特許 5794737 人工芝

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5794737

(24)【登録日】2015年8月21日

(45)【発行日】2015年10月14日

(54)【発明の名称】人工芝

(51)【国際特許分類】

   E01C 13/08 20060101AFI20150928BHJP

【ＦＩ】

   E01C13/08

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-148292(P2012-148292)

(22)【出願日】2012年7月2日

(65)【公開番号】特開2014-9538(P2014-9538A)

(43)【公開日】2014年1月20日

【審査請求日】2013年10月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000234122

【氏名又は名称】萩原工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083404

【弁理士】

【氏名又は名称】大原 拓也

(72)【発明者】

【氏名】中前 博文

(72)【発明者】

【氏名】田中 克往

(72)【発明者】

【氏名】西川 知幸

(72)【発明者】

【氏名】堀尾 孝志

(72)【発明者】

【氏名】舩越 規夫

(72)【発明者】

【氏名】三宅 啓介

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−１０５０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２６５５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６２１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２２９５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３１８７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０１Ｃ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基布にパイルが植設された人工芝において、前記パイルは、密度が０．９００〜０．９４０の直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）からなる結晶性プラスチックを一軸延伸加工して、結晶配向度を０．７５〜０．９０とし、かつ、引張弾性率を１５０〜３５０Ｎ／ｍｍ^２とした扁平なフィラメント糸からなることを特徴とする人工芝。

【請求項2】

前記パイルの結晶配向度を０．７５〜０．８５としたことを特徴とする請求項１に記載の人工芝。

【請求項3】

前記パイルの断面の短軸方向の長さをＨ、長軸方向の長さをＷとして、前記パイルの扁平率（Ｗ／Ｈ）が３．０〜７．０であることを特徴とする請求項２に記載の人工芝。

【請求項4】

前記パイルの断面の短軸方向の長さＨが、１８０〜３５０μｍであることを特徴とする請求項３に記載の人工芝。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基布にパイルが植設された人工芝において、さらに詳しく言えば、パイルの耐久性の向上技術に関する。

【背景技術】

【0002】

パイル間に充填材を充填した人工芝は、天然芝に近い特性を持つ人工芝サーフェイスとして、サッカーやラグビー、野球場などの各種運動競技施設に普及している。また最近では、全天候型である特徴を生かして、学校のグラウンド用として用いられることも年々増えており、人工芝の稼働率が高められてきている。

【0003】

この種の人工芝の１つとして、パイル長を従来の人工芝に比べて長く設定した、いわゆるロングパイル人工芝が知られている。ロングパイル人工芝は、長いパイルの間にゴムチップを充填し、パイル先端の露出を長くすることで、天然芝に近い性状を再現でき、人気がある。

【0004】

ところで、人工芝の表面には、ゴム底の運動靴から各種競技用スパイク等の様々な靴によって負荷がかけられるため、稼働率の向上に伴い、様々な靴底との摩擦による摩耗や繰り返し荷重によってパイルが捩れたり折れたりしやすく、それが原因でパイルの先端がフィブリル化（小繊維化）する。

【0005】

そこで、従来の人工芝用パイルは、上述したフィブリル化を防止するため、耐摩耗性のよいポリプロピレンや高密度ポリエチレンが好まれて採用されていた。例えば特許文献１，２参照。

【0006】

しかしながら、ロングパイル人工芝では、従来の砂入り人工芝がフィブリル化する破壊構造とは違い、長く突出したパイルが繰り返し踏みしめられ、ねじり応力が加えられることによって、パイルの屈曲や座屈を破壊起点とした裂けや割れが原因となってフィブリル化が起きる。

【0007】

また、特に稼働率の高い人工芝では、フィブリル化の進行によって、芝先が千切れて、プレー性への影響が懸念されるばかりでなく、衣服や靴に千切れたパイルが静電気によって付着して不快である。さらには、千切れたパイルがフィールド外に持ち出されるので、フィールド周りが汚れるなど、管理者側にとっても問題を生じていた。

【0008】

さらに、従来の人工芝用パイルは、一般的に５〜７倍程度の延伸加工が施されており、引張強度は高い反面、耐久性は低く、上述したフィブリル化を防ぐことは困難であった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平６−１８４８１１号公報

