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技術 遮熱性人工芝パイルおよびその製造方法

出願人 奥アンツーカ株式会社
発明者 森石清柳川一光木下啓吾深江典之
出願日 2007年9月13日 (11年11ヶ月経過) 出願番号 2007-238557
公開日 2009年4月2日 (10年4ヶ月経過) 公開番号 2009-068271
状態 特許登録済
技術分野 道路の舗装構造
主要キーワード 無機質粒状物 ゲートボール場 ポリプロピレン製シート スプリット糸 計測速度 計測カメラ 表面温度上昇 酸化チタン系白色顔料
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年4月2日)のものです。
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図面 (7)

課題

人工芝表層舗装体表面温度の上昇抑制に関して、すぐれた遮熱性をもち、黒色系を含む自在な色調調整の可能な人工芝パイルと、その人工芝パイルを一般的人工芝パイル製造方法におけるマスターバッチ法によって製造する手段を提供する。

解決手段

ペリレン系顔料のうち、耐熱限界が250℃以上350℃以下でJIS A5759に規定の日射反射率が15%以上95%以下のものを含んだ着色顔料組成物を含有することを特徴とする人工芝パイルである。

概要

背景

近年、スポーツ人口の増大、活発化につれ、野球場サッカー、ホッケーおよびラグビー場、テニスコートゲートボール場等の球戯場や多目的広場等の屋外スポーツ施設においては従来既設天然芝あるいはクレーコートの代替として、人工芝が多用されている。その理由としては、人工芝は天候条件に影響されにくく、常に一定のグラウンド条件が保持され、維持管理が容易であり、利便性管理費節減できる等がある。

人工芝はそうした利点を持つ一方で、かつてはパイルすなわち葉糸が短く衝撃吸収性が低いものが主であり、さらに人工芝の下がコンクリートなどの舗装面のことが多かったためもあり、天然芝に比すると、競技者に対する安全性に問題があるとされてきた。しかし近年、パイルが長いロングパイルのものや、さらにロングパイル人工芝パイル糸間隔を開けて植設した粗植型で、そのパイル糸間に砂等の無機質粒状物あるいはゴムチップ等の弾性粒状物充填して成る、衝撃吸収性にすぐれたものの開発、改良が進んでおり、各種競技国際機関公式に公認または認定するほどに広範に用いられている。

しかしながら人工芝舗装にも、全天候運動場共通の問題点のひとつとして、夏季屋外における炎天下での表面温度が高くなる点があり、時には70℃をこえる場合も多い。特に、近年広く用いられている粒状物入りロングパイル人工芝は、長いパイルや粒状物の間隙空気層が多いため、パイルの短い人工芝に比して熱が逃げづらく、温度上昇がさらに生じやすくなっている問題がある。結果として、競技者にとっては過酷であり、熱中症発症のおそれもあり、また環境温度への悪影響や、ひいてはヒートアイランド現象の原因ともなることが問題となっており、その対策が求められてきた。

現在考えられる対策としては、人工芝に対して散水する方法、さらには、例えば特許文献1に開示されているように、人工芝の素材保水性を付与したものを充填するといったものがあるが、効果は一時的なものに限られている。

また、人工芝に遮熱性を付与する手段として、表層表面に、例えば特許文献2において開示された近赤外線反射材を塗布する方法、また本出願人らが先に特許文献3において提供した遮熱塗料を塗布するという方法などがある。しかし芝の表層表面に塗料を塗布する方法は、運動場等における摩擦の多い条件下では塗料が剥がれる可能性が高く、構造的持久性において問題がある。

また、例えば特許文献4に開示されているように、人工芝パイル素材自体白色顔料などの日射反射率の高い素材を添加する方法や、それらと緑色の人工芝とを混合して編みこむことによって高温化の抑制をはかる方法があるが、自然芝に近くなるような色調の調整には及びもつかず、また緑色人工芝との混合によっては、充分な遮熱効果が得られるとは言いがたい。

特開2006−144345号
特開2006−124984号
特開2007−177143号
特開2007−154623号

概要

人工芝表層舗装体の表面温度の上昇抑制に関して、すぐれた遮熱性をもち、黒色系を含む自在な色調調整の可能な人工芝パイルと、その人工芝パイルを一般的人工芝パイル製造方法におけるマスターバッチ法によって製造する手段を提供する。ペリレン系顔料のうち、耐熱限界が250℃以上350℃以下でJIS A5759に規定の日射反射率が15%以上95%以下のものを含んだ着色顔料組成物を含有することを特徴とする人工芝パイルである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
2件

