JP2018178499A - 人工芝及びこれに含まれる充填材 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴルフボールが弾みすぎる問題、充填材の流出の問題、及び充填材の分離の問題の少なくとも１つに対処するために用いることのできる人工芝を提供する。
【解決手段】基材と、前記基材上に起立する芝葉を模した多数のパイルと、前記多数のパイル間に充填材層を形成すべく充填される充填材とを備える人工芝が提供される。前記充填材は、ゴム弾性を有し、真比重が１．５以上の高比重充填材を含む。好ましくは、前記高比重充填材は、金属及び金属化合物の少なくとも一方を添加することにより製造される。
【選択図】図１

Description

本発明は、人工芝、並びにこれに含まれる充填材及びその製造方法に関する。

近年、サッカー場やラグビー場、野球場等の様々な運動競技施設において、人工芝が普及している。人工芝は、多くの場合、基材上に芝葉を模した多数のパイルを植設することにより製造される。また、しばしば、パイル間には、パイルを保護するための充填材が充填される。充填材は、人工芝上での競技のプレー性能を向上させることもでき、具体的には、競技に使用されるボールの弾み具合を調整したり、選手の走り易さをコントロールしたり、プレーヤーがプレー中に怪我をしないようにするためのクッション材として機能する。この種の充填材としては、ゴム弾性を有する材料からなる廃タイヤや工業廃材等の破砕品が用いられることが多く、このような充填材の真比重は、大きくてせいぜい１．２程度である。

また、人工芝は、ゴルフにも用いられることがあるが、ゴルフ用の人工芝とは、主としてパット用やゴルフ練習場の打席位置用である。そのため、これまでゴルフ用の人工芝に求められてきた性能は、ゴルフボールの転がり性能であり、ゴルフボールのバウンド性能については考慮されてこなかった。このような背景の下、ゴルフ用の人工芝としては、サッカー場やラグビー場、野球場等の運動競技施設用の人工芝と同じものがそのまま用いられてきた。従って、ゴルフ用の人工芝の充填材としても、真比重はせいぜい１．２程度のものしかない。

特開２００３−３４９０６号公報

以上のような充填材を用いる従来の人工芝では、ゴルフボールのバウンド挙動が天然芝でのそれと大きく異なる。そのため、例えば、アプローチショットのようなゴルフボールのバウンドが入るプレーでは、ゴルフボールが高く弾みすぎるという問題がある。

また、ゴルフを行う場面に限らず、充填材が軽いと、雨水などで充填材が流れてしまうという問題がある。さらに、人工芝においては、砂等の比較的重い充填材と、ゴムや熱可塑性エラストマー等からなる比較的軽い充填材とを交互に繰り返し重ねて配置することがある。このとき、両充填材の比重の差が大きいと、徐々に両充填材が分離し、軽い方の充填材が上方に集まってしまい、人工芝が所望の性能を発揮できなくなり得る。

本発明は、上述した諸問題、すなわち、ゴルフボールが弾みすぎる問題、充填材の流出の問題、及び充填材の分離の問題の少なくとも１つに対処するために用いることのできる人工芝を提供することを目的とする。

第１観点に係る人工芝は、基材と、前記基材上に起立する芝葉を模した多数のパイルと、前記多数のパイル間に充填材層を形成すべく充填される充填材とを備える。前記充填材は、ゴム弾性を有し、真比重が１．５以上の高比重充填材を含む。

