JP2992221B2 - 人工芝生 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、天然芝生の様相を人工
的に表現する手段として開発された人工芝生に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テニスコート、ゴルフ、ゲートボ
ール、野球、サッカー等の練習場や競技場において人工
芝生が多く採用されている。人工芝生は、例えば図１の
（イ）から（ハ）の如くポリプロピレン又はポリエステ
ル等からなる織物や不織布等の基布２にパイル用原糸を
タフトし、芝生状の外観を醸し出すようにパイル糸１を
成形したもので、中には表面に砂３を撒いて使用するも
のも存在する。従来のパイル用原糸には、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリプロピレン、ポリアミド、高密度ポリエチ
レン等に耐候性の良い顔料や光安定剤を添加した材料か
ら成る一軸延伸テープを所望の形状に開繊し撚り加工を
施した糸、又は同材料から成る異形断面のモノフィラメ
ントを複数本撚り合わせた糸が用いられている。特にポ
リプロピレン製のパイル糸を用いた人工芝生は、砂入れ
（人工芝生の表面に砂を撒き均一に整地する作業）の作
業性や長期使用による褪色性及び耐候性等に優れ、加え
てコスト面の優位性から汎く利用されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリプ
ロピレン製のパイル糸を用いた人工芝生には、使用に伴
うストレスの積み重ねによってパイル糸の先端部がフィ
ブリル化し摩滅する傾向が強いといった欠点がある。更
に改良を加えた高密度ポリエチレン製のパイル糸を用い
た人工芝生について試験を実施したところ、耐摩耗性で
は前記ポリプロピレン製のパイル糸を用いた人工芝生よ
り優れているものの、砂入れ作業でサンドスプレッダー
を用いるとパイル糸が倒伏してしまい、所望の砂重量を
均一に撒くことが困難であるという問題があった。

【０００４】本発明は、上記実情に鑑みて成されたもの
であって、砂入れの作業性と耐摩耗性がともに優れた人
工芝生の提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明による人工芝生は、密度が０．９１８
〜０．９４０グラム／立方センチメートルの線状ポリエ
チレン９７〜７０重量パーセントに対してポリプロピレ
ン３〜３０重量パーセントを含有する混合組成物より成
る一軸延伸条をパイル糸として植設したことを特徴とす
る。

【０００６】

【作用】パイル糸を形成する一軸延伸条の材料たる混合
樹脂組成物を成す素材として線状ポリエチレンとポリプ
ロピレンを選定し、線状ポリエチレンの密度並びに両素
材の配合割合を適正値とすることにより、人工芝生にお
けるパイル糸の耐摩耗性を高め起立性を高める。

【０００７】前記目的を達成し得る線状ポリエチレンと
しては、エチレンとＣ4 〜Ｃ10α−オレフィン、例えば
ブテン−１、オクテン、ヘキセン等より成る１種類又は
それ以上の共単量体との共重合体或いは該共重合体の混
合物であって、その密度（ＪＩＳ Ｋ７１１２）が０．
９１８〜０．９４０グラム／立方センチメートルのもの
が挙げられる。そのなかでも０．９２０グラム／立方セ
ンチメートル以上のものは引張強度と耐摩耗性について
極めて好ましい特性を有している。反面、０．９１８グ
ラム／立方センチメートルより低い密度の線状ポリエチ
レンを用いた例では砂入れの作業性及び耐摩耗性に優れ
た人工芝生用原糸は得られておらず、密度が０．９４０
グラム／立方センチメートルを越えた線状ポリエチレン
を用いた例では砂入れ性に優れた人工芝生用原糸は得ら
れていない。

【０００８】又、商品価値の高い人工芝生を得るに適し
た線状ポリエチレンのメルトフローレート（ＪＩＳ Ｋ
７２１０）は、経験則より０．３〜１０．０グラム／１
０分間の範囲であり、好ましくは０．５〜５．０グラム
／１０分間である。即ち、メルトフローレートが０．３
グラム／１０分間より低い例では、人工芝生用原糸の表
面に凹凸の荒れが発生して外観が損なわれており、メル
トフローレート１０．０グラム／１０分間を越えた例で
は、人工芝生用原糸の素材として十分な強度が得られて
おらず耐摩耗性も劣っている。

