JP2017066799A - 人工芝 - Google Patents

Abstract

【課題】充填材の飛散を抑制できるとともに、スポーツに適した人工芝を提供する。【解決手段】人工芝は、シート状の基材と、基材に固定された複数のパイル材２とを備える。パイル材２は、複数の屈曲部５を有する。パイル材２は一方端部６と、当該一方端部６とは反対側に位置する他方端部７とを有する。一方端部６から他方端部７までのパイル材２の長さは５５ｍｍ以上６５ｍｍ以下である。パイル材２の無負荷状態における一方端部６側から他方端部７側に向かう第１方向において、一方端部６から他方端部７までの距離Ｈが３４ｍｍ以上４４ｍｍ以下である。パイル材２の無負荷状態において、第１方向と直交するとともにパイル材２の屈曲部５における屈曲方向に沿った面内でのパイル材２の幅Ｗは９ｍｍ以上１４ｍｍ以下である。パイル材２の無負荷状態において、第１方向における複数の屈曲部５の間の距離Ｐは１１ｍｍ以上２４ｍｍ以下である。【選択図】図３

Description

この発明は、人工芝に関し、より特定的には運動を行うグランドなどに用いられる人工芝に関する。

従来、運動を行うグランドなどに用いられる人工芝が知られている（たとえば、特開２００３−１７１９０８号公報（特許文献１）参照）。特開２００３−１７１９０８号公報では、基材にパイル材を複数植設し、当該パイル材の間に粒状物を充填材として配置した人工芝が開示されている。特開２００３−１７１９０８号公報に開示された人工芝では、充填材の表面から露出したパイル材の部分が屈曲あるいは湾曲している。

特開２００３−１７１９０８号公報

しかし、特開２００３−１７１９０８号公報に開示された人工芝では、競技者の走行時やボールなどが人工芝に落下した時などに充填材の飛散を抑制する効果が不十分であった。また、ボールの転がり特性について転がり方向によりばらつきが大きくなっていた。

この発明は、上記のような課題を解決するためのものであり、この発明の目的は、充填材の飛散を抑制できるとともに、スポーツに適した人工芝を提供することである。

この発明に従った人工芝は、シート状の基材と、基材に固定された複数のパイル材とを備える。パイル材は、複数の屈曲部を有する。パイル材は一方端部と、当該一方端部とは反対側に位置する他方端部とを有する。一方端部から他方端部までのパイル材の長さは５５ｍｍ以上６５ｍｍ以下である。パイル材の無負荷状態における一方端部側から他方端部側に向かう第１方向において、一方端部から他方端部までの距離が３４ｍｍ以上４４ｍｍ以下である。パイル材の無負荷状態において、第１方向と直交するとともにパイル材の屈曲部における屈曲方向に沿った面内でのパイル材の幅は９ｍｍ以上１４ｍｍ以下である。パイル材の無負荷状態において、第１方向における複数の屈曲部の間の距離は１１ｍｍ以上２４ｍｍ以下である。

本発明によれば、充填材の飛散を抑制できるとともに、スポーツに適した人工芝が得られる。

本実施形態に係る人工芝の部分断面模式図である。 本実施形態に係る人工芝の部分平面模式図である。 本実施形態に係る人工芝のパイル材の形状を示す模式図である。 パイル材の形状の測定方法を説明するための写真である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

＜人工芝の構成＞
図１〜図３に示すように、本実施形態に係る人工芝１０は、シート状の基材１と、基材１に固定された複数のパイル材２とを備える。また、基材１の上面にゴムチップ等から成る充填材４を含む充填材層を有する。パイル材２は、図３に示すように複数の屈曲部５を有する。パイル材２は一方端部６と、当該一方端部６とは反対側に位置する他方端部７とを有する。一方端部６から他方端部７までのパイル材２の長さＬは５５ｍｍ以上６５ｍｍ以下である。パイル材２の無負荷状態における一方端部６側から他方端部７側に向かう第１方向において、一方端部６から他方端部７までの距離Ｈが３４ｍｍ以上４４ｍｍ以下である。パイル材２の無負荷状態において、第１方向と直交するとともにパイル材２の屈曲部５における屈曲方向に沿った面内でのパイル材２の幅Ｗは９ｍｍ以上１４ｍｍ以下である。パイル材２の無負荷状態において、第１方向における複数の屈曲部５の間の距離Ｐは１１ｍｍ以上２４ｍｍ以下である。また、衝撃吸収の効果を充分に得るためには充填材層の厚さはパイル材の距離Ｈの40％以上７０％以下にするのが好ましい。

