人工芝用充填材及びこれを含む人工芝
裏材及び前記裏材対面から上方に延びるパイル要素を具備するパイルファブリックと、前記パイル要素が少なくとも部分的に充填材層中に埋め込まれるようにパイルファブリックの上面に充填された充填材層と、を備え、充填材層は、弾性充填材と高硬度樹脂充填材とを含む、人工芝が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示された技術は、人工芝充填材及びこれを含む人工芝に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工芝は、米国で初めて開発され、１９６５年から使用されている。人工芝は、プラスチックフィラメントからなる繊維が下にある裏材（backing）から上方に延びた構造を有する。しかし、人工芝は、天然芝と比較して硬く、滑りやすい表面のために使用者が滑ってしまい、その使用が次第に減少している。１９９０年代後半に、人工芝は、軟質プラスチックのフィラメントからなる長い繊維を下にある裏材上に構築し、長い繊維の間の空間を小さいチップのゴム及び／または砂などの充填材で満たすことによって弾性及び低い滑り抵抗性（sliding resistance)が向上し、最近、学校運動場をはじめとしてサッカー場、野球場などに使用が拡大されている。
【０００３】
人工芝用充填材は、様々な形態で使用することができ、砂のみを使用する形態、廃タイヤから作られたゴムチップのみを使用する形態、下面に砂を敷設し、上面にゴムチップを敷設した２層構造を使用する形態、ゴムチップと砂との混合物を使用する形態、及びゴムチップとゴムがコーティングされた砂との混合物を使用する形態などがある。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態において、人工芝は、裏材と該裏材から上方に延びるパイル要素（pile elements）とを具備したパイルファブリック（pile fabric）と、パイル要素が少なくとも部分的に充填材層中に埋め込まれるように裏材上に充填された充填材層とを備える。充填材層は、ショア（Shore）Ａ４０〜９０の硬さを有する弾性充填材と、ショアＤ５０〜ロックウェル（Rockwell）Ｒ１２０の硬さを有する高硬度樹脂充填材とを含む。高硬度樹脂充填材は、合成樹脂マトリックス（matrix)と該合成樹脂マトリックス内に分散された無機フィラーとを含む。
【０００５】
他の実施形態において、人工芝の製造方法は、裏材と該裏材から上方に延びるパイルとを具備したパイルファブリックとを用意する工程と、ショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有する高硬度樹脂充填材であって、合成樹脂マトリックスと該合成樹脂マトリックス内に分散された無機フィラーとを含む高硬度樹脂充填材を用意する工程と、高硬度樹脂充填材とショアＡ４０〜９０の硬さを有する弾性充填材を混合して充填材混合物を形成する工程と、パイル要素が少なくとも部分的に充填材層中に埋め込まれるように充填材混合物を裏材上に充填させて充填材層を形成する工程とを含む。
【０００６】
さらに他の実施形態において、人工芝用充填材は、高硬度樹脂充填材と弾性充填材との混合物を含む。高硬度樹脂充填材は、合成樹脂マトリックスと合成樹脂マトリックスに分散された無機フィラーとを含み、ショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有する。弾性充填材は、ショアＡ４０〜９０の硬さを有する。高硬度樹脂充填材及び弾性充填材は、１：９〜９：１の重量混合比で混合する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】人工芝用充填材を充填した人工芝の一実施形態を示す断面図である。
【図２】人工芝用充填材に使用される高硬度樹脂充填材の一実施形態を示す図である。
【図３】人工芝充填材を充填した人工芝の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】人工芝充填材を充填した人工芝の他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上記「背景技術」で述べたように、人工芝用充填材は、５つの形態で使用してもよいが、これらはそれぞれ欠点を有している。砂のみを使用する充填材の第１の形態（米国特許第４，０４４，１７９号）では、充填材は人工芝全体を固くし得る。したがって、滑って転んだ場合、選手が頭に深刻な負傷を負う可能性がある。また、人工芝の滑りやすい表面により、芝に衝撃を与えたときに摩擦によって擦過傷を負ったり、競技場の有用性が低下することがある。また、時間が経過するほど砂が砕けて微細な粒子となり、この微細粒子が他の粒子の間を満たす。その結果、充填材は次第に硬くなる。ゴムチップのみを使用する充填材の第２の形態（米国特許第５，９７６，６４５号）では、充填材が非常に高い弾性を有し、よって選手が足首、膝、腰などに負傷を負ったり、ふくらはぎの筋肉を傷めることがある。ゴムチップ及び砂の２層構造を用いる充填材の第３の形態（米国特許第４，３３７，２８３号）では、充填材は、第１と第２の充填材の欠点を緩和している。しかし、やはり時間が経過するにつれて砂粒子が砕けて微細粒子になり、この微細粒子が他の粒子間を満たす。その結果、充填材が固くなるのを避けることは困難である。さらに、上層で広がるゴムチップが有する全ての欠点（すなわち、ゴムチップのみ使用する第２の形態の欠点）を克服することはできない。ゴムチップ及び砂の混合物を用いる充填材の第４の形態では、充填材は上記のすべての欠点がない。しかし、ゴムチップの比重（１．１５〜１．２０）と砂の比重（１．９０〜２．２５）との間に大きな差異があり、したがって、充填材は使用中に上下に分離する。結局、充填材はゴムチップ及び砂の２層構造を使用する第三の形態に変わってしまう。砂の比重と類似する比重のゴムチップを廃タイヤから作られるゴムチップの代わりに使用した場合でも、砂は圧密し、充填材は非常に硬くなる。ゴムチップ及びゴムがコーティングされた砂の混合物を使用する充填材の第５の形態（米国特許出願第２００８０１４５５７４号）では、充填材は、第４の形態で記載した砂の圧密及び硬化の欠点を克服することができる。しかし、砂にコーティングする費用が高いため、充填材を用いることは経済的に不利である。さらに、コーティングの接着力が十分ではなく、時間が経過につれてコーティングは磨り減る。
【０００９】
サッカー場に使用される天然芝及び人工芝の品質のうち表面の硬さが競技性（playability）と負傷の危険性に大きく影響を及ぼす。この理由により、国際サッカー連盟（ＦＩＦＡ）は、表面硬度測定（ＦＩＦＡ推奨２ ＳＴＡＲ／１ ＳＴＡＲ（２００４.７．１）及びＩＲＢ規定（２００４．４））に基づいて人工芝の品質標準を定めている。表面硬度測定は、人工芝などの競技場表面系の衝撃吸収性能を測定するＡＳＴＭ Ｆ３５５の試験方法によって最大衝撃値（peak shock of impact、Ｇｍａｘ）を測定するものである。Ｇｍａｘ値は、重力に因る通常の加速度に対する、試験を行っている表面での衝撃時に受ける最大加速度（減速度）の比率を示すものである。したがって、Ｇｍａｘ値が高いほど、競技表面系の衝撃吸収性能が低い。Ｇｍａｘ値が８０〜２００の範囲である場合、芝は使用可能である。その範囲を外れた場合、芝を代える必要がある。詳細には、Ｇｍａｘが８０未満である場合、芝の硬度は非常に低く、弾性は非常に大きい。対照的に、Ｇｍａｘが２００超の場合、芝の硬度は非常に高く、弾性は非常に小さい。特に後者の場合、倒れたときに頭に深刻な負傷を負う危険がある。
【００１０】
人工芝の充填材が砂のみからなる場合、Ｇｍａｘ値が４００超となり得る。人工芝の充填材が廃タイヤから得られるゴムチップのみから形成される場合、Ｇｍａｘ値は４０〜７０の範囲となり得る。人工芝の充填材が厚いゴムチップ層及び薄い砂層を含む場合、Ｇｍａｘ値が８０未満となり得る。人工芝の充填材が薄いゴムチップ層及び厚い砂層を含む場合、Ｇｍａｘ値が２００超となり得る。ゴムチップ層及び砂層の厚さを調節することによりＧｍａｘは８０〜２００の範囲に調節されるが、継続的なボールのバウンド、競技者のキック、突風、暴雨などによって層の厚さの比率は若干変わり得る。したがって、人工芝は、Ｇｍａｘ規定を部分的に満足させる部分とＧｍａｘ規定を満たさない他の部分とに分けられ、人工芝は不均一になり得る。
