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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft synthetische Fasern und Kunstrasen mit einer solchen Faser. Insbesondere betrifft die Erfindung grasartige Fasern der Monofilament-Art mit einem gekrümmten Querschnitt und einen Kunstgrasrasen, besonders einen Kunstgrassportplatz, mit einer solchen Faser.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Naturgras wird oft intensiv genutzt, und infolgedessen und infolge anderer Einwirkungen wie etwa unterschiedlicher Witterungseinflüsse erleidet es viel Schäden. Als Alternative zu Naturgras ist Kunstrasen verschiedener Arten eingeführt worden. Diese Kunstrasenarten werden sowohl im Innen- als auch im Außenbereich verwendet. Ein wohlbekanntes Beispiel für einen derartigen Kunstrasen für den Außenbereich ist ein Kunstgrassportplatz, zum Beispiel zum Fußball-, Feldhockey-, Tennisspielen, für American Football und dergleichen. Ein derartiger Kunstrasen ist beispielsweise in der
WO 2010/082816 A1 im Namen derselben Anmelderin offenbart.
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Kunstrasen wie etwa bei Kunstgrassportplätzen erfordert weniger Instandhaltung und kann viel intensiver benutzt/bespielt werden als Rasen aus Naturgras. Kunstrasen muss jedoch bestimmte Eigenschaften aufweisen, um den Belastungen standhalten zu können, denen er aufgrund intensiver Benutzung ausgesetzt ist. Darüber hinaus muss er ein natürliches Aussehen haben.
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Ein Nachteil von für Kunstrasen verwendeten synthetischen Fasern ist, dass sie dazu neigen, während des Gebrauchs eine flache Ausrichtung bezüglich der Bodenoberfläche einzunehmen. Dies kann zu sogenannten ”kahlen Stellen” im Rasen führen und somit die Verletzungsgefahr erhöhen, die Spieleigenschaften herabsetzen und/oder ein weniger natürliches Aussehen verleihen usw.
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Um diesen Nachteil – wenigstens teilweise – zu überwinden, kann eine dicke Schicht einer Auffüllung auf dem Kunstrasen vorgesehen sein. Eine solche dicke Füllschicht ist zum Beispiel in der
EP 1158099 A2 offenbart. Die Anbringung dieser dicken Füllschicht ist jedoch arbeitsintensiver als einen Naturrasen anzulegen. Ferner ist wesentlich mehr Pflege erforderlich, da die Füllung mit der Zeit aufgrund der ungleichmäßigen Benutzung des Rasens weniger gleichmäßig verteilt ist.
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Eine Alternative zu der dicken Füllschicht besteht darin, einen Kunstrasen mit synthetischen Fasern bereitzustellen, die eine erhöhte Steifigkeit und Nachgiebigkeit aufweisen. Dieses Ergebnis kann durch Veränderung der chemischen Zusammensetzung und/oder des Verarbeitungsverfahrens erzielt werden. Dies ist jedoch nicht wünschenswert, da es zu einem komplexeren Herstellungsprozess und/oder einem abrasiven Kunstrasen mit einer erhöhten Verletzungsgefahr führt.
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Eine andere Lösung des oben beschriebenen Problems besteht darin, die Geometrie der synthetischen Faser anzupassen, beispielsweise wie in der
WO 2010/082816 A1 beschrieben. Die hierin offenbarte Faser hat eine solche Geometrie, dass sie gegenüber den auf sie aufgebrachten Lasten einen erhöhten Widerstand hat, wenn auf dem Platz gespielt wird. Die Oberfläche der Faser ist jedoch glatt und hat in Kombination mit den verwendeten chemischen Zusammensetzungen ein glänzendes, unnatürliches, künstliches Aussehen zur Folge. In der
WO 2005/005730 A1 ist eine Faser offenbart, die die Steifigkeit fördernde Mittel umfasst. Diese Mittel, nämlich vorstehende Rippen, erhöhen die Steifigkeit/Nachgiebigkeit der Faser, die wegen der nicht glatten Oberfläche eine lichtstreuende Wirkung aufweist, wodurch die synthetische Faser weniger glänzend aussieht.
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Da in den in beiden Schriften,
WO 2010/082816 A1 und
WO 2005/005730 , offenbarten Fasern verdickte oder verengte Teile, d. h. sogenannte ”Grate” oder ”Spangen”, vorhanden sind, werden unweigerlich verstärkt Materialbeanspruchungen auftreten, wenn Belastungen darauf aufgebracht werden, was zu einem Brechen oder Spalten der Faser führen kann.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte synthetische Faser zur Verwendung bei einem Kunstrasen zu schaffen. Insbesondere besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung auch darin, eine synthetische Faser zu schaffen, bei der die Gefahr, dass sie flachgetreten bzw. abgenutzt wird, da sich die Faser spaltet, verringert ist, und die ein verbessertes, naturähnliches Aussehen hat.
