ИСКУССТВЕННЫЙ ГАЗОН, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ИСКУССТВЕННОГО ТРАВЯНОГО ПОКРЫТИЯ СПОРТИВНОГО ПОЛЯ
ARTIFICIAL LAWN, IN PARTICULAR, FOR ARTIFICIAL GRASS COATING OF SPORTS FIELD

Изобретение относится к искусственному газону, в частности, для искусственного травяного покрытия спортивного поля, содержащего искусственный мат, сформированный из носителя, к которому прикреплены волокна типа искусственной травы.
Изобретение также относится к такому искусственному мату.
В настоящее время синтетические материалы используют для самых разнообразных целей, в частности в последние несколько лет наблюдался сильный рост использования всех видов пластиков в искусственных газонах для спортивных полей. Совершенствование волокна типа искусственной травы и искусственных травяных покрытий спортивных полей, изготавливаемых с использованием такого волокна, расширилось до таких размеров, что сейчас можно застилать спортивные поля искусственными травяными покрытиями, которые сложно отличить от спортивных полей с натуральным травяным покрытием в отношении их внешнего вида и, в частности, в отношении их игровых характеристик.
В последние несколько лет исследования были направлены, в частности, на совершенствование волокна типа искусственной травы для его использования в искусственных газонах для спортивных полей, при этом во время исследований принимали во внимание тот факт, что для каждого отдельного вида спорта существуют особые собственные требования, предъявляемые к грунту под растительным слоем и к поверхностным свойствам материала.
Стандартные синтетические материалы, используемые в настоящее время для изготовления волокна типа искусственной травы, включают полипропилен, полиамид и/или полиэтилен. Преимущество таких материалов заключается в том, что их можно изготавливать, сохраняя их низкую стоимость, и их легко вырабатывать, и в том, что упомянутые синтетические материалы легко перерабатывать в волокно типа искусственной травы путем вытяжки. Упомянутые волокна, имеющие особую длину, прикрепляют к носителю, например, тафтинговым способом. Недостатком существующего в настоящее время волокна типа искусственной травы в сравнении с натуральной травой является риск получения травм из-за значительно большего сопротивления трения, возникающего между кожей игрока и волокном типа искусственной травы.
Этот последний недостаток в настоящее время в существенной степени устранен благодаря использованию гранулированного наполнителя, например зерен резины или пластика, между синтетическими волокнами типа травы, как это, например, раскрыто в документе WO 2005/124028. Этими зернами наполнителя не только обеспечивают более мягкую, демпфирующую игровую поверхность, на которой таким образом игроки менее подвержены травмам, но благодаря им также обеспечивают оптимальные игровые характеристики, сходные с аналогичными характеристиками натуральной травы. Однако использование наполнителя в искусственном травяном покрытии спортивных полей имеет ряд недостатков. К ним относится не только то, что настилание такого искусственного травяного покрытия спортивного поля требует больших трудозатрат, но при эксплуатации искусственного травяного покрытия спортивного поля с наполнителем требуется техническое обслуживание также и после его настилания.
В течение последних нескольких лет был создан ряд структур в качестве альтернативных решений, без наполнителя, например, раскрытых в документах WO 01/96664 и US 2003/099787.
Недавние исследования были основаны на соединении существующих технологий с новыми усовершенствованными разработками для создания структур без наполнителя, игровые характеристики которых можно было бы легче регулировать, чем при использовании существующих в настоящее время структур без наполнителя. Эти усовершенствованные разработки, в частности, относятся к соединению компонентов и волокон различной длины, диаметра, формы и/или компонентов и волокон, изготовленных из различных синтетических материалов, среди которых одно волокно пригодно для обеспечения хороших игровых свойств, например качения мяча, а другие волокна пригодны для обеспечения более сильного удерживания и уменьшения сопротивления трения, или поглощения толчков и восстановления энергии для уменьшения при этом риска получения травм.