第２観点に係る人工芝は、第１観点に係る人工芝であって、前記高比重充填材には、金属及び金属化合物の少なくとも一方が添加されている。

第３観点に係る人工芝は、第２観点に係る人工芝であって、前記高比重充填材には、酸化亜鉛が添加されている。

第４観点に係る人工芝は、第１観点から第３観点のいずれかに係る人工芝であって、前記高比重充填材の真比重は、１．７以上である。

第５観点に係る人工芝は、第４観点に係る人工芝であって、前記高比重充填材の真比重は、２．０以上である。

第６観点に係る人工芝は、第５観点に係る人工芝であって、前記高比重充填材の真比重は、２．５以上である。

第７観点に係る人工芝は、第１観点から第６観点のいずれかに係る人工芝であって、前記充填材は、ゴム及び熱可塑性エラストマーの少なくとも一方を原料とする。

第８観点に係る人工芝は、第１観点から第７観点のいずれかに係る人工芝であって、前記人工芝は、ゴルフ用である。

第９観点に係る人工芝は、第１観点から第８観点のいずれかに係る人工芝であって、前記充填材層全体に占める前記高比重充填材の重量の割合は、２０％以上である。

第１０観点に係る充填材は、人工芝に含まれる芝葉を模した多数のパイル間に充填される充填材であって、ゴム弾性を有し、真比重が１．５以上である。

第１１観点に係る充填材の製造方法は、以下のステップを含む。
（１）原料ゴムに金属及び金属化合物の少なくとも一方を添加した材料を混練するステップ。
（２）前記混練された材料を用いて、人工芝に含まれる芝葉を模した多数のパイル間に充填される充填材を製造するステップであって、前記製造された充填材の真比重が１．５以上である、ステップ。（２）の前記充填材を製造するステップは、前記混練された材料を加硫及び成形するステップを含む。

第１２観点に係る充填材の製造方法は、以下のステップを含む。
（１）熱可塑性エラストマーに金属及び金属化合物の少なくとも一方を添加した材料を混練するステップ。
（２）前記混練された材料を用いて、人工芝に含まれる芝葉を模した多数のパイル間に充填される充填材を製造するステップであって、前記製造された充填材の真比重が１．５以上である、ステップ。（２）の前記充填材を製造するステップは、前記混練された材料を成形するステップを含む。

本発明によれば、ゴム弾性を有し、真比重が１．５以上の充填材、すなわち、従来のゴム弾性を有する充填材に比べて高比重の充填材が提供される。この充填材を人工芝に用いることにより、ゴルフボールが弾みすぎる問題、充填材の流出の問題、及び充填材の分離の問題の少なくとも１つに対処することができる。

本発明の一実施形態に係る人工芝の側面図。

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る人工芝、並びにこれに含まれる充填材及びその製造方法について説明する。

＜１．人工芝の全体構成＞
本実施形態に係る人工芝１は、様々な用途を有し、アスファルト面や地面等の設置面上に設置される。例えば、人工芝１は、サッカー場やラグビー場、野球場等の各種運動競技施設に敷設することができる他、ゴルフ用途でも好ましく用いられる。ゴルフ用途の場合、人工芝１は、ゴルフコースに敷設することもできるし、パット用やゴルフ練習場の打席位置用として用いることもできる。

図１に示すように、人工芝１は、基材２と、基材２上に起立する芝葉を模した多数のパイル３とを有する。基材２は、シート状に形成されており、パイル３は、基材２上に所定の間隔をあけて植設されている。また、基材２の裏面側には、パイル３が抜け落ちるのを防止するためバッキング剤が塗布され、バッキング層４が形成されている。

基材２の材質及び形状は、特に限定されないが、例えば、基材２は、樹脂材料からなる平織布として形成することができる。樹脂材料としては、典型的には、ポリプロピレンやポリエチレン等の熱可塑性樹脂を選択することができる。

パイル３の材質及び形状も、芝葉の外観を実現することができる限り、特に限定されず、例えば、パイル３は、樹脂材料からなるヤーンを用いて形成することができる。樹脂材料としては、典型的には、ポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を選択することができる。

本実施形態のパイル３は、タフティングマシンを用いてパイル３となるヤーンを基材２に縫い込むことにより基材２に対して固定されており、図１の例では、基材２上の各植設点Ｐ１において複数本ずつ植設されている。１つの植設点Ｐ１におけるパイル３の本数は、図１の例では８本であるが、適宜変更することができる。パイル３は、ストレートヤーンとすることもできるし、捲縮ヤーンとすることもできる。また、パイル３は、モノフィラメントヤーンとすることもできるし、スプリットヤーンとすることもできる。図１の例では、モノフィラメントストレートヤーンが用いられている。

パイル３の芝長さＷ１は、２０ｍｍ≦Ｗ１＜５０ｍｍと比較的短くすることもできるし（一般にショートパイルと呼ばれる）、５０ｍｍ≦Ｗ１と比較的長くすることもできる（一般にロングパイルと呼ばれる）。なお、パイル３は、基材２上で自重や踏みつけ等により大なり小なり傾くが、ここでいう芝長さＷ１とは、パイル３を直線状に伸ばしたときの長さであり、基材２の表面からパイル３の先端までの長さである。

バッキング層４の材質も、特に限定されないが、例えば、バッキング層４は、ＳＢＲラテックスから構成することができる。なお、バッキング層４は、省略することもできる。

基材２の表面上においてパイル３間には、充填材５が充填され、充填材層が形成される。充填材５は、芝葉を保護する他、プレーヤーがプレー中に怪我をしないようにするためのクッション材としての役割を果たすこともできる。また、充填材５は、競技に使用されるボールの弾み具合を調整したり、選手の走り易さをコントロールすることも可能であり、人工芝１上での競技のプレー性能を向上させることもできる。以下、充填材層の構成について、詳細に説明する。

