JP5302105B2

JP5302105B2 - 人工芝生

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Publication number: JP5302105B2
Application number: JP2009130034A
Authority: JP
Inventors: 健太郎赤津; 淳也下西
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2029-05-29
Also published as: JP2010275787A

Description

本発明は、合成樹脂製繊維からなる芝糸の間に粒状体を充填した人工芝生に関するものである。

従来、基布に合成樹脂製繊維を芝糸としてタフティングマシンを用いて多本数植設し、この植設された芝糸間に砂等の粒状体を充填して粒状体層を設けた粒状体入り人工芝生は、各種スポーツ用競技場の表面材として広く使用されている。この人工芝に充填する粒状体の構成については、人工芝に衝撃吸収性を与える等の目的のために種々の発明が開示されている。

例えば特許文献１には、基布に植設されたパイル間に粒状物からなる充填材を充填してなる充填材入り人工芝において、
上記充填材には、吸水により初期体積の１．２倍以上に膨張し、乾燥によりほぼ初期体積まで収縮する膨張性弾性粒状物が含まれていることを特徴とする充填材入り人工芝が開示されている。

特開２００４−６０３９３号公報

しかしながら、特許文献１の如き人工芝は、充填材が吸水によりその体積が膨張するようになされているので、晴天時と雨天時の人工芝の状態が大きく変動し、これを敷設した競技場などにおける雨天時の使用感にも影響を与える恐れがあるという問題があった。

そこで本発明は、スポーツなどの競技を行う上で必要な衝撃吸収性を備え、かつ雨天時にも好適に使用できる人工芝生を提供するものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。
すなわち本発明に係る人工芝生は、芝糸を基布に植設し、前記植設された芝糸間に粒状体を充填して粒状体層を設けた人工芝生であって、
前記粒状体層の少なくとも表面部に、比重１以上で独立発泡構造を有する弾性発泡粒状体を含む弾性層を設け、
前記弾性発泡粒状体の波長８００〜２１００ｎｍ域の平均分光反射率が波長３５０〜７５０ｎｍ域の平均分光反射率より大きくなされていることを特徴としている。

本発明に係る人工芝生によれば、芝糸間に充填して設ける粒状体層の表面部に、弾性発泡粒状体を含む弾性層を設けるので、衝撃吸収性が向上し、人工芝生の上で競技などを行っても怪我などを起こしにくい。
また、前記弾性発泡粒状体を独立発泡構造に構成するので、雨などが降って水に濡れることがあっても、弾性発泡粒状体の内部に水が入り込むことによって生じる膨潤などが抑制され、弾性発泡粒状体の水濡れによる状態変化を小さなものとして人工芝生の使用感の変動を小さくする。
また、前記弾性発泡粒状体の比重が１以上なので、雨などが降って人工芝生上に水たまりなどが形成されても、弾性発泡粒状体が水に浮上して流されることがなく、弾性発泡粒状体が容易に移動せず、粒状体層の表面部に設けられた弾性層が継続的に保たれる。

また、前記弾性発泡粒状体を、日射反射率を６０％以上に形成してもよく、前記弾性層が日光を受けることによる温度上昇を抑制し、人工芝生の上でスポーツなどを行う際に競技者や観客などが人工芝生からの温度によって不快になることがない。
また、熱可塑性エラストマーに炭酸カルシウムを配合して前記弾性粒状体を形成してもよく、容易にその比重を１以上にして押出成形などによって形成できるので好ましい。
また、熱可塑性エラストマーに酸化チタンを配合して前記弾性粒状体を形成してもよく、その日射反射率を容易に向上させることができる。

また、前記弾性発泡粒状体の波長８００〜２１００ｎｍ域の平均分光反射率を波長３５０〜７５０ｎｍ域の平均分光反射率より大きくするので、視認される弾性発泡粒状体の色調の明るさを抑えるとともに、視認されない赤外線を反射させて温度上昇を抑制できる。

本発明に係る人工芝生によれば、芝糸間に充填した弾性層が良好な衝撃吸収性を備え、且つこれを構成する弾性発泡粒状体が水濡れ状態となってもその使用感を大きく変動させない。

