(57)【要約】      （修正有）【課題】人工芝生を製造する方法を提供する。【解決手段】ポリマー混合物を作成する工程１００であって、ポリマー混合物は、少なくとも三相系であり、ポリマー混合物は、第１ポリマー、第２ポリマーおよび相溶化剤を備え、第１ポリマーおよび第２ポリマーは、非混和性であり、第１ポリマーは、第２ポリマー内に相溶化剤によって取り囲まれた複数のポリマービーズを形成する、工程と、ポリマー混合物をモノフィラメントとなるよう押し出す工程１０２と、モノフィラメントを焼き入れする工程１０４と、モノフィラメントを再加熱する工程１０６と、再加熱されたモノフィラメントを延伸して複数のポリマービーズを複数の糸状領域へと変形するとともに、モノフィラメントを人工芝生繊維へと形成する工程１０８と、人工芝生繊維を人工芝生カーペットへと組み込む工程１１０とを備える。【選択図】図１
2019052531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工芝生であって、
人工芝生下地と、
前記人工芝生下地へと組み込まれた人工芝生繊維と、
を備え、
前記人工芝生繊維は、モノフィラメントから形成される織り糸であり、
前記モノフィラメントが、ポリマー混合物を備え、前記ポリマー混合物は、少なくとも三相系であり、前記ポリマー混合物は、第１ポリマー、第２ポリマーおよび相溶化剤を備え、前記第１ポリマーおよび前記第２ポリマーは、非混和性であり、前記第１ポリマーは、前記第２ポリマー内に前記相溶化剤によって取り囲まれた複数の糸状領域を形成する、人工芝生。
【請求項２】
前記複数の糸状領域は、複数の結晶部分および複数の非結晶部分を備える、請求項１に記載の人工芝生。
【請求項３】
前記ポリマー混合物は、少なくとも四相系であり、前記ポリマー混合物は、少なくとも第３ポリマーを備え、前記第３ポリマーは、前記第２ポリマーと非混和性であり、前記第３ポリマーはさらに、前記第２ポリマー内に前記相溶化剤によって取り囲まれた前記複数の糸状領域を形成する、請求項１または２に記載の人工芝生。
【請求項４】
前記第３ポリマーは、極性ポリマーである、請求項３に記載の人工芝生。
【請求項５】
前記第３ポリマーは、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のいずれか一つである、請求項３または４に記載の人工芝生。
【請求項６】
前記ポリマー混合物は、前記第１ポリマーおよび前記第３ポリマーを合わせて１重量％から３０重量％備える、請求項３から５のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項７】
前記ポリマー混合物は、前記第１ポリマーおよび前記第３ポリマーを合わせて１重量％から２０重量％備える、請求項３から５のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項８】
前記ポリマー混合物は、前記第１ポリマーおよび前記第３ポリマーを合わせて５重量％から１０重量％備える、請求項３から５のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項９】
前記ポリマー混合物は、前記第１ポリマーを１重量％から３０重量％備える、請求項１または２に記載の人工芝生。
【請求項１０】
前記ポリマー混合物は、前記第１ポリマーを１重量％から２０重量％備える、請求項１または２に記載の人工芝生。
【請求項１１】
前記ポリマー混合物は、前記第１ポリマーを５重量％から１０重量％備える、請求項１または２に記載の人工芝生。
【請求項１２】
前記第１ポリマーは、極性ポリマーである、請求項１から１１のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項１３】
前記第１ポリマーは、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のいずれか一つである、請求項１から１２のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項１４】
前記第２ポリマーは、非極性ポリマーである、請求項１から１３のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項１５】
前記第２ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびそれらの混合物のいずれか一つである、請求項１から１４のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項１６】
前記相溶化剤は、ポリエチレンまたはポリアミドにグラフトされたマレイン酸；マレイン酸、メタクリル酸グリシジル、マレイン酸リシノールオキサゾリンなどの不飽和酸またはその無水物を用いたポリエチレン、ＳＥＢＳ、ＥＶＡ、ＥＰＤまたはポリプロピレンのフリーラジカル開始グラフトコポリマーにグラフトされた無水マレイン酸；メタクリル酸グリシジルを用いたＳＥＢＳのグラフトコポリマー；メルカプト酢酸および無水マレイン酸を用いたＥＶＡのグラフトコポリマー；無水マレイン酸を用いたＥＰＤＭのグラフトコポリマー；無水マレイン酸を用いたポリプロピレンのグラフトコポリマー；ポリオレフィングラフトポリアミドポリエチレンまたはポリアミド；およびポリアクリル酸型相溶化剤のうちのいずれか一つである、請求項１から１５のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項１７】
前記ポリマー混合物は、前記第２ポリマーを８０重量％から９０重量％備える、請求項１から１６のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項１８】
前記ポリマー混合物はさらに、ワックス、鈍化剤、ＵＶ安定剤、難燃材、抗酸化剤、顔料およびそれらの組み合わせのいずれか一つを備える、請求項１から１７のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項１９】
