JP5663166B2 - 人工マットおよび人工芝生 - Google Patents

Description

本発明は、人工芝繊維が取着される担体から構成される人工マットを備える、特に人工芝競技場用の人工芝生に関する。

また、本発明は、そのような人工マットに関する。

今日においては、合成材料は、あらゆる目的に使用されるが、特に、競技場用の人工の芝生(lawn)におけるあらゆる種類のプラスチックの使用が、この数年間で大きな伸びを示している。人工の芝(grass)繊維およびそれによりもたらされる人工芝競技場の開発は、外観に関して、特に競技上特性に関して、天然芝競技場とほとんど差のない人工芝競技場を敷設することが今や可能である程にまで進んでいる。

過去数年で、研究者は、その研究の中で、それぞれの競技が材料の下層土特性および表層特性に関する固有の特殊要件を有することを考慮しつつ、競技場用の人工芝生において使用するための人工芝繊維の開発に特に重点をおいてきた。

人工芝繊維の開発において現行で使用される標準的な合成材料は、ポリプロピレン、ポリアミドおよび／またはポリエチレンである。それらのような材料の利点は、低コストで製造されることが可能であり、加工が容易であることおよび、前記合成材料がストレッチングにより人工芝繊維に容易に加工されることが可能であることである。ある特定の長さを有する前記繊維は、例えばタフティングによって、担体に取着される。天然芝繊維と比較した場合のこの人工芝繊維の欠点は、競技者の肌と人工芝繊維との間の比較的高い摩擦抵抗によって引き起こされる負傷のリスクが、はるかに高いことである。

今日では、この後者の欠点は、例えばＷＯ２００５／１２４０２８（特許文献１）において開示されるように、合成芝繊維間においてゴムまたはプラスチックの粒子などの粒状空隙充填材を使用することによって、大幅に回避される。この空隙充填粒子は、競技者が負傷をより被りにくい、より柔軟な緩衝競技面を実現するばかりでなく、したがってまた天然芝に類似する最適化された競技上特性を実現する。しかし、人工芝競技場において空隙充填材を使用することは、多数の欠点を有する。このような人工芝競技場の敷設は、より労働集約的であるばかりでなく、空隙充填された人工芝競技場は、敷設された後にも維持管理を要する。

過去数年において、例えばＷＯ０１／９６６６４（特許文献２）および米国特許出願公開第２００３／０９９７８７号（特許文献３）において開示されるような多数の非空隙充填システムが、代替として導入されてきた。

近年の研究は、現行の非空隙充填システムよりも容易に調整可能な競技上特性を有する非空隙充填システムに到達するために、既存の技術に新しい開発を組み合わせることに基礎を置いてきた。特に、これらの開発は、それぞれ異なる長さ、直径、形状の、および／または、それぞれ異なる合成材料からなる構成要素と繊維との組合せに関するものであり、ある繊維は、ボールの回転などの良好な競技上特性に連結し、他の繊維は、グリップをより高め、摩擦抵抗を低減させてまたは、衝撃吸収性およびエネルギー反発性（ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）を与えて、そのようにして負傷のリスクを低減させる。

構成要素および技術の適切な組合せは、人工芝・システム全体の構造の分析にもとづいており、このシステムは、複数の層、すなわち上層、中間層および下層に規定される。各システム層は、システム全体の機能特性の一部に関して役割を担う。上層は、主に競技場の外観的側面に関して、また例えば安全なスライディング・タックルやボールの正確な回転を可能にすることに関して、役割を担う。中間層は、フィールド上での競技者のグリップ、安定性、および低衝撃吸収性（ボールのバウンド）に関して主に役割を担う。さらに、下層は、高衝撃吸収性（競技者−フィールド間の相互作用）に関して主に役割を担う。さらには、衝撃吸収性とエネルギー反発性との間の適切なバランスが、重要な機能要件となる。これらの特性は、研究の後段階において、技術および使用される構成要素へと変換されなければならない。