Соответствующее сочетание компонентов и технологий основано на анализе конструкции всей структуры искусственного травяного покрытия, где структура состоит из нескольких слоев, т.е. из верхнего слоя, среднего слоя и нижнего слоя. На каждый слой структуры возлагается часть функциональных свойств всей структуры. На верхний слой в основном возлагаются функции, связанные с обеспечением внешнего вида спортивного поля, но также, например, с обеспечением возможности безопасного выполнения подкатов и надлежащего качения мяча. На средний слой возлагаются функции, связанные в основном с обеспечением устойчивости игрока на поле, стабильности и поглощения слабых толчков (отскок мяча). В дополнение к этому на нижний слой возлагаются функции, связанные в основном с поглощением сильных толчков (взаимодействие игрока с полем). Кроме того, важным функциональным требованием является соответствующий баланс между поглощением толчков и восстановлением энергии. Это те свойства, которые должны были быть воплощены в технологии и компоненты во время более поздней стадии исследований.
Задачей изобретения является создание нового типа искусственного газона, обладающего улучшенными свойствами, связанными со спортивными функциями покрытия, среди которых улучшенное поглощение толчков и восстановление энергии путем интегрирования функциональных характеристик множества слоев структуры, что, в частности, исключает потребность в использовании материала-наполнителя, без неблагоприятных воздействий на игровые характеристики спортивного поля и уменьшения таким образом риска получения травм игроками.
Согласно изобретению носитель, по меньшей мере, частично обеспечивают, по меньшей мере, одним дополнительным материалом-компонентом, где дополнительный материал-компонент обладает способностью к увеличению объема и постоянному сохранению увеличенного объема на упомянутой части носителя под влиянием внешних побуждающих воздействий после включения (материала-компонента) в искусственный мат. Таким образом, можно создать искусственный мат, который может быть изготовлен путем использования стандартных технологий изготовления, в котором дополнительный материал-компонент в носителе вспенивают и он превращается, например, в демпфирующий слой после изготовления. Использование дополнительного материала-компонента, который может увеличиваться в объеме и постоянно сохранять увеличенный объем, по меньшей мере, на части носителя, позволяет создавать искусственный газон, обладающий дополнительным демпфирующим свойством, благодаря чему оказывается положительный эффект на игровые характеристики спортивного поля, например поглощение толчков, восстановление энергии и деформацию в вертикальном направлении, которые, кроме того, ведут к уменьшению количества травм игроков.
В особом варианте выполнения дополнительный материал-компонент предпочтительно равномерно распределяют в носителе для получения эффективного искусственного газона.
Более конкретно, дополнительный материал-компонент может быть включен в носитель в виде волокна или нитей, которые могут быть заработаны простым способом посредством использования известных технологий изготовления, например тафтингового способа, ткачества или вязания. В этом случае также можно реализовать хорошо регулируемое равномерное распределение дополнительного материала-компонента в носителе.
Более конкретно, согласно изобретению дополнительный материал-компонент может быть включен в носитель в форме, по меньшей мере, одного слоя, который может быть или не быть интегрирован в остальную часть носителя. Это также ведет к улучшению носителя, содержащего равномерно распределенный дополнительный материал-компонент, в результате чего получают эффективный демпфирующий слой после того как на носителе произойдет увеличение объема и будет постоянно сохраняться увеличенный объем.
Более функциональное искусственное травяное покрытие спортивного поля, обладающее улучшенными игровыми характеристиками, может быть получено путем отделения промежуточным слоем слоя упомянутого дополнительного материала-компонента от еще одного слоя упомянутого дополнительного материала-компонента.
Использование нескольких слоев, каждый из которых состоит из различных дополнительных материалов-компонентов, посредством которых сообщают постоянно сохраняемый увеличенный объем на их части носителя под влиянием внешних побуждающих воздействий, позволяет усовершенствовать искусственное травяное покрытие спортивного поля в зависимости от вида спорта, занятия которым предполагается проводить на этом поле.
Кроме того, может быть предпочтительным изготовление носителя из сшитых материалов, что позволяет увеличить срок службы носителя, так как носитель, полученный таким образом, обладает улучшенной ползучестью.
