JP2009144428A - 人工芝構造体および同人工芝構造体を用いた人工芝施設並びに人工芝構造体のリサイクルシステム - Google Patents

Abstract

【課題】使用済みの人工芝を新しい人工芝用の充填材として用いる循環型の人工芝構造体のリサイクル技術を提供する。
【解決手段】使用済みの人工芝３を溶解して粒状の充填材５に再生して、その再生充填材を路盤上に新しく敷設された人工芝３に充填する。
【選択図】図１

Description

本発明は、循環再生型の人工芝構造体に関し、さらに詳しく言えば、使用済みの人工芝を充填材に再生して、人工芝の充填材として用いる人工芝構造体のリサイクルシステムに関する。

砂入り人工芝やロングパイル人工芝などの人工芝は、各種スポーツ用サーフェイスとして広く普及している。通常、この種の人工芝構造体は、耐用年数が経過すると、樹脂が劣化したり、パイルが切れたりするため、新しい人工芝に張り替える必要がある。

このとき、使用済みの人工芝は撤去後、産業廃棄物として処分されており、環境上好ましくない。そこで最近では、人工芝を産業廃棄物として処理するのではなく、一部を再利用する方法やリサイクルしやすい人工芝について様々な技術が提案されている。その一部を以下に示す。

特許文献１には、人工芝を構成する材料としてナイロン６を用いたリサイクル可能な人工芝が開示されている。これによれば、ナイロン６を用いることにより、回収した人工芝をスムーズに原料までリサイクルできる点が示されている。

また特許文献２には、熱可塑性樹脂を用いてパイルを基布に固定したことを特徴とする人工芝生が開示されている。これによれば、人工芝自体を再生原料としてリサイクルすることができる。

特開平９−２４２０１１号公報 特開平２０００−１７６０５号公報

しかしながら、上記先行例は、いずれの場合も充填材を人工芝から完全に除去することを前提としているが、実際には充填材は経年使用によって、湿っていたり、踏み固められているため、パイルに入り込んだ充填材を完全に除去することはほぼ不可能である。

また、特にロングパイル人工芝の充填材は、より天然芝に近い風合いと性状を得るために、ゴムチップなどの弾性充填材と、目砂などの硬質充填材とを例えば２層に積層して充填していたため、充填材を完全に回収して、目砂とゴムチップに分離することは特に難しい。

さらに、従来より人工芝のパイルと基布は、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂を素材として構成され、裏止め材は、ＳＢＲなどの熱硬化性樹脂によって構成されているため、再溶融して再生するには、熱硬化性樹脂を除去する必要があるが、これを完全に取り除くことは不可能であった。

したがって、例え各特許文献１，２に記載されたリサイクル技術を用いたとしても、必然的に不純物の割合が多くなり、純度の高い原料へとリサイクルすることは困難であった。他方において、これら廃人工芝を燃料として用いる、いわゆるサーマルリサイクルする方法もあるが、環境問題を考慮した場合、あまり好ましい手法とも言えない。

そこで、本発明は上述した課題を解決するため、使用済みの人工芝を回収して、それを充填材にリサイクルして、人工芝の改修・補修時に充填材として用いる循環型の人工芝構造体のリサイクル技術を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項１に記載の発明は、基布にパイルが植設され、上記基布の裏面には上記パイルを上記基布に固定する裏止め材が設けられている人工芝を含み、上記人工芝の上記パイル間に充填材が充填される人工芝構造体において、上記充填材は、上記人工芝に含まれる素材で構成され、上記素材が少なくとも５０ｗｔ％以上の熱可塑性樹脂を含んでいることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記パイル間には、同一種類の上記充填材が充填されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、少なくとも上記基布および上記パイルは熱可塑性樹脂からなることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項２または３において、上記熱可塑性樹脂は、ＰＥ（ポリエチレン）またはＰＰ（ポリプロピレン）であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項４において、上記熱可塑性樹脂のうちの５０ｗｔ％以上が、低密度ＰＥ（ポリエチレン）であることを特徴としている。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１ないし５のいずれか１項において、上記裏止め材は、ＳＢＲラテックスまたはウレタンからなることを特徴としている。

