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用于提供改善的人造草皮系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法

文檔序號:2284810閱讀:325來源:國知局

專利名稱::用于提供改善的人造草皮系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
:本發(fā)明總體上涉及人造草皮和草地。更具體地,本發(fā)明涉及用于提供人造草皮系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)
:常規(guī)的人造草皮或草地系統(tǒng)被用于造景、地毯、和田徑運動場應(yīng)用。一般而言,人造草皮或草地系統(tǒng)可包括附連在基底上的人造草皮以提供所需要的沖擊和/或彈性特性,其中所述基底安裝在多個人造和/或天然材料層上。例如,常規(guī)的人造草皮或草地系統(tǒng)可包括簇絨到一個或數(shù)個編織和/或非編織層中的人造草皮。所簇絨的人造草皮材料可安裝在多個材料層上。例如,這些層可包括排水層、隔離層和減震層。在另一實例中,許多常規(guī)的人造草地系統(tǒng)既需要用于將絨頭紗線或面紗簇絨到其中的主襯布或基底,又需要用于給人造草皮系統(tǒng)提供所需減震和能量恢復(fù)特性的底層。例如,美國專利6,221,445涉及一種具有多個層的人造草皮系統(tǒng),這些層包括減震和排水層以及主層,所述主層具有填充有減震材料的塑料土工格室。簇絨的人造草皮材料可獨立安裝在土工格室的頂部上。常規(guī)的第三代人造草皮系統(tǒng)(諸如橡膠填充物系統(tǒng))可以利用簇絨在基底中的相對較長(40-60mm)的面紗以及諸如沙子、橡膠、EPDM(乙撐丙二烯單體)、TPE(熱塑性彈性體)或者其它合適塑料顆粒等填充材料,以給人造草皮系統(tǒng)提供所需的特性。然而,這些系統(tǒng)會要求使用相對較大數(shù)量的橡膠、EPDM、TPE或其它塑料,從而增加這種人造草皮系統(tǒng)的總成本。上述常規(guī)人造草皮系統(tǒng)中的一部分或全部會具有相對于基底不直立的簇絨紗線,且需要額外的努力和材料將沙子、橡膠、EPDM、TPE或其它塑料顆粒施加到簇絨紗線之間以相對于基底支持或者以其它方式支撐簇絨紗線。將這些材料施加到常規(guī)人造草皮系統(tǒng)中的勞動和材料費用也會增加這種人造草皮系統(tǒng)的總成本??赏ㄟ^G-Max測試來確定人造草皮系統(tǒng)的沖擊和/或彈性特性。這種測試可以在人造表面上進(jìn)行,并且能夠測量人造草皮或草地系統(tǒng)的沖擊力或吸收,且能夠測量表面的震動衰減或硬度。用于確定這些性能的另一種方法是使用FIFA質(zhì)量概念"HandbookofTestmethodsforFootballTurf,(2006年3月出版)中公開的"TheArtificialAthlete"。這種測試通過能夠測量沖擊力、震動吸收和/或能量恢復(fù)的設(shè)備來執(zhí)行。測試表明當(dāng)常規(guī)的人造草皮或草地系統(tǒng)及相關(guān)表面在一段時間內(nèi)重復(fù)受到?jīng)_擊力作用時,這種系統(tǒng)會變緊密,從而增加相關(guān)表面的硬度。因此,需要用于提供具有改善的排水性、減震性、負(fù)載轉(zhuǎn)移、能量恢復(fù)和尺寸穩(wěn)定性的人造草皮系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。另外,需要一種人造草皮系統(tǒng),其能夠提供改善的排水性、減震性、負(fù)載轉(zhuǎn)移、能量恢復(fù)和尺寸穩(wěn)定性。此外,需要一種人造草皮系統(tǒng),與諸如橡膠填充系統(tǒng)這樣的常規(guī)人造草皮系統(tǒng)相比,其使用相對較少的橡膠、EPDM、TPE或塑料。