Даже более функциональный вариант выполнения искусственного газона согласно изобретению отличается тем, что, по меньшей мере, первую группу волокон для искусственного травяного покрытия спортивного поля снабжают, по меньшей мере, одним из вышеупомянутых дополнительных материалов-компонентов. В этом случае также искусственному мату может быть придана дополнительная игровая характеристика как результат постоянного сохранения увеличенного объема, который сообщают волокну типа искусственной травы, благодаря чему, помимо прочего, снижают риск получения травм игроками.
В этом варианте выполнения также дополнительный материал-компонент может быть равномерно распределен в волокне типа искусственной травы.
Более конкретно, волокно для искусственного травяного покрытия спортивного поля является экструдированным волокном, что позволяет изготавливать упомянутое волокно посредством использования известных технологий экструдирования.
Кроме того, предпочтительно, чтобы волокно для искусственного травяного покрытия спортивного поля было сшитым волокном, так как это позволяет увеличить срок службы волокна, потому что волокно для искусственного травяного покрытия спортивного поля, полученное таким образом, обладает улучшенной стойкостью к расщеплению и износу.
Установлено, что эффективно использовать дополнительный материал-компонент согласно изобретению в виде пеноматериала, так как это позволяет придавать искусственному мату дополнительные функциональные характеристики, например дополнительные демпфирующие свойства и эластичность.
Например, пеноматериал может состоять из смеси, состоящей из одного или нескольких полимерных материалов, соединенных, по меньшей мере, с одним химическим пенообразующим материалом, совместимым с упомянутой смесью. Примерами химических пеноматериалов (также называемых пенообразующими материалами), пригодных для данного изобретения, могут служить азосоединения, гидразид, карбазиды, тетразоли, нитрозосоединения и карбонаты. Условия процесса и надлежащий пенообразующий материал или сочетание пенообразующих материалов взаимозависимы и их следует таким образом выбирать так, чтобы они сочетались друг с другом. В смесь можно добавлять катализаторы, которые оказывают влияние на момент активации пенообразующих материалов для оптимизации таким образом процесса получения носителя и/или волокна типа искусственной травы, обладающих способностью к увеличению объема.
Более конкретно, пеноматериал после увеличения объема и при постоянном сохранении увеличенного объема имеет структуру с закрытыми порами, которая предпочтительнее структуры пены с открытыми порами.
Структура с закрытыми порами обладает более продолжительным сроком службы при воздействии, например, относительно сложных погодных условий (например, грязи, температуры ниже ноля и влажности), так что игровые характеристики искусственного травяного покрытия спортивного поля сохраняются независимо от сезона, присутствия грязи, а также независимо от погодных условий.
В особенном варианте выполнения изобретения дополнительный материал-компонент может увеличиваться в объеме и постоянно сохранять увеличенный объем, по меньшей мере, на части носителя под влиянием тепла.
В функциональном варианте выполнения искусственное травяное покрытие спортивного поля может быть, согласно изобретению, охарактеризовано как искусственное травяное покрытие, в котором волокна спортивного назначения первой группы расположены между волокнами спортивного назначения второй группы, и волокна спортивного назначения первой группы могут быть расположены между волокнами спортивного назначения, по меньшей мере, третьей группы.
Изобретение ниже пояснено более подробно со ссылками на чертежи, на которых изображено:
на Фиг.1 и 2 - схематически небольшое количество вариантов выполнения искусственного газона и, в частности, искусственное травяное покрытие спортивного поля, содержащее волокно типа искусственной травы;
Фиг.3 - подробный вид варианта выполнения волокна типа искусственной травы согласно изобретению;
Фиг.4 - подробный вид другого варианта выполнения волокна типа искусственной травы согласно изобретению.
На Фиг.1 и 2 показан вариант выполнения известного искусственного газона 10, в котором можно использовать стандартные волокна типа искусственной травы. На обоих чертежах искусственный газон 10 содержит носитель 1, к которому прикреплено несколько волокон 2 типа искусственной травы, например, тафтинговым способом.
