JP4540122B2 - 人工芝および人工芝を敷設してなる人工芝構造体 - Google Patents

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Description

本発明は、基布に植設されたパイルの抜け落ちを防止するための裏止め加工が施されている人工芝に関し、さらに詳しく言えば、パイルの抜け止め効果が高く、かつ、リサイクル性がよい人工芝に関する。
パイル長さが約50〜60mmと通常のパイルよりも長いロングパイル人工芝は、その弾力特性が天然芝に近いことから、サッカーやラグビー場などの天然芝の代替材として用いられている。
この種の人工芝は、基布に植設されたパイルが負荷によって抜け落ちないようにするため、その裏面側に裏止め材(バッキング材)が設けられている。通常の人工芝の場合、裏止め材は合成ゴムラテックスなどが用いられるが、ロングパイル人工芝は、芝丈が長いために、パイルと基布に係る負荷が大きく、強固に固定する必要がある。そこで、合成ゴムラテックスに変えてより強固なウレタン樹脂を用いる場合もある。
また、最近では人工芝の耐久性や美感向上を目的として、パイルにモノフィラメントヤーンを用いて基布に植設した人工芝も提供されているが、モノフィラメントヤーンは、ヤーン自体の表面積が比較的小さいために、裏止めした際、裏止め材との付着面積が減り、パイルが抜け落ちやすいという問題がある。
そこで、基布とパイルの固着強度(パイル引抜強度)を上げるため、ウレタン樹脂にさらに炭酸カルシウムなどの充填材を加えてパイル引抜強度を上げる方法も提案されている。しかしながら、この種の裏止め材には次のような問題がある。
すなわち、ウレタン樹脂製の裏止め材を用いた場合、ウレタン樹脂の種類によっては含有する可塑剤の溶出などによって敷設後に周囲の環境悪化を招くおそれがある。また、ウレタン樹脂を焼却した場合、燃焼温度など燃焼条件によっては有毒ガスを発生するおそれがある。したがって、この種の人工芝は、焼却処分しにくいため、産業廃棄物として埋立処理されることが多い。
また、別の問題として、ウレタン樹脂は、一般に熱硬化性樹脂であるため、溶融して再利用することが難しい。以上により、ウレタン樹脂を裏止め材として用いた人工芝は、環境に配慮して設計されたものとは言えない。
他方において、溶融再利用可能なオレフィン系樹脂を裏止め材として用いることも提案されている(例えば特許文献1参照)。オレフィン系樹脂を用いた場合、パイルと裏止め材とが同じ材料で構成されることにより、密着性がよく、パイル引抜強度が向上する反面、次のような問題がある。
人工芝の敷設現場では、人工芝同士を連結する際、各人工芝の裏面端部に接着材を塗布したのち、継ぎ目にジョイントテープを貼り付けて連結しているが、裏止め材がオレフィン系樹脂であると、屋外作業で使いやすく、安価に入手できる接着剤(例えばウレタン系湿気硬化型接着剤)では十分な接合強度を得ることができない。
特開2002−88709号公報
そこで、本発明は上述した課題を解決するため、パイルの抜け止め防止効果が高く、かつ、環境にも優しいリサイクル性のよい人工芝を提供することにある。
上述した課題を解決するため、本発明は以下に示すいくつかの特徴を備えている。請求項1に記載の発明は、基布にパイルが植設され、上記基布の裏面には上記パイルを上記基布に固定する裏止め材が設けられている人工芝において、上記基布および/または上記パイルはオレフィン系樹脂からなり、かつ、上記裏止め材には合成ゴムとオレフィン系樹脂との混合物に所定の充填材を加えてなる裏止め材が用いられ、上記混合物中に含まれる上記オレフィン系樹脂の割合が5〜45質量%であり、上記混合物には、合成ゴム系ラテックスとオレフィン系樹脂エマルジョンとを混合した液状混合物が用いられ、上記液状混合物に含まれる上記オレフィン系樹脂の融点が50〜100℃であり、上記裏止め材は、上記液状混合物に上記充填材を加えてなる塗布材を上記基布の裏面に塗布して、乾燥させたものからなることを特徴としている。