【００１１】
砂を充填材として使用する場合、時間の経過によって砂の一部分が砕けて微細粒子となり、この微細粒子が他の粒子の間の空間を埋め得る。それにより、砂が硬い状態で凝集し、Ｇｍａｘ値が２００超になり得る。さらに、砂はサンドペーパーの原料として使用されることが知られているように、砂は人工芝を摩耗させて、人工芝の寿命を短縮し得る。さらに、多孔質構造を有している砂は、選手の汗または血、かび、動物の排泄物などを吸収し、よってバクテリアのような様々な病源菌を含み得る。このように、砂は、選手の健康に有害な多くの要因を有する。さらに、人工芝表面の砂は、選手が倒れたり、スライディングしたりする場合、選手と激しい摩擦を引き起こし得る。
【００１２】
したがって、本発明概念の実施形態は、新しい充填材を含む改善された人工芝を提供することに関する。
【００１３】
以下、いくつかの実施形態について詳細に参照し、その例を添付の図面で示す。しかし、図面及びこれに関連する発明の詳細な説明は、特許請求の範囲に記載の発明対象を開示した特定の形態に限定することを意図していないと理解すべきである。むしろ、本発明は、特許請求の範囲に記載の発明対象の真意及び範囲に属する改変、等価物、及び代替物も包含する。開示した要素、すなわち、図面に一般的に説明されかつ例示される要素は、様々な異なる形態で配置し、置換し、組み合わせを行い、設計することができることは容易に理解されるであろう。したがって、当該要素はすべて当業者に明確に参照され、本開示の一部を形成する。
【００１４】
図１は、人工芝用充填材を有する人工芝の一実施形態を示す断面図である。図１を参照して、人工芝は、裏材１０ａと裏材１０ａから上方に延びるパイル要素１０ｂとを含むパイルファブリック１１と；パイル要素１０ｂが少なくとも部分的に充填材層１２中に埋め込まれるように裏材１０ａ上に充填された充填材層１２と；を含む。ここで、充填材層１２は、弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４とを含む。さらに、高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂マトリックスと、合成樹脂マトリックスに分散された無機フィラーとを含むことができる。
【００１５】
充填材層１２は、弾性充填材１３が高硬度樹脂充填材１４と均一に混合した混合物を含むことができる。例えば、充填材層１２は、１：９〜９：１の重量比の弾性充填材１３及び高硬度樹脂充填材１４の混合物を含むことができる。該重量比は、人工芝に要求される物性によって適切に調節し得る。
【００１６】
人工芝は、下記のように製造することができる。まず、パイルファブリック１１０を用意する。パイルファブリック１１０は、裏材１０ａと裏材１０ａから上方に延びるパイル要素１０ｂとを具備する。次に、合成樹脂マトリックスと該合成樹脂マトリックスに分散した無機フィラーとを含む高硬度樹脂充填材１４を用意する。次いで、高硬度樹脂充填材１４と弾性充填材１３を混合し、充填材混合物を形成する。次に、パイル要素１０ｂが充填材層１２に少なくとも部分的に埋まるように、充填材混合物を使用して裏材１０ａ上に充填された充填材層１２を形成する。かくして、人工芝を製造することができる。高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂と無機フィラーを混合した後、混合物を押出成形し、ペレット化（pelletizing）して用意することができる。
【００１７】
裏材１０aは、パイル要素１０ｂを固定する機能を有し、水はけをよくために目の粗い構成（loose texture）又は穴開き構造を有してもよい。裏材１０aは地面と接触してもよい（図示せず）。
【００１８】
パイル要素１０ｂは裏材１０ａに付着され、人工芝の表面としての働きをする。各パイル要素１０ｂは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ナイロンなどのようなプラスチックフィラメントから形成してもよく、緑色顔料を含有して天然芝と類似な感じを有するようにすることができる。
【００１９】
充填材層１２は、人工芝に弾性と低い滑り抵抗性を付与するために充填材をパイル要素１０ｂの間の空き空間に満たすことによって形成することができる。充填材層１２は、人工芝の性能に大きい影響を与えるので、適切で一貫した弾性度、硬さ、排水性を有する必要がある。弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４の混合物を充填材層１２として使用することによって、人工芝用充填材に要求される特性をすべて発揮するようにすることができる。
【００２０】
弾性充填材１３は、人工芝に弾性を付与するため、廃タイヤの再利用用チップ、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）チップ、特殊ゴムチップ、またはそれらの組み合わせから構成してもよい。廃タイヤ再利用チップは、廃タイヤを粉砕して製造することができる。特殊ゴムチップは、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、イソブチレンイソプレンゴム（ブチルゴムと呼ぶ）、ハイパロン（Hypalon）ゴム、ネオプレンゴムなどのゴムを加硫剤、加硫促進剤、加硫活性剤、無機フィラー、軟化剤、加工助剤、老化防止剤（anti-aging agent)などの配合化学物質と一緒に計量し、計量した材料を混合し、混合物を加硫化して平面的なゴムとし、該平面的なゴムを粉砕機によりペレット化することによって得てもよい。さらに、ＴＰＥチップは、スチレンブタジエンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、スチレンイソプレンスチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）、スチレンエチレンブタジエンスチレンコポリマー（ＳＥＢＳ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）などのＴＰＥを無機フィラー、軟化剤などと押出機を用いて混合した後、ペレット化することにより得てもよい。弾性充填材１３の直径は、０．３〜３．０ｍｍ、好ましくは、０．５〜２．０ｍｍであることができる。弾性充填材１３は、他の物性に制限を加えずに、４０〜９０、好ましくは５０〜８０、より好ましくは５５〜７５のショアＡ硬さを有することができる。弾性充填材１３の硬さがショアＡ ４０未満の場合、弾性充填材１３は非常に高い弾性となり、選手が足首、膝、腰に負傷を負う可能性が高い。弾性充填材１３の硬さがショアＡ ９０を超える場合、弾性充填材１３を高硬度樹脂充填材と混合したときにＧｍａｘ値が２００を超える可能性があり、よって選手が倒れた時、頭に致命的な負傷を負い得る。混合される無機フィラーの量は、弾性充填材１３が適切な硬度と比重とを有するように適切に調節されることができる。
【００２１】
弾性充填材１３とともに充填材層１２に含まれる高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂と無機フィラーとの複合体であることができる。
【００２２】
図２は、人工芝用充填材に使用される高硬度樹脂充填材の一実施形態を示す図である。図２に示されたように、高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂マトリックス１５と該合成樹脂マトリックス１５に分散された無機フィラー１６とを含むことができる。高硬度樹脂充填材１４は、図１の弾性充填材１３より少なくとも高い硬さを有し、よって人工芝に硬い性質を付与することができる。
【００２３】
