JP5866717B2 - 人工芝構造体及びその製造方法、並びに製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、人工芝構造体、その製造方法及び製造装置に関する。
一般に、人工芝は、合成繊維を用いて芝の形を有するように人工的に形成するものであり、施工後の管理が容易で、青い色が常に維持されるので、サッカー場、フィールドホッケー場、各種インテリア及びレジャー施設などに用いられている。
なお、上記人工芝は、合成繊維の織布又は不織布からなる基布層、合成繊維パイル糸がタフティングされ、上記基布層の上部に芝の形で形成されるパイル層、及び上記基布層の下部に形成される支持層からなる。
なお、上記支持層は、上記パイル層のパイル糸の抜け落ちを防止し、上記人工芝の形が維持されるように固定するものであり、アクリル樹脂ラテックス、ポリウレタンラテックス又はスチレン-ブタジエンラバー(ＳＢＲ)ラテックスなどを塗布した後乾燥させたコーティング膜の形態で形成される。
一方、従来の人工芝の製造工程は、製織装置を利用して上記基布層の上部に上記パイル層を形成する製織工程、及び別途の加工装置を利用して上記パイル層が形成された上記基布層の下部に上記支持層を形成する加工工程をそれぞれ行われなければならないので、上記人工芝の製造時間及び労働力の消費が増加し、上記人工芝の製造工程の作業能率が低下するという問題点があった。
なお、上記基布層及び上記パイル層は、類似の性質を有する合成繊維からなる反面、上記支持層は、上記基布層及び上記パイル層とは異なる性質を有するラテックス(ｌａｔｅｘ)材質からなるので、使用期間が過ぎた人工芝をリサイクルするためには、複雑なリサイクル工程を必要としたり、リサイクルが難しいという問題点があった。
なお、上記支持層の材質が上記基布層及び上記パイル層とは異なる材質からなるので、上記人工芝を長期間使用した場合には、上記支持層の接着力が低下して上記パイル層のパイル糸を堅固に固定できず、上記人工芝の耐久性を低下させるという問題点があった。
本発明者らは、人工芝を合成繊維材質のみからなるようにしてリサイクルを容易にし、別途のラテックスコーティング工程を行わなくても、人工芝のパイル糸が堅固に固定され、また、上記人工芝の外観を安定化するために鋭意研究を重ねた結果、人工芝構造体の製造方法及びそれを用いた人工芝構造体の技術的構成を開発して本発明を完成するに至った。
したがって、本発明の目的は、別途のラテックスを用いずに、使用期間が過ぎた人工芝を全量リサイクルできるように合成繊維素材からなる人工芝を製造できる人工芝構造体の製造方法及びそれを用いた人工芝構造体を提供することにある。
なお、本発明の他の目的は、人工芝のパイル糸を堅固に固定し、上記人工芝の形態を一定に維持できる人工芝構造体の製造方法及びそれを用いた人工芝構造体を提供することにある。
なお、本発明の又他の目的は、人工芝の製造工程を簡略化できる人工芝構造体の製造方法及びそれを用いた人工芝構造体を提供することにある。
上記の目的は、人工芝構造体の製造装置において、第１構造体を形成する第１基布及び第２基布を供給する基布供給部と、前記第１構造体の上部にパイル糸をタフティングして上記第１構造体の下面に上記パイル糸の一部分が露出した第２構造体を製織する製織部と、テンションを用いて上記第２構造体を圧着し、熱を用いて上記第２構造体の下面に露出した上記パイル糸を熱融着する熱融着部と、を含むことを特徴とする人工芝構造体の製造装置によって達成することができる。
上記熱融着部は、上記パイル糸に熱を加える加熱ローラーと、上記加熱ローラーと所定の距離だけ離隔して位置し、上記加熱ローラーで熱が加わる上記第２構造体及び上記パイル糸が圧着されるようにテンションを発生させるテンションローラーと、を含むことができる。
上記加熱ローラーは、例えばテフロン又はエポキシでコーティングする。
上記加熱ローラーは、例えば１４０℃〜１８０℃の温度に加熱する。
上記熱融着部は、例えば複数備えられる。
上記製織部は、上記第１基布及び上記第２基布を圧着して上記第１構造体を形成する圧着ローラーをさらに含むことができる。
上記第２基布及び上記パイル糸は、例えば同一のポリオレフィン材質からなる。
前記第１基布は、例えばポリプロピレン材質からなる。
なお、上記の目的は、人工芝構造体の製造方法において、第１基布及び上記第１基布の下面に第２基布が重なって形成された第１構造体を供給するステップと、上記第１構造体を貫通するようにパイル糸をタフティングして上面に芝のパイルを形成し、下面に前記第１構造体を貫通した上記パイル糸の一部分が露出する第２構造体を形成するステップと、テンションを用いて上記第２構造体を圧着し、熱を用いて上記第２構造体の下面に露出した上記パイル糸を熱融着するステップと、を含む人工芝構造体の製造方法によって達成することができる。
前記第１基布は、例えばポリプロピレン材質からなる。
上記第２基布及び上記パイル糸は、例えば同一のポリオレフィン材質からなる。
上記熱融着のステップは、上記第２構造体の下面に位置する前記第２基布及び上記パイル糸に１４０℃〜１８０℃の熱を加えて熱融着することができる。
上記第１基布及び上記第２基布を所定の圧力で圧着して第１構造体を形成するステップをさらに含むことができる。
なお、上記の目的は、本発明によって、上述の人工芝構造体の製造方法により製造することができる。
なお、上記の目的は、人工芝構造体において、第１基布及び第２基布を含む構造体と、上記構造体の上部にタフティングされて上記構造体の下面に一部分が露出するパイル糸を含み、上記パイル糸は、テンションによって上記構造体に圧着され、熱によって上記の露出した一部分が上記構造体に熱融着される人工芝構造体によって達成することができる。
上記パイル糸は、１４０℃〜１８０℃の温度で上記構造体に熱融着される。
上記第２基布及び上記パイル糸は、例えば同一のポリオレフィン材質からなる。
上記第１基布は、例えばポリプロピレン材質からなる。
