Покрытие для формирования искусственного газона и способ получения такого покрытия - RU2697037C2

Чертежи

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к покрытию для формирования искусственного газона, к способу получения покрытия и к искусственному газону.

Уровень техники изобретения

С целью дальнейшего описания под искусственным газоном понимают газон из искусственных волокон, представляющих собой траву, который может применяться для одного или более видов деятельности, таких как спорт, тренировка, или который может даже быть предназначен для конкретного вида деятельности или отдыха. Часто в комбинации с искусственным газоном используются заполнители, такие как песок или гранулы, для обеспечения более мягкой, демпфирующей и, тем самым, менее подвергающей травмам поверхности для игры, и это также приводит к лучшим характеристикам игры. Как правило, чисто эстетически искусственный газон с заполнителем выглядит более похожим на поле с настоящей травой, чем без заполнителя. Кроме того, при использовании заполнителя для образования искусственного газона искусственные волокна лучше поддерживать в вертикальном положении из-за плотной структуры материала-заполнителя.

Согласно известному уровню техники, например, US 20040229007, заполненная искусственная поверхность может иметь похожие характеристики игры, как на поле с настоящей травой, благодаря использованию отдельных групп волокон с разной высотой, проходящих снизу вверх от основы, и стабилизации материала-заполнителя, находящегося на основе. Одна группа подобных траве волокон имеет высоту, проходящую от основы до уровня выше заполненной области, а другая группа волокон имеет высоту, проходящую от основы до уровня не выше заполненной области.

Ссылаясь, например, на требования ФИФА, как подробно описано в справочнике ФИФА по концепции качества методов тестирования для футбольного искусственного покрытия (издание от января 2012 года), руководстве для оценки взаимодействия мяча с поверхностью, взаимодействия игрока с поверхностью и прочности продукта, требуются необходимые меры для того, чтобы убедиться, что происходит достаточное поглощение энергии при контакте с искусственным газоном. Более конкретно, это поглощение энергии является важным не только в месте непосредственно под местом контакта с газоном, но также в локальной области вокруг этого места. Необходимое поглощение может быть определено для конкретной цели или деятельности, для которой предназначен искусственный газон, такой как, например, игра в футбол. В этом отношении указано, что во время проведения игры на искусственных газонах, известных из уровня техники, игроки, как правило, двигаются быстрее и быстрее устают из-за так называемого восстановления газона, которое является отрицательным результатом характеристик поглощения.

Цель изобретения

Целью изобретения является предоставление покрытия для искусственного газона, например, спортивного поля с травой, с улучшенными характеристиками игры и поля.

Сущность изобретения

Согласно первому аспекту изобретения предоставляется покрытие для формирования искусственного газона, содержащее амортизирующий слой и искусственные волокна, отличающееся тем, что искусственные волокна прикрепляются к амортизирующему слою посредством технологии тафтинга.

Согласно второму аспекту изобретения предоставляется искусственный газон, предпочтительно, спортивное поле, содержащий покрытие согласно первому аспекту изобретения и материал-заполнитель.

В предпочтительном варианте осуществления амортизирующий слой содержит подложку и широкое полотно из последовательно сцепленных, изогнутых элементарных нитей полимерного материала, обладающего эластичными характеристиками и образующего целостную структуру.

Согласно третьему аспекту изобретения предоставляется способ получения покрытия согласно первому аспекту изобретения, включающий этапы предоставления амортизирующего слоя и прошивки амортизирующего слоя при помощи искусственных волокон, с образованием ворсовой структуры.

Графические материалы

На фиг. 1 показан вариант осуществления покрытия для образования искусственного газона в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 показан другой иллюстративный вариант осуществления покрытия для образования искусственного газона в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 3 показан вариант осуществления искусственного газона в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 4 показан другой иллюстративный вариант осуществления искусственного газона в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 5 схематически продемонстрирован вариант осуществления способа получения покрытия для формирования искусственного газона в соответствии с настоящим изобретением.

