JP2010507737A - 人工芝繊維、並びに少なくとも該人工芝繊維を含む人工芝 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの合成材料で作られた、特に人工芝用人工マットに使用するための人工芝繊維に関する。本発明はまた、少なくとも本発明による人工芝繊維を取り付けた担体で構成した、特に人工芝スポーツ競技場において使用するための人工マットに関する。従って、本発明の目的は、一方では既存の技術によって製造することができ、他方ではフィールド上での怪我の回数を減らすことができる改善された人工芝繊維を提供することにある。これを受けて、本発明によれば、人工芝繊維が少なくとも１つの追加の材料成分をさらに含み、この追加の材料成分が、人工マットに人工芝繊維を形成した後に外部刺激の影響下で人工芝繊維に恒久的な体積の増加を強いる。従って、標準的な製造技術で製造でき、人工芝の製造後に問題の人工芝繊維が発泡して例えば減衰層に変化するような芝用の人工マットを作り出すことが可能となり、この層が、衝撃の吸収、エネルギーの回復、鉛直ひずみ、グリップ及びボールの跳ね返りなどのスポーツ競技場の競技特性を改善し、或いはこれに影響し、さらに競技者の怪我の回数を減らす。
【選択図】 図３

Description

本発明は、少なくとも１つの合成材料で作られた、特に人工芝用人工マットに使用するための人工芝繊維に関する。

本発明はまた、少なくとも本発明による人工芝繊維を取り付けた担体で構成した、特に人工芝スポーツ競技場において使用するための人工マットにも関する。

現在、様々な目的のために合成材料が使用されており、特にスポーツ競技場用の人工芝における様々な合成材料の使用がここ数年大きな成長を遂げている。人工芝及びこれに由来する人工芝スポーツ競技場の開発は、これらの競技場の外観に関してではなく、特に競技特性に関して天然芝スポーツ競技場との区別がほとんどつかない人工芝スポーツ競技場を設置できるまでに拡充してきている。

ここ数年、研究者たちは、自分たちの研究において、各個々のスポーツには下層土及び材料の表面特性に関して独自の固有の要件があるという事実を踏まえて、特にスポーツ競技場用の人工芝に使用するための人工芝繊維の開発に重点的に取り組んで来た。

人工芝繊維の開発に現在使用されている標準的な合成材料は、ポリプロピレン、ポリアミド、及び／又はポリエチレンである。このような材料の利点は、低コストで製造できるとともに処理が簡単な点であり、また引き伸ばしによって上述の合成材料を容易に人工芝繊維に加工できるという点である。特定の長さを有する上述の繊維は、例えばタフティング又はその他の製造技術により担体に取り付けられる。天然芝繊維と比較すると、現在の人工芝繊維の欠点は、競技者の皮膚と人工芝繊維との間のより高い摩擦抵抗に起因する怪我のリスクが非常に大きい点である。

この後者の欠点は、例えばＷＯ２００５／１２４０２８（特許文献１）に開示されるように、合成芝繊維の間にゴム又はプラスティック粒子などの粒状の充填材を使用することにより、現在ではかなりの程度まで回避される。これらの充填粒子は、競技者が怪我をしにくいより柔らかな減衰した競技面を提供するばかりでなく、この結果、天然芝の競技特性と類似した最適な競技特性も提供する。しかしながら、人工芝スポーツ競技場における充填材の使用にはいくつかの欠点がある。このような人工芝スポーツ競技場の設置はより大きな労働力を必要とするばかりでなく、粒子を充填した人工芝スポーツ競技場は、設置後にも保守管理を必要とする。

例えば、ＷＯ０１／９６６６４（特許文献２）及びＵＳ２００３／０９９７８７（特許文献３）に開示されるように、過去数年いくつかの非充填システムが代替として導入されてきた。

最近の研究は、現在の非充填システムよりも容易に制御可能な競技特性を有する非充填システムに到達するために、既存の技術を新しい開発と組合せることに基づいてきた。これらの開発は、特に成分と、異なる長さ、直径、形状及び／又は異なる合成材料で作られた繊維との組合せに関するものであり、１本の繊維がボールの転がりなどの良好な競技特性をもたらし、その他の繊維がより大きなグリップ力を提供し、摩擦抵抗を低減し、或いは衝撃の吸収及びエネルギーの回復を行い、このようにして怪我のリスクを低減させる。

