改进的合成草皮系统的方法和设备的制作方法

专利名称：改进的合成草皮系统的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及合成表面；更具体地说合成草皮系统。
背景技术：
合成草皮表面替代天然草地表面的应用是为人熟知的。天然 草地表面通常需要大量的维护工作，不耐磨，而且在部分或全部封闭 的运动场内生长得不好。相反，合成草皮表面要求更少维持，耐磨得 多并能用于封闭起来的运动场。目前的合成草皮系统也比过去使用的 那些更美观。为此，在许多应用中合成草皮系统越来越多地用于代替 天然草地表面；例如室内和室外康乐，没施、才几场和家庭和工业景观。一些合成草皮表面包括代表天然草的叶片的各种材料的纤 维或带状物，该纤维或带状物从背衬构件或垫子垂直延伸出来，该背 衬构件通常置于准备好的表面，例如压实土、岩石、石头等，和其组 合的上面。颗粒材料的层(通常称为充填物)可以置于该背衬构件上 方并散布在纤维当中，其中该纤维延伸贯穿该充填物且到该充填物上 面。该充填层可以包括数道含硬颗粒和弹性颗粒的颗粒材料，例如沙 子、橡胶和其结合；并且还能够对合成草皮系统提供一定的弹性。如 果希望更大弹性，则可以将该背衬构件置于一层衬垫材料上方。合成草皮系统通常用作包括人以及动物参与者的许多运动 竟赛中的运动面。 一些竟赛参与者可能具有存在的对它们皮肤的裂伤 和擦伤；或可能在与其它参与者或与运动面本身直接接触过程中遭受 这样的小伤害。此外，参与者的体液(汗或唾液等)可能在运动期间接触运动面。显然，这样的环境可能促进气味引起剂、细菌和病毒的
生长或维持其存在；并且参与者处于接触此类微生物的危险中。虽然 运动面的定期清洁通常包括在预定维护程序中，但是仍希望进一步阻 止这些微生物的增殖和改进合成草皮系统的净化。本发明旨在解决这些以及其它问题。

发明内容
本发明涉及具有对光源敏感的抗微生物清洁组分的合成草 皮系统。该合成草皮系统还包括背衬构件和充填层，该背衬构件具 有许多操作上与其附着的纤维或带状物(代表天然草的叶片)，该充 填层贴紧该背衬构件设置并分散在该许多纤维当中。在本发明的另一个方面中，清洁组分包括光催化剂。将该光 催化剂引入该许多纤维和充填层中至少之一的一部分中。即，该光催 化剂操作上与该许多纤维和/或充填层中至少之一的一部分附着，或整 合在其内。本发明另一个方面涉及改进合成草皮系统卫生环境的方法， 该合成草皮系统包括操作上与背衬构件附着的许多纤维并具有颗粒材 料的充填层，该颗粒材料的充填层贴紧该背村构件并分散在该许多纤 维当中，该方法包括以下步骤选择施加到合成草皮系统至少一部分 上的光催化剂；和操作上将所选的光催化剂引入到该合成草皮系统的 一部分中。在本发明另 一个方面中，光催化剂对可见和/或不可见光敏感。本发明的目的是为合成草皮系统提供清洁能力以抗击杂 质、微生物和它们相关的影响。本发明另一个目的是为合成草皮系统提供清洁、消毒和氧 化性能以便改进其卫生环境。应该理解的是本说明书中^f吏用的术语"incorporate"、 "incorporated" 、 " incorporat ion"等通常包括通过合成草皮系统制统的一部分(更具体地说，纤维和/或充填颗粒材料)操作性整合和/
或粘贴。这些方法包括但不限于用充填颗粒材料和/或可成型类似树 脂的组合物涂覆，浸涂，喷涂，粉末化，浸渍和旋涂包含该清洁组分 的组合物以得到含该清洁组分的充填层或合成纤维。通过阅读本文撰写的描述、附图和权利要求，本发明的这 些和其它的方面将变得显而易见。


现将参照附图描述本发明，其中图l是本发明合成草皮系统的部分剖视图；图2是本发明描绘充填层的一个实施方案的部分剖视图，该
充填层包括颗粒材料，清洁组分的部分操作上与该颗粒材料附着；图3是本发明描绘合成纤维的另一个实施方案的部分剖视