請求項に記載の発明は、上記請求項1において、上記基布および/または上記パイルに含まれるオレフィン系樹脂と、上記裏止め材に含まれるオレフィン系樹脂とが同じオレフィン系樹脂であることを特徴としている。
請求項に記載の発明は、上記請求項1または2において、上記基布および/または上記パイルに含まれるオレフィン系樹脂と、上記裏止め材に含まれるオレフィン系樹脂とが同じエチレン系であることを特徴としている。
請求項に記載の発明は、上記請求項1ないしのいずれか1項において、上記パイルは、モノフィラメントヤーンが用いられていることを特徴としている。
請求項5に記載の発明は、請求項1ないしのいずれか1項に記載の人工芝の複数枚が隣接して敷設され、隣接する上記人工芝同士が、それらの裏面端部に塗布された接着剤および上記裏面端部間に跨って配置されたジョイントテープを介して一体的に接合されていることを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、基布および/またはパイルはオレフィン系樹脂からなり、かつ、裏止め材は合成ゴムに5〜45質量%のオレフィン系樹脂を添加してなる混合物が用いられることにより、パイルまたは基布と裏止め材との接着性を高めることができるばかりでなく、産業廃棄処理や再利用の面でも配慮した製品を提供することができる。
また、上記混合物には、合成ゴム系ラテックスとオレフィン系樹脂エマルジョンとを混合した液状混合物が用いられ、上記裏止め材は、上記液状混合物に上記充填材を加えてなる塗布材を上記基布の裏面に塗布し、乾燥させたものからなることにより、合成ゴムとオレフィン系樹脂とが均一に混ざった状態で裏止め材を固化させることができる。
また、オレフィン系樹脂の融点が50〜100℃であることにより、混合物中の水分が蒸発する前に樹脂が溶けて、合成ゴム成分の隙間に樹脂が均等に入り込んで均質な人工芝裏面が得られる。
請求項およびに記載の発明によれば、基布および/またはパイルを構成するオレフィン系樹脂と、裏止め材に含まれるオレフィン系樹脂とが同じオレフィン系樹脂、より好ましくはエチレン系であることにより、パイルおよび基布と裏止め材との相性が極めてよくなり、付着性が良好になるばかりでなく、再利用も比較的しやすい。
請求項に記載の発明によれば、モノフィラメントヤーンのような表面積が小さく、裏止め材との付着力が乏しいパイルであっても、パイル引抜強度を高くした状態で固定しておくことができる。
請求項に記載の発明によれば、敷設面積の大きさに合わせて複数枚の人工芝の端部同士をジョイントテープを介して接合するような場合において、裏止め材に含まれる合成ゴムにより、接着材との相性がよく、十分な接合強度が得られる。さらには、人工芝を構成する全ての部材が熱可塑性樹脂であるため、比較的低融点で溶融させることができ、廃棄物となった場合でも再利用性が高い。
次に、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る人工芝の要部断面図である。この人工芝構造体1は、基盤2上に敷設された人工芝3を有し、人工芝3のパイル4の間には充填材5が充填されている。
基盤2は、地面を平坦に均した簡易舗装面が用いられるが、これ以外に、砂利などを敷き詰めてあってもよいし、アスファルトなどで舗装された既設舗装面を用いてもよい。さらには、基盤2の上に弾性舗装などを設けてもよく、本発明において、基盤2の構成は、仕様に応じて変更可能であり、任意的事項である。
人工芝3は、基布31に所定間隔でパイル4が植設されている。基布31は、例えばポリプロピレン,ポリエチレン,ナイロンなどの合成樹脂製からなる平織り布が用いられているが、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂製の綿状物をパンチングにより植え付けたものであってもよい。
