运动场的人造草皮地面的制作方法

专利名称：运动场的人造草皮地面的制作方法
技术领域：
本发明涉及改进的草地型运动比赛场用的人造草皮地面。
背景技术：
运动比赛场的人造草皮地面通常用地毯构成，该地毯具有直立的绒线或股线，而这此股线固定于底片或底衬件上。设股线由适当塑料作的薄的平的窄条构成，这些窄条可以被聚集，形成固定于底片的线束。该底片一般用适当塑料纤维织造的布制作，在该底片上涂有弹性涂层或粘接剂，以便锚定该股线。这种绒面地毯的细节结构变化相当大。然而一般地讲，它们具有抗风雨的或户外型的结构。
这种地毯通常铺设在精修的平的地面上，以形成运动比赛场，该比赛场被设计成可以模仿天然草皮运动场地面。对于某些运动，在地毯的下面和结实的支承地面上铺设弹性底垫，以产生吸振效果。另外，在有些情况下，在地毯底片的上表面上围绕股线铺放一层沙或一层其它颗粒材料。于1983年6月21日授予Frederick T.Haas的美国专利No.4,389,435中已说明此种结构的例子。另一例子示于1987年1月20日授予Seymour A.Tomarin的美国专利No.4,637,942中。
另外，在以下专利中公开了由草皮式地毯形成的人造草皮的例子，该草皮铺放在弹性的底垫上1970年12月29日授予Carter等美国专利No.3,551,263公开了聚氨酯泡塑底垫；1967年7月25日授予Faria等的美国专利No.3,332,828公开了PVC泡塑底垫或聚氨酯泡塑底垫；1987年1月20日授予Seymour A.Tomarin的美国专利No.4,637,942公开了橡皮式底垫；1989年11月21日授予Hans-Urich Brietschidel的美国专利No.4,882,208例示出微孔封闭的聚乙烯泡塑底垫；1971年8月3日授予Theodore Buchholz等的美国专利No.3,597,297公开了具有孔隙的聚氨酯底垫；1985年3月19日授予James W.Leffingwell等的美国专利No.4,505,960公开一种吸振垫，该垫用泡沫聚氯乙烯、聚乙烯、聚氨酯和聚丙烯等制造。
正如上述不同先有专利例示的，在过去已经研究了底垫材料和结构，当这些材料和结构与适当的形成人造叶片的地毯联用时，形成的运动比赛地面极好地模仿了天然草皮运动比赛场地面的感觉、作用和反应效果。在上述专利中使用的大量材料表明，现在还没有找到这种人造草皮的地面。
本发明涉及一种与形成人造草皮的地毯联用的特殊塑料底垫地面，这种地面极好地模仿了天然草场，这种地面在感觉和性能上特别接近于典型高尔夫球场的天然草皮地面，而且很类似于其它运动比赛场的天然草皮地面。
发明概述本发明认为可能使一种特殊的弹性的聚丙烯模制的底垫与人造草皮地毯联用，该底垫与人造草皮地毯相结合产生一种效果，该效果显著类似于天然草地比赛地面，特别是高尔夫球场的地面。因此本发明认为可以利用已膨胀的颗粒聚丙烯模制成一个微孔开放的厚板或垫，该颗粒聚丙烯的密度约在1.3～2.8磅/英尺3之间，而该底垫的密度在1.5～3磅/英尺3之间。草皮地毯和支承底衬的联用效果可以通过用喷沙法处理人造草叶片的自由端部而得到加强，这种喷沙处理可使叶片端部分裂或破裂成细片，这些细片相互缠绕和交织在一起，而在地毯上形成稠密的上部垫表面。
本发明的目的是提供一种具有特殊弹性底垫的人造草皮，该底垫用微孔开放的已膨胀的颗粒聚丙烯塑料制作，该底垫作为草皮的一部分产生一种贴切模仿天然草皮运动场的效果。
阅读下面说明可以明显看出本发明的这些和其它的目的和优点，附图构成此说明的一部分。


图1是示意局部横截面端视图，示出人造草皮的绒线地毯；图2是类似于图1的示意图，示出配置在弹性的微孔开放的用已膨胀颗粒聚丙烯模制的底垫上的地毯；