图，清洁组分的部分操作上与该合成纤维附着；图4是本发明描绘充填层的另一个实施方案的部分剖视图，
该充填层包括颗粒材料，清洁组分的部分操作上与该颗粒材料整合； 和图5是本发明描绘合成纤维的另一个实施方案的部分剖视 图，清洁组分的部分操作上与该合成纤维整合。
具体实施例方式虽然本发明容许有多种不同形式的实施方案，但在附图中 所示出和将在这里详细描述的一个或多个实施方案的前提是本公开内 容将视为是对本发明原理的举例说明，而不表示将本发明限于举例说 明的实施方案。应该理解的是本文涉及的相同或相似的元素和/或组分在 整个附图中等同于相同的参考符号。本发明的一个实施方案在图1作为合成草皮系统10部分示 出，该合成草皮系统10包括置于基材13上方的背衬构件12。基材13可 以包括准备好的表面例如夯实的土壤、柏油、石头或砾石床或它们的 结合。许多纤维14操作上固定到背衬构件12上。纤维14可以包括各种类型的合成纤维，例如树脂、聚合物等。经由合成草皮系统领域中普
通技术人员任何可接受的手段例如胶合、熔融、缝合或植绒将纤维14 附着到背衬构件12上。颗粒材料16的层(通常称为充填物)置于背衬 构件12上方并散布在许多纤维14之间。颗粒材料16的充填层可以包括 例如，含硬物，例如沙子；和弹性物，例如橡胶、低温橡胶和硫化橡 胶；颗粒和其结合的一个或多个道。对光敏感的清洁组分18操作上与纤维14和/或充填物16结 合。参见图2-5。清洁组分18可以引入整个纤维14和/或充填物16,或 其部分。即，清洁组分18可以仅引入到充填层的一个或多个道中，或 引入到在充填层上方延伸的纤维14的部分中。清洁组分18通过暴露于光源下时产生活性氧促进周围区域 的清洁，除臭，去污，净化和其结合并且使用当接收光能时在纤维14 (和/或充填物的颗粒材料16)的表面上产生的环境净化材料。即，清 洁组分18使大气中的有害物质例如N0x分解；吸收和分解气味；杀死细 菌；和通过将纤维14和/或颗粒材料16的聚集杂质例如粉尘的表面上的 油分解提高清洁度。清洁组分18优选是通常放大或加速日光作用，例如水净化、 污染防止、抗细菌、除臭和空气净化(溶解NOx)的光催化剂。当暴露 于光源下时，光催化剂18产生表面氧化以排除或减少有害物质例如有 机或无机化合物，和附近的细菌或病毒。能够用于本发明的一些类型的光催化剂18是氧化或二氧化 钛，例如Ti02，或超细氧化锌ZnO;然而，也可以采用其它光催化剂， 例如硫醚-半导体，氧化物-半导体。氧化钛是可以化学上被光激活的 氧化物-半导体。虽然氧化钛对人无害，但是它能够分解与它接触的有 机材料，并且对单细胞生物例如真菌具有强烈影响。氧化钛的抗细菌 效果由在氧化钛的光催化反应期间毒素的吸收和分解所引起。强抗细菌效果在爆光(紫外辐射)时产生。在辐射期间， 使用适合与光催化剂18配合的光波长。光可以包括各种波长，可见和 不可见光，并且可以从天然或人工源发射，例如日光、白炽灯、荧光灯和其结合。在光影响下，氧化钛倾向于使有机材料分解。氧化钛的
杀菌效果(消毒)是氯化的大致三倍，是臭氧化的150%。清洁组分18可以呈各种形式，例如粉末、颗粒；并且可以 使用本领域普通技术人员已知的任何可接受的技术与纤维14 (或充填 颗粒材料16)结合，例如溶胶凝胶法、喷涂、涂覆、浸涂、粉末化、 烘烤和旋涂。参照图2和3 ，通过使用粘结剂例如粘合剂树脂或聚合物粘 附于相应的表面将清洁组分18与纤维14和充填颗粒材料16结合。在清 洁组分不能与纤维整合的应用中使清洁组分18与纤维14的表面粘附是 尤其有利的。可以使用将清洁组分18粘附到纤维14的表面上的各种常 规技术，例如将分散体喷射或涂覆到纤维上，或许采用粘结剂。当使 用粘结剂将清洁组分18粘附到纤维14上时，例如在后加工步骤中，所 得纤维的"感觉"可能改变并且影响该纤维的特性。