JP2015501391A - 人工芝繊維を作製するためのプロセス - Google Patents

Abstract

人工芝システムと関連付けて使用するための繊維を作製する方法、ならびに、そのような繊維を有する人工芝システム。繊維は、繊維を押し出し、繊維をフィブリル化し、そして、繊維を格納することによって作製され、繊維は、繊維を押し出すステップと繊維を格納するステップとの間で、長手方向に切断されない。押し出された後に、繊維は、折り畳まれ、巻き付け糸が巻き付けられ得る。【選択図】図４

Description

関連出願の相互参照

本出願は、２０１１年１０月２０日に出願された米国仮出願第６１／５４９，４４３号の優先権を主張するものであり、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、人工芝システムと関連付けて使用するための繊維に関し、より具体的には、繊維を作製するためのプロセスに関する。

人工芝システム（合成草地としても知られる）は、天然草地の一般的な代替物になってきた。これらの人工芝システムは、一般的に、裏打ち材料を通してタフトされる繊維と、裏打ち材料の上および繊維間に配置される粒子状充填材とを含む。

全般的に、そのような人工芝システムで共通して使用される繊維には、２つのタイプ、すなわち、モノフィラメント繊維およびスリットフィルム繊維がある。

モノフィラメント繊維は、単一ストランドの材料で構成される。材料は、単一ストランド（または単一の紡糸口金から複数の個々のストランド）を作成するために、紡糸口金を通して押し出される。冷却後、ストランドは、裏打ち材料の中へタフトされる準備が整うまで、ボビンに格納される。一般的に、複数のストランドはともに、一般に「タフト」と称される一群の繊維で、裏打ち材料にタフトされる。

ストランドは、平面状、円形状、コウモリの羽根状、とげ状、または他の既知の幾何学形状を含む、様々な形状および幾何学形状を有することができる。モノフィラメント繊維は、様々な既知の幾何学形状で押し出すことができるので、ある程度は、モノフィラメント繊維が、より自然な外観、およびより高い構造的完全性を有すると考えられる。

モノフィラメント繊維は、個々に生産されるので、個々のモノフィラメント繊維のタフトを裏打ち材料に取り付けることは、−特に、スリットフィルム繊維を裏打ち材料に取り付けることと比較した場合に−複雑になる可能性がある。

さらに、モノフィラメント繊維を使用するときに、多くの製造業者は、そういった業者がスリットフィルム繊維を使用して取得し得たものよりも低いタフト結合強度を有する完成品を生産する。

これらの潜在的な欠点は、一般的に、裏打ち材料の裏面にあるタフトの上に適用される接着剤被覆の結果であり得る。この接着剤は、タフト状モノフィラメント繊維を適所で固定／結合させるために使用される。各タフトは、複数の個々のモノフィラメント繊維で構成されるので、被覆材料は、個々の繊維のいくつかの間の種々の内部空間の中へ入り込むことが困難であり得る。これは、実際には個々の繊維の全てが裏打ち材料に固定されるわけではないという結果になる可能性があり、したがって、結果として生じる芝は、より低いタフト結合強度を有し得る。

モノフィラメント繊維とは異なり、スリットフィルム繊維は、一般的に、幅の広い平面シートに押し出され、より細い帯に切断され、次いで、フィブリル化され、次いで、ボビンに格納され得る。個々の帯は、裏打ち材料を通してタフトされる。充填剤が挿入された後に、帯は、裏打ち材料の上側の帯の端部が部分的に分離されるように機械的にブラッシングされ、人工芝システムの上からは、モノフィラメント繊維のタフトのように見える。

スリットフィルム繊維が、比較的耐久性があって摩耗し難いことを確実にするために、押し出しシートは、２軸延伸プロセスを受けるか、または高価な直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）で構成しなければならない。許容できるスリットフィルム繊維を生産するためのこれらの選択肢はどちらも、高コストであり、人工芝システムと関連付けられる全体コストを増加させ得る。

シート押し出しにおいて、シートの中心での流れは、シートの外側領域での流れと比較して、かなり異なる。これは、シートの中央から作製される帯と比較したときに、シートの外側領域から作製される帯に対して相対的に不均一な製品を作成する。

加えて、スリットフィルムストランドは、より細い帯に切断される（ボビンに格納される）ので、モノフィラメント繊維を作製するためのプロセスおよび装置と比較したときに、製造プロセスがより長くなり、装置がより大きくなる。

