JP3924061B2

JP3924061B2 - 競技場等に用いる人工芝生およびその製造方法

Info

Publication number: JP3924061B2
Application number: JP04176298A
Authority: JP
Inventors: 徳昭有岡
Original assignee: Hagiwara Industries Inc
Current assignee: Hagiwara Industries Inc
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2007-06-06
Anticipated expiration: 2018-02-24
Also published as: JPH11241307A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、競技場等に用いる人工芝生に関し、さらに詳しくは、運動競技場あるいは公園などに設置され、芝目内に砂などの充填物を充填して使用される競技場等に用いる人工芝生である。また本発明は、上記人工芝生の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
運動競技場あるいは公園などに敷設される人工芝生は、通常ポリプロピレンやナイロン等のパイル糸を基布に植設したものが広く用いられている。これらの人工芝生は耐久性があり、水はけがよく、手入れが容易であるなどの利点が多いが、長期間の使用に対してパイル糸のへたりが生じたり、運動競技者に対してクッション性が不十分であるなどの理由で芝目内に砂などの充填物を充填した砂入り人工芝生が多用されるようになっている。しかしながら、通常の直毛パイル糸が植設された人工芝生では、直立して植設されているパイル糸は砂を充填するとき、投入された砂により芝目に方向性が生じて砂を均一に充填するのが困難であったり、また使用中に砂が偏在して人工芝生表面に凹凸箇所や硬軟箇所を生じるなどの問題があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、特開平１−１３５３１２号公報には、ストレートパイル糸とこのストレートパイル糸より背の低い捲縮パイル糸とを交互に基材に植毛した人工芝の芝目の中に砂を散布した人工芝グランドが開示されている。しかしながら、この方法においては、ストレートパイル糸を捲縮させるために捲縮工程を余分に必要とするためにコスト高となり、安価で砂などの偏在を起こさない人工芝生の開発が要望されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みて、砂などを均一に充填することが容易で、かつ使用中に砂などの偏在を生じることのないクッション性にすぐれた競技場等に用いる人工芝生を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を技術的に解決するために、下記の（１）〜（５）の性状を有するメタロセン触媒を用いて製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体５０〜９０重量％と、曲げ弾性率８００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂１０〜５０重量％とからなる樹脂組成物を用いて形成した熱収縮性パイル糸と、直毛パイル糸とを混在させて基布に植設してなり、前記熱収縮性パイル糸が熱収縮してなることを特徴とする競技場等に用いる人工芝生およびその製造方法を提供して、上記課題を解消するものである。
（１）メルトフローレートが０．１〜１０ｇ／１０ｍｉｎ．
（２）密度が０．９０〜０．９３ｇ／ｃｍ^３
（３）ＤＳＣによる最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０〜１２５℃
（４）分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．８〜３．５
（５）メルトテンションが０．５〜４ｇ
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるメタロセン触媒を用いて製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体とは、下記の（１）〜（５）の性状を有するエチレンと炭素数３以上のα−オレフィンとからなるエチレン・α−オレフィン共重合体である。
【０００７】