なお、上記の目的は、人工芝構造体の製造装置において、基布を貫通させてパイル糸をタフティングし、上記基布の下面に上記パイル糸の一部分が露出した構造体を製織する製織部と、上記構造体の下面に向くように上記フィルムを供給するフィルム供給部と、テンションを用いて上記構造体と上記フィルムを圧着し、熱を用いて上記構造体の下面に備えられた上記フィルムと上記構造体を熱融着する熱融着部と、を含む人工芝構造体の製造装置によって達成することができる。
上記熱融着部は、上記フィルムに熱を加える加熱ローラーと、上記加熱ローラーと所定の距離だけ離隔して位置し、上記加熱ローラー熱が加わる上記フィルム及び上記構造体が圧着されるようにテンションを発生させるテンションローラーと、を含むことができる。
上記加熱ローラーは、例えばテフロン又はエポキシでコーティングする。
上記熱融着部の前端に位置し、熱を用いて上記構造体の下面を溶融させる溶融部をさらに含むことができる。
人工芝構造体の製造装置は、上記熱融着部の後端に位置し、熱を用いて上記構造体及び上記構造体に熱融着されたフィルムを安定化する安定化部をさらに含むことができる。
上記構造体のパイル糸と上記フィルムは、例えば同一のポリオレフィン材質からなる。
上記溶融部又は上記安定化部は、例えば上記熱融着部と同一の構造からなる。
上記フィルム供給部は、例えば複数備えられる。
上記フィルム供給部は、前記フィルムが巻き取られたフィルムローラーと、上記フィルムを上記熱融着部側にガイドするガイドローラーと、を含むことができる。
なお、上記の目的は、人工芝構造体の製造方法において、基布を貫通させてパイル糸をタフティングし、上記基布の下面に上記パイル糸の一部分が露出した構造体を製織するステップと、上記構造体の下面に向くようにフィルムを供給するステップと、上記フィルムが上記構造体の下面に圧着されるようにテンションを加え、上記構造体の下面に備えられた上記フィルムと上記構造体を熱融着するステップと、を含む人工芝構造体の製造方法によって達成することができる。
上記構造体のパイル糸と上記フィルムは、例えば同一のポリオレフィン材質からなる。
上記の方法は、熱を用いて上記構造体の下面を溶融させるステップをさらに含むことができる。
上記の方法は、熱を用いて上記構造体及び上記構造体に熱融着された前記フィルムを安定化するステップをさらに含むことができる。
また、上記の目的は、本発明によって、上述の人工芝構造体の製造方法により製造された人工芝構造体によって達成することができる。
また、上記の目的は、人工芝構造体において、基布を貫通させてパイル糸をタフティングし、上記基布の下面に上記パイル糸の一部分が露出した構造体と、上記構造体の下面に位置して前記構造体を固定させるフィルムを含み、上記フィルムは、テンションにより上記構造体に圧着され、熱により上記構造体に熱融着される人工芝構造体によって達成することができる。
上記構造体のパイル糸と上記フィルムは、例えば同一のポリオレフィン材質からなる。
上記フィルムは、ＨＤＰＥ(Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)、ＬＤＰＥ(Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)及びＬＬＤＰＥ(Ｌｉｎｅｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)のうち少なくともいずれか一つを含むことができる。
上記フィルムの厚さは、例えば８０〜５００μｍである。
上記フィルムは収縮防止剤をさらに含むことができる。
本発明は、次のような優れた効果を有する。
先ず、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造方法及びそれを用いた人工芝構造体によると、ポリプロピレン材質の第１基布及びポリオレフィン材質の第２基布をポリオレフィン材質のパイル糸でタフティングした後、熱及びテンションを用いて上記第２基布の下面を熱融着して人工芝構造体を製造するので、ラテックスを使用せずに合成繊維材質のみからなる人工芝構造体を製造することができ、一定の使用期間が過ぎた人工芝構造体のリサイクルを容易にする効果を得ることができる。
なお、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造方法及びそれを用いた人工芝構造体によると、第２基布及び上記第２基布の下面に露出したパイル糸が同時に熱融着されるので、別途のラテックスコーティング工程を行わなくても、上記パイル糸が堅固に固定される効果と、人工芝構造体で製造された後にも外観安定性及び物性が向上する効果を得ることができる。
なお、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造方法及びそれを用いた人工芝構造体によると、第１基布及び第２基布を貫通するようにパイル糸をタフティングした後熱融着工程により人工芝構造体を製造できるので、製造工程を簡略化でき、人工芝構造体の製造時間や製造コストを低減し、また、人工芝構造体の製造作業能率を向上させる効果を得ることができる。
なお、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造方法及びそれを用いた人工芝構造体によると、基布にタフティングされたパイル糸を含む構造体と、上記構造体の形態及び上記パイル糸を固定するフィルムを合成繊維材質で形成し、熱融着部により上記構造体に上記フィルムを熱融着するので、別途にラテックスをコーティングしなくても人工芝構造体を製造することができ、特に、合成樹脂材質からなる人工芝構造体を製造できるので、人工芝の全量をリサイクルできる効果を得ることができる。
なお、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置及びそれを用いた人工芝構造体の製造方法によると、ポリオレフィン材質のパイル糸及び上記パイルと同一のポリオレフィン材質のフィルムが熱融着されるので、上記パイルが堅固に固定され、人工芝構造体の外観安定性を向上させる効果を得ることができる。
