JP2007138644A - 人工芝構造体及び人工芝競技場 - Google Patents

Abstract

【課題】夏季の直射日光による人工芝表面の温度上昇を効果的に抑制し、プレー性・耐久性に優れた人工芝構造体を低コストで提供する。
【解決手段】パイル２間に充填材が充填された人工芝構造体において、最上層の充填材が、平均厚み２５μｍ以上の明色の着色皮膜を有する着色ゴムチップ４である人工芝構造体。
【選択図】図１

Description

本発明は、人工芝構造体及び該人工芝構造体によって構築された人工芝競技場に関する。

いわゆるロングパイル人工芝は、サッカー場、野球場、ラグビー場、多目的グランド等において、従来の天然芝に代わり急速に普及しつつある。これは天然芝の育成、維持管理に比べ、費用低減、使用可能日数の向上等、多くの利点が認められつつあるためである。

ロングパイル人工芝の充填材は、トータルコストを抑え、構造の安定性、衝撃吸収性、各種競技のプレー性を考慮して、珪砂等の硬質充填材と加硫ゴムチップ等の弾性充填材が使用されており、ゴムチップとしては、安価にかつ大量に入手できる廃棄タイヤ、自動車窓枠ゴム等の粉砕物が使用されている。しかしながら、珪砂とゴムチップは、粒径、比重が大きく異なるため、充填作業中またはプレー中に、珪砂がゴムチップの間隙をぬって下部に落下し、充填材表面は、実質上、黒いゴムチップのみが並んだ状態となっている。これが夏季に人工芝表面の温度を押し上げる要因のひとつであり、競技者に過酷な状態でのプレーを強いることになっている。

かかる問題を解決する手段として、特許文献１には、充填材の最上層に、下部側充填材よりも真比重が小さく、かつ熱吸収率が低い特定の充填材が多く含まれる人工芝構造体が提案されている。

しかし、特許文献１で用いる最上層の充填材は、原材料に直接着色料を練り込んで着色した発泡ゴムの粉砕品や合成樹脂発泡体の粉砕品であるため、コストが高いという問題があった。

特開２００３−３４９０６号公報

本発明は、上記欠点を解消し、夏季の直射日光による人工芝表面の温度上昇を効果的に抑制し、プレー性・耐久性に優れた人工芝構造体を低コストで提供することを目的とする。

すなわち、本発明の人工芝構造体は、パイル間に充填材が充填された人工芝構造体において、最上層の充填材が、平均厚み２５μｍ以上の明色の着色皮膜を有する着色ゴムチップであることを特徴とする。

また、本発明の人工芝競技場は、上記人工芝構造体によって構築されたことを特徴とする。

本発明によれば、低コストで、夏季の気温上昇時に、直射日光により人工芝構造体の表面が高温になるのを効果的に抑制し、なおかつ効果をより長期に維持することが出来、サッカー競技場、野球場、テニスコートなどの各種人工芝競技施設での快適なプレー性を維持できる。

図１は、本発明の人工芝構造体の一例を示す部分断面図である。図１において、１は基布、２はパイル、３は下層充填材、４は着色ゴムチップである。図１に示す様に、本発明の人工芝構造体は、基布１に所定間隔でパイル２がタフティングされ、裏面にパイル２の抜け止め防止処理が施された人工芝のパイル２間に、下層充填材３が充填され、最上層に着色ゴムチップ４が充填されている。

基布１としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂製の基布原糸を、一軸延伸または短繊維を寄り合わせて長繊維としたものを織り込んで布状にしたものを用いることができる。基布１は、２枚重ねで用いる方が寸歩安定性が高く、敷設後に外力によってシワになりにくく好ましい。この場合、下側の基布には、合成繊維を綿状にしたものをパンチング加工した基布を用いることにより、寸法安定性やシワ防止性がよりよくなり好ましい。

パイル２としては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂製のスプリットヤーンまたはモノフィラメントヤーンを用いることができる。パイル２の太さ（モノフィラメントヤーンを用いた場合は、単糸を複数本合わせた合計太さ）は、好ましくは５０００〜１００００ｄｔｅｘである。

パイル２の抜け止め防止処理としては、ＳＢＲラテックスゴム、ウレタン樹脂などを基布１の裏面に塗布する方法が挙げられる。

本発明の人工芝構造体は、基布１からパイル２先端までパイル長さＨが４０〜７０ｍｍであり、いわゆるロングパイル人工芝と呼ばれるものである。パイル２間には、着色ゴムチップ４表面からパイル先端までのパイル突出高さH−ｈが１０ｍｍ以上になるように、下層充填材３及び着色ゴムチップ４が充填されており、天然芝に似た外観を得ながら充填材が飛散しにくい構成となっている。