成分と技術との適切な組合せは、人工芝システム全体の構造の分析に基づくものであり、このシステムはいくつかの層、すなわち上層、中間層、及び下層で定められる。個々のシステム層は、システム全体の機能特性の一部に関与する。上層は、主にスポーツ競技場の視覚的な面に関与するものであるが、同時に、例えば安全なスライディングタックル及び正しいボールの転がりを可能にする役割も担う。中間層は、主にフィールド上での競技者のグリップ、安定性、及び低い衝撃の吸収（ボールの弾み）に関与する。これに加えて、下層は、主に高い衝撃の吸収（競技者とフィールドとの間の相互作用）に関与する。さらに、衝撃の吸収とエネルギーの回復との間の適切なバランスが重要な機能的要件である。これらは、研究の後半の段階において、使用すべき技術及び成分に換算される必要のある特性である。

ＷＯ２００５／１２４０２８ ＷＯ０１／９６６６４ ＵＳ２００３／０９９７８７ 国際特許出願ＷＯ２００４／０７７９１４号

従って、本発明の目的は、一方では既存の技術によって製造することができ、他方では複数のシステム層の機能を一体化することによりフィールド上での怪我の回数を減らし、ひいては充填材に取って代わることができる改善された人工芝繊維を提供することにある。これを受けて、本発明によれば、人工芝繊維が少なくとも１つの追加の材料成分をさらに含み、この追加の材料成分が、人工マットに人工芝繊維を形成した後に外部刺激の影響下で人工芝繊維に恒久的な体積の増加を強いる。従って、標準的な製造技術で製造でき、人工マットの製造後に問題の人工芝繊維が発泡して例えば減衰層に変化するような芝用の人工マットを作り出すことが可能となり、この層が、衝撃の吸収、エネルギーの回復、鉛直ひずみ、グリップ及びボールの跳ね返りなどのスポーツ競技場の競技特性を改善し、或いはこれに影響し、さらに競技者の怪我の回数を減らす。

機能的な実施形態では、追加の材料成分が人工芝スポーツ繊維に均一に分布する。これにより、人工芝スポーツ競技場で変化する人工芝スポーツ繊維の最終的な構造及び外観に影響を及ぼすことが可能となる。

特定の実施形態では、この追加の材料成分は発泡材である。この発泡材は、例えば、少なくとも１又は複数の高分子材料から成る混合物で構成することができ、この高分子材料は、上記混合物に適合する少なくとも１つの化学発泡剤と組み合わせたものである。本発明における使用に適した化学発泡材（発泡剤とも呼ばれる）の例として、アゾ、ヒドラジド、カルバジド、テトラゾール、ニトロソ化合物、及び炭酸塩が挙げられる。処理条件と正しい発泡剤又は発泡剤の組合せとは相互依存するため、これらを適合するように選択する必要がある。体積の増加する人工芝繊維を得るための処理をこのように最適化するために、発泡剤が活性化する瞬間に影響を与える触媒を混合物に加えることができる。

より詳細には、発泡材は、恒久的な体積の増加後に独立気泡構造を有し、これは開放気泡構造よりも好ましい。独立気泡構造は、例えば（汚れ、氷点下の温度、及び湿気などの）天候条件に関してより長い寿命を有し、これにより、季節及び汚れの存在に関係なく、さらに気象条件に関係なく、人工芝スポーツ競技場の競技特性が同じ状態を保つようになる。本発明によれば、架橋した人工芝スポーツ繊維の方がより耐久性のある人工芝スポーツ繊維であり、さらに競技が行われることにより容易に急速摩耗又は分裂することがない。一方、架橋した繊維で同様に担体を形成することもできる。

本発明の別の実施形態では、合成芝繊維を押し出し繊維にすることにより、この繊維を公知の製造技術で製造できるようになる。上記少なくとも１つの合成材料と上記追加の材料成分とを共押し出しすることにより、押し出し人工芝繊維を形成できる一方で、別の実施形態では、上記少なくとも１つの合成材料が上記追加の材料成分を取り囲む。別の機能的な実施形態では、上記少なくとも１つの合成材料、上記追加の材料成分、及び第２の合成材料を共押し出しすることにより、押し出し合成芝繊維を形成することができる。