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請求項1

ペリレン系顔料のうち、耐熱限界が250℃以上350℃以下でJIS A5759に規定の日射反射率が15%以上95%以下のものを含んだ着色顔料組成物を含有することを特徴とする人工芝パイル

請求項2

ペリレン系顔料のうち、JIS K5600, 7.8.に規定のQUV劣化上限値が2(ΔE)以下のものを含んだ着色顔料組成物を含有することを特徴とする請求項1に記載の人工芝パイル。

請求項3

ペリレン系顔料のうち、DIN. EN12877に規定の耐熱性が250℃以上350℃以下のものを含んだ着色顔料組成物を含有することを特徴とする請求項1または2に記載の人工芝パイル。

請求項4

着色顔料組成物のペリレン系顔料以外の組成が、いずれも耐熱限界が250℃以上1100℃以下、JIS A5759に規定の日射反射率が15%以上95%以下のものから選ばれた顔料からなることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の人工芝パイル。

請求項5

着色顔料組成物のペリレン系顔料以外の組成が、JIS K5600, 7.8.に規定のQUV劣化上限値が2(ΔE)以下のものから選ばれた顔料からなることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の人工芝パイル。

請求項6

着色顔料組成物のペリレン系顔料以外の組成が、いずれもDIN. EN12877に規定の耐熱性が250℃以上1100℃以下のものから選ばれた顔料からなることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の人工芝パイル。

請求項7

着色顔料組成物のペリレン系顔料以外の組成が、酸化チタン系、酸化鉄系フタロシアニン系、イミダゾロン系、モノアゾ−ジスアゾ縮合物系、ジオキサジン系、キナクリドン系のいずれかから選ばれた顔料からなることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の人工芝パイル。

請求項8

人工芝パイルの原料素材に対して、着色顔料組成物を合計で1〜15重量%含有することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の人工芝パイル。

請求項9

着色顔料組成物に占めるペリレン系顔料の含有量が0.5〜10重量%であることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の人工芝パイル。

請求項10

着色顔料組成物を混練した原料素材を、190〜250℃の温度で溶融押出成型することを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の人工芝パイルの製造方法。

技術分野

0001

本出願は、スポーツ施設等の天然芝代替として用いられる人工芝に関する技術範囲に属する。

背景技術

0002

近年、スポーツ人口の増大、活発化につれ、野球場サッカー、ホッケーおよびラグビー場、テニスコートゲートボール場等の球戯場や多目的広場等の屋外スポーツ施設においては従来既設の天然芝あるいはクレーコートの代替として、人工芝が多用されている。その理由としては、人工芝は天候条件に影響されにくく、常に一定のグラウンド条件が保持され、維持管理が容易であり、利便性管理費節減できる等がある。

0003

人工芝はそうした利点を持つ一方で、かつてはパイルすなわち葉糸が短く衝撃吸収性が低いものが主であり、さらに人工芝の下がコンクリートなどの舗装面のことが多かったためもあり、天然芝に比すると、競技者に対する安全性に問題があるとされてきた。しかし近年、パイルが長いロングパイルのものや、さらにロングパイル人工芝パイル糸間隔を開けて植設した粗植型で、そのパイル糸間に砂等の無機質粒状物あるいはゴムチップ等の弾性粒状物充填して成る、衝撃吸収性にすぐれたものの開発、改良が進んでおり、各種競技国際機関公式に公認または認定するほどに広範に用いられている。

0004

しかしながら人工芝舗装にも、全天候運動場共通の問題点のひとつとして、夏季屋外における炎天下での表面温度が高くなる点があり、時には70℃をこえる場合も多い。特に、近年広く用いられている粒状物入りロングパイル人工芝は、長いパイルや粒状物の間隙空気層が多いため、パイルの短い人工芝に比して熱が逃げづらく、温度上昇がさらに生じやすくなっている問題がある。結果として、競技者にとっては過酷であり、熱中症発症のおそれもあり、また環境温度への悪影響や、ひいてはヒートアイランド現象の原因ともなることが問題となっており、その対策が求められてきた。

0005

現在考えられる対策としては、人工芝に対して散水する方法、さらには、例えば特許文献1に開示されているように、人工芝の素材保水性を付与したものを充填するといったものがあるが、効果は一時的なものに限られている。