图3是类似于图2的图，示出形成地毯叶片的股线上端部分用喷沙处理的步骤；图4示意示出人造草皮地面，该地面具有由分裂细片形的稠密垫和一层沙，该层沙是在地毯底上的上表面上在进行喷沙操作期间沉积的；图5示意示出另一可选择的处理步骤，即用水流喷射地毯，以便进一步分裂股线上的细片，同时使相邻的细片缠绕或交织在一起，形成密集的垫表面，还示出用旋转刷子处理垫的上表面；图6示意示出一个U形的股线，该股线的自由上端部已用喷沙处理方法分裂成细片；图7示意示出高尔夫球场的高尔夫运动员使用球座的部分。
图8是局部放大示意横截面图，示出球座，该球座可插入人造草皮上形成的槽口中，该人造草皮具有其上表面上形成的垫；图9是类似于图8的示意图，示出插入草皮上槽口的球座，该草皮还未形成上端部细片和交织的垫表面。
详细说明图1示意示出一部分人造草皮的绒线地毯。该地毯具有许多间隔很近的线束11，该线束由U形的扁平的弯曲薄条或股线12组成，该股线构成人造草的叶片。该线束固定在底片或底衬件14上。该底片由织造的布或类似的纤维材料构成，该纤维材料用稳定的抗风雨的塑料例如聚丙烯纤维或尼龙纤维等组成。这种特殊的布必须是柔性的，或者随其组成可以改变。
如图1示意示出的，该线束嵌入在形成底片的纤维中或穿过该纤维。为将线束和底片结合在一起，涂有适当的粘接层16。该粘接层可以用聚氨酯粘合材料或其它适用的户外用的粘合剂形成，该粘合剂仍具有弹性或柔性。
将地毯放置在弹性的缓冲底垫18上。该底垫由相当厚的模制板或垫构成，该垫用有弹性的微孔开放的已膨胀的颗粒聚丙烯模制。该垫的厚度在约1/2～2英寸的范围内，其优选密度约为1.5～3磅/英尺3之间。该垫的厚度取决于要求的特定效果还可以在1/4英寸到高达12英寸的范围内变化。
将地毯铺放在弹性缓冲底垫18上，然后用从高压喷嘴21喷出的喷沙20或类似的沙粒形材料处理股线或叶片的上部分。这种喷沙将使股线中各个股线的上端部分分裂成许多细片23(见图6)。这些细片往侧向延伸，从而缠绕和交织在一起，形成密集的垫24。
喷嘴21可以从一侧到另一侧以扫描的方式来回地对着由股线形成的叶片的上端部分喷沙。喷沙的实际压力可以变化。优选的喷沙压力在100～120磅/英寸2范围内。该喷沙可用石英沙，粒度在约16～40目之间，在20～24目之间比较好，最好约为24目。喷沙的移动速度和喷沙的时间长度选择为足以使股线的端部分分裂成分开的细片。例如叶片上部约1/5的部分被分裂成细片，该细片仍连接于各自的叶片。
喷沙的力，取决于喷沙扫过地毯表面的时间长度即快慢，不仅可以分裂叶片，而且还迫使喷出的沙落在股线之间，使沙沉积在地毯底片的表面上。由此形成的沙层25可以保持在地毯的底片上，在此处该沙由叶片上端部上形成的密集的相互缠结的或交织的细片垫保持就位。
作为举例，叶片在地毯表面上的高度约为5/8英寸，这对于高尔夫草地是适用的，可使该高度上部的约20％～30％的长度分裂成细片。在此例中，股线约1/16英寸即约0.07英寸宽，约0.002英寸厚，使得其横截面约为矩形，它们在对半处弯折，形成两个叶片，并聚集成约9～11根股线的线束。这样每线束构成18～22个叶片。每个叶片上部约20％的部分被分裂成约四根细片。因此每个线束具有多到约70～80根细片，这些细片的下端部仍连接于叶片主体，而其上端部则向横方向伸出，而与相邻股线的细片缠绕。该细片约0.02英寸宽，长约0.075～0.125英寸。
喷沙步骤之后，可用高压喷头28喷出的高压喷水进一步处理地毯，该喷水的压力例如约为100～150磅/英寸2，该喷水起冲击的作用，进一步使已分裂的细片分开，但不能使同一股线上的细片分离，同时使一根股线的细片与相邻股线的细片进一步扭曲、弯折和交织在一起，从而使由交织细片形成的垫更密集。这样便形成更密集和更均匀的垫表面。