ＷＯ２００５／１２４０２８ ＷＯ０１／９６６６４ 米国特許出願公開第２００３／０９９７８７号 ＷＯ２００４／０７７９１４

本発明の目的は、複数のシステム層の機能特性を統合することにより、改良された競技関連特性、とりわけ改良された衝撃吸収性およびエネルギー反発性を有し、特に、競技場の競技上特性に対して悪影響を及ぼすことなく空隙充填材の使用の必要性をなくし、それにより競技者に対する負傷のリスクを低減させる、新たなタイプの人工芝生を提供することである。

本発明によれば、担体は、少なくとも１つの追加材料構成要素を少なくとも一部分に備え、この追加材料構成要素は、人工マット中に設けられた後に、ある外部からの刺激の影響下において担体の前記部分に持続的な容積増加をもたらす。このように人工マットを生成することが可能であり、この人工マットは、標準的な製造技術により製造されることが可能であり、担体中の追加材料構成要素は、発泡し変形して、作製後には例えば緩衝層となる。少なくとも担体の一部分に持続的な容積増加をもたらす追加材料構成要素を使用することは、衝撃吸収性、エネルギー反発性および垂直変形性などの競技場の競技上特性にプラスに作用し、さらに競技者の負傷回数を減少させる、追加の緩衝特性を有する人工芝生を生成することを可能にする。

ある特定の実施形態においては、追加材料構成要素は、効果的な人工芝生を得るために、担体中に均一に分配されると好ましい。

さらに詳細には、追加材料構成要素は、繊維または撚り糸の形態で担体に組み込まれてよく、これは、タフティング、ウィービングまたはニッティングなどの既知の製造技術により簡単な態様で実施されることが可能である。この場合においても、担体中における追加材料構成要素の十分に制御された均一な分配を実現することが可能である。

より具体的には、本発明によれば、追加材料構成要素は、少なくとも１つの層の形態で担体に組み込まれてよく、これは、担体の残りの部分に組み込まれても組み込まれなくてもよい。これもまた、持続的な容積増加が担体にもたらされると効果的な緩衝層が実現されることにより、均一に分配された追加材料構成要素を備える改良された担体をもたらす。

改良された競技上特性を有するさらに機能的な人工芝競技場は、前記追加材料構成要素の層と前記他の追加材料構成要素の層とが中間層により分離されることにおいて実現されることが可能である。

ある外部からの刺激の影響の下で担体の種々の追加材料構成要素の部分に持続的な容積増加をもたらす種々の追加材料構成要素からそれぞれがなる複数の層を使用することによって、上で行われる競技のタイプに応じて人工芝競技場を開発することが可能となる。

さらに、担体が架橋材料から構成されることが好ましい場合があり、このように得られた担体は改良されたクリープ挙動を示すため、担体の寿命が引き延ばされる。

本発明による人工芝生のさらにより機能的な実施形態は、少なくとも第１のグループの人工芝競技用繊維が、前述の追加材料構成要素の少なくとも１つを備えることを特徴とする。この場合においても、人工マットは、人工芝繊維にもたらされる持続的な容積増加によるさらなる競技上特性を付与され、さらにこの特性は競技者の負傷のリスクを低減させ得る。

この実施形態においても、追加材料構成要素は、人工芝繊維中に均一に分配されてよい。

より具体的には、人工芝競技用繊維は、押出成形繊維であり、これは、既知の押出成形技術により前記繊維を製造することを可能にする。

さらに、人工芝競技用繊維は、架橋繊維であると好ましく、これは、このように得られた人工芝競技用繊維が改良された断裂および磨耗挙動を示すため、繊維の寿命を引き延ばす。

本発明による追加材料構成要素を発泡材料として構成することが効果的であることが判明したが、その理由は、それによって、例えば追加の緩衝および弾性特性などの追加の機能を人工マットに付与することが可能となるためである。