高硬度樹脂充填材１４は、硬度がショアＤ５０〜ロッククウェルＲ１２０、好ましくはショアＤ６０〜ロッククウェルＲ１１０であることができる。高硬度樹脂充填材１４の硬さがショアＤ５０未満である場合、高硬度樹脂充填材１４は、弾性充填材１３との相乗作用により高い弾性を有し、よって選手に足、首、膝、腰の負傷を負う可能性がある。また、夏季には、人工芝運動場の温度が７０℃以上に上昇し得る。この際、プラスチックチップが集塊状となるかまたは選手の運動靴のスパイクにくっつき、競技に差し支えることとなる。さらに、人工芝充填材の寿命が短くなり得る。高硬度樹脂充填材１４の硬さがロッククウェルＲ１２０超である場合、そのプラスチックが非常に硬く、よって、高硬度樹脂充填材１４を弾性充填材１３と混合しても、選手は倒れたときに頭に負傷を負う可能性がある。さらに、高硬度樹脂充填材１４は芝を急速に摩滅させて、人工芝の寿命を短縮させることができる。
【００２４】
合成樹脂マトリックス１５として使用することができる材質は、高硬度樹脂充填材１４が上記硬度範囲を満足すれば、特に制限されるものではない。例えば、人工芝が運動場に使用される場合、人工芝を外部環境に長時間露出しなければならないことを考慮して、耐候性が良い高分子材料が使用することができる。例えば、合成樹脂マトリックス１５として使用する高分子材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンコポリマーを含み、これらは単独でまたは少なくとも２つを組み合わせて使用されることができる。エチレンコポリマーは、エチレンに基づくモノマー単位と３〜２０個の炭素原子を有するα−オレフインに基づく他のモノマー単位を有することができる。α−オレフインは、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセンなどを挙げることができる。他の例として、エチレンコポリマーは、エチレンに基づくモノマー単位とビニルアセテートまたはビニルアクリレートに基づくモノマー単位を具備することができる。より具体的には、エチレンコポリマーは、エチレン−１−ブテンコポリマー、エチレン−４−メチル−１−ペンテンコポリマー、エチレン−１−ヘキセンコポリマー、エチレン−１−オクテンコポリマー、エチレン−１−デセンコポリマー、エチレン−１−ブテン−４−メチル−１−ペンテンコポリマー、エチレン−１−ブテン−１−ヘキセンコポリマー、エチレン−１−ブテン−１−オクテンコポリマー、エチレン−エチルアクリレート、エチレン−ブチルアクリレート、エチレン−メタクリレート、エチレン−メチルメタクリレートなどを含むことができる。エチレンコポリマーは、全モノマー単位の含量が１００重量％として定義したとき、コポリマーエチレンに基づくモノマー単位を５０重量％以上含有することができる。
【００２５】
無機フィラー１６を合成樹脂マトリックス１５に分散させると、高硬度樹脂充填材１４の硬度及び比重を高めることができる。無機フィラー１６は、タルク、雲母（mica）、炭酸カルシウム（CaCO3）、シリカ（SiO2)、珪灰石（CaSiO3）、粘土、珪藻土、酸化チタン（TiO2)、及びゼオライトなどを含み、これらは単独または少なくとも２つを組み合わせて用いることができ、価格を考慮すると炭酸カルシウムが好ましい。無機フィラー１６は、平均直径が０．１μｍ〜５μｍの範囲であり得る粉末形態を有することができる。
【００２６】
無機フィラー１６の含量は、高硬度樹脂充填材１４の全重量に対して２０重量％〜８０重量％、好ましくは３０重量％〜７５重量％、さらに好ましくは４０重量％〜７０重量％であることができる。無機フィラー１６の含量が上記範囲内にあるとき、適切な硬度及び比重を有する高硬度樹脂充填材１４を得ることができる。
【００２７】
さらに弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４との比重差が、弾性充填材１３の比重を高硬度樹脂充填材１４の比重と比較したときに低いものに対して、３０％以下、好ましくは２５％以下、さらに好ましくは２０％以下であることができる。比重差がこの値より大きい場合、チップは上部及び下部に分離し得る。
【００２８】
高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂マトリックス１５及び無機フィラー１６の種類及び含量を適切に調節することによって所望の硬さ及び比重を有するように製造することができる。
【００２９】
高硬度樹脂充填材１４は、当業界において通常使用される添加剤、例えば酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、及び着色剤を含むことができる。高硬度樹脂充填材１４は、混合装置を用いて合成樹脂及び無機フィラーを添加剤と混合することにより製造することができる。例えば、合成樹脂、無機フィラー、及び添加剤は、バンバリーニーダー(Banbury Kneader）、ブスニーダー（Buss Kneader）、シングルスクリュー押出機またはツインスクリュー押出機などを使用して混合し、押出成形することができる。
【００３０】
図２に示すように、高硬度樹脂充填材１４は、楕円形のペレット形状を有することができる。ペレットの直径（Ｄ）は、０．５〜２．５ｍｍであることができる。高硬度樹脂充填材１４は、全体的に棒状、球体または楕円体の形状を有することができる。ペレットは、四角形または六角形のような多角形断面及び円形断面を有することもできる。
【００３１】
適当な人工芝用充填材は、それぞれ１種類の弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４との混合物に限定されない。したがって、好適な充填材は、それぞれ色相及び形状が異なる少なくとも２つの種類の弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４との混合物を含むことができる。弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４の混合比は、使用によって様々選択されることができる。一般的に、混合比は、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７、最も好ましくは６：４〜４：６であることができる。混合比が９：１を超える場合、Ｇｍａｘ値が８０未満になり得るので、選手が足、首、膝、腰を負傷する確率が高くなる。逆に、混合比が１：９未満の場合、Ｇｍａｘ値が２００を超え得るので、選手が運動中に倒れたときに頭に致命的な負傷を負う確率が大きくなる。ここで、Ｇｍａｘ値とは、衝撃試験の測定値を意味し、ＡＳＴＭ Ｆ３５５−Ａに基づいて測定することができる。
【００３２】
図３及び図４は、人工芝充填材を有する人工芝の他の実施形態を示す断面図である。図３は、裏材３０ａとパイル要素３０ｂとを具備したパイルファブリック３１を充填材層３２で充填した人工芝を示している。ここで、充填材層３２は、弾性充填材３３を含む下部層と高硬度樹脂充填材３４を含む上部層とに分けられる。図４は、図３の場合とは異なり、充填材層３２が高硬度樹脂充填材３４を含む下部層と弾性充填材３３を含む上部層とに分けられた人工芝を示している。衝撃吸収性及び運動場の競技性を考慮して、充填材層３２は、弾性充填材３３を含む層と高硬度樹脂充填材３４を含む層がそれぞれ上部層及び下部層またはその反対に積層された形態で使用することができる。さらに、上部層及び下部層はそれぞれ、用途によって様々な厚さを有することができる。
【００３３】
詳細には、人工芝用充填材は、弾性充填材と高硬度樹脂充填材とを混合した１層構造で使用することに代えて、上記のように人工芝の種類と使用目的によって上下層が互いに分離した２層構造または多層構造で使用することもできる。
【００３４】