なお、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置及びそれを用いた人工芝構造体の製造方法によると、複数のフィルム供給部が備えられて複数のフィルムを予め準備することが可能であるので、人工芝構造体の製造時に、上記フィルムを連続的に供給でき、基布にパイル糸がタフティングされた構造体の下面にフィルムを熱融着する工程により人工芝構造体を製造できるので、人工芝の製造工程を簡略化できる効果を得ることができる。
以下、添付の図面を参考して本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本明細書にわたって同一又は類似の構成要素に対しては同一の参照符号を付す。
図１は、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置１００を示す図である。
図１に示すように、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置１００は、合成繊維材質からなる人工芝構造体を製造するためのものであり、別途のラテックスをコーティングしなくても、人工芝構造体の引き抜き強度及び形態安定性を向上させ、人工芝構造体の製造工程を簡略化できる。また、本発明の一実施例では、複数の基布にパイル糸をタフティングして上記人工芝構造体を製造するが、上記の複数の基布は第１基布及び第２基布を含む。
なお、上記第１基布はポリプロピレン材質からなり、上記第２基布はポリオレフィン材質からなり、本発明の一実施例では上記第２基布をポリエチレン材質で形成する。
なお、上記第１基布及び上記第２基布は、ポリオレフィン繊維の織布又はポリオレフィン繊維の不織布からなるか、又は、上記織布又は上記不織布の下面にポリエステル短繊維又はポリオレフィン短繊維のウェブ(ｗｅｐ)を形成することもできる。
なお、上記パイル糸は、上記第２基布と同一のポリオレフィン材質からなり、後述する熱融着部によって上記第２基布に熱融着される。
なお、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置１００は、上記第１基布及び上記第２基布に上記パイル糸をタフティングした後熱融着するものであり、基布供給部１１０ 、製織部１２０及び熱融着部１３０を含む。
上記基布供給部１１０は、第１基布及び第２基布を供給するものであり、基布が巻き取られた形態の巻取りローラーを備え、第１基布供給部１１０ａ及び第２基布供給部１１０ｂを含む。
なお、上記第１基布供給部１１０ａは、上記第１基布が巻き取られて備えられ、上記第１基布を後述する製織部１２０側に供給する。
なお、上記第２基布供給部１１０ｂは、上記第２基布が巻き取られて備えられ、上記第２基布を後述する製織部１２０側に供給し、上記第２基布を供給する時に上記第１基布の上面に向くように上記第２基布を供給する。
なお、上記第１基布及び上記第２基布は、後述する圧着ローラー１２１ａ、１２１ｂによって圧着されて第１構造体を形成する。
上記製織部１２０は、パイル糸がタフティングされた第２構造体を形成するためのものであり、上記第１基布及び上記第２基布を圧着して第１構造体を形成した後、前記第１構造体の上部にパイル糸をタフティングして上記第２構造体を形成する。
なお、上記製織部１２０は、上記第２構造体を形成する時、上記パイル糸が上記第１構造体を貫通させてタフティングするようにするが、この際、上記第２構造体は、上部には上記パイル糸からなる芝のパイルが形成され、下面には上記第１構造体を貫通した上記パイル糸の一部分が露出するように形成される。
なお、上記製織部１２０は、生地又は基布のような素材に繊維原糸をタフティングできる、従来の様々な形の製織装置を用いることができる。
なお、上記製織部１２０は、前記第１構造体に前記パイル糸をタフティングする方法以外にも、モケット(ｍｏｑｕｅｔｔｅ)方式又はラッセル(ｒａｓｃｈｅｌ)方式で上記パイル糸を立毛できる製織装置を用いても良い。
なお、本発明の一実施例において、上記製織部１２０は、上記第１基布及び上記第２基布を圧着して第１構造体を形成するために、上記圧着ローラー１２１ａ、１２１ｂを備えるが、上記圧着ローラー１２１ａ、１２１ｂは、上下に噛み合ったローラーの形態を有し、上記第１基布及び上記第２基布は上記圧着ローラー１２１ａ、１２１ｂの間を通過して圧着される。
なお、上記製織部は、上記パイル糸が巻き取られた巻取りローラー１２２により供給され、上記巻取りローラー１２２は、上記パイル糸が巻取られて備えられるものであり、従来の様々な形態の原糸及びパイル糸が巻取られた巻取りローラーを用いることができる。
上記熱融着部１３０は、上記第２構造体の下面を熱融着するためのものであり、熱を用いて上記第２構造体の下面に露出した上記パイル糸を熱融着し、この際、上記パイル糸がより効果的に融着されるように、テンションを用いて上記第２構造体を圧着する。
なお、上記熱融着部１３０で熱融着される上記パイル糸と、上記第２構造体の下面に位置する前記第２基布は同一のポリオレフィン材質からなるので、より効果的に溶融されて熱融着され、上記パイル糸の引き抜き強度及び耐久性がより堅固になる。
なお、上記熱融着部１３０は、複数備えても良く、この際、上記製織部１２０の前端又は後端に位置するように形成されるか、又は、上記製織部の後端に複数の熱融着部１３０が位置するように形成されても良い。
なお、本発明の一実施例による上記熱融着部１３０は、上記第２構造体及び上記パイル糸に熱及びテンションを提供するために、加熱ローラー１３１及びテンションローラー１３２ａ、１３２ｂを含む。
なお、上記加熱ローラー１３１は、上記パイル糸に熱を加えるためのものであり、一定の温度の熱に加熱されるローラーを用いることができ、また、上記加熱ローラー１３１の外周面に上記パイル糸が接触して加熱される。
