(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４００を作成する工程を備え、ポリマー混合物４００は、安定化ポリマー４０２と、バルクポリマー４０４と、難燃性ポリマーの組み合わせと、相溶化剤４０６とを備える。安定化ポリマー４０２及びバルクポリマー４０４は、非混和性である。安定化ポリマー４０２は、バルクポリマー４０４内で相溶化剤に囲まれる繊維を含む。安定化ポリマー４０２は、アラミドである。難燃性ポリマーの組み合わせは、トリアジン及びメラミンの混合物である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工芝生を製造する方法であって、前記方法は、
ポリマー混合物を作成する工程であって、前記ポリマー混合物は、安定化ポリマー、バルクポリマー、難燃性ポリマーの組み合わせ及び相溶化剤を備え、前記安定化ポリマー及び前記バルクポリマーは、非混和性であり、前記安定化ポリマーは、前記バルクポリマー内で前記相溶化剤に囲まれる繊維を有し、前記安定化ポリマーは、アラミドであり、前記難燃性ポリマーの組み合わせは、トリアジン及びメラミンの混合物である、作成する工程と、
前記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と、
前記モノフィラメントを焼き入れする工程と、
前記モノフィラメントを再加熱する工程と、
前記再加熱されたモノフィラメントを延伸する工程であって、前記繊維を互いに対して整列し、前記モノフィラメントを人工芝生繊維となるよう形成する、延伸する工程と、
前記人工芝生繊維を人工芝生下地へと組み込む工程と、
を備える
方法。
【請求項２】
前記ポリマー混合物は、重量で８％以下の安定化ポリマー、重量で１０％以下の安定化ポリマー、重量で１２％以下の安定化ポリマー、及び重量で１５％以下の安定化ポリマーのうちの何れか１つを備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ポリマー混合物は、重量で２０％以下の難燃性ポリマーの組み合わせ、重量で２２％以下の難燃性ポリマーの組み合わせ、重量で２５％以下の難燃性ポリマーの組み合わせ、重量で２７％以下の難燃性ポリマーの組み合わせ、及び重量で２９％以下の難燃性ポリマーの組み合わせのうちの何れか１つを備える、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記難燃性ポリマーの組み合わせにおけるメラミンに対するトリアジンの重量での比は、１．８、１．９、２．０、２、２．１、及び２．２のうちの何れか１つである、請求項１から３の何れか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記バルクポリマーは、ポリオレフィンポリマー、熱可塑性ポリオレフィンポリマー、ポリエチレンポリマー、ポリプロピレンポリマー、ポリアミドポリマー、ポリエチレンポリマーブレンド、及びそれらの混合物のうちの何れか１つを有する、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記バルクポリマーは、第１ポリマー、第２ポリマー、及び前記相溶化剤を有し、前記第１ポリマー及び前記第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ポリマー内で前記相溶化剤により囲まれるポリマービーズを形成する、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記再加熱されたモノフィラメントを延伸する工程は、前記ポリマービーズを糸状領域へと変形する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記バルクポリマーを前記作成する工程は、
前記第１ポリマーを前記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と、
前記第１混合物を加熱する工程と、
前記第１混合物を押し出す工程と、
前記押し出された第１混合物を粒状化する工程と、
前記粒状化された第１混合物を前記第２ポリマーと混合する工程と、
前記粒状化された第１混合物を前記第２ポリマーと共に加熱し、前記ポリマー混合物を形成する工程と
を備える、請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記バルクポリマーは、第１ポリマーを１−３０重量パーセント、第１ポリマーを１−２０重量パーセント、及び第１ポリマーを５−１０重量パーセントのうちの何れか１つを有する、請求項６から８の何れか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１ポリマーは、極性ポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ポリマー、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）ポリマー、ポリオレフィンポリマー、熱可塑性ポリオレフィンポリマー、ポリエチレンポリマー、ポリプロピレンポリマー、ポリアミドポリマー、ポリエチレンポリマーブレンド、及びそれらの混合物のうちの何れか１つである、請求項６から９の何れか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２ポリマーは、非極性ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの混合物のうちの何れか１つである、請求項６から１０の何れか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記相溶化剤は、ポリエチレン又はポリアミドにグラフトされたマレイン酸と、不飽和酸又はその無水物を用いたポリエチレン、ＳＥＢＳ、ＥＶＡ、ＥＰＤ又はポリプロピレンの、フリーラジカルで開始されたグラフトコポリマーにグラフトされた無水マレイン酸と、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と、メルカプト酢酸及び無水マレイン酸を用いたＥＶＡのグラフトコポリマーと、無水マレイン酸を用いたＥＰＤＭのグラフトコポリマーと、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と、ポリオレフィングラフトポリアミドポリエチレン又はポリアミドと、ポリアクリル酸型相溶化剤と、のうちの何れか１つである、請求項１から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記バルクポリマーは、前記第２ポリマーを８０重量パーセントから９０重量パーセント有する、請求項６から１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ポリマー混合物は、ワックス、鈍化剤、ＵＶ安定剤、難燃材、抗酸化剤、顔料及びそれらの組み合わせ、のうちの何れか１つを更に備える、請求項１から１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記アラミドは、パラアラミドである、請求項１から１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記パラアラミドは、１３５μｍ、１２５μｍ、及び１１５μｍのうちの何れか１つ未満の繊維長さを有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記パラアラミドは、６５μｍから３５μｍの間、及び５５μｍのうちの何れか１つの平均繊維長さを有する、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記パラアラミドは、１．４４ｇ／ｃｍ３から１．４５ｇ／ｃｍ３、及び１．４３ｇ／ｃｍ３から１．４６ｇ／ｃｍ３のうちの何れか１つの間の密度を有する、請求項１５から１７の何れか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記パラアラミドは、７２０ケルビンより上、７２５ケルビンより上、及び７２３ケルビンのうちの何れか１つの分解温度を有する、請求項１５から１８の何れか一項に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１から１９の何れか一項に記載の前記方法により製造される人工芝生。