前記人工芝生繊維は、前記人工芝生繊維へと、織りこまれた、紡がれた、撚られた、巻き返された、または結束された、モノフィラメントのうち少なくとも一つを有する、請求項１から１８のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項２０】
前記人工芝生繊維は前記人工芝生下地の中に房状にされ、複数の前記人工芝生繊維が前記人工芝生下地に結合される、請求項１から１９のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項２１】
前記人工芝生繊維が前記人工芝生下地中に織りこまれる、請求項１から１９のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項２２】
前記複数の糸状領域は、５０マイクロメートル未満の直径を有する、請求項１から２１のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項２３】
前記複数の糸状領域は、１０マイクロメートル未満の直径を有する、請求項１から２１のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項２４】
前記複数の糸状領域は、１マイクロメートルから３マイクロメートルの直径を有する、請求項１から２１のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項２５】
前記人工芝生繊維は、前記人工芝生下地を超えて所定の長さだけ延在し、前記複数の糸状領域は前記所定の長さの半分未満の長さを有する、請求項２２から２４のいずれか一項に記載の人工芝生。
【請求項２６】
前記複数の糸状領域は２ｍｍ未満の長さを有する、請求項２２から２４のいずれか一項に記載の人工芝生。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成芝生とも呼ばれる人工芝生および人工芝生の製造に関する。本発明はさらに、芝を模倣した繊維の製造に関する。本発明は特に、ポリマー混合物に基づく人工芝生繊維の製品および製造方法と、これらの人工芝生繊維から作られる人工芝生カーペットの製品および製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工芝生または人工芝は、芝と置き換えて使用される繊維から構成される表面である。人工芝生の構造は、人工芝生が芝に似た外観を有するように設計される。典型的には、人工芝生は、サッカー、アメリカンフットボール、ラグビー、テニス、ゴルフなどのスポーツ用、競技場用、または運動場用の表面として使用される。さらに、人工芝生は、修景用途で頻繁に使用される。
【０００３】
人工芝生を使用する利点は、定期的な草刈り、堀起し、施肥、水やりのように、伸び放題の芝または修景面を手入れする必要がなくなることである。水やりは、例えば、水使用に関する地域的制限の為、困難であり得る。他の気候帯では、芝の再成長と密生した芝カバーの再形成とが、グラウンド上の遊戯および／または運動による天然芝表面の損傷に比べて遅い。人工芝生場は、維持するための同様の注意と努力を必要としないが、汚れおよび破片を除いたり、定期的にブラシをかけたりしなければならないなどのいくらかのメインテナンスを必要とするかもしれない。これは、プレーまたは運動中に踏み下げられた後の繊維を起立させるのに役立つように行われてもよい。５〜１５年の通常の使用期間にわたり、人工芝生スポーツ場が高度な機械的摩耗に耐えることができ、ＵＶに抵抗することができ、熱サイクルまたは熱エージングに耐えることができ、化学物質および様々な環境条件との相互反応に抵抗することができるならば、有益である。従って、人工芝生がより長い使用寿命を有し、耐久性があり、その使用期間にわたりそのプレーおよび表面特性、ならびに外観を維持するなら、有益である。
【０００４】
米国特許出願第２０１０／０１７３１０２Ａ１号は、クラッド用の材料が、コア用に使用される材料の親水性とは異なる親水性を有する点で特徴づけられる人工芝を開示している。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、独立項の人工芝生の製造方法を提供する。実施形態は、従属項にて示されている。
【０００６】
一態様において、本発明は、人工芝生カーペットを製造する方法を提供する。本方法は、ポリマー混合物を作成する工程を備える。本明細書に使用されるポリマー混合物は、異なる種類のポリマーの混合物を網羅し、場合によっては、様々な添加剤がポリマー混合物に添加された状態もありうる。用語「ポリマー混合物」はまた、用語「マスターバッチ」または「化合物バッチ」と置き換えてよい。ポリマー混合物は、少なくとも三相系である。本明細書にて使用される三相系は、少なくとも三つの異なる相へと分離する混合物を網羅する。ポリマー混合物は、第１ポリマー、第２ポリマーおよび相溶化剤を備える。これらの三つの要素が、三相系の複数の相を形成する。当該系に添加される複数の付加的なポリマーまたは相溶化剤があれば、三相系は、四、五または複数の相系に増えてもよい。第１ポリマーおよび第２ポリマーは、非混和性である。第１ポリマーは、第２ポリマー内で相溶化剤によって取り囲まれた複数のポリマービーズを形成する。
【０００７】
当該方法はさらに、ポリマー混合物をモノフィラメントとなるよう押し出す工程を備える。この押し出しを実行するために、ポリマー混合物は、例えば、加熱される。当該方法はさらに、モノフィラメントを焼き入れする工程を備える。この工程において、モノフィラメントは、冷却される。当該方法はさらに、モノフィラメントを再加熱する工程を備える。当該方法はさらに、再加熱されたモノフィラメントを延伸して、複数のポリマービーズを複数の糸状領域へと変形するとともに、モノフィラメントを人工芝生繊維へと形成する工程を備える。この工程において、モノフィラメントは、延伸される。これにより、モノフィラメントはより長くなり、当該プロセスにて、複数のポリマービーズは延伸され、細長くなる。延伸する量に応じて、複数のポリマービーズはより細長くなる。