Волокна типа искусственной травы, в общем, изготовлены из одного или большего числа волокон 2a-2b-2c-2d- и.т.д. типа искусственной травы, которые могут состоять из фибриллированных волокон и/или мононитей, например таких, которые описаны в Международной заявке на патент WO 2004/077914. Это позволяет создавать «искусственную траву», по существу полностью сходную с натуральной травой. Такие волокна 2a-2d могут быть изготовлены посредством использования известных технологий изготовления, например экструзионной технологии. Отдельные волокна 2a-2d, полученные таким способом, например экструзионным способом, могут быть сплетены для формирования волокна 2 типа искусственной травы и затем прикреплены к носителю 1.
На Фиг.1 и 2 носитель уложен на поверхность, обладающую соответствующими свойствами, характерными для спортивных площадок, и эта поверхность выполнена из слоев 6-11-12 и 13. Слой 11 может содержать необязательный эластичный слой 6 (упомянутый необязательный слой 6 может также составлять часть носителя 1). Слои 11 и 12 составляют основание искусственного газона 10 и образованы из толстого слоя 11 камней и тонкого слоя 12 песка. Структура 10 искусственного газона обеспечена дренажной структурой, обозначенной позицией 13 на Фиг.2, для стока дождевой воды.
Материал-наполнитель 5 засыпают между волокнами (спортивного назначения) типа искусственной травы, причем наполнитель может быть, необязательно, засыпан слоями, как это показано на Фиг.1, т.е. может быть засыпан слой 5 резиновой или пластиковой крошки и слой 5' песка.
На Фиг.3 и 4 показано два варианта выполнения искусственного травяного покрытия спортивного поля согласно изобретению. Как и в вариантах выполнения, представленных Фиг.1 и 2, этот вариант выполнения содержит носитель 1, к которому прикреплено несколько групп волокон 2, 2', 2″, 2″' спортивного назначения типа искусственной травы.
Носитель 1 согласно изобретению, показанный на Фиг.3a и 3b, снабжен дополнительным материалом-компонентом, который может увеличиваться в объеме и постоянно сохранять увеличенный объем, по меньшей мере, в той части носителя 1, в которую дополнительный материал-компонент включен под влиянием внешних побуждающих воздействий. Все это показано более четко на Фиг. 3b, где носитель 1 сформирован из трех слоев 1'-1″-1″'. Для более четкого понимания изобретения, однако, следует отметить, что носитель может также быть сформирован из одного слоя, содержащего дополнительный материал-компонент, который может увеличиваться в объеме и постоянно сохранять увеличенный объем в упомянутой части носителя 1 под влиянием внешних побуждающих воздействий.
Дополнительный материал-компонент предпочтительно равномерно распределяют в носителе 1, например, в форме нитей, обозначенных как слои 1' и 1″' на Фиг.3. Упомянутый дополнительный материал-компонент увеличивается в объеме и постоянно сохраняет увеличенный объем на части носителя 1, в которую он включен, под влиянием внешних побуждающих воздействий, например тепла. Упомянутое увеличение объема и постоянное сохранение увеличенного объема должно предпочтительно иметь место после укладки искусственного газона согласно ситуации, показанной на Фиг.3,a. В результате увеличения объема и постоянного сохранения увеличенного объема искусственный газон трансформировался до состояния, показанного на Фиг.3,b.
Следует отметить в этой связи, что в первом варианте выполнения дополнительный материал-компонент включен в первый слой 1' носителя 1, в то время как в другом варианте выполнения (также показанном на Фиг.3,b) носитель 1 снабжен первым дополнительным материалом-компонентом, который включен в первый слой 1', а также второй дополнительный материал-компонент, который включен во второй слой 1″'. Два слоя 1' и 1″' отделены друг от друга промежуточным слоем 1″. Предпочтительно промежуточный слой 1″ не содержит интегрированного материала- компонента (например, в форме нитей), так что эта часть носителя 1 в противоположность слоям 1' и 1″' не вносит свой вклад в увеличение объема.
