JP2019500527A - 人工芝モノフィラメントおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本願は、人工芝モノフィラメント（１００）およびその製造方法に関する。

Description

本発明は、人工芝モノフィラメント、前記人工芝モノフィラメントの製造方法、および前記人工芝モノフィラメントを含む人工芝システムに関する。本発明は、特に、本物の芝生に類似している人工の芝生に関する。

人工芝システムは、多数の用途でますます使用されている。人工の芝生のような人工芝システムの重要な基準の１つは、本物の芝生との類似性である。しかしながら、「人工的」に見えない人工の芝生を提供することは、依然として課題である。

現在の人工芝システムにはいくつかの欠点がある。人工芝システムは、通常、複数のストランドがタフティングされた裏張り層で作られている。生産コストを低く、そして生産量を高く保つために、ストランドは、箔から切断される熱可塑性材料のテープとして製造され得る。このようなテープは通常均一で平坦な形状を有するので、これらの不都合な点はその「人工的」な外見である。

前記ストランドの別の製造方法は、モノフィラメントを直接押出することによる。モノフィラメントは、テープの矩形形状とは対照的に、任意の形状を有するものが作られ得るので、モノフィラメントはテープよりも良好な特性を有する。しかしながら、モノフィラメントの形状は、モノフィラメントの長さに沿って変化しない。これは、またもや人工芝システムの「人工的」な外見をもたらす。

米国特許第３５９４８７０号明細書には、多角形断面のフィラメント形成リボンまたはストリップと共に長手方向に延在する破断または引裂ラインまたはゾーンを提供するように長手方向に畝のある箔またはウェブの押出による熱可塑性ポリマーのマルチファイルフィラメント（ｍｕｌｔｉｆｉｌｅ ｆｉｌａｍｅｎｔ）の製造に適した装置が記載されている。この明細書では、箔は、連続した均一の別々のストランドおよび／またはフィラメントに分かれる。箔ウェブが優先的な破断ゾーンで確実に破断するために、ウェブは、操作の有効性を補助する形状を有することが重要である。個々の形状またはプロファイルは、これらの優先的な破断領域において相互接続されている。これらのマルチファイルフィラメントの不都合な点は、またもやその均一で「人工的」な外見である。

上記のことを考慮して、本発明の目的は記載された課題を克服することであり、従って、本物の芝生により良く類似するように人工芝システムの外見および感触を改善することである。

本発明は、不規則形状の断面をそれぞれがその長さに沿って含む人工芝モノフィラメントを提供することによりこれらの課題に対処し、ここで、モノフィラメントは、非平面形状を有する熱可塑性箔から切断される。驚くことに、本方法は、人工的に見えず、本物の芝生と非常に緊密に類似している不均一なストランドをもたらす。従来技術の破断または引裂ゾーンとは異なり、切断ゾーンは非平面形状の範囲内でランダムであり、従って、異なる形状の個々のモノフィラメントを提供する。

１つの態様では、本発明は人工芝モノフィラメントを提供し、前記モノフィラメントはそれぞれ、その長さに沿って不規則形状の断面を含み、前記モノフィラメントは、非平面形状を有する熱可塑性箔から切断される。いくつかの好ましい実施形態では、前記非平面
形状は繰り返しパターンを有する。いくつかの好ましい実施形態では、前記非平面形状は不規則パターンを有する。いくつかの好ましい実施形態では、モノフィラメントの表面はテクスチャ化されている。いくつかの好ましい実施形態では、テクスチャは細長い凸部（ｒｉｄｇｅ）および／または凹部（ｖａｌｌｅｙ）を含む。

さらなる態様では、本発明は人工芝モノフィラメントの製造方法を提供し、本方法は、
− プロファイル化ダイを通して熱可塑性箔を押出し、それにより、非平面形状を適用するステップと、
− 前記熱可塑性箔を冷却するステップと、
− 前記熱可塑性箔を長さ方向に切断して、その長さに沿って不規則形状の断面を有するモノフィラメントにするステップと、
− 前記モノフィラメントを延伸するステップと、
− 前記モノフィラメントをアニールするステップと
を含む。

さらなる態様では、本発明は人工芝モノフィラメントの製造方法を提供し、本方法は、
− 熱可塑性箔を押出するステップと、
− 前記熱可塑性箔を冷却プロファイル化ロール上で移動させ、それにより、非平面形状を適用するステップと、
− 前記熱可塑性箔を長さ方向に切断して、その長さに沿って不規則形状の断面を有するモノフィラメントにするステップと、
− 前記モノフィラメントを延伸するステップと、
− 前記モノフィラメントをアニールするステップと
を含む。