【０００８】
当該方法はさらに、人工芝生繊維を人工芝生下地へと組み込む工程を備える。いくつかの例では、人工芝生下地は、織物または織物マットである。
【０００９】
人工芝生繊維の人工芝生下地へとの組み込みは、例えば、人工芝生繊維を房状に形成して人工芝生下地内に入れ、房状に形成した複数の人工芝生繊維を人工芝生下地に結合することによって実行することができる。例えば、人工芝生繊維は、針で当該下地へと挿入され、カーペットが房状に形成されるようなやり方である。人工芝生繊維のループが形成されたならば、同じ工程中に切られてもよい。当該方法はさらに、複数の人工芝生繊維を人工芝生下地に結合する工程を備える。この工程において、人工芝生繊維は、人工芝生下地に結合または取り付けられる。これは、人工芝生下地の表面を糊付けまたはコーティングするなどの、適所に人工芝生繊維を保持する様々な手法にて行われてもよい。これは例えば、人工芝生下地の表面または部分をラテックスまたはポリウレタンなどの材料を用いてコーティングすることにより行われる。 
【００１０】
人工芝生繊維の人工芝生下地への組み込みは、例えば、代わりに、人工芝生カーペットの製造中に人工芝生繊維を人工芝生下地（または、ファイバーマット）中に織りこむことによって行うことができる。この人工芝生の製造技術は、米国特許出願第２０１２０１２５４７４Ａ１号より公知である。
【００１１】
用語「ポリマービーズ」または「ビーズ」は、第２ポリマーにて非混和性である、ポリマーの液滴などの局所的な領域を指してもよい。複数のポリマービーズは、いくつかの事例では、丸いか、球状か、楕円形状をしていてよく、それらはまた不規則に形づくられてよい。いくつかの事例では、ポリマービーズは典型的には、直径が約０．１〜３マイクロメートル、好ましくは、１〜２マイクロメートルのサイズを有する。他の例では、複数のポリマービーズは、それより大きい。それらのサイズは、例えば、最大で直径５０マイクロメートルである。
【００１２】
いくつかの例では、延伸されたモノフィラメントは、人工芝生繊維として直接使用されてもよい。例えば、モノフィラメントは、テープまたは他の形状として押し出すことができる。
【００１３】
他の例では、人工芝生繊維は、一般に一緒にケーブル化された、撚られた、または結束された、いくつかの延伸されたモノフィラメント繊維の束またはグループであってもよい。いくつか場合に、束はいわゆる巻き返し織り糸で巻き返され、これが織り糸の束を一緒に維持し、後の房状に形成するプロセス、または、織りこみプロセスに対する準備をする。
【００１４】
複数のモノフィラメントのサイズは、例えば、直径５０〜６００マイクロメートルである。織り糸の重量は典型的には、５０〜３０００ｄｔｅｘに達してもよい。
【００１５】
複数の実施形態は、第２ポリマーおよび複数の何らかの非混和性ポリマーが互いに剥離しないかもしれないという利点があってもよい。複数の糸状領域は、第２ポリマー内に埋め込まれる。従って、それらが剥離するのは不可能である。第１ポリマーおよび第２ポリマーの使用により、人工芝生繊維の複数の特性を調整させることができる。例えば、より柔らかいプラスチックが第２ポリマーに対して使用され、人工芝生に、より天然芝のようなより柔らかい感触を与える。より堅いプラスチックが、第１ポリマーまたは複数の他の非混和性ポリマーに対して使用され、人工芝生により高い弾性および安定性を与えてもよく、踏み下げ、または押し下げられた後、跳ね返る能力を与えてもよい。 
【００１６】
さらなる利点は、場合によっては、複数の糸状領域が、押し出しプロセス中にモノフィラメントの中心領域に集中させられることかもしれない。これによって、より堅い材料がモノフィラメントの中央に集中し、多量の柔らかめのプラスチックがモノフィラメントの外面または外側領域に位置することになる。これはさらに、より芝らしい特性を備えた人工芝生繊維をもたらす。
【００１７】
さらなる利点は、複数の人工芝生繊維が改善された長期間の弾力性を有することかもしれない。これにより、複数の人工芝生繊維が使用された後または踏みつけられた後、それらの形状がより自然に回復し、起立するので、人工芝生の必要なメインテナンスが減少するとともに、複数の人工芝生繊維のブラシがけの必要もより少なくなるかもしれない。
【００１８】
別の実施形態において、ポリマービーズは、複数の結晶部分および複数の非結晶部分を備える。ポリマー混合物はおそらく、押し出しプロセス中に加熱されたもので、第１ポリマーとさらに第２ポリマーの複数の部分は、様々な領域において、より非結晶質である構造またはより結晶質である構造を有してもよい。 
【００１９】
ポリマービーズを糸状領域となるよう延伸することにより、第１ポリマーにおいて、複数の非結晶部分と比べて複数の結晶部分のサイズに増大が起きるかもしれない。これによって、例えば、第１ポリマーが、非結晶構造を有する場合よりも堅くなる。これにより、より高い剛性を備え、押し下げられた場合に跳ね返す能力を備えた人工芝生をもたらすかもしれない。モノフィラメントの延伸はまた、場合によっては、第２ポリマーまたは複数の他の付加的なポリマーにも、それらの構造のより大きな部分をより結晶質にさせるかもしれない。
【００２０】
これの具体的な例では、第１ポリマーは、ポリアミドとなり得、第２ポリマーは、ポリエチレンとなり得る。ポリアミドを延伸することにより、ポリアミドをより堅くする複数の結晶質領域の増大をもたらす。これはまた、複数の他のプラスチックポリマーに対しても当てはまる。
【００２１】
