人造草坪的發展現狀

趙紫昱,馬丕波

(江南大學 教育部針織技術工程研究中心,江蘇 無錫214122)

人造草坪是一種以非生命的化學合成纖維為原料,使用人造機器和獨特生產工藝方法制作的人工草坪[1]。人造草坪起源于20世紀60年代的美國[2],因其具有全天候24 h的使用特點,且后期管理養護費用低、耐久性好、均勻一致[3]等優點,故被廣泛用于橄欖球場、運動場、高爾夫球場等專業運動場地,以及休閑和環境景觀場地[4]。從2004年國際足聯允許正式比賽在人工草坪上進行時起,人造草坪就迎來了爆發式的發展[5]。人造草坪的出現克服了天然草坪的幾個主要缺點,即需要根據不同環境確定能否進行天然草坪的種植和培養,需要支付高昂的維護費用及在某些特定的環境里不能生長。隨著人造草坪行業的快速發展,人造草坪各方面的性能都越來越接近于天然草坪,還有著更加優異的運動、安全和舒適性能。

1 人造草坪的生產流程

人造草坪的生產流程通常為拉絲→簇絨編織→背膠→烘干→打孔→卷曲→打包。

(1)人造草坪絲的生產主要通過拉絲生產設備加工處理。首先根據需要對生產草絲的原料和輔料進行適當配比,然后對已經復配好的物料進行混煉,使復配好的原料混合得更加均勻,最后通過專業的拉絲設備對已經混合均勻的材料進行抽拉成絲。如果有特殊需要,可以對已經制備完成的人造草絲進行加捻或變形處理。拉絲設備對人造草坪絲的加工過程主要分為螺桿擠壓與成形、牽伸、松弛定形和卷繞4個部分。圖1為人造草絲的生產工藝流程[6]。

圖1 人造草絲的生產工藝流程

(2)簇絨編織包括基布和草絲的織造。基布通常使用梭織、針織等技術進行生產,同時為了保證底布產量和生產的便捷性,大部分采用平紋梭織物和經平組織的經編針織物作為人造草坪底面的基布。與梭織的底布相比,經編機目前最多已經可用20個盤頭,能夠生產的產品最大幅寬高達10 m,可大幅度地提高人造草坪的產量,提升經濟效益。同時在后續的鋪設施工中可減少一部分人造草坪卷和卷之間的接縫處理。

(3)進行底布與人造草絲的編織后,需要在草坪的背面涂覆復配好的乳膠,以提高草絲的拔取力和草坪背膠的穩定性。在室外使用時遇水能很好地保持人造草坪的牢固度,不會造成常見的草絲底布背膠脫落現象,保證了雨天時節草坪結構的穩固性。

(4)背面涂覆好背膠后的人造草坪需要進行烘干處理,這一步是固化背膠和尺度定型的重要環節。在烘干中需要注意烘干的溫度,以免過高或過低的溫度對人造草坪的質量造成影響。

(5)烘干定型之后的人造草坪需要進行打孔處理。即在人造草坪的背面以適當的密度打排水孔,以防止雨水在人造草坪上累積。經過打孔處理后的人造草坪即可進行卷取和打包。

2 人造草坪的種類

2.1 注塑型人造草坪

注塑型人造草坪主要采用注塑工藝,在模具中加入塑料顆粒進行一次擠壓成型,然后采用打彎技術使這種注塑型人造草坪彎曲,從而達到人造草絲的等距、等量的規律排布,并使人造草絲的高度基本統一。

2.2 梭織型人造草坪

梭織型人造草坪是以不同類型的合成纖維,植入梭織的基布,在其背面涂上起固定作用的背膠而制成的,是目前生產人造草坪主流的方式。可以用在運動場上、休閑場地、高爾夫場地、庭園和綠化地面等場所。

2.3 經編人造草坪

經編人造草坪主要采用PE、PP、PE與PP混合等原料制成人造草坪紗[7],配以底布基料在雙針床的機器上進行一體織造,能夠大批量、高效率地進行生產。與傳統的梭織類人造草坪相比,經編類人造草坪除采用了優質環保的人造草坪紗在達到親膚柔軟的效果之外,還能對產品進行回收利用,屬于環保型產品。此外,對人造草坪紗進行阻燃處理后,經編型的人造草坪具有很好的阻燃效果,遇到明火不會燃燒。由于經編針織物所具有的獨特線圈結構,使得其滲水性能優異,在雨水流到經編型人造草坪上時,能快速滲透到下層結構中,避免了人草坪表面大量積水,故可以省去生產中打滲水孔的環節,這不僅保證了人造草坪的整體強度,而且還縮短了生產工藝流程,提高了生產速率,增大了產量。目前經編機正處于快速發展中,新型經編針織機已具有了20個盤頭,可進行寬達10 m的大幅寬人造草坪織造,方便進行鋪設。經編人造草坪如圖2所示。

以上是按生產工藝分類,按性能分類則有如下幾種。

2.4 涼爽型人造草坪

涼爽型人造草坪是將遠紅外陶瓷粉加入到低密度聚乙烯中制備出具有降溫功能的母粒,然后對母粒進行拉絲處理,制備出具有降溫功能的人造草絲,其基布常常采用滌綸的梭織物或經編織物,然后生產出具有降溫效果的人造草坪[8]。涼爽型人造草坪相較于普通的人造草坪,在夏天時具有一定的降溫效果,減弱了城市之中的“熱島效應”,能夠在一定程度上減弱高溫問題帶給人們的生活不便。

