JP6518845B1 - マーブル模様のモノフィラメントを有する人工芝 - Google Patents

Abstract

本発明は、人工芝（１０００）の製造方法であって、液体ポリマー混合物（１００、４００、５００）を生成するステップ（１００）であって、前記ポリマー混合物が少なくとも２相系であり、前記相の第１相（４０２）が第１のポリマー及び第１の染料を含み、前記ポリマー混合物の前記相の第２相（４０４）が第２のポリマー及び第２の染料を含み、前記第２の染料が前記第１の染料とは異なる色を有し、前記第２のポリマーが前記第１のポリマーと同じ又は異なる種類であり、前記第１相及び前記第２相が非混和性であり、前記第１相が前記第２相内にポリマービーズを形成する、ステップ（１００）；前記ポリマー混合物を押し出して、前記第１の色及び第２の色のマーブル模様パターンを含むモノフィラメント（６０６）とするステップ（１０２）；前記モノフィラメントを急冷するステップ（１０４）；前記モノフィラメントを再加熱するステップ（１０６）；前記再加熱されたモノフィラメントを延伸し、前記ポリマービーズを糸状領域（８００）に変形させ、前記モノフィラメントを人工芝繊維（１００４）に形成するステップ（１０８）；前記人工芝繊維を人工芝裏材（１００２）に組み込むステップ（１１０）；を含む方法を提供する。

Description

本発明は、合成芝とも呼ばれる人工芝及び人工芝の製造に関する。本発明はさらに、芝生を模倣した繊維の製造に関し、特にポリマーブレンドに基づく人工芝繊維及びこれらの人工芝繊維から作られた人工芝カーペットの製品及び製造方法に関する。

人工芝又は人工芝生は、芝生に代えて使用される繊維からなる表面である。人工芝の構造は、人工芝が芝生に似た外観を有するように設計されている。通例、人工芝は、サッカー、アメリカンフットボール、ラグビー、テニス、ゴルフなどのスポーツ用、競技場用又は運動場用の表面として使用される。さらに人工芝は、修景用途によく使用される。

人工芝を使用する利点は、定期的な芝刈り、掘り起し、施肥及び散水などの芝生競技面又は修景面の手入れが不要となることである。散水は、例えば水使用に関する地域的制限のために困難なことがある。他の気候帯において、芝生の再成長と密生した芝生による被覆の再形成は、競技場での競技及び／又は運動による天然の芝生表面の損傷に比べて遅い。人工芝の競技場は、維持するために同様の注意及び労力を必要としないが、例えば汚れ及び破片を除去する必要並びに定期的なブラッシングの必要などの、多少の保守を要することがある。この保守は、競技又は運動中に繊維が踏み倒された後に、繊維の立ち上がりを助けるために行われ得る。５〜１５年の通常の使用期間にわたり、人工芝のスポーツ競技場が高度な機械的摩耗に耐えることができ、ＵＶに耐えることができ、熱サイクル又は熱エージングに耐えることができ、化学物質及び様々な環境条件との相互反応に耐えることができる場合、それは有益であり得る。それゆえ、人工芝が長い使用寿命を有し、耐久性があり、その使用期間にわたってその競技及び表面特性並びに外観を維持するなら、それは有益である。

多くの用途のために、天然の芝生の外観を忠実に再現する人工芝を製造することが企図されている。

さらに、容易に製造可能であり、マーブル模様の色パターンを有する人工芝を製造することが所望であり得る。

米国特許出願ＵＳ２０１０／０１７３１０２Ａ１号は、クラッド用材料が、コアに使用される材料の親水性とは異なる親水性を有することを特徴とする人工芝生を開示している。

ＵＳ２００７０１５４６６１Ａ１号は、天然の芝生を再現する合成芝生ヤーンについて記載している。押し出し機には、異なる色の縞模様の形態のＰＥなどの材料が供給される。押し出し機は、押し出された生成物が均一な着色を呈さないように制御される。しかし、この文献は、押し出し処理中に異なる色のＰＥ縞模様の均質な混合がどのように防止され得るかを開示していない。

ＷＯ２０１５／１４４２２３Ａ１号には、人工芝の製造方法が記載されている。この方法は、少なくとも３相系であるポリマー混合物を生成するステップを含む。ポリマー混合物は、第１のポリマー、第２のポリマー及び相溶化剤を含む。第１のポリマーと第２のポリマーは非混和性である。第１のポリマーは、第２のポリマー内に相溶化剤によって包囲されたポリマービーズを形成する。この方法は、ポリマー混合物を押し出してモノフィラメントとし、急冷して、再加熱し、延伸してポリマービーズを糸状領域に変形させ、人工芝繊維を人工芝カーペットに組み込むことを含む。

本発明は、独立請求項において、第１の色及び第２の色のマーブル模様パターンを含むモノフィラメントによって人工芝を製造する方法を提供する。実施形態は従属請求項に記載されている。

一態様において、本発明は、人工芝の製造方法を提供する。この方法は、以下のステップを含む：
− 液体ポリマー混合物を生成する。ポリマー混合物は、少なくとも２相系である。相の第１相は、第１のポリマー及び第１の染料を含む。ポリマー混合物の相の第２相は、第２のポリマー及び第２の染料を含む。第２の染料は、第１の染料とは異なる色を有する。第２のポリマーは、第１のポリマーと同じ又は異なる種類である。第１相及び第２相は非混和性である。第１相は、第２相内にポリマービーズを形成する；
− ポリマー混合物を押し出して、第１の色及び第２の色のマーブル模様パターンを含むモノフィラメントとする；
− モノフィラメントを急冷する；
− モノフィラメントを再加熱する；
− 再加熱されたモノフィラメントを延伸し、ポリマービーズを糸状領域に変形させ、モノフィラメントを人工芝繊維に形成する；
− 人工芝繊維を人工芝裏材に組み込む。

本発明の実施形態は、天然の芝生に生じる色、例えば緑色及び黄色、又は明るい緑色及び暗い緑色、又は緑色及び明るい褐色などの色を表現する、第１の色及び第２の色を使用し得る。前記実施形態は、天然の芝生の外観が非常に忠実に再現されるという利点を有し得る。他の実施形態において、他の色の組合せを用いて、マーブル模様であるが、必ずしも天然の芝生様でないパターンを生成し得る。

さらなる有益な態様において、相の一方がビーズの形態で第２相内に「乳化」された２つの異なる相に、２つの異なる染料が分離されている、液体ポリマー混合物の生成が有利であるのは、２つの染料の早期の混合を機械的に防止する特注押し出し機の使用又は製造が必ずしも必要でなく、これにより、第１の色及び第２の色の中間である色を有するモノフィラメントではなく、マーブル模様パターンを有するモノフィラメントが確実に生成されるためである。したがって、本発明の実施形態によって、単色モノフィラメントの生成に使用されるのと同じ押し出し機を、マーブル模様のモノフィラメントを生成するために使用することができる。これにより製造コストが低減し得て、単一の溶融押し出し装置を用いて生成できる人工芝の種類の多様性が向上し得る。

さらに、天然の芝生の質感を正確に再現する人工芝を提供するために、１つの複雑な紡糸口金ツールに供給する複数の押し出しヘッドを必要とする複雑な同時押し出しを必要としない。

さらなる有益な態様において、本発明の実施形態は、押し出される液体ポリマー混合物の生成及び押し出し処理自体が２つの染料の均質混合物を生成しないことを保証することができる。例えば、同じポリマー種に基づき、かつ、異なる色の顔料を含む２つ以上のＰＥ縞模様を同時に押し出し機に供給する場合、均質な中間色を有する押し出し生成物をもたらすであろう異なる染料の混合を防ぐために、温度、圧力、押し出し時間及び他の押し出しパラメータをきわめて慎重に選択する必要があろう。反対に、本発明の実施形態は、マーブル模様の繊維を生成することができ、かつ、温度上昇、押し出し機内での異なるポリマーの長い撹拌及び混合時間、圧力、並びに２つの染料の均質混合物を生成させ得る他の因子などの処理パラメータに対して特に安定している、人工芝繊維生成方法を提供する。この理由は、異なる染料を有する少なくとも２つのポリマーが異なる相を形成し、したがって、高温及び／又は広範囲の撹拌条件下でさえも混合しないためである。