なお、上記加熱ローラー１３１の外周面は、上記パイル糸が融着したり、くっつかないようにするために、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はエポキシを含む非接着性物質でコーティングする。なお、以下においては、簡単のため、前記ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）をテフロン（登録商標）と表現することとする。
なお、上記加熱ローラー１３１は、１４０℃〜１８０℃の温度に加熱することができ、これは、上記第２構造体を形成する第１基布がポリプロピレン材質からなり、上記第２基布はポリエチレン材質からなるが、ポリプロピレンの場合は、融点が１６５℃前後であり、ポリエチレンの場合は１２０℃前後であるので、上記第１基布は溶融させず、上記第２基布及び上記パイル糸のみを溶融させて熱融着するためである。上述した範囲の温度よりも低い場合には、引き抜き強度が弱くなってパイル糸の溶融が不十分になり、上述した範囲の温度よりも高い場合も、引き抜き強度が弱くなり、高熱によりパイル糸の収縮及び人工芝構造体自体の収縮現象が発生する副作用があり得る。
なお、上記テンションローラー１３２ａ、１３２ｂは、上記パイル糸及び上記第２構造体を圧着するためのものであり、複数備えられ、上記加熱ローラー１３１の円周よりも小さいものを用い、上記加熱ローラー１３１と所定距離だけ離隔して位置し、上記加熱ローラー１３１と上記テンションローラー１３２ａ、１３２ｂを通過する上記構造体及び上記フィルムにテンションを発生させて圧着する。
図２は、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造方法を示すブロック図である。
図２に示すように、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造方法は、先ず、第１構造体を供給するが、上記第１構造体は、第１基布及び第２基布が重なって形成され、上記第１基布及び上記第２基布はそれぞれの基布供給部１１０ａ、１１０ｂにより供給される。
なお、上記第１基布はポリプロピレン材質からなり、上記第２基布はポリオレフィン材質からなり、例えば、上記第２基布は、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリイソブチレンからなり、本発明の一実施例では、上記第２基布をポリエチレン材質から形成する。
この際、上記第２基布は従来の一般的な人工芝の支持層の役割し、従来の支持層は、通常、人工芝のパイル糸を固定し、人工芝の外観を安定化する機能を有する(Ｓ１１０)。
次に、上記第１構造体に所定の圧力を加えて圧着するが、この際には上下に噛み合った圧着ローラー１２１ａ、１２１ｂの間に前記第１構造体が通過するようにして上記第１構造体を圧着することができる。
なお、上記第１構造体を構成する上記第１基布と上記第２基布との間に、別途の接着剤を使用することなく、圧着により緊密に密着される(Ｓ１２０)。
次に、上記第１構造体を貫通するようにパイル糸をタフティングして第２構造体を形成するが、上記第２構造体は、上面に上記パイル糸により芝のパイルが形成される。
なお、上記パイル糸をタフティングする時、製織装置１２０を用いて上記第１構造体に上記パイル糸をタフティングすることができ、この際、モケット方式又はラッセル方式で上記パイル糸を立毛することもでき、従来の様々な形態の製織装置を用いることもできる。
なお、上記パイル糸は、上記第２基布と同一のポリオレフィン材質からなり、巻取りローラー１２２に巻き取られた状態で供給される。
なお、上記パイル糸がタフティングされた上記第２構造体の下面には、上記パイル糸の一部分が露出するが、これは、後述する熱融着過程で溶融されて熱融着されるようになる(Ｓ１３０)。
次に、上記第２構造体の下面を熱融着するが、この際には熱を発生させる加熱ローラー１３１を用いて上記第２構造体を熱融着することができ、特に、上記第２構造体を形成する第２基布が上記加熱ローラー１３１の外周面に接触して熱融着される。
この際、上記第２基布が上記パイル糸と熱融着され、上記パイル糸は上記第２構造体を貫通して下面に露出した部分が上記第２基布に熱融着される。また、上記第２基布及び上記パイル糸は同一のポリオレフィン材質からなるので、より容易に溶融及び熱融着され、引き抜き強度及び耐久性をより向上させることができる。
なお、上記第２構造体を形成する第１基布は、ポリプロピレン材質からなり、上記第２基布はポリエチレン材質からなるが、ポリプロピレンの場合は融点１６５℃前後であり、ポリエチレンの場合は１００℃前後であるので、上記第１基布が溶融しないようにしながら、引き抜き強度を高めるために１４０℃〜１８０℃の熱を加えて熱融着することが望ましい。
すなわち、上記第２基布及び上記パイル糸のみを溶融させて熱融着することになる。
なお、上記加熱ローラー１３１は、上記第２基布又は上記パイル糸が外周面に融着されたり、くっつかないように非接着性物質でコーティングすることが望ましく、本発明の一実施例では、上記非接着性物質をテフロン又はエポキシで形成し、上記加熱ローラー１３１の外周面にコーティングする。
なお、上記第２基布及び上記パイル糸がより効率的に熱融着されるように、テンションローラー１３２ａ、１３２ｂを用いて上記第２構造体を圧着し、本発明の一実施例において、上記テンションローラー１３２ａ、１３２ｂは、複数備えられ、上記加熱ローラー１３１の円周よりも小さいものを用い、上記加熱ローラー１３１と所定距離だけ離隔して位置し、前記加熱ローラー１３１と上記テンションローラー１３２ａ、１３２ｂを通過する上記第２構造体にテンションを発生させて圧着する。
一方、上記第２構造体の下面を熱融着した後に、熱処理をさらに行って上記第２構造体を安定化させることもできるが、この際にも上述したような加熱ローラー１３１及びテンションローラー１３２ａ、１３２ｂを用いることができる(Ｓ１４０)。
図３は、本発明の一実施例による人工芝構造体における、熱融着される前のパイル糸及び基布を示す断面図であり、図４は、本発明の一実施例による人工芝構造体を示す断面図である。