【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及び人工芝生の製造に関する。本発明は更に、芝を模倣する繊維の製造に関し、特に、ポリマーブレンドに基づく人工芝生繊維の製品及び製造方法、及び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に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工芝生又は人工芝は、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、ゴルフ等のスポーツ用、競技場用、又は運動場用の表面として使用される。更に、人工芝生は、観賞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、清掃、施肥、散水のように、芝が競技に適した表面又は観賞に適した表面となるようにケアする必要がなくなることである。散水は、例えば、水使用に関する地域的制限に起因して、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、グラウンド上での競技及び／又は運動による天然芝表面の損傷と比較して遅い。人工芝生グラウンドは、維持するための同様の注意と努力を必要としないが、汚れ及びごみを除いたり、定期的にブラシをかけたりしなければならない等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、競技又は運動中に踏みつけられた後に、繊維が起立するのに役立つように行われてもよい。５〜１５年の典型的な使用期間にわたり、人工芝生運動競技場が激しい機械的磨滅に耐えることができ、ＵＶに耐えることができ、熱サイクル又は熱による経年変化に耐えることができ、化学物質及び様々な環境条件との相互作用に耐えることができるならば、それは有益であり得る。従って、人工芝生が、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競技特性及び表面特性、並びに外観を保持するなら、それは有益である。
【０００４】
米国特許出願ＵＳ２０１０／０１７３１０２  Ａ１は、クラッディングのための材料が、コアのために使用される材料の親水性とは異なる親水性を有することを特徴とする人工芝を開示している。
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、人工芝生を製造する方法及びその方法により製造される人工芝生を提供する。実施形態は、従属請求項にて与えられている。
【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。方法は、ポリマー混合物を作成する工程を含む。本明細書にて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、及びポリマー混合物に様々な添加剤が添加されたものも場合によっては包含する。用語「ポリマー混合物」は又、用語「マスターバッチ」又は「化合物バッチ」で置き換えられ得る。
【０００７】
一態様において、本発明は、人工芝生を製造する方法を提供する。方法は、ポリマー混合物を作成する工程を含む。ポリマー混合物は、安定化ポリマー、バルクポリマー、難燃性ポリマーの組み合わせ及び少なくとも１つの相溶化剤を含む。バルクポリマーは、例えば、他の成分が添加された１又は複数のポリマーの混合物であり得る。例えば、着色料又は他の添加剤が、バルクポリマーに添加され得る。安定化ポリマー及びバルクポリマーは、非混和性である。安定化ポリマー及びバルクポリマーが、非混和性であると述べることにより、安定化ポリマーは、バルクポリマーを構成する成分の少なくとも大部分と非混和性であることが意味される。例えば、バルクポリマーは、安定化ポリマーと非混和性である１つのポリマーで作られ、その結果、安定化ポリマーと非混和性である、又は少なくとも一部非混和性であり得る第２ポリマーから作られるバルクポリマーのより小さい部分を有し得る。
【０００８】
安定化ポリマーは、バルクポリマー内で相溶化剤に囲まれる繊維を含む。これにより、バルクポリマーの繊維が、バルクポリマーに混合されることが可能になる。安定化ポリマーは、アラミドである。難燃性ポリマーは、トリアジン及びメラミンの混合物の組み合わせである。ポリマーアラミドは、非常に良好な構造的及び時間的温度安定性を有する。アラミドは、極性分子である。アラミドのいくつかの変形例も、Ｋｅｖｌａｒの商標名によって知られている。前述のように、バルクポリマーは、異なるポリマーの混合物であり得る。一例において、バルクポリマーは、１つの種類の純粋なポリマーである。別の例において、バルクポリマーは、異なるポリマーのブレンドである。別の例において、バルクポリマーは、非極性ポリマー及び極性ポリマー両方の混合物であり得る。この場合、バルクポリマーを構成するのに使用されるポリマーの大部分は、非極性である。
【０００９】
難燃性ポリマーは、トリアジン及びメラミンの混合物から作られる。トリアジン及びメラミンの両方は、非極性分子である。トリアジン及びメラミンは、従って、バルクポリマーと非混和性である。火災の場合、トリアジン及びメラミンの組み合わせは、モノフィラメントの表面上に膨張層を形成し、このことは、火災を消火する。難燃性ポリマーの安定化ポリマーとの組み合わせは、ポリマー混合物から形成される繊維の耐火性を高める。これは、アラミドが、極めて良好な熱安定性を有し、バルクポリマーが溶融している又は燃焼している場合であっても、アラミドが、その形状を保持し、いかなる繊維であっても変形すること又はそれらの形状を消失すること及び完全に溶融することを防止するからである。膨張層は、任意の人工芝生繊維又はモノフィラメントの表面をカバーし、従って、人工芝生を溶融させるのにモノフィラメント又は繊維が使用される場合、膨張層は、火災を止めるのにより有効ではない。安定化ポリマーは、従って、火災を止める際の膨張層の有効性を高める。
【００１０】
方法は、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更に含む。方法は、モノフィラメントを焼き入れする工程を更に含む。方法は、モノフィラメントを再加熱する工程を更に含む。方法は、再加熱されたモノフィラメントを延伸する工程であって、繊維を互いに対して整列し、モノフィラメントを人工芝生繊維となるよう形成する、延伸する工程を更に含む。アラミドは、熱ポリマー又はポリマー混合物を作るために使用されるポリマーよりはるかに熱的に安定である。再加熱されたモノフィラメントを延伸することにより、これらの繊維は、それらが押し出された時よりも良く並ぶ。繊維を互いに対して整列させることは、モノフィラメントが燃焼している又は火によって加熱されている場合に更なる安定性を提供する。延伸するプロセスは、従って、膨張層として機能する難燃性ポリマーの組み合わせの有効性を更に高める。別の実施形態において、安定化ポリマーは、アラミド繊維を含む。別の実施形態において、安定化ポリマーは、極性ポリマーである。
【００１１】
別の実施形態において、難燃性ポリマーの組み合わせは、ポリマーの非極性混合物又はブレンド又は組み合わせである。
【００１２】
別の実施形態において、バルクポリマーは、非極性ポリマー又は複数の非極性ポリマーの組み合わせである。
【００１３】
別の実施形態において、バルクポリマーは、極性ポリマー及び非極性ポリマー両方の組み合わせである。バルクポリマーは、相溶化剤を有し得、非極性ポリマー及び極性ポリマーが混合されるのを可能にする。バルクポリマーが、非極性ポリマー及び極性ポリマーの混合物で作られる場合、バルクポリマーの重量の大部分は、非極性である。
【００１４】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で８％未満、又は８％の安定化ポリマーを含む。
【００１５】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で１０％未満、又は１０％の安定化ポリマーを含む。
【００１６】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で１２％未満、又は１２％の安定化ポリマーを含む。
【００１７】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で１５％未満、又は１５％の安定化ポリマーを含む。
【００１８】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で２０％未満、又は２０％の難燃性ポリマーの組み合わせを含む。
【００１９】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で２２％未満、又は２２％の難燃性ポリマーの組み合わせを含む。
【００２０】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で２５％未満、又は２５％の難燃性ポリマーの組み合わせを含む。