さらなる有益な態様において、本発明の実施形態により、特に微細な粒状マーブル模様パターンを有するモノフィラメントが製造され得るのは、一方の相の小さな液滴を生成して、混合物が押し出されるまで、液体ポリマー混合物において乳化形態で安定化させることができるためである（例えば、図３ｂに示す単一モノフィラメントのマーブル模様パターンを参照のこと）。

さらなる有益な態様において、２つの異なる種類のポリマーが第１のポリマー及び第２のポリマーとして使用される場合でも、第２のポリマー及び任意の非混和性ポリマーは、互いから剥離し得ない。糸状領域は、第２のポリマー内に埋め込まれている。したがって、ポリマーを剥離させることは不可能である。

実施形態により、相溶化剤は、ポリマー混合物に添加され、第１のポリマー及び第２のポリマーと界面を接し、これにより２つの異なる種類のポリマーの剥離をさらに防止する。好ましくは、相溶化剤は、極性ポリマーと無極性ポリマーとの間の極性差によって相分離が引き起こされるポリマー混合物に添加される。

第１のポリマー及び第２のポリマーを使用することによって、人工芝繊維の特性の調整が可能となる。例えばより軟質のプラスチック、例えばＰＥは、より天然の芝生様のより柔らかい感触を人工芝に与えるために、質量分率がより大きいポリマー、例えば第２のポリマーに使用され得る。より剛性のプラスチック、例えばＰＡは、より高い弾力性及び安定性、並びに踏み倒された又は押し倒された後の弾性戻り能力を人工芝に与えるために、質量分率がより小さいポリマー、例えば第１のポリマー又は他の非混和性ポリマーに使用され得る。

さらなる利点はおそらく、押し出し処理中の流体力学のために、糸状領域が押し出し処理中にモノフィラメントの中央領域に集中しているが、同時に糸状領域のかなりの部分がモノフィラメントの表面上にも依然として存在し、マーブルパターンの外観を生成していることであり得る。したがって、モノフィラメントの中心にはより剛性の高い材料が集中し得て、モノフィラメントの外側又は外部領域にはより多くの量のより軟質のプラスチックが集中し得る。このことはさらに、剛性、表面平滑性及び表面着色並びに質感の両面に関して、より芝生様の特性を有する人工芝繊維をもたらし得る。

人工芝繊維を後で着色することと比較して、本方法の実施形態は、表面だけでなく内部にもマーブル色パターンを含むモノフィラメントを生じる。フィラメントを分割すべき場合には、フィラメントの表面が摩耗するか又はさもなければ損傷を受けるが、マーブル色パターンは、モノフィラメントの表面に限定されないため除去されないであろう。

さらなる利点は、人工芝繊維が改善された長期弾性を有することであり得る。これにより、人工芝が使用された後又は踏みつけられた後により自然に形状を回復し、立ち上がるため、人工芝を保守する必要が低減され得、繊維のブラッシングの必要が低減され得る。

アプローチＩ：異なる極性を有するポリマーの使用による相の分離
実施形態により、第１のポリマー及び第２のポリマーは、その一方が極性ポリマーであり、他方が無極性ポリマーである点で互いに異なる。極性差が主に第１のポリマーからなる第１相と主に第２のポリマーからなる第２相との相分離を引き起こすのに十分であるように、ポリマーを選択する。

実施形態により、第１のポリマーは、極性ポリマー、例えばポリアミド（ＰＡ）である。

実施形態により、第２のポリマーは、無極性ポリマー、例えばポリエチレン（ＰＥ）である。実施形態により、液体ポリマー混合物は、少なくとも３相系である。相の第３相は、相溶化剤を含む。第１相は、第２相内に第３相によって包囲されたポリマービーズを形成する。

実施形態により、ポリマー混合物は、０．０５〜８重量％、より優先的には０．２〜４重量％、より優先的には０．４〜２重量％の濃度の相溶化剤を含む。

ポリマービーズは、結晶部分及び非結晶部分を含む。ポリマービーズを延伸して糸状領域とすると、非結晶部分と比較して結晶部分のサイズが増大する。

実施形態により、ポリマー混合物の生成は、
第１のポリマーを相溶化剤と混合することによって、第１の混合物を形成するステップ；
第１の混合物を加熱するステップ；
第１の混合物を押し出すステップ；
押し出された第１の混合物を造粒するステップ；
造粒された第１の混合物を第２のポリマーと混合するステップ；及び
造粒された第１の混合物を第２のポリマーと共に加熱して、ポリマー混合物を形成するステップ；
を含む。

実施形態により、ポリマー混合物は、１〜３０重量％の第１のポリマーを含む。実施形態により、ポリマー混合物は、１〜２０重量％の第１のポリマーを含む。実施形態により、ポリマー混合物は、５〜１０重量％の第１のポリマーを含む。前記例において、重量の残りは、第２のポリマー及びポリマー混合物中に加えられた他の任意の追加の添加剤などの成分によって構成され得る。

実施形態により、ポリマー混合物は、７０〜９０重量％の第２のポリマーを含む。前記例において、重量の残りは、第１のポリマー及びポリマー混合物中に加えられた他の任意の追加の添加剤などの成分によって構成され得る。

実施形態により、第１のポリマーは、以下：ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）のいずれか１つである。

実施形態により、第２のポリマーは、以下：ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの混合物のいずれか１つである。

例えば、ＰＡは、第２のポリマーとして使用され得て、ＰＥは、第２のポリマーとして使用され得て、ＭＡＨなどの相溶化剤は、糸状領域に押し出されたＰＡビーズをＰＥ塊に埋め込むために使用される。一つの特定例により、５のメルトマスフローレート（１９０°／２．１６kgで測定）を有するＰＡ ６．６又はＰＡ６．６を第１のポリマーとして使用し、１．８のメルトフローレート（１９０°／２．１６kgで測定）を有するＰＥを第２のポリマーとして使用する。前記２つのポリマーのメルトフローレートの差は、相分離を誘発するのに十分ではないであろうが、極性差は、第１のポリマー及び第２のポリマーを別々の相へ分離させるのに十分であり、別々の相は第３相を形成する相溶化剤によって互いから分離することができる。

実施形態により、相溶化剤は、以下：グラフト化無水マレイン酸（ＭＡＨ）、エチレンエチルアクリラート（ＥＥＡ）、ポリエチレン又はポリアミドにグラフトされたマレイン酸；ポリエチレン、ＳＥＢＳ（スチレン エチレン ブチレン スチレン）、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル）、ＥＰＤ（エチレン−プロピレンジエン）又はポリプロピレンと不飽和酸又はその無水物、例えばマレイン酸、グリシジルメタクリラート、リシノールオキサゾリンマレイナート（maleinate）とのフリーラジカル開始グラフトコポリマーにグラフトされた無水マレイン酸；ＳＥＢＳとグリシジルメタクリラートとのグラフトコポリマー、ＥＶＡとメルカプト酢酸及び無水マレイン酸とのグラフトコポリマー；ＥＰＤＭと無水マレイン酸とのグラフトコポリマー；ポリプロピレンと無水マレイン酸とのグラフトコポリマー；ポリオレフィン−グラフト−ポリアミドポリエチレン又はポリアミド；並びにポリアクリル酸系相溶化剤のいずれか１つである。

異なる種類のポリマー、例えば上記の無極性ポリエチレン及び極性ポリアミドの混合物を使用することは、マーブル模様の色パターンを示し、より剛性の高いＰＡに起因する摩耗及び裂けに対する耐久性が向上し、同時に、純ＰＡ系のモノフィラメントと比較して表面がより平滑で弾性が向上した人工芝繊維が生成されるという利点を有する。相溶化剤は剥離（delaminization）を防止する。