図３〜図４に示すように、本発明の一実施例による人工芝構造体は、複数の基布にパイル糸１０をタフティングしたものであって、上記の複数の基布は第１基布２０及び上記第１基布２０の下部に位置する第２基布３０を含んでなり、上記パイル糸１０は、上記第１基布２０及び上記第２基布３０を貫通してタフティングされ、上記第１基布２０の上面に芝形の芝パイルを形成するようになる。
なお、上記パイル糸１０の一部分は、上記第２基布３０の下面に露出されるが、１００℃〜１６５℃の熱が加わる場合は、上記第２基布３０に上記パイル糸１０の一部分が熱融着され、この際、上記第１基布２０は溶融されず、一定の形態を維持する。
なお、上記第２基布３０と上記パイル糸１０との間に熱融着が行われるため、上記パイル糸１０はより堅固に固定される。
即ち、上記パイル糸１０を固定するための別途の支持層、例えば、ラテックスをコーティングしなくても、上記パイル糸１０が堅固に固定され、人工芝構造体の製造工程を簡略化することができる。
したがって、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置１００により製造された人工芝構造体１は、第１基布２０と第２基布３０とを含む構造体４０と、上記構造体４０の上部にタフティングされて上記構造体の下面に一部分が露出されるパイル糸１０を含み、上記パイル糸１０は、テンションにより上記構造体４０に圧着され、熱により上記の露出された一部分が上記構造体４０に熱融着される。
上記パイル糸１０は、１４０℃〜１８０℃の温度で上記構造体４０に熱融着され、上記第２基布３０及び上記パイル糸１０は同一のポリオレフィン材質からなり、上記第１基布２０はポリプロピレン材質からなる。
図２の製造方法により、図１の製造装置１００を用いて製造した人工芝構造体のパイル糸が構造体に融着される温度が引き抜き強度に及ぼす影響を試験した。上記製造装置１００の熱融着部の加熱ローラー１３１が第２構造体にパイル糸を熱融着させる時、熱融着温度を１００℃以上１４０℃未満、１４０以上１８０℃以下、及び１８０℃を超える温度のケースに分けて熱融着させた後、各ケースの引き抜き強度を測定した。引き抜き強度は、公知の装置及び方法を用いて測定した。その結果は下記の表１に示す通りである
上記表１に示すように、１００以上１４０℃未満の温度で熱融着させた場合には、パイル糸の溶融が不十分であり、構造体にパイル糸が融着されず、引き抜き強度が８.０未満であって引き抜き強度が低いことを確認した。
なお、１８０℃を超える場合には、高熱によりパイル糸の収縮(５３ｍｍ以下に収縮)及び高熱により人工芝構造体自体の収縮現象が３％以上発生し、引き抜き強度は８.０未満であって低かった。
しかしながら、１４０℃以上１８０℃以下の温度の場合には、パイル糸が正常範囲である５５ｍｍであり、構造体にパイル糸が良好に融着されて人工芝構造体自体の引き抜き強度は８.０以上１０.０以下の高い引き抜き強度を示したことを確認することができた。
図５は、本発明の他の一実施例による人工芝構造体の製造装置２００を示す図である。
図５に示すように、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置２００は、合成繊維材質からなる人工芝構造体を製造するためのものであり、別途のラテックスをコーティングしなくても、人工芝構造体の形態を安定的に維持させ、上記人工芝構造体を製造するための製造工程を簡略化させるためのものである。また、本発明の一実施例では、予め製織された構造体を用いて上記人工芝構造体を製造するが、上記構造体は、基布及び上記基布を貫通させてタフティングされたパイル糸を含む。
また、他の本発明の一実施例により、予め製作された構造体を用いずに、基布及び上記基布を貫通させた後パイル糸をタフティングして構造体を直接製織することにより、人工芝構造体を製造することもできる。
なお、上記基布は、ポリオレフィン繊維の織布又はポリオレフィン繊維の不織布からなるか、又は、上記織布又は上記不織布の下面にポリエステル短繊維又はポリオレフィン短繊維のウェブを形成することもできる。
なお、上記パイル糸はポリオレフィン材質からなり、例えば、上記パイル糸は、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリイソブチレンからなっても良い。
なお、本発明の一実施例では、ポリオレフィン材質のフィルムを用いて上記構造体の形態及び上記パイル糸を固定するが、特に、上記フィルムは、上記パイル糸と同一のポリオレフィン材質からなり、この際、上記パイル糸及び上記フィルムに熱が加わる場合、互いに溶融されるように備える。
なお、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置２００は、上記基布に上記パイル糸がタフティングされた上記構造体と上記フィルムを熱融着することにより人工芝構造体を製造することができ、構造体製織部２１０、構造体供給部２２０、フィルム供給部２３０及び熱融着部２４０を含む。上記構造体製織部２１０は含んでもよく含まなくても良い。上記構造体製織部２１０を含まない場合には、基布及び上記基布にタフティングされたパイル糸を含んだ、予め製織された構造体を用いて上記人工芝構造体を製造することができる。
構造体製織部２１０は、上記人工芝構造体の製造装置１００の製織部１２０とほぼ同一である。但し、差異点は、本実施例による構造体製織部２１０は、複数の基布ではなく、単一の基布にパイル糸をタフティングして構造体を製織したものである。
これにより、本実施例による構造体製織部２１０は、上記製織部１２０と比較して圧着ローラー１２１ａ、１２１ｂを備えることを除いては同一であるので、説明は省略する。上記構造体供給部２２０は上記構造体を供給するためのものである。上記構造体製織部２１０により製織された構造体は、上記構造体供給部２２０により熱融着部２４０に供給される。又は上記構造体供給部２２０は、予め製作された構造体を熱融着部２４０に供給する。したがって、上記構造体供給部２２０は、一定の空間に上記構造体を積層状態で供給するか、巻き取られたローラーにより上記構造体を供給する。