【０００９】一方、前記線状ポリエチレンと配合するポ
リプロピレンとしては、ポリプロピレンの単独重合体、
エチレン−プロピレンブロック共重合体が好ましいが、
人工芝生用原糸の物性を損なわない範囲でポリプロピレ
ンとエチレン、ブテン−１等とのランダム共重合体、及
びそれらの混合物であっても良い。ポリプロピレンにつ
いてのメルトフローレート（ＪＩＳ Ｋ７２１０）は、
０．３〜２０．０グラム／１０分間が適性な範囲であ
り、好ましくは０．５〜１５．０グラム／１０分間であ
る。このポリプロピレンにあっても、メルトフローレー
トが０．３グラム／１０分間より低い例では、前記のご
とく人工芝生用原糸の外観が損なわれており、メルトフ
ローレート２０．０グラム／１０分間を越えた例では十
分な耐摩耗性が得られていない。

【００１０】本発明による人工芝生は前記線状ポリエチ
レンとポリプロピレンを配合して成る一軸延伸条からパ
イル糸を形成するものである。前記目的を達成するに必
要な両者の配合割合は、線状ポリエチレン９７〜７０パ
ーセントに対してポリプロピレン３〜３０重量パーセン
トであると考えられ、線状ポリエチレン９５〜７５重量
パーセントに対してポリプロピレン５〜２５重量パーセ
ントであれば確実な効果が得られる。ポリプロピレンが
３重量パーセントより低い例では素材の柔軟性が増し、
一軸延伸されたテープを割繊することが困難となってい
る。また、３０重量パーセントを越えた例では耐摩耗性
に優れた人工芝生が得られていない。

【００１１】前記線状ポリエチレンとポリプロピレンと
の混合樹脂組成物には各々必要に応じて熱安定剤０．０
５〜０．３重量部、光安定剤０．１〜１．０重量部、滑
剤０．１〜２．０重量部、帯電防止剤０．１〜２．０重
量部、抗菌剤０．１〜１．０重量部、顔料０．５〜５．
０重量部、難燃剤３〜１５重量部および無機充填剤０．
５〜５．０重量部とその分散剤等を添加し溶融混練して
ある。

【００１２】本発明による人工芝生用の原糸は、以下の
工程を経て製造される。第１の方法は、前記線状ポリエ
チレンとポリプロピレンの混合樹脂組成物を摂氏２００
〜２５０度の範囲で溶融押出し、冷却固化して肉厚が５
０〜３００マイクロメートルのフィルムと成し、該フィ
ルムを所定幅（１〜７０ミリメートル）のテープ状に切
断し、オーブン、ロール、熱板等による公知の方法で摂
氏９０〜１５０度で引取方向に３．０〜９．０倍に延伸
し、例えばオーブンを用い摂氏１００〜１６０度で３〜
１５パーセントの弛緩熱処理を行うものである。これら
の工程を経て、デニール：１００〜１００００グラム／
９０００メートル、糸幅：０．３〜４０ミリメートル、
糸厚：３０〜１５０マイクロメートルの人工芝生用原糸
を得る。

【００１３】又、第２の方法は、前記線状ポリエチレン
とポリプロピレンの混合樹脂組成物を溶融押出すると共
に、冷却固化してデニールが１００〜１５０００グラム
／９０００メートルのモノフィラメントと成し、該モノ
フィラメントを摂氏９０〜１５０度で引取方向に３．０
〜１０．０倍に延伸し、例えば熱水槽、オーブン等を用
い摂氏９０〜１５０度で３〜１５パーセントの弛緩熱処
理を行う。これらの工程を経て、デニール：１００〜１
５０００グラム／９０００メートル、糸の直径：０．１
〜０．５ミリメートルの人工芝生用原糸を得る。該モノ
フィラメントの断面形状は、長径と短径の比が５０：１
〜２：１である楕円形状のもの、中空断面のもの、連糸
状のもの、その他異形状のものでも良い。