上記人工芝１０では、基材１において、複数のパイル材２は間隔を隔てて複数個所の固定部３（図２参照）に固定されている。図１に示すように、１つの固定部３に複数のパイル材２が固定されていてもよい。図２の矢印で示す方向における固定部３の間の間隔は２５．４ｍｍ（１インチ）当たり３．３カ所以上４．１８カ所以下である。なお、図２の矢印で示す方向に直交する方向における固定部３の間の間隔は、上述した矢印で示す方向における固定部３の間の間隔と同じでもよいし、異なっていてもよい。また、人工芝１０では、パイル材２の間に充填材４が配置されている。

このようにすれば、パイル材２の間に配置された充填材４の飛散を抑制できる。さらに、人工芝でのボールの転がり特性について、ボールの転がり方向によるばらつきを低減できる。この結果、スポーツに適した人工芝が得られる。

なお、パイル材２の長さＬの下限を５５ｍｍとしたのは、パイル材２の長さＬを５５ｍｍ未満とした場合にはパイル材２が短くなりすぎて距離Ｈ、幅Ｗ、ピッチ（距離Ｐ）が適切に決定できなくなるためである。また、パイル材２の長さＬの上限を６５ｍｍとしたのは、以下の理由による。すなわち、パイル材２の長さＬを６５ｍｍ超えとした場合にはパイル材２の長さＬが長すぎて、競技者の足にパイルが絡む、又は弾力が大きいなど、競技者が走行などの動作をし難くなるためである。ここで、長さＬの下限は５７ｍｍとしてもよく、５９ｍｍとしてもよい。また、長さＬの上限を６３ｍｍとしてもよく、６２ｍｍとしてもよい。

また、パイル材２の第１方向における一方端部６から他方端部７までの距離Ｈの下限を３４ｍｍとしたのは、以下の理由による。すなわち、当該距離Ｈが３４ｍｍ未満となった場合には充填材４（図１参照）が人工芝表面に近くなり、屈曲部５への充填材４の引っかかりが少なくなる。この結果、飛散抑制効果が十分に得られなくなるためである。さらには、充填材４の層に比べてパイル材２の層が薄くなるので、衝撃吸収性能が十分に得られなくなるためである。また、距離Ｈが小さくなると、充填材は屈曲部５に被覆されるが、通常黒色のゴムチップを用いる充填材４が人工芝表面に近くなる。この結果、充填材４が日光に照射されることで、人工芝１０の表面温度が上がりやすくなり、スポーツにおける競技者のパフォーマンスに支障をきたす恐れがある。また、第１方向における上記距離Ｈの上限を４４ｍｍとしたのは、以下の理由による。すなわち、当該距離Ｈを４４ｍｍ超えとした場合には人工芝１０におけるパイル材２の部分の厚みが厚すぎて、競技者の足にパイルが絡む、又は弾力が大きいなど、競技者が走行などの動作をし難くなるためである。また、距離Ｈが大きすぎると、ボールの転がり特性について、充填材４の層に比べてパイル材２の層が厚くなるので、ボールの転がりが不安定になりボールの転がり方向によるばらつきが増大することに繋がる。ここで、距離Ｈの下限は３５ｍｍとしてもよく、３７ｍｍとしてもよく、３９ｍｍとしてもよく、４０ｍｍとしてもよい。また、距離Ｈの上限は４３ｍｍとしてもよく、４２ｍｍとしてもよい。ここで、すでに述べたように、衝撃吸収の効果を充分に得るためには充填材層の厚さはパイル長さＬの４０％以上７０％以下にするのが好ましく、距離Ｈが充填材の厚さを下回る可能性がある。しかし、充填材４を充填する際に、充填材４の横方向の圧縮でパイルの捲縮が伸びる方向となるので、結果的に実際の施工において充填材厚みがパイルを全て埋めることにはならない。