【特許文献2】特開平１１−２６９８１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

そこで、本発明の目的は、長期にわたってフィブリル化せず、安定した耐久性を有する人工芝を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上述した目的を達成するため、本発明は、基布にパイルが植設された人工芝において、前記パイルは、密度が０．９００〜０．９４０の直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）からなる結晶性プラスチックを一軸延伸加工して、結晶配向度を０．７５〜０．９０（より好ましくは０．７５〜０．８５）とし、かつ、引張弾性率を１５０〜３５０Ｎ／ｍｍ^２とした扁平なフィラメント糸からなることを特徴としている。

【0012】

より好ましい態様として、前記パイルの断面の短軸方向の長さをＨ、長軸方向の長さをＷとして、前記パイルの扁平率（Ｗ／Ｈ）が３．０〜７．０である。なお、本発明において、「断面」とは、パイルの長さ方向に対して直交する断面をいう。

【0013】

より好ましい態様として、前記パイルの断面の短軸方向の長さＨが、１８０〜３５０μｍである。

【発明の効果】

【0016】

これによれば、結晶性プラスチックを一軸延伸加工して、結晶配向度が０．７５〜０．９０（より好ましくは０．７５〜０．８５）の扁平なフィラメント糸をパイルに用いることで、パイルの柔軟性を高めることができ、長期間にわたってフィブリル化することなく、安定した耐久性を有することができる。

【0017】

また、前記パイルの断面の短軸方向の長さをＨ、長軸方向の長さをＷとしたとき、前記パイルの扁平率（Ｗ／Ｈ）が３．０〜７．０であることにより、摩耗しにくくなり、その結果、フィブリル化の進行を防ぐことができる。

【0018】

さらには、前記パイルの断面の短軸方向の長さＨが、１８０〜３５０μｍであることにより、パイルの耐久性が良好となる。長さＨが１８０μｍよりも短い場合は、フィブリル化が発生しやすくなるため好ましくない。逆に、長さＨが３５０μｍよりも長い場合は、パイルが厚くなり、コスト高になるだけでなく、屈曲による曲げ癖がつきやすくなり、結果的に人工芝としてのしなやかさや外観を損なうため、好ましくない。

【0019】

また、前記パイルの引張弾性率が、１５０〜３５０Ｎ／ｍｍ^２であることにより、パイルの耐久性が良好となる。引張弾性率が１５０Ｎ／ｍｍ^２未満の場合は、弾性力が弱く、パイルが切れやすい上に加工性が悪くなるため好ましくない。逆に引張弾性率が３５０Ｎ／ｍｍ^２超の場合は、剛性が増すことで、曲げ癖や座屈しやすく、人工芝としての柔軟性を損なうため好ましくない。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係る人工芝を模式的に示した断面図。

【発明を実施するための形態】

【0021】

次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0022】

図１（ａ）に示すように、この人工芝１は、シート状に形成された基布２に対し、所定間隔をもってパイル３が植設されたものからなり、基布２の裏面側には、パイル３の抜け止め用としてのバッキング剤４が塗布されている。

【0023】

基布２は、例えばポリプロピレン，ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなる平織り布が用いられるが、これ以外の織布であってもよく、本発明において、基布２の形態や材質は特に限定されない。

【0024】

パイル３は、結晶性プラスチック（結晶性ポリマーともいう）を一軸延伸加工して、結晶配向度を０．７５〜０．９０（より好ましくは、０．７５〜０．８５）とした扁平なフィラメント糸からなる。

【0025】

図１（ｂ）を参照して、パイル３は、扁平なフィラメント糸からなり、パイル３の断面の短軸方向の長さをＨ、長軸方向の長さをＷとしたとき、パイル３の扁平率（Ｗ／Ｈ）が３．０〜７．０の範囲内となるように形成されている。

【0026】

すなわち、扁平率が３．０〜７．０であることにより、摩耗しにくくなり、その結果、フィブリル化の進行を防ぐことができる。

【0027】

より好ましい態様としては、パイル３の断面の短軸方向の長さＨが１８０〜３５０μｍ（より好ましくは、２５０〜３００μｍ）である。すなわち、長さＨが１８０μｍよりも短い場合は、フィブリル化が発生しやすくなるため好ましくない。

【0028】

逆に、長さＨが長い場合は、パイルが厚くなり、コスト高になるだけでなく、屈曲による曲げ癖がつきやすくなり、結果的に人工芝としてのしなやかさや外観を損なうため、好ましくない。

【0029】

さらに好ましい態様としては、パイル３の引張弾性率が１５０〜３５０Ｎ／ｍｍ^２である。すなわち、引張弾性率が１５０Ｎ／ｍｍ^２未満の場合は、弾性力が弱く、パイルが切れやすい上に加工性が悪くなるため好ましくない。

