人造草坪

背景

人造草坪是一种用来模仿草的表层材料。它通常用于无法长草的地区，或无法或不希望养草的地区。人造草皮主要用于体育场馆和竞技场，但也可以在操场和其他空间中找到。

人造草皮自 1960 年代初开始制造，最初由 Chemstrand 公司（后更名为孟山都纺织公司）生产。它是使用类似于地毯工业中使用的制造工艺生产的。自 1960 年代以来，该产品通过新的设计和更好的材料得到改进。最新的合成草皮产品经过化学处理，可抗紫外线，材料经过改进，更耐磨、磨损更少，并且在某些应用中更类似于天然草。

历史

1950 年代初，簇绒工艺被发明。大量的针将纤维长丝插入织物背衬中。然后使用聚氨酯或聚氯乙烯等柔性粘合剂将纤维粘合到背衬上。这是用于大多数住宅和商业地毯的程序。簇绒机可以在一分钟内生产 15 英尺 (4.6 m) 宽和 3 英尺 (1 m) 以上长的地毯。

在 1960 年代初期，福特基金会作为其促进人类成就使命的一部分，要求科学和工业为城市空间开发合成游戏表面。他们希望给城市儿童全年的游乐区提供比传统的混凝土、沥青和小型城市游乐场的压实土壤更好的游戏质量和更多的用途。 1964 年，在罗德岛普罗维登斯的摩西布朗学校安装了第一台名为 Chemgrass 的新游戏台面。

1966 年，人造草皮首次用于职业大联盟运动，并在德克萨斯州休斯敦的 Astrodome 体育场开幕时获得了其最著名的品牌名称。到 1966 赛季的第一场比赛，安装了人造草皮，品牌名称 Chemgrass 更改为 AstroTurf。 （虽然AstroTurf这个名字被用作所有类型人造草坪的通用名称，但更准确的名称是仅用于AstroTurf Manufacturing Company的产品。）

人造草皮也进入了它最初设想的应用领域，并且人造草皮被安装在许多市中心的操场上。一些学校和娱乐中心利用人造草皮属性将建筑物屋顶改造成“草地”游乐区。

在 Astrodome 安装成功后，人造草坪市场随着其他制造商进入该领域而扩大，最著名的是 3M（明尼苏达矿业和制造）公司，其版本被称为 Tartan Turf。人造草坪的广泛接受也导致了世界各地封闭式和圆顶体育场建设的繁荣。

在 1970 年代初期，由于安全和质量问题，人造草坪受到严格审查。一些安装，通常是那些涌现出来以从这一趋势中获利的公司所做的安装，开始恶化。草皮会磨损得太快，接缝会散开，顶层很快就会因暴露在阳光下而退化。运动员和队医开始抱怨人造表面，并将摩擦烧伤和水泡归咎于草皮。天然草皮会屈服于打击的力量，但沿着人造草皮坚硬的表面被驱动的手臂或腿更容易受伤。由于人造草皮的冷却效果与天然草皮不同，因此人造草皮的表面温度可能比人造草皮高 30°。棒球运动员声称球会以更难预测的方式弹起，并且一些足球运动员声称人造表面使球滚动得更快，直接影响比赛。然而，美国国家橄榄球联盟和斯坦福研究所在 1974 年宣布人造草皮对职业足球运动员的健康没有危害，并且其使用范围不断扩大。

在 1990 年代，当职业运动中的怀旧营销导致户外体育场重新出现时，生物草坪开始卷土重来。许多大学——为应对怀旧、草生物学的进步以及对人造草坪受伤风险增加的担忧——开始重新安装天然草坪系统。然而，天然草坪系统继续需要阳光和维护（割草、浇水、施肥、通风），并且表面可能会在大雨中恶化。人造草坪的表面几乎无需维护，不需要阳光照射，并且具有排水系统。人造草皮行业的最新发展是新系统，该系统具有由填充材料支撑的模拟草叶，因此“草”不会压实。与旧的类似地毯的系统相比，由此产生的产品更接近于草的外观和感觉。由于这些因素，人造草皮可能会继续成为社区、学校和专业运动队的草皮表面选择。