上述にしたがって、本明細書に開示された人工芝用充填材は、従来の充填材として使用される砂の代わりに新しい充填材を使用することにより、砂の圧密に起因して人工芝が硬くなる問題、及び多孔の砂構造に起因しｙｒ各種バクテリアや細菌により汚染される問題を解決することができる。弾性充填材及び高硬度樹脂充填材の種類及び混合比を適切に選択して比重差を低減し、よって持続的な使用において様々な物性を安定的に維持することができるようにする。上述した人工芝用充填材を有する人工芝は、弾性、硬さ、及び滑り抵抗性を等しく備え、よって選手の負傷防止と競技性向上を図ることができる。
【００３５】
以下、実施例を参照して本明細書に開示された技術をさらに詳しく説明する。
【実施例】
【００３６】
試料の用意：表１に示されたように、様々な配合比で充填材チップを作って、硬度及び比重を測定した。
【００３７】
【表１】
−含量：重量部
−ＳＥＢＳ：スチレンエチレンブタジエンスチレンブロックコポリマー
−ＨＤＰＥ：高密度ポリエチレン
−ＰＰ：ポリプロピレンホモポリマー
−Ｍ：メルカプトベンゾチアゾール
−ＴＳ：テトラメチルチウラムモノスルフィド
【００３８】
上記の混合比で作った充填材チップを様々な比率で混合して製造した混合物について下記の試験を行い、その結果を表２に示す。
【００３９】
１．衝撃試験：ファブリック充填材としての混合物を３５ｍｍ厚さでパイルファブリックに敷設し、人工芝を造成した。ＡＳＴＭ Ｆ３５５０−Ａ衝撃試験により人工芝の表面のＧｍａｘ値を測定した。
２．分布（distribution）試験：３０ｃｍＸ３０ｃｍの面積を有する人工芝内で５０ｃｍの高さでサッカーボールを１０００回バウンドさせた後、人工芝の中心部で充填材チップの分布状態を調査した。
【００４０】
【表２】
混合比 −Ｇｍａｘの許容範囲：８０〜２００
【００４１】
表１の結果から、無機フィラーの含量が増加するにつれて、弾性充填材及び高硬度樹脂充填材の硬度及び比重が増加することが分かる。表２の分布試験結果において、弾性充填材と高硬度樹脂充填材とを混合した人工芝用充填材の場合、弾性充填材と高硬度樹脂充填材との比重差が最も軽い比重に対して約３０％を超える場合、分布状態が維持されないことが分かる。過剰な含量のフィラーを有する弾性充填材（ＥＰ−３）及び高硬度樹脂充填材（ＰＥ−３、ＰＰ−１）を使用する場合、硬さが大きく増加し、よって混合比によってＧｍａｘ値が許容範囲から外れ得るが、衝撃試験の結果から、適切な弾性充填材及び高硬度樹脂充填材の種類及び混合比を適切に選択することによって、用途に好適になるように所望の物性を調節することができることが分かる。
【００４２】
以上から、本明細書において例示の目的で本開示の様々な実施態様を記述を行い、また、本開示の範囲及び真意内において様々な変形を加えることができると理解するものである。したがって、本明細書で開示された様々な実施形態は、添付の特許請求範囲によって示される真の範囲及び真意を限定することを意図するものではない。
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示された技術は、人工芝充填材及びこれを含む人工芝に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工芝は、米国で初めて開発され、１９６５年から使用されている。人工芝は、プラスチックフィラメントからなる繊維が下にある裏材（backing）から上方に延びた構造を有する。しかし、人工芝は、天然芝と比較して硬く、滑りやすい表面のために使用者が滑ってしまい、その使用が次第に減少している。１９９０年代後半に、人工芝は、軟質プラスチックのフィラメントからなる長い繊維を下にある裏材上に構築し、長い繊維の間の空間を小さいチップのゴム及び／または砂などの充填材で満たすことによって弾性及び低い滑り抵抗性（sliding resistance)が向上し、最近、学校運動場をはじめとしてサッカー場、野球場などに使用が拡大されている。
【０００３】
人工芝用充填材は、様々な形態で使用することができ、砂のみを使用する形態、廃タイヤから作られたゴムチップのみを使用する形態、下面に砂を敷設し、上面にゴムチップを敷設した２層構造を使用する形態、ゴムチップと砂との混合物を使用する形態、及びゴムチップとゴムがコーティングされた砂との混合物を使用する形態などがある。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態において、人工芝は、裏材と該裏材から上方に延びるパイル要素（pile elements）とを具備したパイルファブリック（pile fabric）と、パイル要素が少なくとも部分的に充填材層中に埋め込まれるように裏材上に充填された充填材層とを備える。充填材層は、ショア（Shore）Ａ４０〜９０の硬さを有する弾性充填材と、ショアＤ５０〜ロックウェル（Rockwell）Ｒ１２０の硬さを有する高硬度樹脂充填材とを含む。高硬度樹脂充填材は、合成樹脂マトリックス（matrix)と該合成樹脂マトリックス内に分散された無機フィラーとを含む。
【０００５】
他の実施形態において、人工芝の製造方法は、裏材と該裏材から上方に延びるパイルとを具備したパイルファブリックとを用意する工程と、ショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有する高硬度樹脂充填材であって、合成樹脂マトリックスと該合成樹脂マトリックス内に分散された無機フィラーとを含む高硬度樹脂充填材を用意する工程と、高硬度樹脂充填材とショアＡ４０〜９０の硬さを有する弾性充填材を混合して充填材混合物を形成する工程と、パイル要素が少なくとも部分的に充填材層中に埋め込まれるように充填材混合物を裏材上に充填させて充填材層を形成する工程とを含む。
【０００６】
さらに他の実施形態において、人工芝用充填材は、高硬度樹脂充填材と弾性充填材との混合物を含む。高硬度樹脂充填材は、合成樹脂マトリックスと合成樹脂マトリックスに分散された無機フィラーとを含み、ショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有する。弾性充填材は、ショアＡ４０〜９０の硬さを有する。高硬度樹脂充填材及び弾性充填材は、１：９〜９：１の重量混合比で混合する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】人工芝用充填材を充填した人工芝の一実施形態を示す断面図である。
【図２】人工芝用充填材に使用される高硬度樹脂充填材の一実施形態を示す図である。
【図３】人工芝充填材を充填した人工芝の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】人工芝充填材を充填した人工芝の他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
上記「背景技術」で述べたように、人工芝用充填材は、５つの形態で使用してもよいが、これらはそれぞれ欠点を有している。砂のみを使用する充填材の第１の形態（米国特許第４，０４４，１７９号）では、充填材は人工芝全体を固くし得る。したがって、滑って転んだ場合、選手が頭に深刻な負傷を負う可能性がある。また、人工芝の滑りやすい表面により、芝に衝撃を与えたときに摩擦によって擦過傷を負ったり、競技場の有用性が低下することがある。また、時間が経過するほど砂が砕けて微細な粒子となり、この微細粒子が他の粒子の間を満たす。その結果、充填材は次第に硬くなる。ゴムチップのみを使用する充填材の第２の形態（米国特許第５，９７６，６４５号）では、充填材が非常に高い弾性を有し、よって選手が足首、膝、腰などに負傷を負ったり、ふくらはぎの筋肉を傷めることがある。ゴムチップ及び砂の２層構造を用いる充填材の第３の形態（米国特許第４，３３７，２８３号）では、充填材は、第１と第２の充填材の欠点を緩和している。しかし、やはり時間が経過するにつれて砂粒子が砕けて微細粒子になり、この微細粒子が他の粒子間を満たす。その結果、充填材が固くなるのを避けることは困難である。さらに、上層で広がるゴムチップが有する全ての欠点（すなわち、ゴムチップのみ使用する第２の形態の欠点）を克服することはできない。ゴムチップ及び砂の混合物を用いる充填材の第４の形態では、充填材は上記のすべての欠点がない。しかし、ゴムチップの比重（１．１５〜１．２０）と砂の比重（１．９０〜２．２５）との間に大きな差異があり、したがって、充填材は使用中に上下に分離する。結局、充填材はゴムチップ及び砂の２層構造を使用する第三の形態に変わってしまう。砂の比重と類似する比重のゴムチップを廃タイヤから作られるゴムチップの代わりに使用した場合でも、砂は圧密し、充填材は非常に硬くなる。ゴムチップ及びゴムがコーティングされた砂の混合物を使用する充填材の第５の形態（米国特許出願第２００８０１４５５７４号）では、充填材は、第４の形態で記載した砂の圧密及び硬化の欠点を克服することができる。しかし、砂にコーティングする費用が高いため、充填材を用いることは経済的に不利である。さらに、コーティングの接着力が十分ではなく、時間が経過につれてコーティングは磨り減る。