請求項７に記載の発明は、上記請求項１ないし６のいずれか１項において、上記人工芝を構成する素材は、黒色以外の色に着色されていることを特徴としている。

本発明には、請求項８に示すように、これら人工芝構造体を備えてなる人工芝施設も含まれる。

また、請求項９に記載の発明は、上記請求項８において、既に敷設された人工芝を基盤として、上記基盤上に上記人工芝構造体を積層したことを特徴としている。

さらには、請求項１０に示すように、基布にパイルが植設され、上記基布の裏面には上記パイルを上記基布に固定する裏止め材が設けられている人工芝を含み、上記人工芝の上記パイル間に充填材が充填される人工芝構造体のリサイクルシステムにおいて、使用済みの上記人工芝を溶解して粒状の再生充填材に成形したのち、上記再生充填材を基盤上に新しく敷設された上記人工芝に充填することを特徴とする人工芝構造体のリサイクルシステムも含まれる。

請求項１に記載の発明によれば、上記充填材は、上記人工芝に含まれる素材で構成され、上記素材が少なくとも５０ｗｔ％以上の熱可塑性樹脂を含んでいることにより、使用済み人工芝を充填材に再生して、人工芝の張り替え時に再生充填材を用いることにより、循環型の人工芝構造体が得られる。また、充填材が完全に除去できなくても、使用済み人工芝とともに溶解することができるため、リサイクル効率もよい。

ここで、充填材に含まれる熱可塑性樹脂が多ければ多いほど、性状の均一な充填材が得られるため好ましいが、少なくとも５０ｗｔ％以上含まれていれば、裏止め材として用いられる熱硬化性樹脂が含まれていても、人工芝の粉砕、加熱、混練などの再生工程を経ていくことにより、人工芝を構成する材料が複数であっても、均一に分散させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、パイル間には、同一種類の上記充填材が充填されていることにより、充填材を人工芝から回収した後に分別する必要がないばかりでなく、人工芝の再加工時に材料の調整が容易である。

請求項３に記載の発明によれば、基布およびパイルは熱可塑性樹脂からなることにより、溶解や成形が容易であるばかりでなく、性状コントロールも簡単に行うことができる。

請求項４および５に記載の発明によれば、熱可塑性樹脂は、ポリエチレンまたはポリプロピレン、より好ましくは低密度ポリエチレンを用いることにより、比較的低温で溶融するため、再加工が簡単に行うことができる。

請求項６に記載の発明によれば、裏止め材は、好ましくはＳＢＲラテックスまたはウレタンの熱硬化性樹脂が用いられることにより、充填材を弾力性のあるものに作り替えたいときに、ＳＢＲやウレタンの持つ弾力性を活かすことができる。

請求項７に記載の発明によれば、人工芝を構成する素材は、黒色以外の色に着色されていることにより、人工芝構造体の表面を天然芝やグラウンドに近い美観に仕上げることができるとともに、太陽光を反射して、蓄熱されるのを防止することができる。

本発明には、これら人工芝構造体を用いて構築された人工芝施設も含まれる。すなわち、人工芝施設としては、野球場、サッカー場、テニスコートなど各種運動場のほか、ゴルフ練習場や公園、遊歩道などの各種施設の仕上舗装面としても用いることができる。

また、請求項９によれば、あらかじめ敷設されている既設の人工芝の張り替え時に、既設人工芝を基盤として利用し、その上に本発明の人工芝構造体を新設することにより、既設の人工芝が持つ弾力性を活かすことができるばかりでなく、既存の人工芝の処分コストも削減できる。

また、請求項１０に記載の発明によれば、使用済みの上記人工芝を溶解して粒状の再生充填材に成形したのち、上記再生充填材を基盤上に新しく敷設された上記人工芝に充填することにより、使用済み人工芝を充填材として再利用することができるため、環境に優しい。

この場合、本発明に示す構造体は、既存の人工芝に直接敷設する場合のほか、敷設後に必要とする弾力性や安定性、平坦性を確保するために、既存の充填物の一部を除去、敷き均ししたり、シートや塗布剤で既設人工芝面の処理を行ってから敷設する方法も含まれる。

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、本発明はこの限りではない。図１は、本発明の一実施形態に係る人工芝構造体の要部断面図である。この人工芝構造体１は、基盤２上に敷設された人工芝３を有し、人工芝３のパイル４の間には充填材５が充填されている。

基盤２は、地面を平坦に均した簡易舗装面が用いられるが、これ以外に、砂利などを敷き詰めてあってもよいし、アスファルトなどで舗装された既設舗装面を用いてもよい。さらには、基盤２の上に弾性舗装などを設けてもよく、本発明において、基盤２の構成は、仕様に応じて変更可能であり、任意的事項である。