これらの実施形態では、（共）押し出し法で使用する材料によって、異なる競技特性を有する異なる合成芝スポーツ繊維の構成を実現することができる。

本発明によれば、追加の材料成分が熱の影響下で繊維に恒久的な体積の増加を強いるような態様で、合成芝スポーツ繊維をさらに構成することができる。

次に図面を参照しながら、本発明についてより詳細に説明することにする。

人工芝及び特に人工芝繊維を含む人工芝スポーツ競技場のいくつかの実施形態を概略的に示す図である。 人工芝及び特に人工芝繊維を含む人工芝スポーツ競技場のいくつかの実施形態を概略的に示す図である。 本発明による人工芝繊維の実施形態の詳細図である。 本発明による人工芝繊維の別の実施形態の詳細図である。

図１及び図２は、標準的な人工芝繊維を使用できる公知の人工芝１０の実施形態を示す図である。両図では、人工芝１０は担体１を含む人工マットを備え、この担体１には、例えばタフティングによっていくつかの人工芝繊維２が取り付けられる。また一方で、人工繊維を含む担体で構成された人工マットを製造するための他の技術を使用することもできる。

例えば国際特許出願ＷＯ２００４／０７７９１４号（特許文献４）に記載されるように、一般に人工芝繊維は、１又はそれ以上の人工芝繊維２ａ−２ｂ−２ｃ−２ｄ−などで構成され、この人工芝繊維は、フィブリル化した繊維及び／又はモノフィラメント繊維で構成することができる。これにより、天然芝とほぼ完全に類似した人工芝を作り出すことが可能となる。このような繊維２ａ〜２ｄは、押し出しなどの公知の製造技術で製造することができる。例えば押し出しによりこのようにして得られた個々の繊維２ａ〜２ｄをより合わせて人工芝繊維２を形成し、その後担体１に取り付けることができる。

図１及び図２では、担体は、追加のスポーツ関連特性を有する面上に配置され、この面は層６−１１−１２及び１３で構成される。層１１は、任意の弾性層６を含むことができる（該任意の層６もまた、担体１の一部を形成することができる）。層１１及び層１２は、人工芝１０の基礎を形成し、粗い石の層１１及び細かい砂の層１２でできている。人工芝システム１０は、図２に１３で示す、雨水を排水するための排水システムを備える。

図１に示すように、人工芝（スポーツ）繊維の間に、任意で層にすることができる充填材５、すなわちゴム又はプラスティック粒子の層５と砂粒子の層５’とが与えられる。

図３及び図４は、本発明による人工芝スポーツ競技場の２つの実施形態を示す図である。図１及び図２と同様に、この実施形態は担体１で構成された人工マットを含み、この担体１にいくつかのグループの人工芝スポーツ繊維２、２’、２”、２’”が取り付けられる。

図３ａ及び図３ｂは、担体１に取り付けられた人工芝スポーツ繊維２を同じように示す図である。この実施形態では、人工芝スポーツ競技場は、各々が異なる機能を有するいくつかのグループの人工芝スポーツ繊維２−２’−２”を含む。本発明によれば、特に人工芝スポーツ繊維２”は少なくとも１つの追加の材料成分を含み、この材料成分が外部刺激の影響下で繊維２”に恒久的な体積の増加を強いる。

これについては図３ａ及び図３ｂに明確に示しており、図３ａは、人工芝スポーツ繊維２”が、恒久的な体積の増加へと変化する前であっても、タフティング、ウイービング、ニッティングなどのそれ自体公知の技術を使用して、本発明によって担体１の中に、或いは担体１に取り付けられた状態を示している。上述の恒久的な体積の増加は、好ましくは人工芝の製造後に行われる必要があり、これについては図３ａに示す状態を参照されたい。恒久的な体積の増加の結果、人工芝は図３ｂに示す状態に変化している。

図３ｂでは、追加の材料成分が存在する結果、人工芝繊維２”が恒久的な体積の増加を受け、これにより、これらの人工芝繊維２”が人工芝繊維２の間の自由空間を満たすようになる。恒久的な体積の増加を受けた人工芝繊維２”が、上述の変化後、外部刺激の影響下で図３ｂにｉｉで示す弾性層又は減衰層をこのように形成する一方、他のグループの人工芝繊維２及び２’は、人工芝スポーツ繊維 ２”のグループの上に延びる。これについては、図３ｂにｉで示す。