例えば、発泡材料は、混合物に対して相溶性である少なくとも１つの化学発泡剤と化合される、１つまたは複数のポリマー材料からなる混合物から構成されてよい。この発明に適した化学発泡材料（または発泡剤と呼ばれる）の例は、アゾ、ヒドラジド、カルバジド、テトラゾール、ニトロソ化合物および炭酸塩である。加工条件および正確な発泡剤または発泡剤の組合せは、相互依存的であり、したがって互いに適合するように選択されなければならない。触媒がこの混合物に添加されてよく、この触媒は、発泡剤の活性化の積率に影響を及ぼして、容積増加担体および／または人工芝繊維を得るためのプロセスをそのように最適化する。

より具体的には、発泡材料は、持続性の容積増加の後に独立気泡構造を有するが、独立気泡構造は、連続気泡構造よりも好ましい。独立気泡構造は、例えば天候条件（例えば土、零下の気温および水分など）に関して比較的長い寿命を有し、それにより、人工芝競技場の競技上特性は、季節および土の有無にかかわらず、また天候条件にかかわらず、同一に維持される。

本発明のある特別な実施形態においては、追加材料構成要素は、熱の影響下において、担体の少なくとも一部分に持続的な容積増加をもたらすことが可能である。

本発明によれば、ある機能的な実施形態においては、人工芝競技場は、第１のグループの人工芝競技用繊維が、第２のグループの人工芝競技用繊維間に配設され、第１のグループの人工芝競技用繊維が、少なくとも第３のグループの人工芝競技用繊維間に配設されてよいことを特徴としてよい。

以下、本発明が、図面を参照してより詳細に説明される。

人工芝生の、既知の人工芝繊維を備える人工芝競技場の実施形態の概略図である。 人工芝生の、既知の人工芝繊維を備える人工芝競技場の実施形態の概略図である。 本発明による人工芝繊維の実施形態の詳細図である。 本発明による人工芝繊維の別の実施形態による詳細図である。

図１および図２は、標準的な人工芝繊維を使用することが可能な既知の人工芝生１０の実施形態を図示する。両方の図において、人工芝生１０は、担体１を備え、これに対して例えばタフティングによって複数の人工芝繊維２が取着されている。

一般的には、人工芝繊維は、１つまたは複数の人工芝繊維２ａ−２ｂ−２ｃ−２ｄなどから構成され、これらの人工芝繊維は、例えば国際特許出願ＷＯ２００４／０７７９１４（特許文献４）において説明されるように、微小繊維および／または物フィラメント繊維から構成されてよい。これは、天然芝に実質的に完全に似た人工芝を生成することを可能にする。それらの繊維２ａ−２ｄは、押出成形などの既知の製造技術によって製造されることが可能である。例えば押出成形によってこのように得られた各繊維２ａ−２ｄは、対にされて人工芝繊維２を形成し、後に担体１に取着されることが可能である。

図１および図２においては、担体は、適切な競技関連特性を有する表層の上に配置され、この表層は、層６−１１−１２−１３から構成される。層１１は、オプションの弾性層６を備えてよい（前記オプション層６はまた、担体１の一部を形成する）。層１１および１２は、人工芝生１０の基礎を形成し、石からなる粗層１１および砂からなる細層１２から構成される。人工芝生システム１０は、雨水の排水用の、図２において１３で示される排水システムを備える。

空隙充填材５が、人工芝（競技用）繊維間に設けられ、この空隙充填材は、図１に図示されるように、適宜層状化されてよい、すなわちゴムまたはプラスチックの粒子からなる層５および砂粒からなる層５' であってよい。

図３および図４は、本発明による人工マットの２つの実施形態を図示する。図１および図２と同様に、この実施形態は、担体１を備え、これに対して複数のグループの人工芝繊維２''と人工芝競技用繊維２、２' 、２''' が取着される。