休斯顿太空馆。

被称为“世界第八大奇迹”的休斯顿太空馆于 1965 年 4 月 9 日开幕，是有史以来第一场在室内进行的大联盟棒球比赛。美国人称赞这座价值 4890 万美元的混凝土、钢和塑料结构是一项历史性的工程壮举。一个刚性圆顶保护了 150,000 英尺的 ² (13,935 m ² ) 来自德克萨斯州的炎热、风和雨的天然草地运动场。 Astrodome 是世界上第一个永久覆盖的体育场。

屋顶直径为 642 英尺（196 米），按照美国建筑师巴克明斯特富勒的测地圆顶的原理建造，包含 4,596 块长方形的有机玻璃板，这是一种丙烯酸材料，旨在让阳光透过而不会产生阴影。尽管如此，休斯顿太空人棒球队很快就抱怨说，由此产​​生的眩光使捕捉飞球变得困难。体育场官员将 Lucite 染成灰色，但这种色调对草地不利，草地变成了病态的棕色。结果，当球队在 1966 赛季进入球场时，他们的钉钉首先进入了另一个革命性的棒球：合成草。今天，AstroTurf——这种材料的名字——覆盖了 32 个国家的 500 多个体育场馆。

Astrodome 于 1989 年进行了价值 6000 万美元的翻新以增加其座位容量。随着时间的推移，新技术的发展使这个“第八大奇迹”过时了。太空人队于 1999 年 10 月 9 日在 Astrodome 进行了最后一场比赛，然后搬到了安然球场。同年，休斯顿油人队搬迁至田纳西州，并更名为田纳西泰坦队。尽管有这些损失，Astrodome 仍然每年举办 300 多场活动。

原材料

原材料的质量对草坪系统的性能至关重要。从黄麻到塑料再到聚酯，几乎所有用作地毯背衬的东西都被用作背衬材料。优质人造草皮使用聚酯轮胎帘子线作为背衬。

构成“草”叶片的纤维由尼龙或聚丙烯制成，可以用不同的方式制造。尼龙刀片可以制成薄片，将其切成条状或通过模具挤出以生产具有圆形或椭圆形横截面的纤维。挤出的产品使刀片感觉和行为更像生物草。

缓冲系统由橡胶化合物或聚酯泡沫制成。橡胶轮胎有时用于橡胶基材的成分，而用于背衬的一些材料可能来自塑料或橡胶回收计划。用于将垫子缝合在一起的线以及顶部织物面板必须满足与系统其余部分相同的强度、颜色保持和耐用性标准。在选择用于将所有组件粘合在一起的粘合剂时，还必须谨慎和经验。

制造
过程

草皮系统的“草”部分采用与制造地毯相同的簇绒技术制成。

1. 第一步是在料斗中将专有成分混合在一起。添加染料和化学品以使草皮具有传统的绿色并保护其免受太阳紫外线的伤害。
2. 将批料彻底混合后，将其送入大型钢制搅拌机。该批次会自动混合，直到它具有浓稠的太妃糖般的稠度。
3. 然后将增稠的液体送入挤出机，并以细长的材料股形式排出。
4. 将股线放在梳理机上并纺成松散的绳索。将松散的绳索拉直、拉直并编织成纱线。然后将尼龙纱线缠绕在大线轴上。
5. 然后加热纱线以定型。
6. 接下来，纱线被送到簇绒机。纱线被放置在簇绒机后面的带扦子（卷轴）的杆上。然后通过通向簇绒针的管子送入。针刺穿草皮的主要背衬并将纱线推入环中。当针拉回时，弯针或平钩抓住并松开尼龙环；背衬向前移动，针再次刺入 人造草坪的成分是如何混合的。进一步支持。这个过程是由数百根针进行，每分钟进行数百行针迹。尼龙纱现在是人造草皮的地毯。
7. 人造草皮地毯现在在一个分配器下滚动，该分配器将乳胶涂层涂抹在草皮下侧。同时，坚固的辅助背衬也涂有乳胶。然后将这两者滚到结婚滚轮上，将它们形成三明治并将它们密封在一起。
8. 然后将人造草皮置于加热灯下以固化乳胶。
9. 草皮被送入一台机器，该机器会剪掉任何从其均匀表面上升起的毛簇。
10. 然后将草皮卷成大V/长度并包装。然后将这些卷运送给批发商。