（１）メルトフローレート（以下、ＭＦＲと略す）は０.１〜１０ｇ／１０ｍｉｎ.、好ましくは０.５〜５ｇ／１０ｍｉｎ.である。ＭＦＲが０.１ｇ／１０ｍｉｎ.未満ではの成形加工性が劣り、１０ｇ／１０ｍｉｎ.を超えると延伸倍率を上げても得られるパイル糸の熱収縮性が向上しないので好ましくない。
【０００８】
（２）密度は０.９０〜０.９３ｇ／ｃｍ³、好ましくは０.９１〜０.９２ｇ／ｃｍ³である。密度が０.９０ｇ／ｃｍ³未満では耐摩耗性が低下し、０.９３ｇ／ｃｍ³を超えると熱収縮性が低下するので好ましくない。
【０００９】
（３）ＤＳＣによる最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０〜１２５℃、好ましくは９０〜１２０℃である。ＤＳＣによる最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０℃未満では延伸温度との差が小さくなりすぎ、１２５℃を超えると最適延伸温度が高くなりすぎて好ましくない。
【００１０】
（４）分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１.８〜３.５、好ましくは２.２〜３.０である。Ｍｗ／Ｍｎが１.８未満では成形加工性が劣り、３.５以上では延伸性が劣り好ましくない。
【００１１】
（５）メルトテンションが０.５〜４ｇ、好ましくは１.０〜３ｇである。メルトテンションが０.５ｇ未満では成形安定性が劣り、４ｇを超えるものは製造が困難である。
【００１２】
上記エチレン・α−オレフィン共重合体の製造方法は、特開昭５８−１９３０９号公報、特開昭５９−９５２９２号公報、特開昭６０−３５００５号公報、特開昭６０−３５００６号公報、特開昭６０−３５００７号公報、特開昭６０−３５００８号公報、特開昭６０−３５００９号公報などに記載されているメタロセン触媒を使用してエチレンとα−オレフィンを共重合させて得ることができる。
【００１３】
上記メタロセン触媒は、例えば、ビス（シクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロライド（Ｃｐ₂ＺｒＣｌ₂）に代表されるメタロセン化合物と、メチルアルミノキサン（ＭＡＯ）などを助触媒として構成される触媒である。
【００１４】
上記メタロセン化合物としては、シクロペンタジエニル環、アルキル基等で置換した置換シクロペンタジエニル環、インデニル環等を有する配位子および水素、ハロゲン原子、アルキル基等がジルコニウム、チタン、ハフニウム等の遷移金属に結合した化合物であって、その具体例としては、ビス（シクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロリド、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ジルコニウムジクロリド、ビス（シクロペンタジエニル）チタニウムジクロリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）チタニウムジクロリド、ビス（エチルシクロペンタジエニル）チタニウムジクロリド、ビス（シクロペンタジエニル）ハフニウムジクロリド、ビス（メチルシクロペンタジエニル）ハフニウムジクロリド、ビス（エチルシクロペンタジエニル）ハフニウムジクロリド等が挙げられる。
【００１５】
上記メタロセン化合物に対して助触媒として、アルミノキサンまたは硼素化合物等を使用することができる。アルミノキサンとしては、通常、トリアルキルアルミニウムと水を接触させて生成された鎖状あるいは環状アルミノキサンが好ましい。代表的なメチルアルミノキサン（ＭＡＯ）はトリメチルアルミニウムと水との反応によって得ることができる。また、上記メタロセン触媒は、無機酸化物などに担持して使用することができる。
【００１６】
重合方法については特に限定されるものではなく、高圧法、溶液法、気相法、スラリー法等で製造される。
【００１７】
エチレンと共重合されるα−オレフィンとしては、炭素数３以上のα−オレフィン、例えば、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、４−メチル−１−ペンテン等が挙げられ、これらの１種または２種以上のα−オレフィンを５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％を、エチレン５０〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量％と共重合させるとよい。
【００１８】