本発明に係る人工芝生の実施の一形態を示す断面図である。弾性粒状体の分光反射率を測定した結果を示したグラフである。本発明に係る弾性発泡粒状体の構成とトラクション試験の結果を示した表である。図３のトラクション試験に用いた試験装置を示した図であり、（イ）は正面図であり、（ロ）は底面図である。

本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
本実施形態の人工芝生は、ポリプロピレン製の平織りの織布を用いた基布２にポリエチレン製の芝糸３をカットパイル状に植設して芝葉を形成し、基布２の裏面からウレタン樹脂等のバッキング材５を塗布して芝糸３を固定している。これを、基礎層４に敷設した後、その上方から散布機によって粒状体を散布し、植設された各芝糸３の間に充填して粒状体層１を形成している。

粒状体層１は、基布２の表面上に設けられた下層１２と、この下層１２の上に設けられ粒状体層１の表面部を構成する弾性層１１の二層構造となされている。弾性層１１は、熱可塑性エラストマーの粒からなる弾性発泡粒状体で構成されている。また下層１２は、廃タイヤを粉砕させて粒状に形成した下層弾性粒状体に硅砂を配合して構成しており、前記下層弾性粒状体１００重量部に珪砂１００重量部を配合させている。

二層構造の粒状体層１の形成方法について説明すると、基礎層４に敷設された基布２の上方から最初に前記の下層弾性粒状体を散布する。この上から珪砂を散布し、ブラシ体によるブラッシングを行うことで粒状体層中の下層弾性粒状体と珪砂をかき混ぜ、下層弾性粒状体と珪砂の混合物から構成される下層１２を形成させる。下層１２形成のための下層弾性粒状体と珪砂の散布とブラッシングは１回のみ行っても良いが、複数回にわけて行ってもよい。下層１２を形成した後、その上から弾性発泡粒状体を散布し、その上から表面のみを均すようにブラッシングを行うことで、弾性発泡粒状体のみで構成される弾性層１１を形成する。また、ブラッシングに用いるブラシ体は、作業を効率よく行うために回転ブラシを好適に用いることができるが、これに限るものではなく振動ブラシやデッキブラシなどを用いて水平方向に往復させるようにブラッシングを行ってもよい。

前記の下層１２に用いる下層弾性粒状体の粒径は４．０ｍｍの目開きのふるいを９０％以上通過し、０．５ｍｍの目開きのふるいを通過する粒が１０％以下となるように調整している。また、下層１２に配合する珪砂の粒径は、１．６８ｍｍの目開きのふるいを９０％以上通過し、０．２１ｍｍの目開きのふるいを通過する粒が１０％以下となるように調整している。

基礎層４は、地面上に透水性のアスファルトコンクリートを打設して好適に形成可能だが、これに限るものではなく、地面そのものであってもよく、地面上に非透水性のアスファルトコンクリートを打設するなどして形成してもよく、また、砕石をローラーなどで踏み固めて形成してもよい。また、本実施形態では基布２にポリプロピレン製の平織りの織布を用いているが、これに限るものではなく織物、編物、不織布等、芝葉が植設されるものであれば何でもよい。また、本実施形態では芝糸３にポリエチレンを用いているが、ポリプロピレンやポリエステル、ポリアミド、などの合成樹脂も好適に用いることができる。
また、本実施形態では、基礎層４の上面にバッキング材５を接して人工芝生を敷設させているが、これに限るものではなく、基礎層４とバッキング材５との間に発泡ウレタンなどで形成させた弾性舗装層などを設けても良い。

また、本実施形態では、下層１２に利用する下層弾性粒状体としてＳＢＲを主原料として製造されている廃タイヤの粉砕物の粒を用いているが、これに限るものではなく、ＳＢＲ、ＥＰＤＭなどの合成ゴムや天然ゴムの粒を単体または組み合わせて用いてもよく、廃タイヤ以外のリサイクル品の粉砕物などや、エラストマーなどを選定または組み合わせて用いてもよい。また、本実施形態では下層弾性粒状体と硅砂とを配合して下層１２を形成しているが、これに限るものではなく、下層弾性粒状体を単体で用いてもよく、下層弾性粒状体と硅砂以外の小石や陶器の粒、樹脂ペレットなどの粒状体を選定または組み合わせて用いてもよい。
また、本実施形態は上層１１と下層１２の二層構造に構成しているが、これに限るものではなく、下層１２の下方に更に異なる粒状体層を追加して設けてもよい。

