JP2009155914A - 人工芝充填用粒状物および同人工芝充填用粒状物を充填してなる人工芝構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】ロングパイル人工芝において、使用済みの人工芝をリサイクルして、ロングパイル人工芝の充填材に適した弾性粒状物に作り替えるリサイクル技術を提供する。
【解決手段】人工芝３のパイル４間に充填される粒状物５として、熱可塑性樹脂を５０ｗｔ％以上含む人工芝を素材として、この素材にエラストマーをさらに添加して粒状に形成し、比重を１．１０以上とした粒状物５を充填する。
【選択図】図１

Description

本発明は、人工芝のパイル間に充填される人工芝充填用粒状物に関し、さらに詳しく言えば、使用済みの人工芝を用いてリサイクルされる人工芝充填用粒状物に関する。

砂入り人工芝やロングパイル人工芝などの人工芝は、各種スポーツ用サーフェイスとして広く普及している。通常、この種の人工芝構造体は、耐用年数が経過すると、樹脂が劣化したり、パイルが切れたりするため、新しい人工芝に張り替える必要がある。

このとき、使用済みの人工芝は撤去後、産業廃棄物として処分されており、環境上好ましくない。そこで最近では、人工芝を産業廃棄物として処理するのではなく、一部を再利用する方法やリサイクルしやい人工芝について様々な技術が提案されている。その一部を以下に示す。

特許文献１には、人工芝を構成する材料としてナイロン６を用いたリサイクル可能な人工芝が開示されている。これによれば、ナイロン６を用いることにより、回収した人工芝をスムーズに原料までリサイクルできる点が示されている。

また特許文献２には、熱可塑性樹脂を用いてパイルを基布に固定したことを特徴とする人工芝生が開示されている。これによれば、人工芝自体を再生原料としてリサイクルすることができる。

特開平９−２４２０１１号公報 特開２０００−１７６０５号公報

しかしながら、上記特許文献１，２は、いずれの場合も充填した粒状物を人工芝から完全に除去することを前提としているが、実際には粒状物は経年使用によって、湿っていたり、踏み固められているため、パイルに入り込んだ粒状物を完全に除去することはほぼ不可能である。

特にロングパイル人工芝に充填される粒状物は、より天然芝に近い風合いと性状を得るために、ゴムチップなどの弾性粒状物と、目砂などの硬質粒状物とを例えば２層に積層して充填していたため、粒状物を個別に回収することは特に難しい。

したがって、例え各特許文献１，２に記載されたリサイクル技術を用いたとしても、必然的に人工芝中に不純物としての粒状物が残るため、純度の高い原料へとリサイクルすることは困難であった。他方において、これら廃人工芝を燃料として用いる、いわゆるサーマルリサイクルする方法もあるが、環境問題を考慮した場合、あまり好ましい手法とも言えない。

この問題を解決する方法の一例としては、人工芝を構成する素材と、粒状物を構成する素材とを同じにしておく方法が考えられる。この方法であれば、人工芝のパイル間に粒状物が残されていても、同一素材として扱えるのでマテリアルリサイクルが可能である。

しかしながら、同一素材を用いたとしてもなお次のような問題がある。すなわち、実際に人工芝を溶融して混合した場合、その再生品は非常に硬くゴムのような弾性がないため、そのまま粒状に成形して、人工芝に充填してもロングパイル人工芝が本来持つ天然芝に近い柔らかさを作り出すことはできなかった。

そこで、本発明は上述した課題を解決するため、ロングパイル人工芝において、使用済みの人工芝をリサイクルして、ロングパイル人工芝の充填材に適した弾性粒状物に作り替えるリサイクル技術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、基布にパイルが植設され、上記基布の裏面には上記パイルを上記基布に固定する裏止め材が設けられている人工芝の上記パイル間に充填される人工芝充填用粒状物において、熱可塑性樹脂を５０ｗｔ％以上含有する上記人工芝を素材とし、上記素材にエラストマーをさらに添加して粒状に形成され、比重が１．１０以上であ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、ＪＩＳ−Ｋ６２５３のタイプＡ法に準拠する硬度測定で測定した硬度が５０〜８０であ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、ＪＩＳ−Ｋ６３１６法によりＪＩＳ−Ｚ８８０１に規定される２．８３ｍｍふるいを９５ｗｔ％以上が通過することを特徴としている。