また、パイル材２の上記幅Ｗの下限を９ｍｍとしたのは、以下の理由による。すなわち、当該幅Ｗを９ｍｍ未満とした場合には屈曲部５への充填材４の引っ掛かりが少なくなり、パイル材２同士の絡み合いも少なくなる。この結果、充填材４の飛散抑制効果を十分に得られなくなるためである。また、幅Ｗが小さいことにより、人工芝が直毛に近くなるので、ボールの転がり特性について部分的に方向性を持つことに繋がる。この結果、ボールの転がり方向による転がり特性のばらつきが増大する恐れがある。さらに、幅Ｗが小さいことにより、パイル材による充填材４の被覆度合いが少なくなる。このため、通常黒色のゴムチップを用いる充填材４が日光に照射されることで、人工芝１０の表面温度が上がり、スポーツにおける競技者のパフォーマンスに支障をきたすことになる。また、当該幅Ｗの上限を１４ｍｍとしたのは、以下の理由による。すなわち、幅Ｗを１４ｍｍ超えとした場合には、人工芝表面に屈曲部５が露出したりし、ボールの転がり特性について部分的に方向性を持つことに繋がる。この結果、ボールの転がり方向によるばらつきが増大する恐れがある。さらに、幅Ｗが長すぎると、光沢をもつパイル材２に日射が反射する箇所が増えることで、照り返しによりまぶしさが増大することになる。ここで、幅Ｗの下限は１０ｍｍとしてもよく、１１ｍｍとしてもよい。また、幅Ｗの上限は１３ｍｍとしてもよく、１２ｍｍとしてもよい。

また、パイル材２の第１方向における複数の屈曲部５の間の距離Ｐ（ピッチ）の下限を１１ｍｍとしたのは、以下の理由による。すなわち、屈曲部５の間の距離Ｐが１１ｍｍ未満であると結果的に屈曲部５のサイズが小さくなり屈曲部５への充填材４の引っ掛かりが少なくなる。この結果、飛散抑制効果を十分に得られなくなるためである。さらには、屈曲部５のサイズが小さくなり、屈曲部５の円弧形状に起因する弾力による衝撃吸収性を損なうこととなる。また、屈曲部５の間の距離Ｐの上限を２４ｍｍとしたのは、以下の理由による。すなわち、当該距離Ｐが２４ｍｍ超えとなった場合にはパイル材２の長さが所定の範囲であるときに屈曲部５の数が少なくなりすぎ、結果的に屈曲部５への充填材４の引っ掛かりが少なくなる。この結果、飛散抑制効果を十分に得られなくなるためである。さらには、屈曲部５の数が少なくなり、屈曲部５の円弧形状に起因する弾力による衝撃吸収性を損なうこととなる。また、屈曲部５が少なくなると、充填材４の被覆度合いが少なくなる。このため、通常黒色のゴムチップを用いる充填材４が日光に照射されることで、人工芝１０の表面温度が上がり、スポーツにおける競技者のパフォーマンスに支障をきたすことになる。さらに、距離Ｐが大きくなると、人工芝が直毛に近くなり、ボールの転がり特性について、人工芝表面が部分的に方向性を持つことに繋がる。この結果、ボールの転がり方向による転がり特性のばらつきが増大することに繋がる。さらに、距離Ｐが大きくなると光沢をもつパイル材２に日射が反射する箇所が増えることで、照り返しによりまぶしさが増大することになる。ここで、距離Ｐの下限は１３ｍｍとしてもよく、１５ｍｍとしてもよい。また、距離Ｐの上限は２２ｍｍとしてもよく、２０ｍｍとしてもよい。

また、上記人工芝１０では、基材１において、図２に示すように複数のパイル材の固定部３の間隔（以下、ステッチとも呼ぶ）は２５．４ｍｍ（１インチ）当たり３．３カ所以上４．１８カ所以下である。このようにすれば、人工芝１０におけるパイル材２の面内密度を適切な範囲とすることができる。基本的にステッチは基材１への許容量や強度等によって決定する値であるが、この結果、パイル材２の植毛し易さや、充填材４の飛散抑制といった効果を高めることができる。