下層充填材３は、硬質充填材と弾性充填材を、単独で、または両者を複層としてまたは混合して充填してなり、人工芝が必要とする弾力性が得られるように所定の厚み、例えばＨ＝６０ｍｍであれば３０ｍｍ程度の厚みをもって充填される。弾性充填材としては、最大粒径３ｍｍ以下の廃タイヤ、自動車窓枠等の廃ゴム製品のリサイクル品が好適に用いられる。硬質充填材としては、各種セラミックスや石類などが好適に用いられ、最大粒径が１．２〜１．５ｍｍ以下の硅砂がより好適に用いられる。弾性充填材と硬質充填材の混合比は仕様によって任意に選択すればよい。

最上層の着色ゴムチップ４は、平均厚み２５μｍ以上、好ましくは７０μｍ以上、より好ましくは８０μｍ以上の明色の着色皮膜を有する着色ゴムチップである。着色皮膜の上限は特に限定されないが、好ましくは１８０μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下である。着色皮膜の平均厚みが２５μｍ未満では、見た目は同じ色合いであっても、熱の反射性能に劣るため、熱線が透過してゴムチップに吸収され易く、人工芝構造体表面の温度上昇を抑制する効果が小さい。

着色ゴムチップ４の芯材となるゴムチップとしては、加硫ゴムの粉砕物を好適に使用でき、より好ましくは廃ゴムのリサイクルチップ、更に好ましくは原料の供給安定性、品質の均一性より、廃タイヤのリサイクルチップが使用できる。

着色皮膜を形成する樹脂としては、弾力性があり、ゴムチップへの接着性に優れ、シューズの激しい動きに耐えることが出来る強度と、屋外の気候に老化しにくい耐久性を備えたものであれば種類を選ばない。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂でもよいし、１００％固形分液状樹脂のみならず、水分散系、溶剤可溶系樹脂でもよいが、経済性、被覆作業性を考慮するとポリウレタン樹脂が好適である。

着色皮膜の色彩は、白に近いほど太陽熱の反射能力が大きくなり好ましいが、デザイン上、薄いベージュ、薄いグリーン等の淡色に着色されているほうが好ましく、ＣＩＥ １９７６ Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間のＬ^*値が６０以上であることが好ましい。Ｌ^*値が６０未満では、熱反射機能が低下する傾向がある。

着色皮膜に含有される顔料は、白色顔料としてルチル型の酸化チタンを８０重量％以上、好ましくは８０〜９０重量％含有することが、熱反射性の観点から好ましい。淡色の着色皮膜とする場合には、例えばベージュ色であれば、鉄酸化物の茶色、レンガ色等、通常使用される顔料を添加すればよいが、赤外領域で熱反射性の大きい太陽熱遮蔽顔料を添加すれば、更に遮熱効果を向上できる。太陽熱遮蔽顔料としては、例えば淡グレー系であれば黒色顔料としてＦａｓｔｏｇｅｎ Ｓｕｐｅｒ Ｂｌａｃｋ ＭＸ（大日本インキ化学工業（株）製）、パリオゲン Ｓｃｈｗａｒｚ Ｓ００８４（ＢＡＳＦ社製）、淡緑色系であればＮａｎｏＴｅｃコバルトグリーン（シーアイ化成（株）製），Ｆａｓｔｏｇｅｎ Ｇｒｅｅｎ ２ＹＫ（大日本インキ化学工業（株）製）等が挙げられる。

ゴムチップ１００重量部に対する顔料量ＰＱは、下記式（１）で表される量であることが好ましい。
ＰＱ［重量部］＝Ｋ（０．５ｔ［μｍ］）^1/2／ＲＱ［重量部］・・・（１）
ｔ：着色皮膜の平均厚み
ＲＱ：ゴムチップ１００重量部に対する樹脂量（固形分）、好ましくは８〜３０重量部
Ｋ：１５〜２５、好ましくは１８〜２２の係数

着色皮膜には、熱伝導性の低いバルーン、中空球状体を添加してもよい。無機質バルーンとしては、例えば、シリカバルーン、シラスバルーン、アルミナバルーン等、樹脂バルーンとしては、例えば、塩化ビニリデン、アクリロニトリル樹脂バルーン等があげられる。また、太陽光による蓄熱を抑制する機能を有する硫酸バリウム、酸化亜鉛、アルミナ、燐片状マイカ等の無機粉末を添加しても良い。

着色ゴムチップ４の粒径は特に限定されないが、パイル２間への収まりやすさの観点より、最大粒径が３．５ｍｍ〜４ｍｍであることが好ましい。また、着色ゴムチップ４を最上層に滞留しやすくし、より長期に人工芝表面の温度上昇を抑制するためには、着色ゴムチップ４の平均粒径が、着色ゴムチップ４直下の下層充填材３中の弾性充填材の平均粒径よりも大きいことが好ましい。

