JP5692852B2 - 人工芝用充填材および人工芝構造体 - Google Patents

Description

本発明は、人工芝のパイル間に充填する人工芝用充填材に関し、さらに詳しく言えば、人工芝の温度上昇を抑制し、プレーヤーにかかる負担を軽減する人工芝構造体に関する。

例えば特許文献１に記載されているように、ロングパイル人工芝は、通常の人工芝よりも長いパイルが植設された基布のパイル間に充填材を充填したものからなり、天然芝に近い弾力特性を持つ人工芝サーフェイスとして、サッカーやラグビー、野球場などの各種運動競技施設に普及している。

この種の人工芝用の充填材としては、例えばゴムチップ（廃タイヤやＥＰＤＭ等の工業用ゴムの破砕品）や熱可塑性エラストマー（ＰＥベースの弾力性のある樹脂など）の弾性粒状物が好ましく用いられている。

ところで、廃タイヤを用いたゴムチップは、カーボンによってチップ自体が黒色に着色されているため、太陽光を吸収しやすく、夏場などの炎天下では、人工芝の表面温度が６０℃以上になることがある。

そのため、夏場の人工芝での運動は、プレーヤーにとって大きな負荷となり、快適性が損なわれる。そこで、例えば特許文献２や特許文献３には、充填材を熱を吸収しにくい色に着色したり、充填材に光反射特性のある酸化チタンを添加するなどして、光を反射させて人工芝表面の温度上昇を抑えるようにしている。これらの方法によれば、黒色ゴムチップを用いた場合よりは、多少の温度上昇抑制効果が得られるが、十分に温度上昇を抑制できるとは言い難い。

また、これ以外の方法として、特許文献４では、人工芝の基布の一部に吸水性樹脂を含有させて、その吸水性樹脂に水を蓄えておき、長時間にわたって気化熱による温度上昇を抑制する方法が開示されている。しかしながら、基布に吸水性樹脂を含ませるようにしているため、もっとも高温となる充填材層の表面での温度上昇抑制効果は、それほど得られない。

特開２００７−１３８６４４号公報 特許第４４１７９０３号公報 特開２０１０−５９６５９号公報 特開２００７−１２６８５０号公報

そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであって、その目的は、長時間にわたって温度上昇を抑制し快適なプレーを維持することができる人工芝構造体を提供することにある。

上述した目的を達成するため、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、人工芝のパイル間に充填される粒状物からなる人工芝用充填材において、ブリードアウト型の親水性材料が練り込まれた合成樹脂材の成形体からなることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記合成樹脂材に対して上記親水性材料が１〜５ｗｔ％配合されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２において、上記親水性材料として界面活性剤が用いられることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項１，２または３において、平均粒径が２ｍｍ以下であることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１ないし４のいずれか１項において、上記合成樹脂材が、ゴムまたは熱可塑性エラストマーからなることを特徴としている。

本発明には、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の人工芝用充填材を少なくとも表層に充填してなる人工芝構造体も含まれる。

請求項１に記載の発明によれば、合成樹脂に親水性材料が練り込まれており、親水性材料が充填材の内部から表面に染み出る（ブリードアウト）ことで、充填材の保水性能を長期間保つことができる。さらには、充填材の表面が剥離したり、充填材が割れたりしても、その効果を持続できる。

請求項２に記載の発明によれば、親水性材料１〜５ｗｔ％を用いることにより、粒状物の物理的な特性は変わらず、人工芝自体の性能を落とすことなく保水力を高めることができる。

請求項３に記載の発明によれば、充填材の平均粒径を２ｍｍ以下としたことにより、パイル間に充填しやすく、風雨による飛散も効果的に抑えることができる。

請求項４に記載の発明によれば、既存製品の多くに用いられるゴムまたは熱可塑性エラストマーをベース材として用いる充填材に本発明の保水処理を施すことで、人工芝の温度上昇抑制効果を得ることができる。

請求項５に記載の発明によれば、上記方法によって作成された人工芝用充填材を人工芝のパイル間に充填した人工芝構造体を構築することで、夏場などの高温時に快適にプレーすることができる人工芝サーフェイスを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る人工芝構造体の要部断面図。 （ａ）人工芝用充填材を多角形状に形成した模式図、（ｂ）人工芝用充填材をこんぺいとう状に形成した模式図および（ｃ）人工芝用充填材を円筒状に形成した模式図。

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が、本発明はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、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、粒状の充填材５が充填されている。基盤２は、例えば地面を平坦に均した簡易舗装面やアスファルトなどで舗装された既設舗装面などであってよい。

さらには、基盤２の上に弾性舗装などを設けてもよいし、既設の人工芝を残したまま、その上に新たに人工芝構造体１を敷設するような態様であってもよく、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，ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂が好適に選択されるが、リサイクル性を考慮して、溶融性のよい低密度ポリエチレンがより好ましい。