安装

人造草坪的安装和维护与其施工一样重要。

1. 安装的基础是混凝土或压实的土壤，必须用推土机平整，然后用 人造草皮简介。一个蒸汽滚筒。一旦提供了草皮，不平整的表面仍然很明显。
2. 对于户外应用，必须安装复杂的排水系统，因为下垫面几乎不能吸收雨水（如果有的话）。
3. 草坪系统可以填充或未填充。填充系统的设计使得安装后，诸如碎软木、橡胶颗粒或沙子（或混合物）之类的材料会散布在草皮上，并在纤维之间倾斜。这种材料有助于支撑纤维叶片，还提供了一个表面，感觉更像是天然草表面下的土壤。然而，填充系统有一些限制。软木等填充材料可能会分解，或者填充材料可能会被污垢污染并变得压实。在任何一种情况下，刀片都不再受支持。维护可能需要移除和更换所有填充物。

质量控制

由于人造草皮的大量使用和专业运动员的不断审查，新产品在开发过程中必须经过多次测试。 1994 年，美国测试与材料协会 (ASTM) 发布了一系列用于测试合成草皮系统的标准方法。它包含超过两打的草坪系统特性测试。

作为 ASTM 测试的一部分，要测试底布的强度。分离单个簇或叶片所需的力也被测量。在簇绒草皮中，该测试通常测量所涉及的粘合剂的强度。为了测试草皮的耐磨性，ASTM 建议通过在弹簧钢制成的研磨头下运行来测试织物，而另一个 ASTM 测试测量草皮对球员的磨损程度。 ASTM 还进行了测量草皮系统减震性的测试，还有一些测试可以查看草皮在比赛过程中甚至长时间比赛中的站立情况。

在制造过程中也进行了多项质量检查。例如，据 AstroTurf Incorporated 称，执行以下质量检查：原材料检查 19 次，挤出检查八次，未完成织物检查六次，成品织物检查 14 次。

副产品/废物

有缺陷的人造草皮批次被丢弃，损坏的尼龙纱线也将被丢弃。完成的草皮一般会回收利用，但不会作为人造草皮再利用。从安装现场清除的泥土被运送到垃圾填埋场并丢弃。磨损的旧草皮通常会被回收利用。

关于人造草坪与生物草坪对环境影响的争论仍在继续。两者都会产生大量的水径流，增加了污水问题。化学工艺用于制造人造草皮的原材料，但体育场应用中的大多数生物草需要肥料和杀虫剂形式的化学品进行维护。

未来

人造和生物草坪系统的工程和设计都在不断改进。随着新体育场的建成，业主和建筑师努力为结构赋予更老式的感觉，这通常意味着没有圆顶或允许使用生物草皮的圆顶。

最近安装的人造草皮包括满足经济和环境需求的新进步。大型储罐建在室外设施下方。从地表流出的水被保存在水箱中，稍后用于浇灌练习场或附近的草坪。

最近的另一个发展是填充草皮和生物草的混合体。人造草坪安装好后，填充的不是橡胶或沙子，而是土壤。然后将草种种植在土壤中，培育并生长到高于人造草皮的高度。由此产生的组合结合了生物草皮的感觉、外观和舒适性，以及人造草皮的弹性和抗撕裂性和抗撕裂性。当然，它也需要两个系统的全部维护，并不适合大多数室内应用。

哪里可以了解更多

书籍

施密特。 自然和人工运动场：特点和安全特点。 波特兰：图书新闻公司，1990 年。

其他

“制造信息”。 AstroTurf 网页。 2001 年 12 月。。

威尔逊，尼古拉斯。 填充人造草皮与传统替代品的比较。 波特兰：2000 年。

史蒂文 格雷罗