该垫表面还可以用例如旋转刷子29进行扫刷，作进一步处理，该刷子放在垫表面上，可将垫表面刷得更均匀。喷射水或用刷子刷的处理可以相继地进行，或同时进行，如图5示意示出的。
有意义的是，喷沙的力可通过地毯下面的弹性缓冲垫充分地吸收，从而防止股线被压折，或发生永久性形变，或由这种力压实。即股线在其上端部进行喷沙处理之后仍可以保持在其直立位置或可以返回其直立位置。该直立位置部分地由沉积的沙层25保持。同时，股线和垫24使沙层25固定就位。
充满的沙层可以固定就位，因而交织的地毯可以卷起来，并运输到场地，在该处再打开并带沙层应用。还可以在运动比赛场的场地或在任何工场或工地进行喷沙处理，在这些地方，用沙及进行喷水处理和刷子处理更为方便。因此处理后的地毯可以不再卷起来，需要时可直接铺在运动场地面上，并且沙子仍保持在其位置上，在使用场地不再需要另外的沙子进行充填。
如上所述，具体的绒线地毯结构可以改变。然而高尔夫草地用的地毯的例子包括的人造草皮其纤度约7600但尼尔，密度约为42盎司/码2，纤维高度约5/8英寸，再加上厚度为1/2～2英寸的底垫。
同样，高尔夫球场通道地面地毯的例子包括纤度约7600但尼尔的人造草皮，其密度约42～55盎司/码2，纤维高度约8/5～2英寸，再加上至少1英寸厚的底垫。
人造草皮的另一例子的织造标准为纤度在3600～10000但尼尔范围内，用13～22针/3英寸，3/16间距(gage)和密度约34～65盎司/码2的材料。
可以在市场上购买原料颗粒聚丙烯材料并模制成要求密度的底垫。作为举例，可以用BASF的已膨胀的聚丙烯颗粒，其商标为NEOPOLENP购买，该商标是BASF的注册商标。这种材料有1.3、1.9、28磅/英尺3三种密度可用，据BASF提供的参考，其商标为EPERNPP，型号为PP45、PP30和LBS20。当在适当的平板模具中在技术人员已知的模制时间和模制压力条件下模制这些颗粒材料时便可以模制出要求厚度的密度在1.5～3磅/英尺3范围的最终底垫。模制出的平板垫具有微孔开放的结构。选择的具体密度可以根据具体的运动项目而改变。例如已经发现用作高尔夫草地的满意的密度在约2.36磅/英尺3的范围内。
用于喷沙处理的具体方法涉及用市场上买的喷沙设备在高压条件下进行喷沙。压力最好在100～120磅/英寸2的范围内，但压力可以稍许变化，例如可低至约80磅/英寸2。使喷嘴来回地扫过地毯表面，射出的沙流便顺序地打在一小部分地毯上。相对于地毯平面的喷射沙流的角度可以改变，但优选的角度约为70～80°，这一角度似乎可以在最短的时间内取得很大的效果。喷嘴与股线之间的距离可以变化，设备操作人员可通过目视观察喷射流的分裂作用来选择最佳距离。例如此距离可在4～5英寸的范围内，这取决于喷嘴扫过地毯的移动速度。
最后的人造草皮特别适用于高尔夫球场，例如适用于草地地面、入口地面、球座地面和通道地面。这种草皮地面还可用于网球场、足球场或英式足球场以及用草地的其它运动场。这些运动场的例子是草地曲棍球场、槌球场、草地滚球场、儿童游戏场和棒球场等。用本文所述方法生产的人造草皮地面很贴切地模仿了由天然草地地面运动场所产生的感觉、作用或回弹性。最后的可交织的表面很贴切地模拟了高尔夫球场和类似球场所要求的天然草地地面。这种草皮还可以用在屋脊状表面上、庭院中或甲板上，在这些地方，人造草皮可以形成隔热的不透水的覆盖物。
如图7和9所示，人造草皮可以用在高尔夫球场的球座位置，即用在运动员用球座支承球的区域，以便在此区域进行击球。在这些区域中可以在人造草皮地毯的底片上和底垫上形成许多狭缝30，以便接收用手插入的标准球座。狭缝30的尺寸被定为可以密接地插入球座31。为方便球员找到具体的狭缝位置，可以加上颜色标记32，例如在人造草皮地面上加上适当墨水或油漆标记。图7示出具有细片形成垫的人造草皮，而图8示出没有表面垫的草皮形状。在两种情况下，该狭缝均可以接收高尔夫球的球座。