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Kurzfassung
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung ist eine synthetische Faser der Monofilament-Art zur Verwendung bei einem Kunstrasen, insbesondere zur Verwendung bei einem Sportkunstrasen, bereitgestellt, die einen gekrümmten Querschnitt aufweist, wobei die synthetische Faser ein Verhältnis (L/T) von Mittelachsenbogenlänge (L) zu Höchstdicke (T) von kleiner als 8 hat. Insbesondere beträgt bei einem weiteren Aspekt das Verhältnis (L/T) von Mittelachsenbogenlänge (L) zu Höchstdicke zwischen 4,5 und 3,8, und bevorzugter zwischen 4,4 und 4,0.
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Bei einer weiteren Ausführungsform hat die synthetische Faser ein Verhältnis (R1/R2) von Mantelflächenradius (R1) zu Hohlflächenradius (R2) von kleiner als 0,9. Insbesondere beträgt das Verhältnis (R1/R2) von Mantelflächenradius (R1) zu Hohlflächenradius (R2) zwischen 0,6 und 0 und ganz besonders zwischen 0,35 und 0.
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Bei einer noch weiteren Ausführungsform hat die synthetische Faser eine Feinheit zwischen 1000 tex und 2500 tex.
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Aus der
WO 2005/005730 A1 ist eine synthetische Faser mit die Steifigkeit fördernden Mitteln bekannt. Diese Mittel, die als vorstehende Rippen angeordnet sind, erhöhen die Steifigkeit der Faser. Die die Steifigkeit steigernden Mittel sind an einer Mittelachse der Faser oder an beiden Enden der Flügel der Faser vorgesehen. Diese die Steifigkeit fördernden Mittel erhöhen zwar einerseits die Steifigkeit der Faser, doch andererseits erhöhen sie die Bruch- oder Spaltgefahr der Faser. Dies ist jedoch ein unerwünschter Nebeneffekt einer solchen Konstruktion. Während gespielt wird, ist die Faser einer grollen auf sie ausgeübten Last ausgesetzt. Eine derartige hohe Belastung führt zu einer Materialbeanspruchung der Faser, wobei die Beanspruchung an Schwachstellen der Faser konzentriert ist. Diese Schwachstellen sind Stellen, an denen die Beanspruchung aufgrund einer nicht glatten Oberfläche der Faser konzentriert ist. Da hinzugefügte Rippen an einer Faser einen nicht glatten Übergang an dem Punkt darstellen, an dem die Gestalt der Rippe hervorsteht, führt eine verstärkte Beanspruchung an diesem Punkt dazu, dass die Faser bricht oder sich spaltet, unmittelbar während der Benutzung des Platzes oder zwangsläufig nach einer Zeit.
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Bekannte Fasern aus dem Stand der Technik, wie etwa die aus der
WO 2005/005730 A1 bekannte Faser, weisen ein bestimmtes Verhältnis von Dicke zu Mittelachsenbogenlänge auf, wobei dieses Verhältnis unter anderem Eigenschaften/Merkmale der Faser wie etwa Biegsamkeit, Nachgiebigkeit und Biegefestigkeit bestimmt. Bei Fasern mit gekrümmtem Querschnitt ist diese Dicke die Höchstdicke und befindet sich im mittleren Bereich der Faser (siehe zum Beispiel Bezugszeichen ”T” in den
1a–d). Die Mittelachsenbogenlänge ist die Länge der Mittelachse (siehe zum Beispiel Bezugszeichen ”L” in den
1a–d). Als die Mittelachse gekrümmter Fasern mit einer bestimmten Krümmung bzw. einem bestimmten Radius ist die Länge dieses Mittelachsenbogens größer als die Gesamtbreite (W) der Faser. Das Verhältnis einer erfindungsgemäßen Faser ist nicht durch die Breite der Faser, sondern durch die Länge der Mittelbogenlinie bestimmt.
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Eine synthetische Faser gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung hat ein Verhältnis L/T kleiner als 8, vorzugsweise zwischen 4,5 und 3,8, und noch bevorzugter zwischen 4,4 und 4,0. Gemäß einem weiteren Aspekt hat die Faser ein Verhältnis R1/R2 kleiner als 0,9, vorzugsweise zwischen 0,6 und 0, und noch bevorzugter zwischen 0,35 und 0. Gemäß einem noch weiteren Aspekt hat die Faser eine Feinheit zwischen 1000 tex und 2500 tex.
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Untersuchungen haben ergeben, dass eine solche synthetische Faser gemäß einem ersten Aspekt oder dem ersten und weiteren der oben genannten Aspekte der Erfindung eine verbesserte Ästhetik (z. B. Erscheinungsbild) und verbesserte mechanische Eigenschaften hat und eine natürliche Grasdecke gut nachbildet. Während synthetische Fasern aus dem Stand der Technik bei einer darauf aufgebrachten Belastung eine nicht optimale Steifigkeit zeigen, hat eine synthetische Faser gemäß einem Aspekt der Erfindung mit einem L/T- und R1/R2-Verhältnis innerhalb des oben beschriebenen Bereichs der Feinheit bei einer darauf aufgebrachten Belastung eine erhöhte optimale Steifigkeit. Die Faser zeigt eine gesteigerte und optimalere Kombination aus Nachgiebigkeit, Flexibilität, Festigkeit und Steifigkeit.