いくつかの好ましい実施形態では、プロファイル化ダイは、ミクロプロファイル化またはテクスチャ化された表面を有する。いくつかの好ましい実施形態では、プロファイル化ロールは、ミクロプロファイル化またはテクスチャ化された表面を有する。いくつかの好ましい実施形態では、前記切断は、複数のナイフを含む少なくとも１つのナイフビームを用いて実施され、ナイフは、一定距離または可変距離で離間されている。いくつかの好ましい実施形態では、１つまたは複数のナイフは振動させられる。いくつかの好ましい実施形態では、前記ナイフビームは、箔の方向に対して垂直な方向に移動される。

好ましくは、本明細書で提供される方法は、本明細書で提供される人工芝モノフィラメントを製造するために使用される。

さらなる態様では、本発明は、本明細書で提供される人工芝モノフィラメントのボビン、または本明細書で提供される方法に従って製造された人工芝モノフィラメントのボビンを提供する。

さらなる態様では、本発明は、裏張りに取り付けられた人工芝パイルおよび／またはタフトを含む人工芝システムを提供し、ここで、前記パイルおよび／またはタフトは、本明細書で提供される人工芝モノフィラメント、または本明細書で提供される方法に従って製造された人工芝モノフィラメントを含む。いくつかの好ましい実施形態では、前記パイルおよび／またはタフトはそれぞれ異なる断面を有する。

本発明の上記のおよびさらなる態様および好ましい実施形態は、以下のセクションおよび特許請求の範囲に記載される。特許請求の範囲の主題は本明細書により本明細書中に特に組み込まれる。

本発明の特定の実施形態の図の以下の説明は本質的に単なる例示に過ぎず、本発明の教示、その応用または使用を限定することは意図されない。図面全体を通して、対応する参照番号は、同様のまたは対応する部分および特徴を示す。

非平面形状を有する熱可塑性箔（２００）を押出するためのプロファイル化ダイ（３１０）と、前記箔から切断されたモノフィラメント（１００）とを示す。

図面全体を通して、以下の番号が付されている：１００−モノフィラメント；２００−熱可塑性箔；３１０−プロファイル化ダイ；３２０−ナイフ；１１０−モノフィラメントの断面。

第１の態様では、本発明は人工芝モノフィラメントに関する。モノフィラメントはそれぞれ、その長さに沿って不規則形状の断面を含む。モノフィラメントは、非平面形状を有する熱可塑性箔から切断される。

本明細書で使用される「長さ」という用語はモノフィラメントの最長の寸法を指し、通常、熱可塑性箔が押出された方向に対応する。切断の前、モノフィラメントの長さは、通常、最大数キロメートルまで、例えば、２〜６ｋｍまでである。切断の後、例えば、人工芝システムにタフティングされたときに、モノフィラメントの長さは、通常、０．３ｃｍ〜１０．０ｃｍであり、一般的に、最大６．０ｃｍまでである。

本明細書で使用される「熱可塑性箔の幅」という用語は、長さに対して垂直である熱可塑性箔の最長寸法を指す。いくつかの実施形態では、切断前の熱可塑性箔の幅は、０．２０ｍ〜２．００ｍ、一般的に、０．８０ｍ〜１．２０ｍである。

本明細書で使用される「モノフィラメントの幅」という用語は、長さに対して垂直であるモノフィラメントの最長寸法を指す。いくつかの実施形態では、モノフィラメントの幅は１．０ｍｍ〜５．０ｍｍである。これらの寸法は、モノフィラメントの延伸の後（すなわち、以下に詳述される方法のステップｄの後）に提供される。

本明細書で使用される「厚さ」という用語は、長さに対して垂直であり、かつ幅に対して垂直である熱可塑性箔の最長寸法を指す。いくつかの実施形態では、モノフィラメントの厚さは、５０ミクロン〜５００ミクロンである。これらの寸法は、モノフィラメントの延伸の後（すなわち、以下に詳述される方法のステップｄ．またはステップｖ．の後）に提供される。

いくつかの実施形態では、モノフィラメントの厚さは５０ミクロン〜５００ミクロンであり、モノフィラメントの幅は１．０ｍｍ〜５．０ｍｍである。

本明細書で使用される「その長さに沿った断面」という用語は、長さに対して垂直な断面を指す。モノフィラメントの断面は、モノフィラメントの長さに沿って不規則に変わる。

本明細書で使用される「非平面」という用語は、本質的に平面的でない熱可塑性箔の形状を指す。熱可塑性箔は、直線状または平坦でない断面を有する。断面の一般的形状は、「マクロプロファイル」とも称される。例えば、熱可塑性箔はギザギザにされていてもよい。モノフィラメントは、その断面が不規則な形状になるように、非平面形状の熱可塑性箔から切断される。