Подробное описание изобретения

На фиг. 1 продемонстрировано покрытие 1 для образования искусственного газона 9 согласно настоящему изобретению. Не существует конкретных ограничений к размерам покрытия 1, они зависят от желаемого типа применения. Покрытие 1 содержит амортизирующий слой 5 и искусственные волокна 4. Искусственные волокна 4 прикрепляются к амортизирующему слою 5 посредством технологии тафтинга. Амортизирующий слой 5 служит в качестве опоры или первичной основы и, более того, обеспечивает амортизирующие характеристики, например, амортизирующую прокладку. Амортизирующий слой 5 может быть выполнен, например, из эластичного пенопласта или расширяющихся структур, полученных из полимерного материала, или из экструдированных элементарных нитей в широком полотне. Искусственные волокна 4 представляют собой, например, синтетические подобные траве волокна и предпочтительно получены из LLDPE (линейный полиэтилен низкой плотности), но также могут быть получены из других вариантов полиэтилена, а также, например, полипропилена, сложного полиэфира или нейлона. В частности, для применения на спортивном поле с искусственной травой искусственные волокна 4 покрытия 1 представляют собой искусственные подобные траве волокна. Тем не менее, в случае площадок для отдыха, детских развивающих ковриков, покрытий, снимающих усталость, или других спортивных полей искусственные волокна 4 могут представлять собой другой тип c природным или декоративным эффектом.

Покрытие 1 для формирования искусственного газона 9 может дополнительно содержать дополнительный слой, такой как вторичный защитный слой 6 (как показано на фиг. 1, 2) или упрочняющий слой 7 (как показано на фиг. 4a, 4b), под амортизирующим слоем 5 для защиты ворсовых волокон или для укрепления (например, упрочнения) структуры покрытия.

Вторичный защитный слой 6 может быть выполнен из порошка PE или клея, PVC или может быть, например, покрытием, наносимым методом экструзии, или может быть изготовлен согласно методу термообработки при помощи каландра. Упрочняющий слой 7, предоставленный под или внутри амортизирующего слоя 5 (как изображено на фиг. 4a, 4b), обеспечит стабильность размеров покрытия 1. Упрочняющий слой 7 может быть тканым или нетканым (например, иглопробивное полотно, спанбонд или стекловолокно) полотном. Упрочняющий слой имеет толщину t' от 0,1 мм до 3 мм, предпочтительно от 0,2 мм до 1,5 мм, более предпочтительно от 0,5 мм до 1 мм.

На фиг. 2 показан предпочтительный вариант осуществления покрытия 1. Амортизирующий слой 5 покрытия 1 содержит подложку 2 в качестве нижнего слоя, на котором обеспечено пушистое широкое полотно из последовательно сцепленных изогнутых элементарных нитей 3, т. е. элементарные нити 3 изогнуты и нанесены на подложку 2 в виде последовательной структуры в виде тонких трубок. Эти элементарные нити 3 предпочтительно прикреплены к подложке 2 посредством склеивания и/или сплавления вместе части элементарных нитей 3 в некоторых или во всех точках взаимного контакта с подложкой 2. Как подложка 2, так и элементарные нити 3 наверху, образующие вместе целостную структуру, как правило, выполнены из эластичного полимерного материала, такого как, например, термопластичный полимерный материал. Под эластичным полимерным материалом понимают материал, в частности, обладающий эластичными характеристиками, т. е. обладающий способностью возврата в исходную форму или положение после сжатия. Они могут быть выполнены из поливинилхлорида (PVC), PE, PP, полиамида (PA), этилен-пропиленового каучука (EPDM) или любого другого подходящего полимерного материала. Искусственные волокна 4 прошиты сквозь подложку 2 и проходят от нее выше широкого полотна.

Согласно изобретению подложка 2, как изображено на фиг. 2, представляет собой экструдированный слой (возможно вспененный) из, например, PVC или полиолефина, PE, PP, PA, EPDM или любого другого подходящего полимерного материала, предпочтительно обладающего толстой пластиковой гибкой структурой и имеющего толщину t. Толщина t может варьировать от 0,5 мм до 10 мм, предпочтительно от 0,5 мм до 5 мм, более предпочтительно от 1 мм до 4 мм. Пушистое широкое полотно из элементарных нитей 3 имеет высоту h выше подложки от 3 мм до 40 мм, предпочтительно от 5 мм до 20 мм, более предпочтительно от 7 мм до 15 мм, и наиболее предпочтительно от 13 мм до 15 мм.

Линейная массовая плотность, т. е. масса в граммах на 10000 м, одного искусственного волокна 4, составляет от 400 дтекс (децитекс) до 6000 дтекс, предпочтительно от 1000 дтекс до 4500 дтекс, и наиболее предпочтительно от 1600 дтекс до 2500 дтекс. Длина l прошитого разрезного ворса искусственных волокон 4 составляет, как правило, от 10 мм до 80 мм, предпочтительно от 30 мм до 70 мм, более предпочтительно от 40 мм до 60 мм.

Если покрытие 1 по настоящему изобретению используется как искусственный газон 9, в частности спортивное поле с травой, добавляют материал-заполнитель 8 между искусственными волокнами 4 на амортизирующий слой 5, как показано на фиг. 3.