【００１４】本発明の人工芝生に用いるパイル糸は、前
記第１の方法で一軸延伸された細い幅のテープや、第２
の方法で得られたモノフィラメントから成り、モノフィ
ラメントを複数本撚り加工したもの、一軸延伸されたテ
ープを割繊し撚り加工したもの、或いはこれらをさらに
嵩高加工したものなどを指す。

【００１５】本発明による人工芝生は、一次基布と呼ば
れる織基布に前記人工芝生用パイル糸を５／１６ゲージ
などのタフティング機で４〜８ステッチでタフトして成
る。織基布は、縦糸に２５０〜１５００デニール、横糸
に５００〜１５００デニールの一軸延伸テープを用い、
打込み本数が、縦１３〜２４本／インチ幅、横１０〜２
０本／インチ幅になるように、例えばスルザー型織機を
用いて製織する。織組織としては、平織、綾織等が採用
される。

【００１６】続いて、例えば炭酸カルシウム等の無機充
填剤を含有するスチレン・ブタジエンゴムラテックスを
基布の背面から塗布（塗布量：２００〜８００グラム／
平方メートル）し、熱風循環式のオーブン等による摂氏
１００〜１４０度の乾燥処理を経るとタフトしたパイル
糸が基布に固着し製品となる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明による人工芝生の例を図面に基
づき詳細に説明する。本実施例に用いる人工芝生用原糸
の基材として、前記線状ポリエチレン（メルトフローレ
ート：１．０グラム／１０分間）とポリプロピレン（メ
ルトフローレート：２．３グラム／１０分間）の混合樹
脂組成物、ポリプロピレン（メルトフローレート：２．
３グラム／１０分間）、高密度ポリエチレン（メルトフ
ローレート：０．６グラム／１０分間）を選択し、以下
の工程を経て一軸延伸テープを形成した（各一軸延伸条
の素材等の詳細は表１に記す）。

【００１８】各基材をそれぞれ摂氏２２０度で溶融し、
それを６５ミリメートルφの押出機とインフレーション
ダイにてフィルム状に押出し、１２メートル／分の速度
で引取りながら冷却固化してフィルムとなす。続いて、
該フィルムをテープ状に切断し、摂氏１１５度で引取方
向へ６倍に延伸（熱板延伸法）し、熱風循環方式のオー
ブンにより摂氏１２５度、弛緩率８パーセントで弛緩熱
処理を施すことによって、幅５ミリメートル、厚さ８０
マイクロメートルの延伸テープが得られる。

【００１９】

【表１】

【００２０】前記の如く得られた延伸テープの引張強
度、引張伸度、耐摩耗性の測定結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】ここで、引張強度および引張伸度は、ＪＩ
Ｓ Ｌ−１０７０によって測定したものであり、耐摩耗
性は、図２に示す試験装置を用いて延伸テープ７が断切
れるまでの時間を測定したものである。この実験装置
は、周面にサンドペーパー（＃１００）を張付けた外径
１２０ミリメートルの回転ロール５を２０メートル／分
で図の矢印方向に回転させ、前記サンドペーパーに接す
る延伸テープ７を摩擦するものであって、延伸テープ７
は、一端を固定し他端に５００グラムの重り６を吊すこ
とによって張設されている。

【００２３】本実施例に用いるパイル糸１には、前記延
伸テープと同じ製法で得られる幅１２ミリメートル、厚
さ８０マイクロメートルの一軸延伸テープに、針刃ロー
ルによる加工を施して連続網目構造をなす約８０００デ
ニールのスプリットヤーンを形成し、そのスプリットヤ
ーンに５０回／メートルの撚り加工を施したものを使用
した。