圖2 經編人造草坪

2.5 超耐磨型人造草坪

超耐磨型人造草坪相較于普通的人造草坪具有極好的耐磨性能[9]。通過Lisport測試其耐磨性能,數據顯示,在測試10萬次以上時草絲表面無顏色變化、開叉和損傷,該種人造草坪適合應用于足球、網球等運動激烈程度較高的場所。超耐磨人造草絲采用了菱形結構,基本上消除了人造草絲的內部應力集中問題;同時它的整體厚度較大,大大提高了草絲的耐磨性能,而且在菱形結構的邊緣處具有圓角,這保證了菱形人造草絲邊緣的厚度,避免了菱形人造草絲邊緣開叉的問題。這為人造草坪在耗損較大的地方提供了使用便利,延長了人造草坪的使用年限。

2.6 仿生驅蚊蟲型人造草坪

目前在夏天戶外運動和休閑場所,蚊蟲特別多會使休閑、散步及運動的人產生較大的反感情緒,嚴重影響了人們的休閑娛樂。仿生驅蚊蟲型人造草坪以梭織物或經編織物為基布,在人造草絲的制備生產過程中通過添加5%的蚊凈香草粉,使得人造草坪在處于夏天的高溫時可以在人造草坪的周圍散發出驅蚊蟲香氣[10],不僅可達到良好的驅蚊蟲效果,還能夠散發出清新淡雅的檸檬香味,對人體沒有任何的毒副作用。但是其力學性能有一定程度的下降,使得該種人造草坪不適用于運動劇烈的場所,以防其使用年限大幅度縮短。

2.7 防火阻燃型人造草坪

據相關新聞報道,全世界每年發生火災約400余萬起,造成大量的人員傷亡和經濟損失。面對這種情況人造草坪需要具有防火阻燃的效果,避免因一點火源或光源而發生大面積的人造草坪燒毀現象,防火阻燃型人造草坪是人造草絲的外側具有防火阻燃型的涂料,該種防火涂料由水溶性樹脂制作而成,具有色淺、耐光好、成本低、附著力好、耐熱性好等優點。且通過梭織或者經編的底布也經過了阻燃處理,并在鋪設人造草坪的時候在鋪設的底面增加防火橡膠,具有優良的防火阻燃的效果。

2.8 保健功能型人造草坪

負離子可以還原來自大氣中的污染物質,通過中和空氣中帶正電的物質使空氣得到凈化,是天然草坪具有空氣凈化功能的主要因素[11]。而且負離子還可以強化和激活人體的生理活動,對人體的健康具有益處。保健功能型人造草坪[12]在制備人造草絲的過程中增加了一定量的負離子粉,制備出具有獨特性能的人造草絲。在該種人造草坪受到摩擦時增大了其負離子釋放量,使空氣中的負離子含量能夠達到一個穩定的值,對人的健康有一定的好處。

2.9 抗靜電型人造草坪

由于人造草坪多是由化纖材料制備而成,在運動時容易因劇烈的摩擦而產生靜電,使人體產生不適感,在嚴重的情況下甚至能夠使人受傷,這大大影響了人造草坪的運動性和使用舒適性。抗靜電型的人造草坪通過在其中混入抗靜電纖維或導電纖維使靜電能夠快速傳導或耗散,從而增大抗靜電的能力。抗靜電型人造草坪能夠極大地減弱人造草坪上的靜電對人體的危害。

3 人造草坪的保養

3.1 人造草坪需要保養的原因

在使用過程中人造草坪表面會有垃圾等物品的集聚。如果清理不及時,人造草坪會因此增大其磨損程度,減少其使用壽命。此外,人造草坪的基布通常為紡織品,故在水中浸泡或高溫環境中使用時,也會使人造草坪性能發生改變。

3.2 人造草坪保養的方法

為了使人造草坪的表面保持整潔,必須及時將人造草坪表面的垃圾清除。對草坪的表面進行梳理,保持表面的人造草絲性能完好。為了更好地保持草坪清潔,必須不定期地使用大量水清洗。合理灌水清洗不僅可以清除草坪表面的塵土,還可以調節人造草坪的表面溫度。為了更好地清除紙屑和垃圾,可使用電動吸塵器,這樣能夠很好地清除藏在草皮中的雜質和塵粒。同時避免使用硬質的刷子對人造草坪進行清理,以免磨損人造草絲的表面。如果在清洗時使用了洗滌劑,則應使用大量水徹底沖洗,避免洗滌劑殘留在人造草絲上。

雖然人造草坪具有使用時間長、養護簡單的優點,但是為了使其性能長期保持,也必須對人造草坪進行定期檢查和維護。及時發現人造草坪中破損之處,準確地對破損區域進行修補,才能更好地延長其使用年限。在人造草坪的使用中應盡量避免長期重壓對人造草坪的破壞,嚴禁重型車輛或物體通過草坪;在草坪上放置桌椅應在桌腳上套上橡膠套,以防對人造草坪造成損傷。

4 人造草坪的發展趨勢

人造草坪在近些年迎來了高速發展,在原料、織造工藝、產品性能等方面取得了重大突破,廣泛用于運動、裝飾、幼兒園等各種不同領域和場所,有著廣闊的市場發展前景[13]。由于人造草坪直接關系著運動員和熱愛運動的人的安全和健康,因此對其產品質量要求十分嚴格,這無疑是國內人造草坪及纖維技術發展的重大機遇,開發出性能更好,生產流程更短,經濟效益更高的人造草坪,從而走在市場的前列。