加えて、スリットフィルムストランドは、より細い帯に切断される（通常、５〜１２ｍｍの幅を有する）が、この幅はしばしば、タフティング機械上の針には大き過ぎる。これは、製造プロセス中に、タフティング針が破損する危険性を増加させる。故に、針においてより大きい幅の繊維に適応するために、繊維をねじらなければならない。これは、繊維の長方形状を、タフティング針を有効に通過することができる丸い形状に変形させる。しかしながら、このねじりは、（望ましくない）付加応力を繊維に生じさせる。さらに、ねじりは、追加の機械を必要とする、製造プロセスの中の追加ステップである。したがって、ねじりは、人工芝システムを製造することと関連付けられる時間およびコストを増加させる。

これらの繊維およびそれを作製する方法は、それらの意図される目的に好適であるが、モノフィラメント繊維およびスリットフィルム繊維の利益を組み合わせる、繊維およびそれを作製する方法に対する必要性が残っている。

本発明は、上の懸念／問題を解消することを対象とする。

本発明の１つの実施形態において、本発明は、繊維を作製するための方法を含む。本方法は、繊維を押し出すステップを含み、その後に、繊維を１つ以上のフィブリル化ローラー上で回転させて、挿入後に（充填剤の上側に延在する）自由端部が分割され得るように、繊維を穿孔（またはフィブリル化）する。繊維は、次いで、繊維のより細い帯へのいかなる切断も伴わずに、ボビンに格納され得る。

好ましい実施形態において、紡糸口金は、幅１１ｍｍおよび厚さ０．１３ｍｍを有する繊維を生産し、さらに、紡糸口金は、１２本の繊維のストランドを同時に生産することが好ましい。

また、繊維の自由端部が分割された後（裏打ち材料に挿入され、充填剤が繊維間に配置された後）に、分離されたストランドは、１〜２ｍｍの幅を有することも好ましい。上記にも関わらず、当業者には、最初に押し出される繊維の幅、厚さ、ストランド数、およびストランド寸法と関連付けられる他の寸法を、特定の適用に対する所望に応じて、変更することができることが容易に理解されるであろう。

そのような繊維は、（大きいシートに押し出されるフィブリル化された帯と比較して）より良好な一貫した分子配列を有し、より良好な耐久性を繊維に与えると考えられる。具体的には、押し出しによる異なる流れに基づく、外側の帯および中間の帯の異なる特性が回避され、その結果、代わりに、より一貫した、比較的均一な分子配列を有する繊維をもたらす。

加えて、押し出しの使用は、低摩耗性（または軟度）を繊維に与え、繊維をさらなる処理を伴わずに使用するのに適したものにすると考えられる。

さらに、繊維の自由端部が分離されるとき、分離された自由端部のいくつか（すなわち、繊維の縁部の２つ）は、モノフィラメント繊維に類似する、丸みのある縁部を有し、従来作製されているスリットフィルム繊維の鋭い縁部と比較して、怪我の危険性をより少なくする。

加えて、本発明の１つ以上の実施形態は、その長手方向軸に沿って繊維を折り畳み、糸が巻き付けられる、方法を提供する。折り畳みおよび巻き付けは、押し出しステップの後に生じる場合があり、タフティングプロセスで使用される余分なステップおよび追加の機械に対する必要性を省略する。さらに、折り畳みおよび巻き付けは、（ねじりと比較して）機械的応力を低減させる。

さらに、モノフィラメント繊維および従来のスリットフィルム繊維の双方の利益のいくつかを有する繊維を生産することに加えて、開示される方法は、製造能力を増加させ得、１つのラインまたは装置が、所望により、標準的なモノフィラメント繊維を生産すること、または本明細書で開示されるモノフィラメント繊維のようなスリットフィルム繊維を生産することを可能にする。

上で説明される本発明の態様および目的は、組み合わせ可能であり得ること、また、本発明の他の利点および態様が、以下の図面の説明および本発明の詳細な説明を読むことで当業者に明らかになることを理解されたい。

本発明は、添付図面と関連させて取り込めば、以下の説明および添付の特許請求の範囲から、より完全に明らかになるであろう。添付図面は、標準的な実施形態だけを描写するものであり、したがって、本開示の範囲を限定するものとみなすべきではなく、実施形態は、下で説明される添付図面を参照して具体的かつ詳細に記述および説明されることを理解されたい。