弾性層１１を構成する弾性発泡粒状体は、熱可塑性のスチレン系樹脂エラストマーを押出成形して形成している。詳しくは、押し出し成形機によって直径２ｍｍ程度の円柱形状に押し出し、約２〜５ｍｍ程度の長さに切断した円柱形状に形成している。

弾性発泡粒状体の材料の構成は、スチレン系樹脂エラストマーをベース材として、配合剤として炭酸カルシウムと酸化チタンを配合し、発泡剤として炭酸水素ナトリウムを主成分とした化学発泡剤を配合し、その他の添加剤として紫外線吸収剤や調色用の顔料などを配合している。
本実施形態では、発泡剤に炭酸水素ナトリウムを主成分とした化学発泡剤を用いているが、これに限るものではなく、弾性発泡粒状体を独立発泡構造に形成するものであればなんでもよい。一例として、有機系や無機系の化学発泡剤や物理発泡剤を用いることができ、中でも重炭酸塩、炭酸塩、亜硝酸塩、水素化物などの無機系の熱分解型化学発泡剤を好適に用いることができる。

弾性発泡粒状体の成形方法を詳細に記載すると、これを構成する原料で発泡剤を除くベース材、炭酸カルシウム、酸化チタン、その他の添加剤をバンバリーミキサーで混練し、加熱したロールで板状に形成した後、リボン形状に成形する。これを押出機に供給し、バレル内で供給した発泡剤と混練させて発泡させた後、押出成形と切断を行い、独立発泡構造を有する粒体に形成している。
これにより、雨などが降って水に濡れることがあっても、連続発泡構造を有するものと異なり、弾性発泡粒状体の内部に水が入り込みにくくなるので、弾性発泡粒状体の膨潤などが抑制され、弾性層１１の水濡れによる状態変化を小さなものとして人工芝生の使用感の変動を小さくできる。
本実施形態の弾性発泡粒状体の成形は、発泡剤とその他の原材料とを押出機の中で混合させているが、これに限るものではなく、押出機へ供給する前に混合させても良い。また、弾性発泡粒状体の成形は上記の方法に限るものではなく、独立発泡構造を有する粒状体に形成できればなんでもよく、射出成形などによってあらかじめ大きな塊に形成した弾性発泡体を粒状体に粉砕してもよいが、原材料の混練と発泡成形とを同時に行える押出成形を用いるのが好ましい。

また、弾性発泡粒状体は、炭酸カルシウムを配合剤として配合させてその比重を大きくし、発泡剤混入前の原料の比重を１．２以上２．３以下、好ましくは１．２以上１．５以下に調整する。前記発泡剤混入前の原料の比重が１．２以下とすれば、発泡剤を供給して発泡成形させた弾性発泡粒状体を比重１以上に形成するのが難しいものとなる。また、発泡剤混入前の原料の比重を２．３以上とすれば、発泡剤を供給して発泡成形させた弾性発泡粒状体の弾性が失われる。
上記の原料を発泡剤とともに押出機に供給して発泡させて、弾性発泡粒状体を独立発泡構造に形成すると共に、その比重を１以上に構成させる。発泡倍率は発泡剤混入前の原料の比重に応じて適宜調整可能であるが、本実施形態はベース材２重量部に対して炭酸カルシウム３重量部を配合させて、発泡剤混入前の原料の比重を１．４程度に形成し、これを発泡倍率１．３倍程度に発泡成型させて、弾性発泡粒状体の比重を１．０７程度に構成させている。

これにより、雨などが降って人工芝生上に水たまりなどが形成されるような場合でも、弾性発泡粒状体が水に浮上して流されることがなく、弾性発泡粒状体が容易に移動せず、粒状体層１の表面部に設けられた弾性層１１が継続的に保たれる。
本実施形態では、弾性層１１を弾性発泡粒状体のみで構成させているが、これに限るものではなく、弾性発泡粒状体以外の粒状体を含有させても良い。しかし、弾性発泡粒状体のみで構成させることで、上記の効果をより大きく得られ好ましい。