本発明には、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の人工芝用粒状物をパイル間に充填した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、熱可塑性樹脂を５０ｗｔ％以上含有する上記人工芝を素材とし、上記素材にエラストマーをさらに添加して粒状に形成され、比重が１．１０以上となるようにしたことにより、溶融時に素材が均一に混ざり合い、人工芝と同系の素材で適度な弾性を持った粒状物を作製することができる。

また、比重が１．１以上であることにより、粒状物が飛散したり、雨で流されたりするのを防止することができる。なお、粒状物の比重を上げる方法の一例としては、炭酸カルシウムなどの添加剤を添加する方法がある。

請求項２に記載の発明によれば、粒状物の硬度が、ＪＩＳ−Ｋ６２５３のタイプＡ法に準拠する硬度測定で５０〜８０であることにより、この粒状物を充填しても、天然芝に近い性状を得ることができる。

ここで、粒状物の硬度が５０未満の場合は、粒状物は繰り返し踏圧が加えられるため変形して、締め固められてしまうため好ましくない。逆に、硬度８０を越えると、粒状物が硬すぎてしまい、スライディングなどした際に擦り傷などを生じる原因となり好ましくない。

請求項３に記載の発明によれば、ＪＩＳ−Ｋ６３１６法によりＪＩＳ−Ｚ８８０１に規定される２．８３ｍｍふるいを９５ｗｔ％以上が通過する粒状物を用いることにより、人工芝内に充填しても、人の動きによって蹴り出されたり、飛散しにくい。

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、本発明はこの限りではない。図１は、本発明の一実施形態に係る人工芝構造体の要部断面図である。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の間には粒状物５が充填されている。

基盤２は、地面を平坦に均した簡易舗装面が用いられるが、これ以外に、砂利などを敷き詰めてあってもよいし、アスファルトなどで舗装された既設舗装面を用いてもよい。さらには、基盤２の上に弾性舗装などを設けてもよく、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、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、粒状物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Ｈ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、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は緑色に着色されているが、黒色以外であれば任意の色が用いられる。

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。この例において、パイル４は、太さが８０００〜１１０００ｄｔｅｘであって、植え付け量１０００〜２０００ｇ／ｍ^３で基布３１に植え付けられている。

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、再生する粒状物の再生時の色を考慮して、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、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。

すなわち、人工芝３は、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の複合体からなる。したがって、人工芝３を加熱、溶融した際、熱硬化性樹脂は熱可塑性樹脂の中で均一に分散し、双方が混合した単一素材として残ることになる。そこで、本発明は、裏止め材３２を含めた全樹脂量１００ｗｔ％のうち、５０ｗｔ％以上が熱可塑性樹脂からなるように構成されている。

すなわち、熱可塑性樹脂が全体の５０ｗｔ％未満の場合、裏止め材３２などの熱硬化性樹脂が含まれていても、溶融した熱可塑性樹脂の中に均一に分散しなくなり、単一な素材として扱うことができなくなるおそれがあるため好ましくない。

裏止め材３２は、パイル４を固定し、人工芝３の寸法安定を満たせば加工性、コストなどを考慮して熱可塑性樹脂でないものも選択できるが、リサイクルの際に、粒状物５に適度な弾性を付与するためには、ＳＢＲやウレタンなどの比較的柔らかい素材を用いることがより効果的である。

このように作成された人工芝３のパイル４の間には粒状物５が充填されている。本発明において、粒状物５は、人工芝３を素材として、そこにさらにエラストマーが添加されて粒状に形成されている。

この例において、粒状物５は、使用済みの廃人工芝３を再溶解して粒状に成形した再生粒状物５のみからなるが、人工芝３を構成する素材を人工芝と同一の熱可塑性樹脂を規定量含んでいれば、新しく作られたものであってもよい。

このようにして作製された粒状物５は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３のタイプＡ法に準拠する硬度測定で測定した硬度が５０〜８０であることが好ましい。これによれば、再生した粒状物５の単一種類を充填しても、天然芝に近い性状を得ることができる。