【００２１】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で２７％未満、又は２７％の難燃性ポリマーの組み合わせを含む。
【００２２】
別の実施形態において、ポリマー混合物は、重量で２９％未満、又は２９％の難燃性ポリマーの組み合わせを含む。
【００２３】
別の実施形態において、難燃性ポリマーの組み合わせにおけるメラミンに対するトリアジンの重量での比は、１．８である。
【００２４】
別の実施形態において、難燃性ポリマーの組み合わせにおけるメラミンに対するトリアジンの重量での比は、１．９である。
【００２５】
別の実施形態において、難燃性ポリマーの組み合わせにおけるメラミンに対するトリアジンの重量での比は、２．０である。
【００２６】
別の実施形態において、難燃性ポリマーの組み合わせにおけるメラミンに対するトリアジンの重量での比は、２である。
【００２７】
別の実施形態において、難燃性ポリマーの組み合わせにおけるメラミンに対するトリアジンの重量での比は、２．１である。
【００２８】
別の実施形態において、難燃性ポリマーの組み合わせにおけるメラミンに対するトリアジンの重量での比は、２．２である。
【００２９】
メラミンに対するトリアジンの比が与えられている上記の実施形態において、数字の後の小数点の使用は、範囲を意味する。例えば、値１．８の使用は、１．７５と１．８５との間の比を意味する。値１．９は、１．８５から１．９５までの範囲を意味する。値２．０は、１．９５と２．０５との間の範囲を意味する。値２．１は、２．０５と２．１５との間の範囲を意味する。値２．２は、２．１５と２．２５との間の範囲を意味する。
【００３０】
別の実施形態において、バルクポリマーは、非極性ポリマー、ポリオレフィンポリマー、熱可塑性ポリオレフィンポリマー、ポリエチレンポリマー、ポリプロピレンポリマー、ポリアミドポリマー、ポリエチレンポリマーブレンド、及びそれらの混合物のうちの何れか１つを含む。
【００３１】
別の実施形態において、バルクポリマーは、第１ポリマー、第２ポリマー、及び相溶化剤を含む。第１ポリマー及び第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り囲まれるポリマービーズを形成する。用語「ポリマービーズ」又は「ビーズ」は、第２ポリマーにて非混和性である、液滴等、ポリマーの局所的な領域を指し得る。ポリマービーズは、いくつかの場合において、円形か、球状か、又は、楕円形状であってよいが、それらは又不規則な形状であってもよい。いくつかの場合において、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。他の例において、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り得る。一実施形態において、バルクポリマーは、重量で、第１ポリマーより多くの第２ポリマーを含む。
【００３２】
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り、第１ポリマーは、極性ポリマーである。
【００３３】
この実施形態が有益であり得るのは、それが、人工芝生を作るために使用されるモノフィラメントのテクスチャ及び感触を調整する方法を提供し得るからである。
【００３４】
別の実施形態において、再加熱されたモノフィラメントを延伸する工程は、ポリマービーズを糸状領域へと変形する。この実施形態において、モノフィラメントを延伸することで、アラミド繊維を整列させるだけでなく、ポリマービーズを糸状領域となるよう延伸し、このことは、モノフィラメントの構造を変えるのに役立ち得る。
【００３５】
方法は、再加熱されたフィラメントを延伸し、ポリマービーズを糸状領域へと変形し、モノフィラメントを人工芝生繊維となるよう形成する工程を更に含む。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、当該プロセスでは、ポリマービーズは延伸され、細長くされる。延伸する量に応じて、ポリマービーズは、より細長くされる。
【００３６】
別の実施形態において、ポリマービーズは、結晶部分及び非結晶部分を含む。ポリマービーズを糸状領域となるよう延伸することで、非結晶部分に対して結晶部分のサイズが増加する。
【００３７】
別の実施形態において、方法は、ポリマー混合物を作成する工程を更に含む。ポリマー混合物を作成する工程は、安定化ポリマーを相溶化剤と混合することにより最初の混合物を形成する工程を含む。ポリマー混合物を作成する工程は、最初の混合物を加熱する工程を更に含む。ポリマー混合物を作成する工程は、最初の混合物を押し出す工程を更に含む。ポリマー混合物を作成する工程は、押し出された最初の混合物を粒状化する工程を更に含む。ポリマー混合物を作成する工程は、粒状化された最初の混合物をバルクポリマー及び難燃性ポリマーの組み合わせと混合する工程を更に含む。ポリマー混合物を作成する工程は、粒状化された最初の混合物をバルクポリマー及び難燃性ポリマーの組み合わせと共に加熱し、ポリマー混合物を形成する工程を更に含む。別の実施形態において、バルクポリマーは、第１ポリマーを１−３０重量％含む。別の実施形態において、バルクポリマーは、第１ポリマーを１−２０重量％含む。別の実施形態において、バルクポリマーは、第１ポリマーを５−１０重量％含む。
【００３８】
別の実施形態において、第１ポリマーは、極性ポリマー、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、及びそれらの組み合わせのうちの何れか１つである。いくつかの例において、人工芝生下地は、織物品又は織物マットである。
【００３９】
人工芝生繊維の人工芝生下地への組み込みは、例えば、人工芝生繊維を人工芝生下地へとつける（ｔｕｆｔｉｎｇ）ことと、つけられた人工芝生繊維を人工芝生下地に結び付けることとにより実行され得る。例えば、人工芝生繊維は、針を用いて当該下地に挿入されてよく、カーペットがつけられ得る方法でつけられてよい。人工芝生繊維のループが形成される場合、当該ループは、同じ工程の間に切断されてもよい。方法は、人工芝生繊維を人工芝生下地に結び付ける工程を更に含む。この工程では、人工芝生繊維は、人工芝生下地に結び付けられ、又は取り付けられる。これは、人工芝生繊維を適切な位置に保持するために、人工芝生下地の表面を接着する又はコーティングする等の様々な方法で実行され得る。これは、例えば、ラテックス又はポリウレタン等の材料で人工芝生下地の表面又は一部をコーティングすることにより行われ得る。
【００４０】
人工芝生繊維の人工芝生下地への組み込みは、例えば、人工芝生カーペットの製造の間に人工芝生繊維を人工芝生下地（又は繊維マット）へと織り込むことにより代替的に実行され得る。人工芝生を製造するこの技術は、米国特許出願第２０１２０１２５４７４  Ａ１号より公知である。
【００４１】
いくつかの例において、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得る。例えば、モノフィラメントは、テープ又は他の形状として押し出すことができる。
【００４２】
他の例において、いくつかの延伸されたモノフィラメント繊維の束又はグループであってもよい人工芝生繊維は、一般に一緒にケーブル化され、撚られ、又は結束される。いくつかの場合において、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保持し、後のつけるプロセス、又は、織り込みプロセスのための準備となる。
【００４３】
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り得る。織り糸の重量は典型的には、５０〜３０００ｄｔｅｘに達し得る。
【００４４】
実施形態は、第２ポリマー及び任意の非混和性ポリマーは、互いに剥離し得ることはないという利点を有し得る。糸状領域は、第２ポリマー内に埋め込まれる。従って、これらが剥離することは不可能である。第１ポリマー及び第２ポリマーの使用により、人工芝生繊維の特性は調整されることができる。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得る。より剛性の高いプラスチックが、第１ポリマー又は他の非混和性ポリマーに使用され、人工芝生に、より高い復元力及び安定性、並びに踏みつけられたり、押し下げられたりした後に跳ね返る能力を与え得る。
【００４５】
更なる利点は、場合によっては、糸状領域が、押し出しプロセスの間にモノフィラメントの中心領域に集中するということであり得る。これによって、より剛性の高い材料がモノフィラメントの中央に集中し、より多量のより柔らかいプラスチックがモノフィラメントの外面又は外側領域に集中することになる。これは更に、より芝のような特性を有する人工芝生繊維をもたらし得る。
【００４６】