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Bei einer weiteren Ausführungsform weist der gekrümmte Querschnitt einen mittleren Bereich mit einer Höchstdicke und verjüngte Ränder mit einer Mindestdicke auf. Die Fasergeometrie einer solchen Faserdickenkombination gibt ein gewünschtes Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Biegsamkeit sowie Biegeelastizität der Faser, wodurch eine flache Ausrichtung im Kunstrasen verhindert wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Querschnittform einen kreissegmentförmigen Querschnitt, und bei einer noch weiteren Ausführungsform hat die synthetische Faser eine konvexe Seite, die gekrümmt ist, und eine von einer Geraden gebildete Seite. Eine synthetische Faser gemäß einem Aspekt der Erfindung kann mit einer konvexen Seite und auf der anderen Seite mit einer Linie, die irgendwo zwischen einer Geraden und einer ausgeprägten konkaven Linie liegt, versehen sein.
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Eine synthetische Faser, die gemäß einem Aspekt der Erfindung mit einem wellenförmigen Muster um die Umfangsoberfläche versehen ist, hat gegenüber Fasern aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise die aus der
WO 2005/005730 bekannte Faser, eine erhöhte Steifigkeit, weil sämtliche Wellen des Musters eine die Steifigkeit verstärkende Wirkung haben. Ein weiterer Vorteil liegt in den sanften Übergängen der Oberflächenkontur mit einem mehrfach wellenförmigen Muster. Dieses wellenförmige Muster zeigt eine erhöhte Steifigkeit ohne eine erhöhte Bruch- oder Spaltgefahr der Faser. Die ganze Last, die während der Benutzung auf die Faser aufgebracht wird, wird von den mehreren Wellen entlang der gesamten Oberfläche der Faser aufgeteilt. Aufgrund dieser verbesserten Belastungsverteilung besteht auf der Oberfläche der Faser kein Belastungskonzentrationspunkt. Es ist daher weniger wahrscheinlich, dass eine Faser mit einem solchen wellenförmigen Muster splittert oder bricht. Bei einer weiteren Ausführungsform kann das wellenförmige Muster auch in Längsrichtung kontinuierlich angeordnet und verlängert werden.
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Für die Herstellung synthetischer Fasern ist die Auswahl der chemischen Zusammensetzung begrenzt. Mehrere Polymere können für die Herstellung der Fasern verwendet werden. Beispielsweise können Polyethylen, Polypropylen, Polyamid oder eine Kombination daraus zur Anwendung kommen. Wenn eine Faser aus einer derartigen Zusammensetzung hergestellt ist, hat sie auf ihrer Oberfläche einen Glanzeffekt. Dieser Glanzeffekt verleiht der Faser ein nicht natürliches Aussehen. Werden der Zusammensetzung bestimmte chemische Zusatzstoffe zugesetzt, um diesen Effekt zu verringern, so ändert dies auch die intrinsischen Eigenschaften der Faser hin zu unerwünschter Wirkung. Eine Faser mit einer wellenförmig gemusterten Oberfläche bietet jedoch eine Lösung dieses Problems. Eine Veränderung der chemischen Zusammensetzung oder eine Verwendung von Zusatzstoffen ist nicht erforderlich. Die Wellenformen auf der Faseroberfläche haben eine bedeutende lichtstreuende Wirkung, und deshalb hat die Faser ein ”stumpferes” Aussehen. Die mit Wellen gemusterte Oberfläche reflektiert Licht in unterschiedliche Richtungen, was die lichtstreuende Wirkung zur Folge hat. Die synthetische Faser kann entweder mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt oder einem Querschnitt mit einer konvexen Seite und einer von einer Geraden gebildeten Seite versehen sein.
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Fasereigenschaften einer Kunstfaser gemäß einem Aspekt der Erfindung, die einen gekrümmten Querschnitt mit einem mittleren Bereich maximaler Dicke und verjüngten Rändern mit einem wellenförmigen Muster um ihren Umfang aufweist, können weiter optimiert werden, indem die Anzahl der Wellenformen geändert und/oder die Größe/Abmessung der Wellenformen angepasst wird/werden. Eine Erhöhung der Anzahl der Wellenformen erhöht die lichtstreuende Wirkung, was die Faser stumpfer macht und daher natürlicher aussehen lässt. Eine Erhöhung der Größe/Abmessung der Wellenformen führt zu einer erhöhten Steifigkeit der Faser, weil die Wellen als die Steifigkeit fördernde Mittel fungieren. Größere Wellen zeigen eine größere steifigkeitsfördernde Wirkung.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist das wellenförmige Muster ein sinuswellenförmiges Muster. Der Vorteil eines sinuswellenförmigen Musters liegt darin, dass es einen noch sanfteren Wellenübergang zwischen den Wellenbäuchen des Musters hat. Deshalb kann die Faser einer noch höheren Belastung ohne einen Verlust der Steifigkeit und ohne eine erhöhte Spalt-/Bruchgefahr standhalten.
