專利名稱：人造纖維以及含該纖維的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所用的人造草坪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備由第一合成化合物和第二合成化合物組成的合成材料薄片的方法，其中第一合成化合物由聚合物組成而第二合成化合物由塑性體組成。
本發(fā)明還涉及一種合成纖維和一種適用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的人造草坪，該草坪由固定本發(fā)明合成纖維的基底組成。
具有上述組成的合成材料是已知的，其薄片型被廣泛用作包裝材料或屋頂材料。目前，合成材料正用于各種目的，并且在過(guò)去幾年中，尤其是關(guān)于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)人造草坪的各種合成材料的應(yīng)用已得到明顯改進(jìn)。
在這一點(diǎn)上，人們的研究尤其集中在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)人造草坪所用合成纖維的改進(jìn)上，其中將一定長(zhǎng)度的纖維通過(guò)諸如簇生方式固定在基底上。目前已經(jīng)進(jìn)行了人造草纖維以及由此得到的人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的改進(jìn)，從而目前能夠建成不僅在外觀方面，而且特別是在運(yùn)動(dòng)中表現(xiàn)出的情況都與天然草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)無(wú)太大區(qū)別的人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。
與天然草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)不同，人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)可更長(zhǎng)久和更集中的使用，而不必考慮天氣情況。目前，新型人造草纖維的發(fā)展主要集中在得到一種纖維，其可進(jìn)一步減少受傷數(shù)，例如滑動(dòng)時(shí)引起的擦傷和燒傷，或扭傷關(guān)節(jié)的發(fā)生率。
然而，已明確改進(jìn)用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的現(xiàn)有纖維存在這樣的缺陷，即在軸向拉伸后它們更易于在該方向上裂開(kāi)。例如在其上運(yùn)動(dòng)后的結(jié)果是該纖維不久將裂開(kāi)，這樣使得該纖維不適用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。纖維的裂開(kāi)部分不久將折斷，結(jié)果是人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中將形成纏結(jié)或裸露的強(qiáng)運(yùn)動(dòng)斑紋。這對(duì)人造草坪的使用性能如減震、防滑、抓緊和透水性產(chǎn)生負(fù)面影響，它們依次增加了受傷的風(fēng)險(xiǎn)。
顯而易見(jiàn)的是當(dāng)根據(jù)本發(fā)明將本說(shuō)明書中所介紹的合成材料擠出成合成纖維時(shí)，所述纖維非常適用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。事實(shí)在于，已通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了第一合成化合物和第二合成化合物之間的組成或比例的適當(dāng)選擇，可獲得具有機(jī)械性能的合成纖維，使得由于其特定的分子結(jié)構(gòu)該纖維不易軸向斷裂。
這樣提供了非常理想地適用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的纖維。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在擠出過(guò)程后拉伸纖維可進(jìn)一步顯著地改進(jìn)合成纖維的裂開(kāi)情況。除了長(zhǎng)度增加之外，在拉伸過(guò)程后根據(jù)本發(fā)明選擇材料增加了纖維的橫向強(qiáng)度，結(jié)果是它不易斷裂。當(dāng)用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)時(shí)，該纖維以及后續(xù)的人造草坪具有更長(zhǎng)的壽命，人造草坪不需太多維護(hù)并可更長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)。此外，也明顯降低了運(yùn)動(dòng)者受傷的風(fēng)險(xiǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，纖維由至少一個(gè)單絲組成，在這種情況下纖維可以纏繞成多個(gè)單絲的一束。