本発明に用いられる曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂とは、具体的には、ポリプロピレン、プロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体などのポリプロピレン系樹脂、高密度ポリエチレンなどである。これらの内では、曲げ弾性率が１０００ＭＰａ以上のポリプロピレン、高密度ポリエチレンなどがより好ましい。また、ポリオレフィン系樹脂のＭＦＲは好ましくは０.１〜１０ｇ／１０ｍｉｎ.、より好ましくは０.５〜５ｇ／１０ｍｉｎ.の範囲から選択するのがよい。
【００１９】
前記メタロセン触媒を用いて製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体と上記ポリオレフィン系樹脂を配合する割合は、エチレン・α−オレフィン共重合体が５０〜９０重量％、ポリオレフィン系樹脂が１０〜５０重量％であり、好ましくはエチレン・α−オレフィン共重合体が６０〜８０重量％、ポリオレフィン系樹脂が２０〜４０重量％である。つまり、ポリオレフィン系樹脂が５０重量％を超えると熱収縮性パイル糸の収縮率が低下して本発明の目的の達成が困難となるうえ、柔軟性が劣り好ましくない。また、１０重量％未満では熱収縮性パイル糸の腰が弱く、へたりが生じて好ましくない。
【００２０】
本発明の競技場等に用いる人工芝生用熱収縮性パイル糸を形成する方法は、原料として前記エチレン・α−オレフィン共重合体と曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂との混合物を用いて、フラットヤーン、モノフィラメント、扁平モノフィラメントなどを成形し、これらを単独または混用して熱収縮性パイル糸を形成するものである。
【００２１】
上記フラットヤーンの成形方法は、上記混合物を押出機を用いて溶融押出し、Ｔダイ法またはインフレーション法にてフィルムを成形し、一旦冷却固化したフィルムをスリットした後延伸可能な温度まで再加熱して延伸し、次いで熱処理してフラットヤーンを形成する。このフラットヤーンは、さらに回転する針布ロールなどで割繊してスプリットヤーンとすることもできる。ここでの延伸温度は、好ましくは７０〜１２０℃、より好ましくは８０〜１１０度である。延伸温度が７０℃未満では白化が生じたり延伸性が低下し、１２０℃を超えると熱収縮率が低下して好ましくない。また延伸倍率は好ましくは５〜１２倍、より好ましくは８〜１０倍である。延伸倍率が５倍より小さいと機械的強力が不十分となり、１２倍より大きいと糸割れを生じて好ましくない。延伸の際の加熱方式としては、熱ロール式、熱板式、赤外線式、熱風式等いずれの方式も採用できる。
【００２２】
上記フラットヤーンは、単糸繊度は好ましくは１００〜１００００デニール（以下、ｄと略す）、より好ましくは１０００〜８０００ｄである。フラットヤーンの幅は好ましくは０.５〜５０ｍｍ、より好ましくは２〜２０ｍｍで、厚みは好ましくは３０〜１５０μｍ、より好ましくは５０〜１００μｍである。このフラットヤーンは、１本単独で、あるいは複数本撚り加工して熱収縮性パイル糸として用いることができる。
【００２３】
上記モノフィラメント、扁平モノフィラメントの成形方法は公知のモノフィラメント成形法を用いて成形される。上記モノフィラメント、扁平モノフィラメントの単糸繊度は好ましくは２００〜２０００ｄで、１本単独で、あるいは複数本撚り加工して熱収縮性パイル糸として用いることができる。
【００２４】
本発明の競技場等に用いる人工芝生を形成する方法は、まず上記熱収縮性パイル糸と従来から一般に用いられているポリプロピレン、ナイロン、ポリ塩化ビニリデンなどから形成されてなる直毛パイル糸とを混在させて基布に植設して人工芝生原反を形成する。熱収縮性パイル糸と直毛パイル糸とを混在させて基布に植設するとは、熱収縮性パイル糸と直毛パイル糸を１本ずつまたは複数本ずつ交互に基布に植設したものであってもよいし、あるいは熱収縮性パイル糸と直毛パイル糸の混撚糸を基布に植設したものであってもよい。ここでの熱収縮性パイル糸と直毛パイル糸の割合は、３０：７０〜７０：３０の範囲が好ましく、４０：６０〜６０：４０の範囲がより好ましい。
【００２５】
ついで、上記人工芝生原反にバッキング加工が施されて人工芝生が形成されるが、バッキング層も従来と同様のポリ塩化ビニルまたはエチレン−酢酸ビニル共重合体等が主体として使用される。バッキング加工温度は熱収縮性パイル糸を形成する樹脂の融点未満で、バッキング層を形成する樹脂の軟化点以上の温度範囲で行われ、通常１００〜１４０℃であり、１２０〜１３０℃がより好ましい。
【００２６】