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Bei einer anderen weiteren Ausführungsform ist das wellenförmige Muster ein sichelförmiges Muster. Wird die Oberfläche der Faser mit einem sichelförmigen Muster versehen, so ist mehr der Oberfläche der Faser geprägt, d. h. versenkt. Das meiste Licht, das auf die Oberfläche der Faser auftrifft, trifft an geprägten Stellen auf die Faser auf. Diese Lichtstrahlen werden reflektiert, jedoch nicht zurück in Richtung auf die Lichtquelle; sie werden zu einer anderen Position innerhalb der geprägten Sichelform hin reflektiert. Auf diese Weise werden die Lichtstrahlen gestreut, was eine Schatten werfende Wirkung zur Folge hat, die der Faser wegen des verringerten Glanzes ein natürlicheres Aussehen verleiht.
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Bei einer noch weiteren Ausführungsform hat das wellenförmige Muster auf einer konvexen Seite der gekrümmten synthetischen Faser eine gleiche Anzahl an Wellenbäuchen wie dasjenige auf einer konkaven Seite der gekrümmten synthetischen Faser. Außerdem können die Wellenbäuche des wellenförmigen Musters auf der konvexen Seite der gekrümmten synthetischen Faser den Knoten des wellenförmigen Musters auf der konkaven Seite der gekrümmten synthetischen Faser gegenüberliegen.
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Bei einer anderen Ausführungsform hat das wellenförmige Muster auf der konvexen Seite der gekrümmten synthetischen Faser eine größere Anzahl an Wellenbäuchen als dasjenige auf der konkaven Seite der gekrümmten synthetischen Faser.
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Bei einer weiteren Ausführungsform beträgt die Anzahl der Wellenbäuche auf der konvexen Seite oder der konkaven Seite mindestens 4, aber nicht mehr als 30.
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Bei einer noch weiteren Ausführungsform haben zumindest einige Wellen des Wellenmusters unterschiedliche Abmessungen.
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Mit der Änderung der Abmessungen der Wellenformen können die Eigenschaften der Faser verändert werden. Indem unterschiedliche Größen, Vorsprünge, Abmessungen oder dergleichen kombiniert werden, kann man eine Wirkungskombination erzielen. Beispielsweise können große und kleine Wellen abwechselnd angeordnet sein, wodurch unterschiedliche Wirkungen wie Steifigkeit, lichtstreuende Wirkung, Fasernachgiebigkeit und dergleichen kombiniert werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird eine synthetische Faser der Monofilament-Art zur Verwendung bei einem Kunstrasen geschaffen, insbesondere zur Verwendung bei einem Sportkunstrasen, wobei die synthetische Faser einen gekrümmten Querschnitt aufweist, wobei die Umfangsoberfläche der synthetischen Faser mit einem wellenförmigen Muster versehen ist. Zudem ist das wellenförmige Muster in Längsrichtung der Faser angeordnet. Bei einer weiteren Ausführungsform ist das wellenförmige Muster ein sinuswellenförmiges Muster oder ein sichelförmiges Muster.
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Die Erfindung sieht bei einer Ausführungsform auch einen Kunstrasen vor, insbesondere einen Sportkunstrasen, mit einem Substrat, an dem Kunstfasern gemäß einem der oben beschriebenen Merkmale befestigt sind.
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Die oben genannten und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen dargestellt, die nur zur Veranschaulichung vorgesehen sind und die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1a–1b zeigen bevorzugte Ausführungsformen einer synthetischen Faser mit einem Verhältnis von Mittelachsenbogenlänge zu Höchstdicke gemäß einem Aspekt der Erfindung.
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1c–1d zeigen bevorzugte Ausführungsformen einer synthetischen Faser mit einem Verhältnis von Mittelachsenbogenlänge zu Höchstdicke gemäß einem Aspekt der Erfindung und einem mit einem wellenförmigen Muster versehenen Umfang.
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2–11 zeigen eine synthetische Faser gemäß weiteren Aspekten der Erfindung, wobei die Faser unterschiedliche Querschnittformen aufweist und die Faser mit unterschiedlichen Formen um die Umfangsoberfläche versehen ist,
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12 und 13 zeigen schematisch einige Ausführungsformen eines Kunstrasens mit einer erfindungsgemäßen synthetischen Faser.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Zum besseren Verständnis der Erfindung werden in der nachstehenden Beschreibung der Figuren gleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen angegeben.
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In der 1a ist in einer Querschnittansicht eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der mit dem Bezugszeichen 10a eine synthetische/künstliche Faser, zum Beispiel eine synthetische Sportgrasfaser, dargestellt ist, die vorzugsweise von einer durch einen Extrusionsprozess erhaltenen Monofilament-Art ist.