アプローチＩＩ：異なるメルトマスフローレートを有する異なるポリマーの使用による相の分離
実施形態により、方法は、少なくとも第１のポリマー及び第２のポリマーが溶融するまで、第１のポリマー及び第２のポリマーの固体混合物を加熱することによって液体ポリマー混合物を生成することを含む。

第１相及び第２相の相分離は、第１のポリマー及び第２のポリマーのメルトマスフローレートの差によって、第１のポリマー及び第２のポリマーの溶融混合物の相分離が生じるように、第１のポリマー及び第２のポリマーを選択することによって達成される。例えば、これは、メルトマスフローレートが異なるポリマーを混合し、次いでメルトマスフローレートの差が特定の温度にて相分離を生じさせるのに十分であるか否かを試験するためにポリマー混合物を加熱することによって実験的に決定することができる。

実施形態により、ポリマー混合物の質量占有率がより小さいポリマーは、質量占有率がより大きいポリマーのメルトマスフローレート（１９０℃／２．１６kg）から少なくとも３ｇ／１０分異なるメルトマスフローレートを有する。

実施形態により、第１のポリマー（例えばより小さい質量占有率を有するもの、例えば第１のＰＥ変種）は、０．５〜５ｇ／１０分のメルトマスフローレート（１９０℃／２．１６kg）を有する。第２のポリマー（例えばより大きい質量占有率を有するもの、例えば第２のポリマー、例えば第２のＰＥ変種）は、８〜１００ｇ／１０分のメルトマスフローレート（１９０℃／２．１６kg）を有する。

第１の例により、４のメルトマスフローレート（１９０°／２．１６kgで測定）を有する第１の直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を第１のポリマーとして使用し、２０のメルトフローレート（１９０°／２．１６kgで測定）を有する第２のＬＬＤＰＥを第２のポリマーとして使用する。

第２の例により、０．９のメルトマスフローレート（１９０°／２．１６kgで測定）を有する第１のＬＬＤＰＥを第１のポリマーとして使用し、２０のメルトフローレート（１９０°／２．１６kgで測定）を有する第２のＬＬＤＰＥを第２のポリマーとして使用する。

メルトマスフローレートは、使用されるポリオレフィンの分子量、ひいては種類及び鎖長の関数である。実際に、メルトマスフローレートは、書籍若しくは製品説明から得ることができ、又は例えば、押し出し式可塑度計による熱可塑性プラスチックのメルトフローレートの標準試験方法であるＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って、実験的に容易に求めることができる。

実施形態により、第１のポリマーは、より小さい質量占有率を有するポリマーである。第１のポリマーは、例えば第１のＰＥ変種であり得る。第２のポリマーは、より大きい質量占有率を有するポリマーである。第２のポリマーは、例えば第２のＰＥ変種であり得る。第１及び第２のＰＥ変種は、上記のように異なるメルトマスフローレートを有する。特定のポリマー変種のメルトマスフローレートは、通常、特定のポリマー種の製造業者によって公表されているか、又は例えばＡＳＴＭ Ｄ１２３８に定義されているような標準メルトフロー測定によって実験的に容易に求めることができる。

いくつかの実施形態により、アプローチＩＩについては、例えば第１のポリマー及び第２のポリマー種の物理化学的特性が十分に類似しているため、剥離が起こらないであろう場合には、相溶化剤は不要である。これが当てはまらない場合、アプローチＩについて記載したように相溶化剤が使用され得る。

２つの異なるアプローチのおかげで、マーブル模様色の印象を生成するために、多数のポリマー種を組合せることができる。多くの場合、これは、任意の追加の製造ステップ又は化学化合物を用いずに達成され得る。２つの異なるポリマーの組合せから生じる追加の所望の効果、例えば耐摩耗性及び耐引裂き性の改善、弾性、表面平滑性、剛性、表面粗さなどの向上を達成することができる。

アプローチＩ及びＩＩのさらなる実施形態
実施形態により、ポリマー混合物の組成、押し出し塊温度、急冷浴温度及び／又は延伸係数によって、第１の染料の第２相への拡散が妨げられ、第２の染料の第１相への拡散が妨げられる。さらに前記条件により、所与の相の十分な数のポリマードメインが、ヒトの目によって解像可能であり、上記の異なる色の糸の繰返しパターンを有するマーブル模様構造を与えるように、急冷中に一体化することが可能となる。

実施形態により、ポリマー混合物の組成、押し出し処理条件及び／又は延伸係数は、ポリマー相の体積が非常に大きく、２つの異なる相が液体である時間が非常に短いために、染料のそれぞれ他の相への拡散が妨げられるように選択される。

実施形態により、押し出しは、４０〜１４０バールの圧力、より優先的には６０〜１００バールの圧力、より優先的には７０〜９０バール、例えば８０バールの圧力にて実施される。

実施形態により、押し出し時のポリマー混合物は、１９０〜２６０℃（「押し出し塊温度」）、より優先的には２１０〜２５０℃、さらにより優先的には２２０〜２４０℃の温度を有する。

実施形態により、延伸係数は、１．１〜８の範囲、より優先的には３〜７の範囲、さらにより優先的には４．５〜６の範囲である。本明細書で使用される「延伸係数」は、延伸ステップによって所与の人工芝モノフィラメントの長さが延長される係数である。

実施形態により、急冷溶液、例えば水浴は、１０〜６０℃、より優先的には２５℃〜４５℃、さらにより優先的には３２℃〜４０℃の温度（押し出しノズル又は穴の直後）を有する。急冷溶液の前記温度が有利であり得るのは、前記温度によって、モノフィラメントの押し出しと複数の液体ポリマー相の固化との間の定義された時間間隔内で、特定の相の複数のポリマードメインの一体化が可能となり、これにより固化によってポリマードメインのそれ以上の移動及び融合が妨げられる前に、所望の平均太さを有する第１のポリマーの糸が生じるためである。

さらに、ポリマー相が液体であり、染料が潜在的に他の相に拡散することができる生じた時間間隔は、非常に短いので、他の相への染料の著しい拡散が妨げられる。さらに、（押し出し時に認められたように）液体ポリマー混合物における高圧及び乱流条件下では、所与の相の複数のポリマードメインが一体化しないことが認められている。これらの「乱」条件下では、押し出されたモノフィラメントが押し出し直後に固化する場合には、第１のポリマー相の糸が非常に細いことが多いため、マーブル模様構造が認められないであろう。しかし、上記のような急冷液温度及び押し出し塊温度の使用により、同じ相の異なるポリマードメインは、ポリマー混合物流が層流になった後に一体化するのに十分な時間を有し、これによりサイズ及び太さが十分に大きい糸を形成し、例えば１５cm以内の距離にてヒトの目で見るとマーブル模様色の印象を与える。

実施形態により、押し出しは、８０バールの圧力にて実施され、押し出し時のポリマー混合物は、２３０℃の温度を有し、延伸係数は、５であり、急冷溶液、例えば水浴は、３５℃の温度を有する。

実施形態により、第１の染料及び第２の染料は、それぞれ無機染料、有機染料又はそれらの混合物である。上記の条件によって、基本的に、染料の極性又は分子量にかかわらず、染料のそれぞれの他の相への拡散が妨げられよう。

このことが有利であり得るのは、染料のそれぞれの他の相への拡散、ゆえに染料の混合が防止され、これにより、第１の染料及び第２の染料の任意の組合せについて、マーブル模様色表現が確実に生成されるためである。

実施形態により、ポリマー混合物は、０．２重量％〜４０重量％、より優先的には１〜１５重量％、より優先的には２〜１０重量％の第１のポリマーを含む。前記例において、重量の残りは、第２のポリマー及びポリマー混合物中に加えられた他の任意の追加の添加剤などの成分によって構成され得る。

実施形態により、ポリマー混合物は、６０重量％を超える、優先的には７０重量％を超える第２のポリマーを含む。ポリマー混合物の９０％超が第２のポリマーからなることが可能である。前記例において、重量の残りは、第１のポリマー及びポリマー混合物中に加えられた他の任意の追加の添加剤などの成分によって構成され得る。