0006

また、人工芝に遮熱性を付与する手段として、表層表面に、例えば特許文献2において開示された近赤外線反射材を塗布する方法、また本出願人らが先に特許文献3において提供した遮熱塗料を塗布するという方法などがある。しかし芝の表層表面に塗料を塗布する方法は、運動場等における摩擦の多い条件下では塗料が剥がれる可能性が高く、構造的持久性において問題がある。

0007

また、例えば特許文献4に開示されているように、人工芝パイル素材自体白色顔料などの日射反射率の高い素材を添加する方法や、それらと緑色の人工芝とを混合して編みこむことによって高温化の抑制をはかる方法があるが、自然芝に近くなるような色調の調整には及びもつかず、また緑色人工芝との混合によっては、充分な遮熱効果が得られるとは言いがたい。

0008

特開2006−144345号
特開2006−124984号
特開2007−177143号
特開2007−154623号

発明が解決しようとする課題

0009

上記のような点に鑑み、本願発明者らは、人工芝表層舗装体の表面温度の上昇抑制に関して、特許文献3の遮熱性塗料に用いた、すぐれた遮熱性をもち、なおかつ黒色系を含む自在な色調調整の可能な遮熱顔料樹脂組成中に混練する構成と、その人工芝パイルを一般的人工芝パイル製造方法におけるマスターバッチ法によって製造する手段を講じた。

0010

しかしながら、その構成による人工芝パイルは、製造時に素材劣化により色調異常をきたし、また遮熱性をはじめとする物理的な性能も得られないという問題に新たに直面した。これは顔料耐熱性能が低いものがあり、顔料組成物がパイル押出成型工程での成型温度が220〜230℃の場合において熱分解を起こすためであった。特に、発明者らが遮熱性の高い黒色系の顔料として選択したメチアゾ系顔料は、人工芝パイルの成型温度に対する耐熱性能は不十分であった。しかしながら、黒色加法混色によって調整することには困難が伴い、色調の調整には黒色系顔料が必要とされた。

0011

そこで、この問題を解決すべく、通常の人工芝パイル成型温度をこえる250℃以上でも熱分解を起こすことのない着色顔料組成物を含む人工芝パイルを得ることを目的として鋭意検討を重ねた結果、本願発明の人工芝パイルとその製法を得るに至った。

課題を解決するための手段

0012

上記目的を達成すべく、本発明にかかる人工芝パイルおよびその製造方法は、次のような手段を採用する。

0013

すなわち、請求項1記載の人工芝パイルは、ペリレン系顔料のうち、耐熱限界が250℃以上350℃以下でJIS A5759に規定の日射反射率が15%以上95%以下のものを含んだ着色顔料組成物を含有することを特徴とする。

0014

そして、この人工芝パイルは、ブラックグレーブラウングリーンなど黒系の色彩を持ち、組成顔料の耐熱限界が250℃以上であることで、パイル押出成型温度として通常用いられる200〜230℃においても顔料の色彩が劣化することがなく、なおかつ日光反射率の高さによって日光による温度上昇を防ぐ遮熱性をあわせもつペリレン系顔料を含有している。

0015

また、請求項2記載の人工芝パイルは、ペリレン系顔料のうち、JIS K5600, 7.8.に規定のQUV劣化上限値が 2(ΔE)以下のものを含んだ着色顔料組成物を含有することを特徴とする。

0016

そして、この人工芝パイルは、ペリレン系顔料の紫外線による劣化が少ない。

0017

また、請求項3記載の人工芝パイルは、ペリレン系顔料のうち、DIN. EN12877に規定の耐熱性が250℃以上350℃以下のものを含んだ着色顔料組成物を含有することを特徴とする。

0018

そして、この人工芝パイルは、ペリレン系顔料が高熱によって構造が分解しづらい。

0019

また、請求項4記載の人工芝パイルは、着色顔料組成物のペリレン系顔料以外の組成が、いずれも耐熱限界が250℃以上1100℃以下、JIS A5759に規定の日射反射率が15%以上95%以下のものから選ばれた顔料からなることを特徴とする。

0020

そして、この人工芝パイルは、ペリレン系以外の顔料も耐熱限界および遮熱性を備えたものによって構成された着色顔料組成物を有する。

0021

また、請求項5記載の人工芝パイルは、着色顔料組成物のペリレン系顔料以外の組成が、JIS K5600, 7.8.に規定のQUV劣化上限値が2(ΔE)以下のものから選ばれた顔料からなることを特徴とする。