另外，本發(fā)明纖維可形成帶狀，更具體地為原纖維化的帶狀纖維。
根據(jù)本發(fā)明，可獲得具有非常有益的不斷裂性能的纖維，該纖維中塑性體的比例為30-80重量％，更具體為35-50重量％。
第一聚合物可以為聚丙烯或聚乙烯，尤其指(線性)低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物。
通過(guò)參考附圖下面將更詳細(xì)地解釋本發(fā)明，在附圖中

圖1A和1B是表示橫向加載的已知纖維和本發(fā)明纖維的橫向比機(jī)械性能圖；圖2A和2B示例地表示采用根據(jù)本發(fā)明方法獲得的合成纖維而得到的人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的一些實(shí)施方案。
在使用人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的情況下，令人期望的是人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)性能要盡可能比得上天然草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。因此，本發(fā)明人造草纖維必須滿足多種需求，尤其指球的滾動(dòng)性能或其它運(yùn)動(dòng)屬性，也為了防止運(yùn)動(dòng)者的各種傷害。尤其盡可能地防止滑動(dòng)或跌落引起的擦傷和燒傷，因此進(jìn)行用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的新型人造草纖維的開(kāi)發(fā)正是為了防止這些情況的發(fā)生。
由于人造草纖維不僅必須要表現(xiàn)出一定的強(qiáng)度以防止纖維平倒，而且要表現(xiàn)出一定的彈性或彈跳性，因此當(dāng)前的人造草纖維由選自聚合物組中的合成材料制成。
當(dāng)使用含有合成纖維的人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)時(shí)，人造草纖維中采用特定聚合物的缺點(diǎn)通常是纖維較差的斷裂性能。合成纖維的軸向斷裂，其結(jié)果形成幾段纖維，對(duì)人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)性產(chǎn)生負(fù)面影響，這是因?yàn)槔w維段更易于折斷，結(jié)果人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中形成纏結(jié)或裸露的斑紋。這對(duì)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)性能(減震、防滑、抓緊和透水性)產(chǎn)生負(fù)面影響，同時(shí)也明顯增加了由滑動(dòng)等引起的傷害的風(fēng)險(xiǎn)。
顯而易見(jiàn)的是采用聚合物的混合物或摻合物可影響合成纖維的斷裂行為。通過(guò)實(shí)驗(yàn)已證實(shí)在某種情況下，當(dāng)將由第一合成化合物和第二合成化合物組成的合成材料擠出成纖維時(shí)，其中第一合成化合物由聚合物組成而第二合成化合物由塑性體組成，所獲得的纖維具有有利的機(jī)械性能、尤其指有利的斷裂行為，這使得纖維更適用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。
由此獲得的合成纖維的機(jī)械性能很大程度上是由混合物中兩種合成化合物的分子結(jié)構(gòu)確定的。當(dāng)將兩種合成化合物混合并將混合物擠壓出伸長(zhǎng)纖維時(shí)，分子結(jié)構(gòu)水平上的許多不同效果會(huì)出現(xiàn)在最終產(chǎn)品中。
按照本發(fā)明，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明選擇用于兩種合成化合物之一的聚乙烯或聚丙烯和用于另一合成化合物的塑性體并將所述混合物擠出成合成纖維，來(lái)獲得非常適用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的纖維。實(shí)際上通過(guò)實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，第一合成化合物和第二合成化合物之間的組成或比例的適當(dāng)選擇得到具有機(jī)械性能的合成纖維，使得由于其特定的分子結(jié)構(gòu)，纖維更不易于在軸向上斷裂。
這樣提供了非常理想地適用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的纖維。
第一合成化合物優(yōu)選為聚丙烯或聚乙烯。顯而易見(jiàn)的是，(線性)低密度聚乙烯或高密度聚乙烯也適合作為第一合成化合物。也能使用聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物作為第一合成合物。