本発明によれば、図３ａおよび図３ｂに図示される担体１は、追加材料構成要素を備え、この追加材料構成要素は、ある外部からの刺激の影響の下で、担体の少なくとも追加材料構成要素が組み込まれる部分に恒久的な容積増加をもたらす。この全てが、図３ｂにはさらに明瞭に図示され、ここでは、担体１は、３つの層１' −１''−１''' から構成される。しかし、本発明を明確に理解するために、この担体が、１つの層から構成され、この１つの層は、ある外部からの刺激の影響の下で、担体１の前記部分に恒久的な容積増加をもたらす追加材料構成要素を備えている。

好ましくは、追加材料構成要素は、例えば撚り糸の形態で、図３においては層１' および１''' として示される担体１中に均一に分配される。前記追加材料構成要素は、例えば熱などのある外部からの刺激の影響の下で、担体１の、追加材料構成要素が組み込まれている部分に恒久的な容積増加をもたらす。好ましくは、前記恒久的な容積増加は、図３ａに図示される状況に従って人工芝生が構成された後に、引き起こされなければならない。恒久的な容積増加の結果として、人工芝生は、図３ｂに図示される状況へと変容している。

これに関連して、第１の実施形態においては、追加材料構成要素は、担体１の中の第１の層１' に組み込まれるが、別の実施形態においては（図３ｂに図示されるのと同様に）、担体１は、第１の層１' に組み込まれる第１の追加材料構成要素と、第２の層１''' に組み込まれる第２の追加材料構成要素とを備えることに留意されたい。２つの層１' および１''' は、中間層１''によって互いから分離される。好ましくは、中間層１''は、組込み用材料構成要素（例えば撚り糸の形態の）を備えず、それによって、担体１のこの部分は、層１' および１''' とは異なり、恒久的な容積増加に寄与しない。

担体１に１つの層１' のみが組み込まれる実施形態においては、恒久的な容積増加は、追加材料構成要素を使用することによって実現され、この追加材料構成要素は、例えば発泡材料であってよい。したがって、弾性層または緩衝層が形成され、これにより追加の間隙充填材を使用する必要がなくなり、それにもかかわらず同時に、緩衝性および弾性に関して改良された競技上特性を示す人工芝競技場が実現される。これは、特に競技の実施の際の衝撃吸収性およびエネルギー反発性に関してプラスに作用する。

複数の層１'−１''−１'''が使用され、層１' および層１''' がそれぞれ第１の追加材料構成要素および第２の追加の構成要素を備える場合には、複数の緩衝担体層１' および１''' を備える人工芝競技場を実現することが可能となるが、また複数の緩衝担体層１' および１''' は、使用される追加材料構成要素の特性にもとづいて異なる態様で競技場の競技上特性に作用する。

好ましくは、追加材料構成要素は、発泡材料であり、この発泡材料は、特に、混合物に対して相溶性である少なくとも１つの化学発泡剤と化合される、少なくとも１つまたは複数のポリマー材料からなる混合物から構成されてよい。この発明に適した化学発泡材料（または発泡剤と呼ばれる）の例は、アゾ、ヒドラジド、カルバジド、テトラゾール、ニトロソ化合物および炭酸塩である。より具体的には、発泡材料は、独立気泡構造を有するが、連続気泡構造を用いることも可能である。

しかし、独立気泡構造が好ましく、その理由は、発泡された材料（すなわち容積増加後の）が、例えば天候条件および土などによってほとんど影響を受けることがないためである。独立気泡構造は、例えば零下の気温、土および水分に対してインセンシティブであり、そのため、様々な気候条件における競技の実施に人工芝生を使用する場合でも、競技上特性および競技上挙動が、確実に同一に保たれる。

さらに、複数のグループの人工芝繊維２−２' −２''が使用される、人工芝競技場および人工マットの一実施形態が図示され、少なくとも第１のグループの人工芝繊維２''は、同様に追加材料構成要素を備え、これは、ある外部からの刺激の影響の下で、少なくとも人工芝競技用繊維に恒久的な容積増加をもたらす。