虽然可以经由粘贴到构成这些元素的表面的至少某一部分 (并因此能够接收光)而将清洁组分18与纤维14和/或充填颗粒材料16 结合，但是应该理解的是，也可以通过整合在纤维或充填颗粒材料的整 个组合物中将清洁组分与这些元素结合。参见图4和5。可以使用将清 洁组分18整合到纤维14中的各种常规技术，例如在有或者没有粘结剂 的情况下用含清洁组分18的分散体浸渍该纤维。在本发明的一个实施 方案中，可以通过将包含该清洁组分和能够形成纤维或带状物的聚合 物的組合物纺纱，从而将清洁组分l8整合到纤维14中。对于将清洁组分18与合成、半合成或再生纤维结合的应用， 可以使用包括可成型聚合物的常规纺纱技术。纺纱方法可以根据打算 使用的聚合物的类型选择，例如湿法纺纱、干法纺纱、湿-干法纺纱、 熔融纺纱和其它已知的技术。因为清洁组分牢固地担载在纤维和其表 面内，所以将清洁组分18整合到纤维14中是有利的。其它方法也可以用于生产本发明的纤维14，例如将清洁 组分18添加到纤维聚合物的材料浆料中；制备预聚物并在该预聚物缩 聚之前立即向其中添加清洁组分；和，在可成型聚合物的制备之后而该聚合物仍处液态时立即将清洁组分添加到该聚合物中。本发明的清
洁组分18可以包括高催化活性并且有时根据聚合物的种类而可能影响 聚合工艺。当将呈粉末例如细颗粒形式的清洁组分18添加到聚合物中 时，颗粒的凝结可能发生导致纤维14的形成可能是困难的；并且即使 形成纤维，其强度也可能不可接受地削弱。因此，可以将清洁组分18 按浆料形式添加，该浆料可通过将粉末状清洁组分18分散到适合的分 散介质中而获得。因此，包含其中引入的清洁组分18的纤维14的生产不受限 制并且可以通过任何可以接受已知的技术构造，包括在纤维的聚合 过程中，或之后立即添加清洁组分18;将清洁组分添加到聚合物批料 中并之后形成纤维；或在从纺纱喷嘴纺出聚合物之前在任何步骤将清 洁组分添加到聚合物中。同样地，包含其中引入的清洁组分18的充填颗粒材料16, 例如弹性橡胶(硫化、低温橡胶)的生产不受限制并且可以通过任何 可以接受已知的技术构造。即，清洁组分18可以操作上整合在充填颗 粒材料16内，或与之附着。另外，纤维14或充填颗粒材料16的物理构型不受限制并且 根据产品的用途可以选自宽范围的形状和尺寸。纤维14的结构可以是 简单或复杂的，例如由包含不同浓度的清洁组分18的部分组成的复合 (混合)构型。在考虑清洁组分18的选择时，其相对于纤维14，或充 填颗粒材料16的尺寸和结构的尺寸和/或用量也应该被考虑以致不会 不利地影响清洁组分的光敏感度和清洁效率。认为本发明的合成草皮系统l 0还可以包括各种常规添加剂 例如，抗氧化剂、阻燃剂、抗静电剂、着色剂、润滑剂、抗微生物剂、 防虫剂、防霉菌/生霉剂、紫外线吸附剂、去光剂(消光剂)、蓄热剂 等。同样地，可以包括吸附剂组分、除臭剂和/或抗微生物金属组分， 例如银、锌、铜以扩展本发明的抗微生物范围。此外，根据所选的纤 维14的用途和种类，可以通过任何附加的加工技术处理纤维，例如原纤化、假捻、交织、巻曲、浸碱、防缩、防皱、亲水、防水和防染设
计(resist styling)(防染印花)。虽然已经举例说明并描述了具体实施例，但可以想到进行 许多修改，只要不明显偏离本发明的精神，并且保护范围仅仅由所附
权利要求书限制。
权利要求
1. 合成草皮系统(10)，包括背衬构件(12)；操作上与该背衬构件附着的许多纤维(14)；充填层(16)，包括许多贴紧该背衬构件并分散在该许多纤维当中的颗粒材料；和操作上与至少一部分该充填层附着的清洁组分(18)，其中该清洁组分对光源敏感。
2. 权利要求1的合成草皮系统，其中该清洁组分与许多纤维中之一 的至少一部分整合。
3. 权利要求1的合成草皮系统，其中该清洁组分与许多纤维中之一 的至少一部分操作上附着。
4. 权利要求3的合成草皮系统，其中该清洁组分涂覆到许多纤维中 之一的至少一部分上。