また、本実施形態では弾性発泡粒状体の材料において、スチレン系樹脂エラストマーをベース材としているが、これに限らず熱可塑性エラストマーであればなんでもよく、オレフィン系樹脂エラストマーやウレタン系樹脂エラストマーや、合成ゴムや天然ゴムなどを単体または組み合わせて用いてもよい。

上記における比重の測定方法を記載すると、最初に測定サンプルの大気中の重量Ａを測定する。重量Ａを測定するサンプルは、粒状体を１粒づつ個々に測定しても良いし、複数個をまとめて測定しても良い。次に前記の測定サンプルをエタノール中に浸漬させ、エタノール中の測定サンプルの重量Ｂを測定する。
最後に下式に基づき、測定サンプルの比重を算出する。下式においてＣはエタノール中のサンプル重量Ｂの測定時の温度におけるエタノールの比重である。
サンプルの比重＝（Ａ×Ｃ）÷（Ａ−Ｂ）
上記に記載の重量の測定には、メトラ・トレド社製のＸＳ２０４を用いて実施した。

以下に弾性発泡粒状体の実施例について記載する。
弾性発泡粒状体の材料の配合としては、スチレン系樹脂エラストマーを５０ｗｔ％、炭酸カルシウムを４８．６ｗｔ％、炭酸水素ナトリウムを０．４ｗｔ％配合し、その他の添加剤として紫外線吸収剤や調色用の顔料などを合計で１ｗｔ％配合している。
実施例１は、調色用の顔料として、亜鉛フェライト、酸化チタンを配合し、弾性発泡粒状体をベージュ色の色調に形成した。

実施例２は、調色用の顔料として、フタロシアニンブルー、チタンイエロー、酸化チタンを配合し、弾性発泡粒状体を緑色の色調に形成した。

実施例３は、調色用の顔料として、黄色酸化鉄を配合し、弾性発泡粒状体を濃茶色の色調に形成した。

図２は、上記の実施例について測定された波長３５０〜２１００域の分光反射率のグラフである。
平均分光反射率および日射反射率の算出の方法は、最初に弾性発泡粒状体の原料構成から発泡剤のみを除去した組成の原料によってシート状サンプルを作成する。
次に、（株）島津製作所製の紫外・可視・近赤外分光光度計ＵＶ-３１５０を用い、波長３５０〜２１００ｎｍの範囲の分光反射率を５０ｎｍ間隔で測定する。
平均分光反射率はこの測定値を単純平均して算出したものであり、可視光と赤外線の波長領域の平均分光反射率として、３５０〜７５０ｎｍの波長領域と、８００〜２１００ｎｍの波長領域との平均分光反射率をそれぞれ算出している。
日射反射率は、上記の測定データを用い、ＪＩＳＡ５７５９に基づく方法で算出した

実施例１のサンプルは、ベージュ色に視認されるように形成されており、可視光と赤外線の両方の波長領域で高い分光反射率が測定された。
可視光の波長領域の平均分光反射率は５２．８％、赤外線の波長領域の平均分光反射率は５７．８％、日射反射率は６１．８％であった。

実施例２のサンプルは、緑色に視認されるように形成されており、可視光の波長領域の分光反射率について増加から減少に転じる波高値が５５０ｎｍ付近に見られた。一般に黄緑色に視認されるサンプルは前記の波高値が４９０ｎｍ付近になるので、本件の測定方法では５００ｎｍ付近に波高値が見られ、青緑色に視認されるサンプルは前記の波高値が５７５ｎｍ付近になるので、本件の測定方法では５５０ｎｍ、または６００ｎｍ付近に波高値が見られる。
可視光の波長領域の平均分光反射率は２５．４％、赤外線の波長領域の平均分光反射率は５０．９％、日射反射率は４０．１％であった。

実施例３のサンプルは、濃茶色に視認されるように形成されており、可視光と赤外線の両方の波長領域で低い分光反射率が測定された。
可視光の波長領域の平均分光反射率は７．８％、赤外線の波長領域の平均分光反射率は８．７％、日射反射率は９．１％であった。