２つの状況が、図３ａおよび図３ｂにおいて示され、図３ａは、人工マットが構成されただけの状況を図示し、図３ｂは、恒久的な容積増加が、ある外部からの刺激（例えば熱）の影響の下で、第１のタイプの人工芝繊維２''と担体１とにもたらされ、それにより前記第１のタイプおよび前記担体が、ｉｉおよびｉｉｉで示される追加の緩衝層を形成し、第１のタイプの人工芝繊維２''が、第２のタイプの人工芝競技用繊維２と、第３のタイプの人工芝競技用繊維２' との間に配設される状況を図示する。

さらに、これに関連して、人工芝競技用繊維２''に組み込まれる追加材料構成要素は、担体１において使用される構成要素と同一の材料構成要素であることが好ましく、またこの場合には、人工芝競技用繊維に均一に追加材料構成要素を分配することが好ましいことを指摘することが可能である。

好ましくは、人工芝競技用繊維２''は、押出成形繊維であり、そのため、既知の製造技術によってこの繊維を製造することが可能である。

人工芝繊維２−２'−２''が受ける強負荷を鑑みて、特に人工芝競技用繊維２''が架橋繊維であることが好ましい。架橋により特別に強度の高い繊維がもたらされ、この繊維は集中的に使用される場合でも容易に磨耗または断裂しない。さらに、架橋繊維の担体となるものをも形成することが好ましい。さらに、押出成形繊維を人工芝繊維として使用し、それにより簡単な既知の技術によって人工芝繊維を製造することが可能となることが好ましい。

別の実施形態においては、少なくとも押出成形人工芝競技用繊維２''は、少なくとも基本合成材料と追加材料構成要素との共有押出成形によって形成されている。しかし、他の繊維グループも、共有押出成形によって製造されたものであってよい。したがって、共有押出成形ステップにより積層人工芝繊維を実現することが可能であり、それぞれ異なる材料が、繊維にそれぞれ異なる機能性をもたらす。したがって、人工芝繊維を構成する基本合成材料は、例えば強度を与える役割を果たし、ある外部からの刺激の影響下において持続的な容積増加を受ける追加材料構成要素は、緩衝性または弾性を与える役割を果たす。

基本材料（本明細書においては「Ｂ」と示される）は、ＢＡＢ構造に準じて追加材料構成要素（「Ａ」と示される）を囲んでよい。別の実施形態においては、人工芝繊維は、共有押出成形により実現される複数の層から構成されてよく、追加材料構成要素は、互いに異なるまたは異ならないものであってよい２つの合成材料（「Ｂ」および「Ｃ」と示される）によりＢＡＢまたはＢＡＣ構造に準じて少なくとも２つの面を囲まれて、人工芝繊維の表面特性に影響を与える。さらに別の実施形態においては、追加構成要素Ａは、ＡＢＡ構造に準じて２つ以上の面で基本材料Ｂを囲み、それにより強化された発泡人工芝競技用繊維を生成する。

本発明によれば、人工芝繊維２''は、熱（外部からの刺激）の影響下において持続的な容積増加を受けることが可能である。これにより、例えば２−２' −２''などの、様々なグループの人工芝繊維からなる人工芝競技場１０を構成することが可能となり、持続的な容積増加が、例えばコーティング・プロセスの際に熱を加えることにより人工芝競技用繊維２''のグループにおいて追加材料構成要素にもたらされる。したがって、人工芝繊維２''は、図３ｂに図示されるように変容し、担体１（iii で示される）の上方に緩衝層iiをもたらす。

