(57)【要約】【課題】簡易に人工芝の耐久性を試験することができる試験方法を提供する。【解決手段】本発明の第１観点に係る試験方法は、基材と、前記基材上に起立する芝葉を模した多数のパイルとを有する人工芝の試験方法であって、以下のステップ（１）及び（２）を有する。（１）前記パイル間に、前記基材の表面から前記パイルの先端までの高さの１／２以下の高さまで、充填材を充填するステップ。（２）前記充填材の充填後、試験機を用いて前記パイルに上方から負荷を与えることにより、前記人工芝の耐久性を試験するステップ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材上に起立する芝葉を模した多数のパイルとを有する人工芝の試験方法であって、
前記パイル間に、前記基材の表面から前記パイルの先端までの高さの１／２以下の高さまで、充填材を充填するステップと、
前記充填材の充填後、試験機を用いて前記パイルに上方から負荷を与えることにより、前記人工芝の耐久性を試験するステップと
を含む、
人工芝の試験方法。
【請求項２】
前記充填するステップは、前記パイル間に、前記基材の表面から前記パイルの先端までの高さの１／３以下の高さまで、前記充填材を充填するステップである、
請求項１に記載の人工芝の試験方法。
【請求項３】
前記充填するステップは、前記パイル間に、前記基材の表面から１０ｍｍ以上の高さまで、前記充填材を充填するステップである、
請求項１又は２に記載の人工芝の試験方法。
【請求項４】
前記充填するステップは、前記パイル間に、前記基材の表面から２０ｍｍ以上の高さまで、前記充填材を充填するステップである、
請求項３に記載の人工芝の試験方法。
【請求項５】
前記充填するステップでは、前記パイル間に、前記充填材として、弾性充填材及び硬質充填材が充填される、
請求項１から４のいずれかに記載の人工芝の試験方法。
【請求項６】
前記充填するステップでは、前記パイル間に、前記弾性充填材により弾性材層が形成されるとともに、前記硬質充填材により硬質材層が形成され、前記弾性材層の厚さは、前記硬質材層の厚さ以上である、
請求項５に記載の人工芝の試験方法。
【請求項７】
前記耐久性を試験するステップでは、圧縮面及び前記人工芝が載置される載置面を有する試験機を用いて、前記圧縮面及び前記載置面の少なくとも一方を互いに対して並進させることにより、前記圧縮面で前記パイルを押圧しつつ、前記圧縮面に対して概ね直交する回転軸線を中心に前記圧縮面及び前記載置面の少なくとも一方を回転させることにより、前記パイルに上方から前記負荷が与えられる、
請求項１から６のいずれかに記載の人工芝の試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材と、基材上に起立する芝葉を模した多数のパイルとを有する人工芝の試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、サッカーやラグビー、野球場等の様々な運動競技施設において、人工芝が普及している。このような人工芝には、スパイクをはじめとする運動靴等から負荷が与えられるため、その耐久性を評価することが重要となる。人工芝の耐久性を評価するための試験機としては、リスポート試験機やフラットソール試験機が知られている。その他、特許文献１に係る試験機も知られている。これらの試験機は、パイルに上方から負荷を与える機能を有する点で共通しており、この機能によりパイルに負荷を与えた後、パイルに割れや千切れが生じているか否かを観察することで、パイルの耐久性が評価される。
【０００３】
また、基材上に起立する芝葉を模した多数のパイル間に、ゴムチップや砂等の充填材が充填された人工芝が知られている。このような充填材は、プレーヤーがプレー中に怪我をしないようにするためのクッション材としての役割を期待されている。そのため、通常、充填材は、基材の表面からパイルの先端までの高さの少なくとも２／３程度の高さまで充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４８４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
