(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工芝で使用するためのモノフィラメントタイプの合成繊維であって、
上記合成繊維は、その厚さより大きな幅寸法を有し、幅方向の両自由端部に厚肉部を備え、この両自由端部間は自由端部より一様で薄い断面オメガ形状を有する湾曲部から形成され、外的負荷に曝されたときに局所的に座屈するように上記厚さと幅比を有することを特徴とする合成繊維。
【請求項２】
前記厚肉部が丸みを帯びていることを特徴とする、請求項１に記載の合成繊維。
【請求項３】
前記合成繊維から前記厚肉部への移行部が湾曲していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の合成繊維。
【請求項４】
前記湾曲部の曲げ半径が０．３〜０．７ｍｍ、特には０．４５〜０．６５ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の合成繊維。
【請求項５】
厚さが０．０５〜０．１５ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成繊維。
【請求項６】
幅が０．５〜１．５ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の合成繊維。
【請求項７】
横方向から見た場合にその自由端部に厚肉部を備えることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の合成繊維。
【請求項８】
ポリオレフィン、ポリアミド、ポリプロピレン又はポリエチレンから形成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の合成繊維。
【請求項９】
請求項1 〜８いずれか１項に記載の合成繊維を取り付けた基体から成る人工芝。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工芝で使用するためのモノフィラメントタイプの合成繊維に関し、この合成繊維は、その厚さより大きい幅を有する。
【０００２】
本発明は、少なくとも、本発明の１本以上の合成繊維が取り付けられた支持体から成る人工芝にも関する。
【背景技術】
【０００３】
現在、フィールドホッケー、テニス、アメリカンフットボール等の多くの競技が、導入部に記載されたような合成繊維を備えた、導入部に記載されたような人工芝上で行われる。天然芝の地面は柔らかいことから、天然芝の競技場でのほうが、転倒したりスライディングタックルをしたりした場合に競技者が負傷することは少ないが、天然芝の競技場は、特に上記の競技では、まさに激しい使用の結果あるいは天候の様々な状況で、著しい損傷を受ける。
【０００４】
その一方で、人工芝はメンテナンスが少なくて済み、また天然芝の競技場よりはるかに激しいプレーが可能である。このため、合成繊維は、より激しいプレーに耐えられる特殊な性質を有していなくてはならない。
【０００５】
現在知られている合成繊維の欠点は、使用中、繊維が地面に対して横に倒れる傾向があることである。この結果、人工芝にいわゆる「裸地部（ｂａｒｅ  ｐａｔｃｈ）」が生じて負傷等のリスクが上昇してしまう。
【０００６】
この問題は、例えば、合成繊維間に砂又はプラスチック材の顆粒等の顆粒状充填材を入れることによって部分的に解決可能である。これらの充填用顆粒の存在によって、人工芝繊維がより直立したものになる。加えて、充填用顆粒によって、より柔らかく、衝撃吸収性であることから負傷しにくい表面が得られる。更に、充填用顆粒によってプレースタイルが改善されることから、人工芝上でのプレースタイルが、天然芝上でのプレースタイルに可能な限り近づく。
【０００７】
一方、人工芝における充填材の使用には多数の欠点がある。このような人工芝の敷設は天然芝の敷設より労力を要するだけではなく、充填材を入れた人工芝ではその後のメンテナンスも必要とする。最初は均一に分散している顆粒状充填材が、競技場の激しい使用によって乱れることがある。この結果、特には人工芝で極めて激しくプレーが行われる場所（例えば、ゴールエリア）に、充填材が殆どなくなった部位が生じることがあり、これはプレーの質に悪影響を及ぼし、なによりも負傷リスクの上昇につながる。
【０００８】
上記の問題の別の解決策が、モノフィラメントの剛性を上昇させることであり、これは化学組成及び／又は加工方法を変更することによって可能である。しかしながら、この方法は望ましいものではない。それは、人工芝による擦過性が高くなって負傷リスクが高くなるからである。
【０００９】