Согласно другому варианту осуществления, изображенному на фиг. 4a и фиг. 4b, в искусственном газоне 9, содержащем покрытие 1 с амортизирующим слоем 5, содержащим подложку 2 и пушистое широкое полотно из элементарных нитей, распределен материал-заполнитель 8 по всему широкому полотну, и предпочтительно также частично между искусственными волокнами 4.

Благодаря целостной структуре элементарных нитей 3 широкого полотна с подложкой 2 требуется намного меньше заполнителя 8 по сравнению с другими искусственными газонами из уровня техники. Возможным является менее 50%, даже менее 35% от типичного количества заполнителя, используемого в искусственных газонах из уровня техники. В одном варианте осуществления искусственный газон содержит менее 15 кг/м², предпочтительно менее 10 кг/м², более предпочтительно менее 8 кг/м², даже более предпочтительно менее 6 кг/м² заполнителя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения использование заполнителя 8 может даже быть опущено. С целостной структурой, содержащей подложку 2 и элементарные нити 3, в которую помещают заполнитель 8 в ограниченном количестве, заполнитель 8 в итоге станет более плотным со временем в меньшей степени по сравнению с искусственными газонами из уровня техники. Следовательно, качество искусственного газона, содержащего покрытие 1 согласно настоящему изобретению, намного лучше по сравнению с таковыми из уровня техники.

Материал-заполнитель 8 может, например, быть выполнен из пластмассы, каучукового материала или органического материала, такого как кора пробкового дерева или кокосовой пальмы. В предпочтительном варианте осуществления полые материалы-заполнители могут быть использованы, например, полимерные гранулы, упомянутые в WO2009/118388. Материалы-заполнители 8 предпочтительно представляют собой не песок. Песок может иметь отрицательный результат из-за его эффекта закупоривания вследствие условий окружающей среды/погодных условий через некоторое время.

Покрытие 1 согласно настоящему изобретению представляет удельное поглощение энергии, при помощи которого создается определенный амортизирующий эффект или эффект подскакивания. В частности, для применения в спорте это приводит к покрытиям с улучшенными характеристиками игры по сравнению с известным уровнем техники. Более того, люди также могут извлечь выгоду из этого эффекта для других применений. В варианте осуществления, например, в котором людям необходимо передвигаться часто или интенсивно, покрытие согласно настоящему варианту осуществления может, как правило, выполнять функцию покрытия, снимающего усталость.

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения покрытие 1 снабжено дополнительной амортизирующей прокладкой, определенной как амортизирующий слой, под ворсовой структурой.

В одном предпочтительном варианте осуществления искусственный газон 9 согласно настоящему изобретению характеризуется снижением воздействия (FR) в диапазоне от 40% до 90%, предпочтительно в диапазоне от 55% до 70%, более предпочтительно в диапазоне от 60% до 70%.

В другом предпочтительном варианте осуществления искусственный газон 9 согласно настоящему изобретению характеризуется вертикальной деформацией (VD) в диапазоне 4-11 мм, предпочтительно в диапазоне 4-10 мм, более предпочтительно в диапазоне 4-9 мм, даже более предпочтительно в диапазоне 4-8 мм.

В еще другом предпочтительном варианте осуществления искусственный газон 9 согласно настоящему изобретению характеризуется восстановлением энергии (ER) в диапазоне от 10% до 80%, предпочтительно в диапазоне от 20% до 40%, и более предпочтительно в диапазоне от 20% до 30%.

В очень предпочтительном варианте осуществления искусственный газон по настоящему изобретению имеет комбинацию по меньшей мере 2 из вышеуказанных параметров (т. е. по меньшей мере 2 из FR, VD и ER), и в наиболее предпочтительном варианте осуществления искусственный газон соответствует всем 3 параметрам (т. е. FR, VD и ER). Искусственное покрытие согласно наиболее предпочтительному варианту осуществления, таким образом, характеризуется:

снижением воздействия (FR) в диапазоне от 40% до 90%, предпочтительно в диапазоне от 55% до 70%, более предпочтительно в диапазоне от 60% до 70%; и

вертикальной деформацией (VD) в диапазоне 4-11 мм, предпочтительно в диапазоне 4-10 мм, более предпочтительно в диапазоне 4-9 мм, даже более предпочтительно в диапазоне 4-8 мм; и

восстановлением энергии (ER) в диапазоне от 10% до 80%, предпочтительно в диапазоне от 20% до 40%, и более предпочтительно в диапазоне от 20% до 30%.