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Der Biegeradius 10a6 bzw. der Betrag der Krümmung der in der 1a gezeigten Faser 10a hat eine Auswirkung auf die Eigenschaften des Kunstrasens, bei dem sie vorgesehen ist. Mit Erhöhung der Krümmung erhöht sich die Biegesteifigkeit der Faser, die infolgedessen nicht unnötigerweise eine flache Ausrichtung in dem Kunstrasen, zu dem die Faser 10a gehört, einnimmt. Eine Erhöhung der Steifigkeit kann jedoch die Spieleigenschaften des Kunstrasens herabsetzen, da er dann, wenn er bespielt wird, zu einer erhöhten Verletzungsgefahr führen kann, insbesondere wenn Grätschen darauf ausgeführt werden.
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Bei einer Verringerung der Steifigkeit neigt die Faser jedoch dazu, während des Spiels auf dem Kunstrasen eine flachere Ausrichtung einzunehmen. Als Folge geht die Funktionalität der Faser hinsichtlich der Spieleigenschaften des Kunstrasens verloren. Auf dem Platz erscheinen ”blanke” Stellen, und die Verletzungsgefahr ist dort erhöht.
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Deshalb ist eine optimale Steifigkeit erforderlich, um einerseits eine flache Ausrichtung zu verhindern und andererseits dennoch einen relativ weichen, spielerfreundlichen Kunstrasen mit geringem Verletzungsrisiko bereitzustellen. Eine Kunstfaser mit solchen Eigenschaften ist bei einer Ausführungsform der Erfindung in den 1a–1d offenbart.
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In der 1a ist gezeigt, dass die Faser 10a eine gekrümmte Gestalt hat, wobei der in der 1a gezeigte Krümmungsradius 10a6 nur als Hinweis dient. Die Erfindung ist nicht auf die in der 1a gezeigte Krümmung beschränkt; es sind auch eine mehr gekrümmte Faser oder eine weniger gekrümmte Faser als in einer Ausführungsform der Erfindung aufgenommen betrachtet. Das Verhältnis zwischen dem Hohlflächenradius 10a7 (R2) und dem Mantelflächenradius 10a8 (R1) ist bei dieser Ausführungsform kleiner als 0,9 und vorzugsweise zwischen 0,6 und 0 und noch bevorzugter zwischen 0,35 und 0. Die in 1b gezeigte Faser hat an ihrer konkaven Seite R2 eine flache Oberfläche.
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Neben der Steifigkeit beeinflussen weitere Eigenschaften einer Faser die Bespielbarkeit eines Kunstgrassportplatzes. Zur Bereitstellung eines naturartigen Kunstgrassportplatzes sollten die darin verwendeten Fasern auch eine optimale Flexibilität und Nachgiebigkeit aufweisen. Flexibilität kann verhindern, dass die Faser sich spaltet oder bricht, wenn sie beim Bespielen einer hohen Materialbelastung ausgesetzt ist. Nachgiebigkeit ist erforderlich, damit die Faser wieder eine aufrechte Ausrichtung annimmt, nachdem während des Spiels eine Krafteinwirkung auf sie aufgebracht wurde.
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Die in der 1a gezeigte Faser 10a ist nahe den Rändern 10a1a, 10a1b verjüngt und erreicht ihre Höchstdicke im mittleren Bereich 10a1c. Die hier gezeigte Faser 10a hat relativ dünne Ränder 10a1a, 10a1b. Mit Erhöhung dieser Dicke erhöht sich die Steifigkeit der Faser. Die Ränder 10a1a und 10a1b sind vorzugsweise rund. Die erfindungsgemäße Faser 10 hat also nicht nur keine scharten Ränder, die eine positive Auswirkung auf die Spieleigenschaften haben; sie vermindert auch die Verletzungsgefahr, zum Beispiel bei einem Rutschen oder Angriff.
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Die in der 1a offenbarte Mittelachsenbogenlänge 10a6 der Faser 10a ist deutlich größer als die Dicke T 10a3, gemessen am mittleren, zentralen Teil 10a1c der Faser. Die Mittelachsenbogenlänge 10a6 ist bestimmt durch und definiert als die Länge der punktierten Linie Rc 10a6 von einem Ende der Faser 10a1a zum anderen 10a1b. Gemäß der Erfindung ist das Verhältnis (L/T) zwischen der Mittelachsenbogenlänge 10a6 und der Höchstdicke 10a3 kleiner als 8, vorzugsweise zwischen 4,5 und 3,8, und noch bevorzugter zwischen 4,4 und 4,0.
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Die Feinheit einer Faser gemäß einem Aspekt der Erfindung und gemäß der von 1 offenbarten, bevorzugten Ausführungsform liegt im Bereich zwischen 1000 tex und 2500 tex. Da das Verhältnis von Mittelbogenachsenlänge zu Dicke vom tex der Faser abhängig ist, kann die Mittelbogenachsenlänge oder die Dicke einer Faser gemäß einem Aspekt der Erfindung berechnet werden, wenn das tex und entweder die Mittelbogenachsenlänge oder die Dicke gegeben sind.
