非均匀的人造草皮填充物的制作方法

非均匀的人造草皮填充物
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年7月19日提交的美国专利申请第16/517，231号，和于2018年10月8日提交的美国临时申请第62/742，539号的权益，其内容通过引用并入于此。


背景技术：

3.本发明涉及人造草皮，尤其涉及包含聚合物颗粒、粒料或丸粒的草皮填充物。人造草皮通常用于运动和竞技表面，但也可用于其它应用中以模拟草坪和草表面，例如运动场草皮、合成草坪、景观、私人设施、公园、商业表面、市政场地、测试场地等。
4.人造草皮通常包括合成纤维或丝，其被簇绒到具有粘合背衬的织造材料中，所述粘合背衬保持纤维或丝以将草的叶片模拟为直立的合成草层。天然和/或合成颗粒，例如粒料和经造粒的物质，包括例如橡胶、乙烯基、砂和各种聚合物中的一种或多种，通常分散在直立合成草层中作为填充物，通常称为草皮填充物。填充物的类型为人造草皮提供了性能特征，例如减震性、球反弹、摩擦、滚球、耐候性和特定于合成草皮结构的其他特征。
5.传统的合成填充物材料在形状和尺寸上通常是均匀的，例如橡胶、聚合物和具有相同球形和圆柱形形状和尺寸的类似材料的合成填充物。美国专利公开第2017/0233956号(
‘
956号公开)描述了包含聚氯乙烯(pvc)的填充丸粒可以被挤出和切割，并以多种不同的形状(如星形、多边形、心形和三角形)提供，以改善人造草皮的互锁牵引和性能特征，该专利通过引用整体并入本文。像其他传统的填充材料一样，
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956号申请只考虑了均匀规则形状和尺寸的填充物。