パイル4は、基布31の表面から先端までのパイル長さHが30〜60mmのロングパイルである。パイル4は、ポリプロピレン,ポリエチレン,ナイロンなどの合成樹脂が好適に選択されるが、耐摩耗性のよいポリエチレン、より好ましくは直鎖低密度ポリエチレンがより好ましい。
パイル4は、モノテープヤーンまたはモノフィラメントヤーンを複数本束ねたもの、あるいは、帯状のスプリットヤーンが用いられる。この例において、パイル4は、1本当たり1500〜2000dtexの太さのモノフィラメントヤーンを6〜8本まとめて一束に撚り合わせたものからなる。
本発明において、基布31および/またはパイル4は、リサイクル性を考慮して、オレフィン系樹脂であることが好ましく、より好ましくは、エチレン系のオレフィン系樹脂から構成されていることが好ましい。
また、基布31の裏面には、タフティングされたパイル4の抜け落ちを防止するため、裏止め材32(バッキング材)が一様に塗布されている。裏止め材32は、例えばSBRなどの合成ゴムに5〜45質量%のオレフィン系樹脂を添加してなる混合物にさらに例えば炭酸カルシウムなどの充填材を加えたものからなる。この例において、裏止め材32は、500〜800g/m(乾燥時)となるように一様に塗布されている。
すなわち、裏止め材32に含まれるオレフィン系樹脂が5質量%未満の場合、裏止め材32とパイル4との付着力が弱く、十分なパイル引抜強度が得られない。逆に、オレフィン系樹脂が45質量%よりも多い場合、パイル引抜強度は十分となるが、人工芝同士を接合する際に、裏面に塗布される接着材との接着強度が不十分となってしまう。
この裏止め材32は、合成ゴム系ラテックスとオレフィン系樹脂エマルジョンとが混合された液状混合物からなり、この液状混合物に炭酸カルシウムなどの充填材を加えたものを塗布材として、これをパイルが植設された基布の裏面に塗布したのち、乾燥固化することによって形成されることが好ましい。これによれば、合成ゴムとオレフィン系樹脂とが均一に混ざった状態で裏止め材を固化させることができる。
なお、オレフィン系樹脂をパウダー状にして合成ゴム系ラテックスに混合する方法も考えられるが、パウダー樹脂が混合物内で玉になって均一に混ざらないおそれがあるため、エマルジョンであることが好ましい。
さらには、裏止め材32に含まれるオレフィン系樹脂の融点が50〜100℃の温度範囲内であることが好ましい。すなわち、オレフィン系樹脂の融点が50℃未満の場合、人工芝は一般に屋外に敷設するため、時期によっては敷設後に人工芝の裏面が40℃近くになり、オレフィン系樹脂が溶けて混合物が軟化するおそれがある。
逆に、融点が100℃よりも大きい場合、樹脂が溶け出す前に混合物中の水分が蒸発してしまうため、合成ゴムとオレフィン系樹脂との混ざりが不均等になるおそれがある。したがって、オレフィン系樹脂の融点が50〜100℃と設計することにより、後述する裏止め材32に含まれるオレフィン系樹脂との相性もよくなるため、付着性がよく、同じ材質同士のため再利用性も高くなる。
このように作成された人工芝3のパイル4の間には充填材5が充填されている。充填材5は、弾性粒状物と硬質粒状物とを混合状態で含む下層51(基布側)と、弾性粒状物のみからなる上層52(表面側)との二層構造として充填することが好ましいが、弾性,硬質いずれか一方の粒状物の単層構造であってもよい。
充填材5の層厚さは、要求される弾力性により任意に選択されるが、充填材4の流出や飛散を防止するうえで、パイルの突出高さh(充填材層の表面からパイル先端までの長さ)が10mm以上となる厚さであることが好ましい。
弾性粒状物は廃タイヤなどの廃ゴム品のリサイクル品が好ましい。また、弾性粒状物の粒径は0.3〜3mmが好ましい。すなわち、粒径が3mmを超える粗粒物が多く含まれると、パイル間での弾性粒状物の収まりが悪い。0.3mm未満の細粒物が多く含まれると、風によって飛散したり降雨によって流出することがある。