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Die oben genannten Eigenschaften können verändert werden, und eine optimale Kombination aus Steifigkeit, Biegsamkeit und Nachgiebigkeit kann gemäß einem Aspekt der Erfindung erzielt werden, bei dem die Faser eine Faser 10a mit einem L/T-Verhältnis ist, wie es oben beschrieben ist, und die Faser 10a verbesserte Eigenschaften aufweist. Untersuchungen zeigen, dass besonders die Steifigkeit einer Faser 10a gemäß diesen Aspekten gegenüber Fasern aus dem Stand der Technik wesentlich erhöht ist. Die Eigenschaften der Faser 10a sind derart, dass nicht nur eine ausreichende Nachgiebigkeit und Biegsamkeit erzielt werden, sondern auch so, dass sie eine solche Biegesteifigkeit aufweist, dass sie nicht unnötigerweise eine flache Ausrichtung in dem Kunstrasen bzw. im Falle einer synthetischen Sportgrasfaser in dem Kunstgrassportplatz, zu dem die Faser 10a gehört, einnimmt.
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Eine solche Faser gemäß einem Aspekt der Erfindung und gemäß den 1a–1d besteht vorzugsweise aus Polypropylen, Polyethylen, Polyamid, einem Mischpolymerisat oder einer Mischung aus einem oder mehreren dieser Polymere. Bei möglichen Ausführungsformen der synthetischen Faser kann die Faser also aus Gummi, der ein dauerelastisches, synthetisches Polymer ist, oder aus einem synthetischen (Misch)-Polymerisat bestehen, das im elastischen Bereich bleibt, wenn es einer Belastung ausgesetzt wird.
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Die vorstehend erwähnten Eigenschaften können verändert werden, und eine optimale Kombination daraus kann gemäß einem Aspekt der Erfindung erzielt werden, bei dem die Faser eine Faser 10c ist, wie in der 1c gezeigt, die mit einem wellenförmigen Muster um die Umfangsoberfläche versehen ist. Das wellenförmige Muster ist mit Knoten 10c9b und Wellenbäuchen 10c9a versehen. Die in der 1c gezeigte Faser 10c hat eine ungleiche Anzahl an Knoten 10c9b und Wellenbäuchen 10c9a auf beiden Seiten. Die konkave Seite der Faser 10c, welche die Seite oberhalb des mittleren Bereichs 10c1c der Faser 10c ist, ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform mit sieben Knoten 10c9b und sechs Wellenbäuchen 10c9a versehen. Die konvexe Seite der Faser 10c, welche unterhalb des mittleren Bereichs 10c1c der Faser 10c liegt, ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform mit elf Knoten 10c9b und zehn Wellenbäuchen 10c9a versehen. Die Knoten 10c9b der Faser wirken als die Steifigkeit fördernde Mittel, und die Größe, Anzahl und Position kann zur Beeinflussung der für einen bestimmten Kunstrasen nötigen Steifigkeit verändert werden.
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Die Weise, in der die Faser 10c mit einem wellenförmigen Muster versehen ist, erhöht ihr natürliches Aussehen. Lichtstrahlen, die auf die Oberfläche der Faser 10c auftreffen, werden in eine andere Richtung als die Richtung geleitet, von der sie ausgingen. Parallele Lichtstrahlen, die auf eine erfindungsgemäße Faser 10c mit einer wellenförmigen Oberfläche auftreffen, werden in unterschiedliche Richtungen gelenkt. Die Menge der Wellen/Wellenbäuche und Knoten sowie die Größe/Abmessung der Wellen beeinflussen diese lichtstreuende Wirkung. Untersuchungen haben ergeben, dass eine erfindungsgemäße Faser 10c, die mit einem in 1c angegebenen wellenförmigen Muster versehen ist, eine erhöhte lichtstreuende Wirkung und deshalb ein solch natürliches Aussehen hat, dass sie echtem Gras sehr ähnlich sieht.
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In der 2 ist eine andere, weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der eine Faser 20 mit einem wellenförmigen Muster versehen ist, das ein sinuswellenförmiges Muster ist. Ein solches Muster hat noch sanftere Übergänge zwischen den positiven 21a und den negativen Wellenbäuchen 21b. Die in der 2 offenbarten Knoten 21c haben keine scharfen Ränder. Der sanfte Übergang zwischen den Wellenbäuchen (positive 21a und negative 21b) verhindert, dass die Faser splittert oder bricht, und hiermit wird eine erhöhte Lebensdauer erzielt.