【０００９】
サッカー場に使用される天然芝及び人工芝の品質のうち表面の硬さが競技性（playability）と負傷の危険性に大きく影響を及ぼす。この理由により、国際サッカー連盟（ＦＩＦＡ）は、表面硬度測定（ＦＩＦＡ推奨２ ＳＴＡＲ／１ ＳＴＡＲ（２００４.７．１）及びＩＲＢ規定（２００４．４））に基づいて人工芝の品質標準を定めている。表面硬度測定は、人工芝などの競技場表面系の衝撃吸収性能を測定するＡＳＴＭ Ｆ３５５の試験方法によって最大衝撃値（peak shock of impact、Ｇｍａｘ）を測定するものである。Ｇｍａｘ値は、重力に因る通常の加速度に対する、試験を行っている表面での衝撃時に受ける最大加速度（減速度）の比率を示すものである。したがって、Ｇｍａｘ値が高いほど、競技表面系の衝撃吸収性能が低い。Ｇｍａｘ値が８０〜２００の範囲である場合、芝は使用可能である。その範囲を外れた場合、芝を代える必要がある。詳細には、Ｇｍａｘが８０未満である場合、芝の硬度は非常に低く、弾性は非常に大きい。対照的に、Ｇｍａｘが２００超の場合、芝の硬度は非常に高く、弾性は非常に小さい。特に後者の場合、倒れたときに頭に深刻な負傷を負う危険がある。
【００１０】
人工芝の充填材が砂のみからなる場合、Ｇｍａｘ値が４００超となり得る。人工芝の充填材が廃タイヤから得られるゴムチップのみから形成される場合、Ｇｍａｘ値は４０〜７０の範囲となり得る。人工芝の充填材が厚いゴムチップ層及び薄い砂層を含む場合、Ｇｍａｘ値が８０未満となり得る。人工芝の充填材が薄いゴムチップ層及び厚い砂層を含む場合、Ｇｍａｘ値が２００超となり得る。ゴムチップ層及び砂層の厚さを調節することによりＧｍａｘは８０〜２００の範囲に調節されるが、継続的なボールのバウンド、競技者のキック、突風、暴雨などによって層の厚さの比率は若干変わり得る。したがって、人工芝は、Ｇｍａｘ規定を部分的に満足させる部分とＧｍａｘ規定を満たさない他の部分とに分けられ、人工芝は不均一になり得る。
【００１１】
砂を充填材として使用する場合、時間の経過によって砂の一部分が砕けて微細粒子となり、この微細粒子が他の粒子の間の空間を埋め得る。それにより、砂が硬い状態で凝集し、Ｇｍａｘ値が２００超になり得る。さらに、砂はサンドペーパーの原料として使用されることが知られているように、砂は人工芝を摩耗させて、人工芝の寿命を短縮し得る。さらに、多孔質構造を有している砂は、選手の汗または血、かび、動物の排泄物などを吸収し、よってバクテリアのような様々な病源菌を含み得る。このように、砂は、選手の健康に有害な多くの要因を有する。さらに、人工芝表面の砂は、選手が倒れたり、スライディングしたりする場合、選手と激しい摩擦を引き起こし得る。
【００１２】
したがって、本発明概念の実施形態は、新しい充填材を含む改善された人工芝を提供することに関する。
【００１３】
以下、いくつかの実施形態について詳細に参照し、その例を添付の図面で示す。しかし、図面及びこれに関連する発明の詳細な説明は、特許請求の範囲に記載の発明対象を開示した特定の形態に限定することを意図していないと理解すべきである。むしろ、本発明は、特許請求の範囲に記載の発明対象の真意及び範囲に属する改変、等価物、及び代替物も包含する。開示した要素、すなわち、図面に一般的に説明されかつ例示される要素は、様々な異なる形態で配置し、置換し、組み合わせを行い、設計することができることは容易に理解されるであろう。したがって、当該要素はすべて当業者に明確に参照され、本開示の一部を形成する。
【００１４】
図１は、人工芝用充填材を有する人工芝の一実施形態を示す断面図である。図１を参照して、人工芝は、裏材１０ａと裏材１０ａから上方に延びるパイル要素１０ｂとを含むパイルファブリック１１と；パイル要素１０ｂが少なくとも部分的に充填材層１２中に埋め込まれるように裏材１０ａ上に充填された充填材層１２と；を含む。ここで、充填材層１２は、弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４とを含む。さらに、高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂マトリックスと、合成樹脂マトリックスに分散された無機フィラーとを含むことができる。
【００１５】
充填材層１２は、弾性充填材１３が高硬度樹脂充填材１４と均一に混合した混合物を含むことができる。例えば、充填材層１２は、１：９〜９：１の重量比の弾性充填材１３及び高硬度樹脂充填材１４の混合物を含むことができる。該重量比は、人工芝に要求される物性によって適切に調節し得る。
【００１６】
人工芝は、下記のように製造することができる。まず、パイルファブリック１１０を用意する。パイルファブリック１１０は、裏材１０ａと裏材１０ａから上方に延びるパイル要素１０ｂとを具備する。次に、合成樹脂マトリックスと該合成樹脂マトリックスに分散した無機フィラーとを含む高硬度樹脂充填材１４を用意する。次いで、高硬度樹脂充填材１４と弾性充填材１３を混合し、充填材混合物を形成する。次に、パイル要素１０ｂが充填材層１２に少なくとも部分的に埋まるように、充填材混合物を使用して裏材１０ａ上に充填された充填材層１２を形成する。かくして、人工芝を製造することができる。高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂と無機フィラーを混合した後、混合物を押出成形し、ペレット化（pelletizing）して用意することができる。
【００１７】
裏材１０aは、パイル要素１０ｂを固定する機能を有し、水はけをよくために目の粗い構成（loose texture）又は穴開き構造を有してもよい。裏材１０aは地面と接触してもよい（図示せず）。
【００１８】
パイル要素１０ｂは裏材１０ａに付着され、人工芝の表面としての働きをする。各パイル要素１０ｂは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ナイロンなどのようなプラスチックフィラメントから形成してもよく、緑色顔料を含有して天然芝と類似な感じを有するようにすることができる。
【００１９】
充填材層１２は、人工芝に弾性と低い滑り抵抗性を付与するために充填材をパイル要素１０ｂの間の空き空間に満たすことによって形成することができる。充填材層１２は、人工芝の性能に大きい影響を与えるので、適切で一貫した弾性度、硬さ、排水性を有する必要がある。弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４の混合物を充填材層１２として使用することによって、人工芝用充填材に要求される特性をすべて発揮するようにすることができる。
【００２０】
