JP2014510210A - ストーンファイバーの使用法 - Google Patents

Abstract

本発明は、砂とストーンファイバーとの混合物で形成された馬場の表層を提供する。

Description

本発明は、ストーンファイバーと砂との混合物を含む馬術用の表層と、その使用法およびその製造方法に関する。

馬を使うスポーツの練習や競技用に芝以外の表層を提供することは、周知である。何年にもわたって、このような多岐にわたる表層が提案され、用いられてきた。この場合、馬を使うスポーツに、芝以外の表層が使用されている。

馬場の表層で知られる一形態に、（使用済みの電気ケーブル絶縁材から作られる）破砕ＰＶＣを主体にしたものがある。しかしながら、この表層には、どちらかといえば軟らかくコストが高めであるという欠点もある。

もうひとつの既知の表層は、発電所から出る灰を主体としたものである。この表層は、湿度の高い天候のときに新規に敷設すれば排水性が良いが、乾燥した状態にあると、特に長時間使用後には、埃っぽく、固結化して硬くなりすぎてしまう。

一般に硬質多孔材として知られる別の既知の表層は、水締めグリット／砂／クレー混合物を含み、通常は、これよりも粗い資材からなる排水層の上に敷設される。このような表層には、クッション性に欠けるという問題があり、摩耗性も高すぎる。また、この表層材は、時間の経過に伴って、その構造と透水性を徐々に失いやすい。乾燥した気候の中では、粉塵も問題のひとつである。

馬場の他の表層として、本物の芝生に近づけようとした合成資材があげられる。このような合成芝には、目砂が充填されることもある。こうした表層は施工に費用がかかり、維持と補修にも費用がかかる上に困難である。

砂などの粒状物質を主体とした乗馬用の表層を提供することは、周知である。表層としての砂の主な問題は、軟らかくなりすぎたり沈み込みが生じたりしやすい点にある。逆に、乾燥状態では馬場の表層が硬くなりすぎる場合があり、それによって馬が脚に故障を起こす危険を生じる。ところが、砂が完全に乾燥すると、今度は馬場の表層が非常に軟らかくなる場合があり、それによって馬が脚に故障を起こす危険を生じる。

米国特許第４８１９９３３号には、砂とファイバーとを混ぜて形成された、馬を使う催しで用いられる表層が開示されている。この場合のファイバーは、ポリマー線維である。
人工馬場の表層を製造するための他の手段が、ウッドチップの表層を提供する米国特許第４４３３８１３号に記載されている。
オランダ特許第１００４８０１号には、プラスチック線維を含む馬場の表層が記載されている。
オランダ特許第９３００６０２号には、線維（通常は有機線維である）を固めたウェブが記載されている。

欧州特許第１３６７４７号には、サブストラクチャーが砂を主体としている人工芝のフィールドが記載されている。よって、この構造は、外に露出して馬が歩く場となる表層が砂からなる、標準的な砂ベースの馬場の表層とは異なる。当該公報によれば、人工フィールドのサブストラクチャーは、砂と少なくとも１重量％の繊維状物質とのブレンドであり、この繊維状物質は、ポリプロピレン繊維またはナイロン繊維などの有機繊維または人工繊維であってもよい。ガラス繊維などの無機繊維にも言及されている。これらの表層は、フットボール、ホッケー、テニス、乗馬教室用に有用であると説明されている。

スポーツ用の人工表層のサブストラクチャーに関するもうひとつの文献が、国際特許出願公開第ＷＯ ９７／２１８７６号であり、そこでは砂などの粒状物質がファイバーとブレンドされている。これらのファイバーは、鉱物繊維であってもガラス繊維であってもよい。

英国特許第２１７４７１号は、テニスコートなどの建設用の資材に関する。この資材は、粉砕煉瓦やアスベスト（これは天然の結晶性シリケート繊維の一種である）などの砂状の物質からなる。ストーンファイバー（これはガラス質の人工繊維の類である）とは対照的に、アスベストを用いると健康問題を引き起こす可能性がある。