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Die in der 2 gezeigte Faser 20 hat verhältnismäßig kleine und scharfe Ränder 20a und 20b und ein optimales L/T-Verhältnis von 3,8. Dieses Verhältnis beträgt jedoch höchstens 5; vorzugsweise liegt es zwischen 3 und 4,5 und bevorzugter zwischen 3,5 und 4 und ist, wie oben angegeben, optimal bei einem Verhältnis von 3,8. Die konkave Seite der Faser 20 ist mit acht Knoten 21c und sieben Wellenbäuchen 21a, 21b versehen. Die andere Seite, die in dieser Figur unterhalb des mittleren Bereichs 20c der Faser 20 liegt und die konvexe Seite der Faser 20 ist, ist mit zehn Knoten 21c und neun Wellenbäuchen 21a, 21b versehen.
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In der 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung offenbart, bei der eine Faser 30 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang herum aufweist. Das wellenförmige Muster besteht aus Knoten 31c und positiven Wellenbäuchen 31a. Die negative Seite einer Sinusform, die der negative Wellenbauch ist, ist bei diesem Muster nicht vorhanden. Der Vorteil eines solchen Musters liegt darin, dass um seinen Umfang eine größere Menge an steifigkeitsfördernden Mitteln vorgesehen ist, da jeder positive Wellenbauch 31a als solch ein steifigkeitsförderndes Mittel wirkt. Bei dieser Ausführungsform hat die Faser 30 runde Ränder 30a, 30b, die relativ dünn sind. Das L/T-Verhältnis der in der 3 gezeigten Faser 30 liegt optimal bei 3,8.
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Die konkave Seite einer Ausführungsform der in 3 gezeigten Faser 30 ist mit sieben (positiven) Wellenbäuchen 31a und acht Knoten 31c versehen, und auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 30 mit neun (positiven) Wellenbäuchen 31a und zehn Knoten 31c versehen.
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In der 4 ist eine noch andere Ausführungsform der Erfindung offenbart, bei der eine Faser 40 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang aufweist. Das wellenförmige Muster besteht aus Knoten 41c und negativen Wellenbäuchen 41b. Ein derartiges wellenförmiges Muster bündelt wahrscheinlich aufgrund seiner Gestalt Lichtstrahlen in den negativen Wellenbäuchen 41b der Wellen. Infolgedessen wird eine Schatten werfende Wirkung erzielt, was die Naturähnlichkeit der Faser 40 erhöht, indem der Faser 40 ein ”matteres” Aussehen verliehen wird. Das L/T-Verhältnis der in der 4 gezeigten Faser 40 liegt optimal bei 5,1. Die konkave Seite einer Ausführungsform der in der 4 gezeigten Faser 40 ist mit sieben (negativen) Wellenbäuchen 41b und acht Knoten 41c versehen. Auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 40 mit neun (negativen) Wellenbäuchen 41b und zehn Knoten 41c versehen.
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In der 5 ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung offenbart, bei der eine Faser 50 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang aufweist. Das wellenförmige Muster besteht aus Knoten 51c und sowohl aus negativen Wellenbäuchen 51b als auch aus positiven Wellenbäuchen 51a. Ein derartiges wellenförmiges Muster hat eine Schatten werfende Wirkung, die sich auf der konkaven Seite der Faser 50 von derjenigen auf der konvexen Seite der Faser 50 unterscheidet. Die Fasern 50 können in einem Kunstrasen bzw. Kunstgrassportplatz in Bündeln vorgesehen sein, und sie neigen dazu, unterschiedliche Ausrichtungen relativ zueinander einzunehmen. Betrachtet man einen Kunstrasen oder Sportplatz, der mit solchen Fasern 50 versehen ist, so scheinen diese verschiedene Farben zu haben, was sein natürliches Aussehen steigert.
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Das L/T-Verhältnis der in der 5 gezeigten Faser 50 liegt optimal bei 4,3. Die konkave Seite einer Ausführungsform der in der 5 gezeigten Faser 50 ist mit sieben (negativen) Wellenbäuchen 51b und acht Knoten 51c versehen, und auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 50 mit neun (positiven) Wellenbäuchen 51a und zehn Knoten 51c versehen.
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In der 6 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der eine Faser 60 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang aufweist. Das wellenförmige Muster besteht aus Knoten 61c und sowohl aus negativen Wellenbäuchen 61b auf der konvexen Seite als auch aus positiven Wellenbäuchen 61a auf ihrer konkaven Seite. Ein solches wellenförmiges Muster hat eine Schatten werfende Wirkung, die auf der konkaven Seite der Faser 60 von derjenigen der konvexen Seite der Faser 60 verschieden ist. Die Fasern 60 neigen dazu, unterschiedliche Ausrichtungen relativ zueinander einzunehmen, und scheinen deshalb verschiedene Farben zu haben, was das natürlicher aussehen lässt.
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Das L/T-Verhältnis der in der 6 gezeigten Faser 60 liegt optimal bei 4,3. Die konkave Seite einer Ausführungsform der in der 6 gezeigten Faser 60 ist mit sieben (positiven) Wellenbäuchen 61a und acht Knoten 61c versehen, und auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 60 mit neun (negativen) Wellenbäuchen 61b und zehn Knoten 61c versehen.