別の実施形態において、ポリマー混合物の作成工程は、第１ポリマーを相溶化剤と混合することによって第１混合物を形成する工程を備える。ポリマー混合物の作成工程はさらに、第１混合物を加熱する工程を備える。ポリマー混合物を作成する工程はさらに、第１混合物を押し出す工程を備える。ポリマー混合物を作成することはさらに、第１混合物を押し出す工程を備える。ポリマー混合物の作成工程はさらに、押し出された第１混合物を造粒する工程を備える。ポリマー混合物の作成工程はさらに、造粒された第１混合物を第２ポリマーと混合する工程を備える。ポリマー混合物の作成工程はさらに、造粒された第１混合物を第２ポリマーと共に加熱してポリマー混合物を形成する工程を備える。ポリマー混合物を作成するこの特定の方法は、第１ポリマーおよび相溶化剤がどのように第２ポリマー内に分配されるかにつき非常に正確な制御を可能にするので、有利かもしれない。例えば、押し出された第１混合物のサイズまたは形状は、ポリマー混合物内の複数のポリマービーズのサイズを決定する。 
【００２２】
ポリマー混合物を作成する前述の方法では、例えば、いわゆる一軸スクリュー押し出し方法が使用される。これに対する代替案として、ポリマー混合物はまた、それを構成する成分のすべてを一緒にすることによって一度に作成されてよい。例えば、第１ポリマー、第２ポリマーおよび相溶化剤は、同時にすべて一緒に添加することもできる。複数の付加的なポリマーまたは複数の他の添加剤などの複数の他の合成分もまた、同時に一緒にすることができる。次に、ポリマー混合物を混合する量は、例えば、押し出し用の二軸スクリュー送りを用いることによって増加されることができる。この場合、複数のポリマービーズの所望の分布は、適切な混合の速度または量を用いることによって実現することができる。
【００２３】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、少なくとも四相系である。ポリマー混合物は、少なくとも第３ポリマーを備える。第３ポリマーは、第２ポリマーと非混和性である。第３ポリマーさらに、第２ポリマー内で相溶化剤によって取り囲まれた複数のポリマービーズを形成する。
【００２４】
別の実施形態において、ポリマー混合物を作成する工程は、第１ポリマーおよび第３ポリマーを相溶化剤と混合することにより第１混合物を形成する工程を備える。ポリマー混合物を作成する工程はさらに、第１混合物を加熱する工程を備える。ポリマー混合物を作成する工程は先ず、第１混合物を押し出す工程を備える。ポリマー混合物を作成する工程はさらに、押し出された第１混合物を造粒する工程を備える。ポリマー混合物を作成する工程はさらに、第１混合物を第２ポリマーと混合する工程を備える。ポリマー混合物を作成する工程はさらに、第１混合物を第２ポリマーと共に加熱して、ポリマー混合物を形成する工程を備える。この方法は、二つの異なるポリマーを用いて、ポリマー混合物を作り、複数のポリマービーズのサイズおよび分布を制御する正確な手段を提供するかもしれない。代替案として、第１ポリマーは、相溶化剤を用いて第３ポリマーを作ることとは別に、同じまたは異なる相溶化剤を用いて造粒を作るのに使用されることができる。複数の造粒は、次に、第２ポリマーと混合され、ポリマー混合物を作ることができる。
【００２５】
これに対する代替案として、ポリマー混合物は、第１ポリマー、第２ポリマー、第３ポリマーおよび相溶化剤をすべて一緒に同時に添加し、次にこれらをより勢いよく混合することにより作ることができる。例えば、二軸スクリュー送りが、押し出し機に対して使用することができる。別の実施形態において、第３ポリマーは、極性ポリマーである。別の実施形態において、第３ポリマーは、ポリアミドである。
【００２６】
別の実施形態において、第３ポリマーは、ポリエチレンテレフタレートであり、これは一般的にＰＥＴとも省略される。
【００２７】
別の実施形態において、第３ポリマーは、ポリブチレンテレフタレートであり、これは一般的にＰＢＴとも省略される。
【００２８】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、第１ポリマーと第３ポリマーとを合わせて１重量％から３０重量％備える。本例において、重量のバランスは、第２ポリマーと、相溶化剤と、ポリマー混合物へと入れられた複数の他の付加的な添加剤とのような複数の成分によって構成されてもよい。
【００２９】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、第１ポリマーと第３ポリマーとを合わせて１重量％から２０重量％備える。改めて、本例において、ポリマー混合物の重量のバランスは、第２ポリマーと、相溶化剤と、複数の他の付加的な添加剤とによって構成されてもよい。
【００３０】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、第１ポリマーと第３ポリマーとを合わせて５重量％から１０重量％備える。改めて、本例において、ポリマー混合物の重量のバランスは、第２ポリマーと、相溶化剤と、複数の他の付加的な添加剤とによって構成されてもよい。
【００３１】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、第１ポリマーを１重量％から３０重量％備える。本例において、重量のバランスは、例えば、第２ポリマーと、相溶化剤と、複数の他の付加的な添加剤とによって構成される。
【００３２】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、第１ポリマーを１重量％から２０重量％備える。本例において、重量のバランスは、第２ポリマーと、相溶化剤と、ポリマー混合物へと混合された複数の他の付加的な添加剤とによって構成されてもよい。
【００３３】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、第１ポリマーを５重量％から１０重量％備える。本例は、第２ポリマーと、相溶化剤と、ポリマー混合物へと混合された複数の他の付加的な添加剤とによって構成された重量のバランスを有してもよい。別の実施形態において、第１ポリマーは、極性ポリマーである。別の実施形態において、第１ポリマーは、ポリアミドである。 