充填材の充填された人工芝を試験する場合、従来、試験は、実際の施工時と同じ環境下で行うのがよいとの認識の下、通常、充填材が施工時の充填量だけ充填された人工芝に対して行われる。しかしながら、このような条件下でパイルに上方から負荷を与える負荷試験を実施すると、パイルが充填材の層の中に潜り込む。そして、その状態のまま負荷試験を継続しても、パイルに適切な負荷が掛からず、耐久性を評価できなくなってしまう。そのため、定期的に試験機を止めて、充填材の層からパイルを掻き出す作業が求められることがある。負荷試験は、長時間、一般的には数日間行われることがしばしばであるが、この試験期間中にしばしば試験機を止めてパイルを掻き出す作業を行うのは、非常に手間であり、試験の能率を低下させている。
【０００６】
本発明は、簡易に人工芝の耐久性を試験することができる試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１観点に係る試験方法は、基材と、前記基材上に起立する芝葉を模した多数のパイルとを有する人工芝の試験方法であって、以下のステップ（１）及び（２）を有する。
（１）前記パイル間に、前記基材の表面から前記パイルの先端までの高さの１／２以下の高さまで、充填材を充填するステップ。
（２）前記充填材の充填後、試験機を用いて前記パイルに上方から負荷を与えることにより、前記人工芝の耐久性を試験するステップ。
【０００８】
本発明の第２観点に係る試験方法は、第１観点に係る試験方法であって、前記充填するステップは、前記パイル間に、前記基材の表面から前記パイルの先端までの高さの１／３以下の高さまで、前記充填材を充填するステップである。
【０００９】
本発明の第３観点に係る試験方法は、第１観点又は第２観点に係る試験方法であって、前記充填するステップは、前記パイル間に、前記基材の表面から１０ｍｍ以上の高さまで、前記充填材を充填するステップである。
【００１０】
本発明の第４観点に係る試験方法は、第３観点に係る試験方法であって、前記充填するステップは、前記パイル間に、前記基材の表面から２０ｍｍ以上の高さまで、前記充填材を充填するステップである。
【００１１】
本発明の第５観点に係る試験方法は、第１観点から第４観点のいずれかに係る試験方法であって、前記充填するステップでは、前記パイル間に、前記充填材として、弾性充填材及び硬質充填材が充填される。
【００１２】
本発明の第６観点に係る試験方法は、第５観点に係る試験方法であって、前記充填するステップでは、前記パイル間に、前記弾性充填材により弾性材層が形成されるとともに、前記硬質充填材により硬質材層が形成され、前記弾性材層の厚さは、前記硬質材層の厚さ以上である。
【００１３】
本発明の第７観点に係る試験方法は、第１観点から第６観点のいずれかに係る試験方法であって、前記耐久性を試験するステップでは、圧縮面及び前記人工芝が載置される載置面を有する試験機を用いて、前記圧縮面及び前記載置面の少なくとも一方を互いに対して並進させることにより、前記圧縮面で前記パイルを押圧しつつ、前記圧縮面に対して概ね直交する回転軸線を中心に前記圧縮面及び前記載置面の少なくとも一方を回転させることにより、前記パイルに上方から前記負荷が与えられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パイル間に、基材の表面からパイルの先端までの高さの１／２以下の高さまで充填材を充填した後、人工芝に負荷試験が実施される。すなわち、充填材の層が浅いため、試験機を用いて上方からパイルに負荷を与えたとしても、パイルが充填材の層の中に潜り込んでしまう事態が生じにくい。