發(fā)明內(nèi)容除非另外說明,否則在本文中使用的諸如"頂部"、"底部"、"上部"、"下部"、"左部"、"右部"、"前部"、"后部"等術(shù)語都只是用于方便描述,而不希望將本發(fā)明限于特定取向。此外,術(shù)語"人造草皮,,和"人造草地,,可互換使用,但是在任何情況下,使用其中任何一種術(shù)語都是指類似類型的結(jié)構(gòu)和/或系統(tǒng)。本發(fā)明的目標(biāo)通過下面這種織物來實現(xiàn),所述織物包括-第一和第二織物層,其包括沿經(jīng)向的不可收縮的紗線;-第三和第四織物層,其包括沿經(jīng)向的可收縮的紗線;其中5-第一和第二織物層被夾在第三和第四織物層之間,其中-第一和第二織物層在第三和第四層之間成z字形,且交替地與第三和第四層連接,且其中-成z字形的第一和第二織物層相對于彼此偏移半個相位,且相互盤繞。由于夾在第一和第二織物層之間的成z字形的織物層,這種織物提供了一種開放結(jié)構(gòu)。由于這種織物在加熱后提供具有減震性、改善的排水和能量恢復(fù)能力、以及尺寸穩(wěn)定性的管狀開放結(jié)構(gòu),因此這種織物在人造草皮系統(tǒng)方面非常有用。雖然根據(jù)本發(fā)明的這種織物是基于對人造草皮系統(tǒng)的要求研制的,但是這種織物也可以用于其中需要具有類似優(yōu)點的層的其他應(yīng)用場合。本發(fā)明的實施例能夠提供用于提供具有改善的排水性、減震性、負(fù)載轉(zhuǎn)移、能量恢復(fù)和尺寸穩(wěn)定性的人造草皮系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明的一個實施例能夠提供具有編織的管狀織物和簇絨的人造草紗線的人造草皮系統(tǒng)。本發(fā)明的織物在這種情況下具有編織織物層。該織物T以用作主底布或基底,并且用作人造草皮系統(tǒng)的基層。例如,根據(jù)^發(fā)明的織物可以由至少兩種具有不同收縮特性的紗線制成。一種紗線可以具有相對較高的收縮特性,諸如聚乙烯紗線;而另一種紗線則可以具有相對較低的收縮特性或者不具有收縮特性,諸如聚丙烯或聚酯紗線。這些紗線可以編織或以其他方式固定在一起以形成基本平坦的結(jié)構(gòu),然后用面紗進(jìn)行簇絨。面紗可以是人造草紗線或者其他類似類型的紗線。這些面紗可以包括聚丙烯、聚乙烯、尼龍、聚酯、嵌段共聚物或它們的混合物和其他聚合物。編織紗線和面紗一同受到加熱以使相對較高收縮的紗線發(fā)生收縮并使一部分或全部紗線的密度增大和形成管狀織物。在一些情況下,可以用能夠刺穿管狀織物的簇絨針將額外的面紗簇絨到管狀編織織物內(nèi)。在任何情況下,管狀編織織物可以向面紗提供一個或多個不連續(xù)的接觸點以將面紗穩(wěn)定在所需要的位置上,諸如用于穩(wěn)定的直立位置。管狀織物和簇絨的人造草紗線的這種組合能夠提供耐壓力以允許分散負(fù)載,從而減小作用在人造草皮系統(tǒng)上的負(fù)載沖擊。此外,這種組合能夠在人造草皮系統(tǒng)內(nèi)提供多個空間、空隙、通道,并因此改善濕度和排水特性。本發(fā)明還涉及一種用于制造管狀織物的方法,其包括以下步驟-提供根據(jù)本發(fā)明的織物,其中可收縮的紗線是可熱收縮的;-將織物加熱至一定溫度以使第三和第四層的紗線收縮,同時第一和第二層實際上不受影響,從而使得成z字形的相互盤繞的第一和第二層被迫釆取具有綿向縱軸線的管狀結(jié)構(gòu)。通過加熱可收縮的紗線,第一和第二織物層的長度將變小。第三和第四層的長度將保持不變,因為該層由不可收縮的紗線制成。因此,多余的長度必須得到補(bǔ)償。由于第三和第四層已成Z字形,因此不可收縮的紗線將開始彎曲,并且由于成Z字形的第一和第二層已經(jīng)偏移半個相位,因此將形成管狀結(jié)構(gòu)。這些管狀結(jié)構(gòu)因其形狀而固有地堅固,并且能夠提供所需的減震性。該管狀結(jié)構(gòu)還在織物內(nèi)部提供改善排水的通道。在根據(jù)本發(fā)明的方法的進(jìn)一步實施例中,在織物受到加熱而使紗線發(fā)生收縮之前,用面紗對織物進(jìn)行簇絨。當(dāng)織物受到加熱和管狀結(jié)構(gòu)成形時,面紗將在織物的整個厚度上延伸,因此面紗保持與織物垂直且只能彎曲而不能傾斜。也可以首先使紗線收縮,然后用面紗簇絨織物。優(yōu)選地,面紗是草皮狀的以便能夠提供人造草皮系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種人造草皮或草地系統(tǒng),其包括-根據(jù)本發(fā)明制造的作為底層的管狀織物;-設(shè)置在底層頂部上的襯層,其中襯層上簇絨有面紗。