人工芝３は、基布３１に所定間隔でパイル４が植設されている。基布３１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が好適に選択されるが、リサイクル性を考慮して、溶融性のよい低密度ポリエチレンがより好ましい。

この例において、基布３１は、天然芝に近づけるため緑色に着色された織り布が用いられているが、これ以外に、合成樹脂の綿状物をパンチングにより植え付けたものであってもよい。なお、基布３１の色は、仕様に応じて任意に決定されるが、リサイクルすることを考慮して黒色以外の色に着色されていることが好ましい。

パイル４は、基布３１の表面から先端までのパイル長さＨが１５〜５０ｍｍと長い、いわゆるロングパイルであることが好ましい。パイル４は、ポリプロピレン，ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂が好適に選択されるが、リサイクル性を考慮して、溶融性のよい低密度ポリエチレンがより好ましい。パイル４も同様に緑色に着色されているが、黒色以外であれば任意の色が用いられる。

パイル４には、モノテープヤーンまたはモノフィラメントヤーンを複数本束ねたもの、あるいは、帯状のスプリットヤーンが用いられてよい。この例において、パイル４は、太さが８０００〜１１０００ｄｔｅｘであって、植え付け量１０００〜２０００ｇ／ｍ^３で基布３１に植え付けられている。

また、基布３１の裏面には、タフティングされたパイル４の抜け落ちを防止するため、裏止め材３２（バッキング材）が一様に塗布されている。裏止め材３２には、例えばＳＢＲラテックスやウレタンなどの熱硬化性樹脂が用いられるが、必要に応じて例えば炭酸カルシウムなどの増量剤が添加される。

この例において、裏止め材３２は、塗布量が６００〜８００ｇ／ｍ^２（乾燥時）となるように一様に塗布されている。なお、裏止め材３２は、再生充填材への再生時の色を考慮して、黒色以外の色に着色されていることが好ましい。

本発明において、基布３１およびパイル４は、リサイクル性を考慮して、加熱、溶融が容易な同一素材の熱可塑性樹脂で構成されているが、裏止め材５は、作業性などを考慮して、ＳＢＲラテックスなどの熱硬化性樹脂が用いられている。

すなわち、人工芝３は、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の複合体からなる。したがって、人工芝３を加熱、溶融した際、熱硬化性樹脂は溶融せず固体のまま残ることになる。そこで、本発明は、裏止め材３２を含めた全樹脂量１００ｗｔ％のうち、５０ｗｔ％以上が熱可塑性樹脂からなるように構成されている。

すなわち、熱可塑性樹脂が全体の５０ｗｔ％未満の場合、裏止め材３２などの熱硬化性樹脂が熱溶融した熱可塑性樹脂と均一に混ざらないので単一な素材として扱うことができなくなるおそれがあるため好ましくない。

裏止め材３２は、パイル４を固定し、人工芝３の寸法安定を満たせば加工性、コストなどを考慮して熱可塑性樹脂でないものも選択できるが、リサイクルの際、充填材５に適度な弾性を付与するためには、ＳＢＲやウレタンなどの比較的柔らかい素材を用いることがより効果的である。

このように作成された人工芝３のパイル４の間には充填材５が充填されている。本発明において、充填材５は、使用済みの廃人工芝３を溶解して粒状に成形した再生品のみからなるが、人工芝３と同じ素材を含んでいれば、新しく作られたものであってもよい。

すなわち、充填材５が廃人工芝３を加熱、溶融したものに色、重さ、弾性などを負荷するために適宜、他の素材が加えられたものであっても、再生時には人工芝３とともに加熱、溶融したものに、後から加える添加剤の量を調節することにより、同等の充填材５に作り代えることができ、同じ素材として処理することができる。

充填材５は、単一種類からなることが好ましい。すなわち、充填材５が複数種類の混合物からなると、人工芝から除去した後で分別しなければならない。また、人工芝３の内部に残る割合が不均一であるため、再加工しても均一な性状の充填材５に再生できないおそれがある。

充填材５は、所定の色に着色されていることが好ましく、より好ましくは黒色以外の色に着色されていることが好ましい。これによれば、充填材５を例えば緑系や茶系の色に着色することにより、人工芝やグラウンドに近い美観性状を得ることができるばかりでなく、太陽光を吸収して、熱が籠もるのを防止することができる。