上記の問題の別の解決策は、例えば特許文献１又は特許文献２において提案されているように、合成繊維の形状を適応させることである。この２つの特許は、剛性強化物質を含む繊維を開示している。しかしながら、繊維の形状及び剛性強化物質の位置のせいで、得られる合成繊維はより高い裂け及び／又は破損リスクを示し、これは例えばプレー中にかかる負荷又は温度変化によって繊維中に生じる材料応力に起因するものである。
【００１０】
更に、この点に関し、特許文献１には複合フィラメント繊維（マルチフィラメントとも称される）が開示されている。この複合フィラメント繊維では、その形状及び剛性強化物質の方向によって、複合繊維中に破損しやすい線が意図的に形成される。この繊維は、裂けて複数のフィラメント繊維が形成されるように意図されているのである。
【００１１】
裂けやすい及び／又は破損しやすい同様の弱い人工繊維が、特許文献２に開示されている。この文献でも剛性強化物質を含む繊維が開示されているが、この繊維にはその形状のせいで望ましくない破損点又は破損線があり、例えばプレー中にかかる負荷（スライディングタックル等）又は温度変化の影響下、望ましくない材料応力がその点又は線で生じることがある。
【００１２】
特許文献３には、不規則な断面を有する合成繊維の繊維形状が示される。厚肉（又は薄肉）部の存在により（いわゆる、「スパイン（ｓｐｉｎｅ）」又は「バックル（ｂｕｃｋｌｅ）」）、負荷がかかると材料応力の集中が必ず起こり、これが繊維の破損又は裂けにつながる場合がある。
【００１３】
特許文献４には更に、合成繊維が中心に厚肉部を有し、この厚肉部が更には繊維の片側に位置している繊維形状が示されている。歪むと、この繊維形状では必然的に望ましくない材料応力が生じ、厚肉部の位置で材料応力が蓄積及び集中してしまう。このため、特許文献５の繊維は極めて破損しやすく、また裂けやすく、本発明の繊維とは異なり「座屈（ｂｕｃｋｌｅ）」しない。
【００１４】
同様に、特許文献６には、材料応力の望ましくない集中により、負荷がかかると合成繊維が座屈ではなく破損してしまう又は裂けてしまう全ての種類の繊維形状が示されている。
【００１５】
したがって、上記の繊維形状の寿命は、本発明の繊維より短い。加えて、端部の厚肉部によって本発明の繊維はよりスライディングに優しいものになるため、競技場の競技者の負傷が少なくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】米国特許出願第２００１／０３３９０２号明細書
【特許文献２】国際公開第２００５／００５７３０号パンフレット
【特許文献３】国際公開第２００５／００５７３１号パンフレット
【特許文献４】米国特許第３９４０５２２号明細書
【特許文献５】米国特許第３０４０５２２号明細書
【特許文献６】国際公開第２００６／０８５７５１号パンフレット
【発明の概要】
【００１７】
本発明の目的はまさに、裂けたり破損したりしがちなそのような弱い合成繊維を防止し且つ十分な剛性でありながら柔軟性もあり、プレー中の様々な負荷を吸収できるように再度直立できる能力を有し、また十分に耐摩耗性であり、スライディングに優しいことから繊維が横に倒れたり裂けたり破損しにくく、更には負傷リスクが上昇したりプレー特性に悪影響を与えたりしない人工芝において使用するための改善された合成繊維を提供することである。
【００１８】
本発明において、この合成繊維は、湾曲部及び外的負荷に曝された際に局所的に座屈するような厚さ／幅比を有することを特徴とする。このようにして、上述した従来技術の繊維で起こるような繊維の不要な歪みが防止されて繊維の寿命は長くなり、また繊維の破損又は裂けが防止される。
【００１９】
本発明において、この合成繊維は、その剛性及び直立能力を増強するために、横方向から見た場合にその自由端部に厚肉部を備える。特には、この厚肉部は、繊維がよりスライディングに優しいものになるように丸みを帯びていて、また合成繊維から厚肉部への移行部は、繊維の望ましくない裂けを防止するために湾曲している。
【００２０】
原則的に、本発明の合成繊維は高い曲げ剛性を有し、この曲げ剛性は、繊維が特定の負荷に曝されると消失し、繊維の座屈（及び跳ね返り）を可能にする。
【００２１】
より具体的には、本発明の繊維は湾曲部を有し、この湾曲部の曲げ半径は０．３〜０．７ｍｍ、特には０．４５〜０．６５ｍｍである。
【００２２】
本発明において、望ましい曲げ剛性を示しつつもプレー中の負荷の吸収を可能する一定のレベルの柔軟性も示す繊維を実現するために、合成繊維の厚さは０．０５〜０．１５ｍｍである。
【００２３】
更に、合成繊維の幅は０．５〜１．５ｍｍの範囲である。
【００２４】
より具体的には、合成繊維はオメガ形状を有するため水分の保持が可能となり、このことによって、例えばスライディングタックルをする際に、人工芝はよりユーザーに優しいものとなり、また負傷リスクが低下する。
【００２５】