本発明の実施形態による繊維の立側面図である。 本発明の実施形態による繊維の上面図である。 本発明の実施形態による繊維の別の上面図である。 本発明の実施形態による繊維を有する人工芝システムの立側断面図である。

図面の詳細な説明

本発明は、様々な形態の実施形態の余地があるが、本開示は、本発明の原理の例示とみなされるべきであり、また、本発明を図示される実施形態に限定することを意図しないという理解の下で、図面が示され、また、本明細書で１つ以上の実施形態が詳細に説明される。

特徴、利点、目的、または類似の語法に対するこの説明全体にわたる参照は、本発明によって実現され得る特徴および利点の全てが、本発明の任意の単一の実施形態の中にあるはずあり、またはその中にある。むしろ、特徴および利点を参照する語法は、実施形態と関連して説明される特定の特徴、利点、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味するものと理解される。したがって、特徴および利点、ならびに類似の語法に関する任意の議論は、本明細書の全体を通して、必ずというわけではないが、同じ実施形態に関し得る。

図１および図２で示されるように、本発明の実施形態による繊維１０は、長さＬおよび幅Ｗ、ならびに長さＬに沿って延在する長手方向軸を有する。長さＬは、幅Ｗよりも大きい。好ましい実施形態において、幅は、約１１ｍｍである。

繊維１０はまた、好ましくは、約０．１３ｍｍである、厚さＴも有する。

本発明の１つ以上の実施形態に従って繊維１０を作製するために、材料は、紡糸口金を通して押し出される。本発明の一実施形態において、紡糸口金は、同時に１２本の繊維１０のストランドを生産する。紡糸口金は、幅１１ｍｍおよび厚さ０．１３ｍｍを有する繊維１０を生産し得る。当然、他の寸法を使用することができ、これらの開示された測定値は、単に好ましい実施形態に過ぎない。

押し出された後に、繊維１０は、急冷され得、次いでその後に延伸され得る。当業者は、いくつかの他の処理ステップも利用され得ると認識するであろう。

押し出された後に、繊維１０は、フィブリル１２を交互にしてフィブリル化される。繊維１０は、繊維１０をフィブリル化ローラーの上で回転させることによってフィブリル化されることが好ましい。

図３で示されるように、フィブリルは、長さ約２０ｍｍの長さＬ_Ｆを有し得る。さらに、繊維１０の長手方向軸に沿って隣接するフィブリル１２間の距離Ｄ_１は、好ましくは、約５ｍｍである。

図２に戻ると、繊維１０の幅Ｗに沿って隣接するフィブリル１２間の距離Ｄ_２は、好ましくは、約１〜２ｍｍである。前と同じように、他の寸法も本発明によって意図される。

図４で示されるように、繊維１０は、繊維１０が裏打ち材料２０を通してタフトされた後に、（充填剤１６の上側に延在する）繊維１０の自由端部１４を個々のストランド１８に分割することができるようにフィブリル化される。

繊維１０を作製する方法に戻ると、フィブリル化された後に、繊維１０は、アニールされ、次いで、乾燥され得る。あるいは、繊維１０は、延伸され、アニールされ、その後に、フィブリル化され得る。

さらに、押し出された後に、繊維１０は、折り畳まれ、巻き付け糸が巻き付けられ得る。

最後に、繊維１０は、好ましくは折り畳まれ、巻き付けられながら、ボビンに巻き取られ得、必要になるまで格納され得る。このプロセス全体を通じて、繊維１０は、長手方向においてより細い帯に切断されない。本明細書で使用される「切断する」は、繊維１０をより細い帯に作製するための他の操作を含むことを意味する。そのような方法での生産は、スリットフィルム繊維を製造する従来の方法において生じる、押し出し中の流れによって生じる差異を除去または最小にする。

繊維１０を格納した後、またはその生産と並列して、繊維１０は、裏打ち材料２０の中へタフトされて、人工芝２２製品を作製し得る。図４を参照されたい。その後、繊維１０は、機械的にブラッシングされ、充填剤１６の上側に延在する繊維１０の自由端部１４をフィブリル１４に沿って分割させ、そして、個々のストランド１８に分離され得る。

図４で示されるように、充填剤の下側の繊維１０の少なくとも一部分２４、より具体的には、裏打ち材料２０の裏面２８の一部分２６は、直前に押し出された繊維１０と同じ幅Ｗを有することになる。換言すれば、繊維１０の一部分２４、２６は、生産から使用まで、繊維１０の幅Ｗを維持する。これは、接着剤被覆が、裏面２８の一部分２６および裏打ち材料２０に適用されることを可能にし、単一のストランドだけがそれに固定されることを必要とする。