上記人工芝生においては、熱収縮性パイル糸がバッキング加工工程中の熱により熱収縮して背丈が短くなり、かつ屈曲し、からみあうなど不規則な配列を構成するために嵩高現象を呈することになる。一方直毛パイル糸は熱収縮を生じないので直立している。したがって、直立して背丈の高い直毛パイル糸と熱収縮して背丈の低い熱収縮性パイル糸が混在しているパイル糸長さが不揃いの人工芝生となることが肝要である。このようなパイル糸が不揃いの人工芝生は天然芝生に似た外観を呈し、かつ芝目に方向性のないものが得られる。
【００２７】
この人工芝生に砂などの充填物を充填して競技場等に用いる人工芝生を形成するが、芝目に方向性がないので充填密度にムラなく充填物を充填可能である。充填物の量は熱収縮した熱収縮性パイル糸が丁度埋没する程度が好ましい。充填物より上方に直立する直毛パイル糸は、人工芝生を踏む足の力により一方向へ引っ張られて充填物が使用中に偏在してしまう原因となるが、充填物に埋没した熱収縮性パイル糸は充填物とともに移動するので適度のクッション性を備えるとともに、充填物の偏在を防止するものである。このようにして、長期間の使用に対しても充填物の偏在を生じることのない耐久性を有する競技場等に用いる人工芝生を得ることができる。
【００２８】
本発明に用いられるポリオレフィン系樹脂には、その使用目的により本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、酸化防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、光安定剤、難燃剤、帯電防止剤、顔料、無機充填剤、有機充填剤、架橋剤、発泡剤、核剤等の添加剤を配合してもよい。
【００２９】
【実施例】
（試験方法）
１.ＤＳＣによる最大ピーク温度（Ｔｍ）：ＪＩＳＫ７１２１準拠
２.分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）：ＧＰＣ法
３.メルトテンション：東洋精機（株）製メルトテンションテスターにより測定（測定温度１９０℃）
４.曲げ弾性率：ＪＩＳＫ６７５８準拠
５.引張強力：ＪＩＳＬ１０６８準拠
６.引張伸び：ＪＩＳＬ１０６８準拠
７.熱収縮率：１００、９０、８０℃のエチレングリコールバスに１０分間浸漬前後の収縮率を測定した。
８.剛軟度：ＪＩＳＬ１０９６準拠
【００３０】
実施例１：
メタロセン触媒によるエチレン・α−オレフィン共重合体（ＭＦＲ＝２.０ｇ／１０ｍｉｎ.、密度＝０.９１３ｇ／ｃｍ³、Ｔｍ＝１１４℃、Ｍｗ／Ｍｎ＝２.５）７０重量％と高密度ポリエチレン（ＭＦＲ＝０.８、密度＝０.９５３ｇ／１０ｍｉｎ.、曲げ弾性率＝１３００ＭＰａ）３０重量％との混合物を用いて、インフレーション法によりフィルムを形成し、冷却してスリット後延伸温度１１５℃、アニーリング温度９０℃で熱板接触式延伸法にて５.２倍延伸で繊度６０００ｄのフラットヤーンを得た。同フラットヤーンの１００℃における収縮率は４５％であった。
【００３１】
上記フラットヤーンからなる熱収縮性パイル糸と、ナイロン製６０００ｄフラットヤーンからなる直毛パイル糸を１本ずつ交互に基布に植設した人工芝生原反を形成し、エチレン−酢酸ビニル共重合体を主体としてバッキング加工を１２０℃で行った。この人工芝生の直毛パイル糸の長さは２２ｍｍであり、上記フラットヤーンからなる熱収縮を生じた熱収縮性パイル糸の長さは１３ｍｍであった。
【００３２】
この人工芝生に対して熱収縮性パイル糸が埋没するまで砂を充填して競技場に設置した。この人工芝生は、クッション性に富み、長期間の使用後も砂が偏在しないことを確認した。その評価結果を表１に示す。
【００３３】
実施例２：
フラットヤーン原料として、メタロセン触媒によるエチレン・α−オレフィン共重合体（ＭＦＲ＝２.０ｇ／１０ｍｉｎ.、密度＝０.９１３ｇ／ｃｍ³、Ｔｍ＝１１４℃、Ｍｗ／Ｍｎ＝２.５）７０重量％とポリプロピレン（ＭＦＲ＝１.２、密度＝０.９ｇ／１０ｍｉｎ.、曲げ弾性率＝１２５０ＭＰａ）３０重量％との混合物を用いて、インフレーション法によりフィルムを形成し、冷却してスリット後延伸温度１２０℃、アニーリング温度９５℃で熱板接触式延伸法にて５.２倍延伸で繊度６０００ｄのフラットヤーンを得た。同フラットヤーンの１００℃における収縮率は５０％であった。その他は実施例１と同様に行った。
【００３４】
この人工芝生は、腰があるとともにクッション性に富み、長期間の使用後も砂が偏在しないことを確認した。その評価結果を表１に示す。
【００３５】
比較例１：
フラットヤーン原料として、メタロセン触媒によるエチレン・α−オレフィン共重合体（ＭＦＲ＝２.０ｇ／１０ｍｉｎ.、密度＝０.９１３ｇ／ｃｍ³、Ｔｍ＝１１４℃、Ｍｗ／Ｍｎ＝２.５）を用いた他は実施例１と同様に行った。