В варианте выполнения, в котором только один слой 1' включен в носитель 1, увеличение объема и постоянное сохранение увеличенного объема получается посредством использования дополнительного материала-компонента, где дополнительный материал-компонент может быть, например, пеноматериалом. Таким образом формируют упругий или демпфирующий, слой, благодаря чему исключают потребность в использовании дополнительного материала-наполнителя, в то время как при этом тем не менее получают искусственное травяное покрытие спортивного поля, обладающее улучшенными игровыми характеристиками, касающимися демпфирования и эластичности. Это оказывает положительный эффект, в частности, на поглощение толчков и восстановление энергии при проведении спортивных занятий.
Если используют несколько слоев 1'-1″-1″' и слои 1' и 1″' содержат (каждый) первый дополнительный материал-компонент и второй дополнительный материал-компонент, то можно создать искусственное травяное покрытие спортивного поля, содержащее несколько демпфирующих слоев-носителей 1' и 1″', которые также оказывают воздействие на игровые характеристики спортивного поля различным образом, однако, на основании свойств используемых дополнительных материалов-компонентов.
Предпочтительно дополнительный материал-компонент является пеноматериалом, который, в частности, может состоять из смеси, состоящей, по меньшей мере, из одного или нескольких полимерных материалов, соединенных, по меньшей мере, с одним химическим пенообразующим материалом, совместимым с упомянутой смесью. Примерами химических пеноматериалов (также называемых пенообразующими материалами), соответствующих данному изобретению, могут служить азосоединения, гидразид, карбазиды, тетразоли, нитрозосоединения и карбонаты. Более конкретно, пеноматериал имеет структуру пены с закрытыми порами, хотя также можно использовать структуру пены с открытыми порами.
Структура с закрытыми порами, однако, предпочтительна, так как на вспененный материал (т.е. материал после увеличения его объема) таким образом сложно оказывать пагубное воздействие, например, погодными условиями и грязью. Пеноструктура с закрытыми порами, например, не восприимчива к температурам ниже ноля, грязи и влажности, так что гарантированно обеспечены игровые характеристики, и поведение покрытия при проведении спортивных занятий на нем сохраняется также, когда искусственный газон используют для игровых видов спорта при различных погодных условиях.
Кроме того, показаны вариант выполнения искусственного травяного покрытия спортивного поля и искусственный мат, где использовано несколько групп волокон 2-2'-2″ типа искусственной травы, где волокна 2″ типа искусственной травы, по меньшей мере, первой группы аналогичным образом снабжены дополнительным материалом-компонентом, который увеличивается в объеме и постоянно сохраняет увеличенный объем, по меньшей мере, на волокне спортивного назначения искусственного травяного покрытия под влиянием внешних побуждающих воздействий.
На Фиг.3a и 3b показаны два состояния, причем на Фиг.3,a показано состояние, при котором искусственный мат был только что изготовлен, в то время как на Фиг.3,b показано состояние, при котором осуществлено увеличение объема и постоянное сохранение увеличенного объема, по меньшей мере, у первой группы волокон 2″ спортивного назначения типа искусственной травы и на носителе 1 под влиянием внешних побуждающих воздействий (например, тепла), так что упомянутая первая группа и упомянутый носитель образовали дополнительные демпфирующие слои, обозначенные позициями ii и iii, где волокна 2″ типа искусственной травы первой группы расположены между волокнами 2 спортивного назначения второй группы искусственного травяного покрытия и волокнами 2' спортивного назначения третьей группы искусственного травяного покрытия.
Кроме того, следует отметить в этой связи, что дополнительный материал-компонент, включенный в волокно 2″ спортивного назначения типа искусственной травы, является предпочтительно тем же материалом-компонентом, что и компонент, использованный в носителе 1, в то время как предпочтительно также в этом случае распределять дополнительный материал-компонент равномерно в волокне спортивного назначения типа искусственной травы.