【００３４】
別の実施形態において、第１ポリマーは、略語ＰＥＴで一般的に知られるポリエチレンテレフタレートである。
【００３５】
別の実施形態において、第１ポリマーは、一般的な略語ＰＢＴでも知られるポリブチレンテレフタレートである。別の実施形態において、第２ポリマーは、非極性ポリマーである。別の実施形態において、第２ポリマーは、ポリエチレンである。別の実施形態において、第２ポリマーは、ポリプロピレンである。
【００３６】
別の実施形態において、第２ポリマーは、第２ポリマー用に使用されてもよい前述のポリマーの混合物である。
【００３７】
別の実施形態において、相溶化剤は、ポリエチレンまたはポリアミドにグラフトされたマレイン酸；マレイン酸、メタクリル酸グリシジル、マレイン酸リシノールオキサゾリン(ricinoloxazoline maleinate)などの不飽和酸またはその無水物を用いたポリエチレン、ＳＥＢＳ、ＥＶＡ、ＥＰＤまたはポリプロピレンのフリーラジカル開始グラフトコポリマーにグラフトされた無水マレイン酸；メタクリル酸グリシジルを用いたＳＥＢＳのグラフトコポリマー(graft copolymer)；メルカプト酢酸および無水マレイン酸を用いたＥＶＡのグラフトコポリマー；無水マレイン酸を用いたＥＰＤＭのグラフトコポリマー；無水マレイン酸を用いたポリプロピレンのグラフトコポリマー；ポリオレフィングラフトポリアミドポリエチレンまたはポリアミド；およびポリアクリル酸型相溶化剤、のうちのいずれか一つである。
【００３８】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、第２ポリマーを８０重量％から９０重量％備える。本例において、重量のバランスは、第１ポリマー、場合によってはポリマー混合物中に存在するなら、第２ポリマーと、相溶化剤と、ポリマー混合物に添加された複数の他の化学物質または複数の添加剤とによって構成されてもよい。
【００３９】
別の実施形態において、ポリマー混合物はさらに、ワックス、鈍化剤、紫外線安定剤、難燃材、抗酸化物質、顔料およびそれらの組み合わせ、のうちのいずれか一つを備える。これらの列挙した更なる成分が、ポリマー混合物に添加されて、人工芝生繊維に、難燃材であること、人工芝生がより密接に芝に似るように緑色を有すること、日照下でのより大きな安定性などの複数の他の所望の特性を与えるようにしてもよい。
【００４０】
別の実施形態において、人工芝生繊維を作成する工程は、モノフィラメントを人工芝生繊維中に織りこむ工程を備える。つまり、いくつかの例において、人工芝生繊維は、単一のモノフィラメントではなくて、多くの繊維の組み合わせである。別の実施形態において、人工芝生繊維は、織り糸である。
【００４１】
別の実施形態において、当該方法はさらに、延伸されたモノフィラメントを一緒に結束して、人工芝生繊維を作成する工程を備える。
【００４２】
別の実施形態において、当該方法はさらに、複数のモノフィラメントを一緒に織りこむか、結束するか、または、紡いで、人工芝生繊維を作成する工程を備える。複数の、例えば４〜８本のモノフィラメントが、織り糸へと形成される、または仕上げられることができる。
【００４３】
別の態様において、本発明は、前述の方法のいずれか一つに係る人工芝生製造を提供する。
【００４４】
別の態様において、本発明は、人工芝生下地、および、人工芝生下地内に房状に形成された人工芝生繊維を備えた人工芝生を提供する。人工芝生下地は、例えば、房状に形成された複数の繊維を内部に有することができる織物または他の平たい構造である。人工芝生繊維は、少なくとも一つのモノフィラメントを備える。少なくとも一つのモノフィラメントの各々は、複数の糸状領域の形をした第１ポリマーを備える。少なくとも一つのモノフィラメントの各々は、第２ポリマーを備え、複数の糸状領域は、第２ポリマーに埋め込まれる。少なくとも一つのモノフィラメントの各々は、複数の糸状領域の各々を取り囲むとともに、第２ポリマーから少なくとも一つの第１ポリマーを分離する相溶化剤を備える。この人工芝生は、複数の糸状領域が相溶化剤を介して第２ポリマー内に埋め込まれるので、極度に耐久性があるという利点があるかもしれない。従って、それらは、剥離する能力がない。第１ポリマーを取り囲む第２ポリマーを有することにより、柔らかくて、本当の芝生に類似した感触がある堅い人工芝生を提供するかもしれない。本明細書に説明される人工芝生は、共押し出しされた人工芝生とは性質が異なる。共押し出しでは、典型的には直径が５０〜６０マイクロメートルのコアは、直径が約２００〜３００マイクロメートルの外側カバーまたは被覆材料によって取り囲まれてもよい。この人工芝生では、第１ポリマーの多くの糸状領域がある。複数の糸状領域は、モノフィラメントの全体の長さに沿って続かないかもしれない。人工芝生はまた、前述の方法工程のいずれかによって提供される特性または特徴を有してもよい。別の実施形態において、複数の糸状領域は、２０マイクロメートル未満の直径を有する。別の実施形態において、複数の糸状領域は、１０マイクロメートル未満の直径を有する。別の実施形態において、複数の糸状領域は、１マイクロメートルから３マイクロメートルの直径を有する。
【００４５】
別の実施形態において、人工芝生繊維は、人工芝生下地を超えて所定の長さ分延長する。複数の糸状領域は、所定の長さの半分未満の長さを有する。別の実施形態において、複数の糸状領域は、２ｍｍ未満の長さを有する。
【００４６】
本発明の前述の複数の実施形態の一または複数は、組み合わされた複数の実施形態が相互に排他的でない限り、組み合わせられてよいことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
以下において、本発明の複数の実施形態は、例にすぎないが、図面を参照して、より詳細に説明される。
【図１】図１は、人工芝生の製造方法の例を図示するフローチャートを示す。
【図２】図２は、ポリマー混合物を作成する一方法を図示するフローチャートを示す。