いくつかの実施形態では、前記熱可塑性箔の非平面形状は繰り返しパターンを有する。本明細書で使用される「繰り返しパターン」という用語は、繰り返すような形で互いに結合された基本形状を指す。基本形状は平面でも平坦でもない。

いくつかの実施形態では、繰り返しパターンはＣ形状のパターンであり、Ｃがその端部で互いに結合されている。繰り返しパターンの特定の形状は重要ではない。いくつかの繰り返しパターンとしては、オメガ形状、ｖ形状、十字形状、スリー・レッグド・スター（ｔｈｒｅｅ−ｌｅｇｇｅｄ−ｓｔａｒ）形状、およびダイヤモンド形状の繰り返しパターンが挙げられる。さらに多くが可能である。

いくつかの実施形態では、前記熱可塑性箔の非平面形状は不規則パターンを有する。本明細書で使用される「不規則パターン」という用語は、非繰り返しパターンまたはランダム形状を有する前記熱可塑性箔を指すが、ただしそれは平面ではない。

いくつかの実施形態では、前記熱可塑性箔の非平面形状は、繰り返しパターンと不規則パターンの組み合わせを含む。

いくつかの実施形態では、モノフィラメントの表面はテクスチャ化されている。より具体的には、テクスチャは細長い凸部および／または凹部を含み得る。このような表面テクスチャは、モノフィラメントの弾力性を高めることができる。加えて、前記テクスチャはモノフィラメントによる光散乱に影響を与えることができ、これにより、無光沢でより自然な外見が提供され得る。さらに、前記表面テクスチャは、自然の葉脈の外見および感触を模倣するために使用され得る。表面テクスチャの断面は、本明細書では、「ミクロプロファイル」とも称される。

さらなる態様では、本発明は人工芝モノフィラメントの製造方法を含み、本方法は、
ａ．プロファイル化ダイを通して熱可塑性箔を押出し、それにより、非平面形状を適用するステップと、
ｂ．前記熱可塑性箔を冷却するステップと、
ｃ．前記熱可塑性箔を長さ方向に切断して、その長さに沿って不規則形状の断面を有するモノフィラメントにするステップと、
ｄ．前記モノフィラメントを延伸するステップと、
ｅ．前記モノフィラメントをアニールするステップと
を含む。

従って、本明細書で提供されるモノフィラメントは、特に効率的な方法で製造され得る。より具体的には、延伸ステップｄ．は繊維の降伏強さを増大させ、アニールステップは繊維収縮の回避を可能にする。

いくつかの実施形態では、プロファイル化ダイの非平面形状は繰り返しパターンを有する。いくつかの実施形態では、プロファイル化ダイの非平面形状は不規則パターンを有する。

特定の実施形態では、本明細書では「押出機ダイ」とも称されるプロファイル化ダイは、ミクロプロファイルを有する平坦またはわずかにプロファイル化されたダイと比べて、非平面形状に適したマクロプロファイルを有する。

いくつかの実施形態では、プロファイル化ダイは、ミクロプロファイルまたはテクスチャを有する。すなわち、プロファイル化ダイは、押出された箔に非平面形状を提供するた
めのマクロプロファイルと、さらなるミクロプロファイルまたはテクスチャとの両方を有する。特に、プロファイル化ダイのミクロプロファイルまたはテクスチャは、モノフィラメントのテクスチャを決定する。プロファイル化ダイのテクスチャは、細長い凸部および／または凹部を含み得る。従って、それぞれ、凹部および／または凸部が押出モノフィラメント上に刻み込まれる。前に議論したように、このような表面テクスチャは、特に曲げ負荷に関して、モノフィラメントの弾力性を高めることができる。加えて、前記テクスチャはモノフィラメントによる光散乱に影響を与えることができ、これにより、無光沢でより自然な外見が提供され得る。さらに、前記表面テクスチャは、自然の葉脈の外見および感触を模倣するために使用され得る。

さらなる態様では、本発明は人工芝モノフィラメントの製造方法を含み、本方法は、
ｉ．熱可塑性箔を押出するステップと、
ｉｉ．前記熱可塑性箔を冷却プロファイル化ロール上で移動させ、それにより、非平面形状を適用するステップと、
ｉｉｉ．前記熱可塑性箔を長さ方向に切断して、その長さに沿って不規則形状の断面を有するモノフィラメントにするステップと、
ｉｖ．前記モノフィラメントを延伸するステップと、
ｖ．前記モノフィラメントをアニールするステップと
を含む。