＜２．充填材＞
充填材５には、弾性充填材５ａが含まれる。また、本実施形態では、充填材５には、硬質充填材５ｂも含まれる。図１の例では、弾性充填材５ａ及び硬質充填材５ｂの層が上下方向に交互に繰り返し形成されており、最上段が弾性充填材５ａの層である。弾性充填材５ａの最上段の層の単独での厚みは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。

弾性充填材５ａは、ゴム弾性を有する材料を主原料とし、比較的軟らかく軽い粒状の充填材であり、本実施形態では、ゴムチップである。ただし、弾性充填材５ａは、一般に人工芝用の充填材として用いられている廃タイヤ等の破砕品であるゴムチップよりも重く、言い換えると、真比重が大きくなるように構成されている。

より具体的には、弾性充填材５ａの真比重ｔ１は、ｔ１≧１．５であることが好ましく、ｔ１≧１．７であることがより好ましく、ｔ１≧２．０であることがさらに好ましく、ｔ１≧２．５であることがさらに好ましい。なお、廃タイヤ等の破砕品であるゴムチップの真比重は、１．０前後であり、せいぜい１．２程度である。

上述したような高比重の弾性充填材５ａを得るべく、本実施形態の弾性充填材５ａには金属（特に断らない限り、金属単体だけでなく、金属化合物、並びに金属単体及び金属化合物の混合物も含む。本明細書において以下同じ。）が添加されている。本実施形態の弾性充填材５ａは、例えば、以下のように製造することができる。まず、原料ゴム及び各種配合剤を用意し、これらを配合する。配合剤には、前述の金属としての酸化亜鉛の粉末の他、加硫剤等が含まれる。その後、ニーダー等を用いて、原料ゴム及び配合剤を混練し、配合剤を原料ゴムに均一に分散させる。そして、混練後のゴムコンパウンドを加熱して加硫し、これを粉砕してチップ状に成形することにより、本実施形態のゴムチップが製造される。或いは、混練後のゴムコンパウンドを粉砕してチップ状に成形した後、これを加熱して加硫してもよい。

なお、弾性充填材５ａは、ゴムに限らず、例えば、熱可塑性エラストマーを主原料とすることもできるし、ゴム及び熱可塑性エラストマーを配合したものを主原料とすることもできる。また、弾性充填材５ａとして、ゴムを主原料とする充填材と熱可塑性エラストマーを主原料とする充填材とを混合したものを使用することもできる。熱可塑性エラストマーを主原料とする場合には、弾性充填材５ａは、例えば、以下のように製造することができる。まず、熱可塑性エラストマーを用意するとともに、各種配合剤を用意し、熱可塑性エラストマーを加熱して溶融し、そこに配合剤を配合する。配合剤には、前述の金属としての酸化亜鉛の粉末が含まれる。また、ニーダー等を用いて、熱可塑性エラストマー及び配合剤を混練し、配合剤を熱可塑性エラストマーに均一に分散させる。そして、混練後の熱可塑性エラストマーコンパウンドを粉砕してチップ状に成形することにより、本実施形態の熱可塑性エラストマーのチップが製造される。

弾性充填材５ａに添加される金属は、酸化亜鉛に限らず、人工芝１の機能を損なわない限り、任意の金属を添加することができる。酸化亜鉛以外の好ましい例としては、例えば、酸化チタンを挙げることができる。勿論、金属化合物ではなく、金属単体を添加することもできるし、これらの混合物を添加することもできる。また、添加される金属は、混錬のし易さを考慮すると、粉末状であることが好ましい。

硬質充填材５ｂは、比較的硬く重い粒状の充填材であり、本実施形態では、珪砂であり、その真比重ｔ２は、２．５≦ｔ２≦２．７である。なお、硬質充填材５ｂとしては、これに限らず、例えば、珪砂以外の砂やセラミックの粒状物を用いることもできる。弾性充填材５ａの真比重ｔ１と、硬質充填材５ｂの真比重ｔ２との関係は、通常はｔ１＜ｔ２となるが、ｔ１≧ｔ２であってもよい。