従って、定期的にパイルを掻き出す作業を省略できるか、或いは回数を減らすことができ、簡易に人工芝の耐久性を試験することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る試験方法による試験の対象となる人工芝の側面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る試験方法による試験に使用される試験機の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る人工芝の試験方法について説明する。なお、以下では、試験の対象となる人工芝及び試験機の構成について説明した後、人工芝の試験方法について説明する。
【００１７】
＜１．人工芝＞
以下、本実施形態に係る試験方法による試験の対象となる人工芝１の構成について説明する。なお、ここで説明される人工芝１は、本実施形態に係る試験方法を適用可能な人工芝の例示であり、充填材が充填される各種人工芝が試験の対象となり得る。
【００１８】
図１に示すように、人工芝１は、基材２と、基材２上に起立する芝葉を模した多数のパイル３とを有する。基材２は、シート状に形成されており、パイル３は、基材２上に所定の間隔をあけて植設されている。また、基材２の裏面側には、パイル３が抜け落ちるのを防止するためバッキング剤が塗布され、バッキング層４が形成されている。
【００１９】
また、基材２上においてパイル３間には、充填材５が充填される。典型的には、充填材５は、サッカーやラグビー、野球場等の各種運動競技施設に人工芝１が施行されたとき、基材２の表面からパイル３の先端までの高さの少なくとも２／３の高さまで充填され、より好ましくは少なくとも３／４の高さまで充填される。この充填材５は、プレーヤーがプレー中に怪我をしないようにするためのクッション材としての役割を果たす他、芝葉を保護することもできる。また、競技に使用されるボールの弾み具合を調整したり、選手の走り易さをコントロールすることも可能であり、人工芝１上での競技のプレー性能を向上させることもできる。
【００２０】
基材２の形態及び材質は、特に限定されないが、例えば、基材２は、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂からなる平織布として形成することができる。
【００２１】
パイル３の形態及び材質も、特に限定されない。パイル３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を一軸延伸加工した扁平なフィラメント糸から形成することができる。基材２の表面からパイル３の先端までの長さＷ１は、典型的には、５０ｍｍ≦Ｗ１≦７０ｍｍである。
【００２２】
充填材５としては、弾性充填材５ａ及び硬質充填材５ｂの少なくとも一方を用いることができる。弾性充填材としては、例えば、廃タイヤの破砕品などからなるゴムチップを用いることができる。硬質充填材としては、例えば、砂を用いることができる。図１の例では、パイル３間に、硬質充填材５ｂからなる硬質材層及び弾性充填材５ａからなる弾性材層の両方が形成されている。また、この例では、弾性材層の厚みは、硬質材層の厚みよりも厚い。
【００２３】
＜２．試験機＞
続いて、図２を参照しつつ、本実施形態に係る試験方法による試験に使用される試験機６について説明する。試験機６は、人工芝１の耐久性を評価するための試験機であり、人工芝１に負荷を与える。
【００２４】
試験機６は、人工芝１が載置される試験台２０と、この試験台２０上の人工芝１を上方から押圧する圧縮部３０とを備える。また、試験機６は、試験機６の各部の動作を制御する制御部４０を備える。
【００２５】
試験台２０は、水平面内を広がる平らな上面を有し、この上面は、人工芝１が載置される載置面２１となる。人工芝１は、バッキング層４が載置面２１上に接するように載置される。
【００２６】
