JP2005194778A - 人工芝構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 運動選手が前進する際に地面に水平方向に加える力にマイナス影響を与えることを極力排除した人工芝構造を提供する。
【解決手段】 人工芝構造は、天然草カバーを模して基板から延びる複数の繊維組成物（２）をもつシート基板（１）と、繊維組成物（３）の間に分散されてこれをほぼ真っ直ぐな状態に保つ粒状プラスチック材料のほぼ均質な集合体の粒状充填材料又は充填材（３）とから構成される。前記充填材（３）は、４０ｍｍを越えない厚さの層を形成し、５ｍｍ以下の粒度を有し、前記構造が陸上競技トラックへの使用が可能となる３５〜５０のＫＡ値を持つような弾性回復の値を有するプラスチック材料から構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、人工芝構造（synthetic-grass structure）に関する。より具体的に、本発明は：
−天然草カバー（natural-grass cover）のように見えるよう基板から延びる複数の繊維組成物を備えるシート基板と、
−前記繊維組成物自身をほぼ真っ直ぐな状態に保つため、前記繊維組成物の間に分散される粒状の充填材料（filling material）または充填材（infill）とからなる形式の人工芝構造に関する。

上述した形式の人工芝構造は、例えば特許文献１により知られている。
前記特許文献に記載された解決策には上述の充填材に関して述べられており、それによれば当該充填材は、
−典型的には砂などの硬い顆粒状材料で実質的に全体が構成されるボトム層と、
−好ましくは中古タイヤの再生ゴムから得られる例えば粉砕ゴムなどの柔軟材料からなる顆粒で実質的に全体が構成されるトップ層と、
−上述した２つの粒状材料を選択的に定められた重量比率で混在させる中間層と、から構成されている。

請求項１の前段部分のモデルとして利用している特許文献２により、ほぼ均質な顆粒状プラスチック材料の集合体からなる粒状充填材を含む人工芝構造が知られている。この材料は通常、ポリオレフィン・ベース、又はビニールポリマ・ベースの材料である。

特に、さまざまな理由（環境条件、過酷な使用など）により天然芝を良好な状態に維持するためにかかるメンテナンス費用の観点から、人工芝構造は天然草カバーの有効な代替であるとしばしば考えられている。

特に、上述した形式の人工芝構造をテニスコートや５人制サッカーピッチを作るために使用する既知の技術では、前記繊維組成物は約２５〜３５ｍｍの範囲の長さ（シート基板が置かれた面から測定して）であり、前記充填材の層の厚さは通常２０〜２５ｍｍの範囲である。これらの人工芝構造は、短寸法又は短尺芝と定義することができ：通常、比較的「硬めの」地表となるが、これはゲーム中にボールが良好にバウンドしなければならないことによる。

芝面、特にスポーツに使用される芝面の硬度／柔軟性の特性は、ＤＩＮ基準18035/6により構成される弾性衝撃テストにかけることで定量的に正確に特定することができる。この基準は、ＤＩＮ基準18032/2と共に、ＫＡ（ドイツ語のKraftabbauの略）として知られるパラメータ又は係数の定義を可能にする。

係数ＫＡは、基本的に、標準化された諸元の重量物を落下させたときの床面の動きを、通常はセメントで作られた剛体表面での同じ荷重に対して測定された動きと比較してパーセント表示された特性である。

これに関連するような特定の基準はこれまで存在していなかったが、広く展開された芝面に実施される実験的なテストでは、上述した形式のテニスコートや５人制フットボールのピッチに対する人工芝構造は、１５〜２０の範囲のＫＡ値を有している。

上述した形式の人工芝構造は、フルサイズのサッカーピッチを作るために広く使用されることも知られている。
この場合、関連する国際組織（特に、ＦＩＦＡとＵＥＦＡ）は、人工芝構造が天然芝フットボールピッチの特性をできるだけ忠実に再現できるよう、ＫＡ値が５５から７０の間となるよう具体的な基準を人工芝カバーに課している。

ＫＡ値を５５〜７０の範囲にするには、前記人工芝構造はある程度の厚さを持つ必要がある。この場合、前記繊維組成物は６０ｍｍほどの長さになり、粒状充填材の層は５０ｍｍほどの厚さとなる。