弾性充填材１３は、人工芝に弾性を付与するため、廃タイヤの再利用用チップ、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）チップ、特殊ゴムチップ、またはそれらの組み合わせから構成してもよい。廃タイヤ再利用チップは、廃タイヤを粉砕して製造することができる。特殊ゴムチップは、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ゴム、イソブチレンイソプレンゴム（ブチルゴムと呼ぶ）、ハイパロン（Hypalon）ゴム、ネオプレンゴムなどのゴムを加硫剤、加硫促進剤、加硫活性剤、無機フィラー、軟化剤、加工助剤、老化防止剤（anti-aging agent)などの配合化学物質と一緒に計量し、計量した材料を混合し、混合物を加硫化して平面的なゴムとし、該平面的なゴムを粉砕機によりペレット化することによって得てもよい。さらに、ＴＰＥチップは、スチレンブタジエンブロックコポリマー（ＳＢＳ）、スチレンイソプレンスチレンブロックコポリマー（ＳＩＳ）、スチレンエチレンブタジエンスチレンコポリマー（ＳＥＢＳ）、熱可塑性ポリオレフィン（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）などのＴＰＥを無機フィラー、軟化剤などと押出機を用いて混合した後、ペレット化することにより得てもよい。弾性充填材１３の直径は、０．３〜３．０ｍｍ、好ましくは、０．５〜２．０ｍｍであることができる。弾性充填材１３は、他の物性に制限を加えずに、４０〜９０、好ましくは５０〜８０、より好ましくは５５〜７５のショアＡ硬さを有することができる。弾性充填材１３の硬さがショアＡ ４０未満の場合、弾性充填材１３は非常に高い弾性となり、選手が足首、膝、腰に負傷を負う可能性が高い。弾性充填材１３の硬さがショアＡ ９０を超える場合、弾性充填材１３を高硬度樹脂充填材と混合したときにＧｍａｘ値が２００を超える可能性があり、よって選手が倒れた時、頭に致命的な負傷を負い得る。混合される無機フィラーの量は、弾性充填材１３が適切な硬度と比重とを有するように適切に調節されることができる。
【００２１】
弾性充填材１３とともに充填材層１２に含まれる高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂と無機フィラーとの複合体であることができる。
【００２２】
図２は、人工芝用充填材に使用される高硬度樹脂充填材の一実施形態を示す図である。図２に示されたように、高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂マトリックス１５と該合成樹脂マトリックス１５に分散された無機フィラー１６とを含むことができる。高硬度樹脂充填材１４は、図１の弾性充填材１３より少なくとも高い硬さを有し、よって人工芝に硬い性質を付与することができる。
【００２３】
高硬度樹脂充填材１４は、硬度がショアＤ５０〜ロッククウェルＲ１２０、好ましくはショアＤ６０〜ロッククウェルＲ１１０であることができる。高硬度樹脂充填材１４の硬さがショアＤ５０未満である場合、高硬度樹脂充填材１４は、弾性充填材１３との相乗作用により高い弾性を有し、よって選手に足、首、膝、腰の負傷を負う可能性がある。また、夏季には、人工芝運動場の温度が７０℃以上に上昇し得る。この際、プラスチックチップが集塊状となるかまたは選手の運動靴のスパイクにくっつき、競技に差し支えることとなる。さらに、人工芝充填材の寿命が短くなり得る。高硬度樹脂充填材１４の硬さがロッククウェルＲ１２０超である場合、そのプラスチックが非常に硬く、よって、高硬度樹脂充填材１４を弾性充填材１３と混合しても、選手は倒れたときに頭に負傷を負う可能性がある。さらに、高硬度樹脂充填材１４は芝を急速に摩滅させて、人工芝の寿命を短縮させることができる。
【００２４】
合成樹脂マトリックス１５として使用することができる材質は、高硬度樹脂充填材１４が上記硬度範囲を満足すれば、特に制限されるものではない。例えば、人工芝が運動場に使用される場合、人工芝を外部環境に長時間露出しなければならないことを考慮して、耐候性が良い高分子材料が使用することができる。例えば、合成樹脂マトリックス１５として使用する高分子材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンコポリマーを含み、これらは単独でまたは少なくとも２つを組み合わせて使用されることができる。エチレンコポリマーは、エチレンに基づくモノマー単位と３〜２０個の炭素原子を有するα−オレフインに基づく他のモノマー単位を有することができる。α−オレフインは、プロピレン、１−ブテン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘキセン、１−オクテン、１−デセンなどを挙げることができる。他の例として、エチレンコポリマーは、エチレンに基づくモノマー単位とビニルアセテートまたはビニルアクリレートに基づくモノマー単位を具備することができる。より具体的には、エチレンコポリマーは、エチレン−１−ブテンコポリマー、エチレン−４−メチル−１−ペンテンコポリマー、エチレン−１−ヘキセンコポリマー、エチレン−１−オクテンコポリマー、エチレン−１−デセンコポリマー、エチレン−１−ブテン−４−メチル−１−ペンテンコポリマー、エチレン−１−ブテン−１−ヘキセンコポリマー、エチレン−１−ブテン−１−オクテンコポリマー、エチレン−エチルアクリレート、エチレン−ブチルアクリレート、エチレン−メタクリレート、エチレン−メチルメタクリレートなどを含むことができる。エチレンコポリマーは、全モノマー単位の含量が１００重量％として定義したとき、コポリマーエチレンに基づくモノマー単位を５０重量％以上含有することができる。
【００２５】
無機フィラー１６を合成樹脂マトリックス１５に分散させると、高硬度樹脂充填材１４の硬度及び比重を高めることができる。無機フィラー１６は、タルク、雲母（mica）、炭酸カルシウム（CaCO3）、シリカ（SiO2)、珪灰石（CaSiO3）、粘土、珪藻土、酸化チタン（TiO2)、及びゼオライトなどを含み、これらは単独または少なくとも２つを組み合わせて用いることができ、価格を考慮すると炭酸カルシウムが好ましい。無機フィラー１６は、平均直径が０．１μｍ〜５μｍの範囲であり得る粉末形態を有することができる。
【００２６】
無機フィラー１６の含量は、高硬度樹脂充填材１４の全重量に対して２０重量％〜８０重量％、好ましくは３０重量％〜７５重量％、さらに好ましくは４０重量％〜７０重量％であることができる。無機フィラー１６の含量が上記範囲内にあるとき、適切な硬度及び比重を有する高硬度樹脂充填材１４を得ることができる。
【００２７】
さらに弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４との比重差が、弾性充填材１３の比重を高硬度樹脂充填材１４の比重と比較したときに低いものに対して、３０％以下、好ましくは２５％以下、さらに好ましくは２０％以下であることができる。比重差がこの値より大きい場合、チップは上部及び下部に分離し得る。
【００２８】
高硬度樹脂充填材１４は、合成樹脂マトリックス１５及び無機フィラー１６の種類及び含量を適切に調節することによって所望の硬さ及び比重を有するように製造することができる。
【００２９】
高硬度樹脂充填材１４は、当業界において通常使用される添加剤、例えば酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、及び着色剤を含むことができる。高硬度樹脂充填材１４は、混合装置を用いて合成樹脂及び無機フィラーを添加剤と混合することにより製造することができる。例えば、合成樹脂、無機フィラー、及び添加剤は、バンバリーニーダー(Banbury Kneader）、ブスニーダー（Buss Kneader）、シングルスクリュー押出機またはツインスクリュー押出機などを使用して混合し、押出成形することができる。
【００３０】
図２に示すように、高硬度樹脂充填材１４は、楕円形のペレット形状を有することができる。ペレットの直径（Ｄ）は、０．５〜２．５ｍｍであることができる。高硬度樹脂充填材１４は、全体的に棒状、球体または楕円体の形状を有することができる。ペレットは、四角形または六角形のような多角形断面及び円形断面を有することもできる。
【００３１】