充填材５の層厚さは、要求される弾力性により任意に選択されるが、充填材５の流出や飛散を防止するうえで、パイル４の突出高さｈ（充填材層の表面からパイル先端までの長さ）が１〜３０ｍｍ以上となる厚さであることが好ましい。

すなわち、本発明によれば、使用済みの人工芝１を路盤から回収して、加熱、溶解し、粒状の再生充填材に成形したのちに、再生充填材を再び路盤上に新しく敷設された人工芝の充填材として充填することにより、人工芝を人工芝用途材としてリサイクルでき、循環型のリサイクルシステムを構築することができる。

次に、本発明の具体的な実施例１〜６を比較例１とともに説明する。まず、下記の方法で人工芝を作製した。

〔人工芝の作製〕
表１に示す各実施例および各比較例のパイル、基布および裏止め材を用いて人工芝を作製した。

〔人工芝の再生〕
上記各実施例および比較例の人工芝を加熱、溶融して板状に押し出し成形したものを粉砕して粒状物（再生充填材）を製造した。

次に、作製された再生充填材の各種性状および成形性を観察するとともに、ＪＩＳ−Ｋ６２５３（タイプＡ法）に準拠する硬度測定方法で再生充填材の硬度を計測した。
以下に、その測定結果を示す。

《実施例１》
〔人工芝部材の材料と使用量（ｇ／ｍ^２）〕
〔パイル〕低密度ポリエチレン（１３００）
〔基布〕ポリプロピレン（１００）
〔裏止め材〕ＳＢＲ（２００）＋炭酸カルシウム（２５０）
〔構成樹脂中の熱可塑性樹脂の比率〕７６ｗｔ％
〔熱可塑性樹脂中の低密度ポリエチレンの比率〕９３ｗｔ％
〔溶融温度〕１７５℃
〔単位重量当たりの作業時間〕３ｍｉｎ／ｋｇ
〔板状成型〕良好
〔硬度（Ｎ数＝５）〕９３〜９５

《実施例２》
〔人工芝部材の材料と使用量（ｇ／ｍ^２）〕
〔パイル〕低密度ポリエチレン（１３００）
〔基布〕ポリプロピレン（１００）
〔裏止め材〕ＳＢＲ（２５０）＋炭酸カルシウム（５００）
〔構成樹脂中の熱可塑性樹脂の比率〕６５ｗｔ％
〔熱可塑性樹脂中の低密度ポリエチレンの比率〕９３ｗｔ％
〔溶融温度〕１７５℃
〔単位重量当たりの作業時間〕３ｍｉｎ／ｋｇ
〔板状成型〕良好
〔硬度（Ｎ数＝５）〕９３〜９６

《実施例３》
〔人工芝部材の材料と使用量（ｇ／ｍ^２）〕
〔パイル〕低密度ポリエチレン（１３００）
〔基布〕ポリプロピレン（１００）
〔裏止め材〕ウレタン（２５０）＋炭酸カルシウム（５００）
〔構成樹脂中の熱可塑性樹脂の比率〕６５ｗｔ％
〔熱可塑性樹脂中の低密度ポリエチレンの比率〕９３ｗｔ％
〔溶融温度〕１８０℃
〔単位重量当たりの作業時間〕３ｍｉｎ／ｋｇ
〔板状成型〕良好
〔硬度（Ｎ数＝５）〕９４〜９６

《実施例４》
〔人工芝部材の材料と使用量（ｇ／ｍ^２）〕
〔パイル〕低密度ポリエチレン（１３００）
〔基布〕ポリエチレンテレフタレート（１００）
〔裏止め材〕ＳＢＲ（２５０）＋炭酸カルシウム（５００）
〔構成樹脂中の熱可塑性樹脂の比率〕６５ｗｔ％
〔熱可塑性樹脂中の低密度ポリエチレンの比率〕９３ｗｔ％
〔溶融温度〕２０５℃
〔単位重量当たりの作業時間〕６ｍｉｎ／ｋｇ
〔板状成型〕良好
〔硬度（Ｎ数＝５）〕９５〜９８

《実施例５》
〔人工芝部材の材料と使用量（ｇ／ｍ^２）〕
〔パイル〕ポリプロピレン（８００）
〔基布〕低密度ポリプロピレン（１００）
〔裏止め材〕ＳＢＲ（２５０）＋炭酸カルシウム（５００）
〔構成樹脂中の熱可塑性樹脂の比率〕５５ｗｔ％
〔熱可塑性樹脂中の低密度ポリエチレンの比率〕１１ｗｔ％
〔溶融温度〕１９０℃
〔単位重量当たりの作業時間〕４ｍｉｎ／ｋｇ
〔板状成型〕良好
〔硬度（Ｎ数＝５）〕９４〜９６