この例において、基布３１は、ポリプロピレンやポリエチレンなどの合成樹脂製の平織り布が用いられているが、これ以外に、平織り布に合成樹脂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。なお、基布３１の色は、仕様に応じて任意に決定されるが、例えば人工芝用の充填材に作り替えられたときに、太陽の熱を吸収しにくいように黒色以外の色に着色されていることが好ましい。

パイル４は、基布３１の表面から先端までのパイル長さＨ１が４０〜７５ｍｍと長い、いわゆるロングパイルであることが好ましい。パイル４は、ポリプロピレン，ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂が好適に選択されるが、上記基布３１と同様に、リサイクル性を考慮して、溶融性のよい低密度ポリエチレンがより好ましい。パイル４は通常緑色に着色されているが、黒色以外であれば任意の色に着色されてよい。

パイル４には、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てよい。一例として、パイル４は、太さが８０００〜１６０００ｄｔｅｘであって、植え付け量１０００〜２０００ｇ／ｍ^３で基布３１に植え付けられてよい。

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には、例えばＳＢＲラテックスやウレタンなどの熱硬化性樹脂が用いられるが、必要に応じて例えば炭酸カルシウムなどの増量剤が添加される。

この例において、裏止め材３２は、塗布量が６００〜８００ｇ／ｍ^２（乾燥時）となるように一様に塗布されている。なお、裏止め材３２は、例えば人工芝用の充填材に再生する場合のことを考慮して、黒色以外の色に着色されていることが好ましい。

本発明において、基布３１およびパイル４は、リサイクル性を考慮して、ポリプロピレンやポリエチレンなどの加熱、溶融が容易な熱可塑性樹脂で構成されているが、それ以外の材質であってもよい。また、裏止め材５は、作業性などを考慮して、ＳＢＲラテックスなどの熱硬化性樹脂が用いられているが、これも仕様に応じて任意に変更可能である。

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、例えばＥＰＤＭなどのゴムまたはＰＥなどの熱可塑性エラストマーを母材とし、母材に保水処理剤としての親水性材料が所定量配合されている。

ここで、本明細書において、親水性材料とは、水に対して濡れにくい疎水性材料からなるベース部材に対して、水に濡れやすい性質を付与することができる材料をいい、さらには合成樹脂材と一緒に配合して粒状に成形されたのち、親水性材料が充填材５の表面に染み出す、いわゆるブリードアウト型の親水性材料をいう。

ブリードアウト型の親水性材料としては、いわゆる界面活性剤を主成分とする分子構造に疎水基と親水基とを併せ持つ高分子ポリマーであり、極性の異なる２成分界面で作用し、乳化・湿潤・濡れなどの機能を発揮する。

その分子構造は、疎水能をアルキル基で発現し、親水基は、ヒドロキシル基、ポリオキシエチレン鎖、アミノ基などのノニオン型、アンモニウムイオンなどのカチオン型、スルホン酸Ｎａなどのアニオン型など多岐にわたるが、それらは仕様に応じて任意に選択されてよい。

親水性材料は、合成樹脂材に対して１〜５ｗｔ％配合されている。すなわち、配合量が１ｗｔ％未満の場合は、親水性材料が母材内に留められ表面に染み出しにくくなるため、保水効果が得られにくくなり、好ましくない。逆に配合量が５ｗｔ％超の場合は、親水性材料が多すぎるため、充填材５の表面がべたつきプレー性などを損ねるおそれがあるため好ましくないし、さらに材料コストも高くなる。

充填材５は、少なくともパイル４の間に充填可能な円柱もしくは角柱などの粒状に形成されてよいが、より好ましくは、保水効果を高めるため表面積が増えるように多面体化されていることが好ましい。すなわち、例えば図２（ａ）に示すように、１０面体形状に形成されることで、その表面積が増え、より保水力を高めることができる。

通常、充填材５は、まず、合成樹脂材と親水性材料とを混練りしてシート状に形成したのち、そのシート体を破砕するなどして粒状に形成する方法が一般的であるが、これ以外に、押し出し成形したりものを切断するなどして粒状に成形してもよい。

また、図２（ｂ）に示すように、こんぺいとう形状や星形に形成されていてもよい。このような態様も本発明に含まれる。さらには、図２（ｃ）に示すように、充填材５を中心に中空部を備える円筒状に形成してもよい。

これによれば、こんぺいとう型や星形にすることによっても表面積が増えるため、保水量が増加する。また、中空部内に水が入り込んで蓄えられるため、より保水力を高めることができるし、中空部の表面にも親水性材料が染み出るため、その分の保水力も高めることができる。

また、表面積を増やすための処理の別例として、充填材５の表面にディンプル加工（微細な凹凸加工）や、サイプ加工（微細な溝加工）が施されていてもよい。

充填材５は、平均粒径が２ｍｍ以下であることが好ましい。すなわち、平均粒径が２ｍｍ以下であることにより、パイル間に充填しやすく、かつ、収まりもよい。

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Ｈ２（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。本発明において、充填材５の構成は任意的事項である。