Предпочтительно, чтобы волокно 2″ спортивного назначения типа искусственной травы было экструдируемым волокном, которое может быть изготовлено посредством использования известных технологий изготовления.
Принимая во внимание интенсивные нагрузки, которым подвергают волокна 2-2'-2″ типа искусственной травы, предпочтительно, чтобы, в частности, волокно 2″ спортивного назначения типа искусственной травы было сшитым волокном. Сшиванием обеспечивают получение очень прочного волокна, которое не легко изнашивается или расщепляется в случае интенсивной эксплуатации. Кроме того, предпочтительно также формировать носитель из одного из сшитых волокон. Кроме того, предпочтительно использовать экструдируемое волокно в качестве волокна типа искусственной травы, которое можно таким образом изготавливать посредством простых, известных технологий.
В другом варианте выполнения, по меньшей мере, экструдированное волокно 2″ спортивного назначения типа искусственной травы формовали посредством соэкструзии, по меньшей мере, из базового синтетического материала и дополнительного материала-компонента. Однако можно также и другие группы волокон изготавливать посредством соэкструзии. Таким образом, можно изготавливать слоеное волокно типа искусственной травы посредством выполнения этапа соэкструзии с использованием различных материалов, придающих различные функциональные свойства волокну. За счет базового синтетического материала, из которого изготавливают волокна типа искусственной травы, таким образом обеспечивают, например, прочность, в то время как за счет дополнительного материала-компонента, который подвергают увеличению объема и который постоянно сохраняет увеличенный объем под влиянием внешних побуждающих воздействий, обеспечивают демпфирующие или эластичные свойства.
Базовым материалом (обозначенным здесь как «B») может быть окружен дополнительный материал-компонент (обозначенный как «А») с образованием структуры BAB. В другом варианте выполнения волокно типа искусственной травы может быть образовано из нескольких слоев, полученных соэкструзией, где дополнительный материал-компонент окружен, по меньшей мере, с двух сторон с образованием структур BAB или BAC из двух синтетических материалов (обозначенных как «B» и «C»), которые могут быть или не быть различными материалами, чтобы оказывать влияние на поверхностные свойства волокна типа искусственной травы. В еще одном другом варианте выполнения дополнительным компонентом А окружают базовый материал B с двух или более сторон с образованием структуры ABA, чтобы таким образом создавать упрочненное, вспененное волокно спортивного назначения типа искусственной травы.
Согласно изобретению волокно 2″ типа искусственной травы может подвергаться увеличению объема и постоянно сохранять увеличенный объем под влиянием тепла (внешних побуждающих воздействий). Это позволяет создавать искусственное травяное покрытие 10 спортивного поля из различных групп волокон типа искусственной травы, например из волокон 2-2'-2″, где увеличение объема и постоянное сохранение увеличенного объема возложено на дополнительный материал-компонент в группе из волокна 2″ спортивного назначения типа искусственной травы, например путем сообщения тепла, во время процесса нанесения покрытия. Волокно 2″ типа искусственной травы таким образом трансформируется, как это показано на Фиг.3,b, и обеспечивает демпфирующий слой ii, расположенный над носителем 1 (обозначенным позицией iii).
На Фиг.4 показан еще один вариант выполнения искусственного мата, содержащего несколько групп волокон 2-2'-2″-2″' типа искусственной травы. Группа волокон 2 представляет волокно, обладающее структурой ABA (или BAB), как это описано выше, полученное посредством процесса соэкструзии, которое обладает пониженным коэффициентом трения с наружной стороны для обеспечения хороших характеристик скольжения и/или повышенной способности восстановления ворса (эластичности) во время игры. Волокна 2' являются мягкими, композитными мононитями для заполнения игровой поверхности. Группа волокон 2″ состоит из пеноволокон согласно изобретению, обладающих свойствами поглощения толчков, в то время как волокна 2″' являются жесткими волокнами, функция которых заключается в сохранении покрытия поля в неспутанном состоянии и в предотвращении комкования волокна спортивного назначения типа искусственной травы.