好ましい実施形態では、外部刺激の影響下で人工芝繊維に恒久的な体積の増加を強いる追加の材料成分が繊維に均一に分布することが好ましい。このようにして、体積の増加した繊維を局所的に実現することが可能となり、これらの繊維が弾性層又は減衰層として機能する。

別の好ましい実施形態では、外部刺激の影響下で人工芝繊維に恒久的な体積の増加を強いる追加の材料成分が、共押し出しによって繊維に局所的に分布することが好ましい。このようにして、非常に限定された局所的な体積の増加を繊維内で実現することが可能となり、この結果、減衰特性に加えて繊維に追加の堆積回復能力が与えられる。

追加の材料成分は発泡材であることが好ましく、この発泡材は、特に、少なくとも１又は複数の高分子材料から成る混合物で構成することができ、この高分子材料は、上記混合物に適合する少なくとも１つの化学発泡剤と組み合わせられる。本発明に適した化学発泡材（発泡剤とも呼ばれる）の例として、アゾ、ヒドラジド、カルバジド、テトラゾール、ニトロソ化合物、及び炭酸塩が挙げられる。より詳細には、発泡材は独立気泡構造を有するが、開放気泡構造を使用することも可能である。しかしながら、発泡した材料（すなわち体積の増加後）が、例えば気象条件及び汚れによってほとんど影響を受けることがないという理由で独立気泡構造が好ましい。独立気泡構造は、例えば氷点下の温度、汚れ、及び湿気に鈍感なため、気象条件が変化する中で人工芝をスポーツ競技に使用する場合でも競技特性及び競技行動が同じ状態で保たれることが保証される。

さらに、いくつかのグループの人工芝繊維２−２’−２”を使用する人工芝スポーツ競技場の実施形態を示し、ここでは、少なくとも第１のグループの人工芝繊維２”に、外部刺激の影響下で少なくとも人工芝スポーツ繊維に恒久的な体積の増加を強いる追加の材料成分が同様に与えられる。

図３ａと図３ｂには２つの状態を示しており、図３ａは、人工マットが構築されたばかりの状態を示す一方、図３ｂは、（熱などの）外部刺激の影響下で人工芝スポーツ繊維 ２”の少なくとも第１のグループに恒久的な体積の増加が強いられることにより、上述の第１のグループがｉｉで示した追加の減衰層を形成するようになり、第２のグループの人工芝スポーツ繊維２と第３のグループの人工芝スポーツ繊維２’との間に第１のグループの人工芝繊維２”が配置されている状態を示す。

人工芝スポーツ繊維２”は、既存の製造技術で上記繊維を製造できるように押し出し繊維であることが好ましい。人工芝繊維２−２’−２”が受ける集中的な負担を考慮すると、特に人工芝スポーツ繊維２”は架橋した繊維であることがさらに好ましい。架橋により、集中的な使用の際にも簡単に摩耗又は分裂しない極めて強い繊維が実現する。担体１も同様に架橋した繊維で形成することがさらに好ましい。上記に加え、単純な公知の技術で製造できる押し出し繊維を人工芝繊維として使用することが好ましい。

別の実施形態では、少なくとも基本的な合成材料と追加の材料成分との共押し出しにより、少なくとも押し出した人工芝スポーツ繊維２”を形成した。また一方、その他の繊維グループも共押し出しにより製造することができた。このようにして、繊維に異なる機能を与える異なる材料を用いて、共押し出しステップで層状に積み重ねた人工芝繊維を実現することが可能となる。人工芝繊維を形成する基本合成材料が例えばこのように強度を提供する働きをする一方、外部刺激の影響下で恒久的な体積の増加を受ける追加の材料成分は、例えば減衰又は弾性を提供する働きをする。

ＢＡＢ構造に基づいて、基本材料（本明細書では「Ｂ」と示す）が追加の材料成分（「Ａ」と示す）を取り囲むようにすることができる。別の実施形態では、共押し出しにより実現したいくつかの層で人工芝繊維を構成することができ、この場合、追加の材料成分の少なくとも２つの側が、人工芝繊維の表面特性に影響を与えるように、ＢＡＢ又はＢＡＣ構造に基づいて、互いに異なってもよいし異ならなくてもよい２つの合成材料（「Ｂ」及び「Ｃ」と示す）で取り囲まれる。さらに別の実施形態では、強化した発泡人工芝スポーツ繊維を作り出すために、追加成分Ａが、ＡＢＡ構造体に基づいて基本材料Ｂの２又はそれ以上の側を取り囲む。