本発明によって、本発明者らは、砂とストーンファイバー（stone fibre）との混合物で形成され、馬術に使用するのに適した表層（surface）を提供する。

本発明者らは、ストーンファイバーを砂に取り入れると、多くの利点があることを見出している。比較的小さな重量パーセントのストーンファイバーによって、砂による表層のコンシステンシーが大幅に改善される。これによって、砂単独の場合よりも粘着性が高く、「沈み込み」または「軟らかさ」の低い表層が提供される。ストーンファイバーには、たとえばポリマー繊維よりも製造するのに環境への影響が少ないという利点があり、よって、環境面で複数の利点を有する。同時に、このようなファイバーは経年劣化が最小限であるため、特に、たとえばココナツ繊維などのセルロース材と比較すると、交換にかかるコストが非常に低い。さらに、ストーンファイバーには、水分を吸収しないがゆえ、菌が繁殖するリスクを排除できる点で、たとえばセルロース繊維や他の親水性繊維に勝る利点がある。また、他の合成繊維は、時間の経過とともに効果を失いやすいため、表層がどちらかというと軟らかくなることも見出された。ストーンファイバーには、このような欠点がみられない。

ストーンファイバーを表層に混ぜ込むと、表層の含水率が高い場合すらも、表層のエネルギー反発力を十分に大きくできることが見出されている。含水率が高いと、通常は、砂による表層のエネルギー反発力にマイナスの影響がおよぶ。比較的高いレベルの水分に耐えられることから、他の特性を許容できないレベルまで落とすことなく、表層の安定性を改善できる。

このように、本発明によるストーンファイバーを用いることで、本発明者らは、大きなコストや環境への影響がなく、内部で菌が繁殖するリスクもなくて、長期間にわたって粘着性を保つために、ウェットコンディションとドライコンディションのどちらでも乗馬特性に優れるような、粘着性の表層を提供する。

また、本発明によって、本発明者らは、ストーンファイバーを砂とブレンドすることで、砂で形成された馬場の表層を改質する方法も提供する。また、本発明は、砂で形成された馬場の表層の粘着性の改善のためにストーンファイバーを使用する方法も提供する。

本発明で用いるファイバーは、ストーンファイバーである。よって、このファイバーは通常、アルカリ土類金属（酸化カルシウムおよび酸化マグネシウム）の含有量が１０〜４０重量％である、ガラス質の人工線維である。また、これらのファイバーは、ミネラルウールの他の通常の酸化物成分も含有する。この酸化物成分とは、通常は少量しか存在しないシリカ、アルミナ、アルカリ金属（酸化ナトリウムおよび酸化カリウム）であり、酸化鉄、チタニア、他の微量酸化物を含み得る。場合によっては、ストーンファイバーは、酸化鉄の含有量が少なくとも３重量％（Ｆｅ_２Ｏ_３として計算）であってもよい。

通常、ストーンファイバーは、好ましくは酸化物の含有量が以下のとおりである。
ＳｉＯ_２ ３５〜５０、好ましくは３８〜４８
Ａｌ_２Ｏ_３ １２〜３０、好ましくは１５〜２８
ＴｉＯ_２ 最大２
Ｆｅ_２Ｏ_３ ２〜１２
ＣａＯ ５〜３０、好ましくは５〜１８
ＭｇＯ 最大１５、好ましくは１〜８
Ｎａ_２Ｏ ０〜１５
Ｋ_２Ｏ ０〜１５
Ｐ_２Ｏ_５ 最大３
ＭｎＯ 最大３
Ｂ_２Ｏ_３ 最大３。
これらの値は、従来と同様に、いずれも酸化物の重量％で示されている。

ファイバーは、好ましくは、ｐＨ４．５で良好な生体溶解性を有する。この生体溶解性の決定は、たとえば、酸ｐＨ（ｐＨ約４．５）での溶出速度が少なくとも２５ｎｍ／日である観点から、インビトロで既知の手段によって行える。あるいは、この生体溶解性は、周知の方法でインビボにて決定してもよい。

驚くべきことに、本発明者らは、好ましいファイバーは生体溶解性であるという事実にもかかわらず、これらのファイバーが、使用時のかなり長期間にわたって、粘着性馬場の表層を維持するときにその有効性を保っていることを見出している。