這里提及的本發(fā)明合成纖維中使用的塑性體(第二合成化合物)為乙烯熱塑性均聚物和乙烯與一種或多種3-10個(gè)碳原子的α-烯烴，尤其指丙烯、異丁烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯作為共聚單體的共聚物，其采用金屬茂催化劑和其它單部位催化劑制得。通常共聚單體的比例范圍是0-50重量％，優(yōu)選5-35重量％。密度范圍通常為860-970kg/m3。塑性體不同于采用齊格勒-納塔催化劑制得的聚乙烯，例如在于塑性體具有通常為1.5-3的較窄分子量分布Mw/Mn和長(zhǎng)鏈支化的有限程度。通常長(zhǎng)鏈數(shù)為每1000個(gè)碳原子中最多3個(gè)。適宜的塑性體以商業(yè)規(guī)模制備，如以ExAct和Dow為商標(biāo)名的Exxon和DEX塑性體，尤其是以EngAge、Affinity、Exceed為商標(biāo)名的產(chǎn)品。
通過(guò)選擇兩種合成化合物之間合適的混合比例，其中塑性體的重量百分比為30-80％，能夠獲得本發(fā)明適宜的纖維。
尤其包含30-50重量％塑性體的合成纖維顯示出具有較大改進(jìn)的機(jī)械性能，并更特別地顯示出非常有利的不斷裂性。
公知地，合成纖維或纖維帶在其軸向的拉伸使所述纖維或纖維帶更易于沿該方向斷裂。用于人造草纖維的已知材料還表現(xiàn)出不期望的斷裂傾向。令人驚訝地，很顯然由本發(fā)明的材料組合制備/組成的纖維，該纖維僅表現(xiàn)出非常小的斷裂傾向，或者根本沒(méi)有該傾向，甚至在拉伸后、大量用于人造草坪的情況下也不再有該傾向。這樣提供了非常理想地適用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的纖維，從而使運(yùn)動(dòng)場(chǎng)不僅只需較少維護(hù)且能經(jīng)受更長(zhǎng)時(shí)間和更大量的使用。由于合成纖維，除了裂開(kāi)性能改進(jìn)之外，還顯示出明顯改進(jìn)的彈性和彈跳性，明顯降低了滑動(dòng)或跌落引起的受傷和/或燒傷的危險(xiǎn)。
圖1A和1B分別表示未知的合成纖維和采用本發(fā)明方法獲得的纖維的機(jī)械性能的圖表。圖1A表示通過(guò)在纖維上橫向加載并由此確定了以MpA為單位的撕裂強(qiáng)度而得到的兩種纖維的斷裂性能。該圖清楚地顯示出本發(fā)明纖維具有較高的撕裂強(qiáng)度并因此不易于斷裂。圖1B表示在橫向加載兩種纖維而斷裂時(shí)兩種纖維的最大拉伸量。該圖清楚地顯示出本發(fā)明纖維不僅不易斷裂(圖1A)，而且也更牢固(圖1B)從而非常適用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)。
顯而易見(jiàn)的是，與迄今為止已用于人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的合成纖維相比，該纖維在橫向加載時(shí)顯示出2-5％的拉伸率(如圖1B所示)，而本發(fā)明纖維在橫向加載斷裂前顯示出100％的拉伸率(如圖1B所示)。測(cè)試表明，當(dāng)使用第一合成化合物(聚合物)和第二合成化合物(塑性體)的適當(dāng)混合比例時(shí)，由此獲得的本發(fā)明的合成纖維在橫向加載破裂前會(huì)表現(xiàn)出高達(dá)700％的拉伸率。
圖2A和2B表示人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的一些實(shí)施方案，其中可采用本發(fā)明的合成纖維。兩個(gè)圖中的人造草坪運(yùn)動(dòng)場(chǎng)含有基底1，其中采用本發(fā)明的方法獲得的一些合成纖維2已固定在數(shù)字3表示的位置上例如簇生。合成纖維2擠壓成帶狀并單獨(dú)或作為纏在一起的纖維束2A-2B固定在基底上。更具體地，擠壓成帶狀的纖維為原纖維化的帶狀纖維。
在其它實(shí)施方案中，如圖2B所示，本發(fā)明的合成纖維可以是單絲。也在該實(shí)施方案中，幾個(gè)單絲可被纏繞成一束，之后每一束被固定到基底1上。在圖2B中，基底具有支撐紗1A-1B的格柵組成的開(kāi)放結(jié)構(gòu)，合成纖維2固定在該結(jié)構(gòu)上。
權(quán)利要求
1.一種制備由第一合成化合物和第二合成化合物組成的合成材料薄片的方法，其中第一合成化合物由聚合物組成而第二合成化合物由塑性體組成，其特征在于將所述合成材料擠出成纖維。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于纖維在擠出后進(jìn)行拉伸操作。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于纖維由至少一種單絲組成。
4.按照權(quán)利要求3的方法，其特征在于纖維由幾股單絲組成。