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In der 7 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung offenbart, bei der eine Faser 70 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang aufweist, wobei die Faser jedoch in einer Querschnittsansicht betrachtet an einer Seite flach ist. Das wellenförmige Muster, das bei dieser Ausführungsform ein sinuswellenförmiges Muster ist, besteht aus Knoten 71c und sowohl aus negativen Wellenbäuchen 71b als auch aus positiven Wellenbäuchen 71a. Ein solches sinusförmiges Muster verringert aufgrund der sanften Übergänge an den Knoten die Spalt- oder Bruchgefahr. Das L/T-Verhältnis der in 7 gezeigten Faser 70 liegt optimal bei 2,7. Die flache Seite einer Ausführungsform der in der 7 gezeigten Faser 70 ist mit sieben (sowohl positiven als auch negativen) Wellenbäuchen 71a, 71b und acht Knoten 71c versehen, und auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 70 mit neun (sowohl positiven als auch negativen) Wellenbäuchen 71a, 71b und zehn Knoten 51c versehen.
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In 8 ist eine Ausführungsform der Erfindung offenbart, bei der eine Faser 80 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang aufweist, wobei die Faser jedoch in einer Querschnittansicht betrachtet an einer Seite flach ist. Das wellenförmige Muster besteht aus Knoten 81c und positiven Wellenbäuchen 81a. Das L/T-Verhältnis der in der 8 gezeigten Faser 80 liegt optimal bei 2,7. Die flache Seite dieser Ausführungsform der Faser 80 ist mit sieben (positiven) Wellenbäuchen 81a und acht Knoten 81c versehen, und auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 80 mit neun (positiven) Wellenbäuchen 81a und zehn Knoten 81c versehen.
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In 9 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung offenbart, bei der eine Faser 90 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang aufweist, wobei die Faser in einer Querschnittansicht betrachtet an einer Seite flach ist. Das wellenförmige Muster besteht aus Knoten 91c und negativen Wellenbäuchen 91b. Das L/T-Verhältnis der in der 9 gezeigten Faser 90 liegt optimal bei 2,9. Die flache Seite dieser Ausführungsform der Faser 90 ist mit sieben (negativen) Wellenbäuchen 91b und acht Knoten 91c versehen, und auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 90 mit neun (negativen) Wellenbäuchen 91b und zehn Knoten 91c versehen.
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In 10 ist noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung offenbart, bei der eine Faser 100 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang aufweist, wobei die Faser in einer Querschnittansicht betrachtet an einer Seite flach ist. Das wellenförmige Muster besteht aus Knoten 101c und sowohl positiven als auch negativen Wellenbäuchen 101a, 101b. Das L/T-Verhältnis der in der 10 gezeigten Faser 100 liegt optimal bei 2,9. Die flache Seite dieser Ausführungsform der Faser 100 ist mit sieben (negativen) Wellenbäuchen 101b und acht Knoten 101c versehen, und auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 100 mit neun (positiven) Wellenbäuchen 101a und zehn Knoten 101c versehen.
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In 11 ist eine noch weitere Ausführungsform der Erfindung offenbart, bei der eine Faser 110 einen gekrümmten Querschnitt mit einem wellenförmigen Muster um den Umfang aufweist, wobei die Faser in einer Querschnittansicht betrachtet an einer Seite flach ist. Das wellenförmige Muster besteht aus Knoten 111c und sowohl positiven als auch negativen Wellenbäuchen 111a, 111b. Das L/T-Verhältnis der in der 11 gezeigten Faser 110 liegt optimal bei 2,9. Die flache Seite dieser Ausführungsform der Faser 110 ist mit sieben (positiven) Wellenbäuchen 111a und acht Knoten 111c versehen, und auf ihrer konvexen Seite ist die Faser 110 mit neun (negativen) Wellenbäuchen 111b und zehn Knoten 111c versehen.
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Die 12 und 13 zeigen einige Ausführungsformen eines Kunstrasens wie etwa bei einem Kunstgrassportplatz, bei dem eine erfindungsgemäße synthetische Faser verwendet werden kann. Bei beiden Figuren umfasst der Kunstrasen eine Unterschicht 1, an der die mehreren synthetischen Fasern 2 (die den in den 1 bis 11 gezeigten Fasern 10a–d, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 und 110 entsprechen) an den durch das Bezugszeichen 3 angegebenen Stellen befestigt sind, zum Beispiel mittels Tuften oder Weben. Die extrudierte synthetische Faser 2 kann einzeln oder in einem Bündel von beispielsweise zusammengedrehten Fasern 2a–2c an der Unterschicht 1 befestigt sein. Das Unterschichtelement in 13 weist eine offene Struktur auf und ist aus einem Gitter aus Stützgarnen 1a–1b zusammengesetzt, an denen die synthetischen Fasern 2 befestigt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2010/082816 A1 [0002, 0007, 0008]
- EP 1158099 A2 [0005]
- WO 2005/005730 A1 [0007, 0013, 0014]
- WO 2005/005730 [0008, 0019]