更なる利点は、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であり得る。これにより、使用後、又は踏みつけられた後、繊維は、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、繊維のブラシがけの必要もより少なくなり得る。
【００４７】
別の実施形態において、ポリマービーズは、結晶部分及び非結晶部分を含む。ポリマー混合物は、押し出しプロセスの間に加熱される可能性があり、第１ポリマー及び又第２ポリマーの一部は、様々な領域においてより多くの非結晶構造又はより多くの結晶構造を有し得る。ポリマービーズを糸状領域となるよう延伸することで、第１ポリマーにおいて非結晶部分に対して結晶部分のサイズが増加し得る。これによって、例えば、非結晶構造を有する場合よりも剛性の高くなる第１ポリマーがもたらされ得る。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る能力を有する人工芝生がもたらされ得る。モノフィラメントを延伸することは又、いくつかの場合において、第２ポリマー又は他の追加のポリマーが、それらの構造のより大部分をより結晶質にさせることを引き起こし得る。
【００４８】
これの具体的な例において、第１ポリマーは、ポリアミドであり得、第２ポリマーは、ポリエチレンであり得る。ポリアミドを延伸することで、ポリアミドをより硬くする結晶領域の増加をもたらす。これは、他のプラスチックポリマーに関しても当てはまる。
【００４９】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はマスターバッチは、バルクポリマー、安定化ポリマー、及び難燃性ポリマーの内容物を粒状又は粉末形態で一緒に混合することにより作成され、次に、混合物は、加熱され、ポリマー混合物を形成する。追加の添加剤も、この時に添加されてよい。
【００５０】
別の実施形態において、バルクポリマーは、最初に粒状の形態で作られ、次に、ポリマー混合物の他の内容物に添加される。バルクポリマーを作成する工程は、第１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含む。バルクポリマーの作成は、第１混合物を加熱する工程を更に含む。バルクポリマーを作成する工程は、第１混合物を押し出す工程を更に含む。バルクポリマーの作成は、第１混合物を押し出す工程を更に含む。バルクポリマーの作成は、押し出された第１混合物を粒状化する工程を更に含む。バルクポリマーの作成は、粒状化された第１混合物を第２ポリマーと混合する工程を更に含む。バルクポリマーの作成は、粒状化された第１混合物を第２ポリマーと加熱し、バルクポリマーを形成する工程を更に含む。バルクポリマーを作成するこの特定の方法が有利であり得るのは、この方法によって、第１ポリマー及び相溶化剤がどのように第２ポリマー内に分散するかを非常に正確に制御できるようになるからである。例えば、押し出された第１混合物のサイズ又は形状は、次にポリマー混合物内で形成されるポリマービーズのサイズを決定し得る。
【００５１】
ポリマー混合物及び／又はバルクポリマーは、いわゆる一軸スクリュー押し出し方法を使用して製造されてよい。これに対する代替案として、ポリマー混合物及び／又はバルクポリマーは又、それを構成する成分の全てを一緒に添加することによって一度に作成されてもよい。例えば、第１ポリマー、第２ポリマー、及び相溶化剤は、バルクポリマーを作るために同時に全て一緒に添加することもできる。ポリマー混合物に関して、相溶化剤、安定化ポリマー、バルクポリマー、難燃性ポリマーを一緒に一度に添加することができる。追加のポリマー又は他の添加剤等の他の成分もその後、一緒に添加することができる。次に、ポリマー混合物及び／又はバルクポリマーを混合する量は、例えば、押し出し用の二軸スクリュー送りを使用することによって増加し得る。この場合、ポリマービーズの所望の分散は、適切な混合の比率又は混合量を使用することによって達成され得る。
【００５２】
別の実施形態において、バルクポリマーは、少なくとも第３ポリマーを含む。第３ポリマーは、第２ポリマーと非混和性である。第３ポリマーは、第２ポリマー内で相溶化剤により囲まれるポリマービーズを更に形成する。
【００５３】
別の実施形態において、バルクポリマーを作成する工程は、第１ポリマー及び第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含む。バルクポリマーを作成する工程は、第１混合物を加熱する工程を更に含む。バルクポリマーの作成は、更に、第１混合物を押し出す工程を含む。バルクポリマーを作成する工程は、押し出された第１混合物を粒状化する工程を更に含む。バルクポリマーを作成する工程は、第１混合物を第２ポリマーと混合する工程を更に含む。バルクポリマーを作成する工程は、第１混合物を第２ポリマーと加熱し、バルクポリマーを形成する工程を更に含む。この方法は、バルクポリマーを作り、２つの異なるポリマーを使用してポリマービーズのサイズ及び分散を制御する正確な手段を提供し得る。代替案として、第１ポリマーは、同じ又は異なる相溶化剤と第３ポリマーを作ることとは別個に、相溶化剤と粒状体を作るために使用され得る。粒状体は、次に第２ポリマーと混合され得、バルクポリマーを作る。
【００５４】
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、及び相溶化剤を、ポリマー混合物の他の内容物に同時に全て一緒に添加し、次にそれらをより激しく混合することによって作られ得る。例えば、二軸スクリュー送りが、押し出し機のために使用され得る。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。
【００５５】
別の実施形態において、第３ポリマーは、一般にＰＥＴとも省略されるポリエチレンテレフタレートである。
【００５６】
別の実施形態において、第３ポリマーは、一般にＰＢＴとも省略されるポリブチレンテレフタレートである。
【００５７】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はバルクポリマーは、組み合わされた第１ポリマー及び第３ポリマーを１重量％から３０重量％の間含む。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、ポリマー混合物又はバルクポリマーに添加される任意の他の追加の添加剤とのような成分によって構成されてもよい。
【００５８】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はバルクポリマーは、組み合わされた第１ポリマー及び第３ポリマーを１重量％から２０重量％の間含む。改めて、本例において、ポリマー混合物又はバルクポリマーの重量のバランスは、第２ポリマーと、相溶化剤と、任意の他の追加の添加剤とによって構成されてもよい。
【００５９】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はバルクポリマーは、組み合わされた第１ポリマー及び第３ポリマーを５重量％から１０重量％の間含む。改めて、本例において、ポリマー混合物又はバルクポリマーの重量のバランスは、第２ポリマーと、相溶化剤と、任意の他の追加の添加剤とによって構成されてもよい。
【００６０】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はバルクポリマーは、第１ポリマーを１重量％から３０重量％の間含む。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、任意の他の追加の添加剤とによって構成されてもよい。
【００６１】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はバルクポリマーは、第１ポリマーを１重量％から２０重量％の間含む。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、ポリマー混合物又はバルクポリマーに混合される任意の他の追加の添加剤とによって構成されてもよい。
【００６２】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はバルクポリマーは、第１ポリマーを５重量％から１０重量％の間含む。本例は、第２ポリマーと、相溶化剤と、ポリマー混合物又はバルクポリマーに混合される任意の他の追加の添加剤とによって構成される重量のバランスを取り得る。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。
【００６３】
別の実施形態において、第１ポリマーは、一般に略語ＰＥＴとしても知られるポリエチレンテレフタレートである。
【００６４】