【0030】

逆に引張弾性率が３５０Ｎ／ｍｍ^２超の場合は、剛性が増すことで、曲げ癖や座屈しやすくなり、人工芝としての柔軟性を損なうため好ましくない。

【0031】

上述した各スペックを満たす材料として、本発明の結晶性プラスチックは、密度が０．９００〜０．９４０の直鎖状低密度ポリエチレン（Ｌ−ＬＤＰＥ）が用いられる。なお、上述した各条件を満たすものであれば、それ以外の結晶性プラスチックが用いられてもよい。

【0032】

この例において、パイル３は、所定の繊度（デシテックス）の扁平フィラメント糸の単糸を基布２に植設したものからなるが、例えばこれらを複数本撚り合わせたものが用いられてもよく、上述した各スペックを満足すれば、その使用態様は特に限定されない。

【0033】

また、完成した人工芝１は、所定の基盤１０上に敷設されたのち、パイル３間に充填材５としてゴムチップが充填されるが、本発明において、充填材５および基盤１０の構成については、特に限定されず、仕様に応じて任意に変更されてよい。

【実施例】

【0034】

次に、本発明の具体的な実施例について比較例とともに比較検討した。まず、以下の方法でパイルを作成した。

【0035】

〔パイルの作製〕
直鎖状低密度ポリエチレン樹脂組成物（密度０．９２６ｇ／ｃｍ^３，ＭＦＲ０．９ｇ／１０ｍｉｎ）をφ６０ｍｍの押出機を使用して温度１８０℃で溶融押出し、３０℃の水槽で冷却固化する。次に、ロール延伸法を用いて９０〜１００℃で一軸延伸加工したのち、９０〜１００℃の熱水槽内で弛緩熱処理を行い、繊度約１８５０デシテックスの人工芝糸を得た。

【0036】

〔人工芝の作製〕
上記方法で作製されたパイルを６本一束に撚り合わせて１本のパイルとし、５／１６ゲージのタフティング機を用いてポリプロピレン製の平織り布にパイル高（基布から先端までのパイル長さ）６０ｍｍとなるように植設したのち、基布の裏面側に固形分として７０％ＳＢＲラテックスを塗布量１１００ｇ／ｍ^２で塗布し、１０５℃で高温乾燥して、人工芝を得た。

【0037】

次に、作製したパイルおよび人工芝について、以下の各方法によって測定および各種評価を行った。

【0038】

〔結晶配向度の測定〕
パイル原糸の表面をＸ線の照射方向に対して垂直になるように試料台にセットし、Ｂｒｕｋｅｒ−ＡＸＳ社製のＸ線回折機（型番：Ｄ８−ＤＩＳＣＯＶＥＲ−μＨＲ−Ｈｙｂｒｉｄ）を使用して、以下の条件下でＸ線を照射し、得られた回折パターンのピークより得られる強度分布の半値幅から結晶配向度を算出した。
〔測定条件〕
Ｘ線源：ＣｕＫα線（多層ミラー仕様）
出力：５０ｋＶ，２２ｍＡ
検出器：シンチレーションカウンター

【0039】

〔引張弾性率の測定〕
パイル原糸を５０ｍｍの長さに切断し、引張試験機にチャック間３０ｍｍでセットしたのち、引張速度１００ｍｍ／ｍｉｎでパイル原糸が破断するまで引っ張り、その引張荷重−ひずみ曲線（Ｓ−Ｓ曲線）を測定し、弾性変形領域における接線勾配から引張弾性率を算出した。

【0040】

〔耐久性の評価〕
人工芝をφ１００ｍｍの円盤状に切り出し、同径の有底なシリンダ容器の底に収納し、芝先が２０ｍｍ露出する程度にゴムチップを充填する。シリンダ容器の内周面に沿って挿入可能な圧縮子により人工芝を荷重７００Ｎで押圧する。圧縮子の先端には、靴底をイメージして格子状の凹凸を有する硬度６０のウレタンゴムが取り付けられている。

【0041】

人工芝を圧縮子で押圧した状態で、回転速度２５ｒｐｍ，角度１５°でシリンダ容器を往復回転させ、１往復を１回として１０万カウントの耐久試験を実施した。実施後、人工芝のパイルを無作為に１０本抽出し、亀裂が生じている本数を数え、発生本数が０本なら◎、１〜３本の場合は○、４本以上は×と判断した。