実施形態により、モノフィラメントのマーブルパターンは、天然の芝生の色パターンを再現する。

実施形態により、第１の染料は、第１相の重量に対して０．５〜５重量％、より優先的には１．５〜２重量％の濃度のアゾ−ニッケル顔料複合体である。例えば、LANXESSのアゾ−ニッケル顔料「BAYPLAST（登録商標）Gelb 5GN」は、第１の染料として使用され得る。優先的には、第１の染料は、黄色、薄緑色又は黄緑色を有する。

実施形態により、第２の染料は、第２相の重量に対して０．００１〜０．３重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％の濃度のフタロシアニングリーンである。優先的には、第２の染料は、緑色又は暗緑色を有する。実施形態により、人工芝繊維は、人工芝裏材を超えて所定の長さに延長し、糸状領域は、所定長さの半分未満の長さを有する。

実施形態により、糸状領域は、２mm未満の長さを有する。

実施形態により、押し出し塊温度、ミキサーの撹拌パラメータは、押し出し前の溶融ポリマー混合物中のビーズの平均径が５０マイクロメートル未満、優先的には０．１〜３マイクロメートル、好ましくは１〜２マイクロメートルとなるように選択される。

押し出されたポリマー混合物が層流状態に達すると同じ相のポリマードメインを一体化させる急冷条件と組合された前記特徴は、これにより異なる２色の発生が優先的には５０〜１０００μmごとに、より優先的には１００〜７００μmごとに変化するマーブル構造の形成が支援されるであろうため、有利であり得る。

したがって、押し出しの間、第１のポリマーのポリマードメインは、第２のポリマー相内に非常に細かい粒状で分散され、第１の色を示すモノフィラメントの表面上の部分は、モノフィラメントが固化するまで、押し出し後の複数の第１相ドメインの一体化（融合）による粗粒化構造として生成され得る。このことにより、第１のポリマーと第２のポリマーがより良好に混合され得て、剥離が妨げられ得る。

実施形態により、ポリマー混合物は、以下：ワックス、艶消し剤、ＵＶ安定剤、難燃剤、酸化防止剤、顔料及びそれらの組合せのいずれか１つをさらに含む。

実施形態により、人工芝繊維の生成は、延伸モノフィラメントをヤーンに形成することを含む。複数、例えば４〜８本のモノフィラメントをヤーンに形成する又は仕上げることができた。

実施形態により、人工芝繊維の生成は、延伸モノフィラメントを織り込み、紡糸、撚糸、巻返し及び／又は結束して人工芝繊維とすることを含む。人工芝を製造するこの技術は、例えば、米国特許出願ＵＳ２０１２０１２５４７４Ａ１号から公知である。

実施形態により、人工芝繊維の人工芝裏材への組み込みは、人工芝繊維を人工芝裏材にタフティングして、人工芝繊維を人工芝裏材に結合することを含む。

実施形態により、人工芝繊維の人工芝裏材への組み込みは、人工芝繊維を人工芝裏材に織り込むことを含む。

さらなる態様において、本発明は、本明細書に記載した実施形態のいずれか１つの方法に従って製造された人工芝に関する。

さらなる態様において、本発明は、人工芝織物裏材と、人工芝裏材に組み込まれた人工芝繊維とを含む人工芝に関する。この人工芝繊維は、その表面に第１の色及び第２の色のマーブル模様パターンを含む、少なくとも１つのモノフィラメントを含む。モノフィラメントは、液体ポリマー混合物から押し出しステップにて生成されたモノフィラメントである。少なくとも１つのモノフィラメントの各々は：
糸状領域の形態の第１のポリマーであって、第１の色を有する第１の染料を含む、第１のポリマー；
第２のポリマーであって、第２の色を有する第２の染料を含む、第２のポリマー
を含み、糸状領域は、第２のポリマーに埋め込まれ、第１のポリマーは、第２のポリマーに非混和性である。

実施形態により、ポリマー混合物は、８０〜９０重量％の第２のポリマーを含む。この例において、重量の残りは、第１のポリマー、ポリマー混合物中に存在する場合には第３のポリマー、ポリマー混合物中に存在する場合には相溶化剤、及びポリマー混合物に加えられた他の任意の化学薬品又は添加剤によって構成され得る。

いくつかの例において、延伸モノフィラメントは、人工芝繊維として直接使用され得る。例えば、モノフィラメントは、単一繊維又はフィラメント（モノフィラメント）として押し出され、人工芝裏材に直接組み込むことができる。

他の例において、人工芝繊維は、束であってもよく、又は複数の延伸モノフィラメント繊維の群は、一般に、共にケーブル化、撚糸化、又は結束化される。いくつかの場合において、束は、いわゆる巻返しヤーンによって巻返され、巻返しヤーンは、ヤーン束を共に保持し、後のタフティング処理又は織り込み処理に備えさせる。

モノフィラメントは、例えば５０〜６００マイクロメートルの直径を有し得る。ヤーン重量は、通例５０〜３０００dtexに達し得る。

実施形態により、ポリマービーズは、結晶部分及び非結晶部分を含む。ポリマー混合物は、押し出し処理の間に加熱されやすく、第１のポリマー及びまた第２のポリマーの部分は、様々な領域においてより非結晶性の構造又はより結晶性の構造を有し得る。ポリマービーズを延伸して糸状領域とすると、第１のポリマー中の非結晶部分と比較して結晶部分のサイズが増大し得る。このことによって、例えば、第１のポリマーは、それが非結晶構造を有する場合よりもより剛性になり得る。このことにより、剛性がより高く、押し倒されたときに弾性戻り能力がより高い人工芝がもたらされ得る。モノフィラメントの延伸によって、場合により、第２のポリマー又は他の追加のポリマーは、その構造のより大きい部分で結晶性も向上し得る。この特定の例において、第１のポリマーは、ポリアミドであり得、第２のポリマーは、ポリエチレンであり得る。ポリアミドを延伸すると、結晶領域が増大して、ポリアミドがより硬くなるであろう。これは、他のプラスチックポリマーにも当てはまる。

ポリマー混合物が相溶化剤を含むアプローチＩＩによる一実施形態により、ポリマー混合物の生成は、第１のポリマーを相溶化剤及び第１の染料と混合することによって第１の混合物を形成するステップを含む。ポリマー混合物の生成は、第１の混合物を加熱するステップ、第１の混合物を押し出すステップ、押し出された第１の混合物を造粒するステップ、造粒された第１の混合物を第２のポリマー及び第２の染料と混合するステップ、並びに造粒された第１の混合物を第２のポリマーと共に加熱して、ポリマー混合物を形成するステップをさらに含む。ポリマー混合物を生成するこの詳細な方法は、第１のポリマー及び相溶化剤（第１の染料を含む）の第２のポリマー（第２の染料を含む）内への分布をきわめて正確に制御できるため、有利であり得る。例えば、押し出された第１の混合物のサイズ又は形状によって、ポリマー混合物中のポリマービーズのサイズが決定され得る。ポリマー混合物を生成する上述の方法では、例えば、いわゆる一軸押し出し法が使用され得る。

アプローチＩ及びＩＩについて採用可能な代わりの実施形態により、ポリマー混合物は、これを構成する成分すべてを一度に添加することによっても生成され得る。例えば、第１のポリマー、第２のポリマー、第１及び第２の染料、並びに存在する場合には相溶化剤は、すべて同時に共に添加することができる。追加のポリマー又は他の添加剤などの他の成分も、同時に共に加えることができる。ポリマー混合物の混合量は、次いで、例えば押し出しのための２軸フィードを使用することによって増加させることができる。均質に分布した第１の染料を含む第１のポリマーの混合物は、第１のフィードによって供給され得て、均質に分布した第２の染料を含む第２のポリマーの混合物は、第２のフィードによって供給される。この場合、適切な混合比率又は混合量を使用することによって、ポリマービーズの所望の分布を達成することができる。