着色ゴムチップ４は、下層充填材２を十分に覆い隠して下層充填材２への熱線の透過を防止できるように所定の厚み、例えばＨ＝６０ｍｍであれば６〜１２ｍｍ程度の厚みをもって充填することが好ましい。

着色ゴムチップ４の製造方法は、特に限定されないが、例えば、特許第３５８８５９１号公報に記載の方法で製造することができる。

尚、図１において、充填材は、下層充填層３と着色ゴムチップ４の２層構造となっているが、この間に中間層を設ける等の変形も本発明に含まれるものである。

本発明の人工芝構造体は、例えば、サッカー競技場、野球場、テニスコートなどの各種人工芝競技施設に適用することができる。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。尚、実施例における「部」は「重量部」を意味する。

着色ゴムチップの製造に使用した材料は次の通りである。

［ゴムチップ］
廃タイヤゴムチップ「ＲＧ−８１４」、粒径１．０〜３．０ｍｍ（村岡ゴム工業（株）製）

［ウレタン樹脂］
平均分子量３０００、２官能のポリオキシプロピレングリコール３００部と、ジフェニルメタンジイソシアネート１２０部を、窒素気流中、８０℃で４時間反応させた、イソシアネート基含有量７．４％、粘度４１００ｍＰａ．ｓ／２５℃のウレタン樹脂

［触媒］
３級アミン「Ｄａｂｃｏ３３ＬＶ」（エアープロダクツ（株）製）

［顔料］
酸化チタンホワイト（ルチル型）を主成分としベージュ色に調色したもの（戸田工業（株）製）
顔料Ａ：酸化チタン含有量９０．０重量％、酸化鉄黄色７．３重量％、酸化鉄黒１．２重量％、酸化鉄レンガ１．５重量％（Ｌ^*７３．０８、ａ^*４．７７、ｂ^*１５．９４）
顔料Ｂ：酸化チタン含有量８０．６重量％、酸化鉄黄色１４．２重量％、酸化鉄黒２．５重量％、酸化鉄レンガ３．３重量％（Ｌ^*６７．５０、ａ^*６．０３、ｂ^*１７．９７）

尚、Ｌ^*ａ^*ｂ^*の測定方法は、以下のとおりである。すなわち、ウレタン樹脂１０部に顔料８部を加え、高速攪拌機で顔料を均一に分散させた後、酢酸エチル５部を加えて更に均一に攪拌する。これをデシケータにいれ真空ポンプで脱泡した後、１０μｍドクターブレードで黒色加硫ゴムシート上に塗布した。この工程を３回繰り返し、室温で３日乾燥硬化させて得た２５μｍ厚の塗布皮膜を、測色計「ＭＣ−１０００」（ミノルタ（株）製）を使用して測定した。

＜実施例１〜５、比較例２，３＞
攪拌容器にゴムチップ１００部を入れ、攪拌羽根を回転させながら、予め触媒１重量％を事前に混合したポリウレタン樹脂、顔料を、表１に示す割合で投入した。ポリウレタン樹脂が徐々に増粘してゲル化が始まり全体が凝集するがなお継続して混合し、やがて凝集した集団が分解して小さくなり始め、ついには凝集していた粒がばらばらになったので攪拌を中止した。

いずれの着色ゴムチップも、目視では全く同じ色彩であった。

得られた着色ゴムチップを数粒採取し、チップ断面をＭｉｃｒｏ Ｓｑｕａｒｅ社製、画像処理ソフトＭａｉｃｒｏ ＬａｂｏによりパソコンのＣＲＴ上に拡大し、着色皮膜の厚みを５点測定し、着色皮膜の平均厚みを求めた。結果を表１に示す。

［ゴムチップの表面温度］
１２ｃｍ×１２ｃｍ、高さ１０ｃｍの透明アクリル容器に、得られた着色ゴムチップを１５ｍｍの厚みで充填して表面を平坦に均し、試験体を得た。尚、風の影響によるバラツキを極力少なくするため、アクリル容器の高さを高くした。

この試験体を、下記条件下で４時間放置し、正午過ぎに、表面温度を放射温度計「ＩＲ−ＴＡ」（（株）チノー製）により測定した。測定位置は、各コーナーから４〜５ｃｍ中央よりの４個所とし、平均値を求めた。結果を表１、図２に示す。
条件１：気温３３℃、青空の快晴で陽差しが非常に強い。
条件２：気温３０℃、晴れであるが上空薄い雲のようなもやがかかり日差しやや弱い。

尚、表１において、「低下温度」は着色皮膜を有さない比較例１との温度差、「低下率」は着色皮膜が一番厚い実施例４の低下温度を１００とした場合の相対比率である。

［人工芝構造体の表面温度］
人工芝構造体の製造に使用した材料は次のとおりである。

人工芝：ポリエチレン製スプリットヤーン人工芝８８００ｄｔｅｘ、パイル長さ６０ｍｍ、基布は綿付ポリプロピレン織布２層、裏面ＳＢＲラテックスゴム塗布によりバッキングしたもの
硬質充填材：４号珪砂、粒径０．３〜１．４ｍｍ
弾性充填材：廃タイヤゴムチップ「ＲＧ−０７２０」、粒径０．５〜２．０ｍｍ（村岡ゴム工業（株）製）