なお、上記間隔の下限を２５．４ｍｍ当たり３．３カ所としたのは、当該間隔を２５．４ｍｍ当たり３．３カ所未満とした場合には人工芝１０の単位面積当たりのパイル材２の数が少なくなり、充填材４の飛散抑制効果や衝撃吸収性能が十分に得られなくなるためである。また、上記間隔の上限を２．５４ｍｍ当たり４．１８カ所としたのは、当該間隔を２５．４ｍｍ当たり４．１８カ所超えとした場合には、人工芝１０の単位面積当たりのパイル材２の数が多くなりすぎて、結果的に競技者が走行などの動作をし難くなるためである。ここで、上記間隔の下限は２５．４ｍｍ当たり３．５カ所としてもよく、３．７カ所としてもよい。また、上記間隔の上限は、２５．４ｍｍ当たり４．１カ所としてもよく、４カ所としてもよく、３．９カ所としてもよい。

上記人工芝１０では、パイル材２の間に充填材４が配置されている。そのため、人工芝１０の衝撃吸収性能や走行感などを天然芝に近づけることができる。なお、充填材４の材料は任意の材料を用いることができるが、たとえば以下の材料を用いることができる。すなわち、充填材４の材料としては、たとえばゴムや任意の樹脂など弾性を有する材料を用いることができる。これらの材料を用いることより、主に人工芝１０の衝撃吸収性能を天然芝に近づけることができる。また、充填材４の形状は球状、立方体状など任意の形状の粒状とすることができる。また、充填材４の材料としては、たとえば砂などの顆粒状であっての硬質の材料を用いることもできる。これらの材料を用いることにより、人工芝１０の走行感を天然芝に近づけることができる。なお、上述した弾性を有する材料と硬質の材料とは、混合して充填材として使用され得る。

上記人工芝１０において、パイル材２を構成する材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンおよびポリエステルからなる群から選択される１つであってもよい。この場合、後述するようにパイル材２に対して所定の変形を加えた状態で熱処理を行うことにより屈曲部５を形成することができる。なお、パイル材２を構成する材料としては、ポリエチレンまたはポリプロピレンを好適に用いることができる。また、ポリエチレンが相対的に柔らかくしなやかであるため、特に好適に用いられる。

パイル材２の屈曲部５は、曲率半径が５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の円弧状にすることが望ましい。これはパイル材２の屈曲部５のピッチ（距離Ｐ）を１１ｍｍから２４ｍｍに設定した場合に、衝撃吸収性を発揮させるための屈曲部５間のパイル傾斜を確保するために必要な範囲である。また、人工芝１０の表面に屈曲部５が露出した場合は、曲率半径が１０ｍｍより大きいとボールが滑らかに転がらなくなるためである。

上記人工芝１０において、基材１は任意の材料により構成することができるが、たとえば樹脂により基材１を形成してもよい。たとえば、基材１をポリプロピレンやポリエステルにより構成してもよい。また、上述した樹脂からなる繊維を用いた織物により基材１を構成してもよい。織物の織り方は任意の織り方、たとえば平織りや綾織りなど、を採用できる。また、基材１の物性値としては、たとえば引張強度を７５０Ｎ／５ｃｍとしてもよい。なお、ここで７５０Ｎ／５ｃｍとは、基材１より縦方向、横方向に対し各々幅５ｃｍ×長さ３０ｃｍ程度(通常は２０〜５０ｃｍ)のサイズで切り出した試験サンプルを、長さ方向で引張強度を測定した場合の値である。

＜人工芝の製造方法＞
まず、基材１とパイル材２とをそれぞれ準備する。基材１については、シート状の基材１を従来周知の任意の材料を用いて形成する。基材１の製造方法は任意の方法を用いることができる。

また、パイル材２については、以下のような方法で製造できる。具体的には、パイル材２となるべき樹脂製の糸を、屈曲形状に保持するための治具に固定する。治具は任意の構成とすることができるが、たとえば長方形上の台座の表面に千鳥状に複数の針を配置したものを用いる。糸に付与する形状に応じて、台座上での針の数や配置を調整する。