すなわち、粒状物の硬度が５０未満の場合は、粒状物は繰り返し踏圧が加えられるため変形して、締め固められてしまうため好ましくない。逆に、硬度８０を越えると、粒状物が硬すぎてしまい、スライディングなどした際に擦り傷などを生じる原因となり好ましくない。

本発明において、粒状物５は、人工芝を素材として、これにエラストマーを混合して作られるが、人工芝の構成素材の５０ｗｔ％以上がＰＰやＰＥなどの熱可塑性樹脂であるため、比重が１．０以下になることが予想される。

比重が１．０以下になると、風雨で飛ばされたり流されやすいばかりでなく、サッカーなどの競技中に蹴り出されたり、飛散したりしやすくなる、そこで粒状物５は、比重が１．１０以上となるように調整されている。比重を増加させる方法の一例としては、炭酸カルシウムなどの添加剤を添加する方法が上げられるが、これ以外の方法で比重を上げてもよい。

この例において、粒状物５は人工芝３のパイル４間に入り込みやすくするため所定の粒状に形成されているが、より好ましくは、ＪＩＳ−Ｋ６３１６法によってＪＩＳ−Ｚ８８０１に規定される２．８３ｍｍふるいを用いて篩った際、その９５ｗｔ％以上が同ふるいを通過する大きさが好ましい。これを通過しない大きな粒状物５は、人工芝３の中に充填しても蹴り出されやすく、飛散の原因となりうるおそれがあるため好ましくない。

粒状物５が廃人工芝３を加熱、溶融したものに色、重さ、弾性などを負荷するために適宜、他の素材が加えられたものである。よって、再生時には人工芝３とともに加熱、溶融したものに、後から加える添加剤の量を調節することにより、同等の粒状物５に作り替えることができるので、人工芝と粒状物とを同じ素材として処理することができる。

粒状物５は、単一種類からなることが好ましい。すなわち、粒状物５が複数種類の重量物の混合物からなると、粒状物を人工芝から抜き取って新しく敷設した人工芝に再充填する場合、人工芝から除去した後で種別毎に分別しなければならない。また、人工芝３から抜き取られる割合が不均一であるため、再充填しても再生前と同じ性状の人工芝構造体にできないおそれがある。

粒状物５は、所定の色に着色されていることが好ましく、より好ましくは黒色以外の色に着色されていることが好ましい。これによれば、粒状物５を例えば緑系や茶系の色に着色することにより、人工芝やグラウンドに近い美観性状を得ることができるばかりでなく、太陽光を吸収して、熱が籠もるのを防止することができる。そのためには、素材となる人工芝を構成するパイル、基布および裏止め材は黒色以外であることが好ましい。

粒状物５の充填厚さは、要求される弾力性により任意に選択されるが、粒状物５の流出や飛散を防止するうえで、パイル４の突出高さｈ（充填した層の表面からパイル先端までの長さ）が１０〜３０ｍｍ以上となる厚さであることが好ましい。

すなわち、本発明によれば、使用済みの人工芝１を路盤から回収して、加熱、溶解し、粒状物に成形したのちに、再生粒状物を再び路盤上に新しく敷設された人工芝の粒状物として充填することにより、人工芝を人工芝用途材としてリサイクルでき、循環型のリサイクルシステムを構築することができる。