繊維は好ましくはポリオレフィン又はポリアミド、特にはポリプロピレン、ポリエチレン、コポリマー又は上記のポリマーの１種以上のブレンド物から形成される。
【００２６】
ここで本発明を図を参照しながらより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の競技用人工芝繊維の異なる実施形態を示す。
【図２】本発明の競技用人工芝繊維の異なる実施形態を示す。
【図３】グラフを示す。
【図４】本発明の合成繊維を含む人工芝の幾つかの実施形態を概略的に示す。
【図５】本発明の合成繊維を含む人工芝の幾つかの実施形態を概略的に示す。
【図６】本発明の合成繊維の他の実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明を理解しやすくするため、以下の図の説明において、同様の要素を同じ番号で示す。
【００２９】
図１において、参照番号１０は、本発明の合成繊維の第１の実施形態を示す。
【００３０】
合成繊維１０は、好ましくは、押出成形法によって得られるモノフィラメントである。図１に明瞭に示されるように、幅Ｗは、繊維１０の（特には中央部１１の）厚さＤより大きい。
【００３１】
図１に明瞭に示されるように、繊維１０は、曲げ半径Ｒが０．３〜０．７ｍｍの湾曲形状を有する。この曲げ半径Ｒは特には０．４５〜０．６５ｍｍである。
【００３２】
本発明において、繊維特性は、十分にリベリアント（ｒｅｖｅｌｉａｎｔ）／柔軟なだけではなく、繊維１０がその一部を形成するところの人工芝（人工芝の競技場）（図４、５を参照のこと）においていたずらに横に倒れることがない曲げ剛性も有するようなものである。
【００３３】
比較的高い曲げ剛性を有する合成繊維の欠点は、そのような「剛性の」合成繊維を含む人工芝上で競技する競技者にはその競技場が競技者に大変優しいものであるとは思えないことである。特に、このような「剛性の」合成繊維では、特にスライディングタックルをその上でした場合にすぐに負傷してしまう。
【００３４】
その一方で、柔軟性のある繊維は、人工芝上でのプレー中に横に倒れる傾向がある。この結果、芝のプレー特性に関する繊維の機能性が失われてしまう。この横に倒れた繊維のせいで固い「裸地」部が競技場に形成されてしまい、これも競技者にとっては危険であり、また負傷リスクが上昇する。したがって、本発明の目的は、これに関する解決策を提供することであって、本発明において、以下に記載の繊維は、人工芝の使用中に特定の外的負荷に曝された際に繊維１０が曲がるのではなく局所的に座屈するような幅／厚さ比を有する。
【００３５】
これによって合成繊維が曲げ応力にいたずらに曝されずに済む。合成繊維が曲げられると、特には人工芝上を歩いている若しくは人工芝上で競技している人間によって又は人工芝上に設置されている椅子、テーブル、プラットフォーム等の物体によって倒されると、過剰な材料応力が合成繊維中に生じることがある。
【００３６】
曲げ応力によって合成繊維の合成材料中にクリープ作用が生じる。このクリープ作用によって繊維の望ましくない歪みが引き起こされ、結果的に人工芝の競技場の繊維が恒久的に横に倒れてしまう。
【００３７】
本発明の合成繊維は、この現象を防止する。本発明の合成繊維は、外的負荷に曝されても曲がらず（結果的に望ましくない歪みが生じない）局所的に座屈するからである。
【００３８】
外的負荷の影響下での合成繊維の局所的な座屈によって、前述の望ましくない材料応力の結果としての、繊維の形状を恒久的に変化させてしまうような繊維における局所的な材料歪み（すなわち、繊維が横に倒れる）又は繊維の裂けが防止される。
【００３９】
本発明の合成繊維１０は、外的負荷の影響下で局所的に座屈することからその弾性又は直立能力を保持し続け、結果的に、人工芝の競技場のプレー特性が大幅に改善される。
【００４０】
より具体的には、本発明の合成繊維は、座屈作用が最小曲げ半径２ｍｍ及び最大曲げ半径１０ｍｍで起きることを特徴とする。すなわち、繊維の幅／厚さ比は、外的負荷に曝されてもすぐには座屈しないようなものでなくてはならない。すぐに座屈するということは、繊維が復元性に欠け、またすぐに横に倒れるかもしれないことを意味するからである。
【００４１】
本発明においては、合成繊維が外的負荷に曝されて曲がる際に、繊維がニュートラル線Ｌの方向で合成材料を移動可能でなくてはならないことが重要である。このようにして、繊維の歪みを引き起こし、また繊維及び人工芝の両方の機能性に望ましくない作用を及ぼす可能性のある、繊維における望ましくない材料応力の発生が防止される。
【００４２】
参照符号Ｌは、合成繊維のニュートラル線を示す。このニュートラル線Ｌに関し、線の両側には同じ量の合成材料が存在することに留意する。
【００４３】