これらのファイバーは、屋内用の表層に特に適している。

これらのファイバーは、長さが、少なくとも２０００ミクロン、好ましくは少なくとも２５００ミクロン、より好ましくは少なくとも３０００ミクロンである。この長さの決定は、結果を正規化する標準を用いて、ガラス質の人工ファイバーの従来技術において知られたどのような方法で行ってもよい。一例が、カメラと画像分析ソフトウェアを用いて、顕微鏡でファイバーの長さを自動測定する方法である。まず、ペトリ皿に、十分に分散させた試料を準備する。この試料を５９０℃で１０分間、熱洗浄する。熱洗浄したファイバー０．４ｇを、超音波で３６ｍｌの分散液（エチレングリコール４９．５容量％、水４９．５容量％、非発泡性分散助剤１％）に分散させる。この分散物０．７ｍｌを３６ｍｌの分散液で再度希釈する。この分散物０．７ｍｌをペトリ皿に塗布し、その上で完全に分割する。倍率１．２５×１の顕微鏡を用いてファイバーを観察し、その長さを測定する。これらの測定値から、平均長の値を計算することができる。結果の再現性を得るために、測定回数を５００回より多くすべきである。

本発明者らは、長さが上記の最低値を上回るファイバーでも、馬場の表層での粘着性の観点で最良の結果を生みやすいことを見出している。少なくとも３５００ミクロンの長さが、特に有効になり得る。

好ましくは、このファイバーは、長さが５０００ミクロン以下、より好ましくは４５００ミクロン以下である。

ファイバーの直径は、おおよそ３〜１５ミクロンの範囲であり、好ましくは６〜１２ミクロンの範囲である。ファイバーの直径の決定は、結果を正規化する標準を用いて、鉱物ファイバーの従来技術において知られたどのような方法でも行うことができる。一例が、カメラと画像分析ソフトウェアを用いて、顕微鏡でファイバーの直径を自動測定する方法である。試料を５９０℃で１０分間、熱洗浄する。次に、この試料をプレスして長さを約３０ミクロンにする。プレスしたファイバー０．０５ｇを、超音波で３６ｍｌの分散液（エチレングリコール４９．５容量％、水４９．５容量％、非発泡性分散助剤１％）に分散させる。この分散物０．０５ｍｌをペトリ皿に塗布し、表面上で完全に分割する。倍率１．２５×１０の顕微鏡を用いてファイバーを観察し、その直径を測定する。これらの測定値から、平均直径の値と質量加重平均直径とを計算することができる。結果の再現性を得るために、測定回数を１０００回から１２００回の間にすべきである。
本明細書でのファイバーの寸法の値は、平均値で表されている。

ファイバーは、好ましくは、硬度が６Ｍｏｈ前後である。

ファイバーの融点は、好ましくは１０００℃を超える。

ファイバーの比重は、おおよそ２〜３．５ｇ／ｃｍ^３の範囲であり、好ましくは、２．５〜３．０ｇ／ｃｍ^３の範囲である。

好ましくは、ファイバーは粒状であり、この粒が、ファイバーの絡み合ったフロック（flock）を含む。この粒は、溶融した鉱物を紡車に流し込んで製造できる。溶融物は、ファイバーと未繊維化ショットの形で紡車から放出される。これらのファイバーは、互いに絡み合ってフロックを形成できるだけの長さがある。これらのファイバーは、紡車から空気流に乗って搬送され、梱として回収される。

このファイバーに、さまざまな追加の成分（たとえば、湿潤剤など）を被覆してもよいが、好ましくは、表層を形成するために砂と混合されるストーンファイバーは、本質的にガラス質の材料からなる。

使用するファイバーの製品は、好ましくは、比較的低レベルの未繊維化物（一般にショットとして知られる）しか含まない。したがって、砂と混合される全ファイバー中のショット（未繊維化状態でのサイズが６３ミクロンを超える粒子）の量は、好ましくは４０重量％以下、好ましくは３５重量％以下である。好ましくは、サイズが約２５０ミクロンの未ファイバー化物の量は、１５重量％以下、好ましくは１０重量％以下である。好ましくは、サイズが約６００ミクロンの未繊維化物の割合が、３重量％以下、好ましくは１．５重量％以下である。

本発明によれば、使用する表層中で、ファイバーは砂とブレンドされる。ストーンファイバーは、比較的少量でも、砂による表層の粘着性と乗馬特性とを改善するのに有効である。砂の総重量に対するストーンファイバーの割合は、好ましくは少なくとも０．１重量％、好ましくは少なくとも０．２重量％、より好ましくは少なくとも０．３重量％、なお一層好ましくは少なくとも０．５％である。一層好ましくは、砂の総重量に対するファイバーの割合は、少なくとも１％重量％または少なくとも２％重量％である。最も好ましくは、砂の総重量に対するファイバーの割合は、少なくとも３重量％である。

