auflockern der Tragschicht generierten Luftporen eingeführt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 wird die Düse 10 cm tief in die Tragschicht eingeführt.
Bei 140 erfolgt ein Injizieren des Biopolymers durch die Düse in die Tragschicht. In der Fig. 6 wird eine Schmelze des Biopolymers durch eine Austrittsöffnung der Düse in die Luftporen der Tragschicht extrudiert. Während des Injizierens wird die Düse in der Tragschicht in Richtung der Oberfläche der Tragschicht bewegt. Der Druck während des Injizierens bzw. Extrudierens beträgt bei dem hierin in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel typischerweise 1000 bar.
Bei 150 erfolgt ein Bewegen der Düse aus der Tragschicht heraus. Damit endet das Injizieren des Biopolymers in die Tragschicht. Anschließend härtet das Biopolymer zu einer Biopolymerfaser aus. Das zuvor beschriebene Verfahren umfasst damit beim Extrudieren genau einen kontinuierlichen Injiziervorgang nachdem die Düse bei 130 in den Boden eingeführt wird und wieder bei 150 herausgezogen wird. Bei weiteren Ausführungsformen können auch während eines solchen Zyklus mehrere Injiziervorgänge diskontinuierlich vorgenommen werden. Zwischen zwei Injiziervorgängen einer Düsen an verschiedenen Stellen des Bodens erfolgt typischerweise eine Unterbrechung des Injizierens, so dass das Verfahren insgesamt auch als diskontinuierlich oder als auch beispielsweise als Spritzgussverfahren bezeichnet werden kann.

Claims

Ansprüche
1. Maschine (1 ) zum Bearbeiten einer Tragschicht eines Rasenplatzes (3), insbesondere eines Naturrasenplatzes, insbesondere eines Sport-Rasenplatzes oder eines Fußball-Rasenplatzes, mit einem Extruder (9) mit einer Düse (11 ), welche eingerichtet sind zum Injizieren eines Biopolymers (55) in eine
Tragschicht (5).
2. Maschine (1 ) nach Anspruch 1 , wobei der Extruder (9) einen Antrieb (27) umfasst, welcher dazu eingerichtet ist, die Düse (11 ) während des Injizierens des Biopolymers (55) zu bewegen.
3. Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Extruder (9) eine Schmelzvorrichtung umfasst, welche eingerichtet ist, um eine Schmelze des Biopolymers (55) bereitzustellen.
4. Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düse (11 ) eine Austrittsöffnung (13) mit einem Durchmesser von mindestens 1 mm und/oder höchstens 7 mm aufweist.
5. Maschine (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer
Führungseinrichtung, welche eingerichtet ist, um die Düse (11 ) an gleichmäßig über den Rasenplatz (3) verteilten Injektionspositionen (49) zu positionieren.
6. Verfahren zum Bearbeiten eines Rasenplatzes, insbesondere eines Sport- Rasenplatzes oder Fußball-Rasenplatzes, mit Injizieren eines Biopolymers in eine Tragschicht des Rasenplatzes.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Injizieren des Biopolymers ein
Extrudieren eines unter Druck gesetzten Biopolymers durch eine Düse in die Tragschicht umfasst.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 7, wobei vor dem Injizieren ein Auflockern der Tragschicht zum Generieren von Luftporen in der Tragschicht erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei vor dem Injizieren des Biopolymers durch die Düse ein Einführen der Düse mindestens 1 cm tief und/oder höchstens 20 cm tief in die Tragschicht erfolgt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei das Injizieren des
Biopolymers durch eine Düse erfolgt, mit Einführen der Düse in die Tragschicht und Bewegen der Düse während des Injizierens des Biopolymers.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Biopolymer in eine Tragschicht mit einem bereits eingewachsenen Naturrasen injiziert wird.
12. Rasenplatz (3), insbesondere Sport-Rasenplatz oder Fußball-Rasenplatz, mit
- einer Tragschicht (5) und
- Biopolymerfasern (53), welche mittels Injizieren eines Biopolymers (55) in die Tragschicht (5) hergestellt sind.
13. Rasenplatz (3) nach Anspruch 12, wobei die Biopolymerfasern (53) mittels Injizieren in eine bestehende Tragschicht (5) mit bereits eingewachsenem
Naturrasen (7) hergestellt sind.
14. Rasenplatz (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei das Injizieren des Biopolymers (55) durch eine Düse (11 ) mit einer Austrittsöffnung (13) mit einem Durchmesser von mindestens 1 mm und/oder höchstens 7 mm ausgeführt ist.
15. Rasenplatz (3) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei das Injizieren des Biopolymers an Injektionspositionen (49) in der Tragschicht (5) ausgeführt ist und wobei der Abstand zwischen benachbarten Injektionspositionen (49) mindestens 0,5 cm und/oder höchstens 12 cm beträgt.
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