合成繊維は、好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、コポリマー又は上記のポリマーの１種以上のブレンド物から形成されなくてはならず、また合成材料の選択は、合成繊維が、外的負荷の影響下で歪む際に弾性歪み範囲内に常に留まるようなものでなくてはならない。合成（コ）ポリマーは粘性範囲及び弾性範囲を有し、またこの２つの範囲間の移行部はいわゆる「降伏点」として示される。上記の材料のブレンド物の合成繊維の形成も可能である。
【００４４】
したがって、本発明の合成繊維の考え得る実施形態において、繊維を、ゴム（恒久的に弾性である合成ポリマー）又は負荷に曝されても弾性範囲内に留まり続け且つ好ましくは高い「降伏点」を有する合成（コ）ポリマーから形成することができる。このような形状を有するこのような合成繊維の要件が図３に示される。図３は、合成繊維又は合成ポリマーにかかる力に対して横軸に合成繊維の伸び率を百分率でプロットしたグラフである。
【００４５】
このように負荷をかけられた合成繊維が、グラフにおいて参照符号Ｘによって示される弾性範囲内に完全に留まるのが望ましい。
【００４６】
参照符号Ｄで示される合成繊維の厚さは好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍ、好ましくは０．０８〜０．１０ｍｍである。この場合、そのような繊維の幅は０．５〜２．５ｍｍ、好ましくは１．０〜１．５ｍｍである。好ましくはポリエチレンから形成される繊維のこのような幅／厚さ比で上記の作用が示されることが判明しており、外的負荷の影響下、繊維は恒久的に歪むことなく局所的に座屈し、したがってこの座屈は図３において参照符号Ｘで示される弾性範囲内で必ず起きる。
【００４７】
図１に明瞭に示されるように、合成繊維１０は（横方向から見た場合の）その両側に厚肉部１２ａ、１２ｂを備え、この厚肉部は好ましくは丸みを帯びている。したがって、本発明の合成繊維は鋭利ではない側端部を有し、このことは特にはスライディングタックル又は転倒時に競技者が負傷するのを防止するという観点からプレー特性にプラスの影響を与えるだけではなく、繊維に更なる復元性を付与して繊維の直立能力にプラスの影響も与える。
【００４８】
またここで、厚肉部がニュートラル線Ｌに対して均等に配分されることに留意すべきである。
【００４９】
厚肉部１２ａ、１２ｂの厚さは好ましくは０．１５〜０．３５ｍｍ、特には０．２０〜０．２５ｍである。中央部１１と厚肉部１２ａ、１２ｂとの間の移行部１３ａ、１３ｂは、その位置での望ましくない材料応力、ひいては繊維の望ましくない裂けを防止するために湾曲していなければならないことにも留意する。
【００５０】
図２は、別の代替の実施形態を示し、この実施形態において合成繊維は断面図で見た場合にオメガ形状を有し、そのオメガの「腹部（ｂｅｌｌｙ）」は参照番号１４ａで示される。
【００５１】
図２に明瞭に示されるように、このようなオメガ形状の繊維１０は、外的に負荷をかけられると機能復元性を示す。上述したような適切な幅／厚さ比とこの特殊なオメガ形状とを組み合わせた結果、オメガ繊維１０は、負荷の影響下での繊維の跳ね返りを可能にする機能的弾性を有する。その一方で、オメガ形状によって一定の曲げ剛性が得られ、この曲げ剛性が合成材料の機械的歪みに対抗し、反対に合成繊維の局所的な座屈を引き起こす。
【００５２】
静止時、図２の合成繊維は、オメガ形の繊維形状及び曲げ半径Ｒの全体的に湾曲した又は曲がった構成を有する。
【００５３】
このような状況を図４に示す。図４は、図１の合成繊維１０、特には繊維に外的負荷がかかった結果として生じる、材料における機械的応力を示す。この図では、座屈が起きる中央領域２０が明瞭に示されている。
【００５４】
図５、図６は、本発明の合成繊維を使用可能な人工芝の幾つかの実施形態を示す。両方の図において、人工芝は支持体１を備え、この支持体に幾本かの合成繊維２（図１、２、３に図示の繊維１０に対応）が、参照番号３で示される位置で、例えばタフティングによって取り付けられる。押出成形された合成繊維２を支持体１に個別に又は例えば撚り合わされた繊維２ａ〜２ｃの束として取り付けることができる。
【００５５】
別の実施形態において、図６に示されるように、本発明の合成繊維はモノフィラメントであってもよい。また、この実施形態において、幾本かのモノフィラメントを撚り合わせて束を形成してから各束を支持体１に取り付けてもよい。図６において、支持体は開放構造を有し、また支持ヤーン１ａ〜１ｂの格子から構成され、この格子に合成繊維２が取り付けられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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