この例において、充填材５は、ゴムチップなどのいわゆる弾性粒状物のみからなるが、これ以外に目砂などの硬質粒状物が含まれていてもよい。さらには、充填材５は、単層構造で充填されているが、種類の異なる弾性粒状物を積層しても良いし、弾性粒状物と硬質粒状物の積層構造であってもよい。

本発明において、充填材５は、基布３１の表面から全層にわたって充填されているが、表面から少なくとも１０ｍｍ厚となるように充填されていればよい。すなわち、最も高温となる充填材層の表層に本発明の充填材５が充填されていれば、高い温度抑制効果が得られる。

次に、本発明の具体的な実施例について比較例とともに検討する。まず、以下の方法で充填材および人工芝を作製した。

〔充填材の作製〕
ＥＰＤＭ（住友化学社製の「エスプレン５０５Ａ」）５３．２ｗｔ％にゴム配合油（出光興産社製の「ダイアナプロセスオイル」）１．６ｗｔ％、酸化亜鉛２．６６ｗｔ％、ステアリン酸０．５３ｗｔ％、炭酸カルシウム（ホワイトンＢＦ−３００）２６．６ｗｔ％、シリカ（日本シリカ工業（株）製のニプシルＶＮ３）を２．６６ｗｔ％、５％油入り硫黄０．５３ｗｔ％および加硫促進剤（大内新興化学工業社製の「ノクセラー」）０．５３ｗｔ％をそれぞれ配合した母材を用意する。

上記の母材に、実施例１の親水性材料として（花王社製のレオドールＳＰ−Ｓ１０Ｖ）を、実施例２としてレオドールＴＷ−Ｌ１０６を、そして実施例３としてレオドールＴＷ−Ｐ１２０をそれぞれ２．６６ｗｔ％を配合して、３Ｌニーダ混練機で練り込み、ロールで１００ｍｍ×６０ｍｍ×２ｍｍのシート状に成形した。しかるのち、１６０℃で３０分間、加熱加硫して加硫ゴムシート作製した。また、比較例１として親水性材料を配合していないものを併せて作製した。

〔保水性の測定〕
作製したサンプルシートを１日室温内に放置して、親水性材料をブリードアウトさせたのち、水道水に浸漬し、加硫ゴムシートを水中から取り上げ、約１０秒間保持して水滴が落ちきったことを確認し、その重量を測定して、浸漬前後の重量から保水量を計測した。

また、〔保水量（ｇ）／浸漬前重量（ｇ）×１００〕からなる式によって保水増加率を算出した。併せて、保水効果が得られたかどうかについて評価を行い、保水効果が得られた場合は○、得られなかった場合を×として評価した。
以下に、実施例および比較例の測定結果を示す。

《実施例１》
〔親水性材料〕 レオドールＳＰ−Ｓ１０Ｖ；２．６６ｗｔ％
（ソルビタンモノステアレート）
〔浸漬前重量〕 １１．５ｇ
〔浸漬後重量〕 １１．７ｇ
〔保水量〕 ０．２ｇ
〔保水増加率〕 １．７％
〔保水効果〕 ○

《実施例２》
〔親水性材料〕 レオドールＴＷ−Ｌ１０６；２．６６ｗｔ％
（ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート）
〔浸漬前重量〕 １１．５ｇ
〔浸漬後重量〕 １１．８ｇ
〔保水量〕 ０．３ｇ
〔保水増加率〕 ２．６％
〔保水効果〕 ○

《実施例３》
〔親水性材料〕 レオドールＴＷ−Ｐ１２０；２．６６ｗｔ％
（ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミレート）
〔浸漬前重量〕 １１．５ｇ
〔浸漬後重量〕 １１．７ｇ
〔保水量〕 ０．２ｇ
〔保水増加率〕 １．７％
〔保水効果〕 ○

〈比較例１〉
〔親水性材料〕 なし
〔浸漬前重量〕 １１．５ｇ
〔浸漬後重量〕 １１．５ｇ
〔保水量〕 ０ｇ
〔保水増加率〕 ０％
〔保水効果〕 ×

実施例および比較例のまとめを表１に示す。

以上、本発明によれば、以下の知見を得た。すなわち、
（１）充填材の表面に親水性材料をブリードアウトすることにより、親水性材料を含まない充填材よりも倍以上の保水量を得ることができる。

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 (6)

1. 人工芝のパイル間に充填される粒状物からなる人工芝用充填材において、
   ブリードアウト型の親水性材料が練り込まれた合成樹脂材の成形体からなることを特徴とする人工芝用充填材。
   
2. 上記合成樹脂材に対して上記親水性材料が１〜５ｗｔ％配合されていることを特徴とする請求項１に記載の人工芝用充填材。
3. 上記親水性材料として界面活性剤が用いられることを特徴とする請求項１または２に記載の人工芝用充填材。
4. 平均粒径が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１，２または３に記載の人工芝用充填材。
5. 上記合成樹脂材が、ゴムまたは熱可塑性エラストマーからなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の人工芝用充填材。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の人工芝用充填材を少なくとも表層に充填してなる人工芝構造体。

Images