5.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于將纖維形成帶狀。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其特征在于將帶狀纖維形成原纖維化的帶狀纖維。
7.按照上述任意一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的方法，其特征在于纖維中塑性體的比例為30-80重量％。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于纖維中塑性體的比例為35-50重量％。
9.按照上述任意一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的方法，其特征在于聚合物為聚丙烯或聚乙烯，尤其指(線性)低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物。
10.采用權(quán)利要求1-9的任意一個(gè)或多個(gè)方法獲得的一種擠出合成纖維。
11.一種由第一合成化合物和第二合成化合物組成的合成纖維，其特征在于所述第一合成化合物為聚合物和所述第二合成化合物為塑性體。
12.按照權(quán)利要求11的合成纖維，其特征在于纖維中塑性體的比例為30-80重量％。
13.按照權(quán)利要求12的合成纖維，其特征在于纖維中塑性體的比例為35-50重量％。
14.按照權(quán)利要求11-13中任意一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的合成纖維，其特征在于聚合物為聚丙烯或聚乙烯，尤其指(線性)低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物。
15.按照權(quán)利要求11-14中任意一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的合成纖維，其特征在于所述塑性體為乙烯的熱塑性均聚物。
16.按照權(quán)利要求11-14中任意一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的合成纖維，其特征在于所述塑性體為乙烯與一種或多種3-10個(gè)碳原子的α-烯烴，尤其指丙烯、異丁烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1-戊烯和1-辛烯作為共聚單體的共聚物。
17.按照權(quán)利要求16的合成纖維，其特征在于共聚單體的比例為0-50重量％，優(yōu)選5-35重量％。
18.按照權(quán)利要求15-17的任意一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求的合成纖維，其特征在于塑性體的密度為860-970kg/m3。
19.一種適用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的包含權(quán)利要求11-18任意一種或多種合成纖維的人造草坪。
20.按照權(quán)利要求19的人造草坪，其特征在于所述草坪含有固定合成纖維的基底。
21.按照權(quán)利要求19或20的人造草坪，其特征在于合成纖維之間散布有粒狀材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備由第一合成化合物和第二合成化合物組成的合成材料薄片的方法，其中第一合成化合物由聚合物組成而第二合成化合物由塑性體組成。本發(fā)明還涉及一種合成纖維和適用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的人造草坪，該草坪是由固定本發(fā)明合成纖維的基底組成。令人驚訝地，很明顯當(dāng)纖維是根據(jù)本發(fā)明由第一合成化合物為聚合物和第二合成化合物為塑性體的合成材料混合制得時(shí)，它只表現(xiàn)出很小的斷裂傾向，或者根本沒(méi)有任何該傾向，甚至還在拉伸后、大量用于人造草坪的情況下，也不再有該傾向。這使得該纖維非常適用于人造草地運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，從而使運(yùn)動(dòng)場(chǎng)不僅只需較少維護(hù)且還能經(jīng)受更長(zhǎng)時(shí)間和更密集的使用。由于合成纖維—除了裂開(kāi)性能改進(jìn)之外—還表現(xiàn)出較大改進(jìn)的彈性和彈跳性能，從而顯著降低滑動(dòng)或跌落引起的受傷和/或燒傷的危險(xiǎn)。
文檔編號(hào)D01F6/46GK1508359SQ0316496
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者G·B·斯盧特維格, M·H·奧爾德, 韋格懷斯, F·J·范德加格, L·J·J·W·韋爾森, C·A·M·J－P·韋德肖溫, G B 斯盧特維格, J W 韋爾森, M J-P 韋德肖溫, 奧爾德 韋格懷斯, 范德加格 申請(qǐng)人:騰凱特塞奧隆公司, 德克斯－塑料體公司