Согласно изобретению также предоставлен способ получения покрытия 1, включающий этапы (i) предоставления амортизирующего слоя 5 и (ii) прошивки амортизирующего слоя 5 при помощи искусственных волокон 4, с образованием ворсовой структуры. В одном варианте изобретения амортизирующий слой 5 содержит подложку 2 и широкое полотно из последовательно сцепленных, изогнутых элементарных нитей 3, при этом искусственные волокна 4 прошиты сквозь подложку 2 и сквозь широкое полотно. На фиг. 5 схематически изображен способ получения покрытия 1, 101 в соответствии с этим конкретным вариантом осуществления.

На фиг. 5 показана технологическая схема производства покрытия 1, 101 для формирования искусственного газона 9 в соответствии с настоящим изобретением. Более конкретно, покрытие 1, 101 содержит амортизирующий слой 5, 105 с подложкой 2, 102 и широким полотном. Начиная с ролика 110, из которого разматывается упрочняющий слой 7, 107, линия 112 последовательно расположена, во время чего обеспечивается подложка 2, 102. Подложка 2, 102 в жидком состоянии, доставленная из резервуара 111, непосредственно наносится на упрочняющий слой 7, 107, при этом линия 112 является активной. Кроме того, резервуар 113 для экструдирования является частью процесса производства, из которого ослабленные элементарные нити 3, 103 подвергаются экструзии и попадают в термостат 114, наполненный водой 115, для охлаждения экструдированных элементарных нитей 3, 103. Как только элементарные нити 3, 103 направлены из водного термостата 114, далее следует линия 116, транспортирующая их на следующую стадию 117, где элементарные нити 3, 103 обеспечивают связующим материалом. Элементарные нити 3, 103 с ослабленными концами теперь фиксируются или склеиваются вместе при помощи, например, PVC, таким образом, что образуется непрерывная изогнутая цепь, и в результате достигается лучшая структура для поглощения энергии. Цепь из элементарных нитей далее дополнительно транспортируется вниз посредством линии 118 на следующую стадию 119, где элементарные нити 3, 103 и подложку 2, 102, обеспеченную упрочняющим слоем 7, 107, соединяют вместе и где часть элементарных нитей 3, 103 склеивают, сплавляют и/или сваривают в некоторых или всех точках взаимного контакта с подложкой 2, 102. Далее продолжая процесс, теперь с законченным амортизирующим слоем или первичной основой 5, 105, на последующей стадии 120 вся сформированная первичная основа 5, 105 теперь переворачивается сверху вниз для достижения надлежащей ориентации для прошивки первичной основы 5, 105. Упрочняющий слой 7, 107, обеспеченный на подложке 2, 102, теперь находится наверху, обращен к оборудованию 121 для тафтинга, когда первичная основа 5, 105 продвигается далее. Кроме оборудования 121 для тафтинга, посредством которого прикрепляются искусственные волокна 4, 104, линия 123 последовательно обеспечена резервуаром 122, выпуская защитный слой или вторичную основу 6, 106, наносимую на ворсовую структуру, и тем самым приклеивая вытяжной ворс к ворсовой структуре. В конце линии 123 производство покрытия 1, 101 закончено.

В дополнение к примеру футбольного поля в виде спортивного поля с травой, другими видами игровых полей, применимых согласно настоящему изобретению, могут быть, например, поля для игры в хоккей на траве, поля для регби, поля для игры в поло, поля для американского/австралийского футбола, поля для гольфа, поля для игры в бейсбол, площадки для катания на лыжах и сноубордах, теннисные корты, планировка ландшафта, в том числе любые другие поля для видов спорта как в помещении, так и на открытом воздухе.

Более того, также в качестве примера упоминаются игровые площадки или площадки для отдыха.

Эксперимент, относящийся к требованиям ФИФА

Согласно изданию от января 2012 года справочника ФИФА по концепции качества методов тестирования новая методология для измерения соответственно снижения воздействия - как определения амортизации, вертикальной деформации и восстановления энергии, была представлена в соответствии с так называемым тестом «Три А», также известным как усовершенствованный искусственный спортсмен. Тестовый метод «Три A» позволяет измерять снижение воздействия, вертикальную деформацию и восстановление энергии.

Также указано, что концепция качества ФИФА ввела две категории характеристик. Рекомендованные ФИФА две звезды, далее обозначаемые как ФИФА**, являются профессиональной категорией и установлены для того, чтобы поля соответствовали ей, воспроизводили характеристики игры на поле с травяным покровом для игры наилучшего качества. Эта категория предназначена для официальных игр и соревновательных матчей. Рекомендованная ФИФА категория одной звезды, далее упоминаемая как ФИФА*, имеет более широкие рамки соответствия требованиям и скорее направлена на применение с тренировочной или общественной целью.