以上述べたとおり、弾性充填材５ａの真比重ｔ１は、一般的な弾性充填材のそれよりも大きい。その結果、弾性充填材５ａの真比重ｔ１と硬質充填材５ｂの真比重ｔ２との差が小さくなり、交互に繰り返し重ね合わされている弾性充填材５ａ及び硬質充填材５ｂが２層に分離しにくくなっている。また、弾性充填材５ａは、一般的な弾性充填材に比べて、雨水等により流出し難くなっている。さらには、人工芝１とボールとの衝突時の衝撃により飛散する弾性充填材５ａの量が減少し、プレー時の見た目の悪印象も防止される。

また、以上の構成により、人工芝１上でゴルフが行われる場合には、ゴルフボールのバウンドが抑制される。すなわち、弾性充填材５ａが高比重であるため、弾性充填材５ａの構造が密になり、ボールの落下時の衝撃が周囲に伝播し易くなる。そのため、人工芝１の表面において、一般的な弾性充填材が用いられる場合には点で受け止めていた衝撃のエネルギーが、面で受け止められることになる。その結果、ゴルフボールに跳ね返ってくる反発のエネルギーが減少し、バウンド高さが低下すると考えられる。

なお、人工芝１上において、１．５ｍの高さからゴルフボールを垂直落下させたときに、ゴルフボールのバウンド高さの平均が３０ｃｍ以下、より好ましくは２５ｃｍ以下となるように、弾性充填材５ａの真比重ｔ１を調整することが好ましい。

弾性充填材５ａの平均粒径ｒ１は、ｒ１≦２．０ｍｍとすることが好ましい。また、硬質充填材５ｂの平均粒径ｒ２も、ｒ２≦２．０ｍｍとすることが好ましい。

充填材５の層全体に占める弾性充填材５ａの重量の割合Ｒは、Ｒ≧２０％であることが好ましく、Ｒ≧３０％であることがより好ましく、Ｒ≧４０％であることがさらに好ましく、Ｒ≧５０％であることがさらに好ましい。また、弾性充填材５ａの割合Ｒは、８０％以上とすることもできるし、９０％以上とすることもできるし、１００％（弾性充填材５ａのみ使用する）とすることもできる。

＜３．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。

＜３−１＞
上記実施形態では、充填材層が、硬質充填材５ｂと弾性充填材５ａとが交互に重ねられた４層構造とされたが、２層構造とすることもできるし、３層構造とすることもできるし、５層以上の構造とすることもできる。ただし、最上段の層は、弾性充填材５ａの層とすることが好ましい。勿論、弾性充填材５ａの単層構造とすることもできる。

＜３−２＞
上記実施形態では、弾性充填材５ａの層と硬質充填材５ｂの層とが分離されていたが、充填材層を、弾性充填材５ａと硬質充填材５ｂとを撹拌して混合した混合層としてもよい。

＜３−３＞
弾性充填材５ａとともに用いられる充填材５は、硬質充填材５ｂに限られず、例えば、一般的な廃タイヤ等の破砕品であるゴムチップを用いることもできる。硬質充填材５ｂ以外の充填材が用いられる場合であっても、上記実施形態及び変形例３−１のような単層又は多層構造とすることもできるし、変形例３−２のように混合層を構成することもできる。

＜３−４＞
充填材層を構成する充填材５の種類は、２種類に限られず、弾性充填材５ａとこれ以外に２種類以上の充填材５とを用いて充填材層を構成することもできる。このときの充填材５も、変形例３−３のように硬質充填材５ｂに限られない。また、このときも、変形例３−１のように単層又は多層構造を構成することもできるし、変形例３−２のように混合層を構成することもできる。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されない。
（比較例１）
直鎖状低密度ポリエチレン樹脂組成物（密度０．９２６ｇ／ｃｍ³，ＭＦＲ０．９ｇ／１０ｍｉｎ）を、φ６０ｍｍの押出機を用いて１８０℃で溶融して押出して糸状とし、この糸を３０℃の水槽で冷却固化した。次に、この糸をロール延伸法を用いて９０〜１００℃で一軸延伸加工した後、９０〜１００℃の熱水槽内で弛緩熱処理を行い、さらに捲縮加工を行って、ヤーンを作製した。ヤーンの断面形状は、幅約１.０ｍｍ、厚み約０．１５ｍｍとした。上記方法で作製されたヤーンを６本一束に撚り合わせて１本のヤーンとし、５／１６ゲージのタフティング機を用いて、ポリプロピレン製の平織布に芝長さＷ１＝３ｃｍとなるように植設した。その後、基布の裏面側に固形分として７０％ＳＢＲラテックスを塗布量１１００ｇ／ｍ²で塗布し、１０５℃で高温乾燥させた。以上により、比較例１に係る人工芝を得た。