【図３】図３は、ポリマー混合物の作成の仕方のさらなる例を図示するフローチャートを示す。
【図４】図４は、ポリマー混合物の断面を図示する図を示す。
【図５】図５は、ポリマー混合物のさらなる例を示す。
【図６】図６は、ポリマー混合物をモノフィラメントにする押し出しを図示する。
【図７】図７は、モノフィラメントの小断片の断面を示す。
【図８】図８は、モノフィラメントを延伸する効果を図示する。
【図９】図９は、延伸されたモノフィラメントの断面の電子顕微鏡写真を示す。
【図１０】図１０は、人工芝生の例の断面例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
これらの図にて同様の符号がついた要素は、同等な要素であるか、同じ機能を実行するかのいずれかである。先に議論した複数の要素は、機能が同等ならば、後の図にて必ずしも議論されない。
【００４９】
図１は、人工芝生の製造方法の例を図示するフローチャートを示す。先ず、工程１００において、ポリマー混合物が作成される。ポリマー混合物は、少なくとも三相系である。ポリマー混合物は、第１ポリマーを備える。ポリマー混合物はさらに、第２ポリマーおよび相溶化剤を備える。第１ポリマーおよび第２ポリマーは、非混和性である。他の例では、同じく第２ポリマーと非混和性である、第３ポリマー、第４ポリマー、または、更には、第５ポリマーなどの複数の付加的なポリマーがあってもよい。また、第１ポリマーとの組み合わせか、付加的な第３、第４、または第５ポリマーとの組み合わせのいずれかにて使用される複数の付加的な相溶化剤であってもよい。第１ポリマーは、相溶化剤によって取り囲まれた複数のポリマービーズを形成する。複数のポリマービーズはまた、第２ポリマー内で混和性でない複数の付加的なポリマーによって形成されてもよい。
【００５０】
複数のポリマービーズは、相溶化剤によって取り囲まれるとともに、第２ポリマー内にあるか、第２ポリマーへと混合される。次の工程１０２において、ポリマー混合物は、モノフィラメントとなるよう押し出される。次に工程１０４において、モノフィラメントは、焼き入れされるか、急速に冷却される。次に工程１０６において、モノフィラメントは、再加熱される。工程１０８において、再加熱されたモノフィラメントは、延伸されて、複数のポリマービーズを複数の糸状領域へと変形するとともに、モノフィラメントを人工芝生繊維へと形成する。複数の付加的な工程がまた、モノフィラメントに実行され、人工芝生繊維を形成する。例えば、モノフィラメントは、所望の特性を具備した織り糸へと紡がれるか、織りこまれる。次に、工程１１０において、人工芝生繊維は、人工芝生下地へと組み込まれる。工程１１０は、例えば、これに限られないが、人工芝生繊維を人工芝生下地中に房状に形成するか、織りこむことができる。次に、工程１１２において、複数の人工芝生繊維が人工芝生下地に結合される。例えば、複数の人工芝生繊維は、コーティングまたは他の材料によって適所に糊付けされるか、保持される。工程１１２は、任意の工程である。例えば、複数の人工芝生繊維は、人工芝生下地中に織りこまれたならば、工程１１２は、実行する必要がないかもしれない。
【００５１】
図２は、ポリマー混合物を作成する一方法を図示するフローチャートを示す。本例において、ポリマー混合物は、三相系であり、第１ポリマー、第２ポリマーおよび相溶化剤を備える。ポリマー混合物は、着色するか、耐火またはＵＶ耐性を提供するか、あるいは、ポリマー混合物の複数の流動特性を改善するために、たとえば複数の添加剤などの複数の他のものを備えてもよい。先ず工程２００において、第１混合物は、第１ポリマーを相溶化剤と混合することによって形成される。
【００５２】
複数の付加的な添加剤がまた、この工程中に添加されてもよい。次に、工程２０２において、第１混合物は、加熱される。次に、工程２０４において、第１混合物は、押し出される。次に、工程２０６において、押し出された第１混合物は、次に小片へと造粒または切断される。次に、工程２０８において、造粒された第１混合物は、第２ポリマーと混合される。この時、複数の付加的な添加剤がまた、ポリマー混合物に添加されてもよい。最後に、工程２１０において、造粒された第１混合物は、第２ポリマーと共に加熱され、ポリマー混合物を形成する。加熱工程および混合工程は、同時に生じてもよい。
【００５３】
図３は、ポリマー混合物４００の作成の仕方のさらなる例を図示するフローチャートを示す。本例において、ポリマー混合物はさらに、少なくとも第３ポリマーを備える。第３ポリマーは、第２ポリマーと非混和性であり、ポリマー混合物は、少なくとも四相系である。第３ポリマーはさらに、第２ポリマーを用いて相溶化剤によって取り囲まれた複数のポリマービーズを形成する。先ず工程３００において、第１混合物が、第１ポリマーおよび第３ポリマーを相溶化剤と混合することによって形成される。この時、複数の付加的な添加剤が、第１混合物に添加されてもよい。次に、工程３０２において、第１混合物は、加熱される。第１混合物の加熱工程および混合工程は、同時に行われてもよい。次に、工程３０４において、第１混合物は、押し出される。次に、工程３０６において、押し出された第１混合物は、小片へと造粒または切断される。次に、工程３０８において、第１混合物は、第２ポリマーと混合される。この時、複数の付加的な添加剤が、ポリマー混合物に添加されてもよい。次に、最後に、工程３１０において、加熱された第１混合物および第２ポリマーは加熱されて、ポリマー混合物を形成する。加熱工程および混合工程は、同時に行われてもよい。
【００５４】
