具有弹性粒状顶面层的人工草皮组件制造技术

一种用于铺设在支撑基底上的人工草皮组件，该组件包括：绒头织物，它具有柔性板衬底（１）和多个选定长度的竖立人工条带（２），这些条带从衬底的上表面中向上延伸；颗粒材料填充层（３），该填充层设置位于衬底上表面上的竖立条带之间的间隙中，并且其深度小于条带的长度，所述颗粒材料选自以下材料：硬质和弹性颗粒。所述填充层（３）包括：底层（５），它具有相互混合在一起的尺寸分布基本上相同的硬质和弹性颗粒，并且设置在衬底（１）的顶面上；以及顶层（６），它基本上只具有设置在底层（５）上的弹性颗粒，人工条带（２）的上面部分从该顶层（６）的顶面中向上延伸。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种人工草皮(synthetic grass)，该草皮具有形成陷入(enmesh)网格的颗粒状填充物的草状条带，所述填充物具有等尺寸沙子和橡胶颗粒底层和只有橡胶颗粒的顶层。人工草皮与地毯状绒头织物安装在一起，该织物具有铺设在排水良好的压实基底例如碎石或其它稳定的基底材料上的柔性衬底。所述绒头织物具有多排直立的人造条带来代表草叶，该条带从衬底的顶表面向上延伸。本专利技术特别关心的是用于颗粒状填充物的各种组分，该填充物设置在位于衬底上表面上的竖立条带之间以模拟土壤的存在。大多数现有技术系统涉及与用来提供弹性的弹性颗粒例如弄碎的橡胶颗粒或泡沫衬底一起使用的一些硬质颗粒例如沙子或碎炉渣颗粒。颗粒尺寸、颗粒形状、颗粒成分和以多层或行列安装的最优选择是本专利技术的特征。Haas，Jr.的US4337283披露了一种用来模仿土壤的均质填充物混合物，该混合物由细小硬质沙子颗粒与体积百分比为25至95％的弹性颗粒混合而制成的，从而提供了一种弹性改进的并且摩擦性更小的填充物。这种弹性颗粒状材料可以包括粒状橡胶颗粒、软木聚合物碎粒、泡沫橡胶颗粒、蛭石等的混合物。Tomarin的US4396653披露了一种非均质填充物，它具有形成基底层的橡胶颗粒和形成项层的沙子颗粒。橡胶颗粒为表面提供内在的弹性。沙子表面是暴露的并且形成用于下面的橡胶颗粒层的稳定覆盖层。如在其中硬质沙子颗粒和弹性橡胶颗粒在整个填充物深度上以均匀的比例混合并掺杂在一起的Haas系统中一样，使用均匀混合的粒状填充物存在许多缺点。例如人工草皮填充物可以包括一种具有60％重量的沙子和40％的粒状橡胶颗粒的混合物，该混合物混合均匀并且在竖立人工草皮条带之间铺设1至3英寸的深度。优选采用高百分比的沙子以减小这种系统的成本，因为橡胶颗粒与沙子相比相对昂贵。这些沙子颗粒还改进了排水程度，这在例如在封闭的体育场中没有人工草皮表面的情况下是必须的。橡胶颗粒容易妨碍水的自由流动，而沙子的毛细作用通过橡胶和硅砂之间的表面张力特性中的差异将表面水分向下抽。但是，在Haas和Tomarin系统中，位于填充物顶面层中的摩擦硬质沙子颗粒在进行足球、橄榄球、英式足球、曲棍球、垒球比赛的场地上由于运动员经常摔倒或撞击在比赛表面上所以会产生问题。在这些用途中，必须防止运动员受到由粒状填充物中的硬质沙子引起的皮肤擦伤，并且防止沙子溅射到运动员的眼睛、耳朵和嘴巴里。传统填充物是沙子和橡胶颗粒的混合物。橡胶颗粒在球撞击该表面或运动员在该表面上走动时受到压缩和松弛。在传统的土壤中，土壤和腐殖土颗粒提供一些自然的弹性，但是由于水分、颗粒尺寸小并且自然弹性相对较低，所以反弹更平缓。在合成填充物的情况中，这些颗粒相对干燥并且不会粘结在一起。橡胶颗粒具有象弹簧一样的迅速弹性反弹，这容易在力的作用下向上投掷出相邻的沙子颗粒和橡胶。合成填充物连续地受到水流和撞击力，例如来自下雨、注水、反弹球的冲击以及来自运动员的脚和身体与填充物的顶面接触的震动和冲击，这些冲击容易使这些颗粒移动或分离。具有高比例沙子的顶层在球或运动员撞击该填充物表面时会导致沙子颗粒飞溅。当足球在填充物表面上滚动时，如果在顶面处存在有沙子的话，则沙子颗粒在环绕旋转球周围的空气流的吸力作用下以及在静电吸力的作用下扬起。因此，在填充物顶面上更小的沙子颗粒扬起并且在滚动的球后面以“鸡尾状浪花”图案喷射。随着时间，连续沙子喷射或球撞击的区域将导致在比赛表面上出现可见的沙子。人们认为在人工草皮表面中看到浅色沙子并且尤其当在这些冲击上可以看到沙云时是令人讨厌的。另外，暴露的沙子颗粒在运动员在该顶面上摔倒或滑倒时会对皮肤造成很大的擦伤，并且在呼气、吸气或咽入时会刺激眼睛、耳朵和嘴巴。