適当な人工芝用充填材は、それぞれ１種類の弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４との混合物に限定されない。したがって、好適な充填材は、それぞれ色相及び形状が異なる少なくとも２つの種類の弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４との混合物を含むことができる。弾性充填材１３と高硬度樹脂充填材１４の混合比は、使用によって様々選択されることができる。一般的に、混合比は、９：１〜１：９、好ましくは８：２〜２：８、より好ましくは７：３〜３：７、最も好ましくは６：４〜４：６であることができる。混合比が９：１を超える場合、Ｇｍａｘ値が８０未満になり得るので、選手が足、首、膝、腰を負傷する確率が高くなる。逆に、混合比が１：９未満の場合、Ｇｍａｘ値が２００を超え得るので、選手が運動中に倒れたときに頭に致命的な負傷を負う確率が大きくなる。ここで、Ｇｍａｘ値とは、衝撃試験の測定値を意味し、ＡＳＴＭ Ｆ３５５−Ａに基づいて測定することができる。
【００３２】
図３及び図４は、人工芝充填材を有する人工芝の他の実施形態を示す断面図である。図３は、裏材３０ａとパイル要素３０ｂとを具備したパイルファブリック３１を充填材層３２で充填した人工芝を示している。ここで、充填材層３２は、弾性充填材３３を含む下部層と高硬度樹脂充填材３４を含む上部層とに分けられる。図４は、図３の場合とは異なり、充填材層３２が高硬度樹脂充填材３４を含む下部層と弾性充填材３３を含む上部層とに分けられた人工芝を示している。衝撃吸収性及び運動場の競技性を考慮して、充填材層３２は、弾性充填材３３を含む層と高硬度樹脂充填材３４を含む層がそれぞれ上部層及び下部層またはその反対に積層された形態で使用することができる。さらに、上部層及び下部層はそれぞれ、用途によって様々な厚さを有することができる。
【００３３】
詳細には、人工芝用充填材は、弾性充填材と高硬度樹脂充填材とを混合した１層構造で使用することに代えて、上記のように人工芝の種類と使用目的によって上下層が互いに分離した２層構造または多層構造で使用することもできる。
【００３４】
上述にしたがって、本明細書に開示された人工芝用充填材は、従来の充填材として使用される砂の代わりに新しい充填材を使用することにより、砂の圧密に起因して人工芝が硬くなる問題、及び多孔の砂構造に起因しｙｒ各種バクテリアや細菌により汚染される問題を解決することができる。弾性充填材及び高硬度樹脂充填材の種類及び混合比を適切に選択して比重差を低減し、よって持続的な使用において様々な物性を安定的に維持することができるようにする。上述した人工芝用充填材を有する人工芝は、弾性、硬さ、及び滑り抵抗性を等しく備え、よって選手の負傷防止と競技性向上を図ることができる。
【００３５】
以下、実施例を参照して本明細書に開示された技術をさらに詳しく説明する。
【実施例】
【００３６】
試料の用意：表１に示されたように、様々な配合比で充填材チップを作って、硬度及び比重を測定した。
【００３７】
【表１】
−含量：重量部
−ＳＥＢＳ：スチレンエチレンブタジエンスチレンブロックコポリマー
−ＨＤＰＥ：高密度ポリエチレン
−ＰＰ：ポリプロピレンホモポリマー
−Ｍ：メルカプトベンゾチアゾール
−ＴＳ：テトラメチルチウラムモノスルフィド
【００３８】
上記の混合比で作った充填材チップを様々な比率で混合して製造した混合物について下記の試験を行い、その結果を表２に示す。
【００３９】
１．衝撃試験：ファブリック充填材としての混合物を３５ｍｍ厚さでパイルファブリックに敷設し、人工芝を造成した。ＡＳＴＭ Ｆ３５５０−Ａ衝撃試験により人工芝の表面のＧｍａｘ値を測定した。
２．分布（distribution）試験：３０ｃｍＸ３０ｃｍの面積を有する人工芝内で５０ｃｍの高さでサッカーボールを１０００回バウンドさせた後、人工芝の中心部で充填材チップの分布状態を調査した。
【００４０】
【表２】
混合比 −Ｇｍａｘの許容範囲：８０〜２００
【００４１】
表１の結果から、無機フィラーの含量が増加するにつれて、弾性充填材及び高硬度樹脂充填材の硬度及び比重が増加することが分かる。表２の分布試験結果において、弾性充填材と高硬度樹脂充填材とを混合した人工芝用充填材の場合、弾性充填材と高硬度樹脂充填材との比重差が最も軽い比重に対して約３０％を超える場合、分布状態が維持されないことが分かる。過剰な含量のフィラーを有する弾性充填材（ＥＰ−３）及び高硬度樹脂充填材（ＰＥ−３、ＰＰ−１）を使用する場合、硬さが大きく増加し、よって混合比によってＧｍａｘ値が許容範囲から外れ得るが、衝撃試験の結果から、適切な弾性充填材及び高硬度樹脂充填材の種類及び混合比を適切に選択することによって、用途に好適になるように所望の物性を調節することができることが分かる。
【００４２】
以上から、本明細書において例示の目的で本開示の様々な実施態様を記述を行い、また、本開示の範囲及び真意内において様々な変形を加えることができると理解するものである。したがって、本明細書で開示された様々な実施形態は、添付の特許請求範囲によって示される真の範囲及び真意を限定することを意図するものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏材と該裏材から上方に延びるパイル要素とを具備したパイルファブリックと；
前記パイル要素が少なくとも部分的に充填材層に埋め込まれるように、前記裏材上に充填された充填材層と；を含み、
前記充填材層は、ショアＡ４０〜９０の硬さを有する弾性充填材と；ショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有する高硬度樹脂充填材であって、合成樹脂マトリックスと該合成樹脂マトリックス内に分散した無機フィラーとを含む高硬度樹脂充填材と；を含む、人工芝。
【請求項２】
前記合成樹脂マトリックスは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンコポリマーからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の人工芝。
【請求項３】
前記無機フィラーの含量は、前記高硬度樹脂充填材の重量に対して２０重量％〜８０重量％である、請求項１に記載の人工芝。
【請求項４】
前記充填材層は、前記弾性充填材と前記高硬度樹脂充填材との混合物を含む、請求項１に記載の人工芝。
【請求項５】
前記弾性充填材と前記高硬度樹脂充填材との混合物が、約１：９〜９：１の範囲の重量混合比を有する、請求項４に記載の人工芝。
【請求項６】
前記充填材層は、前記弾性充填材を含む層と前記高硬度樹脂充填材を含む層とがそれぞれ上部層及び下部層またはその反対に積層されるように構成される、請求項１に記載の人工芝。
【請求項７】
前記弾性充填材及び前記高硬度樹脂充填材は、比重差がそれらの比重のうちの低いものに対して３０％未満であるように構成される、請求項１に記載の人工芝。
【請求項８】
裏材と前記裏材から上方に延びるパイルとを具備するパイルファブリックを用意する工程と；
ショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有する高硬度樹脂充填材であって、合成樹脂マトリックスと前記合成樹脂マトリックス内に分散した無機フィラーとを含む高硬度樹脂充填材を用意する工程と；
前記高硬度樹脂充填材とショアＡ４０〜９０の硬さを有する弾性充填材とを混合し、充填材混合物を形成する工程と；
前記パイル要素が少なくとも部分的に充填材層に埋め込まれるように、前記充填材混合物を前記裏材上に充填させて充填材層を形成する工程と；
を含む、人工芝の製造方法。
【請求項９】
前記高硬度樹脂充填材の用意は、前記合成樹脂及び前記無機フィラーを混合し、押出成形し、及びペレット化して行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
高硬度樹脂充填材と弾性充填材との混合物を含む人工芝用充填材であって、前記高硬度樹脂充填材は、合成樹脂マトリックスと該合成樹脂マトリックス内に分散した無機フィラーとを含み、かつショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有し、前記弾性充填材は、ショアＡ４０〜９０の硬さを有し、
前記高硬度樹脂充填材及び前記弾性充填材は、約１：９〜９：１の範囲の重量混合比で混合される、人工芝用充填材。
【請求項１１】