別の実施形態において、第１ポリマーは、一般の略語ＰＢＴとして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。
【００６５】
別の実施形態において、第２ポリマーは、第２ポリマーのために使用され得る前述のポリマーの混合物である。
【００６６】
別の実施形態において、相溶化剤は、ポリエチレン又はポリアミドにグラフトされたマレイン酸と、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等の不飽和酸又はその無水物を用いたポリエチレン、ＳＥＢＳ、ＥＶＡ、ＥＰＤ、又はポリプロピレンの、フリーラジカルで開始されたグラフトコポリマーにグラフトされた無水マレイン酸と、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と、メルカプト酢酸及び無水マレイン酸を用いたＥＶＡのグラフトコポリマーと、無水マレイン酸を用いたＥＰＤＭのグラフトコポリマーと、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と、ポリオレフィングラフトポリアミドポリエチレン又はポリアミドと、ポリアクリル酸型相溶化剤と、のうちの何れか１つである。
【００６７】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はバルクポリマーは、第２ポリマーを８０重量％から９０重量％の間含む。本例において、重量のバランスは、第１ポリマーによって、場合によっては、第２ポリマーが、ポリマー混合物又はバルクポリマー、相溶化剤、及びポリマー混合物又はバルクポリマーに添加される任意の他の化学物質又は添加剤中にある場合、第２ポリマーによって構成され得る。
【００６８】
別の実施形態において、ポリマー混合物又はバルクポリマーは、ワックス、鈍化剤、紫外線安定剤、難燃材、抗酸化剤、顔料及びそれらの組み合わせ、のうちの何れか１つを更に含む。これらの列挙した追加の成分は、ポリマー混合物又はバルクポリマーに添加されて、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し、日照下でのより大きな安定性を有すること等の他の所望の特性を人工芝生繊維に与え得る。
【００６９】
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となるよう織り込む工程を含む。すなわち、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。
【００７０】
別の実施形態において、方法は、延伸されたモノフィラメントを一緒に結束し、人工芝生繊維を作成する工程を更に含む。
【００７１】
別の実施形態において、方法は、複数のモノフィラメントを一緒に織り込むか、結束するか、又は、紡いで、人工芝生繊維を作成する工程を更に含む。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、又は仕上げられ得る。
【００７２】
別の態様において、本発明は、前述の方法のうちの何れか１つによる人工芝生製造を提供する。
【００７３】
別の態様において、本発明は、人工芝生下地及び人工芝生下地へとつけられた人工芝生繊維を含む人工芝生を提供する。人工芝生下地は、例えば、織物又は繊維をそれへとつけることが可能である他の平坦な構造であり得る。人工芝生繊維は、少なくとも１つのモノフィラメントを含む。少なくとも１つのモノフィラメントの各々は、糸状領域の形態で第１ポリマーを含む。少なくとも１つのモノフィラメントの各々は、第２ポリマーを含み、糸状領域は、第２ポリマーに埋め込まれる。少なくとも１つのモノフィラメントの各々は、糸状領域の各々を囲み、第２ポリマーから少なくとも１つの第１ポリマーを分離する相溶化剤を含む。この人工芝生は、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ているので、極めて耐久性があるという利点を有し得る。従って、それらが剥離することはできない。第２ポリマーが第１ポリマーを囲むことにより、柔らかく、実際の芝生と同様に感じる硬い人工芝生を提供し得る。本明細書に記載の人工芝生は、共押し出しされる人工芝生とははっきりと異なる。共押し出しにおいて、典型的には５０から６０マイクロメートルのコアが、約２００から３００マイクロメートルの直径を有する外側カバー又は被覆材料によって囲まれてもよい。
【００７４】
バルクポリマーが、少なくとも第１ポリマー及び第２ポリマーの混合物から形成される実施形態において、人工芝生は、第１ポリマー及び場合によっては第３ポリマーの多くの糸状領域を有する。糸状領域は、モノフィラメントの長さ全体に沿って続かない場合がある。人工芝生は、前述の方法工程の何れかによって提供される特性又は特徴も有してよい。別の実施形態において、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、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、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間の直径を有する。
【００７５】
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伸長する。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、糸状領域は、２ｍｍ未満の長さを有する。
【００７６】
別の実施形態において、アラミドは、パラアラミドである。パラアラミド繊維の使用は、より大きな熱安定性を提供する利点を有し得る。
【００７７】
パラアラミドの使用は、追加の利点も有し得る。例えば、パラアラミドは、バルクポリマーの耐熱性を高め得る。パラアラミドの高い熱耐性は、それがより多くのエネルギーを吸収することを可能にする。これにより、次に、バルクポリマーは、パラアラミドが使用されなかった場合よりもより高温で変形し得る。
【００７８】
人工芝生が燃焼する場合に、膨張層は、任意の人工芝生繊維又はモノフィラメントの表面をカバーし得、従って、人工芝生を溶融させるのにモノフィラメント又は繊維が使用される場合、膨張層は、火災を止めるのにより有効ではない。パラアラミドは、火災によって引き起こされるより高温でのより多くの安定性を提供するので、従って、火災を止める際に膨張層の有効性を高め得る。これにより、膨張層を無傷で保持し得、火災の場合に自己消火効果をもたらし得る。
【００７９】
アラミド及びパラアラミドの両方が、高い機械的強度を有し、機械的磨滅に耐える。パラアラミドで作られた人工芝生は、場合によっては、従来の人工芝生と比較して摩耗するまでにより長時間使用され得る。
【００８０】
別の実施形態において、パラアラミドは、１３５μｍ、１２５μｍ、及び１１５μｍのうちの何れか１つ未満の繊維長さを有する。
【００８１】
別の実施形態において、パラアラミドは、６５μｍから３５μｍの間、及び５５μｍのうちの何れか１つの平均繊維長さを有する。
【００８２】
別の実施形態において、パラアラミドは、１．４４ｇ／ｃｍ３から１．４５ｇ／ｃｍ３、及び１．４３ｇ／ｃｍ３から１．４６ｇ／ｃｍ３のうちの何れか１つの間の密度を有する。
【００８３】
別の実施形態において、パラアラミドは、７２０ケルビンより上、７２５ケルビンより上、及び７２３ケルビンのうちの何れか１つの分解温度を有する。
【００８４】
本発明の前述の実施形態の１又は複数は、組み合わされてもよいが、組み合わされた実施形態が相互に排他的でない場合に限ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
以下において、本発明の実施形態が、例としてのみ、図面を参照して、より詳細に説明される。
【図１】人工芝生を製造する方法の例を図示するフローチャートを示す。
【図２】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】ポリマー混合物をどのように作成するかの更なる例を図示するフローチャートを示す。
【図４】ポリマー混合物の断面を図示する図を示す。
【図５】ポリマー混合物の更なる例の断面を図示する図を示す。
【図６】ポリマー混合物の更なる例の断面を図示する図を示す。
【図７】図４の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。
【図８】図７のモノフィラメントの小断片の断面を示す。
【図９】図８のモノフィラメントを延伸することの効果を図示する。
【図１０】図５又は図６の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。
【図１１】図１０のモノフィラメントの小断片の断面を示す。
【図１２】図１１のモノフィラメントを延伸することの効果を図示する。