なお、本発明の一実施例では、上記構造体供給部２２０をＪ状のボックス状に形成することにより、上記構造体を多量積層することができ、又、上記構造体の積層による空間使用を最小限に抑えることができる。
上記フィルム供給部２３０は、上記構造体の形態及び上記パイル糸を固定するフィルムを供給するためのものであり、上記構造体供給部２２０から供給される上記構造体の下面に向くように上記フィルムを供給し、また、上記フィルム供給部２３０は複数備えるが、本発明の一実施例では２つのフィルムローラー２３１ａ、２３１ｂ及びガイドローラー２３２ａ、２３２ｂを用いる。
これは、一つのフィルムローラー２３１ａに備えられたフィルムが残っていない場合、他のフィルムローラー２３１ｂのフィルムを直ぐに使用可能にすることで、人工芝の製造工程が円滑に行われるようにする。
なお、上記フィルムローラー２３１ａ、２３１ｂは、上記フィルムが巻き取られた(ｒｏｌｌ)ものであり、巻き取られた上記フィルムが繰り出されて供給されるように形成し、従来の一般的な形態のフィルムローラー２３１ａ、２３１ｂを用いることがことができる。
なお、上記ガイドローラー２３２ａ、２３２ｂは、上記フィルムを上記フィルムローラー２３１ａ、２３１ｂから後述する熱融着部２４０側にガイドするためのものであり、上記フィルムローラー２３１ａ、２３１ｂから繰り出される上記フィルムが離脱しなく安定的に移送させる。また、上記ガイドローラー２３２ａ、２３２ｂは複数備えることが可能である。
上記熱融着部２４０は、上記構造体と上記フィルムを熱融着するためのものであり、熱を用いて上記構造体の下面に備えられた上記フィルムと上記構造体を熱融着し、この際、上記フィルムと上記構造体の下面がより効果的に融着されるように、テンションを用いて上記構造体と上記フィルムを圧着する。
なお、上記熱融着部２４０で上記構造体及び上記フィルムを熱融着する時、上記構造体を貫通してタフティングされたパイル糸の一部は、上記構造体の下面に露出することになるが、この際、上記フィルムと熱融着され上記パイル糸の引き抜き強度及び耐久性がより堅固になる。
なお、上記熱融着部２４０は、上記構造体供給部２２０及び上記フィルム供給部２３０の後端に位置し、加熱ローラー２４１及びテンションローラー２４２ａ、２４２ｂを含む。
なお、上記加熱ローラー２４１は、上記フィルムに熱を加えるためのものであり、一定の温度に加熱されるローラーを用いることができ、また、上記加熱ローラー２４１の外周面に上記フィルムが接触して加熱される。上記加熱ローラー２４１は１４０〜１８０℃の温度で上記フィルムに熱を加えることができる。上記の温度範囲より低い場合は、フィルムの溶融が不十分で人工芝構造体の引き抜き強度が弱くなり、上記の温度範囲を超える場合は、フィルムの収縮及び人工芝構造体自体の収縮現象が発生する副作用があり得る。
なお、上記加熱ローラー２４１の外周面は、上記フィルムが融着されたり、くっつかないようにするために、テフロン又はエポキシを含む非接着性物質でコーティングする。
なお、上記テンションローラーは、上記フィルム及び上記構造体を圧着するためのものであり、複数備えられ、上記加熱ローラー２４１の円周よりも小さいものを用い、上記加熱ローラー２４１と所定距離だけ離隔して位置し、上記加熱ローラー２４１と上記テンションローラーを通過する上記構造体及び上記フィルムにテンションを発生させて圧着する。
図６は、本発明の一実施例による溶融部及び安定化部を備えた人工芝構造体の製造装置を示す図であり、図５の人工芝構造体の製造装置２００のＡ部分を図６のＢ部分に代えることが可能である。
図６に示すように、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造装置２００は、上記構造体と上記フィルム間の熱融着効率をより高めるための溶融部２５０及び上記構造体及び上記フィルムを安定化させるための安定化部２６０をさらに含むことができる。
上記溶融部２５０は、熱を用いて上記構造体の下面を溶融させるためのものであり、上記熱融着部２４０の前端に位置して、前記構造体と上記フィルムが熱融着される前に上記構造体の下面を溶融させて上記フィルム及び上記構造体間の熱融着効率を向上させる。
なお、上記溶融部２５０は、一般的な形態の加熱ローラー２４１のみを含んでもよいが、本発明の一実施例において上記溶融部２５０は、実質的に上述した熱融着部２４０と同一の構成を有する。
上記安定化部２６０は、上記構造体及び上記構造体に熱融着されたフィルムを安定化させるためのものであり、上記熱融着部２４０の後端に位置し、上記構造体及び上記構造体に熱融着されたフィルムに熱を加えることにより、物性の向上及び外観を安定化させる。
なお、上記安定化部２６０は、熱を用いる加熱ローラー２４１や熱風ファンなどを含むこともできるが、本発明の一実施例において上記安定化部２６０は、実質的に上述した熱融着部２４０と同一の構成を有する。
図７は、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造方法を示すブロック図である。
図７に示すように、本発明の一実施例による人工芝構造体の製造方法は、先ず、基布にパイル糸をタフティングして構造体を製織し(Ｓ２１０)、上記の製織された構造体は構造体供給部２２０に供給され、上記構造体供給部２２０は熱融着部２４０に上記構造体を供給する(Ｓ２２０)。上記ステップＳ２１０は省略可能であり、基布及び上記基布にタフティングされたパイル糸を含んだ既に製織された構造体を上記構造体供給部２２０で供給することも可能である。次に、上記構造体を固定するフィルムを供給するが、上記フィルムの供給は上記構造体の供給と同時に行っても良い。
なお、上記フィルムは、上記フィルム供給部２３０から上記構造体の下面に向くように供給し、上記構造体の下面とは上記パイル糸がタフティングされた側面の反対側を意味する。
なお、上記フィルム供給部２３０は、複数備えられ、複数のフィルムが用意されるため、一定量のフィルムが消費された場合にも上記フィルムの供給が途切れずに継続的に供給することができる(Ｓ２３０)。