治具の複数の針に、ジグザグ状に樹脂製の糸をかけて固定する。この状態で、糸を加熱する。加熱温度は、５０℃以上、糸の融点以下の任意の温度とすることができる。このようにして、糸に屈曲形状を付与する。なお、加熱温度は、パイル材２となるべき糸の融点に近い方が、糸に対してより強く形状を付与することができる。また、この加熱温度は、糸の材料である樹脂の種類や硬さ、糸の太さなどに応じて適宜調整できる。

次に、準備したパイル材２を基材１に固定する。パイル材２の固定方法は任意の方法を用いることができる。

次に、パイル材２を固定したい基材１を、人工芝１０を設置する場所へ固定する。固定方法は任意の方法を用いることができる。その後、充填材をパイル材２の間に投入する。このようにして、図１に示した人工芝１０を得ることができる。

＜パイル材の測定方法＞
人工芝１０におけるパイル材２の長さＬ、距離Ｈ、幅Ｗ、屈曲部５の間の距離Ｐは、それぞれ以下のように測定できる。すなわち、人工芝１０において、施工面積においてほぼ等間隔となる位置として１０カ所を特定する。それぞれの位置において、パイル材２を根元から切断して試料とする。この結果、１０本のパイル材の試料が得られる。

次に、試料としてのパイル材２を図４に示すようにゲージ２０上に配置し、無負荷の状態で距離Ｈ、幅Ｗ、屈曲部５の間の距離Ｐを測定する。また、パイル材２を伸ばして長さＬを測定する。

その後、各試料の測定値について、長さＬ、距離Ｈ、幅Ｗ、屈曲部５の間の距離Ｐのそれぞれについて平均値を求める。このようにして、パイル材２の形状に関する数値を測定することができる。

＜評価実験＞
本発明の効果を確認するため、以下のような実験を行った。

（１）試料の作成
それぞれパイル長さや形状、およびステッチが異なる６種類の人工芝の試料を準備した。以下の表１に、各試料の条件を示す。試料ＩＤ１、６が比較例の試料であり、試料ＩＤ２〜５が本発明の実施例の試料である。

なお、表１中では図３に示した距離Ｈ、幅Ｗ、屈曲部５間の距離Ｐを、それぞれ「見かけ長さＨ」、「見かけ幅Ｗ］、「凸部間隔Ｐ」と表示している。また、パイル材の材料としてはポリエチレンを用いた。また、パイル材を構成するポリエチレン製の糸の太さは通常６０μｍ〜５００μｍとして使用するが、今回は２８０μｍを設計値としている。また、充填材としてゴムチップを用いた。ゴムチップのサイズは直径０．５ｍｍ〜４ｍｍとしている。この充填材をパイル材の間に配置した。

（２）試験内容
以下の５つの試験を行った。

＜試験１＞
充填材の飛散抑制性能を確認する試験を行った。具体的には、バッティングセンターのホームベース付近にサンプルの人工芝を配置した。そして、１７０ｋｍ／ｈのスピードで硬式球をサンプルの人工芝に衝突させた。その時の状況を高速度カメラで撮影した。撮影した画像から、充填材の飛散状況を確認した。

確認方法としては、硬式球が人工芝に接触する状況を横から撮影した画像において、硬式球が人工芝に接触した位置を一辺に含む７０ｃｍ×７０ｃｍの面積にて、飛散している充填材の数を計測した。

上記の試験を、各試料について１０回行い、飛散した充填材の数の実測値の平均値を各試料の測定値とした。そして、各試料の測定値について、５０以下を評価Ａ、５０超え１００以下を評価Ｂ、１００超え１５０以下を評価Ｃ、１５０超えを評価Ｄとした。