圧縮部３０は、水平面内を広がる平らな下面を有し、この下面は、人工芝１の主としてパイル３を押圧する圧縮面３１となる。圧縮部３０は、この圧縮面３１が試験台２０の載置面２１に平行又は概ね平行に対面するような態様で、試験台２０の上方に配置される。試験機６は、圧縮部３０に連結されたアクチュエータ３２をさらに有し、このアクチュエータ３２が駆動されることにより、圧縮面３１を載置面２１に対して並進させる。また、圧縮部３０は、圧縮面３１に対して直交する又は概ね直交する中心軸線である回転軸線Ａ１周りを回転することができる。この回転運動も、アクチュエータ３２により実現される。なお、他の実施形態では、圧縮部３０に代えて又は加えて、試験台２０、ひいては載置面２１が回転運動するようにしてもよい。また、圧縮部３０に代えて又は加えて、試験台２０、ひいては載置面２１が圧縮面３１に対して並進するようにしてもよい。載置面２１の並進や回転は、試験台２０にアクチュエータ３２と同様のアクチュエータを設けることにより実現することができる。
【００２７】
試験台２０及び圧縮部３０は、載置面２１と圧縮面３１との間に挟まれる人工芝１に対して適切な負荷を与えることができるよう、典型的には金属製である。ただし、人工芝１を踏む靴裏を想定し、圧縮部３０において圧縮面３１を含む下部は、ゴム製とすることが好ましい。また、スパイク等を想定し、圧縮面３１にスパイクピンを取り付けることもできる。
【００２８】
制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等からなる。制御部４０は、アクチュエータ３２を制御することにより、圧縮部３０の並進運動による上下方向の圧縮荷重、並びに、圧縮部３０の回転運動時の回転速度及び回転角を制御することができる。これにより、制御部４０は、載置面２１上の人工芝１に対し、人が足で捻るような動作を圧縮面３１に再現させることができる。効率的な試験のためには、圧縮荷重が５００〜２０００Ｎ、回転角が１０〜２０°、回転速度が１０〜５０ｒｐｍに設定されることが好ましい。
【００２９】
＜３．試験方法＞
以下、人工芝１の耐久性の試験方法について説明する。まず、充填材５の充填されていない、基材２、パイル３及びバッキング層４からなる人工芝１用のシート材から、試験用のサンプル片を切り出す。このサンプル片は、試験機６の試験台２０の載置面２１上に載置されるため、載置面２１と同程度の大きさに切り取られる。そして、基材２の裏面のバッキング層４を下方に向け、パイル３を上方に向けた状態で、切り取られたサンプル片を載置面２１上に載置する。
【００３０】
続いて、サンプル片のパイル３間に充填材５を充填する。そして、このとき充填される充填材５の量は、人工芝１が運動競技施設等に実際に施工されたときに充填される量よりも少量とされる。具体的には、充填材５は、基材２の表面からパイル３の先端までの高さＷ１の１／２以下の高さまでしか充填しないことが好ましく、基材２の表面からパイル３の先端までの高さＷ１の１／３以下の高さまでしか充填しないことがより好ましい。充填量を絶対量で言うと、基材２の表面から２０ｍｍ〜３０ｍｍの高さまで充填することが好ましい。また、充填量の下限としては、基材２の表面から１０ｍｍ以上の高さまで充填することが好ましく、基材２の表面から２０ｍｍ以上の高さまで充填することがより好ましい。なお、ここでは、基材２の表面からパイル３の先端までの長さＷ１が５０ｍｍ≦Ｗ１≦７０ｍｍであることが想定されている。しかしながら、Ｗ１がこれよりも短い場合や長い場合においても、上記の充填量を採用することが可能である。このように充填量の下限を調整することにより、試験時に基材２が破壊されてしまい、パイル３が大量に抜け落ちてしまうことを防止することができる。
【００３１】