本発明によれば、人工芝繊維２”は、（熱などの）外部刺激の影響下で恒久的な体積の増加を受けることができる。これにより、例えば２−２’−２”などの様々なグループの人工芝繊維からなる人工芝スポーツ競技場１０を作り上げることが可能となり、この場合、人工芝スポーツ繊維２”のグループ内の追加の材料成分に、例えばコーティング処理中に熱を加えることにより恒久的な体積の増加が強いられている。このようにして、人工芝繊維２”は図３ｂに示すように変化し、（iii で示す）担体１の上に減衰層iiを形成する。

図４は、いくつかのグループの人工芝繊維２−２’−２”−２’”を含む人工芝のさらに別の実施形態を示す図である。繊維２のグループは、共押し出し処理で得た上述のＡＢＡ（又はＢＡＢ）構造を有する繊維に関連し、この繊維は、外側の摩擦係数が減少して、競技中に良好な滑り特性及び／又は改善した堆積回復能力（弾性）を提供する。繊維２’は、競技面を満たすための柔らかい合成モノフィラメント繊維である。繊維グループ２”は、衝撃吸収特性を有する本発明による発泡繊維から成る一方、繊維２’”は堅い繊維であり、フィールドシステムを開いた状態に保持して人工芝スポーツ繊維が固まるのを防ぐ働きをする。

１ 担体、 ２ 人工芝繊維、 ２’ 人工芝繊維、 ２” 人工芝繊維、
１０ 人工芝。

Claims (13)

1. 少なくとも１つの合成材料で作られた、特に人工芝用の人工マットで使用するための人工芝繊維であって、該人工芝繊維は、少なくとも１つの追加の材料成分をさらに含み、該追加の材料成分は、前記人工マットに前記人工芝繊維が形成された後に、該人工芝繊維に外部刺激の影響下で恒久的な体積の増加を強いる、
   ことを特徴とする人工芝繊維。
2. 前記追加の材料成分は前記人工芝スポーツ繊維に均一に分布する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の人工芝繊維。
3. 前記追加の材料成分は発泡材である、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の人工芝繊維。
4. 前記発泡材は、少なくとも１又は複数の高分子材料から成る混合物で構成され、該高分子材料は、該混合物に適合する少なくとも１つの化学発泡剤と組み合わせたものである、
   ことを特徴とする請求項３に記載の人工芝繊維。
5. 前記発泡材は恒久的な体積の増加後に独立気泡構造を有する、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の人工芝繊維。
6. 前記人工芝スポーツ繊維は架橋した繊維である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項又はそれ以上に記載の人工芝繊維。
7. 前記人工芝スポーツ繊維は押し出し繊維である、
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項又はそれ以上に記載の人工芝繊維。
8. 前記押し出し人工芝繊維は、前記少なくとも１つの合成材料と前記追加の材料成分とを共押し出しすることにより形成できる、
   ことを特徴とする請求項７に記載の人工芝繊維。
9. 前記少なくとも１つの合成材料は、前記追加の材料成分の少なくとも２つの側を取り囲む、
   ことを特徴とする請求項８に記載の人工芝繊維。
10. 前記押し出し合成芝繊維は、前記少なくとも１つの合成材料と、前記追加の材料成分と、及び第２の合成材料とを共押し出しすることにより形成できる、
    ことを特徴とする請求項８に記載の人工芝繊維。
11. 前記追加の材料成分は、前記人工芝繊維に熱の影響下で恒久的な体積の増加を強いる、
    ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項又はそれ以上に記載の人工芝繊維。
12. 請求項１から請求項１１のいずれか１項又はそれ以上に記載の人工芝繊維が取り付けられた、
    ことを特徴とする人工芝、特に担体で構成される人工芝スポーツ競技場。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項又はそれ以上に記載の人工芝繊維が取り付けられた担体を含む、
    ことを特徴とする、人工芝に使用するための人工マット。

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