図４は、複数のグループの人工芝繊維２−２'−２''−２'''を備える人工マットのさらに別の実施形態を図示する。繊維２のグループは、共有押出成形により得られる上述のＡＢＡ（またはＢＡＢ）構造を有する繊維に関し、これは、低減された摩擦係数をその外面に有して、競技の際の良好なスライディング特性および／または改良されたパイル復元能力（弾性）をもたらす。繊維２' は、競技表層を空隙充填するための軟質の複合モノフィラメント繊維である。繊維グループ２''は、衝撃吸収特性を有する本発明による発泡繊維からなり、繊維２''' は、フィールド・システムをすき間のある状態に保ち、人工芝競技用繊維が密集するのを防ぐ役割を果たす。

１ 担体、 ２ 人工芝繊維、 ５ 空隙充填層、 ６ 弾性層（オプション）、
１１〜１２ （基礎の）層。

Claims (17)

1. 人工芝競技場用の人工芝生に使用され人工芝繊維が取着された担体を備えた人工マットであって、前記担体は、少なくとも一部に少なくとも１つの追加材料構成要素が組み込まれており、前記追加材料構成要素は、第一の状態では、撚り糸の形態で前記担体に組み込まれており、前記担体が前記人工マットに提供された後、外部からの刺激の影響の下にある第二の状態では、前記追加材料構成要素によって前記担体の前記一部に恒久的な容積増加が可能となるように構成されたことを特徴とする人工マット。
2. 前記追加材料構成要素は、前記担体中に均一に分配されることを特徴とする、請求項１に記載の人工マット。
3. 前記追加材料構成要素は、少なくとも１つの層で構成される前記担体の第１の層に組み込まれることを特徴とする、請求項１または２記載の人工マット。
4. 前記担体は３つの層で構成され、前記担体は、他の追加材料構成要素を備え、前記他の追加材料構成要素は、前記担体の第２の層に組み込まれることを特徴とする、請求項３に記載の人工マット。
5. 前記追加材料構成要素の前記第１の層および前記他の追加材料構成要素の前記第２の層は、中間層によって分離されることを特徴とする、請求項４に記載の人工マット。
6. 前記人工芝繊維は少なくとも第１のタイプの人工芝繊維を有し、前記第１のタイプの人工芝繊維は少なくとも１つの前記追加材料構成要素を備えることを特徴とする、前記請求項１乃至５のいずれか一項に記載の人工マット。
7. 前記第１のタイプの人工芝繊維が備える前記追加材料構成要素は、前記人工芝繊維中に均一に分配されることを特徴とする、請求項６に記載の人工マット。
8. 前記人工芝繊維は押出成形繊維であることを特徴とする、請求項１に記載の人工マット。
9. 前記人工芝繊維は架橋繊維であることを特徴とする、請求項５乃至８のいずれか一項に記載の人工マット。
10. 前記追加材料構成要素は発泡材料であることを特徴とする、前記請求項１乃至９のいずれか一項に記載の人工マット。
11. 前記発泡材料は、相溶性である少なくとも１つの化学発泡剤と化合される１つまたは複数のポリマー材料からなる混合物から構成されることを特徴とする、請求項１０に記載の人工マット。
12. 前記発泡材料は、恒久的に容積を増加した独立気泡構造を形成する材料であることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の人工マット。
13. 前記追加材料構成要素は、熱の影響下において、前記担体中の少なくとも一部に恒久的な容積増加をもたらすことを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の人工マット。
14. 前記担体は架橋材料から構成されることを特徴とする、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の人工マット。
15. 前記人工芝繊維は第２のタイプの人工芝繊維をさらに有し、前記第１のタイプの人工芝繊維は前記第２のタイプの前記人工芝繊維間に配設されることを特徴とする、請求項６または７に記載の人工マット。
16. 前記人工芝繊維は第３のタイプの人工芝繊維をさらに有し、前記第１のタイプの前記人工芝繊維は、第３のタイプの人工芝繊維間に配設されることを特徴とする、請求項１５のいずれか一項に記載の人工マット。
17. 前記請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の担体によって構成される人工マットを備える、人工芝競技場に使用される人工芝生。

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