これは、繊維１０について、複数のモノフィラメント繊維のタフトと比較したときよりも大きいタフトの結合強度をもたらすと考えられる。これは、被覆の適用の時点で、繊維１０が個々の繊維であり、被覆材料が、タフトの個々の繊維間の複数の空間を満たすことを必要としなくなるからである。

さらに、繊維１０は、長手方向に（より細い帯に）切断されないので、細い帯を作製するために一般的に使用される追加の装置に対するいかなる必要性もなく、あまり高価でなく、物理的により小さい生産装置を可能にする。さらに、本発明は、スリットフィルム繊維の生産において必要な装置を不要にするので、本発明は、１つの生産ラインが、モノフィラメント繊維および本発明によるフィブリル化された繊維の双方を生産することを可能にする。

したがって、製造会社は、同じラインからモノフィラメント繊維およびスリットフィルム（フィブリル化）繊維の双方を生産することができる。したがって、本発明は、空間、資金、および資源の節減を生産者に提供することができ、消費者に対するより低いコストを助長し得る。

本明細書で説明される本発明のさらなる実施形態は、当業者によって意図され得るものであること、および本発明の範囲は、開示される実施形態に限定されないことを理解されたい。本発明の特定の実施形態を図示し、説明してきたが、本発明の趣旨から著しく逸脱することなく数多くの修正物が想起され、保護の範囲は、添付の特許請求の範囲だけによって限定される。

Claims (16)

1. 繊維を作製する方法であって、
   長さおよび幅を有する繊維を押し出すステップであって、前記長さは、前記幅よりも大きく、前記長さに沿って長手方向軸が走る、押し出すステップと、
   次いで、前記繊維をフィブリル化するステップと、
   次いで、前記繊維を格納するステップと、を含み、
   前記繊維は、前記押し出すステップと前記格納するステップとの間で、その長手方向軸全体に沿って切断されない、
   方法。
2. 前記幅は、約１１ｍｍである、請求項１に記載の方法。
3. 前記押し出すステップは、１２本の繊維を同時に生産する紡糸口金を通して押し出すことを含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記フィブリル化するステップは、前記繊維をフィブリル化ローラー上で回転させることを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記長手方向軸に沿った隣接するフィブリル間の空間は、約５ｍｍであり、フィブリルは、約２０ｍｍの長さを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 人工芝システムを作製する方法であって、
   長さおよび幅を有する繊維を押し出すステップであって、前記長さは、前記幅よりも大きく、前記長さに沿って長手方向軸が走る、押し出すステップと、
   前記繊維をフィブリル化するステップと、
   前記繊維を裏打ち材料にタフトするステップと、
   前記繊維の自由端部が充填材の上側に延在するように、前記充填材を前記裏打ち材料に配置するステップと、
   前記充填材の下側の前記繊維の一部分が分離されないように、前記繊維の前記自由端部を個々のストランドに分離するステップと、を含み、
   前記充填材の下側の前記繊維の前記一部分は、前記押し出すステップの後に、前記繊維の前記幅とほぼ同じである幅を有する、
   方法。
7. 前記繊維をタフトする前記ステップの後に、繊維を前記裏打ち材料に接着するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
8. 前記自由端部を分離する前記ステップは、前記自由端部をブラッシングすることを含む、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記分離された自由端部は、１ｍｍ〜２ｍｍの幅を有する、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記繊維を裏打ち材料の中へタフトする前記ステップの前に、前記繊維をボビンに格納するステップをさらに含む、請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 繊維を作製する方法であって、
    長さおよび幅を有する繊維を押し出すステップであって、前記長さは、前記幅よりも大きく、前記長さに沿って長手方向軸が走る、押し出すステップと、
    前記繊維をフィブリル化するステップと、
    前記繊維をねじるステップと、
    前記繊維をねじる前記ステップの後に、前記繊維に巻き付け糸を巻き付けるステップと、
    を含む方法。
12. 前記繊維に巻き付ける前記ステップの後に、前記繊維を格納するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記繊維は、前記押し出すステップと前記格納するステップとの間で、その長手方向軸全体に沿って切断されない、請求項１１または１２に記載の方法。
14. 裏打ち材料を通して前記繊維をタフトするステップをさらに含む、請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 本明細書で説明される繊維を作製する方法。
16. 請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法に従って作製される繊維。

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