【図１３】延伸されたモノフィラメントの断面の電子顕微鏡画像を示す。
【図１４】人工芝生の例の断面の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００８６】
これらの図にて同様の番号が付けられた要素は、同等な要素であるか、同じ機能を実行するかの何れかである。先に議論された要素は、機能が同等な場合、後の図にて必ずしも議論されない。
【００８７】
図１は、人工芝生を製造する方法の例を図示するフローチャートを示す。最初に、工程１００にて、ポリマー混合物が作成される。ポリマー混合物は、バルクポリマー、安定化ポリマー、難燃性ポリマーの組み合わせ、及び相溶化剤を含む。いくつかの場合において、バルクポリマーは、複数の成分で作られ得る。安定化ポリマーは、バルクポリマーにおいて非混和性であり、従って、安定化ポリマーは、相溶化剤により囲まれる。安定化ポリマーは、アラミドの繊維から形成される。
【００８８】
いくつかの例において、バルクポリマーは、第１ポリマーを含む。バルクポリマーは、第２ポリマー及び相溶化剤を更に含む。第１ポリマー及び第２ポリマーは、非混和性である。他の例において、第３、第４、又は、更に第５ポリマー等の追加のポリマーがあってもよく、これらも、第２ポリマーと非混和性である。又、第１ポリマーとの組み合わせ、又は、追加の第３、第４、又は第５ポリマーとの組み合わせの何れかにて使用される追加の相溶化剤があってもよい。第１ポリマーは、相溶化剤によって囲まれたポリマービーズを形成する。ポリマービーズは又、第２ポリマーに混和性でない追加のポリマーによって形成されてもよい。ポリマービーズは又、相溶化剤によって囲まれるとともに、第２ポリマー内にあるか、又は第２ポリマーに混合される。
【００８９】
次の工程１０２では、バルクポリマーは、モノフィラメントとなるよう押し出される。次に工程１０４では、モノフィラメントは、焼き入れ、又は急速に冷却される。次に工程１０６では、モノフィラメントは、再加熱される。工程１０８では、再加熱されたモノフィラメントは、延伸され、これにより、安定化ポリマーの繊維は、繊維が延伸される方向にある互いに整列される。バルクポリマーがポリマービーズを含む場合、延伸する工程は、ポリマービーズを糸状領域へと変形し、モノフィラメントを人工芝生繊維となるよう形成する。
【００９０】
追加の工程が、モノフィラメントに実行され、人工芝生繊維を形成してもよい。例えば、モノフィラメントは、所望の特性を有する織り糸へと紡がれるか、織り込まれ得る。次に、工程１１０では、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、人工芝生繊維を人工芝生下地へとつけること又は織り込むことであり得るが、これらに限定されない。次に、工程１１２では、人工芝生繊維は、人工芝生下地に結び付けられる。例えば、人工芝生繊維は、コーティング又は他の材料によって適切な位置に接着又は保持され得る。工程１１２は、任意選択の工程である。例えば、人工芝生繊維が人工芝生下地へと織り込まれる場合、工程１１２は、実行される必要がない場合がある。
【００９１】
図２は、バルクポリマー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、バルクポリマーは、第１ポリマー、第２ポリマー、及び相溶化剤を含む。バルクポリマーは又、色を付ける、又は火炎又はＵＶ耐性を提供する、又はバルクポリマーの流動特性を改善する添加剤等の他のものを含んでもよい。最初に工程２００では、第１ポリマーを相溶化剤と混合することにより第１混合物が形成される。追加の添加剤も、この工程の間に添加されてよい。次に工程２０２では、第１混合物は、加熱される。次に工程２０４では、第１混合物は、押し出される。次に工程２０６では、押し出された第１混合物は、次に粒状化される、又は細断される。次に工程２０８では、粒状化された第１混合物は、第２ポリマーと混合される。この時に、追加の添加剤も、バルクポリマーに添加されてよい。最後に工程２１０では、粒状化された第１混合物は、第２ポリマーと共に加熱され、バルクポリマーを形成する。加熱する工程及び混合する工程は、同時に行われてよい。バルクポリマーは、別個に製造され、次にその後、安定化ポリマー及びより多くの相溶化剤に一緒に添加され得、又はバルクポリマーは、ポリマー混合物と同時に製造され得る。
【００９２】
図３は、バルクポリマーをどのように作成するか１００の例を図示するフローチャートを示す。本例において、バルクポリマーは、少なくとも第３ポリマーを追加的に含む。第３ポリマーは、第２ポリマーと非混和性である。第３ポリマーは、第２ポリマーと相溶化剤により囲まれるポリマービーズを更に形成する。最初に工程３００では、第１ポリマー及び第３ポリマーを相溶化剤と混合することにより第１混合物が形成される。この時点で、追加の添加剤も、第１混合物に添加されてよい。次に工程３０２では、第１混合物は、加熱される。第１混合物を加熱する工程及び混合する工程は、同時に行われ得る。次に工程３０４では、第１混合物は、押し出される。次に工程３０６では、押し出された第１混合物は、粒状化される、又は細断される。次に工程３０８では、第１混合物は、第２ポリマーと混合される。この時に、追加の添加剤が、バルクポリマーに添加されてよい。次に最後に工程３１０では、加熱された第１混合物及び第２ポリマーは、加熱され、バルクポリマーを形成する。加熱する工程及び混合する工程は、同時に行われてよい。バルクポリマーは、別個に製造され、次にその後、安定化ポリマー及びより多くの相溶化剤に一緒に添加され得、又はバルクポリマーは、ポリマー混合物と同時に製造され得る。
【００９３】
図４は、ポリマー混合物４００の断面を図示する図を示す。ポリマー混合物は、多くの安定化ポリマー４０２を含む。これらは、アラミド繊維の形態として示されている。ポリマー混合物４００のバルクは、バルクポリマー４０４として示されている。安定化ポリマー４０２繊維の各々は、相溶化剤４０６に囲まれる。これにより、安定化ポリマー４０２が、バルクポリマー４０４と混合されることが可能になる。難燃性ポリマーは、示されていないが、バルクポリマー４０４に混合されるとみなされ得る。
【００９４】
図５は、ポリマー混合物５００の断面の更なる例を示す。本例において、バルクポリマーは、２つの異なるポリマーから構成される。それは、非極性第２ポリマー５０４及び極性第１ポリマー５０２から構成される。第１ポリマー５０２の方が、第２ポリマー５０４より少ない。第１ポリマー５０２は、相溶化剤４０６により囲まれるようにも示され、その結果、第２ポリマー５０４に混合されることが可能になる。相溶化剤４０６によって囲まれる第１ポリマー５０２は、多くのポリマービーズ５０８を形成する。ポリマー混合物がどれほど良く混合されたかに応じて、及び、温度に応じて、ポリマービーズ５０８は、形状が球状若しくは楕円形であってよく、又は不規則な形状であってもよい。相溶化剤４０６は、第１ポリマー５０２を第２ポリマー５０４から分離する。
【００９５】
図６は、追加のポリマー混合物の更なる断面を示す。図６におけるポリマー混合物６００は、図５で示されているような第２ポリマー５０４及び第１ポリマー５０２から構成されるバルクポリマーを有するが、加えて、第２ポリマー５０４と非混和性でもある第３ポリマー６０２が存在する。第３ポリマー６０２は又、相溶化剤４０６によって囲まれるように示されており、その結果、第２ポリマー５０４と混合されることができる。ここで、ポリマービーズ５０８のいくつかが、第３ポリマー６０２からなる。
【００９６】
本例において、同じ相溶化剤４０６が、第１ポリマー５０２及び第３ポリマー６０２両方のために使用される。他の例において、異なる相溶化剤４０６が、第１ポリマー５０２及び第３ポリマー６０２のために使用され得る。
【００９７】
図７は、ポリマー混合物４００のモノフィラメントへの押し出しを図示する。ある量のバルクポリマー４０４が示されている。ポリマー混合物４００内には、多くの安定化ポリマーの繊維４０２が存在する。スクリュー、ピストン又は他の装置が使用され、ポリマー混合物４００を押し込み、プレート７０２の穴７０４の中を通す。これにより、ポリマー混合物４００は、モノフィラメント７０６となるよう押し出される。モノフィラメント７０６は、繊維４０２も含むものとして示されている。繊維４０２は、モノフィラメント７０６の中央に集中する傾向があり得る。これにより、モノフィラメント７０６のコア領域に糸状領域の集中がもたらされ得るので、これにより、最後の人工芝生繊維に対して所望の特性がもたらされ得る。
【００９８】
図８は、モノフィラメント７０６の小断片の断面を示す。モノフィラメントは、繊維４０２を混合したバルクポリマー４０４を含むものとしてここでも示されている。繊維４０２は、示されていない相溶化剤によってバルクポリマー４０４から分離される。糸状構造を形成するために、モノフィラメント７０６の一部が加熱され、次にモノフィラメント７０６の長さに沿って延伸される。これは、延伸の方向を示す矢印８００によって図示されている。