＜試験２＞
人工芝上でのボールの転がり挙動の安定性を確認する試験を行った。具体的には、各試料の人工芝の表面において、サッカーボールを５方向、ホッケーボールを５方向にそれぞれ転がし、転がし始めたときの方向からのずれを測定した。このようにして得られた１０のずれの実測値の平均値を算出し、各試料の測定値とした。なお、測定値の単位はｍｍとした。そして、各試料の測定値について、１００以下を評価Ａ、１００超え５００以下を評価Ｂ、５００超え１０００以下を評価Ｃ、１０００超えを評価Ｄとした。

＜試験３＞
各試料の人工芝を床反力計上に配置する。そして、その人工芝上に１０ｋｇの錘を高さ６０ｍｍから落下させたときの衝撃の大きさを床反力計により測定し、衝撃吸収値（単位：パーセント）を計測した。

上記試験を、各試料について１０回行い、衝撃吸収値の実測値の平均値を各試料の測定値とした。そして、各試料の測定値について、４５％以下を評価Ｄ、４５％超え５０％以下を評価Ｃ、５０％超え５５％以下を評価Ｂ、５５％超えを評価Ａとした。

＜試験４＞
人工芝の表面照り返しの状況を確認する試験を行った。具体体には、同日同時刻に、各試料の人工芝を地面におき、人工芝からの照り返しのまぶしさの程度を官能試験により評価した。各試料について１０人の評価者によりまぶしさの程度を評価した。評価指標としては、「とてもまぶしい」を０点、「ある程度まぶしい」を１点、「少しまぶしい」を２点、「まぶしくない」を３点として評価者が評価した。そして、各試料について評価点の平均値を算出しそれぞれの測定値とした。各試料の測定値について、１．５点以下を評価Ｄ、１．５点超え２．０点以下を評価Ｃ、２．０点超え２．５点以下を評価Ｂ、２．５点超えを評価Ａとした。

＜試験５＞
８月中旬の同実同時刻に、各試料の人工芝を地面において表面温度測定器により表面温度を測定した。表面温度測定器は、シンワ測定株式会社製 レーザーポイント機能付き温度計 製品Ｎｏ．７３０１０を用いた。各試料について１０カ所での温度を測定した。温度の実測値から各試料での平均値を求め、測定値とした。そして、各試料の測定値について、５４℃以下を評価Ａ、５４℃超え５７℃以下を評価Ｂ、５７℃超え６０℃以下を評価Ｃ、６０℃超えを評価Ｄとした。

（３）結果
各試験の結果を表２に示す。

表２からわかるように、比較例の試料である試料ＩＤ１、６と比較して、実施例の試料である試料ＩＤ２〜５について良好な結果が得られている。

今回開示された実施の形態および実験例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、スポーツを行うグランドに敷設される人工芝に特に有利に適用される。

１ 基材、２ パイル材、３ 固定部、４ 充填材、５ 屈曲部、６ 一方端部、７ 他方端部、１０ 人工芝、２０ ゲージ。

Claims (4)

1. シート状の基材と、
   前記基材に固定された複数のパイル材とを備え、
   前記パイル材は、複数の屈曲部を有し、
   前記パイル材は一方端部と前記一方端部とは反対側に位置する他方端部とを有し、前記一方端部から前記他方端部までの前記パイル材の長さは５５ｍｍ以上６５ｍｍ以下であり、
   前記パイル材の無負荷状態における前記一方端部側から前記他方端部側に向かう第１方向において、前記一方端部から前記他方端部までの距離が３４ｍｍ以上４４ｍｍ以下であり、
   前記パイル材の無負荷状態において、前記第１方向と直交するとともに前記パイル材の前記屈曲部における屈曲方向に沿った面内での前記パイル材の幅は９ｍｍ以上１４ｍｍ以下であり、
   前記パイル材の無負荷状態において、前記第１方向における前記複数の屈曲部の間の距離は１１ｍｍ以上２４ｍｍ以下である、人工芝。
2. 前記基材において、前記複数のパイル材は間隔を隔てて複数個所に固定され、
   前記間隔は２５．４ｍｍ当たり３．３カ所以上４．１８カ所以下である、請求項１に記載の人工芝。
3. 前記パイル材の間に充填材が配置されている、請求項１または請求項２に記載の人工芝。
4. 前記パイル材を構成する材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロンおよびポリエステルからなる群から選択される１つを含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の人工芝。