（比較例２）
トラック及びバスの廃タイヤのトレッドゴムを粒径２ｍｍ以下となるように粉砕してゴムチップを得た。このゴムチップの真比重は、１．２０であった。そして、このゴムチップを比較例１と同じ人工芝に厚さ１０ｍｍの層を形成するように充填し、比較例２に係る人工芝を得た。

（実施例）
以下の表１に記載のとおりの配合に従って、ニーダーを用いて材料の混練を行い、ゴムコンパウンドを作製した。続いて、これを加硫した後、粒径２ｍｍ以下となるように粉砕してゴムチップを得た。このゴムチップの真比重は、２．６５であった。そして、このゴムチップを比較例１と同じ人工芝に厚さ１０ｍｍの層を形成するように充填し、実施例に係る人工芝を得た。

（試験方法）
実施例及び比較例１，２に係る人工芝を、無風環境下の平らな床面上に静置させた。そして、各人工芝のパイルの先端から１．５ｍの高さからゴルフボールを垂直落下させ、そのときのゴルフボールのバウンド挙動を、レンズ(Nikon 500mm f1.2)をとりつけたハイスピードカメラ(フォトロン製 FASTCAM APX RS)で撮影した。このとき、カメラを人工芝と同じ高さ位置で、人工芝から側方に１．５ｍ離れた位置に固定し、シャッター速度を３０００フレーム／ｓｅｃとした。そして、撮影した動画データに対し、株式会社ディテクト製の解析ソフトDIPP−MotionPro2Dを用いて、１フレームごとにゴルフボール中心の座標を追尾し、ゴルフボールのバウンド高さを求めた。結果は、以下のとおりとなった。

表２の結果からは、高比重のゴムチップを充填することにより、ゴルフボールのバウンド高さを抑制できることが分かった。なお、上記試験では、カメラを静置させていたため、撮影範囲は３８ｃｍのバウンド高さまでに限られていた。従って、実施例では、比較例１，２に対し、１５ｃｍ（＝３８ｃｍ−２３ｃｍ）以上のバウンドの抑制が確認された。

１ 人工芝
２ 基材
３ パイル
５ 充填材
５ａ 弾性充填材
５ｂ 硬質充填材

Claims (12)

1. 基材と、
   前記基材上に起立する芝葉を模した多数のパイルと、
   前記多数のパイル間に充填材層を形成すべく充填される充填材と、
   を備え、
   前記充填材は、ゴム弾性を有し、真比重が１．５以上の高比重充填材を含む、
   人工芝。
2. 前記高比重充填材には、金属及び金属化合物の少なくとも一方が添加されている、
   請求項１に記載の人工芝。
3. 前記高比重充填材には、酸化亜鉛が添加されている、
   請求項２に記載の人工芝。
4. 前記高比重充填材の真比重は、１．７以上である、
   請求項１から３のいずれかに記載の人工芝。
5. 前記高比重充填材の真比重は、２．０以上である、
   請求項４に記載の人工芝。
6. 前記高比重充填材の真比重は、２．５以上である、
   請求項５に記載の人工芝。
7. 前記充填材は、ゴム及び熱可塑性エラストマーの少なくとも一方を原料とする、
   請求項１から６のいずれかに記載の人工芝。
8. 前記人工芝は、ゴルフ用である、
   請求項１から７のいずれかに記載の人工芝。
9. 前記充填材層全体に占める前記高比重充填材の重量の割合は、２０％以上である、
   請求項１から８のいずれかに記載の人工芝。
10. 人工芝に含まれる芝葉を模した多数のパイル間に充填される充填材であって、ゴム弾性を有し、真比重が１．５以上の充填材。
11. 原料ゴムに金属及び金属化合物の少なくとも一方を添加した材料を混練するステップと、
    前記混練された材料を用いて、人工芝に含まれる芝葉を模した多数のパイル間に充填される充填材を製造するステップであって、前記製造された充填材の真比重が１．５以上である、ステップと
    を含み、
    前記充填材を製造するステップは、前記混練された材料を加硫及び成形するステップを含む、
    充填材の製造方法。
12. 熱可塑性エラストマーに金属及び金属化合物の少なくとも一方を添加した材料を混練するステップと、
    前記混練された材料を用いて、人工芝に含まれる芝葉を模した多数のパイル間に充填される充填材を製造するステップであって、前記製造された充填材の真比重が１．５以上である、ステップと
    を含み、
    前記充填材を製造するステップは、前記混練された材料を成形するステップを含む、
    充填材の製造方法。