ストーンファイバーの割合は、好ましくは３０重量％以下、より好ましくは２０重量％以下、より好ましくは１５重量％以下、特に１０重量％以下であり、本発明は、ストーンファイバーの量が０．８重量％以下の場合ですら、効果的であり得る。

好ましくは、ストーンファイバーは、砂の表層に取り込ませる唯一のファイバーである。特に、ストーンファイバーは、砂とブレンドされる唯一の固体の添加物を構成する。

砂／ストーンファイバーのブレンドは一般に、従来の砂ベースの馬場の表層と同様に、土の上または整正後の排水性路盤の上に敷き均される。

表層は、砂とストーンファイバーを事前に混ぜたブレンドを準備した後、これを土または整正後の排水性路盤の上に散布して造成してもよい。しかしながら、好ましくは、先に砂を表面に散布した上で、ストーンファイバーを砂とブレンドする。表層を作るための混合は、たとえば農業技術を用いるなど、ブレンドした表層を得られるような任意の都合のよい方法で実施すればよい。たとえば、またぐわなどの農業用具を使用できる。たとえば、ストーンファイバーを砂の上に散布した上で、耕耘機を使ってブレンドしてもよい。

この方法の実施時、砂は、ブレンド全体へのファイバーの分散性が向上するよう、わずかに湿っていることが好ましい。

表層を使用する際、砂とファイバーの均一な混合を維持するには、ファイバーを加える前か、ファイバーが存在する状態で、砂をある程度圧縮すると好都合な場合がある。

あるいは、使用中に圧縮作用が起きてもよい。しかしながら、表層を使用する前に圧縮を行わない場合、ある程度の期間使用した後に、ファイバーを追加すると好都合な場合がある。たとえば、少なくとも１か月、２か月、３か月または５か月間にわたり１日約５時間ずつ毎日使用したのと同等の期間が経過したときに、さらにファイバーを追加すればよい。この程度まで使用した後は、表層は一般に、砂とファイバーの層に大きく分離は防止できるほど密になっている。通常、ファイバーの総重量に対する、一定期間の経過後に追加されるファイバーの割合は、１０重量％から９０重量％、好ましくは２０重量％から８０重量％、より好ましくは３０重量％から７０重量％である。

さらにファイバーを追加した後の、砂の総重量に対するファイバーの割合は、好ましくは少なくとも０．５重量％、より好ましくは少なくとも１重量％であるが、例えば０．８重量％未満などのようにファイバーの量が少なくても、依然として改善された馬場の表層を得られる。

本発明によれば、表層は一般に露出した面であるため、砂とストーンファイバーとのブレンドの上に別の層は存在しない。このため、馬は砂／ストーンファイバー表層の上に直接乗ることになるため、砂とストーンファイバーのブレンドに蹄がじかに接する。

馬場の表層を形成する砂とストーンファイバーのブレンドの厚みは、好ましくは１０〜２０ｃｍの範囲である。

この砂ベースは、好ましくは、嵩密度が１４００〜１８００ｋｇ／ｍ^３であり、多くの場合、１５００〜１７００ｋｇ／ｍ^３の範囲である。

ファイバーは、ストーンファイバーを製造するための既知の手段のうち、どの手段を用いて作製されてもよい。すなわち、固体の鉱物原料を準備し、これらの原料を溶融して溶融物を形成し、この溶融物をファイバーにして、ファイバーを回収することによって、作製できる。

本実施例では、２種類のストーンファイバーＡおよびＢを、以下のように使用する。
ファイバーＡは、Ｌａｐｉｎｕｓ ７０２ Ｋ２−Ｒｏｘｕｌ １０００の名称で販売されている市販のファイバーである。ファイバーＢは、Ｌａｐｉｎｕｓ ７０６ Ｋ２ Ｒｏｘｕｌ １０００の名称で販売されている市販のファイバーである。ファイバーＡは、長さが約４０００ミクロンである。ファイバーＡは、フロックの大きさが大きい。ファイバーＢは、長さが約３０００ミクロンであり、フロックの大きさは中程度である。ファイバーＡとＢの両方について、製品中の６３ミクロンを超えるショットの割合は３３．１重量％、約２５０ミクロンのショットの割合は７．７重量％、６００ミクロンを超えるショットの割合は０．７重量％である。ファイバーの直径は、どちらの場合も９ミクロンであった。どちらのファイバーも硬度６Ｍｏｈ、融点約１０００℃、比重２．７５ｇ／ｃｍ^３である。