次に、本発明の具体的な実施例１〜４を比較例１〜３とともに説明する。まず、下記の方法で人工芝および粒状物を作製した。

〔人工芝の作製〕
低密度ポリエチレン製スプリットヤーン（太さ１１０００ｄｔｅｘ）を目付量１３００ｇ／ｍ^２で芝丈５０ｍｍとなるようにポリプロピレン製基布（重量：１００ｇ／ｍ^２）にタフティングにより植設し、ＳＢＲと炭酸カルシウムの混合物（混合比；ＳＢＲ：炭酸カルシウム＝１：２）をラテックスにしたものを裏止め材として、基布の裏面側に塗布したのち、ラテックスを乾燥させて人工芝を製造した。
このときの製品重量は２１５０ｇ／ｍ^２であったので、裏止め材の乾燥重量は７５０ｇ／ｍ^２（ＳＢＲ２５０ｇ／ｍ^２：炭酸カルシウム５００ｇ／ｍ^２）であると判断した。
〔粒状物の作製〕
新規に作成された上記人工芝を溶融して作製されたバルク材を粉砕してチップを作製した。これに表１に示すように、各実施例および各比較例に記載されたエラストマー（リケンテクノス社製ＬＱＡ９１０２Ｓ（硬度：２０°））や炭酸カルシウム（備北粉化工業社製ＢＦ３００（比重２．７））を添加し、加熱混合して粒状物を作製した。
〔サンプル芝の施工〕
１ｍ×５ｍの大きさで上記人工芝を路盤上に敷設したのち、各実施例１〜４および各比較例１〜３の粒状物を厚さ３０ｍｍで充填して、サンプル芝を作製したのち、以下の各評価を行った。

〔硬度測定評価〕
実施例１，２および比較例１〜４の各サンプルをインジェクション成形にてφ２８ｍｍ×Ｈ１２．７ｍｍの円柱状に形成したのち、ＪＩＳ−Ｋ６２５３のタイプＡ法に準拠した硬度測定を行った。
〔ふるい計測評価〕
ＪＩＳ−Ｚ８８０１に規定される２．８３ｍｍふるいを用意し、このふるいを用いてＪＩＳ−Ｋ６３１６法に準拠した方法で粒状物３００ｇをふるいにかけ、ふるいに残った粒状物の重量％を測定した。
〔衝撃吸収特性評価〕
施工後の各サンプル芝の衝撃吸収性をＤＩＮ１８０３２衝撃吸収性試験にて評価した。
〔擦り傷の評価〕
サンプル芝の上を走り込んで滑り込み、擦り傷の程度を確認した。
〔経年性状評価〕
サンプル芝の上を自由に歩行できる状態で半年間放置し、粒状物の飛散状況、衝撃吸収性、変形の程度を目視にて確認した。
以下に、その測定結果を示す。

《実施例１》
〔人工芝の熱可塑性樹脂の比率〕６５％
〔人工芝リサイクルチップの比率〕５０％
〔エラストマーの比率〕３０％
〔炭酸カルシウム含有量〕２０％
〔粒状物の性状評価〕
［比重］１．１６，［ふるい通過重量］９８ｗｔ％，［硬度］７５
〔サンプル芝の評価（施工時）〕
［衝撃吸収性］５８％，［擦り傷の程度］ほとんどなし
〔サンプル芝の評価（半年後）〕
［粒状物の飛散］ほとんどなし，［衝撃吸収性］５２％，［粒状物の変形］変形なし

《実施例２》
〔人工芝の熱可塑性樹脂の比率〕６５％
〔人工芝リサイクルチップの比率〕３０％
〔エラストマーの比率〕５０％
〔炭酸カルシウム含有量〕２０％
〔粒状物の性状評価〕
［比重］１．１２，［ふるい通過重量］１００ｗｔ％，［硬度］５０
〔サンプル芝の評価（施工時）〕
［衝撃吸収性］５４％，［擦り傷の程度］なし
〔サンプル芝の評価（半年後）〕
［粒状物の飛散］ほとんどなし，［衝撃吸収性］５２％，［粒状物の変形］変形なし

《実施例３》
〔人工芝の熱可塑性樹脂の比率〕７５％
〔人工芝リサイクルチップの比率〕５０％
〔エラストマーの比率〕３０％
〔炭酸カルシウム含有量〕２０％
〔粒状物の性状評価〕
［比重］１．１５，［ふるい通過重量］９７ｗｔ％，［硬度］８０
〔サンプル芝の評価（施工時）〕
［衝撃吸収性］５２％，［擦り傷の程度］ほとんどなし
〔サンプル芝の評価（半年後）〕
［粒状物の飛散］ほとんどなし，［衝撃吸収性］５０％，［粒状物の変形］変形なし

《実施例４》
〔人工芝の熱可塑性樹脂の比率〕６５％
〔人工芝リサイクルチップの比率〕４０％
〔エラストマーの比率〕４０％
〔炭酸カルシウム含有量〕２０％
〔粒状物の性状評価〕
［比重］１．１３，［ふるい通過重量］９６ｗｔ％，［硬度］６５
〔サンプル芝の評価（施工時）〕
［衝撃吸収性］５５％，［擦り傷の程度］なし
〔サンプル芝の評価（半年後）〕
［粒状物の飛散］ほとんどなし，［衝撃吸収性］４０％，［粒状物の変形］変形なし