在根據(jù)本發(fā)明的該人造草皮系統(tǒng)中,管狀織物被用作具有改善的排水性的減震層,可在其頂部上設(shè)置常規(guī)的人造草皮系統(tǒng)。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的人造草皮系統(tǒng)的示意性橫截面圖;圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的人造草皮系統(tǒng)的透視圖;圖3是圖2所示的人造草皮系統(tǒng)的另一透視圖;圖4是圖2和3所示的人造草皮系統(tǒng)的側(cè)視圖;圖5是圖2-4所示的人造草皮系統(tǒng)的另一側(cè)視圖。具體實施例方式首先參考圖1,示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的人造草皮系統(tǒng)10的示意圖。人造草皮系統(tǒng)10可以至少包括由沿經(jīng)向設(shè)置的兩種不同紗線12、14構(gòu)成的兩層。第一紗線12可以是不收縮或者收縮相對較小的紗線。第一紗線的實例可以是(但不限于)聚乙烯紗線、聚酯紗線或其它任何合適的無收縮或不收縮的紗線。第一紗線12可被用來形成用作人造草皮系統(tǒng)10的第一層16和第二層18的機(jī)織織物。第一層16和第二層18彼此相鄰設(shè)置,并且夾在上層或第三層20與下層或第四層22之間。本發(fā)明的其它實施例可采用這些層的其它配置或組合。第二紗線14可以是收縮相對較大的紗線。第二紗線的實例可以是(但不限于)聚乙烯紗線或其它任何合適的具有較大收縮性的紗線。第二紗線可被用來形成用作人造草皮系統(tǒng)10的第三層20和第四層22的才幾織織物。第一層16和第二層18可以用一根或多根綿紗或原紗24編織在一起。第三層20和第四層22可以將第一層16和第二層18夾在中間,并且所有的層可以用一根或多根綷紗或原紗24編織在一起,或者以另外的方式粘附到一起,從而形成相對平坦的結(jié)構(gòu)。緯紗或原紗24可以沿絆向設(shè)置,并且能夠為構(gòu)成第一、第二、第三和第四層16、18、20、22的紗線12、14提供支撐膜。面紗26可以通過任何合適的簇絨方法或裝置而簇絨到編織結(jié)構(gòu)中。綷紗或原紗24可以為面紗26提供支撐。煒紗或原紗24可以是任何合適類型的紗線,其優(yōu)選(但不必要)具有較低的收縮特性。綷紗或原紗的實例可以是(但不限于)聚丙烯、聚乙烯、尼龍和聚酯。原紗可以是單絲、扁絲、細(xì)紗或者連續(xù)的長絲紗線。面紗的實例可以是(但不限于)聚丙烯、聚乙烯、尼龍和聚酯。經(jīng)紗12、14和蟀紗24也可以是雙組分、單絲、扁絲、細(xì)紗、加掄的、復(fù)絲紗線或它們的任何一種組合以提供所需要的最終用途的性能特性。編織簇絨結(jié)構(gòu)可以被加熱至合適溫度,使第三層20和第四層22的第二紗線14收縮。第三層20和第四層22的第二紗線14的收縮使第一層16和第二層18在第三層20和第四層22之間偏轉(zhuǎn),從而提高整個結(jié)構(gòu)的密度并且使第一層16和第二層18形成多管結(jié)構(gòu)28。面紗26可以由編織簇絨結(jié)構(gòu)、具體由與管狀結(jié)構(gòu)28接觸的多個接觸點30來支撐。通過這種方式,面紗26可以穩(wěn)定和定位在相對于管狀結(jié)構(gòu)28和編織簇絨結(jié)構(gòu)的直立位置上。所得到的具有管狀結(jié)構(gòu)28和相關(guān)面紗26的編織簇絨結(jié)構(gòu)可以被用作能夠提供所需的減震、負(fù)載轉(zhuǎn)移、土壤加固和排水特性的人造草皮系統(tǒng)IO或其組成部分。管狀結(jié)構(gòu)28提供用于將水排出人造草皮系統(tǒng)IO和允許擠壓人造草皮系統(tǒng)的通道,從而提供所需的減震特性。雖然面紗26已被描述成在加熱之前被簇絨到編織結(jié)構(gòu)中,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將可以理解的是可以在簇絨之前對編織結(jié)構(gòu)進(jìn)行加熱以形成管狀結(jié)構(gòu)28。