図４は、ポリマー混合物４００の断面を図示する図を示す。ポリマー混合物４００は、第１ポリマー４０２、第２ポリマー４０４および相溶化剤４０６を備える。第１ポリマー４０２および第２ポリマー４０４は、非混和性である。第１ポリマー４０２は、第２ポリマー４０４ほど豊富にはない。第１ポリマー４０２は、相溶化剤４０６によって取り囲まれるとともに、第２ポリマー４０４内に分散されるものとして示される。相溶化剤４０６によって取り囲まれる第１ポリマー４０２は、多くのポリマービーズ４０８を形成する。複数のポリマービーズ４０８は、形状が球状または楕円であってもよく、それらはまた、ポリマー混合物がどれほどよく混合されたかに応じて、および、温度に応じて不規則に形づくられてもよい。ポリマー混合物４００は、三相系の例である。三つの相は、第１ポリマー４０２の複数の領域である。第２相領域は、相溶化剤４０６であり、第３相領域は、第２ポリマー４０４である。相溶化剤４０６は、第１ポリマー４０２を第２ポリマー４０４から分離する。
【００５５】
図５は、ポリマー混合物５００のさらなる例を示す。図５に示される例は、図４に示される例と同様である。しかしながら、ポリマー混合物５００はさらに、第３ポリマー５０２を備える。ポリマービーズ４０８のいくつかは、ここでは第３ポリマー５０２から成る。図５に示されるポリマー混合物５００は、四相系である。四つの相は、第１ポリマー４０２、第２ポリマー４０４、第３ポリマー５０２および相溶化剤４０６から構成される。第１ポリマー４０２および第３ポリマー５０２は、第２ポリマー４０４と混和性がない。相溶化剤４０６は、第１ポリマー４０２を第２ポリマー４０４から分離するとともに、第３ポリマー５０２を第２ポリマー４０４から分離する。
【００５６】
本例において、同じ相溶化剤４０６が、第１ポリマー４０２および第３ポリマー５０２の両方に対して使用される。複数の他の例において、異なる相溶化剤４０６が、第１ポリマー４０２および第３ポリマー５０２に対して使用されることができる。
【００５７】
図６は、ポリマー混合物のモノフィラメントへの押し出しを図示する。ある量のポリマー混合物６００が、示されている。ポリマー混合物６００内に、多くのポリマービーズ４０８がある。複数のポリマービーズ４０８は、第２ポリマー４０４と混和性がない一または複数のポリマーで作られてもよく、また相溶化剤によって第２ポリマー４０４から分離される。スクリュー、ピストンまたは他の装置が使用されて、プレート６０２の穴６０４にポリマー混合物６００を押し込む。これにより、ポリマー混合物６００はモノフィラメント６０６となるよう押し出される。モノフィラメント６０６は、複数のポリマービーズ４０８をも含むものとして示される。第２ポリマー４０４および複数のポリマービーズ４０８は、一緒に押し出される。いくつかの例では、第２ポリマー４０４は、複数のポリマービーズ４０８ほど粘性はなく、複数のポリマービーズ４０８は、モノフィラメント６０６の中央に集中する傾向を有するであろう。これにより、モノフィラメント６０６のコア領域における複数の糸状領域の集中をもたらすので、最後の人工芝生繊維に対して複数の所望の特性をもたらすかもしれない。
【００５８】
図７は、モノフィラメント６０６の小断片の断面を示す。モノフィラメントは改めて、複数のポリマービーズ４０８が混合している第２ポリマー４０４を備えるものとして示される。複数のポリマービーズ４０８は、図示されない相溶化剤４０６によって第２ポリマー４０４から分離される。複数の糸状構造物を形成するために、モノフィラメント６０６の部分が加熱され、次にモノフィラメント６０６の長さに沿って延伸させられる。これは、延伸の方向を示す矢印７００によって図示される。
【００５９】
図８は、モノフィラメント６０６を延伸する効果を図示する。図８において、延伸されたモノフィラメント６０６の断面の例が、示されている。図７の複数のポリマービーズ４０８は、複数の糸状構造物８００となるよう延伸されている。複数のポリマービーズ４０８の変形量は、モノフィラメント６０６'がどれくらい延伸されているかに依存するものである。
【００６０】
複数の例は、合成芝生とも呼ばれる人工芝生の製造に関連してもよい。特に、本発明は、芝を模倣した複数の繊維の製造に関連する。複数の繊維は、混和性がなく、例えば、剛性、密度、極性のような材料特性が異なる第１および第２ポリマーと、相溶化剤とから構成される。
【００６１】
第１の工程において、第１ポリマーが、相溶化剤と混合される。色顔料、ＵＶおよび熱安定剤、加工助剤、並びに、そのようなものとして当分野から公知である他の複数の物質が、混合物に添加することができる。これにより、第１ポリマーが相溶化剤によって取り囲まれた二相系から成る粒状の材料が得られてもよい。
【００６２】
第２工程において、三相系は、第２ポリマーを混合物に添加することによって形成され、これにより、本例において、第２ポリマーの量は、三相系の約８０〜９０質量パーセントであり、第１ポリマーの量は、三相系の５質量％〜１０質量％であり、相溶化剤の量は、三相系の５質量％〜１０質量％である。押し出し技術を用いることにより、第２ポリマーのポリマーマトリックスに分散された相溶化剤によって取り囲まれた第１ポリマーの複数の液滴または複数のビーズの混合物が得られる。実際的な実施において、第１ポリマーおよび相溶化剤の造粒を含むいわゆるマスターバッチが、形成される。マスターバッチはまた、本明細書にて「ポリマー混合物」とも呼ばれてよい。造粒の混合物が、溶解され、第１ポリマーおよび相溶化剤の混合物が、押し出しによって形成される。結果として生じた複数のストランドが、造粒へと粉砕される。結果として生じた造粒および第２ポリマーの造粒が、次に第２押し出しに使用され、次に最後の繊維となるよう延伸される厚い繊維を製造する。
【００６３】
複数の押し出し中に使用される溶融温度は、複数のポリマーの種類および使用される相溶化剤に依存する。しかしながら、溶融温度は、典型的には２３０℃と２８０℃の間である。
【００６４】
また、単繊維またはフィブリル化テープとも呼ばれ得るモノフィラメントは、混合物を繊維製造用の押し出しラインへと送ることによって製造される。溶融混合物は、押し出し器具、すなわち紡糸口金プレートまたは幅広のスロットノズルを通過し、溶融しした流れを単繊維またはテープ形状に形作り、水紡系浴槽にて焼き入れまたは冷却され、異なる回転速度で回転している複数の加熱されたゴデットおよび／または加熱オーブンを通すことによって、乾燥および延伸させられる。