〈比較例１〉
〔人工芝の熱可塑性樹脂の比率〕６５％
〔人工芝リサイクルチップの比率〕３０％
〔エラストマーの比率〕６０％
〔炭酸カルシウム含有量〕１０％
〔粒状物の性状評価〕
［比重］１．０４，［ふるい通過重量］９５ｗｔ％，［硬度］６５
〔サンプル芝の評価（施工時）〕
［衝撃吸収性］５４％，［擦り傷の程度］なし
〔サンプル芝の評価（半年後）〕
［粒状物の飛散］飛散あり，［衝撃吸収性］５２％，［粒状物の変形］変形なし

〈比較例２〉
〔人工芝の熱可塑性樹脂の比率〕４５％
〔人工芝リサイクルチップの比率〕＊＊％
〔エラストマーの比率〕＊＊％
〔炭酸カルシウム含有量〕＊＊％
〔粒状物の性状評価〕
［比重］＊＊＊，［ふるい通過重量］＊＊ｗｔ％，［硬度］＊＊
〔サンプル芝の評価（施工時）〕
［衝撃吸収性］＊＊％，［擦り傷の程度］＊＊
〔サンプル芝の評価（半年後）〕
［粒状物の飛散］＊＊，［衝撃吸収性］＊＊％，［粒状物の変形］変形＊＊

〈比較例３〉
〔人工芝の熱可塑性樹脂の比率〕６５％
〔人工芝リサイクルチップの比率〕７０％
〔エラストマーの比率〕−％
〔炭酸カルシウム含有量〕３０％
〔粒状物の性状評価〕
［比重］１．１８，［ふるい通過重量］９７ｗｔ％，［硬度］９６
〔サンプル芝の評価（施工時）〕
［衝撃吸収性］４２％，［擦り傷の程度］擦り傷発生
〔サンプル芝の評価（半年後）〕
［粒状物の飛散］ほとんどなし，［衝撃吸収性］４０％，［粒状物の変形］変形なし

以下に、上記実施例１〜４および比較例１〜３の充填材の性状およびその評価結果のまとめを表１に示す。

実施例と比較例とを比較検討した結果、以下のような知見を得た。
（１）比較例１は、比重が１．１０以下であるため、飛散が激しい。
（２）比較例２は、人工芝を構成する素材に熱可塑性樹脂の比率が４５％（５０％未満）であるため、溶融しても材料が均一に混ざり合わずにリサイクルチップ自体を製造することができなかった。
（３）比較例３は、素材にエラストマーが添加されていないために、粒状物を作っても硬く、人工芝に充填して、スライディングなどした場合、擦り傷を発生させてしまうおそれがある。

本発明の一実施形態に係る人工芝構造体の要部断面図。

符号の説明

１ 人工芝構造体
２ 路盤
３ 人工芝
３１ 基布
３２ 裏止め材
４ パイル
５ 粒状物

Claims (4)

1. 基布にパイルが植設され、上記基布の裏面には上記パイルを上記基布に固定する裏止め材が設けられている人工芝の上記パイル間に充填される人工芝充填用粒状物において、
   熱可塑性樹脂を５０ｗｔ％以上含有する上記人工芝を素材とし、上記素材にエラストマーをさらに添加して粒状に形成され、比重が１．１０以上であることを特徴とする人工芝充填用粒状物。
2. ＪＩＳ−Ｋ６２５３のタイプＡ法に準拠する硬度測定で測定した硬度が５０〜８０であることを特徴とする請求項１に記載の人工芝充填用粒状物。
3. ＪＩＳ−Ｋ６３１６法によりＪＩＳ−Ｚ８８０１に規定される２．８３ｍｍふるいを９５ｗｔ％以上が通過することを特徴とする請求項１または２に記載の人工芝充填用粒状物。
4. 上記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の人工芝充填用粒状物をパイル間に充填してなることを特徴とする人工芝構造体。

Images