前記のような厚さに頼らなければならないという事実は、人工芝構造が踏みつけに対して十分柔軟に又は「ソフト」にする必要があることと明らかにリンクしている。構造を「ソフト」にするほどＫＡ値は大きくなり、逆に芝面を「硬く」するほどＫＡは小さくなる。

スポーツ施設自身内にある存在物の共通性と均一さの理由からいえば、上述した形式の人工芝構造を陸上競技トラックにも展開できるようにすることが明らかに有利である。

陸上競技トラックは通常、約３５から５０の間のＫＡ値を有する。この数値幅は、国際アマチュア陸上競技連盟編纂による「トラック及び競技施設マニュアル（Track and Field Facilities Manual）」に明示されている。

上述した範囲のＫＡ値、特には最大値５０（踏みつけ、走行により加えられる荷重に対して比較的「ソフト」である芝面に相当）に近い値までは、上述した形式の人工芝構造によって得ることができる。しかしながら、粒状充填材の一部又はほとんどに砂を使用する解決策では、前記結果は比較的厚い構造をしたときのみ達成することができ、この際にはシート基板が展開している面と競技者によって「アタックされる表面」すなわち粒状充填材の上表面との間の距離が約４５ｍｍよりも小さくすることができない。

しかし、上述した特性を有する人工芝構造では、その上で競技する選手には歓迎されない。結局これは、短距離走行のスポーツ、並びに幅跳び、三段跳び、棒高跳びなどのスポーツにおいて、選手の足（及び靴）と選手が走る芝構造との間の相互作用が主に水平成分、すなわち走行表面となる平面に接する成分であることに関係している。

上述したようなタイプのスポーツでは、選手が最大スピードを得るために水平方向にできるだけ強力な推進力を発揮することを目指しており、対応する相互作用を最大化するために走行表面に突き刺さるように設計されたスパイク状構造を付けた靴が用いられる傾向が強い。

これに関連していかなる特定の理論にも拘束されることは望まないが、人工芝構造の上で短距離走行をする各種運動選手にとって不満足となる印象は、上述したように前記構造が「厚過ぎる」場合、選手によって加えられる水平方向の推力の主成分が、接触する表面から始まって底面の方向に至るまでの充填材に加わるせん断力になることが避けられないことによる、との信ずるべき理由がある。この結果、選手の足が接触する表面が後方に移動することとなり、この後方移動が僅かなものであっても選手には「泥沼」表面を走っているとの印象を与える。
米国特許第５，９５８，５２７号公報 欧州特許公開第１，１５８，０９９号公報

本発明の目的は、上述に概略示した欠点を解消し、陸上競技場のトラックを作るに対して総合的に満足して使用可能となる人工芝構造を提供することにある。

本発明によれば、請求項に具体的に示された特性を有する人工芝構造によって前記目的を達成することができる。

以下、添付図面を参照して、全くの非限定的な例示であることを前提に本発明につき詳述する。図１は、本発明にかかる理想的な人工芝構造の縦断面の概略を示している。
図１に示すものは、よく知られているように下地Ｇの上に敷設するよう設計されたシート基板１を含む人工芝面であり、最も一般的な使用条件の場合、下地Ｇは突き固められた地表又は瀝青質のマットからなり、その上に人工芝カバーが、一般には単に置くだけの状態で敷設される。

シート基板１は、例えばＳＢＲラテックスなどのラテックスを使用してゴム裏打ちがされた不織布のような、プラスチック材料のシートから作ることができる。

複数の繊維組成物２が基板１から上方に延びており、前記繊維組成物は天然芝カバーの葉片により類似するよう通常は茂み状に調整される。

繊維組成物２は、符号２ａで示す近接端末で基板１に固定され、その遠方端末は上方に延びて、その合計高さは基板１の展開平面から測定して通常３０〜３５ｍｍの範囲となる。

基板１及び繊維組成物２を作るための一般的な基準（繊維組成物２の近接端末２ａを基板１に強固に固定するためのものを含む）は従来技術で知られており、またこれら自身が本発明を理解する上で重要でもないことから、ここで詳細を記述する必要はない。

競技場トラックの特定の適用を考慮して、本解決策では陸上競技場のトラックを作る際によく行われる選択に従って、繊維組成物２を赤や黒の材料で作ったり、あるいは土色をした材料で作ったりすることなどが好まれる。