厚さ１５ｃｍの砂層を、２０ｍ×４０ｍすなわち、表面積８００ｍ^２の乗馬エリア上に展開した。砂の密度は１６００ｋｇ／ｍ^３であり、使用した砂の総量は１２０ｍ^３で、砂の合計質量は１９２０００ｋｇであった。

ファイバーとファイバーフロックの均一な分散性を高めるために、砂を水で湿らせた。干し草用フォークを使用して、９６０ｋｇのファイバーＡを表層に分散させる。次に、Ｚｅｔｏｒ ５２１３耕耘機と、オープンローラーとロッド内回転ホイールを含む２つの回転ヘッドを有する農業機械とを用いて、ファイバーをさらに砂に混ぜ込んだ。回転ヘッドの高さは、砂層に入り込む分が約３ｃｍから１０〜１５ｃｍの間で可変である。ファイバーとファイバーフロックが目視で均一に分散されるまで、上層を整正した。

毎日（１日あたり５時間前後）使用して５か月後、さらに９６０ｋｇのファイバーＡを表層に分散させ、表層上で馬に乗って、これらのファイバーを表層に分散させた。
ファイバーＢについても、同じ方法を利用できる。

この表層を、数ヶ月間にわたって乗馬に使用した。この表層は、砂よりも蹄の沈み込みが少なく、軟らかくない表層になり、数か月にわたって使用しても粘着性を保持することが報告された。

Claims (15)

1. 砂とストーンファイバーとの混合物で形成された、馬場の表層。
2. 砂の重量に対するファイバーの割合が、少なくとも０．２重量％、好ましくは少なくとも１重量％、より好ましくは少なくとも２重量％、最も好ましくは少なくとも３重量％である、請求項１に記載の馬場の表層。
3. 砂の重量に対するファイバーの割合が、２０重量％以下、好ましくは１５重量％以下、より好ましくは１０重量％以下、最も好ましくは７．５重量％以下である、請求項１または２に記載の馬場の表層。
4. 前記ストーンファイバーは、酸化物の含有量が、重量％で、
   ＳｉＯ_２ ３５〜５０、好ましくは３８〜４８
   Ａｌ_２Ｏ_３ １２〜３０、好ましくは１５〜２８
   ＴｉＯ_２ 最大２
   Ｆｅ_２Ｏ_３ ２〜１２
   ＣａＯ ５〜３０、好ましくは５〜１８
   ＭｇＯ 最大１５、好ましくは１〜８
   Ｎａ_２Ｏ ０〜１５
   Ｋ_２Ｏ ０〜１５
   Ｐ_２Ｏ_５ 最大３
   ＭｎＯ 最大３
   Ｂ_２Ｏ_３ 最大３
   である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の馬場の表層。
5. 前記ファイバーは、長さが少なくとも２０００ミクロン、好ましくは少なくとも２５００ミクロン、より好ましくは少なくとも３０００ミクロン、最も好ましくは少なくとも３５００ミクロンである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の馬場の表層。
6. 前記ファイバーの直径は、３〜１５ミクロンの範囲である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の馬場の表層。
7. 前記ファイバーは、粒状であり、この粒が、ファイバーの絡み合ったフロックを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の馬場の表層。
8. 砂とストーンファイバーとのブレンドの上に別の層が存在しないよう、露出した面である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の馬場の表層。
9. 砂の層を準備し、ストーンファイバーを前記砂にブレンドすることを含む、馬術で使用するのに適した表層を造成する方法。
10. 前記表層は、請求項２〜８に記載の追加の特徴のうちいずれかを有する、請求項９に記載の方法。
11. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の表層の、乗馬のための使用方法。
12. 砂で形成された馬場の表層を、ストーンファイバーを前記砂にブレンドすることによって改質する、方法。
13. 砂で形成された馬場の表層の粘着性を改善するための、ストーンファイバーの使用方法。
14. 砂とストーンファイバーとを含む組成物であって、砂の重量に対するストーンファイバーの割合が、少なくとも０．１重量％であって１０重量％以下である、組成物。
15. 請求項４〜８に記載の追加の特徴のうちいずれかを有する、請求項１５に記載の組成物。