0022

そして、この人工芝パイルは、ペリレン系以外の顔料も紫外線による劣化が少ないものによって構成された着色顔料組成物を有する。

0023

また、請求項6記載の人工芝パイルは、着色顔料組成物のペリレン系顔料以外の組成が、いずれもDIN. EN12877に規定の耐熱性が250℃以上1100℃以下のものから選ばれた顔料からなることを特徴とする。

0024

そして、この人工芝パイルは、ペリレン系顔料以外の顔料も高熱によって化学的性質が変化しづらいものによって構成された着色顔料組成物を有する。

0025

また、請求項7記載の人工芝パイルは、着色顔料組成物のペリレン系顔料以外の組成が、酸化チタン系、酸化鉄系フタロシアニン系、イミダゾロン系、モノアゾ−ジスアゾ縮合系、ジオキサジン系、キナクリドン系のいずれかから選ばれた顔料からなることを特徴とする。

0026

そして、この人工芝パイルは、いずれにおいても耐熱限界、日光反射率、QUV劣化上限値、耐熱性において好適な値を示す顔料を、着色顔料組成物の組成として有する。

0027

また、請求項8記載の人工芝パイルは、人工芝パイルの原料素材に対して、着色顔料組成物を合計で1〜15重量%含有することを特徴とする。

0028

そして、この人工芝パイルは、顔料を最少1.0wt%含有することで、着色の効果と遮熱性が得られ、また最大15wt%とすることで、合成樹脂素材への顔料の練りこみが可能で、人工芝の引っ張り強度が最大の値となる。

0029

また、請求項9記載の人工芝パイルは、着色顔料組成物に占めるペリレン系顔料の含有量が0.5〜10重量%であることを特徴とする。

0030

そして、この人工芝パイルは、着色顔料組成物において充分な彩色が提供される範囲のペリレンを含む。

0031

また、請求項10記載の人工芝パイルの製造方法は、着色顔料組成物を混練した成型用ペレットを、190〜250℃の温度で溶融、押出成型することを特徴とする。

0032

そして、この人工芝パイルの製造法は、ペリレン系顔料を含む顔料組成物を含有する人工芝パイルを、従来用いられる押出し成型の製造法を用いて製造する。

発明の効果

0033

本発明の請求項1に係る人工芝パイルによれば、ペリレン系顔料が、黒系を含めた色調と、遮熱性とを提供し、成型時の高熱によってその色調が劣化することがない。これらの性質をあわせもつことで、黒系の色彩を調整することができ、なおかつ使用時に表面温度が上昇しないという、屋外の施設などに特に好適に用いられる人工芝に応用することができ、さらに、この人工芝パイルは従来人工芝パイルの製造に用いられる加熱成型を含む製法に準じて製造することができる。

0034

また、本発明の請求項2に係る人工芝パイルによれば、ペリレン系顔料が主に直射日光などを含む紫外線による劣化が少ないため、特に屋外で人工芝として用いる際の耐候性が高く、ペリレン系顔料の色と遮熱性が衰えない人工芝パイルが得られる。

0035

また、本発明の請求項3に係る人工芝パイルによれば、ペリレン系顔料が化学的性質において熱に安定なことを示す耐熱性を持ち、熱に対して色が劣化しないという耐熱限界とは別の側面から安定性担保されている。また分解した顔料による人工芝パイルの素材の劣化からも守られている。

0036

また、本発明の請求項4に係る人工芝パイルによれば、色調を調整する顔料組成物がいずれも耐熱限界、遮熱性を兼ね備えているため、成型時の高熱によっても、色調および遮熱性が劣化することがない人工芝パイルが得られる。

0037

また、本発明の請求項5に係る人工芝パイルによれば、着色顔料組成物の組成がいずれも紫外線からの劣化が少ないものから構成されているため、着色顔料組成物全体として耐候性が保障される。

0038

また、本発明の請求項6に係る人工芝パイルによれば、着色顔料組成物の組成がいずれも化学的性質の面から熱に安定なことを示す耐熱性を持ち、着色顔料組成物全体として製造時の熱への安定性が担保される。

0039

また、本発明の請求項7に係る人工芝パイルによれば、着色顔料組成物の組成のため、遮熱性を持ち加熱成型で製造できる人工芝パイルが得られる。

0040

また、本発明の請求項8に係る人工芝パイルによれば、顔料の練りこみで製造できる範囲で、色彩と遮熱性、人工芝としての引っ張り強度をそれぞれ兼ね備えた人工芝パイルが得られる。