基板１の上であり、したがって繊維組成物２の間には、充填材３としての作用をする粒状又は顆粒状の材料（ここでいう「粒状（particulate）」と「顆粒状（granular）」とは類義語である）が分散される。材料３の機能は、基本的に繊維組成物２を真っ直ぐな状態に保つことであり、すなわち繊維組成物２が基板１上に平坦に横たわる望ましくない状態を防ぐことである。

繊維組成物２が充填材３に支えられるよう、粒状材料３は繊維組成物２の間に十分な量分散され、繊維組成物２が上述した長さ（３０〜３５ｍｍ）であるときには、その厚さは通常２０〜２５の範囲となる。これは、充填材３の層の上面（競技者によるいわゆる「アタック表面」を形成する）から繊維組成物２のトップ面までの高さが通常１０ｍｍ前後となる。

このため、本発明にかかる人工芝（少なくとも現状の好ましい実施の形態で）は、本質的に短寸法又は短尺芝構造となる。

しかしながら明確化のために指摘すれば、本願発明者が行ったテストでは、この場合には相応の繊維組成物の長さを備えることにより、充填材３の層の厚さが約４０ｍｍに達するまで本発明の効果が得られる可能性があることを示している。

いずれにせよ、充填材３の層厚さは３０ｍｍ以下とすることが好ましく、特に２０ｍｍから２５ｍｍの選択幅が現状では特に好ましいことが分かっている。

加えて明らかなことは、上述した数値を設定し、検証するには、前記構造を作り、測定する際に避けられない不正確さ／誤差を考慮に入れる必要があることであり、更に上述した充填材３の層（先に定義した「アタック表面」）の材料は、層の上端面はいずれにせよある程度のばらつきを示す粒状材料であることを考慮に入れる必要があることである。

したがって、上述した数値、及び請求の範囲に示される数値は、誤差範囲の影響を受けるものと理解する必要があり、以降に記されるその他の数値についてもほぼ同様なことが考慮されるべきである。

粒状充填材３は、ほぼ均質な材料で、基板１の上と繊維組成物２の間に基本的に均一に分散され、著しく異なる特性を有する層が堆積することはない。

本発明の現状での好ましい実施の形態では、上述した粒状材料は５ｍｍより小さい粒度（grain size）の顆粒材料であり、その範囲は典型的には０．５から４．５ｍｍの間であり、より好ましくは０．５から１．５ｍｍの間であり、密度の範囲は典型的には１．５から１．６グラム／ｃｍ^３である。

他方、特許文献２により既に知られた判断基準によれば、充填材３層の材料は、ポリエチレンなどのポリオレフィン材料であり、より好ましくはリサイクルされたポリエチレンなどの再生ポリオレフィンである。

本発明の他の実施の形態によれば、上述した材料はＰＶＣなどのビニール・ポリマ、より好ましくは例えばリサイクルされたＰＶＣなどの再生ビニール・ポリマからなる。

前記粒状材料を取得し、敷設する際に当該粒状材料を分散する方法に関し、有用な参考が特許文献２にすでに記載された判断基準から得ることができる。

本発明の場合には、前記粒状充填材を形成する材料が、弾性回復（elastic return）の特有な性質を有していることが重要である。

上述の特性は、開始材料を選択することと、（特にそれが再生材料である場合に）前記材料自身に所望の弾性回復の特性を与えるよう設計された既知の形式の可塑剤を加えることの双方によって達成することができる。

特に、本発明を正しく実施するため、弾性回復の値（ＤＩＮ基準５３５１２により特定される）が典型的には５％から１０％の間、好ましくは３％から８％の間、より好ましくは５％の値を示すプラスチック材料（コンパクト・ボデーとして、したがって特定の形状ではない状態で）を使用して粒状材料３を作ることができる。

請求の範囲にも表示される前記数値（既に述べたように適度な誤差幅を含むものと理解しなければならない）は、特定の形態ではなくコンパクトなボデーと考えられる粒状充填材３を形成するようデザインされたプラスチック材料に関するものである。上述したテストにおいては、前記ボデーは約５ｍｍの厚さの平板からなる。

上述した選択幅は、不明瞭な余裕幅が上述した粒状材料の集合体の弾性回復特性を特定する事に関する前記事実と結び付くことを防ぐため、信頼性があり再現可能な参照例を提示することを意図したものである。