【００２４】このパイル糸１を、例えば、５／１６ゲー
ジのタフティング機を用いて、ポリプロピレン製一軸延
伸テープを縦２０本／インチ幅、横１３本／インチ幅で
打込んで成る平織の基布２に、４〜８ステッチで２０ミ
リメートルのパイル高となるようタフティングし、固型
分としてバッキング材４を７００グラム／平方メートル
となるように塗布し、摂氏１１０度下の乾燥処理を経て
複数の人工芝生を試作した。

【００２５】試作した人工芝生を、それぞれアスファル
ト舗装の路面に幅４メートル、長さ２０メートルに亘っ
て敷設し、その人工芝生のパイルの表面にシリカを主成
分とする平均粒径０．５３ミリメートルの砂３を、サン
ドスプレッダーを用いて２５キログラム／平方メートル
で均一に撒布し、砂入れの際の作業性と、砂入れ前の状
態における耐摩耗性（ＪＩＳ Ｌ１０２１）について評
価した。耐摩耗性については摩擦量をテーバ摩耗試験機
で測定し、砂入れの作業性については肉眼で作業状況を
観察した。表３はその評価結果を表したものである。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３によれば、ポリプロピレン単独重合体
を用いた試作４の摩耗量が極めて高く、高密度ポリエチ
レンを用いた試作３のそれは極めて低い。しかしなが
ら、砂入れの作業性について評価すると、試作３はパイ
ル糸が倒伏することによって砂入れ作業性が極めて悪い
が、試作４では短時間で均一に撒布することができ、極
めて作業性が良い。一方、線状ポリエチレンとポリプロ
ピレンの混合樹脂組成物を用いた試作２、試作５、試作
６について評価すると、摩耗量については全体的にほぼ
良好な値が得られている。

【００２８】表２によれば、引張強度および引張伸度は
サンプル５を除くすべてのサンプルについて際立った差
異は見られないが、耐摩耗性について等しい密度のサン
プル３、サンプル４、サンプル６、サンプル７を比較す
るとサンプル７の耐摩耗性が際立って劣っていることが
解る。このことから、線状ポリエチレンとポリプロピレ
ンとの混合樹脂組成物の場合、ポリプロピレンの配合割
合については２５重量パーセントと３５重量パーセント
との間に上限が存在すると考えられる。又、ポリプロピ
レンが１重量パーセント（サンプル５）ではスプリット
ヤーンの加工が困難であるという理由から、ポリプロピ
レンの配合割合の下限は１重量パーセントと５重量パー
セントの間に存在すると考えられる。

【００２９】又、表３の結果を表１と照合すると、砂入
れの作業性について考察すれば０．９１６と０．９２０
の間に密度の下限が存在し、砂入れの作業性及び摩耗量
の両者を満足させる密度の上限は０．９３５と０．９５
２の間に存在すると考えられる。

【００３０】

【発明の効果】以上の如く、パイル糸を成す一軸延伸線
条の基材が線状ポリエチレン９７〜７０重量パーセント
に対してポリプロピレン３〜３０重量パーセントを配合
した混合樹脂組成物であり、且つ前記線状ポリエチレン
の密度を０．９１８〜０．９４０グラム／立方センチメ
ートルに設定した本発明による人工芝生を使用すれば、
砂入れの作業を効率良く行うことができ、長期間に亘り
良好な状態で使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（イ）（ロ）（ハ）本発明による人工芝生の構
成例を示す断面図である。

【図２】本実施例において耐摩耗性の測定に使用した実
験装置の概略図である。

【符号の説明】

１ パイル糸 ２ 基布 ３ 砂 ４ バッキング材 ５ 回転ロール ６ 重り ７ 延伸テープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E01C 13/08 D05C 17/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 密度が０．９１８〜０．９４０グラム／
   立方センチメートルの線状ポリエチレン９７〜７０重量
   パーセントに対して、ポリプロピレン３〜３０重量パー
   セントを含有する混合樹脂組成物より成る一軸延伸条
   を、パイル糸（１）として植設したことを特徴とする人
   工芝生。