0041

また、本発明の請求項9に係る人工芝パイルによれば、着色力の強いペリレンによって充分な黒系の彩色が得られ、人工芝パイルの色彩を幅広く選択することができる。

0042

また、本発明の請求項10に係る人工芝パイルの製法によれば、耐熱性能と遮熱性をもつ人工芝パイルを、従来の製法や設備を用いて製造することができる。

発明を実施するための最良の形態

0043

以下、本発明を詳細に説明する。

0044

本発明において、人工芝パイルの素材に混練する着色顔料組成物は、耐熱限界が250℃以上でJIS A5759に規定の日射反射率が15%以上でJIS K5600, 7.8.に規定のQUV劣化上限値が2(ΔE)以下でDIN. EN12877に規定の耐熱性が250℃以上のペリレン系顔料を含有する。

0045

化1に示すペリレンは当初、溶剤に可溶なVAT染料として有用とされたが、構造中に側鎖や結晶性を付与すること等により顔料化が行われている。

0046

本発明に用いるペリレン系顔料の耐熱限界、耐候性、日射反射率、耐熱性は、以下の基準によって選択する。

0047

耐熱限界は、顔料が熱によって主に色調の変化を起こさない基準として設けるものであり、その測定には、以下の方法を用いる。すなわち、時計皿上に顔料を入れて一定の雰囲気温度にて30分間保ち、本熱処理顔料を用いて塗料化して得られた塗膜と、熱履歴を経ていない非熱処理同顔料を用いて得られた塗膜との色差ΔEを測定する。後者を標準として、ΔEが2以下であることをもって、耐熱限界が雰囲気温度以上であるとする。250℃以上の耐熱限界を要求するのは、パイルの成型が主に220〜230℃で行われるので、それに充分に耐えられる温度としての値であるが、望ましくは耐熱限界が260℃以上であるとさらに好適である。なおペリレン系を含めて、有機顔料類には耐熱限界が特に高いもので320℃、最大で350℃前後までが想定される。

0048

日射反射率は、遮熱性の最も重要な基準であり、JIS A5759の規定による建築用熱線遮蔽およびガラス飛散防止フィルムで定義される350〜2100nmの領域における日射反射率が15%以上であるとする。さらには、20%以上である顔料を選択するのが望ましい。

0049

紫外線照射に対する耐性である耐候性は、JIS K5600, 7.8. 基準によりQUV, 1000hrs処理後のΔEが2以下であることを基準とする。

0050

また、耐熱性は、顔料が熱によって主に物理的な性質が変化しないという基準であり、DIN. EN12877の基準で250℃以上であるとする。これも耐熱限界同様パイル成型の温度において性質が変化しないためであり、望ましくは260℃以上であるとさらに好適である。耐熱限界同様に、ペリレンを含め有機顔料系では耐熱性が高いもので320℃、最大で350℃前後までの顔料が想定される。

0051

これらの条件をみたすペリレン系顔料としては、黒色系のFK−4280(BASF社)などが市販されており、暗色の調整に特に好適に用いることができる。また、黒色以外のペリレン系には、紺色系のファストゲンブルー548(DIC社)やファストゲングリーンS(DIC社)などが市販されており、好適に用いることができる。

0052

着色顔料組成物には、目的とする色調に応じて、各種の単色系顔料を組み合わせる。緑色系が主流の人工芝の場合、白色、褐色、黄色、緑色、青色、紫色、黒色といった顔料を組み合わせる。

0053

このとき、黒系には上記のペリレン系顔料を用いる。また、黒系以外の色彩にも、ペリレン系顔料のうち黒系以外を用いることもできる。

0054

また、ペリレン系以外の顔料に関しては、いずれも上記のペリレン系の場合と同様の基準により選択した耐熱限界、耐候性、日射反射率、耐熱性を兼ね備えた顔料を選択する。なお、耐熱限界および耐熱性は、有機顔料類であれば高いもので320℃、最大350℃前後まで、無機顔料類ならば高いもので1050℃、最大1100℃前後までが上限として想定でき、これらを高い耐熱性能をもつ顔料として用いることができる。

0055

耐熱限界、耐候性、日射反射率、耐熱性をいずれも備えたペリレン系以外の顔料としては、白色には酸化チタン系、褐色には酸化鉄赤系、緑色にはフタロシアニン系、黄色にはイミダゾロン系および酸化鉄黄系、赤色にはキナクリドン系、紫色にはジオキサジン系、褐色にはモノアゾ−ジスアゾ縮合物系などを用いることができる。