传统填充物的另一个缺点在于，摩擦性沙子颗粒保留在人工草皮的顶面上，从而在该表面上与沙子颗粒接触的运动员会受到皮肤擦伤。随着时间，由于水、振动和冲击的动态特性，所以更小的沙子颗粒将容易朝着填充层底部沉淀，并且摩擦沙子颗粒越大则更容易上升到顶面上。小沙子颗粒在更大颗粒之间的间隙中在振动、水和重力的作用下向下翻滚。更小的颗粒积累在粒状填充层的下面部分处并且容易密集在一起。更大的沙子颗粒保留在颗粒状层的顶部处，并且这些更大的沙子颗粒相对于更小的颗粒对人皮肤造成的擦伤更严重。因此，随着时间，该人工系统的摩擦特性增加并且会导致受到频繁使用的运动表面的特定区域中比其它区域更加有摩擦性。通常使用的硬质颗粒和弹性颗粒具有角状表面。但是已经发现，由于尖锐的角状表面之间的摩擦更大，所以角状颗粒比球形或圆形颗粒更容易密集在一起。另外，在使用大范围的颗粒尺寸的情况中，更小的颗粒将填充在更大颗粒之间的间隙中并且增加了密实度。当使用切碎的橡胶或普通的地面橡胶时，这些橡胶颗粒具有规则的表面并且通常具有纤维状突起，这些突起收集空气并且利用表面张力保持住水。当雨下到或将水注入到该填充物上时，由轻橡胶颗粒收集的空气使得这些橡胶颗粒漂浮。这是不需要的，因为橡胶会随着表面水流流到排水沟，并且漂浮的橡胶与填充物混合物中效沉的沙子分离，从而导致颗粒分离，沙子密实并且填充物弹性的丧失。在使用沙子用于施工目的例如筑路或用于混凝土拌合料时，最好具有大范围的颗粒尺寸，这是因为大小颗粒的混合将导致小颗粒填充大颗粒之间的间隙，从而增加颗粒间的接触，提高密实度并且因此提高负载能力。在将沙子或粒状集合体用在施工用途中的情况中，采用振动压实机并且控制含水量以形成最大的土壤密实度和密度。但是，在将沙子用作在人工草皮的空隙之间的弹性填充物的一个成分时，过度的压实是非常不需要的。因为在人工草皮表面上从频繁使用的区域到不频繁使用的区域有明显不同，沙子的高度压实以及填充物被空中的污物和灰尘污染会导致由于使用所以填充物的弹性随着时间而发生不需要的变化。均匀一致的弹性、不用维护以及可预知的填充物性能是目标，而不是高负载承受强度。对填充物颗粒的压实和分离的传统解决方案是周期性地刷洗人工草皮。刷洗可以打碎密实的材料并且重新混合顶面，从而尽可能地回复填充物混合物的原始组分。刷洗增加了维护成本，使人工条带受到显著的磨损并且至多只是一种暂时的解决方案，因为最终传统的填充物会再次密实并且必须周期性地进行刷洗。正确选择草皮条带各列之间的间距已经证实是一个难题。通常专业运动员的主要抱怨是，鞋子上的鞋钉不能一致地从密实的、缠结的、紧密编织的或针织的人工运动草皮表面脱离，从而造成膝盖和脚踝损伤。以往的人工草皮表面构造得更象室内地毯表面，它具有从具有弹性底层的编织基底中延伸出的非常紧密间隔开的竖立纤维。这些纤维表面设计成保持竖立并且避免在受到人们践踏时纠缠在一起。因此为了实现这个结果，这些纤维间隔非常紧密。但是，在运动鞋上的鞋钉尤其当脚在该表面上旋转时不能正确地脱离，从而导致膝盖和脚踝受伤。另一方面，在使用纯沙子作为表面的情况中，例如在骑马场表面中，该表面相对不稳定并且沙子颗粒容易移位。为了使这些表面稳定，Armond(Fibresand Limited)的US美国专利4819933提供了一种具有重量百分比相对较小的以松散的可替换网状形式随机分布和交联的笔直人造纤维的沙子混合物。这些纤维用来分布集中的负载，在马蹄、运动员的脚、有轮车辆或设施的重量的作用下将沙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于铺设在支撑基底上的人工草皮组件，该组件包括： 绒头织物，它具有柔性板衬底和多个选定长度的竖立人工条带，这些条带从所述衬底的上表面向上延伸； 颗粒材料填充层，该填充层设置在所述衬底的所述上表面上的竖立条带之间的间隙中，并且深度小于条带的长度，所述颗粒材料选自以下材料：硬质和弹性颗粒；所述填充层包括： 底层，它具有相互混合在一起的尺寸分布基本上相同的硬质和弹性颗粒，并且设置在所述衬底的顶表面上；以及 顶层，它基本上只具有设置在底层上的弹性颗粒，人工条带的上面部分从该顶层的顶表面向上延伸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：让普雷沃，
申请(专利权)人：菲尔德特夫控股公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]