在本發(fā)明的其它實施例中,可以根據(jù)需要通過操縱紗線(諸如12、14)的類型和/或變化引起各種紗線收縮的加熱溫度和保持時間來改變?nèi)嗽觳萜は到y(tǒng)10的一種或多種特性,諸如減震性、負(fù)載轉(zhuǎn)移、土壤加固、能量恢復(fù)、排水以及尺寸等。例如,第一和第二紗線(諸如12、14)可以由其它類型的合適聚合物制成,所述聚合物提供在加熱之后可以形成厚約20mm的人造草皮系統(tǒng)的不同收縮特性。在另一實施例中,人造草地系統(tǒng)可以由在加熱之后提供可以形成厚約100mm的人造草皮系統(tǒng)的不同收縮特性的合適聚合物制成。人造草地系統(tǒng)的其它實施例可以由在加熱之后提供可以形成厚度在20至100mm之間的人造草皮系統(tǒng)的不同收縮特性的合適聚合物制成。另外,本發(fā)明的其它實施例可以采用不同的加熱溫度、保持時間9和替代性的加熱方法以操縱和獲得所需要的人造草皮系統(tǒng)(諸如10)特性。例如,可以利用熱風(fēng)爐或紅外加熱方法在環(huán)境壓力下、在150華氏至400華氏之間對人造草皮系統(tǒng)(諸如IO)的編織簇絨結(jié)構(gòu)加熱十秒至約5分鐘。必要時,圖1中的上述實施例可以采用其它層、材料和織物以提供合適的具有人造草地或草皮的場地?,F(xiàn)在參見圖2-5,根據(jù)本發(fā)明實施例的人造草地系統(tǒng)100被示出具有簇絨穿過編織結(jié)構(gòu)104的人造草紗線102。所示編織結(jié)構(gòu)可以由沿經(jīng)向設(shè)置的至少兩種紗線106、108和沿綷向設(shè)置的蟀紗或原紗110制成。示出的兩種紗線106、108可以具有不同收縮特性,以便在編織結(jié)構(gòu)受到加熱時至少一種紗線會收縮。人造草紗線102可在加熱之前簇絨到編織結(jié)構(gòu)中。如圖2-5所示,在加熱之后,編織的紗線形成管狀結(jié)構(gòu)112,其將簇絨的人造草紗線102支撐在相對于管狀結(jié)構(gòu)112成約90度角的相對直立的位置上。所形成的人造草皮系統(tǒng)100可為人造草皮或草地系統(tǒng)提供改善的減震性、負(fù)載轉(zhuǎn)移、土壤加固、能量恢復(fù)和排水特性。上述系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和方法說明了包含在本發(fā)明中的新構(gòu)思的示意性實施例。其它系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和方法也是可能的。雖然已具體參考這些具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述,但是也可以在該文獻(xiàn)所描述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行改變和改進(jìn)。例如,本發(fā)明的技術(shù)也可以和其它類型的合適纖維、材料或織物一同使用。依照FIFA的質(zhì)量概念"HandbookofTestmethodsforFootballTurP(2006年3月出版)的"ArtificialAthlete"法對根據(jù)本發(fā)明的人造草皮系統(tǒng)進(jìn)行測試。根據(jù)本發(fā)明的人造草皮系統(tǒng)的構(gòu)造如下地趁細(xì)節(jié)織距(stichrate)17針/10cm針距3/4英寸針數(shù)8924針/m210草高62mm在這個長度中,有12mm進(jìn)入根據(jù)本發(fā)明的織物面紗11000dtex,6股線單絲12面紗重量1300g/m2(在根據(jù)本發(fā)明的織物中)根據(jù)本發(fā)明的織物細(xì)節(jié)熱處理前的織物重量390g/m2熱處理后的織物重量550g/m2近似收縮系數(shù)45%織物厚度12mm第一層16和第二層18是聚丙烯單絲紗線,其在115。C下收縮系數(shù)較小或者近似為零;第三層20和第四層22是聚乙烯紗線,其在115。C下收縮水平較高。