【0042】

〔加工性の評価〕
本実施形態において、加工性とは、人工芝のパイルの切断特性をいう。タフティング機にて人工芝にパイルを植設したのち、パイル長６０ｍｍとなるように、高さが均一にカットされ、かつ、ループ残りなどの不具合がないものを○、不具合が見られたものを×として、評価した。

【0043】

〔外観性状の評価〕
競技者１０名による各人工芝と天然芝とを観察し、寸法形状および質感や景観が同等レベルであると、７名以上が感じたものを○、６名以下の場合を×として評価した。
〔総合評価〕
最後に、耐久性、加工性および外観性の総合的な評価を行った。評価方法は、上記の各評価において、全てにおいて○もしくは◎の場合を「○」とし、１つでも×があれば「×」とした。

【0044】

《実施例１》
〔結晶配向度〕 ０．８１
〔短軸長さＨ〕 ０．２３５ｍｍ
〔長軸長さＷ〕 １．１６ｍｍ
〔扁平率Ｗ／Ｈ〕 ４．９３６
〔引張弾性率〕 １９０Ｎ／ｍｍ^２
〔耐久性〕 ◎
〔加工性〕 ○
〔外観〕 ○
〔総合評価〕 ○

【0045】

《実施例２》
〔結晶配向度〕 ０．７５
〔短軸長さＨ〕 ０．１９６ｍｍ
〔長軸長さＷ〕 １．３７ｍｍ
〔扁平率Ｗ／Ｈ〕 ６．９９０
〔引張弾性率〕 ２０６Ｎ／ｍｍ^２
〔耐久性〕 ◎
〔加工性〕 ○
〔外観〕 ○
〔総合評価〕 ○

【0046】

《実施例３》
〔結晶配向度〕 ０．９０
〔短軸長さＨ〕 ０．２４３ｍｍ
〔長軸長さＷ〕 １．１２ｍｍ
〔扁平率Ｗ／Ｈ〕 ４．６０９
〔引張弾性率〕 ２７３Ｎ／ｍｍ^２
〔耐久性〕 ○
〔加工性〕 ○
〔外観〕 ○
〔総合評価〕 ○

【0047】

《実施例４》
〔結晶配向度〕 ０．８５
〔短軸長さＨ〕 ０．２７１ｍｍ
〔長軸長さＷ〕 ０．９１ｍｍ
〔扁平率Ｗ／Ｈ〕 ３．３５８
〔引張弾性率〕 ３０１Ｎ／ｍｍ^２
〔耐久性〕 ◎
〔加工性〕 ○
〔外観〕 ○
〔総合評価〕 ○

【0048】

〈比較例１〉
〔結晶配向度〕 ０．９２
〔短軸長さＨ〕 ０．２３７ｍｍ
〔長軸長さＷ〕 １．１１ｍｍ
〔扁平率Ｗ／Ｈ〕 ４．６８４
〔引張弾性率〕 ３５７Ｎ／ｍｍ^２
〔耐久性〕 ×
〔加工性〕 ○
〔外観〕 ○
〔総合評価〕 ×

【0049】

〈比較例２〉
〔結晶配向度〕 ０．９１
〔短軸長さＨ〕 ０．１５０ｍｍ
〔長軸長さＷ〕 １．８０ｍｍ
〔扁平率Ｗ／Ｈ〕 １２．０００
〔引張弾性率〕 ３４８Ｎ／ｍｍ^２
〔耐久性〕 ×
〔加工性〕 ○
〔外観〕 ○
〔総合評価〕 ×

【0050】

〈比較例３〉
〔結晶配向度〕 ０．７２
〔短軸長さＨ〕 ０．２２０ｍｍ
〔長軸長さＷ〕 １．１２ｍｍ
〔扁平率Ｗ／Ｈ〕 ５．０９１
〔引張弾性率〕 １９５Ｎ／ｍｍ^２
〔耐久性〕 ○
〔加工性〕 ×
〔外観〕 ○
〔総合評価〕 ×

【0051】

実施例１〜４および比較例１〜３のまとめを表１に示す。

【0052】

【表1】

【0053】

以上、実施例および比較例により、以下の知見を得た。すなわち、
・結晶配向度を抑えることで、柔軟性に富み、繰り返し座屈や捩れに対して有効である。
・結晶配向度が小さくなると、充填性で粘りが出てくるため、安定性が悪くなる。
・短軸長さ（厚み）が増すと、切断刃が入りにくくなるので、切断安定性が悪くなる。

【符号の説明】

【0054】

１ 人工芝
２ 基布
３ パイル
４ バッキング剤
５ 充填材
１０ 基盤

【図1】