0056

具体的な顔料の例としては、白色系にはJR−1000(テイカ社)など、褐色系には120ED(戸田化学)、ファストブラウンHFR(ヘキスト社)など、黄色系にはHG−2(クラリアン社)、3912(BASF社)、ファストイエローH2G(ヘキスト社)など、橙色系にはファストオレンジGRL(ヘキスト社)など、緑色系には5370S(DIC社)などを用いることができる。

0057

本発明ではペリレンをはじめ、色彩にかかわらず日光反射率が高い顔料を選択するため、着色顔料組成物を暗色の色調、例えば人工芝パイルに好適なダークグリーンなどに調整することもできる。工業上のデータでは暗色とは、CIE1976 L*a*b*色空間のL*値が60未満で、特に30未満であることである。

0058

人工芝パイルの原料素材の総量に対する着色顔料組成物の合計配合量は、着色効果、および工程において合成樹脂など原料への顔料の練りこみが充分に可能な量とする必要がある。原料素材の総量に対して、着色の効果があるのは最低0.5wt%程度からである。また最大15.0wt%までは顔料の練りこみが可能であるが、それを上回ると困難となる。

0059

また、耐熱遮熱性人工芝としてさらに望ましくは、人工芝パイルの遮熱性能に直接に影響する日光反射率が充分に得られることに加えて、人工芝としての使用に鑑みてパイルの強度が安定して得られることが必要である。例えば、人工芝パイルの光の透過性下げて充分な日光反射率を得るためにはある程度の着色が必要であり、ポリプロピレン製シートにおいてはペレットが2wt%以上の複合顔料を含むことが望ましく、さらに日光反射率は5wt%以上ならば最大値近くまで飽和する。対して、シートの引っ張り強度は、複合顔料の配合量が5wt%未満ならば特に安定し、12wt%以上で大きく低下する。これらの値に鑑みて、顔料は2〜12wt%の配合量で用いることが好適であり、特に着色性反射性能重視するなら5〜12wt%、特に芝の強度を重視するなら2〜5wt%を選択することができる。反射率と強度を両立させるならば5wt%前後(4〜6wt%)が最も望ましい。

0060

着色顔料組成物中に占めるペリレン系顔料の含有量は、目的とする色彩によって調整する。ペリレンはきわめて着色力が高く、ペリレン系顔料は着色顔料組成物の総重量中0.5〜10%、通常は0.5〜1.5wt%の混合によって、充分に黒色の調整が可能である。

0061

本発明の人工芝パイルは、従来の通常のマスターバッチ法に準じた製法、工程、装置を利用して実施することが可能である。すなわち、ポリオレフィン系ないしポリアミド系を主とする合成樹脂中に着色顔料組成物、分散材、安定剤等の混練されたコンパウンドからなるペレットを溶融紡糸(190〜230℃)、冷却固化延伸(100から150℃)および弛緩熱処理して、糸圧30〜150μmの扁平糸またはフィルム状に成型し、これを縦断または割繊したスプリット糸パイル状となして製造することが望ましい。人工芝舗装の表層の人工芝布は、この人工芝パイルを基布に対して適宜の方法で植設することにより製造される。

0062

人工芝パイルの素材として使用する合成ポリマーには、主にポリオレフィン系やポリアミド系、例えばポリプロピレンポリエチレンナイロン6ナイロン66といった従来人工芝に用いられる合成樹脂のいずれか、もしくは複数を用いることができる。従来、最も多用されているのはポリプロピレンであるが、また摩擦による温度上昇が起こりにくいポリエチレンも耐熱性かつ遮熱性の人工芝として好適に用いることができ、これらから選択するか適宜混合して用いることができる。

0063

なお、人工芝パイル素材に特によく用いられるポリオレフィン系素材は通常、難接着性、難着色性とされていることに対して、ペリレンの着色力の強さによって、ごく微量なペリレン系顔料の添加でも、充分な彩色が可能となることも本発明の特色である。

0064

以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明の範囲はこれらの例のみに限定されるものではない。

0065

試験例1:緑色系試料の遮熱効果実験
(試料の作成)
Extruderを用いて、ポリプロピレン(以下PP)ペレット90wt%に対して、表1に示すA、BおよびCの複合顔料組成からなる緑色系着色顔料組成物10wt%が混練された厚さ200μm、大きさ20cm角の緑色系試料PP板として、遮熱性顔料Aから遮熱性顔料着色緑色PP板(比較例1)、耐熱性遮熱顔料Bから耐熱性遮熱顔料着色緑色PP板(実施例1)、および一般顔料Cから一般顔料着色緑色PP板(比較例2)を作成した。Extruderの成型温度は各試料に対して200℃および250℃の2種類について各PP板を成型し試料とした。