また、ここでは、人工芝１が運動競技施設等に実際に施工されたときに充填されたときを想定して、充填材５の層を形成することが好ましい。例えば、人工芝１が実際に施工されたときに弾性充填材５ａ及び硬質充填材５ｂの両方が充填される場合には、試験時にも両方を充填し、両方の層を形成することが好ましい。一方、人工芝１が実際に施工されたときに、弾性充填材５ａのみが充填される場合には、試験時にも弾性充填材５ａのみを充填し、弾性材層のみを形成することが好ましい。同様に、人工芝１が実際に施工されたときに、硬質充填材５ｂのみが充填される場合には、試験時にも硬質充填材５ｂのみを充填し、硬質材層のみを形成することが好ましい。なお、弾性材層及び硬質材層の両方を形成する場合においては、各層の厚みの比率は、人工芝１が実際に施工されたときと同様とすることが好ましい。また、別の観点から言うと、弾性材層が硬質材層よりも厚くなるように、或いは、弾性材層のみを用いて、充填材５の層を形成することが好ましい。弾性材層が薄過ぎると、試験機６のアクチュエータ３２（モーター）等に負荷が掛かり過ぎることがあるからである。
【００３２】
以上のとおりの人工芝１の試験片（基材２、パイル３及びバッキング層４からなるサンプル片並びに充填材５）のセットが終わると、試験機６の試験開始ボタンを押し、試験機６を駆動する。これにより、圧縮部３０が下降し、圧縮面３１が人工芝１の試験片のパイル３及び充填材５に接触し、これらを下方に向けて圧縮する。また、同時に、圧縮部３０が回転運動を開始する。ここでは、所定の回転速度で、所定の回転角の範囲内を往復運動するように、圧縮部３０が回転運動を行う。そして、このような圧縮及び回転を組み合わせた上方からの負荷を、試験片に対し所定の試験期間与えた後、試験機６の駆動を停止し、人工芝の試験片の状態を確認する。この試験期間としては、通常、１日〜２日程度の時間を要する。
【００３３】
具体的には、例えば、上述の負荷試験により千切れたパイル３の重量を計量し、この重量に応じて人工芝１の耐久性を評価することができる。勿論、パイル３の千切れた量が少ないほど、人工芝の耐久性が高いと判断することができる。或いは、千切れ量が一定量に達するまで上述の負荷試験を繰り返し行い、千切れ量が一定量に達した時間に応じて人工芝１の耐久性を評価することもできる。この場合、かかる時間が長い程、人工芝の耐久性が高いと判断することができる。
【００３４】
この試験方法の利点は、以下のとおりである。すなわち、本試験方法によると、試験片に使用される充填材５の量は、人工芝１が運動競技施設等に実際に施工されたときに比して少ない。一方、充填材５の量が多いと、上方から人工芝１に負荷を与えたときにパイル３が充填材５の層の中に潜り込んでしまうが、この場合、パイル３が充填材５により保護され、パイル３に十分な負荷を与えることができない。そうすると、頻繁に試験機６を止めて、パイル３を充填材５の層から掻き出す作業が必要とされ、非常に手間である。また、同時に、パイル３に負荷が掛かりにくいため、試験期間も増すことになり、試験の能率が低下する。これに対し、ここでの試験方法のように、充填材５の層が薄い場合には、パイル３が充填材５の層に潜り込みにくくなる。さらに、充填材５の層から突出しているパイル３の長さが長くなるため、圧縮面３１がパイル３に触れる面積も増え、パイル３により大きな負荷が掛かる。これにより、本試験方法によれば、パイル３を掻き出す作業を低減又は完全に排除し、試験期間を短くすることができる。
【００３５】
＜４．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
【００３６】
＜４−１＞
本発明に係る人工芝の試験方法で使用される試験機の例は、上述したものに限られず、例えば、リスポート試験機やフラットソール試験機などを用いることができる。上述の人工芝の試験方法は、パイルに上方から負荷を与える任意の試験機を用いる場合に、好ましく適用することができる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されない。まず、以下の方法で人工芝を作製した。
【００３８】
＜パイルの作製＞
直鎖状低密度ポリエチレン樹脂組成物（密度０．９２６ｇ／ｃｍ3，ＭＦＲ０．９ｇ／１０ｍｉｎ）をφ６０ｍｍの押出機を使用して温度１８０℃で溶融押出し、３０℃の水槽で冷却固化した。次に、ロール延伸法を用いて９０〜１００℃で一軸延伸加工した後、９０〜１００℃の熱水槽内で弛緩熱処理を行い、繊度約１８５０デシテックスの人工芝糸を得た。