《実施例６》
〔人工芝部材の材料と使用量（ｇ／ｍ^２）〕
〔パイル〕低密度ポリエチレン（１３００）
〔基布〕ポリプロピレン（１００）
〔裏止め材〕アクリル（２５０）＋炭酸カルシウム（５００）
〔構成樹脂中の熱可塑性樹脂の比率〕６５ｗｔ％
〔熱可塑性樹脂中の低密度ポリエチレンの比率〕９３ｗｔ％
〔溶融温度〕１８０℃
〔単位重量当たりの作業時間〕３ｍｉｎ／ｋｇ
〔板状成型〕良好
〔硬度（Ｎ数＝５）〕９６〜９９

〈比較例１〉
〔人工芝部材の材料と使用量（ｇ／ｍ^２）〕
〔パイル〕低密度ポリエチレン（６００）
〔基布〕ポリプロピレン（１００）
〔裏止め材〕ＳＢＲ（２５０）＋炭酸カルシウム（５００）
〔構成樹脂中の熱可塑性樹脂の比率〕４８ｗｔ％
〔熱可塑性樹脂中の低密度ポリエチレンの比率〕８６ｗｔ％
〔溶融温度〕１７５℃
〔単位重量当たりの作業時間〕８ｍｉｎ／ｋｇ
〔板状成型〕良好
〔硬度（Ｎ数＝５）〕９０〜９５

参考までに、上記実施例１〜６および比較例１の結果のまとめを表２に示す。

実施例と比較例とを比較検討した結果、以下のような知見を得た。
・比較例１は、人工芝中の熱可塑性樹脂の比率が５０ｗｔ％未満であるため、材料が溶融時に均一にならないため、板状成型時に不良が生じる。
・実施例４は、熱可塑性樹脂にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が含まれるため、溶融温度が高くなり、作業時間も長くなる。
・実施例５は、低密度ポリエチレンの比率が低いため、溶融温度もやや高くなり、作業時間も長くなる。
・実施例６は、裏止め材にアクリルが含まれるため、硬度がやや高くなる。

本発明の一実施形態に係る人工芝構造体の要部断面図。

符号の説明

１ 人工芝構造体
２ 路盤
３ 人工芝
３１ 基布
３２ 裏止め材
４ パイル
５ 充填材

Claims (10)

1. 基布にパイルが植設され、上記基布の裏面には上記パイルを上記基布に固定する裏止め材が設けられている人工芝を含み、上記人工芝の上記パイル間に充填材が充填される人工芝構造体において、
   上記充填材は、上記人工芝に含まれる素材で構成され、上記素材が少なくとも５０ｗｔ％以上の熱可塑性樹脂を含んでいることを特徴とする人工芝構造体。
2. 上記パイル間には、同一種類の上記充填材が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の人工芝構造体。
3. 少なくとも上記基布および上記パイルは熱可塑性樹脂からなることを特徴とする請求項１または２に記載の人工芝構造体。
4. 上記熱可塑性樹脂は、ＰＥ（ポリエチレン）またはＰＰ（ポリプロピレン）であることを特徴とする請求項２または３に記載の人工芝構造体。
5. 上記熱可塑性樹脂のうちの５０ｗｔ％以上が、低密度ＰＥ（ポリエチレン）であることを特徴とする請求項４に記載の人工芝構造体。
6. 上記裏止め材は、ＳＢＲラテックスまたはウレタンからなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の人工芝構造体。
7. 上記人工芝を構成する素材は、黒色以外の色に着色されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の人工芝構造体。
8. 上記請求項１ないし７のいずれか１項に記載された人工芝構造体を備えてなる人工芝施設。
9. 既に敷設された人工芝を基盤として、上記基盤上に上記人工芝構造体を積層したことを特徴とする請求項８に記載の人工芝施設。
10. 基布にパイルが植設され、上記基布の裏面には上記パイルを上記基布に固定する裏止め材が設けられている人工芝を含み、上記人工芝の上記パイル間に充填材が充填される人工芝構造体のリサイクルシステムにおいて、
    使用済みの上記人工芝を溶解して粒状の再生充填材に成形したのち、上記再生充填材を基盤上に新しく敷設された上記人工芝に充填することを特徴とする人工芝構造体のリサイクルシステム。

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