Тестовая программа лаборатории ФИФА по концепции качества относится к программе моделируемого использования для оценки возможности поверхности функционировать в течение периода времени.

Тестовый метод ФИФА для определения амортизации включает установку, где груз 20 кг, имеющий пружину с диаметром 70 мм, прикрепленную к его нижней части, бросают с высоты 55 мм на искусственный газон, размещенный над бетонным полом. Как упомянуто в руководстве ФИФА по концепции качества, издание от января 2012 года, снижение воздействия, выраженное в процентах, определяется следующим образом. Из записанного ускорения массы от момента высвобождения до момента воздействия с искусственным газоном, снижение воздействия рассчитывается путем сравнения обжатия в процентах этого воздействия относительно исходного воздействия (теоретическое воздействие на бетон, без искусственного газона). Более высокий процент снижения воздействия означает, что искусственный газон характеризуется большей амортизацией.

В идеальных условиях природный травяной покров производит снижение воздействия от 60 до 70%. Следовательно, снижение воздействия в тесте на амортизацию для квалификации ФИФА** для искусственного газона должно быть в диапазоне от 60 до 70%. С другой стороны, снижение воздействия должно быть в диапазоне от 55 до 70% для получения квалификации ФИФА*.

Восстановление энергии, как измерение энергии, вернувшейся посредством искусственного газона (или природного травяного покрова), можно также рассчитать из теста «Три A». Восстановление энергии ориентировано, например, на 20-50% или еще 20-40% для более строгой квалификации. Для сравнения, как правило, природный травяной покров характеризуется восстановлением энергии 20-30%.

В качестве конечного измерения, относящегося к тесту «Три A», рассматривается вертикальная деформация, находящаяся в диапазоне 4-11 мм для квалификации ФИФА* и в диапазоне 4-10 мм для квалификации ФИФА** для искусственного газона.

Тестовый пример

Осуществили измерения в соответствии с вышеизложенным тестом «Три A» относительно квалификации ФИФА* и ФИФА** для искусственного газона в соответствии с настоящим изобретением.

На первом этапе тестировали покрытие без какого-либо диспергированного в него заполнителя, и измеряли соответствующую амортизацию, в 2 разных положениях, в точке A и B, соответственно, и для 3 разных воздействий (N=1, 2, 3).

Покрытие выполнено из подложки из вспененного PVC толщиной 3 мм, прикрепленной к широкому полотну из элементарных нитей толщиной 12 мм. Элементарные нити имеют диаметр в среднем приблизительно 0,5 мм. Волокна 5200 дтекс прошиваются сквозь подложку и широкое полотно из элементарных нитей с общей высотой приблизительно 45 мм.

В таблице 1 представлены значения для вертикальной деформации (VD) в мм, снижения воздействия (FR) в %, а также для восстановления энергии (ER) в %, как рассчитано для теста.

Далее такое же покрытие, обеспеченное наполнителем, тестировали, и соответствующую амортизацию измеряли, снова в 2 разных положениях, в точке A и B соответственно, и для 3 разных воздействий (N = 1, 2, 3). Заполнитель представляет собой резиновые гранулы, диспергированные для слоя 10 мм и типа Holo SP TPE 5 кг/м². В таблице 2 представлены значения для вертикальной деформации (VD) в мм, снижения воздействия (FR) в %, а также для восстановления энергии (ER) в %, как рассчитано для теста.

В качестве заключения может быть четко указано, что искусственный газон согласно настоящему изобретению, содержащий покрытие с заполнителем из резиновых гранул, удовлетворяет квалификационным требованиям ФИФА* и/или ФИФА** для искусственного газона.

Реферат

Раскрывается новое покрытие (1, 101) для формирования искусственного газона (9), в частности, спортивного поля с искусственной травой, при этом покрытие (1, 101) содержит амортизирующий слой (5, 105) и искусственные волокна (4, 104), прошитые сквозь этот амортизирующий слой (5, 105). Амортизирующий слой содержит подложку в качестве нижнего слоя, на котором обеспечено широкое полотно из последовательно сцепленных, изогнутых элементарных нитей из эластичного полимерного материала, образующего целостную структуру. Благодаря структуре этого нового покрытия (1, 101) искусственный газон (9), также содержащий материал-заполнитель (8), обладает улучшенными характеристиками амортизации. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл.

Формула