本发明还可以在下述权利要求书的范围进一步开发。因此我们希望，上述说明只能看作为例示本发明的有效实施例，没有严格限定的意义。
权利要求
1.一种用于高尔夫球场地面或其它草地型运动比赛地面的人造草皮地面，该地面由人造草皮地毯构成，该地毯具有柔性底片及固定在该底片上的用塑料作的间距很近的直立叶片形的股线，该股线形成密集的垫式的外露上表面，上述底片配置在一个弹性的缓冲底垫上，该底垫铺放在一个牢固的表面上，改进包括上述底垫由相当厚的板构成，该板用微孔开放的已膨胀的弹性聚丙烯颗粒模制而成，而上述地毯和其支承底垫很贴切地模拟了部分天然草地高尔夫球场地面例如草地地面或球座地面或通道地面以及类似的草地式的运动场地面。
2.如权利要求1所述的人造草皮地面，上述颗粒聚丙烯的密度在约1.3～2.8磅/英尺3之间，上述底垫的厚度在1/4～12英寸之间。
3.如权利要求2所述的人造草皮地面，上述聚丙烯材料的密度约在1.3～1.9磅/英尺3之间，而厚度约在1～2英寸之间，因此该地面模拟了高尔夫球场的天然的高尔夫草地和球座地面。
4.如权利要求2所述的人造草皮地面，该地面的上述聚丙烯材料的密度约为1.9磅/英尺3，而其厚度约在1/2～1英寸之间，从而形成模拟天然草地网球场的地面。
5.如权利要求2所述的人造草皮地面，该地面的上述聚丙烯材料的密度约为1.3磅/英尺3，上述底垫的厚度约在1～2英寸之间，从而形成模拟天然高尔夫球场的球座部分。
6.如权利要求2所述的人造草皮地面，该地面的上述聚丙烯材料的密度约为1.9英磅/英尺3，而底垫的厚度在约1～2英寸之间，从而形成模拟天然高尔夫球场的草地地面。
7.如权利要求1所述的人造草皮地面，上述底垫是模制的，用密度约在1.3～2.8英磅/英尺3的已膨胀的聚丙烯颗粒模制，其厚度约在1/2～2英寸之间，模制成整体的微孔开放的垫，该垫的密度在约1.5～3英磅/英尺3之间。
8.如权利要求7所述的人造草皮地面，该地面的上述模制底垫的密度约为2.36英磅/英尺3，从而形成模拟天然高尔夫球场草地等地面的地面。
9.如权利要求1所述的人造草皮地面，该地面包括上述股线的上端部分，该上端部分分裂成细片，该细片形成密集的垫并相互缠绕在一起，在该底片的上表面上加一层沙粒式材料，该层材料大体位于交织的细片下面，并基本上充满股线之间的缝隙，上述沙层由上述缠绕的细片覆盖。
10.如权利要求1所述的人造草皮地面，该地面包括由柔性的弹性材料作的粘合剂型的增强层，该增强层涂在底片的下表面上，位于底垫的上表面上，该增强层用合成塑料例如聚氨酯塑料形成。
11.如权利要求1所述的人造草皮地面，该地面包括许多在地毯上形成的间隔开的短狭缝，该狭缝的尺寸被定为可以暂时地接收向下插入的标准尺寸的高尔夫球座，因此高尔夫运动员可以用手将球座插在任何一个选择的狭缝中，该球座用于支承高尔夫球，以便击球。
全文摘要
一种高尔夫球场、网球场和其它草地地面运动场用的人造草皮地面,该人造草皮地面由人造草皮地毯构成,该地毯具有柔性的底片(14)和间距很近的直立的叶片式的股线(12),该股线由塑料构成,形成密集草皮式地面。该地毯被支承在缓冲底垫(18)上,该底垫由一个厚的模制的板构成,该模制板用已膨胀的微孔开放的颗粒聚丙烯模制而成。弹性的可压缩的聚丙烯底垫与人造草皮地毯相结合极贴切地模拟了天然草覆盖的运动场地面。
文档编号E01C13/08GK1264449SQ98807100
公开日2000年8月23日 申请日期1998年6月9日 优先权日1997年6月9日
发明者阿兰·勒米厄 申请人:2752—3273魁北克公司