実施例１，２，３について屋外曝露時の表面温度を測定した結果、それぞれの測定値が実施例１が４５．５℃、実施例２が４９．４℃、実施例３が５５．２℃であり、実施例１，２が実施例３よりも高い温度抑制効果を示すことを確認した。
また上記の実施例を目視で観察したときに、眩しいと感じるまでには至らないレベルであったが、中でも実施例２は明るさが抑えられているように視認された。
上記の表面温度の測定方法は、作成した各弾性発泡粒状体のサンプルを１０×１０×３ｃｍの木製容器に入れ、快晴の日に上面を上に向けて屋外で曝露した。このときの表面温度を、株式会社アピステ社製のサーモグラフィーＦＳＶ−７０００Ｓによって、１１時〜１３時半の間を３０分間隔で測定し、各測定値の平均値を算出している。

図３は本発明に係る弾性発泡粒状体の構成とトラクション試験の結果を示した表であり、図４は図３のトラクション試験に用いた試験装置を示した図であり、（イ）は正面図であり、（ロ）は底面図である。
トラクション試験に用いる試験装置６は、ＢＳ７０４４の規定の試験装置を用いて実施している。
詳細には、試験装置６は総重量４６ｋｇ、シャフト６１の長さ８００ｍｍ、接地ディスク６２の直径１４５ｍｍｍ、接地ディスク６２下面のスタッド６３の配置を接地ディスク６２の中心からスタッド６３の中心まで４６ｍｍとし、６個のスタッド６３を配置している。

トラクション試験の試験方法を説明すると、最初に上記の試験装置６を人工芝生の上層１１の上面から６０ｍｍの高さから落下させる。
次に、シャフト６１の上部に取り付けられたトルクメータ６４を回転させて、試験装置６の接地ディスク６２を上層１１の上面で滑らせて回転させ、その回転の角度が４５゜を超えない範囲で回転させる時に、トルクメータ６４が示した抵抗の最高値を読み取り、記録する。トルクメータ６４を回転させるときには、垂直方向に余分な力がかからないように注意する。
上記の試験を測定場所を変更して５回行い、その記録値の平均値をトラクションの値とする。

上記の試験を行ったサンプルについて説明すると、砕石をローラーで踏み固めた基礎層４の上面に、発砲ゴム粒と砕石とを瀝青で固化させた弾性舗装層を設け、その上面に粒状体層１を設けた人工芝生を敷設させている。
粒状体層１は、弾性層１１と下層１２との二層構造に形成し、それぞれ１０ｍｍの厚みに形成している。
下層１２は下層弾性粒状体と硅砂とで構成され、それぞれ１：１の重量比で配合している。
下層弾性粒状体は廃タイヤなど廃棄ゴム製品の粉砕品で構成されており、その中には多数の材質のゴム製品が混合されて構成させている。
弾性層１１を構成する粒状体としては、それぞれ前記の実施例１の構成の弾性発泡粒状体と、実施例１の原材料から発泡剤を除去して同重量の炭酸カルシウムを配合させて形成した粒状体である比較例２とを用いて、トラクション試験を実施した。

トラクション試験の結果として、実施例１は４５Ｎｍ、比較例２は３８Ｎｍの測定値を得た。弾性発泡粒状体を発泡構造とすることで、弾性層１１をより滑りにくいものとできる。

１粒状体層
１１弾性層
１２下層
２基布
３芝糸
４基礎層
５バッキング材
６試験装置
６１シャフト
６２接地ディスク
６３スタッド
６４トルクメータ

Claims

芝糸を基布に植設し、前記植設された芝糸間に粒状体を充填して粒状体層を設けた人工芝生であって、
前記粒状体層の少なくとも表面部に、比重１以上で独立発泡構造を有する弾性発泡粒状体を含む弾性層を設け、
前記弾性発泡粒状体の波長８００〜２１００ｎｍ域の平均分光反射率が波長３５０〜７５０ｎｍ域の平均分光反射率より大きくなされていることを特徴とする人工芝生。