次に、熱を用いて上記構造体の下面を溶融させるが、上記溶融部２５０で上記構造体の下面に熱を加え、また、上記構造体は上記基布に上記パイル糸が貫通してタフティングされるため、上記構造体の下面に露出した上記パイル糸の一定の部分も同時に溶融される(Ｓ２４０)。
次に、上記フィルム及び上記構造体を熱融着するが、この際には、上記熱融着部２４０のテンションローラー２４２ａ、２４２ｂで発生するテンションにより上記フィルムが上記構造体の下面に圧着され、上記熱融着部２４０の加熱ローラー２４１で発生した熱により上記構造体の下面に備えられた上記フィルムと上記構造体が熱融着される。
なお、上記構造体及び上記フィルムを熱融着する場合に、上記構造体のパイル糸と上記フィルムが同一のポリオレフィン材質からなるので、上記パイル糸と上記フィルムが互いに溶融されながら熱融着され、より向上した引き抜き強度及び耐久性を有し、物性の均一性を有するようになる(Ｓ２５０)。
次に、上記構造体及び上記構造体に熱融着された前記フィルムを安定化するために、上記安定化部２６０を通過する上記構造体及び上記構造体に熱融着された上記フィルムに熱を加えると、上記安定化部２６０は、上記フィルムの下面に熱を伝達して上記フィルムが上記構造体の下面に堅固に接着されて安定化される。
なお、上記構造体及び上記構造体に熱融着された前記フィルムに熱が加えることにより、物性が向上し外観を安定化させることができる。
なお、上記安定化部２６０を通過して人工芝構造体が製造され、上記人工芝構造体は、一般的な形態の巻取りロールを用いて巻き取ることができる。
なお、上記人工芝構造体は、上記パイル糸がタフティングされた上記基布の下面に上記フィルムが熱融着されており、上記パイル糸と上記フィルムが同一のポリオレフィン材質からなることから、熱により溶融され互いに熱融着される。
すなわち、上記人工芝構造体のパイル糸が上記フィルムと熱融着されてより堅固に固定され、別途のラテックスをコーティングしなくても一定の形態を維持することができる(Ｓ２６０)。
図８は、本発明の一実施例による人工芝構造体に熱融着される前のパイル糸と基布及びフィルムを示す断面図であり、図９は、本発明の一実施例による人工芝構造体を示す断面図であり、図１０は、本発明の一実施例による人工芝構造体の下面を示す底面斜視図である。
図８に示すように、本発明の一実施例による人工芝構造体は、ポリオレフィン材質のパイル糸１１がタフティングされた基布２１が備えられており、上記基布２１の下面に熱融着されるポリオレフィン材質のフィルム３１が備えられる。
なお、上記パイル糸１１は、上記基布２１の上面に芝のパイルを形成し、上記基布２１の下面に上記パイル糸１１の一部分が露出するように形成される。
なお、上記ポリオレフィン材質のフィルム３１は、上記基布２１の下面、すなわち上記パイル糸１１が芝のパイルの形態を有する側の反対側に熱融着される。
図９〜図１０に示すように、本発明の人工芝構造体１Ａは、上記パイル糸１１がタフティングされた基布２１の下面に上記フィルム３１が熱融着され、特に、上記パイル糸１１と上記フィルム３１が同一のポリオレフィン材質からなるので、熱によってより効率的に熱融着される。
なお、上記基布２１の下面に露出した上記パイル糸１１の一部分が熱により溶融される時、上記フィルム３１も溶融され、この際、上記パイル糸１１と上記フィルム３１とがより堅固に熱融着される。
なお、本発明の一実施例による人工芝構造体１Ａの下面を見ると、上記パイル糸１１が位置する部分は凸状に突出しているが、これは上記パイル糸１１の一部分と上記フィルム３１が溶融された部分であって、すなわち、熱融着により上記パイル糸１１と上記フィルム３１間が堅固に結合された部分である。
したがって、図７の製造方法により、図５の製造装置によって製造された人工芝構造体１Ａは、基布２１を貫通させてパイル糸１１をタフティングして上記基布の下面に上記パイル糸の一部分が露出した構造体と、上記構造体の下面に位置して上記構造体を固定させるフィルム３１とを含み、上記フィルム３１は、テンションにより上記構造体に圧着され、熱により上記構造体に熱融着される。
上記構造体のパイル糸１１と上記フィルム３１は、同一のポリオレフィン材質からなり、上記フィルムは、ＨＤＰＥ(Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)、ＬＤＰＥ(Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)及びＬＬＤＰＥ(Ｌｉｎｅｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)のうち少なくともいずれか一つを含む。例えば、上記フィルムの両面が同一の成分からなっても良く、上記フィルムの両面が異なる成分からなっても良い。例えば、上記フィルムの一面はＬＤＰＥ(Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)、他面はＨＤＰＥ(Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)からなるものを使用しても良い。この際、加熱ローラー２４１に接する面がＨＤＰＥ(Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)からなるフィルムを使用することが望ましい。上記加熱ローラーに接する面がＬＤＰＥ(Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)、又はＬＬＤＰＥ(Ｌｉｎｅｒ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)である場合、加熱ローラー２４１の高熱によりフィルムが加熱ローラー２４１に融着される可能性があるが、ＨＤＰＥ(Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ)である場合には、加熱ローラー２４１への融着が防止され、優れた形態の人工芝構造体を製造することができる。