硬質粒状物は各種セラミック類の他、石類などであってもよいが、特には珪砂が好適である。また、弾性粒状物の粒径は0.1〜1.2mmが好ましい。すなわち、粒径が1.2mmを超える粗粒物や0.1mm未満の細粒物が多く含まれると、弾性粒状物と混合したとしても分離しやすく、また、分離した硬質粒状物は下層側に移動するため人工芝全体の弾力性が低下することにもなる。
次に、本発明の具体的な実施例1〜3を比較例1,2とともに説明する。まず、下記の方法でロングパイル人工芝を作製した。
〔人工芝の作製〕
(1):人工芝原糸の植設
ポリエチレン製のモノフィラメントヤーン(1本:1800dtex)を6本1束に撚り合わせたパイルをポリプロピレン製の平織布にポリエチレンテレフタレート製の綿をパンチング加工した基布にパイル長H60mmとなるように植設する。
(2):裏止め加工の実施
次に、パイルが植設された基布にパイルの抜け止め処理として、表1に示す基本組成のスチレン・ブタジエン共重合体の合成ゴムラテックス(樹脂分50%)と、エチレン系樹脂エマルジョン(樹脂分30%)を各実施例1〜3および比較例1,2の配合比で混合し、その液状混合物1に対して炭酸カルシウムを2の割合で配合した塗布材を調整したのち、基布の裏面に一様に塗布し、乾燥させて裏止め材を形成した。
Figure 0004540122
(3)人工芝のジョイント
図2に示すように、上記(2)で作製された人工芝を縦5cm×横20cmとなるように2枚切り出す。次に、あらかじめ用意しておいた縦5cm×横25cmの塩化ビニル系ターポリンシートにウレタン系一液湿気硬化型接着剤を塗布しておき、各人工芝同士の突き当て面をターポリンシートが跨ぐように裏面に貼り付けて、縦5cm×横40cmの1枚の人工芝となるように連結した。
次に、以上の用に作製された人工芝サンプルを、以下の各試験に供して評価を行った。
〔パイルの引抜強度の測定方法〕
JIS−L1023(繊維製床敷物の性能に関する試験方法)に準拠した引張試験を行った。引張試験は、人工芝に植設された6本/束のパイルから任意の1本をチャックで掴み、万能引張試験機で引張速度100mm/minで引っ張り、その引張強度を測定した。この引張試験方法で10本のサンプルデータを取った行ったのち、その平均値をパイル引抜強度とした。
〔ジョイントサンプルの引張強度の測定方法〕
JIS−L1096(一般織物試験方法)に準拠した引張試験を行った。上記(3)によって作製された各サンプルをチャック間距離30cm、引張速度100mm/minで万能引張試験機で引っ張り、その引張強度を測定した。測定は、各試料ごと3回ずつ行い、平均値を算出した。併せて、引張破断部を観察した。
各試験の測定結果は以下の通り。
《実施例1》
〔裏止め材樹脂の構成比〕
SBRラテックス;180
エチレン系樹脂エマルジョン;33
〔裏止め材中の樹脂比率〕
スチレン・ブタジエン共重合体:エチレン系樹脂=90:10
〔塗布量(乾燥時:g/m)〕650
〔パイル引抜強度(N/本:n=10平均)〕;13.5
〔ジョイント部引張試験〕
最大強度(N/5cm本幅(n=3平均));1225
破断状態;人工芝破断
《実施例2》
〔裏止め材樹脂の構成比〕
SBRラテックス;150
エチレン系樹脂エマルジョン;83
〔裏止め材中の樹脂比率〕
スチレン・ブタジエン共重合体:エチレン系樹脂=75:25
〔塗布量(乾燥時:g/m)〕650
〔パイル引抜強度(N/本:n=10平均)〕;14.0
〔ジョイント部引張試験〕
最大強度(N/5cm本幅(n=3平均));1190
破断状態;人工芝破断
《実施例3》
〔裏止め材樹脂の構成比〕
SBRラテックス;120
エチレン系樹脂エマルジョン;133
〔裏止め材中の樹脂比率〕
スチレン・ブタジエン共重合体:エチレン系樹脂=60:40
〔塗布量(乾燥時:g/m)〕650