内寸２０ｃｍ×２０ｃｍ、高さ１２０ｍｍのアクリルケースの底に、人工芝を両面テープで貼り付けた。下部充填層として、硬質充填材１０００ｇ、弾性充填材２４０ｇをよく攪拌したものを、３０ｍｍ厚になるよう丁寧に、且つ平坦になるよう充填した。この上に、得られた着色ゴムチップを１０ｍｍ厚に丁寧に充填した。尚、風の影響によるバラツキを極力少なくするため、アクリル容器の高さを高くした。

この人工芝構造体の充填材から突出したパイルに、ベニヤ板を介して１ｋｇの荷重をかけて４８時間放置し、パイルを強制的に寝かせた。

荷重を取り除いた後、上記条件１の下に４時間放置し、正午過ぎに、放射温度計「ＩＲ−ＴＡ」（（株）チノー製）により表面温度を測定した。測定位置は、各コーナーから８〜１０ｃｍ中央よりの４個所とし、平均値を求めた（但し、人工芝が極端に疎な部分の測定値は除外した）。結果を表１、図３に示す。

＜比較例１＞
ゴムチップ（廃タイヤゴムチップ「ＲＧ−８１４」）に着色皮膜を形成しない以外は実施例１と同様にして、ゴムチップの表面温度、人工芝構造体の表面温度を測定した。結果を表１、図２、図３に示す。

尚、人工芝構造体の作成に際し、弾性充填材を４８０ｇに増量し、４０ｍｍ厚に充填した。

＜実施例６、比較例４＞
実施例６：直径１１０ｍｍ、高さ１４０ｍｍの鉄製円筒容器の底面に人工芝を両面テープで貼り付け、この内部に、実施例２と同様にして人工芝構造体を作成した。尚、着色ゴムチップの平均粒径は、弾性充填材の平均粒径よりも大きかった。

比較例４：原料として、人工芝構造体の弾性充填材に用いたゴムチップ（廃タイヤゴムチップ「ＲＧ−０７２０」）１００部、ウレタン樹脂１０部、顔料Ａ１２部を用いた以外は実施例１と同様にして、平均着色皮膜厚み２３μｍの着色ゴムチップを得た。この着色ゴムチップを用いて、実施例６と同様にして、人工芝構造体を作成した。

［着色ゴムチップの表面残留試験］
荷重落下式の衝撃試験機により、人工芝構造体に３０分間衝撃を与え、表面の着色ゴムチップの残留状態を目視で確認した。尚、衝撃試験機は、底面に厚さ３ｍｍ、硬さ６０のゴム板を貼り付けた、荷重２．０ｋｇ、Φ＝８５ｍｍの鉄製円盤（衝撃板）を、２０ｃｍの高さから１分間に５０回落下させる装置である。

本発明の人工芝構造体の一例を示す部分断面図である。 ゴムチップの表面温度と着色皮膜厚の関係を示すグラフである。 人工芝構造体の表面温度と着色皮膜厚の関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 基布
２ パイル
３ 下層充填材
４ 着色ゴムチップ

Claims (7)

1. パイル間に充填材が充填された人工芝構造体において、最上層の充填材が、平均厚み２５μｍ以上の明色の着色皮膜を有する着色ゴムチップであることを特徴とする人工芝構造体。
2. 前記着色皮膜が少なくとも樹脂と顔料からなり、ゴムチップ１００重量部に対する該顔料量ＰＱが、下記式（１）で表されることを特徴とする請求項１に記載の人工芝構造体。
   ＰＱ［重量部］＝Ｋ（０．５ｔ［μｍ］）^1/2／ＲＱ［重量部］・・・（１）
   ｔ：着色皮膜の平均厚み
   ＲＱ：ゴムチップ１００重量部に対する樹脂量（固形分）
   Ｋ：１５〜２５の係数
3. 前記式（１）中、ＲＱが８〜３０重量部であることを特徴とする請求項２に記載の人工芝構造体。
4. 前記着色皮膜のＣＩＥ １９７６ Ｌ^*ａ^*ｂ^*色空間のＬ^*値が６０以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の人工芝構造体。
5. 前記着色皮膜が、酸化チタンを８０重量％以上含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の人工芝構造体。
6. 前記着色ゴムチップの平均粒径が、該着色ゴムチップの直下に充填された弾性充填材の平均粒径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の人工芝構造体。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の人工芝構造体によって構築されたことを特徴とする人工芝競技場。

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