技术实现要素：

6.本发明的实施方案提供了超越传统填充物的改进，传统填充物具有用于填充物颗粒材料的大致均匀尺寸的规则形状。本发明在人造和合成草皮的安装中提供了包含pvc的非均匀填充丸粒、粒料或颗粒。
7.在本发明的实施方案中，在人造草皮设施中作为填充物分散的pvc填充丸粒和粒料具有各种多种尺寸和不规则形状，例如非对称形状，以赋予人造草皮改进的性能特征。在特定实施方案中，这样的形状包括不同尺寸的种子状和液滴状形状。在进一步的实施方案中，这样的形状包括大致椭圆形、卵形和倒卵形形状。在另外的实施方案中，这种形状包括通常双凸面和不对称的椭圆形形状(例如具有大致尖的末端的南瓜籽型和向日葵籽型形状)。在另外的实施方案中，这种形状通常包括泪滴/泪珠形状。在各种实施方案中，前述不同形状的任何组合可以彼此以各种尺寸作为人造草皮装置中的pvc填充粒料、丸粒和颗粒而提供。
附图说明
8.图1是本发明实施方案中具有不同不规则形状和不同尺寸的pvc填充丸粒的照片。
9.图2是在本发明的一个实施方案中用于生产如图1所示的pvc填充丸粒的具有不同
尺寸的孔的多孔挤出模具的前视图。
10.图3是在本发明的一个实施方案中，图2的多孔挤出模具的局部放大前视图。
具体实施方式
11.如图1中的一个实施方案所示，用于人造草皮填充物的基于pvc的颗粒5包括各种不均匀的形状和尺寸。通常，颗粒是不规则的，例如类似于种子和/或液滴的非对称形状。优选用于本发明实施方案的基于聚氯乙烯的颗粒5包括具有如
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956公开文献中所述组成的pvc粒料和丸粒，该文献通过引用并入本文。此外，基于pvc的颗粒5可以根据常规的挤出、造粒和模塑方法来制造。在本发明的实施方案中，pvc粒料和丸粒可以根据
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956公开文献中描述和/或引用的方法制造。
12.在一个实施方案中，如图2和3所示的挤出模具20可用于生产根据本发明的具有多种形状和尺寸的pvc颗粒5。pvc组合物的挤出、造粒和模塑的相关领域的技术人员将会理解，如本发明中最佳生产pvc丸粒、粒料和颗粒的生产参数，如运行速度、温度设定等，将取决于许多因素，如所使用的特定机器、特定的制造环境、pvc基材料的精确组成以及类似的变量。因此，作为根据本发明成形和定尺寸的pvc基填充物的制造工艺的一部分，获得期望的结果将完全在相关领域技术人员的范围内，并且不被认为对本发明是关键的。
13.如图2和3所示的一个实施方案中，挤出模具20包括多圈不同尺寸的孔，例如一圈第一孔30、一圈第二孔32、一圈第三孔34和一圈第四孔36。这些孔具有不同的尺寸，从而可以产生各种不均匀的不规则形状和各种尺寸的pvc颗粒5。应当理解，孔的构造、孔的数量、孔的形状、孔之间的距离以及孔的排列(无论是圈(环)、栅格还是其它图案)可以与所描绘的实施方式不同，同时在本发明的其它实施方式中仍然支持不规则、不均匀和各种尺寸的pvc颗粒5的生产。
14.在本发明的实施方案中，与’956申请中公开的均匀颗粒相比，使用不规则、不均匀和各种尺寸的pvc颗粒5赋予人造草皮改进的性能特征。在随后描述的表i
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iii测试结果中，根据’956申请在人造草皮中使用的均匀pvc基填充颗粒被称为“20s/50tpe_priorart”，根据本发明实施方案在人造草皮中使用的未经过磨损模拟的非均匀pvc填充颗粒被称为“70/30pre
‑
wear”，并且在人造草皮中使用的已经受过磨损模拟机器(用lisport品牌磨损机器)的非均匀pvc填充颗粒被称为“70/30post
‑
wear”。
15.为了比较性能特征，各20s/50tpe_priorart，70/30pre
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wear和70/30post
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wear颗粒在人造草皮中被提供并经受以下所述试验。在2
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"草皮上覆盖20磅沙子/50磅热塑性弹性体(tpe)的人造草皮试验系统中提供了20s/50tpe_priorart颗粒。在4.97磅/平方英尺pvc、2.13磅/平方英尺沙子、2.25”狭缝膜草皮且无衬垫的人造草皮测试系统中提供70/30pre
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wear微粒。70/30post
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wear微粒是在4.97磅/平方英尺pvc、2.13磅/平方英尺沙子、2.25”狭缝膜草皮且无衬垫的人造草皮测试系统中提供的，并在lisport磨损机上经受了20，000次循环。
16.对各颗粒/人造草皮系统样本进行了以下实验室测试。technical guidelinesof the synthetic turf council(stc)通过引用并入本文。en参考是指欧洲标准，该标准也通过引用并入本文。
17.减力(％)
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(stc advanced artificial athlete protocol test)测量运动员奔
跑时，表面对运动员脚下的冲击提供的吸收能力。较低的值表示脚下较硬的表面。将结果与community field 57％至68％、stadium field 62％至68％的stc绩效指导方针进行比较。
18.垂直变形(mm)
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(stc advanced artificial athlete protocol test)测量运动员跑过表面时表面的压缩量。该值通常与运动速度和表面稳定性有关。将结果与community field 6mm至11mm和stadium field 6mm至10mm的stc性能指南进行比较。随着场地投入使用，垂直变形通常会随着时间的推移而减小。
19.能量恢复(％)
‑
(stc advanced artificial athlete protocol test)测量返回的能量占施加能量的百分比。这可以被认为是表面的弹性。这个值与脚下的感觉以及运动的速度有关。虽然这一测量不是官方标准的一部分，但它是一个有用的测量。推荐范围为20％至50％。
20.astm f355a gmax/hic impact attenuation(冲击衰减，平面坠落投掷物flat faced drop missile)(g’s(重力单位))
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astm f355a impact hardness(冲击硬度)是评估人造草皮运动场硬度的官方设备/方法。它用于基于预先确定的头部/身体冲击来测量冲击衰减。这是一枚20磅重的“投掷物”，三轴加速度计从24英寸的高度坠落。stc建议gmax值小于165。
21.en 1177
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hic impact attenuation(冲击衰减，半球形坠落投掷物hemispherical drop missile)(临界投放高度(m))
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en 1177冲击衰减运动表面临界坠落高度测定方法与美国常用于评估操场表面的方法相似。在国际上，这是合成草皮和操场表面处理两者的主要方法。该设备计算头部损伤标准(hic)。其用于测量表面冲击导致头部潜在损伤的概率。这个装置是一个带有三轴加速度计的半球形10磅“投掷物”。从(4)个不同高度使半球坠落，以确定hic为1000的高度。该高度被称为临界坠落高度。建议临界坠落高度值大于1.3米。
22.旋转阻力
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en15301(牛顿米(n))
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旋转阻力测量防滑板鞋底和表面之间的相互作用，这与运动员改变方向的能力有关。较高的值可与运动员改变方向时阻止脚旋转的表面有关，并增加下肢受伤的可能性。stc指南建议结果为30n至45n。
23.垂直球反弹
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en 12235(米(m))
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测量球垂直落在人造草皮上时反弹的高度。从2m处释放一个球，并计算其从表面反弹的高度。首先在水平混凝土表面将球校准至l.35m。stc建议范围为.60至.85m。
24.以下表i
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iii为各人造草皮系统中的每种比较的颗粒提供了在室内进行的测试结果:
25.表i
[0026][0027]
表ii
[0028][0029]
[0030]
表iii
[0031][0032]
表i
‑
iii中列出的测试结果表明，使用(作为填充物分散在人造草皮装置中的具有多种的尺寸和不规则形状，例如非对称形状的)pvc填充丸粒和粒料的本发明的实施方案赋予人造草皮比常规人造草皮装置更好的性能特征。
[0033]
已经描述了本发明的各种实施例。然而，显而易见的是，可以对其进行各种修改和改变，并且可以实现附加的实施例，而不脱离如权利要求中所述的示例性实施例的更宽范围。本说明书应被视为说明性的，而不是限制性的。