前記合成樹脂マトリックスは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンコポリマーからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１２】
前記弾性充填材は、廃タイヤ再利用チップ、熱可塑性エラストマーチップ、及び特殊ゴムチップからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１３】
前記無機フィラーは、タルク、雲母、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、珪灰石（ＣａＳｉＯ３）、粘土、珪藻土、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及びゼオライトからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１４】
前記無機フィラーの含量は、前記高硬度樹脂充填材の重量に対して２０重量％〜８０重量％である、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１５】
前記弾性充填材及び前記高硬度樹脂充填材は、比重差がそれらの比重のうちの低いものに対して３０％未満であるように構成される、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１】
裏材と該裏材から上方に延びるパイル要素とを具備したパイルファブリックと；
前記パイル要素が少なくとも部分的に充填材層に埋め込まれるように、前記裏材上に充填された充填材層と；を含み、
前記充填材層は、ショアＡ４０〜９０の硬さを有する弾性充填材と；ショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有する高硬度樹脂充填材であって、合成樹脂マトリックスと該合成樹脂マトリックス内に分散した無機フィラーとを含む高硬度樹脂充填材と；を含む、人工芝。
【請求項２】
前記合成樹脂マトリックスは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンコポリマーからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１に記載の人工芝。
【請求項３】
前記無機フィラーの含量は、前記高硬度樹脂充填材の重量に対して２０重量％〜８０重量％である、請求項１に記載の人工芝。
【請求項４】
前記充填材層は、前記弾性充填材と前記高硬度樹脂充填材との混合物を含む、請求項１に記載の人工芝。
【請求項５】
前記弾性充填材と前記高硬度樹脂充填材との混合物が、約１：９〜９：１の範囲の重量混合比を有する、請求項４に記載の人工芝。
【請求項６】
前記充填材層は、前記弾性充填材を含む層と前記高硬度樹脂充填材を含む層とがそれぞれ上部層及び下部層またはその反対に積層されるように構成される、請求項１に記載の人工芝。
【請求項７】
前記弾性充填材及び前記高硬度樹脂充填材は、比重差がそれらの比重のうちの低いものに対して３０％未満であるように構成される、請求項１に記載の人工芝。
【請求項８】
裏材と前記裏材から上方に延びるパイルとを具備するパイルファブリックを用意する工程と；
ショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有する高硬度樹脂充填材であって、合成樹脂マトリックスと前記合成樹脂マトリックス内に分散した無機フィラーとを含む高硬度樹脂充填材を用意する工程と；
前記高硬度樹脂充填材とショアＡ４０〜９０の硬さを有する弾性充填材とを混合し、充填材混合物を形成する工程と；
前記パイル要素が少なくとも部分的に充填材層に埋め込まれるように、前記充填材混合物を前記裏材上に充填させて充填材層を形成する工程と；
を含む、人工芝の製造方法。
【請求項９】
前記高硬度樹脂充填材の用意は、前記合成樹脂及び前記無機フィラーを混合し、押出成形し、及びペレット化して行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
高硬度樹脂充填材と弾性充填材との混合物を含む人工芝用充填材であって、前記高硬度樹脂充填材は、合成樹脂マトリックスと該合成樹脂マトリックス内に分散した無機フィラーとを含み、かつショアＤ５０〜ロックウェルＲ１２０の硬さを有し、前記弾性充填材は、ショアＡ４０〜９０の硬さを有し、
前記高硬度樹脂充填材及び前記弾性充填材は、約１：９〜９：１の範囲の重量混合比で混合される、人工芝用充填材。
【請求項１１】
前記合成樹脂マトリックスは、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びエチレンコポリマーからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１２】
前記弾性充填材は、廃タイヤ再利用チップ、熱可塑性エラストマーチップ、及び特殊ゴムチップからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１３】
前記無機フィラーは、タルク、雲母、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、珪灰石（ＣａＳｉＯ３）、粘土、珪藻土、酸化チタン（ＴｉＯ２）、及びゼオライトからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１４】
前記無機フィラーの含量は、前記高硬度樹脂充填材の重量に対して２０重量％〜８０重量％である、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【請求項１５】
前記弾性充填材及び前記高硬度樹脂充填材は、比重差がそれらの比重のうちの低いものに対して３０％未満であるように構成される、請求項１０に記載の人工芝用充填材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公表番号】特表２０１３−５０７５４３（Ｐ２０１３−５０７５４３Ａ）
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３３０６５（Ｐ２０１２−５３３０６５）
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００２９８１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４３５２９
【国際公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５１２０９１５０１）
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＥ，Ｓｕｎｇｙｕｌｌ
【住所又は居所原語表記】１９−９０５，ＬＵＣＫＹ ＡＰＴ．，７０７ ＢＵＮＧＩ，ＯＮＣＨＥＯＮ ２−ＤＯＮＧ，ＤＯＮＧＮＡＥ−ＧＵ，ＢＵＳＡＮ ６０７−０６２，ＲＥＰＵＢＬＩＣ ＯＦ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１１日（２０１０．５．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１０／００２９８１
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０４３５２９
【国際公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５１２０９１５０１）
【氏名又は名称原語表記】ＬＥＥ，Ｓｕｎｇｙｕｌｌ
【住所又は居所原語表記】１９−９０５，ＬＵＣＫＹ ＡＰＴ．，７０７ ＢＵＮＧＩ，ＯＮＣＨＥＯＮ ２−ＤＯＮＧ，ＤＯＮＧＮＡＥ−ＧＵ，ＢＵＳＡＮ ６０７−０６２，ＲＥＰＵＢＬＩＣ ＯＦ ＫＯＲＥＡ
【Ｆターム（参考）】
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