【００９９】
図９は、モノフィラメント７０６を延伸することの効果を図示する。図９において、延伸されたモノフィラメント７０６'の断面の例が示されている。図８における繊維４０２は、互いに、又は延伸の方向８００に整列されている。
【０１００】
図１０は、図１０において、図５のポリマー混合物５００又は図６のポリマー混合物６００が、ポリマー混合物４００の代わりに使用されていることを除いて、図７のそれと同様である図を示す。ポリマー混合物は、第２ポリマー５０４に混合されたポリマービーズ５０８及び安定化ポリマー４０２繊維を含むように見ることができる。ポリマー混合物５００又は６００は、モノフィラメント７０６となるよう同じ方法で押し出される。
【０１０１】
ある量の５００又は６００が示されている。バルクポリマー５００又は６００内に、多くのポリマービーズ５０８がある。ポリマービーズ５０８は、第２ポリマー５０４と混和性でなく、又、示されていない相溶化剤によって第２ポリマー５０４から分離される１又は複数のポリマーで作られ得る。スクリュー、ピストン又は他の装置が使用され、バルクポリマー５００又は６００を押し込み、プレート７０２の穴７０４の中を通す。これにより、５００又は６００は、モノフィラメント７０６となるよう押し出される。モノフィラメント７０６は、繊維４０２に加えてポリマービーズ５０８も含むものとして示されている。第２ポリマー５０４、繊維４０２、及びポリマービーズ５０８は、一緒に押し出される。いくつかの例において、第２ポリマー５０４は、ポリマービーズ５０８ほど粘性はなく、ポリマービーズ５０８は、モノフィラメント７０６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７０６のコア領域に糸状領域の集中がもたらされ得るので、これにより、最後の人工芝生繊維に対して所望の特性がもたらされ得る。
【０１０２】
図１１は、図１０のモノフィラメント７０６が代わりに使用されていることを除いて図８と同様である。モノフィラメント７０６は、方向８００に延伸される前の状態として示されている。安定化ポリマー４０２の繊維は、多かれ少なかれランダムな方向にあるものとして示されており、ポリマービーズ５０８は、異形であり、まだ糸状構造に形成されていない。糸状構造を形成するために、モノフィラメント７０６の一部が加熱され、次にモノフィラメント７０６の長さに沿って延伸される。これは、延伸の方向を示す矢印８００によって図示されている。
【０１０３】
図１２は、図１１で図示されている方向８００に延伸された後のモノフィラメント７０６'を示す。延伸動作により、安定化ポリマー４０２の繊維が延伸方向８００におおよそ整列され、又図１１のポリマービーズ５０８は、糸状構造１２００となるよう延伸されている。
【０１０４】
図１２は、モノフィラメント７０６を延伸することの効果を図示する。図９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１１におけるポリマービーズ５０８は、糸状構造１２００となるよう延伸されている。ポリマービーズ５０８の変形の量は、モノフィラメント７０６'がどの程度延伸されたかに依存するであろう。
【０１０５】
例は、合成芝生とも呼ばれる人工芝生の製造に関し得る。特に、本発明は、芝を模倣する繊維の製造に関する。繊維は、第１ポリマー及び第２ポリマー及び相溶化剤からなり、第１ポリマー及び第２ポリマーは、混和性でなく、例えば、硬さ、密度、極性のような材料特性が異なる。
【０１０６】
バルクポリマーを製造する第１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及び熱安定剤、加工助剤、並びにそのようなものとして当技術分野より公知である他の物質が、混合物に添加され得る。
【０１０７】
バルクポリマーを製造する第２工程において、第２ポリマーが、混合物に添加され、これにより、本例において、第２ポリマーの量は、バルクポリマー又はポリマー混合物の約おおよそ８０〜９０質量％であり、第１ポリマーの量は、バルクポリマー又はポリマー混合物の５質量％から１０質量％であり、相溶化剤の量は、バルクポリマー又はポリマー混合物の５質量％から１０質量％である。押し出し技術を使用することにより、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囲まれた第１ポリマーの液滴又はビーズの混合物がもたらされる。
【０１０８】
実用的な実装において、バルクポリマー、安定化ポリマー、及び相溶化剤の粒状体を含むいわゆるマスターバッチが、形成される。マスターバッチは又、本明細書にて「ポリマー混合物」とも呼ばれてよい。粒状体の混合物が溶融され、第１ポリマー及び相溶化剤の混合物が、押し出しによって形成される。結果として生じた撚り糸が、粒状体に粉砕される。結果として生じた粒状体及び粒状体が、次に第２押し出しに使用され、厚い繊維を製造し、次に、最後の繊維となるよう延伸される。
【０１０９】
押し出しの間に使用される溶融温度は、ポリマーの種類及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℃との間である。
【０１１０】
フィラメント又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又は幅広のスロットノズルを通過し、溶融流をフィラメント又はテープ形態に形成し、水紡糸浴槽にて焼き入れ又は冷却され、異なる回転速度で回転している加熱されたゴデット及び／又は加熱オーブンを通過することによって、乾燥及び延伸させられる。
【０１１１】
モノフィラメント又はテープは、次に、更なる加熱オーブン及び／又は一式の加熱されたゴデットを通過する第２工程でオンラインにてアニールされる。
【０１１２】
この手順により、相溶化剤によって囲まれたポリマー１のビーズ又は液滴は、長手方向に延伸され、小繊維状の線状構造を形成するが、これらは、しかしながら、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ある。
【０１１３】
図１３は、糸状構造を図示する延伸されたモノフィラメントの断面１３００の顕微鏡画像を示す。安定化ポリマーの繊維は、示されていない。延伸されたモノフィラメント７０６'内の横方向の白い縞は、糸状構造１２００である。これらの糸状構造のうちいくつかは、１２００と表示される。糸状構造１２００は、第２ポリマー内で第１ポリマーの小線状構造を形成するように示され得る。
【０１１４】
糸状構造を含む結果として生じた繊維は、複数の利点、すなわち、耐久性及び長期間の弾力性が組み合わされた柔らかさを有し得る。ポリマーの異なる硬さ及び曲げ特性の場合、繊維は、より良好な復元力を示し得る（これは、一旦繊維が踏みつけられると、跳ね返ることを意味する）。硬い第１ポリマーの場合、ポリマーマトリックスに組み込まれた小さな線状繊維構造は、繊維のポリマー強化を提供している。
【０１１５】
第１ポリマー及び第２ポリマーによって形成された複合物に起因する剥離は、第２ポリマーの短繊維が、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ている事実に起因して防止される。同じことは、安定化ポリマーの繊維に関して当てはまる。更に、１つの複合紡糸口金器具を送るべくいくつかの押し出しヘッドを必要とする複雑な共押し出しは不要である。
【０１１６】
第１ポリマーは、ポリアミド等の極性物質であり得、これに対して、第２ポリマーは、ポリエチレン等の非極性ポリマーであり得る。第１ポリマーに対する代替案は、第２ポリマーポリプロピレンに対してポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）である。最後に、３つのポリマー（例えば、ＰＥＴ、ＰＡ及びＰＰ）からなる材料が可能であり、ＰＰは、マトリックスを作成し、他のものは、互いから独立して繊維状の線状構造を作成する。相溶化剤は、ポリエチレン又はポリアミドにグラフトされた、無水マレイン酸であり得る。
【０１１７】
図１４は、人工芝生１４００の例の断面の例を示す。人工芝生１４００は、人工芝生下地１４０２を含む。人工芝生繊維１４０４は、人工芝生下地１４０２へとつけられている。人工芝生下地１４０２の下に、コーティング１４０６が示されている。コーティングは、人工芝生繊維１４０４を人工芝生下地１４０２に結び付ける又は固定する役割を果たし得る。コーティング１４０６は、任意選択であり得る。例えば、人工芝生繊維１４０４は、代替的に人工芝生下地１４０２に織り込まれ得る。様々な種類のグルー、コーティング又は接着剤が、コーティング１４０６のために使用され得る。人工芝生繊維１４０４は、人工芝生下地１４０２の上方に距離１４０８だけ伸長するように示されている。距離１００８は、本質的に人工芝生繊維１４０４のパイルの高さである。いくつかの例において、人工芝生繊維１４０４内の糸状領域の長さは、距離１４０８の半分又はそれ未満である。