本明細書で使用される「ポリマー混合物」は、少なくとも第１のポリマー及び第２のポリマーの混合物を含み、ポリマー混合物に添加される様々な添加剤も含むことがある。第１のポリマー及び第２のポリマーは、異なる種類のポリマー、例えばポリアミド及びポリエチレンであり得る。第１のポリマー及び第２のポリマーは、同じ種類、例えばポリエチレンであるが、炭素原子鎖の平均長さなどの１つ以上の特性が異なるポリマーであり得る。「ポリマー混合物」は、少なくとも２つの異なる相からなる。追加のポリマー又は相溶化剤が系に添加されると、２相系は、３相系、４相系、５相系又はそれ以上の相系に増加し得るため、さらなる相のそれぞれ又は少なくともいくつかは、それぞれ、ポリマー混合物の他のすべての相とは異なる色を有するデュー（due）を含む。第１のポリマーと第２のポリマーは、非混和性である。３以上の相系において、各相それぞれのポリマーは、非混和性である。第１のポリマーは、第２のポリマー内に（場合により相溶化剤によって包囲された）ポリマービーズを形成する。さらに、もしあれば、第３相の第３のポリマーは、第２相内（即ち第２のポリマー内）にビーズを形成し得る。

用語「ドメイン」、「ポリマードメイン」、「ポリマービーズ」又は「ビーズ」は、第２のポリマーに非混和性であるポリマーの局所的な領域、例えば液滴を示し得る。ポリマービーズは、いくつかの例において、円形状又は球形状又は楕円形状であってもよいが、不規則形状であってもよい。

本明細書で使用される「相」は、材料の多く又はすべての物理的特性が本質的に均一である空間領域（熱力学系）である。物理的特性の例としては、密度、屈折率、磁性及び化学組成が含まれる。簡単な説明は、相が、化学的に均一であり、物理的に区別でき、機械的に分離可能な材料の領域であるということである。例えば、第１のポリマー及び第２のポリマーを含むポリマー混合物は、溶融状態において、第１のポリマー及び第１の染料を有する第１相並びに第２のポリマー及び第２の染料を有する第２相を含み得る。

本明細書で使用される「ポリマー」は、ポリオレフィンである。

本発明の上述の実施形態の１つ以上は、組合された実施形態が相互に排他的でない限り、組合され得ることが理解される。

以下では、本発明の実施形態が、図面を参照して、単なる例示として、より詳細に説明される。
人工芝の製造方法の一例を説明するフローチャートを示す。 ポリマー混合物を生成する１つの方法を説明するフローチャートを示す。 モノフィラメントのマーブル模様表面の断面図を示す。 押し出し処理で生成された成形部品の写真を示す。 ポリマー混合物の断面を説明する図を示す。 ポリマー混合物のさらなる例を示す。 ポリマー混合物のモノフィラメントへの押し出しを説明する。 モノフィラメントの小さなセグメントの断面を示す。 モノフィラメントを延伸する効果を説明する。 延伸モノフィラメントの断面の電子顕微鏡写真を示す。 人工芝の一例の断面の一例を示す。

詳細な説明
これらの図において同じ番号を付した要素は、同等の要素であるか、又は同じ機能を果たす。先に論じた要素は、機能が同等であれば後の図で必ずしも論じられないであろう。

図１は、人工芝の製造方法の一例を説明するフローチャートを示す。まず、ステップ１００において、液体ポリマー混合物が生成される。ポリマー混合物は、少なくとも２相系である。第１相は、第１のポリマー及び第１の染料を含む。第２相は、第２のポリマー及び第２の染料を含む。いくつかの実施形態により、ポリマー混合物は、第３相、例えば第１相及び第２相の両方と非混和性である相溶化剤又はさらなるポリマーを含み得る。場合により、第３相は、第１の染料及び第２の染料とは異なる色を有する第３の染料を含み得る。第１のポリマー及び第２のポリマーは、非混和性であり、第１及び第２の染料は、基本的にそれぞれの相に限定され、即ち、液体ポリマー混合物が押し出されてモノフィラメントとして固化するまでの間に、染料は相のうち別の相へほぼ拡散しない。他の例において、同じく第２のポリマーと非混和性である第３、第４、又はさらには第５のポリマーなどの追加のポリマーが存在し得る。第１のポリマー又は追加の第３、第４若しくは第５のポリマーと組合せて使用される追加の相溶化剤も存在し得て、さらなるポリマーのそれぞれに各染料が存在し得る。

液体ポリマー混合物は、第１のポリマー及び第２のポリマー並びにもし存在すれば任意のさらなるポリマーを、前記ポリマーの融点より高い温度に加熱することによって生成され得る。これにより、液体ポリマー混合物は、溶融した第１のポリマーが溶融した第２のポリマー中にビーズの形態で確実に分散されるのに適した撹拌速度で場合により撹拌され得て、いくつかの実施形態において、相溶化剤を含む第３相は、ビーズの周囲に封筒層を構築し得る。

次のステップ１０２において、ポリマー混合物を押し出してモノフィラメントとする。次にステップ１０４において、モノフィラメントを急冷又は急速に冷却する。次にステップ１０６において、モノフィラメントを再加熱する。ステップ１０８では、再加熱されたモノフィラメントを延伸し、ポリマービーズを糸状領域に変形させ、モノフィラメントを人工芝繊維に形成する。

人工芝繊維を形成するために、モノフィラメントに対して追加のステップも実施され得る。例えば、モノフィラメントは、所望の特性を有するヤーンに紡糸され得又は織り込まれ得る。次にステップ１１０において、人工芝繊維を人工芝裏材に組み込む。ステップ１１０は、例えば人工芝繊維を人工芝裏材にタフティングする又は織り込むことであるが、これらに限定されない。次いでステップ１１２において、人工芝繊維は、人工芝裏材に結合される。例えば、人工芝繊維は、コーティング又は他の材料によって所定の位置に接着又は保持され得る。ステップ１１２は、任意のステップである。例えば、人工芝繊維が人工芝裏材に織り込まれている場合には、ステップ１１２を実施する必要はない場合がある。

図２は、液体ポリマー混合物を生成する１つの方法を説明するフローチャートを示す。この例では、生成される液体ポリマー混合物は、３相系である。最初に、ステップ２００において、第１のポリマーを第１の染料及び相溶化剤と混合することによって、第１の混合物を形成する。例えばポリマー混合物の難燃性若しくはＵＶ耐性を向上させるか又は流動特性を改善するために、このステップの間に追加の添加剤も添加され得る。次にステップ２０２において、第１の混合物を加熱する。次にステップ２０４において、第１の混合物を押し出す。次いでステップ２０６において、押し出された第１の混合物は次いで、造粒又は細断されて小片となる。次にステップ２０８において、造粒した第１の混合物を第２のポリマー及び染料と混合する。この時、追加の添加剤もポリマー混合物に添加され得る。最後に、ステップ２１０において、造粒した第１の混合物を第２のポリマー及び第２の染料と混合し、得られた混合物を加熱して液体ポリマー混合物を形成する。加熱及び混合は同時に行われ得る。得られた液体３相混合物において、第１相は、溶融した第１のポリマー及び第１の染料を含み得、第２相は、溶融した第２のポリマー及び第２の染料を含み得、第３相は、相溶化剤を含み得る。相の一部又は全部は、さらなる添加剤のうちの一部以上を含み得る。

他の実施形態（図示せず）により、第１の混合物は、上記の造粒した第１の混合物として形成される。さらに、第２の造粒混合物は、第２のポリマーを第２の染料と混合することによって生成される。このステップ中に追加の添加剤が添加され得る。次いで、第２の混合物を加熱し、押し出す。次いで押し出された第２の混合物を造粒又は細断して小片とし、造粒された第２の混合物を与える。造粒された第１の混合物及び第２の混合物を共に混合して加熱し、これにより液体ポリマー混合物を形成する。

図３ａは、本発明の実施形態によるモノフィラメントの表面の断面図を示す。「白色」ポリマードメイン又は（「糸」）３０２は、第１相に相当し、暗色ポリマードメイン３０４は、第２相に相当する。

実施形態により、異なる相及びそれぞれの色のポリマードメインの発生は、５０〜１０００μmごとに変化する。実施形態により、異なる相及びそれぞれの色のポリマードメインの発生は、押し出され及び延伸されたモノフィラメントの１００〜７００μmごとに変化する。例えば、第１のポリマードメイン及び第２のポリマードメインの中心間の距離ｄは、約３００μmであり得る。