【００３９】
＜人工芝の作製＞
上記方法で作製されたパイルを６本一束に撚り合わせて１本のパイルとし、５／１６ゲージのタフティング機を用いてポリプロピレン製の平織り布（基材）に基材の表面から先端までのパイル長さが６２ｍｍとなるように植設した。その後、基材の裏面側に固形分として７０％ＳＢＲラテックスを塗布量１１００ｇ／ｍ2で塗布し、１０５℃で高温乾燥してバッキング層を形成し、人工芝を得た。
【００４０】
＜試験方法＞
人工芝をφ１００ｍｍの円盤状に切り出し、同径の載置面を有するシリンダ容器の底に収納し、弾性充填材や硬質充填材を規定量充填した。そして、シリンダ容器の内周面に沿って挿入可能な圧縮部により人工芝を上下方向に荷重７００Ｎで押圧した。圧縮部の先端には、靴底をイメージして格子状の凹凸を有する硬度６０のウレタンゴムを取り付けて、圧縮面を形成した。人工芝を圧縮面で押圧した状態で、回転速度２５ｒｐｍかつ回転角１５°でシリンダ容器の載置面を圧縮面に対し往復回転させる負荷試験を実施した。なお、本実施例では、圧縮面を有する圧縮部に代えて、載置面を有する試験台（シリンダ容器）側が回転する以外は、上記実施形態に係る試験機と同様の試験機が用いられた。
【００４１】
＜評価基準及び評価について＞
弾性材層の厚みを２０ｍｍ、硬質材層の厚みを２０ｍｍとし、全体の厚みが４０ｍｍとなる充填材の層を形成し、１往復を１回として１０万回の往復回転を実行した（比較例１）。そして、１０万回の往復回転の実施後、千切れたパイルを回収し、その重量を測定したところ、下表のとおり０．８６ｇとなった。
【００４２】
続いて、下表に示すとおりの充填材の層を形成し、それぞれに対し負荷試験を行った（比較例２，３及び実施例１〜３）。ここでは、２万回毎に千切れたパイルを回収し、比較例１に係る１０万回の往復回転の実施により千切れたパイルの重量（０．８６ｇ）を超えるまでに必要な往復回数を調べた。また、そのときまでに千切れたパイルの重量も同様に測定した。なお、比較例２，３では、下表のとおり１０万回以上の往復回転を実施したが、千切れたパイルの重量が著しく少なかったため、下表の往復回数で負荷試験を打ち切った。
【００４３】
また、比較例１〜３及び実施例１〜３について、１０万回往復運動させた時点でパイル沈みを確認した。この確認は、評価者１０人で確認し、負荷試験開始前と比較し、パイルの状態が同等であると７名以上が感じたものを○、６名以下の場合を×とした。
【００４４】
評価結果は、下表のとおりとなった。
【表１】
2017106175.tif 000003
【００４５】
表１からは、比較例１〜３に比べ、実施例１〜３の場合には、所定量のパイルが千切れるまでの往復回数、ひいては負荷試験の試験期間が大きく低減されているのが分かる。特に比較例１と比べると、実施例１〜３の場合には、試験期間が少なくとも６０％〜８０％に短縮されているのが分かる。従って、充填材の層の厚さをパイルの高さの１／２程度や１／３程度まで薄くすることで、耐久性の評価を下すまでにかかる時間を著しく短縮できることが分かった。また、比較例１〜３の場合では、いずれもパイル沈みが観察されたのに対し、実施例１〜３の場合では、パイル沈みは観察されなかった。従って、充填材の層の厚さをパイルの高さの１／２程度や１／３程度まで薄くすることで、沈み込んだパイルを頻繁に掻き出す作業を低減又は排除できることが分かった。さらに、実施例１，３を比較した結果、充填材の層の厚さは、パイルの高さの約１／２の場合よりも約１／３の場合の方が好ましく、より薄い方が好ましいことが分かった。
【符号の説明】
【００４６】
１  人工芝
２  基材
３  パイル
５  充填材
５ａ  弾性充填材
５ｂ  硬質充填材
６  試験機
３１  圧縮面
Ａ１  回転軸線
【図１】
2017106175.tif 000004
【図２】
2017106175.tif 000005