【００３６】
得られた熱収縮性パイル糸は熱収縮後の風合いが柔らかすぎ、これを用いて形成した人工芝生はクッション性に劣り好ましくなかった。その評価結果を表１に示す。
【００３７】
比較例２：
フラットヤーン原料として、メタロセン触媒によるエチレン・α−オレフィン共重合体（ＭＦＲ＝２.０ｇ／１０ｍｉｎ.、密度＝０.９１３ｇ／ｃｍ³、Ｔｍ＝１１４℃、Ｍｗ／Ｍｎ＝２.５）４０重量％とポリプロピレン（ＭＦＲ＝１.２、密度＝０.９ｇ／１０ｍｉｎ.、曲げ弾性率＝１２５０ＭＰａ）６０重量％との混合物を用いた他は実施例２と同様に行った。同フラットヤーンの１００℃における収縮率は３０％であった。
【００３８】
得られた熱収縮性パイル糸は、収縮率が小さく本発明の目的を達成することは困難であった。その評価結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、特定のエチレン・α−オレフィン共重合体および特定のポリオレフィン系樹脂を特定の割合で配合した樹脂組成物を用いて形成したフラットヤーンおよび／またはモノフィラメントからなる熱収縮性パイル糸と、従来から用いられている直毛パイル糸とを混在して植設した人工芝生であって、前記熱収縮性パイル糸がバッキング加工時の熱により熱収縮して背丈が短くなり、かつ屈曲し、からみあうなど不規則な配列を構成するために嵩高現象を呈することになる。一方直毛パイル糸は熱収縮を生じないので直立している。したがって、直立して背丈の高い直毛パイル糸と熱収縮して背丈の低い熱収縮性パイル糸が混在しているパイル糸長さが不揃いの人工芝生となる。このようなパイル糸が不揃いの人工芝生は天然芝生に似た外観を呈し、かつ芝目に方向性のないものが得られる。
【００４１】
この人工芝生に砂などの充填物を充填して競技場等に用いる人工芝生を形成するが、芝目に方向性がないので充填密度にムラなく充填物を充填可能である。充填物の量は熱収縮した熱収縮性パイル糸が丁度埋没する程度が好ましく、充填物より上方に直立する直毛パイル糸は、人工芝生を踏む足の力により一方向へ引っ張られて充填物が使用中に偏在してしまう原因となるが、充填物に埋没した熱収縮性パイル糸は充填物とともに移動するので適度のクッション性を備えるとともに、充填物の偏在を防止するものである。このようにして、長期間の使用に対しても充填物の偏在を生じることのない耐久性を有する競技場等に用いる人工芝生を得ることができる。

Claims

下記の（１）〜（５）の性状を有するメタロセン触媒を用いて製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体５０〜９０重量％と、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂１０〜５０重量％とからなる樹脂組成物を用いて形成した熱収縮性パイル糸と、直毛パイル糸とを混在させて基布に植設してなり、前記熱収縮性パイル糸が熱収縮してなることを特徴とする競技場等に用いる人工芝生。
（１）メルトフローレートが０．１〜１０ｇ／１０ｍｉｎ．
（２）密度が０．９０〜０．９３ｇ／ｃｍ^３
（３）ＤＳＣによる最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０〜１２５℃
（４）分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．８〜３．５
（５）メルトテンションが０．５〜４ｇ
下記の（１）〜（５）の性状を有するメタロセン触媒を用いて製造されたエチレン・α−オレフィン共重合体５０〜９０重量％と、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上のポリオレフィン系樹脂１０〜５０重量％とからなる樹脂組成物を用いて形成した熱収縮性パイル糸と、直毛パイル糸とを混在させて基布に植設してから、前記熱収縮性パイル糸を熱収縮させることを特徴とする競技場等に用いる人工芝生の製造方法。
（１）メルトフローレートが０．１〜１０ｇ／１０ｍｉｎ．
（２）密度が０．９０〜０．９３ｇ／ｃｍ ^３
（３）ＤＳＣによる最大ピーク温度（Ｔｍ）が８０〜１２５℃
（４）分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）が１．８〜３．５
（５）メルトテンションが０．５〜４ｇ
前記熱収縮性パイル糸と前記直毛パイル糸とを混在させて基布に植設してからバッキング加工し、該バッキング加工の加工工程中の熱により前記熱収縮性パイル糸を熱収縮させる請求項２記載の人工芝生の製造方法。