*本願発明の併用特殊ペリレン系顔料

0066

(遮熱効果の評価測定方法
表面温度測定としては、試料裏面中心部にthermocoupleを取付け、更にはthermographyにより測定した。試料表面上より高さ30cmに取付けられた250Wの赤外線照射ランプによる試料の表面温度上昇時間経過とともに測定記録し、その上昇履歴を求めることにより評価した。

0067

(実験結果)
10分間での温度上昇を計測した結果を表2−5、図1−4に記す。












遮熱性PP板については、一般PP板に比して温度上昇履歴の差からその遮熱効果が認められ、また、成型温度である200℃および250℃では、耐熱性遮熱PP板の方がさらにその効果が大きいことがわかる。このことは本願発明による耐熱遮熱性顔料使用の安定効果が一層顕著であることを示す。

0068

(試験例2:緑系以外の色調に調整された試料の遮熱効果実験)
実験方法
表6に示す組成によって、顔料組成DとEから耐熱性遮熱顔料レンガ色着色PP板をそれぞれ(実施例2、3)作成した。このPP板と試験例1の比較例1の遮熱性顔料着色緑色PP板を、試験例1と同様にして温度上昇を比較した。



*本願発明のペリレン系特殊顔料

0069

(実験結果)
10分間での温度上昇を顔料組成別に計測した結果を表7に示す。



レンガ色に調整した耐熱遮熱性顔料組成物においても、通常の遮熱顔料組成物に比して温度上昇が有意に低く、耐熱性のみならず遮熱性に関しても有効である結果が得られた。

0070

(試験例3:物性試験用シートによる引っ張り強度の物性試験
(シートの作成)
ペレット状のポリプロピレン90重量部に、試験例1と同様に調整した顔料A,B,Cそれぞれ10重量部を混合し、単軸押出成型器に供給し成形温度200℃及び250℃でシートを成形し、顔料Bの混合シートを実施例4、また顔料AとCの混合シートをそれぞれ比較例3、4とした。得られたシートを130℃の加熱ロール上で延伸倍率6倍となるように延伸し、物性試験用シートとした。

0071

(物性試験)
JIS K 6251加硫ゴム引張試験方法に準拠し、作成したシートの物性を計測した。引張試験は3号ダンベル測定器オリエンテックSTA-1150、計測速度は500mm/secとした。測定結果を表8に示す。

0072

引っ張り強度試験は、耐熱遮熱性顔料においては、250℃のほうがより強い強度が得られた。遮熱顔料の比較をすると、250℃では通常遮熱顔料は極端物性値下降したが、本願発明の耐熱性、遮熱性を持つ着色顔料組成物を使用したシートは、逆に向上した。これは、耐熱性、遮熱性の着色顔料組成物が高温時におけるシートの物性値に大きく関与していると判断でき、人工芝パイルの品質に影響を及ぼすと考えられる。

0073

(試験例4:複合顔料の配合重量部による日射反射率および引張強度試験)
(シートの作成)
ペレット状のポリプロピレンに対し、試験例1と同様に調整した顔料Bを1〜15%混合し、単軸押出成型器に供給し成形温度200℃及び250℃でシートを成形した。得られたシートを130℃の加熱ロール上で延伸倍率6倍となるように延伸し、物性試験用シートとした。

0074

(日光反射率および引張強度試験)
添加配合重量部数による日射反射率をJIS A 5759 (1994)により測定した結果を表9および図5に示した。また、JIS K 6251加硫ゴムの引張試験方法による引張強度を図6に示した。



ペレット状ポリプロピレンへの顔料組成Bの配合量は、着色による隠蔽性から光の透過率の低下、遮熱性能の一大因子である日射反射率に反映される。日射反射率は、顔料組成が2wt%以上で大きく増大し、5wt%をこえるとほぼ安定して飽和状態となる。一方、シートの引っ張り強度は、顔料組成Bの割合が2〜5wt%の範囲で特に安定し、12wt%をこえると大きく低下し、15wt%以上では低下がさらに著しい。本検証の結果、顔料組成の添加重量は2〜12wt%が適正範囲であることがわかる。

0075

試験例5:人工芝面舗装の遮熱性測定実験
(人工芝舗装面の舗設
MFR(Melt Flow Rate; JIS K7210)=1.0/10minのポリプロピレン単独重合体(PP-Homopolymer)80wt%および線状ポリエチレン20wt%からなる人工芝パイル成型用ペレット100wtに対し、