關(guān)于參考材料,釆用具有下列細(xì)節(jié)的常規(guī)人造草皮系統(tǒng)地趙細(xì)節(jié)織多巨174t/10cm針距3/4英寸針數(shù)8924針/m2草高50mm(在平織物中)面紗11000dtex,6股線面紗重量1060g/m2(在平織物中)平織物由針織在一起的2編織織物構(gòu)成的多層織物重量265g/m2織物由聚丙烯扁絲紗線編織而成。測試?yán)酶鶕?jù)FIFA測試方法04(減震性的測定)的"ArtificialAthlete"來執(zhí)行。測試結(jié)果如下:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>從測試結(jié)果中可明顯看出根據(jù)本發(fā)明的人造草皮系統(tǒng)的減震性要好于常規(guī)的人造草皮系統(tǒng)。顯然,使用少量橡膠填充物能夠獲得所需的減震水平。權(quán)利要求1.一種織物,其包括-第一和第二織物層,其包括沿經(jīng)向的不可收縮的紗線;-第三和第四織物層,其包括沿經(jīng)向的可收縮的紗線;其中-第一和第二織物層被夾在第三和第四織物層之間,其中-第一和第二織物層在第三和第四層之間成Z字形,并且交替地與第三和第四層連接,且其中-成Z字形的第一和第二織物層相對彼此偏移半個相位,并且相互盤繞。2.如權(quán)利要求l所述的織物,其中所述織物層是編織層。3.如權(quán)利要求1或2所述的織物,其中所述不可收縮的紗線包括聚丙烯或者聚酯。4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的織物,其中所述可收縮的紗線包括聚乙烯。5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的織物,其中面紗被設(shè)置到織物層的至少之一中。6.如權(quán)利要求5所述的織物,其中通過簇絨設(shè)置所述面紗。7.如權(quán)利要求6所述的織物,其中所述面紗貫穿所有織物層。8.如權(quán)利要求5或6所述的織物,其中所述面紗包括聚丙烯、聚乙烯、尼龍或者聚酯、嵌段共聚物或它們的混合物和其他聚合物。9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的織物,其中所述織物層通過一根或多根綽紗或原紗相互附連。10.—種用于制造管狀織物的方法,其包括以下步驟-提供根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的織物,其中可收縮的紗線是可熱收縮的;-將所述織物加熱至一定溫度以使第三和第四層的紗線收縮,同時第一和第二層基本上不受影響,從而使得成Z字形的相互盤繞的第一和第二層被迫采取沿蟀向具有縱軸線的管狀結(jié)構(gòu)。11.如權(quán)利要求9所述的方法,其中在將所述織物加熱至使所述紗線收縮之前由面紗簇絨所述織物。12.—種人造草皮或草地系統(tǒng),其包括根據(jù)權(quán)利要求10制造的管狀織物,其具有草皮狀的面紗。13.—種人造草皮或草地系統(tǒng),其包括-根據(jù)權(quán)利要求9制造的作為底層的管狀織物;-設(shè)置在所述底層頂部上的襯層;其中,所述襯層簇絨有面紗。全文摘要本發(fā)明的實施例能夠提供用于提供人造草皮系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的一個實施例能夠提供具有編織管狀織物(104)和簇絨人造草紗線(102)的人造草皮系統(tǒng)(100)。例如,編織管狀織物可由至少兩種具有不同收縮特性的紗線(106,108)制成。本發(fā)明的各種實施例可以向人造草皮或草地系統(tǒng)提供改善的排水性、減震性、負(fù)載轉(zhuǎn)移和尺寸穩(wěn)定性特性。文檔編號E01C13/08GK101484641SQ200780024708公開日2009年7月15日申請日期2007年6月1日優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日發(fā)明者D·M·瓊斯,K·N·金,R·P·羅辛申請人:曇卡賽爾巴克有限公司
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