従って、本明細書で提供されるモノフィラメントは、特に効率的な方法で製造され得る。より具体的には、延伸ステップｉｖ．は繊維の降伏強さを増大させ、アニールステップは繊維収縮の回避を可能にする。

いくつかの実施形態では、プロファイル化ロールは繰り返しパターンを有する。いくつかの実施形態では、プロファイル化ロールは不規則パターンを有する。

いくつかの実施形態では、プロファイル化ロールは、ミクロプロファイルまたはテクスチャを有する。すなわち、プロファイル化ロールは、押出された箔に非平面形状を提供するためのマクロプロファイルと、さらなるミクロプロファイルまたはテクスチャとの両方を有する。特に、プロファイル化ロールのミクロプロファイルまたはテクスチャは、モノフィラメントのテクスチャを決定する。プロファイル化ロールのテクスチャは、細長い凸部および／または凹部を含み得る。従って、それぞれ、凹部および／または凸部が押出モノフィラメント上に転写される。

いくつかの実施形態では、ステップｉ．で熱可塑性箔を押出するために使用される押出機ダイは、平面状の箔を生じるミクロプロファイルを有していてもよく、マクロプロファイル化ロールまたは等価物を用いることにより、次に非平面形状が熱可塑性箔に適用される。前記熱可塑性箔をプロファイル化ロール上で移動させるステップおよび冷却ステップは、例えば、前記熱可塑性箔を冷却プロファイル化ロール上で移動させることにより、好ましくは１つであり同一である。

上記の両方の方法における切断ステップは、繰り返し基本形状の箔パターンの場合には理論上は完全な基本形状の断面を有するモノフィラメントをもたらし得る（すなわち、切断線が２つの隣接する基本形状のエッジ上に正確にある場合）。これは図１Ａに示される。しかしながら、実際には、切断はこれらのエッジで正確に実施されず、不規則形状の断面を有するモノフィラメントをもたらす。これは図１Ｂに示される。断面は、基本形状から、２つの基本形状のいずれかの範囲内の部分までの任意の形状を有し得る。従って、各モノフィラメントは、異なる断面を有することになる。また、各モノフィラメントは、例えば、熱変形、曲げ耐性、延伸中の変色などの異なる特性を有するであろう。

人工芝モノフィラメントの製造方法のいくつかの実施形態では、前記切断は、複数のナイフを含む少なくとも１つのナイフビームを用いて実施され、ナイフは、一定距離または可変距離で離間されている。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のナイフは振動させられる。これは、モノフィラメントの不規則性を高めることができる。いくつかの実施形態では、２つ以上のナイフビーム、例えば２つ以上の交互のナイフビームが切断のために使用され得る。

人工芝モノフィラメントの製造方法のいくつかの実施形態では、前記ナイフビームは、箔の方向に対して垂直な方向に移動される。本明細書で使用される場合、箔の方向は、箔が押出された方向、またはプロファイル化ロール上で箔が移動された方向に対応する。ナイフビームの移動は振動を含んでいてもよいし、あるいは制御されたペースまたはランダムなペースの移動（例えば、箔の方向に沿って見たときに左から右および後方へ）を含んでいてもよい。

いくつかの実施形態では、ナイフビームは静止している。箔が移動するという事実だけにより、そしてその不規則形状のために、箔自体がわずかな切断誤差を作り出し、切断モノフィラメントの形状の変動をもたらす。

ブレードの移動および／または箔の移動の作用により、切断モノフィラメントの幅は、通常、その長さに沿って変動する。好ましくは、切断モノフィラメントの幅の変動は切断モノフィラメントの幅よりも少ないか、またはそれに等しい。

従って、本発明は、上記の人工芝モノフィラメントを製造するために上記の方法の１つを含む。

さらなる態様では、本発明は、上記の人工芝モノフィラメントのボビン、または上記の方法の１つに従って製造された人工芝モノフィラメントのボビンを含む。好ましくは、前記人工芝モノフィラメントはボビンに巻き付けられる。ボビンは、通常、最大１２本までのモノフィラメントを含む。

さらなる態様では、本発明は、当業者に周知の従来の加工技術を用いて裏張りに取り付けられた人工芝パイルおよび／またはタフトを含む人工芝システムを含み、ここで、前記パイルおよび／またはタフトは、上記の人工芝モノフィラメント、または上記の方法の１つに従って製造された人工芝モノフィラメントを含む。