〔パイル引抜強度(N/本:n=10平均)〕;13.8
〔ジョイント部引張試験〕
最大強度(N/5cm本幅(n=3平均));1263
破断状態;人工芝破断
〈比較例1〉
〔裏止め材樹脂の構成比〕
SBRラテックス;192
エチレン系樹脂エマルジョン;13
〔裏止め材中の樹脂比率〕
スチレン・ブタジエン共重合体:エチレン系樹脂=96:4
〔塗布量(乾燥時:g/m)〕650
〔パイル引抜強度(N/本:n=10平均)〕;7.1
〔ジョイント部引張試験〕
最大強度(N/5cm本幅(n=3平均));714
破断状態;裏止め材剥離
〈比較例2〉
〔裏止め材樹脂の構成比〕
SBRラテックス;102
エチレン系樹脂エマルジョン;163
〔裏止め材中の樹脂比率〕
スチレン・ブタジエン共重合体:エチレン系樹脂=51:49
〔塗布量(乾燥時:g/m)〕650
〔パイル引抜強度(N/本:n=10平均)〕;14.2
〔ジョイント部引張試験〕
最大強度(N/5cm本幅(n=3平均));506
破断状態;界面剥離
参考までに、上記実施例1〜3および比較例1,2の結果のまとめを表2に示す。
Figure 0004540122
実施例と比較例とを比較検討した結果、以下のような知見を得た。
・実施例1〜3は、基布と裏止め材との界面強度が高いため、人工芝(基布)が先に破断した。
・実施例2,3は、エチレン系樹脂の含有量が多いが、界面強度を高く維持することができる。
・比較例1は、エチレン系樹脂の含有量が少なすぎるため、パイル引抜強度が低く、ジョイント部では裏止め材が破壊する。
・比較例2は、エチレン系樹脂の含有量が多すぎるため、パイル引抜強度は高くなるが、基布と裏止め材との付着力が弱く、界面で剥離が生じる。
本発明の一実施形態に係る人工芝の要部断面図。 人工芝のジョイント手順を説明する模式図。
符号の説明
1 人工芝構造体
2 基盤
3 人工芝
31 基布
32 裏止め材
4 パイル
5 充填材

Claims (5)

  1. 基布にパイルが植設され、上記基布の裏面には上記パイルを上記基布に固定する裏止め材が設けられている人工芝において、
    上記基布および/または上記パイルはオレフィン系樹脂からなり、かつ、上記裏止め材には合成ゴムとオレフィン系樹脂との混合物に所定の充填材を加えてなる裏止め材が用いられ、上記混合物中に含まれる上記オレフィン系樹脂の割合が5〜45質量%であり、上記混合物には、合成ゴム系ラテックスとオレフィン系樹脂エマルジョンとを混合した液状混合物が用いられ、上記液状混合物に含まれる上記オレフィン系樹脂の融点が50〜100℃であり、上記裏止め材は、上記液状混合物に上記充填材を加えてなる塗布材を上記基布の裏面に塗布して、乾燥させたものからなることを特徴とする人工芝。
  2. 上記基布および/または上記パイルに含まれるオレフィン系樹脂と、上記裏止め材に含まれるオレフィン系樹脂とが同じオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項1に記載の人工芝。
  3. 上記基布および/または上記パイルに含まれるオレフィン系樹脂と、上記裏止め材に含まれるオレフィン系樹脂とが同じエチレン系であることを特徴とする請求項1または2に記載の人工芝。
  4. 上記パイルには、モノフィラメントヤーンが用いられていることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の人工芝。
  5. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の人工芝の複数枚が隣接して敷設され、隣接する上記人工芝同士が、それらの裏面端部に塗布された接着剤および上記裏面端部間に跨って配置されたジョイントテープを介して一体的に接合されていることを特徴とする人工芝構造体。
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