【００６５】
モノフィラメントまたはテープは、次に、さらなる加熱オーブンおよび／または加熱された一式のゴデットを通す第２工程でオンラインにてアニールされる。
【００６６】
この手順により、相溶化剤によって取り囲まれた第１ポリマーの複数のビーズまたは液滴は、長手方向に延伸され、複数の小繊維状の線状構造を形成するが、しかしながら、これらは第２ポリマーのポリマーマトリックスへと完全に埋め込まれたままでいる。
【００６７】
図９は、上記に説明された方法の例を用いて製造される、延伸されたモノフィラメントの断面の顕微鏡写真を示す。延伸されたモノフィラメント６０６内の水平の白すじは、複数の糸状構造物８００である。これらの糸状構造物のいくつかは、８００とラベルを付けられている。複数の糸状構造物８００は、第２ポリマー内の第１ポリマーの複数の小線状構造を形成するものとして示すことができる。
【００６８】
結果として生じた繊維は、複数の利点、すなわち耐久性および長期間の弾力性が組み合わせられた柔らかさを有してもよい。複数のポリマーの複数の異なる剛性および曲げ特性の場合には、繊維は、堅い第１ポリマーの場合により良い弾性（これは、繊維が一旦踏み下げられれば、跳ね返ることを意味する）を示すことができ、ポリマーマトリックスに組み込まれた複数の小線状繊維構造は、繊維のポリマー補強を提供するものである。
【００６９】
第１および第２ポリマーによって形成された複合物に起因する限界決定は、第２ポリマーの複数の短繊維が第１ポリマーによって与えられるマトリックスに埋め込まれることにより防止される。その上、一つの複合紡糸口金器具を送るためのいくつかの押し出しヘッドを要する複雑な共押し出しは、必要とされない。
【００７０】
第１ポリマーは、ポリアミドなどの極性物質とすることができ、他方、第２ポリマーは、ポリエチレンなどの非極性ポリマーとすることができる。第１ポリマーに対する複数の代替案は、第２ポリマーポリプロピレン用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）またはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）である。最後に、三つのポリマーから成る材料が、可能である（例えば、ＰＥＴ、ＰＡおよびＰＰ）。ＰＰは当該マトリックスを作成するとともに、他方のものが互いに独立した複数の繊維線状構造を作成する。相溶化剤は、ポリエチレンまたはポリアミドにグラフトされた無水マレイン酸とすることができる。
【００７１】
図１０は、人工芝生１０００の例の断面の例を示す。人工芝生１０００は、人工芝生下地１００２を備える。人工芝生繊維１００４は、人工芝生下地１００２中に房状に形成されている。人工芝生下地１００２の基部にコーティング１００６が示されている。コーティングは、人工芝生繊維１００４を人工芝生下地１００２に結合または固定するために役立つかもしれない。コーティング１００６は、任意であってもよい。例えば、複数の人工芝生繊維１００４は、代わりに人工芝生下地１００２中に織りこまれる。様々な種類の糊、コーティングまたは接着剤が、コーティング１００６に対して使用することができる。複数の人工芝生繊維１００４は、人工芝生下地１００２の上方に距離１００８だけ延在するものとして示されている。距離１００８は、本質的に複数の人工芝生繊維１００４のパイルの高さである。複数の人工芝生繊維１００４内の複数の糸状領域の長さは、距離１００８の半分以下である。
参照符号のリスト
１００  ポリマー混合物を作成する
１０２  ポリマー混合物をモノフィラメントとなるよう押し出す
１０４  モノフィラメントを焼き入れする
１０６  モノフィラメントを再加熱する
１０８  再加熱されたモノフィラメントを伸長させ、複数のポリマービーズを複数の糸状領域へと変形するとともに、モノフィラメントを人工芝生繊維中に形成する
１１０  人工芝生繊維を人工芝生カーペットへと組み込む
１１２  任意で複数の人工芝生繊維を人工芝生カーペットへと任意に結合する
２００  第１ポリマーを相溶化剤と混合することによって第１混合物を形成する
２０２  第１混合物を加熱する
２０４  第１混合物を押し出す
２０６  押し出された第１混合物を造粒する
２０８  造粒された第１混合物を第２ポリマーと混合する
２１０  造粒された第１混合物を第２ポリマーと共に加熱してポリマー混合物を形成する 
【００７２】
３００  第１ポリマーおよび第３ポリマーを相溶化剤と混合することによって第１混合物を形成する
３０２  第１混合物を加熱する
３０４  第１混合物を押し出す
３０６  押し出された第１混合物を造粒する
３０８  第１混合物を第２ポリマーと混合する
３１０  混合された第１混合物を第２ポリマーと共に加熱してポリマー混合物を形成する
４００  ポリマー混合物
４０２  第１ポリマー
４０４  第２ポリマー
４０６  相溶化剤
４０８  ポリマービーズ
５００  ポリマー混合物
５０２  第３ポリマー
６００  ポリマー混合物
６０２  プレート
６０４  穴
６０６  モノフィラメント
６０６'  延伸されたモノフィラメント
７００  延伸の方向
８００  複数の糸状構造物
１０００  人工芝生
１００２  人工芝生カーペット
１００４  人工芝生繊維（パイル）
１００６  コーティング
１００８  パイルの高さ 
【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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【図７】
2019052531.tif 000009
【図８】
2019052531.tif 000010
【図９】
2019052531.tif 000011
【図１０】
2019052531.tif 000012
【外国語明細書】
2019052531000001.pdf