上述した材料の特性は、ＫＡ値が所望の３５から５０の範囲となることを可能とし、同時に十分に薄い人工芝構造とすることを可能とし（下地平面と前記アタック表面の間の距離が典型的には２０〜２５ｍｍの範囲）、全体として短距離走の選手が不満を洩らす深さの厚い人工芝（例えばフットボールピッチに広く使用されるタイプ）で経験するような「泥沼」現象を防いでいる。

加えて、この場合、関連したいかなる特定の理論にも拘束されることは望まないが、運動選手がスピードを上げるために強い接線方向の力を及ぼすときに加えられる充填材層へのせん断力によるマイナス影響を、完全にとまでいかないまでもそのほとんどを無くすような相乗効果を、前記粒状材料３の層の粒度と、構成材料の柔軟性特性（弾性回復）との組み合わせの選択が生み出している、と信ずるに足る理由を本件出願人は有している。

充填材３層の着色に関しては、既に繊維組成物２に関して述べたと同様な考えを適用することができ、特に陸上競技トラックに関して広く採用されている選択である赤、土色、黒のカラリングをした微粒子材料を採用する可能性に当てはめることができる。

勿論、本発明の原理を損なうことなく、上述した実施の形態の構成に詳細に記載され、図面に表示された内容に対して幅広く変更が可能であり、これによって請求の範囲に規定される本発明の範疇から逸脱するものではない。

本発明にかかる人工芝構造の理想的な縦断面の概要を示す。

符号の説明

１．シート基板、 ２．繊維組成物、 ２ａ．近接端末、 ３．粒状充填材料（充填材）、 Ｇ．下地。

Claims (15)

1. 天然芝に模して基板から延びる複数の繊維組成物（２）を備えた基板と、
   前記繊維組成物（２）をほぼ垂直な状態に維持するため、前記繊維組成物（２）の間に分散された顆粒状プラスチック材料のほぼ均質な集合体からなる粒状充填材（３）と、を含む人工芝構造であって、
   前記粒状充填材料又は充填材（３）が：
   ４０ｍｍを越えない厚さの層を形成し、
   ５ｍｍよりも小さい粒度を有し、
   前記人工芝構造のＫＡ値が３５〜５０の範囲となるような弾性回復値を有する材料からなることを特徴とする構造。
2. 前記粒状充填材（３）が０．５から４．５ｍｍの粒度を有することを特徴とする、請求項１に記載の構造。
3. 前記粒状充填材（３）が０．５から１．５ｍｍの粒度を有することを特徴とする、請求項１に記載の構造。
4. 前記充填材（３）が、３０ｍｍを越えない厚さの層を形成することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか一に記載の構造。
5. 前記充填材（３）が、２０から２５ｍｍの厚さの層を形成することを特徴とする、請求項４に記載の構造。
6. 前記粒状材料（３）が、コンパクト・ボデーとして５％から１０％の弾性回復を有する材料からなることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一に記載の構造。
7. 前記粒状材料（３）が、コンパクト・ボデーとして３％から８％の弾性回復を有する材料からなることを特徴とする、請求項６に記載の構造。
8. 前記粒状材料（３）が、コンパクト・ボデーとしてほぼ５％の弾性回復を有する材料からなることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか一に記載の構造。
9. 前記粒状材料（３）が、ポリオレフィン・ベースの材料、ビニールポリマ・ベースの材料かなる群から選択された粒状材料のほぼ均質な集合体からなることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか一に記載の構造。
10. 前記粒状充填材（３）が、ポリエチレン・ベースであることを特徴とする、請求項９に記載の構造。
11. 前記粒状材料（３）が、再生ポリオレフィン材料をベースとすることを特徴とする、請求項１又は請求項９に記載の構造。
12. 前記粒状材料（３）が、ＰＶＣベースであることを特徴とする、請求項９に記載の構造。
13. 前記粒状材料（３）が、再生ビニール・ポリマをベースとすることを特徴とする、請求項１又は請求項１２に記載の構造。
14. 前記繊維組成物（２）が、赤、土色、黒から選択される色に着色されていることを特徴とする、請求項１から請求項１３のいずれか一に記載の構造。
15. 前記粒状材料（３）が、赤、土色、黒から選択される色に着色されていることを特徴とする、請求項１から請求項１４のいずれか一に記載の構造。
    

Images