JP5302105B2 - 人工芝生 - Google Patents

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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、JIS A 5759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 (1)

  1. 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。
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