酸化チタン系白色顔料(テイカ製 JR−1000) 27.5wt%
・酸化鉄系褐色顔料(戸田化学製 120ED) 7.3
ベンゾイミダゾロン黄色系顔料(クラリアン製 HG−2) 43.2
フタロシアニン系緑色顔料(DIC製 5370S) 20.7
ペリレン系黒色顔料(BASF製 FK−4280) 1.0

から成る緑色用の複合顔料を、本願発明の耐熱性、遮熱性を持つ「着色顔料組成物」として、4.0wt%配合混練した。当該樹脂組成物ペレットを230℃の温度で、溶融、押出成型し、厚さ80μmのフィルムとなし、これを更に、130℃の加熱ロールにより5倍に延伸後、スプリッターにて割繊され、厚さ75μm、幅2mm、繊度7500d、引張強度126N/mm2の人工芝パイル糸(63/50, yarn)を形成した。これをポリプロピレン製の基布(NWF)上に植設し、ポリウレタン樹脂によるバッキング処理を施し、ロングパイル製人工芝を作製した。次に、これを路盤上に、粗粒(t=40nn)/密粒(t=30)からなるアスファルトで舗装された基層上に舗設し、大きさ3m×3mの人工芝面とし、実施例5とした。比較例5として、緑色人工芝パイルの「一般遮熱性着色顔料」について前記本願発明の複合顔料組成中の「ペリレン系黒色顔料」の替わりに「メチアゾ系黒色顔料」(大日精化製A−1103)に替え、また、比較例6として、通常の遮熱性機能の無い緑色系人工芝パイルの複合顔料組成のものを、

・酸化チタン系白色顔料(テイカ製 JR−1000) 24.7wt%
・酸化鉄系褐色顔料(戸田化学製 120ED) 3.7
・酸化鉄系褐色顔料(BASF製 3912) 49.4
・フタロシアニン系緑色顔料(DIC製 5370S) 17.3
・酸化鉄系黒色顔料(ヘキスト社製 318) 4.9

から成る着色顔料組成物を適用し、同様にして、人工芝舗装面を舗設した。

0076

(遮熱性測定実験)
色相が緑色の人工芝面上50cmの高さに、250Wの赤外線ランプを設置し、芝面に対して点灯照射開始後の表面温度上昇履歴を、二次元放射温度計(ii-1064 (株式会社堀場製作所))を用いて計測した。なお、二次元放射温度計は合計64素子があり、64個の温度計測ができるが、そのうち計測カメラの被写体に9個の素子が入るように設置し、得られた9ポイントの温度の平均値として次表10に示す結果を得た。



通常パイルおよび遮熱パイルに対して、耐熱性遮熱パイルを用いた人工芝の舗装面の温度上昇率が有意に低く、高い遮熱性が得られることを示す。

0077

(試験例6)
実施例5および比較例5、6の人工芝舗装表面に植設されたロングパイル間に、粒状物充填材として、当該人工芝基布表面より約3〜5cmの高さにおいて、粒状ゴムチップ(φ=0.8−2.4)および無機質粒状物(ケイ砂#5〜6)がおよそ等容積比において混合されたものが充填された人工芝をそれぞれ実施例6、比較例7、8とし、この人工芝を用いて、試験例5と同様に遮熱性評価試験を行い、表11に示す結果を得た。



その結果、耐熱性遮熱顔料配合パイルのものと一般遮熱性顔料配合パイルのものとの間においても、同様の遮熱効果が認められた。

0078

本出願に特定する耐熱性と遮熱性をもつ人工芝パイルとその製法による人工芝は、その素材自体に遮熱機能具備されることにより、各種グラウンド運動場、広場、歩経路等に敷設して、夏季屋外炎天下等での当該舗装表面温度の低下による遮熱効果により、長時間プレー等における熱中症、日射病等の防止、ヒートアイランド現象抑制や予防等の環境保全地球温暖化防止効果への寄与が可能な機能性を有する各種屋外体育施設への展開が可能である。

図面の簡単な説明

0079

遮熱効果比較(比較例1と実施例1、200℃)
遮熱効果比較(比較例1と実施例1、250℃)
遮熱効果比較(実施例1と比較例2、250℃)
遮熱効果比較(比較例1と比較例2、250℃)
顔料組成割合と日光反射率の関係
顔料組成割合と引っ張り強度の関係

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