図３ｂは、押し出し処理で生成された成形部品の写真を示す。

成形部品の第１部分３１４は、相の分離が押し出し孔に隣接して発生した範囲を示す。この範囲では、溶融ポリマー混合物は、高圧下にあり、乱流特性を示す。（高圧条件及び乱流条件下の）範囲３１４では、同じ相のドメインが一体化して目視可能なマーブル模様パターンを生成するための十分な時間を有していないのは、固化時に領域３１４における個々のポリマードメインが細すぎるためである。

成形部品の第２部分３１８は、相の分離が押し出し孔から十分に離れて発生した範囲を示す。急冷液体中の急冷処理の終了時のモノフィラメントの状態に相当するこの範囲では、溶融ポリマー混合物は、低圧（例えば環境空気の圧力）下にあり、層流特性を示す。範囲３１８において、同じ相のドメインは、（例えば緑色又は暗緑色の）背景ポリマー相から明確に分離することができる特定の色（例えば黄色又は薄緑色）の明瞭に目視可能な糸状領域３１０に一体化するための十分な時間を有する。このため、本発明の実施形態による押し出され急冷されたモノフィラメントの状態に相当する範囲３１８が目視可能なマーブル模様パターンを含むのは、固化時に領域３１８における個々のポリマードメインが５０〜１０００μmごと、例えば３００μmごとに変化するためである。

図示の例では、ポリマードメイン３１０は、黄色であり、ポリアミドからなる第１のポリマーに相当し得て、ポリマー領域３１２は、緑色であり、ＰＥ相又はＰＰ相に対応し得る。

図４は、液体ポリマー混合物４００の断面を説明する図を示す。ポリマー混合物４００は、第１のポリマー及び第１の染料を有する第１相並びに第２のポリマー及び第２の染料を有する第２相４０４を少なくとも含む。図示された実施形態において、ポリマー混合物は、主に又は単独で相溶化剤を含む第３相４０６を含む。第３相は、第１の染料若しくは第２の染料若しくは第３の染料を含み得るか、又は全く染料を含み得ない。第１相及び第２相は、非混和性である。第１のポリマー及び第１相は、（主に第２のポリマーからなる）第２相よりも豊富ではない。第１相４０２は、相溶化剤相４０６によって包囲され、第２相４０４内に分散されて示されている。相溶化剤相４０６によって包囲された第１相４０２は、多数のポリマービーズ４０８を形成する。ポリマービーズ４０８は、ポリマー混合物の混合の程度及び温度に応じて、球形若しくは楕円形であり得るか、又は不規則形状でもあり得る。ポリマー混合物４００は、３相系の一例である。相溶化剤相４０６は、第１相４０２を第２相４０６から分離する。

図５は、ポリマー混合物５００のさらなる例を示す。図５に示す例は、図４に示す例と同様であるが、ポリマー混合物５００は、第３のポリマーを有する第４相５０２をさらに含む。ポリマービーズ４０８のいくつかは、今や第３のポリマーから構成されている。図５に示すポリマー混合物５００は、４相系である。４つの相は、第１のポリマー及び第１の染料を含む第１相４０２、第２のポリマー及び第２の染料を含む第２相４０４、相溶化剤を含む第３相４０６並びにさらなるポリマー５０２を含む第４相５０２で構成されている。第１相４０２及び第４相５０２は、互いに混和性ではなく、第２相４０４又は第３相と混和性でない。第３相としての相溶化剤は、第１相を第２相から分離し、第４相５０２を第２相４０４から分離する。

この例において、第１相（及びそれぞれの第１のポリマー）及び第４相（及びそれぞれのポリマー）の両方に同じ相溶化剤が使用される。他の例では、第１相４０２及び第４相５０２に異なる相溶化剤が使用され得る。

例えば、第１の造粒混合物及び第２の造粒混合物を形成することによって、４相ポリマー混合物が生成され得る。造粒された第１の混合物は、第１のポリマー、第１の染料及び相溶化剤を混合し、第１の混合物を加熱し、第１の混合物を押し出して、押し出された第１の混合物を造粒することによって形成される。造粒された第２の混合物は、第３のポリマー、第３の染料及び相溶化剤（第１の混合物を生成するために使用されたのと同じ又は異なる相溶化剤）を混合し、第２の混合物を加熱し、第２の混合物を押し出して、押し出された第２の混合物を造粒することによって形成される。ポリマー混合物の生成は、第１の造粒混合物及び第２の造粒混合物を、第２のポリマー及び第２のポリマーの溶融から生じる第２相中に残存するであろう第２の染料と混合することをさらに含む。ポリマー混合物の生成は、第１の造粒混合物及び第２の造粒混合物を第２のポリマーと共に加熱して液体ポリマー混合物を形成するステップをさらに含む。この方法は、２つの異なるポリマー及びさらなる（第２の）ポリマーに埋め込まれたそれぞれの染料を使用して、ポリマー混合物を製造し、ポリマービーズのサイズ及び分布を制御する正確な手段を提供し得て、通例、ＰＥはなお他の（第２の）染料を含む。したがって、得られたマーブルの質感は、第１相中の第１の染料から生じる第１の色、第１のポリマー又は第３のポリマーを含むビーズを包囲する第２（ＰＥ）相中の第２の染料から生じる第２の色及び第３相５０２中の第３の染料から生じる第３の色の、３つの異なる色を含み得る。したがって、天然の芝生の外観を忠実に反映する、複雑なマーブル模様の色パターンを生成することができる。

これに代わるものとして、ポリマー混合物は、第１のポリマー及び第１の染料、第２のポリマー及び第２の染料、第３のポリマー並びに１種以上の相溶化剤をすべて同時に添加し、次いでこれらをより激しく混合することによって作製することができる。この場合の第１の染料、第２の染料及び第４の染料は、混合物を溶融させた後に、各染料がそれぞれの相に移動するように選択されねばならない。例えば、第１の染料は、極性であり、第１の極性ポリマーを主成分とする第１相中に移動し得る。第２の染料は、無極性であり、第２の無極性ポリマーを主成分とする第２相中に移動し得る。第３の染料は、第３のポリマーが混合物に添加される前に、第３のポリマーに共有結合させることができる。

図６は、ポリマー混合物のモノフィラメントへの押し出しを説明する。ポリマー混合物６００の量が示されている。ポリマー混合物６００内には多数のポリマービーズ４０８が存在する。ポリマービーズ４０８は、第２のポリマーと混和性ではなく、相溶化剤によって第２のポリマーから分離されてもいる１つ以上のポリマーから構成され得る。スクリュー、ピストン又は他の装置を使用して、ポリマー混合物６００をプレート６０２の穴６０４を通じて押し込む。これにより、ポリマー混合物６００が押し出されてモノフィラメント６０６となる。モノフィラメント６０６は、ポリマービーズ４０８も含有するものとして示されている。第２相４０４中の第２のポリマー及びポリマービーズ４０８は、共に押し出される。いくつかの例において、第２のポリマーは、第１のポリマーを含むポリマービーズ４０８より粘性が低くなり、ポリマービーズ４０８は、モノフィラメント６０６の中心に集中する傾向となろう。このことによって最終人工芝繊維にとって好ましい特性がもたらされ得るのは、このことによってモノフィラメント６０６のコア領域における糸状領域の集中がもたらされ得るためである。しかし、第１相及び第２相、特に第１のポリマー及び第２のポリマーの組成は、（例えばポリマー鎖長、側鎖の数及び種類などに関して）第１相が第２相よりも高い粘度を有し、モノフィラメントのコア領域にビーズ及び糸状領域が集中するように選択され、これにより、モノフィラメントの表面に十分な量のビーズ及び糸状領域がなお存在して、モノフィラメントの表面にマーブル模様色の質感が生じる。