上記フィルムの厚さは８０〜５００μｍが望ましく、上記フィルムは収縮防止剤をさらに含むことができる。
収縮防止剤が添加されたフィルムを用いて人工芝構造体を製造する場合には、６０℃、３０日を基準にすると、その収縮率が１.５％であって、収縮防止剤を添加しないフィルムを用いて製造する場合の収縮率１.０％よりも高いことが分かった。収縮防止剤は、例えば、ＣａＣＯ３を含むことができる。
本発明により製造された人工芝構造体１Ａの長期耐久性を実験した。
比較例として、本発明の人工芝構造体１Ａのフィルムの代わりに、パイル糸がタフティングされた基布の下面にラテックスでコーティングした。
耐摩耗及び浸水による引き抜き強度を実験したところ、耐摩耗１００回(実際に運動場で１００回以上をスライドした。)後、３時間の浸水を１回として初期から１０回までの引き抜き強度(ｋｇｆ)を測定した。上記引き抜き強度は公知の装置及び方法で測定した。
その結果は、下記の表２に示す。
上記表２に示すように、本願によって製造された人工芝構造体の場合には、耐摩耗１００回及び浸水サイクル１０回になっても、９.３１ｋｇｆの高い引き抜き強度を示し、初期から１０回まで８.０以下に引き抜き強度が低下せず８.０以上の高い引き抜き強度を示している。しかしながら、比較例の場合、初期には高い引き抜き強度を示すが、耐摩耗１００回及び浸水サイクル１０回になった場合、５.７９ｋｇｆの非常に低い引き抜き強度を示しており、３回以降からは６.９ｋｇｆ未満の引き抜き強度を示し、耐摩耗及び浸水により引き抜き強度が非常に弱くなったことを確認することができた。
したがって、本発明により製造された人工芝構造体は、ラテックスでコーティングされたものに比べてはるかに良好な引き抜き強度を示すことを確認することができた。
本発明は、人工芝構造体、人工芝構造体の製造方法及び製造装置に関するものであり、人工芝の産業分野にその利用可能性がある。
Claims (10)
- 人工芝構造体の製造装置において、
第１構造体を形成する第１基布及び第２基布を供給する基布供給部と、
前記第１構造体の上部にパイル糸をタフティングして前記第１構造体の下面に前記パイル糸の一部分が露出した第２構造体を製織する製織部と、
テンションを用いて前記第２構造体を圧着し、熱を用いて前記第２構造体の下面に露出した前記パイル糸を熱融着する熱融着部と、を含み、
前記熱融着部は、
前記第２構造体の下面に露出した前記パイル糸に接触して前記パイル糸に熱を加える加熱ローラーと、
前記加熱ローラーと所定の距離だけ離隔されて位置し、前記加熱ローラーで熱が加わる前記第２構造体及び前記パイル糸が圧着されるようにテンションを発生させるテンションローラーと、を含み、
前記テンションローラーは、前記加熱ローラーに対する前記第２構造体の搬送方向の上流側と下流側とのそれぞれに配置されるとともに、前記上流側のローラーと前記下流側のローラーとの間隔は前記加熱ローラーの径より小さいことを特徴とする人工芝構造体の製造装置。 - 前記加熱ローラーは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はエポキシでコーティングされ、
前記加熱ローラーは、１４０℃〜１８０℃の温度に加熱されることを特徴とする請求項１に記載の人工芝構造体の製造装置。 - 前記熱融着部は、複数備えられ、
前記製織部は、前記第１基布及び前記第２基布を圧着して前記第１構造体を形成する圧着ローラーをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の人工芝構造体の製造装置。 - 前記第２基布及び前記パイル糸は、同一のポリオレフィン材質からなることを特徴とする請求項３項に記載の人工芝構造体の製造装置。
- 人工芝構造体の製造装置において、
基布を貫通させてパイル糸をタフティングして前記基布の下面に前記パイル糸の一部分が露出した構造体を製織する製織部と、
前記構造体の下面に向くようにフィルムを供給するフィルム供給部と、
テンションを用いて前記構造体と前記フィルムを圧着し、熱を用いて前記構造体の下面に備えられた前記フィルムと前記構造体を熱融着する熱融着部と、を含み、
前記熱融着部は、
前記フィルムに接触して前記フィルムに熱を加える加熱ローラーと、
前記加熱ローラーと所定の距離だけ離隔されて位置し、前記加熱ローラーで熱が加わる前記フィルム及び前記構造体が圧着されるようにテンションを発生させるテンションローラーと、を含み、
前記テンションローラーは、前記加熱ローラーに対する前記構造体の搬送方向の上流側と下流側とのそれぞれに配置されるとともに、前記上流側のローラーと前記下流側のローラーとの間隔は前記加熱ローラーの径より小さいことを特徴とする人工芝構造体の製造装置。 - 前記加熱ローラーは、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はエポキシでコーティングされることを特徴とする請求項５に記載の人工芝構造体の製造装置。
- 前記熱融着部の前端に位置し、熱を用いて前記構造体の下面を溶融させる溶融部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の人工芝構造体の製造装置。
- 前記熱融着部の後端に位置し、
熱を用いて前記構造体及び前記構造体に熱融着されたフィルムを安定化する安定化部をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の人工芝構造体の製造装置。 - 前記構造体のパイル糸と前記フィルムは、同一のポリオレフィン材質からなることを特徴とする請求項８に記載の人工芝構造体の製造装置。
- 前記フィルム供給部は、複数備えられ、
前記フィルム供給部は、
前記フィルムが巻き取られたフィルムローラーと、
前記フィルムを前記熱融着部側にガイドするガイドローラーと、を含むことを特徴とする請求項９に記載の人工芝構造体の製造装置。
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