人工芝システムのいくつかの実施形態では、前記パイルおよび／またはタフトはそれぞれ異なる断面を有する。個々のモノフィラメントは、主として、異なる断面を有するので、人工芝システムは、本物の芝との改善された類似性を提供する。

本発明の態様および／またはその任意の実施形態は、本発明の任意の他の態様および／またはそのいずれかの実施形態と組み合わせられてもよい。

実施例１
本実施例は、図１を参照して、非平面形状を有する熱可塑性箔（２００）を押出するための、前記非平面形状を有するプロファイル化ダイ（３１０）を開示する。熱可塑性箔（２００）は長さ方向に切断されて、その長さに沿って不規則形状の断面（１１０）を有するモノフィラメント（１００）になる。切断は、複数のナイフ（３２０）を含むナイフビームを用いて実施され、ここで、ナイフ（３２０）は一定距離で離間されている。理論的
には図１Ａに示されるようにモノフィラメントは同一形状を有し得るが、実際には、図１Ｂに示されるようにモノフィラメントはそれぞれ異なる形状を有する。

Claims (15)

1. 不規則形状の断面（１１０）をそれぞれがその長さに沿って含む人工芝モノフィラメント（１００）であって、非平面形状を有する熱可塑性箔（２００）から切断された人工芝モノフィラメント（１００）。
2. 前記非平面形状が繰り返しパターンを有する、請求項１に記載の人工芝モノフィラメント（１００）。
3. 前記非平面形状が不規則パターンを有する、請求項１または２に記載の人工芝モノフィラメント（１００）。
4. 前記モノフィラメント（１００）の表面がテクスチャ化されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の人工芝モノフィラメント（１００）。
5. 前記テクスチャが細長い凸部および／または凹部を含む、請求項４に記載の人工芝モノフィラメント（１００）。
6. 人工芝モノフィラメント（１００）を製造するための方法であって、
   − プロファイル化ダイ（３１０）を通して熱可塑性箔（２００）を押出し、それにより、非平面形状を適用するステップと、
   − 前記熱可塑性箔（２００）を冷却するステップと、
   − 前記熱可塑性箔（２００）を長さ方向に切断して、その長さに沿って不規則形状の断面（１１０）を有するモノフィラメント（１００）にするステップと、
   − 前記モノフィラメント（１００）を延伸するステップと、
   − 前記モノフィラメント（１００）をアニールするステップと
   を含む方法。
7. 人工芝モノフィラメント（１００）を製造するための方法であって、
   − 熱可塑性箔（２００）を押出するステップと、
   − 前記熱可塑性箔（２００）を冷却プロファイル化ロール上で移動させ、それにより、非平面形状を適用するステップと、
   − 前記熱可塑性箔（２００）を長さ方向に切断して、その長さに沿って不規則形状の断面（１１０）を有するモノフィラメント（１００）にするステップと、
   − 前記モノフィラメント（１００）を延伸するステップと、
   − 前記モノフィラメント（１００）をアニールするステップと
   を含む方法。
8. 前記プロファイル化ダイ（３１０）がミクロプロファイル化またはテクスチャ化表面を有するか、あるいは前記プロファイル化ロールがミクロプロファイル化またはテクスチャ化表面を有する、請求項６または７に記載の方法。
9. 前記切断が、複数のナイフ（３２０）を含む少なくとも１つのナイフビームを用いて実施され、前記ナイフ（３２０）が一定距離または可変距離で離間されている、請求項６〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. １つまたは複数のナイフ（３２０）が振動させられる、請求項９に記載の方法。
11. 前記ナイフビームが前記箔の方向に対して垂直な方向に移動される、請求項９または１０に記載の方法。
12. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の人工芝モノフィラメント（１００）を製造するための、請求項６〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の人工芝モノフィラメント（１００）のボビン、または請求項６〜１２のいずれか一項に記載の方法に従って製造された人工芝モノフィラメント（１００）のボビン。
14. 裏張りに取り付けられた人工芝パイルおよび／またはタフトを含む人工芝システムであって、前記パイルおよび／またはタフトが、請求項１〜５のいずれか一項に記載の人工芝モノフィラメント（１００）、または請求項６〜１２のいずれか一項に記載の方法に従って製造された人工芝モノフィラメント（１００）を含む、人工芝システム。
15. 前記パイルおよび／またはタフトがそれぞれ異なる断面（１１０）を有する、請求項１４に記載の人工芝システム。

Images