【符号の説明】
【０１１８】
１００・・バルクポリマーを作成する、
１０２・・バルクポリマー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延伸する、
１１０・・人工芝生繊維を人工芝生カーペットへと組み込む、
１１２・・任意選択的に人工芝生繊維を人工芝生カーペットに結び付ける、
２００・・第１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、
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混合物を粒状化する、
２０８・・粒状化された第１混合物を第２ポリマーと混合する、
２１０・・粒状化された第１混合物を第２ポリマーと共に加熱してバルクポリマーを形成する、
３００・・第１ポリマー及び第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、
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混合物を粒状化する、
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バルクポリマーを形成する、
４００・・ポリマー混合物、
４０２・・安定化ポリマー、
４０４・・バルクポリマー、
４０６・・相溶化剤、
５００・・ポリマー混合物、
５０２・・第１ポリマー、
５０４・・第２ポリマー、
４０６・・相溶化剤、
５０８・・ポリマービーズ、
６００・・ポリマー混合物、
６０２・・第３ポリマー、
７００・・バルクポリマー、
７０２・・プレート、
７０４・・穴、
７０６・・モノフィラメント、
７０６'・・延伸されたモノフィラメント、
８００・・延伸の方向、
１２００・・糸状構造、
１４００・・人工芝生、
１４０２・・人工芝生カーペット、
１４０４・・人工芝生繊維（パイル）、
１４０６・・コーティング、
１４０８・・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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年3月11日(2019.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工芝生下地へ組み込んだ人工芝生繊維を含む人工芝生であって、
前記人工芝生繊維はモノフィラメントを含み、
前記モノフィラメントは押し出されたポリマー混合物を含み、
前記ポリマー混合物は、安定化ポリマー、バルクポリマー、難燃性ポリマーの組み合わせ及び相溶化剤を備え、前記安定化ポリマー及び前記バルクポリマーは、非混和性であり、前記安定化ポリマーは、前記バルクポリマー内で前記相溶化剤に囲まれる繊維を有し、前記安定化ポリマーは、アラミドであり、前記難燃性ポリマーの組み合わせは、トリアジン及びメラミンの混合物であり、
前記繊維は互いに対して整列したものである、
人工芝生。
【請求項２】
前記ポリマー混合物は、重量で８％以下の安定化ポリマー、重量で１０％以下の安定化ポリマー、重量で１２％以下の安定化ポリマー、及び重量で１５％以下の安定化ポリマーのうちの何れか１つを備える、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、重量で２０％以下の難燃性ポリマーの組み合わせ、重量で２２％以下の難燃性ポリマーの組み合わせ、重量で２５％以下の難燃性ポリマーの組み合わせ、重量で２７％以下の難燃性ポリマーの組み合わせ、及び重量で２９％以下の難燃性ポリマーの組み合わせのうちの何れか１つを備える、請求項１又は２に記載の人工芝生。
【請求項４】
前記難燃性ポリマーの組み合わせにおけるメラミンに対するトリアジンの重量での比は、１．８、１．９、２．０、２、２．１、及び２．２のうちの何れか１つである、請求項１から３の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項５】
前記バルクポリマーは、ポリオレフィンポリマー、熱可塑性ポリオレフィンポリマー、ポリエチレンポリマー、ポリプロピレンポリマー、ポリアミドポリマー、ポリエチレンポリマーブレンド、及びそれらの混合物のうちの何れか１つを有する、請求項１から４の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項６】
前記バルクポリマーは、第１ポリマー、第２ポリマー、及び前記相溶化剤を有し、前記第１ポリマー及び前記第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ポリマー内で前記相溶化剤により囲まれるポリマービーズを形成する、請求項１から４の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項７】
前記バルクポリマーは、第１ポリマーを１−３０重量パーセント、第１ポリマーを１−２０重量パーセント、及び第１ポリマーを５−１０重量パーセントのうちの何れか１つを有する、請求項６に記載の人工芝生。
【請求項８】
前記第１ポリマーは、極性ポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ポリマー、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）ポリマー、ポリオレフィンポリマー、熱可塑性ポリオレフィンポリマー、ポリエチレンポリマー、ポリプロピレンポリマー、ポリアミドポリマー、ポリエチレンポリマーブレンド、及びそれらの混合物のうちの何れか１つである、請求項６又は７に記載の人工芝生。
【請求項９】
前記第２ポリマーは、非極性ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの混合物のうちの何れか１つである、請求項６から８の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項１０】
前記相溶化剤は、ポリエチレン又はポリアミドにグラフトされたマレイン酸と、不飽和酸又はその無水物を用いたポリエチレン、ＳＥＢＳ、ＥＶＡ、ＥＰＤ又はポリプロピレンの、フリーラジカルで開始されたグラフトコポリマーにグラフトされた無水マレイン酸と、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と、メルカプト酢酸及び無水マレイン酸を用いたＥＶＡのグラフトコポリマーと、無水マレイン酸を用いたＥＰＤＭのグラフトコポリマーと、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と、ポリオレフィングラフトポリアミドポリエチレン又はポリアミドと、ポリアクリル酸型相溶化剤と、のうちの何れか１つである、請求項１から９の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項１１】
前記バルクポリマーは、前記第２ポリマーを８０重量パーセントから９０重量パーセント有する、請求項６から９の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項１２】
前記ポリマー混合物は、ワックス、鈍化剤、ＵＶ安定剤、難燃材、抗酸化剤、顔料及びそれらの組み合わせ、のうちの何れか１つを更に備える、請求項１から１１の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項１３】
前記アラミドは、パラアラミドである、請求項１から１２の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項１４】
前記パラアラミドは、１３５μｍ、１２５μｍ、及び１１５μｍのうちの何れか１つ未満の繊維長さを有する、請求項１３に記載の人工芝生。
【請求項１５】
前記パラアラミドは、６５μｍから３５μｍの間、及び５５μｍのうちの何れか１つの平均繊維長さを有する、請求項１３又は１４に記載の人工芝生。
【請求項１６】
前記パラアラミドは、１．４４ｇ／ｃｍ３から１．４５ｇ／ｃｍ３、及び１．４３ｇ／ｃｍ３から１．４６ｇ／ｃｍ３のうちの何れか１つの間の密度を有する、請求項１３から１５の何れか一項に記載の人工芝生。
【請求項１７】
前記パラアラミドは、７２０ケルビンより上、７２５ケルビンより上、及び７２３ケルビンのうちの何れか１つの分解温度を有する、請求項１３から１６の何れか一項に記載の人工芝生。
【外国語明細書】
2019105158000001.pdf