5. 权利要求1的合成草皮系统，其中该清洁组分对可见光敏感。
6. 权利要求1的合成草皮系统，其中该清洁组分对不可见光敏感。
7. 权利要求1的合成草皮系统，其中该清洁组分是光催化剂。
8. 权利要求7的合成草皮系统，其中该光催化剂是氧化钛。
9. 权利要求7的合成草皮系统，其中该光催化剂是氧化锌。
10. 权利要求1的合成草皮系统，其中该清洁组分与充填层的许多 颗粒材料中之一的至少一部分整合。
11. 权利要求10的合成草皮系统，其中该清洁组分是光催化剂。
12. 权利要求11的合成草皮系统，其中该光催化剂是氧化钛。
13. 权利要求11的合成草皮系统，其中该光催化剂是氧化锌。
14. 权利要求11的合成草皮系统，其中该清洁组分涂覆到充填层的 许多颗粒材料中之一的至少一部分上。
15. 权利要求14的合成草皮系统，其中该清洁组分是光催化剂。
16. 权利要求14的合成草皮系统，其中该光催化剂是氧化钛。
17. 权利要求14的合成草皮系统，其中该光催化剂是氧化锌。
18. 包括许多操作上与背衬构件(12)附着的许多纤维(14)的合 成草皮系统(10)，该合成草皮系统包括充填层(16)，包括许多贴紧该背村构件并分散在该许多纤维当 中的颗粒材料；其中对光源敏感的光催化剂(18)操作上与该充填层 的至少一部分附着。
19. 权利要求18的合成草皮系统，其中该光催化剂与许多纤维中之 一的至少一部分整合。
20. 权利要求18的合成草皮系统，其中该光催化剂涂覆在许多纤维 中之一的至少一部分上。
21. 权利要求18的合成草皮系统，其中该光催化剂对可见光敏感。
22. 权利要求18的合成草皮系统，其中该光催化剂对不可见光敏感。
23.权利要求18的合成草皮系统，其中该光催化剂是氧化钛。
24.权利要求18的合成草皮系统，其中该光催化剂是氧化锌。
25.权利要求18的合成草皮系统，其中该光催化剂涂覆到许多颗粒 材料中之一的至少一部分上。
26. 权利要求18的合成草皮系统，其中该充填层的颗粒材料是橡胶。
27. 改进合成草皮系统(10 )卫生环境的方法，该合成草皮系统(10 ) 包括操作上与背村构件(12)附着的许多纤维(14)并具有颗粒材料 的充填层(16)，该颗粒材料中的充填层(16)贴紧该背衬构件并分 散在该许多纤维当中，该方法包括以下步骤选择施加到合成草皮系统至少一部分上的光催化剂(18); 将所选的光催化剂引入该合成草皮系统的一部分中； 操作上将许多纤维与背衬构件附着；和 将颗粒材料的层分散在该许多纤维当中。
28. 权利要求27的方法，还包括将所选的光催化剂引入到该许多 纤维中。
29. 权利要求27的方法，还包括将所选的光催化剂整合到该许多 纤维的至少一部分上。
30. 权利要求27的方法，还包括将所选的光催化剂附着到该许多 纤维的至少一部分上。
31. 权利要求27的方法，还包括将所选的光催化剂引入到分散在该许多纤维当中的颗粒材料的层中。
32. 权利要求27的方法，还包括将所选的光催化剂整合到分散在 该许多纤维当中的颗粒材料的层的至少一部分中。
33. 权利要求27的方法，还包括将所选的光催化剂附着到分散在 该许多纤维当中的颗粒材料的层的至少一部分上。
全文摘要
合成草皮系统(10)的方法和系统包括操作上与背衬构件(12)附着的许多纤维(14)。颗粒材料(16)的充填层位于背衬构件(12)附近并分散在该许多纤维(14)当中，其中清洁组分(18)操作上与该纤维和/或充填层附着。
文档编号A01N59/16GK101426979SQ200780014635
公开日2009年5月6日 申请日期2007年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者J·吉尔曼, J·普雷沃 申请人:菲尔德特夫塔克特公司