図７は、モノフィラメント６０６の小さなセグメントの断面を示す。モノフィラメントは再び、ポリマービーズ４０８が混合された第２のポリマー４０４を含むものとして示されている。ポリマービーズ４０８は、図示しない相溶化剤によって第２のポリマーから分離されている。糸状構造を形成するために、モノフィラメント６０６の一部を加熱し、次いでモノフィラメント６０６の長さに沿って延伸する。これは、延伸方向を示す矢印７００によって説明される。第１のポリマー及び第２のポリマーは、異なる色を有する。モノフィラメントの表面が摩耗した場合、２つの異なる染料が表面領域に限定されないため、マーブル模様の色パターンがなお目視可能である。それにもかかわらず、第１相を微細粒状に第２相に埋め込むことによって、２つの異なるポリマー又はポリマー相の剥離が防止される。

図８は、モノフィラメント６０６を延伸する効果を説明する。図８には、延伸モノフィラメント６０６の断面の一例が示されている。図７のポリマービーズ４０８は、延伸されて糸状構造８００となっている。ポリマービーズ４０８の変形量は、モノフィラメント６０６が延伸された程度に依存するであろう。

例は、合成芝とも呼ばれる人工芝の製造に関し得る。特に、本発明は、機械特性（柔軟性、表面摩擦）及び光学特性（色の質感）の両方に関して芝生を模倣する繊維の製造に関する。繊維は、混和性ではなく、材料特性、例えば剛性、密度、極性、並びに２つの異なる染料による光学特性が異なる、第１相及び第２相からなる。いくつかの実施形態において、繊維はさらに、相溶化剤及びさらなる成分を含み得る。

第１のステップにおいて、ポリマー及び染料並びに場合によりいくつかの追加の物質をそれぞれ含む２つ以上の異なる相を含むポリマー混合物が生成され、これにより第２のポリマーの量がポリマー混合物の約８０〜９０質量％である。主に第１のポリマーからなり得る第１相の量は、ポリマー混合物の５〜１０質量％であり得、大部分又は完全に相溶化剤からなる第３相の量は、ポリマー混合物の５〜１０質量％であり得る。押し出し技術を使用すると、第２のポリマーのポリマーマトリックス中に分散され、第２相とは異なる色を有する、相溶化剤によって包囲された第１のポリマーの液滴又はビーズの混合物が生じる。

押し出し中に使用される溶融温度は、使用されるポリマー及び相溶化剤の種類に依存する。しかし、溶融温度は通例、２３０℃〜２８０℃である。

フィラメント又はフィブリル化テープとも呼ばれることがあるモノフィラメントは、混合物を繊維製造押し出しラインに供給することによって製造される。溶融混合物が押し出し工具、即ち紡糸口金プレート又はワイドスロットノズルを通過し、メルトフローを形成してフィラメント形態又はテープ形態として、紡糸水浴中で急冷又は冷却され、異なる回転速度を有する回転加熱ゴデット及び／又は加熱炉を通過することによって乾燥及び延伸される。

次いで、モノフィラメント又はテープは、さらなる加熱炉及び／又は一組の加熱ゴデットを通過する第２ステップにおいて、オンラインでアニーリングされる。

この手順により、（場合により相溶化剤相によって包囲されている）第１相のビーズ又は液滴は、長手方向に延伸されて、小繊維様の線形構造を形成する。線形構造の大部分は、第２のポリマーのポリマーマトリックス中に完全に埋め込まれているが、かなりの部分、例えば線形構造の５％以上がモノフィラメントの表面にある。

図９は、上記の方法の一例を使用して製造された延伸モノフィラメントの断面の顕微鏡写真を示す。延伸モノフィラメント６０６内の水平の白い縞は、糸状構造８００である。これらの糸状構造のいくつかは、８００と表示されている。糸状構造８００は、第１のポリマーの小さい線形構造を第２のポリマー内に形成するものとして示すことができる。

得られた繊維は、複数の利点、即ち耐久性及び長期弾性と組合された柔軟性を有し得る。ポリマーの異なる剛性及び曲げ特性の場合、繊維は、より良好な弾力性を示すことができ（これは、繊維が踏み倒されると、弾性戻りするであろうことを意味する）。剛性の第１のポリマーの場合には、ポリマーマトリックス内に構築された小さい線形繊維構造は、繊維のポリマー強化を提供している。

第１のポリマー及び第２のポリマーによって形成された複合体による境界設定は、第２のポリマーの短繊維が第１のポリマーによって与えられたマトリックスに埋め込まれているために防止される。

図１０は、人工芝１０００の一例の断面の一例を示す。人工芝１０００は、人工芝裏材１００２を含む。人工芝繊維１００４は、人工芝裏材１００２の中にタフティングされている。人工芝裏材１００２の底部にコーティング１００６が示される。コーティングは、人工芝繊維１００４の人工芝裏材１００２への結合又は固定に役立ち得る。コーティング１００６は、任意であり得る。例えば人工芝繊維１００４は、代わりに人工芝裏材１００２に織り込まれ得る。様々な種類の接着剤、コーティング又は粘着剤をコーティング１００６に使用することができる。人工芝繊維１００４は、人工芝裏材１００２の上方に距離１００８だけ延長するものとして示されている。距離１００８は、本質的に人工芝繊維１００４のパイルの高さである。人工芝繊維１００４内の糸状領域の長さは、距離１００８の半分以下である。

１００−１１０ ステップ
２００−２１０ ステップ
３０２ 第１の染料の第１の色
３０４ 第２の染料の第２の色
３１０ 一体化された黄色の第１相ドメイン
３１２ 一体化された緑色の第２相ドメイン
３１４ 乱流成形部品領域
３１８ 層流成形部品領域
ｄ 異なる色の領域間の平均距離
４００ ポリマー混合物
４０２ 第１相
４０４ 第２相
４０６ 相溶化剤を含む第３相
４０８ ポリマービーズ
５００ ポリマー混合物
５０２ 第３のポリマー
６００ ポリマー混合物
６０２ プレート
６０４ 穴
６０６ モノフィラメント
６０６’ 延伸モノフィラメント
７００ 延伸方向
８００ 糸状構造
１０００ 人工芝
１００２ 人工芝カーペット
１００４ 人工芝繊維（パイル）
１００６ コーティング
１００８ パイルの高さ

Claims (27)

1. 人工芝（１０００）の製造方法であって、
   液体ポリマー混合物（１００、４００、５００）を生成するステップ（１００）であって、前記ポリマー混合物が少なくとも２相系であり、前記相の第１相（４０２）が第１のポリマー及び第１の染料を含み、前記ポリマー混合物の前記相の第２相（４０４）が第２のポリマー及び第２の染料を含み、前記第２の染料が前記第１の染料とは異なる色を有し、前記第２のポリマーが前記第１のポリマーと同じ又は異なる種類であり、前記第１相及び前記第２相が非混和性であり、前記第１相が前記第２相内にポリマービーズを形成する、ステップ（１００）；
   前記ポリマー混合物を押し出して、前記第１の色及び第２の色のマーブル模様パターンを含むモノフィラメント（６０６）とするステップ（１０２）；
   前記モノフィラメントを急冷するステップ（１０４）；
   前記モノフィラメントを再加熱するステップ（１０６）；
   前記再加熱されたモノフィラメントを延伸し、前記ポリマービーズを糸状領域（８００）に変形させ、前記モノフィラメントを人工芝繊維（１００４）に形成するステップ（１０８）；
   前記人工芝繊維を人工芝裏材（１００２）に組み込むステップ（１１０）；
   を含む方法。
2. 前記第１のポリマー及び第２のポリマーの一方が極性ポリマーであり、他方が無極性ポリマーであり、前記極性ポリマーと前記無極性ポリマーとの極性差によって前記第１相と前記第２相の相分離が生じるように、前記第１のポリマー及び第２のポリマーが選択される、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２のポリマーが無極性ポリマーであり、及び／又は前記第１のポリマーが極性ポリマーである、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記液体ポリマー混合物が少なくとも３相系であり、前記相の第３相（４０６）が相溶化剤を含み、前記第１相が前記第２相内に前記第３相によって包囲されたポリマービーズ（４０８）を形成する、請求項１〜３のいずれか一項記載の方法。
5. 前記ポリマービーズが結晶部分及び非結晶部分を含み、前記ポリマービーズを延伸して糸状領域とすることによって、前記非結晶部分と比較して前記結晶部分のサイズが増大する、請求項１〜４のいずれか一項記載の方法。
6. 前記ポリマー混合物の生成が、
   前記第１のポリマーを前記相溶化剤と混合することによって、第１の混合物を形成するステップ（２００）；
   前記第１の混合物を加熱するステップ（２０２）；
   前記第１の混合物を押し出すステップ（２０４）；
   前記押し出された第１の混合物を造粒するステップ（２０６）；
   前記造粒された第１の混合物を前記第２のポリマーと混合するステップ（２０８）；及び
   前記造粒された第１の混合物を前記第２のポリマーと共に加熱して、ポリマー混合物を形成するステップ（２１０）；
   を含む、請求項１〜５のいずれか一項記載の方法。
7. 前記第１のポリマーが以下：ポリアミド、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）及びポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）のいずれか１つである、請求項１〜６のいずれか一項記載の方法。
8. 前記第２のポリマーが以下：ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの混合物のいずれか１つである、請求項１〜７のいずれか一項記載の方法。
9. 前記相溶化剤が以下：グラフト化無水マレイン酸（ＭＡＨ）；エチレンエチルアクリラート（ＥＥＡ）；ポリエチレン又はポリアミドにグラフトされたマレイン酸；ポリエチレン、ＳＥＢＳ、ＥＶＡ、ＥＰＤ又はポリプロピレンと不飽和酸又はその無水物、例えばマレイン酸、グリシジルメタクリラート、リシノールオキサゾリンマレイナート（maleinate）とのフリーラジカル開始グラフトコポリマーにグラフトされた無水マレイン酸；ＳＥＢＳとグリシジルメタクリラートとのグラフトコポリマー、ＥＶＡとメルカプト酢酸及び無水マレイン酸とのグラフトコポリマー；ＥＰＤＭと無水マレイン酸とのグラフトコポリマー；ポリプロピレンと無水マレイン酸とのグラフトコポリマー；ポリオレフィン−グラフト−ポリアミドポリエチレン又はポリアミド；並びにポリアクリル酸系相溶化剤のいずれか１つである、請求項２〜９のいずれか一項記載の方法。
10. 前記第１相及び前記第２相の前記相分離が、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーのメルトマスフローレートの差によって、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーの溶融混合物の相分離が生じるように、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーを選択することによって達成される、請求項１〜９のいずれか一項記載の方法。
11. 前記第１のポリマーが１９０℃／２．１６kgにて測定したとき、前記第２のポリマーのメルトマスフローレートから少なくとも３ｇ／１０分異なるメルトマスフローレートを有する、請求項１０に記載の方法。
12. 前記第１のポリマーが１９０℃／２．１６kgにて測定したとき、０．５〜５ｇ／１０分のメルトマスフローレートを有し；及び
    前記第２のポリマーが１９０℃／２．１６kgにて測定したとき、８〜１００ｇ／１０分のメルトマスフローレートを有する、
    請求項１又は１０〜１１のいずれか一項記載の方法。
13. 前記押し出しが４０〜１４０バール、より優先的には６０〜１００バールの圧力にて実施される、請求項１〜１２のいずれか一項記載の方法。
14. 前記液体ポリマー混合物の前記生成が、前記ポリマー混合物を加熱して、押し出し時に１９０〜２６０℃の温度、より優先的には２１０〜２５０℃の温度に達することを含む、請求項１〜１３のいずれか一項記載の方法。
15. 前記延伸が前記再加熱されたモノフィラメントを１．１〜８の範囲の、より優先的には３〜７の範囲の延伸係数に従って延伸することを含む、請求項１〜１４のいずれか一項記載の方法。
16. 前記急冷が１０〜６０℃、より優先的には２５℃〜４５℃の温度を有する急冷溶液中で実施される、請求項１〜１５のいずれか一項記載の方法。
17. 前記ポリマー混合物が０．２〜４０重量％の前記第１のポリマーを含む、請求項１〜１６のいずれか一項記載の方法。
18. 前記ポリマー混合物が１〜１５重量％の前記第１のポリマーを含み、優先的には２〜１０重量％の前記第１のポリマーを含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
19. 前記ポリマー混合物が７０重量％を超える前記第２のポリマーを含み、優先的には７０〜９０重量％の前記第２のポリマーを含む、請求項１〜１８のいずれか一項記載の方法。
20. 前記モノフィラメントのマーブルパターンにおいて、前記２つの異なる色の発生が５０〜１０００μmごと、より優先的には１００〜７００μmごとに変化する、請求項１〜１９のいずれか一項記載の方法。
21. 前記モノフィラメントのマーブルパターンが天然の芝生の色パターンを再現する、請求項１〜２０のいずれか一項記載の方法。
22. 前記第１の染料が前記第１相の重量に対して０．５〜５重量％、より優先的には１．５〜２重量％の濃度のアゾ−ニッケル顔料複合体であり、及び／又は前記第２の染料が前記第２相の重量に対して０．００１〜０．３重量％、好ましくは０．０５〜０．２重量％の濃度のフタロシアニングリーンである、請求項１〜２１のいずれか一項記載の方法。
23. 前記人工芝繊維が、前記人工芝裏材を超えて所定の長さ（１００８）に延長し、糸状領域が前記所定の長さの半分未満の長さを有する、請求項１〜２２のいずれか一項記載の方法。
24. 前記糸状領域が２mm未満の長さを有する、請求項１〜２３のいずれか一項記載の方法。
25. 前記人工芝繊維の生成が、前記延伸モノフィラメントを織り込み、紡糸、撚糸、巻返し及び／又は結束して人工芝繊維とすることを含む、請求項１〜２４のいずれか一項記載の方法。
26. 前記人工芝繊維の前記人工芝裏材への組み込みが：
    前記人工芝繊維を前記人工芝裏材にタフティングして、前記人工芝繊維を前記人工芝裏材に結合すること；又は
    前記人工芝繊維を前記人工芝裏材に織り込むこと
    を含む、請求項１〜２５のいずれか一項記載の方法。
27. 人工芝織物裏材（１００２）及び前記人工芝裏材に組み込まれた人工芝繊維（１００４）を含む人工芝（１０００）であって、前記人工芝繊維がその表面に第１の色及び第２の色のマーブル模様パターンを含む少なくとも１つのモノフィラメントを含み、前記モノフィラメントが液体ポリマー混合物から押し出しステップにて生成されたモノフィラメントであり、
    前記ポリマー混合物が少なくとも２相系であり、前記相の第１相（４０２）が前記第１のポリマー及び前記第１の染料を含み、前記ポリマー混合物の前記相の第２相（４０４）が前記第２のポリマー及び前記第２の染料を含み、前記第２のポリマーが前記第１のポリマーと同じ又は異なる種類であり、前記第１相及び前記第２相が非混和性であり、前記第１相が前記第２相内にポリマービーズを形成し、
    前記第１相及び前記第２相の相分離が：
    ａ）前記第１のポリマー及び第２のポリマーの一方が極性ポリマーであり、他方が無極性ポリマーであり、前記極性ポリマーと前記無極性ポリマーとの極性差によって前記第１相と前記第２相の相分離が生じるように、前記第１のポリマー及び第２のポリマーが選択される；又は
    ｂ）前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーのメルトマスフローレートの差によって、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーの溶融混合物の相分離が生じるように、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーを選択される；
    ことによって引き起こされ、
    前記少なくとも１つのモノフィラメントの各々が：
    糸状領域（８００）の形態の第１のポリマーであって、第１の色を有する第１の染料を含む、第１のポリマー；
    第２の色を有する第２の染料を含む第２のポリマーであって、第２の染料が第１の染料とは異なる色を有する、第２のポリマー；
    を含み、前記糸状領域が前記第２のポリマーに埋め込まれ、前記第１のポリマーが前記第２のポリマーに非混和性である、人工芝（１０００）。

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