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摘要：人造草坪在稳定性、草坪维护、滑动阻力以及外观色泽等方面有了明显提高，且日益接近于天然草坪，因而越来越多地被应用于国际比赛场地中。显而易见，运动草坪质量的优劣将直接影响到人们在上面比赛健身、休闲等运动的质量和草坪的使用寿命。随着对运动、健康的不断追求，人们对运动草坪的使用要求有越来越多的功能和质量要求。本文重点介绍了人造草坪的技术发展，对其应用和维护进行了详细比较分析。
关键字：人造草坪，草坪应用，技术发展
中图分类号：S73 文献标识码：A 文章编号：
1、人造草坪的历史
1960年美国北卡罗来纳大学纺织学院院长戴维钱尼研发了用环氧树脂制成的人造草坪实验室作品，很快蒙山都旗下的冻死发明了尼龙纤维地毯。1962~1966年，福特基金会和孟山都合建了教育设施实验室，以全面追求和推广设想中的完美的城市运动所需的面层材料。
经过大量的研究和实验 1965 年 Chemstrand 公司在美国罗德岛州普罗维登斯的摩西布朗学校铺设了 Chemgrass 草坪 人造草坪普及应用的开端 。
1965 年 12 月 25 日， 孟山都的 James A. Faria and Robert T. Wright申请了人造草坪专利（ 1967 年 7 月 25 开始专利生效 1987 年专利到期） 1966 年 4 月棒球联赛开赛前， Chemstrand 公司在当时最大的室内体育场休斯敦的太空巨蛋球场的棒球场内场铺设了 Astroturf 阿斯特罗草皮或太空草 这就是人造草坪别称阿斯特罗草皮的起源。
当年 7 月 19 日外场的人造草坪也铺设完毕，人工草皮实业有限公司 Astroturf Industry Inc随着专利的到期，新的人造草坪公司纷纷成立，人造草坪的创新不断涌现，人造草坪迎来了爆炸式的发展。
2、人造草坪的应用
人造草坪可分为沙坪草和无土草坪两类。沙坪草坪的铺设基质采用运动场的种植标准，例如黄沙和改良剂。无土草坪可以直接铺设在水泥等平坦地面上。
人造草坪主要有两大用途，一是应用于体育项目，二是用于环境美化。
人造草坪在集体性体育项目，如美式足球、棒球、垒球、 曲棍球以及橄榄球等项目的正式比赛场地中广泛使用。 1994年世界棒球协会即开始使用人造草坪承接重大赛事。 而在有着全球最大观众群体的足球运动领域， 国际足联（FIFA）和欧洲足联（UEFA）最先认可了人造草坪可用作正式比赛场地。 1996年美国休斯敦Astrodome体育场首次铺设了PA人造草坪， 此后数年间， 北美有超过 2 000 个人造草坪项目实施， 欧洲大陆也有近 3 000 块人造草坪投入使用。
在环境与景观美化用途上，人造草坪可用于机场、公寓、写字楼、 零售商店、宾馆 、加油站、教堂、 停车场、 公共建筑物、 游泳池、 商业区及娱乐场所等。 用作环境景观用途的人造草坪的使用寿命一般为 8 ～ 12 年，使用人造草坪可比常规的天然草坪节水达 70% 以上。 而人造草坪项目的投资回报率也十分令人满意， 其中景观类美化项目的回报率在100% ～ 200%， 廚房设施类回报率在 75% ～ 125%， 浴室类 20% ～ 120%， 游泳池为 20% ～ 50%。
3、人造草坪的技术发展
3.1人造草坪纱的制作工艺
人造草坪纱广泛使用PE、LLDPE、HDPE、PP和PA为原料。 其加工过程主要分为 4 个部分， 即螺杆挤压机与成形系统、 牵伸区、 松弛定形区和卷绕装置。 图 1 为人造草坪纱的生产工艺流程。
图1
3.2人造草坪纱的发展阶段
随着科技和市场的发展，人造草坪在材料、 制造工艺、 摊铺施工等方面随时都可能发生巨大变化，这些变化的目的都是让人造草坪在运动性能上更接近天然草坪 大致可划分为以下几个阶段：
第一阶段：以尼龙 6 (聚己内酰胺) 材料为主料经过拉丝 编织在基布上。形状类似地毯 弹性较差 价格高。
第二阶段:以聚丙烯( pp)材料为主 经过挤出拉丝插在基布而成，摊铺草坪基材后填注石英砂颗粒、硬度大、但价钱较便宜。
第三阶段:以聚乙烯(pe)材料为主,也是经过挤出拉丝插在基布而成,铺装后并填注石英砂、橡胶颗粒，具有天然草坪的弹性 运动性能大为改善。
第四阶段：以国际足联认证要求为标准，这个阶段除了网状产品外，还出现了直曲混合等产品，材料有 pe 与 pp 混合，pe 与尼龙混合，运动性能进一步加强。
第五阶段：以铺设单丝草为主。追求运动性能，辅以更理想的外观，材料性能优越，性价比较高。也有一些运动场所愿意选择卷曲草以贴近安全、休闲等运动需求。
第六阶段：主要有三个发展方向：一为人造草加固天然草坪系统，即在通过精心规划设计的天然草坪系统上植入人造草来加固天然草坪。二为在人造草坪的基础上填充材料种植天然草。三为具有更好缓冲性能的柔性草坪，它基本达到甚至超过天然草坪的安全运动性能。
3.3人造草坪环境友好技术的开发
3.3.1草坪纱的回收利用技术
人造草坪的开发和使用日益注重其环境友好性能。目前人造草坪已可 100% 回收再利用，如Fieldturf公司开发了专门用于废旧草坪的拆除、收集和回收再利用的技术，并将北美地区的 4 000 余家人造草坪用户纳入使用/维修/回收再利用的循环系统。公司还设有专门的工厂从事废旧人造草坪的清除、收集、磨碎和造粒，并最终加工成制品，如仓储用的垫、高速公路贮料桶内衬、手提袋等重新投放市场。
3.3.2草坪填垫材料的无害化
草坪填垫材料多使用橡胶粒料、沙石或两者的混合料。鉴于使用橡胶材料可能带来的环境危害，自2005年起，无污染草坪的研究相继展开。使用变形纱或高柔软的草坪纱制成草坪可减少填垫层的使用量。Polyturf公司开发的新一代“Xtreme”草坪，即为无填垫层草坪。
3.3.3人造草坪底布的完全回收再利用
美国Envylown公司专门建立了 “Duraflo – EEBS”系统，对超过使用期限的人造草坪中第一层聚烯烃底布和第二层PP纺粘非织造布、PU等相关热塑性材料进行有序回用。
3.3.4再生瓶片料生产的人造草坪纤维
英国Hitech Turf公司使用再生切片制得的草坪纱，即“HT”系列人造草坪，草坪绒高 30 mm，主要用于儿童娱乐和宠物活动场地， 使用寿命约 5 年。
4、人造草坪的维护
要保持人造草坪的运动质量病延长其使用寿命，就必须进行一定的维护保养。在长时间的使用当中，填充的橡胶颗粒会粘连到化纤草叶上，并且草坪面遗留有物资。对草坪每周进行一次梳理，休整草平面。用弹齿耙对橡胶填充层进行松耙处理，使其疏松，以提高坪床的弹性和柔软程度。为了更好的保持草坪的清洁，必须不定期的使用大量水清洗，合理的灌水清洗不仅可以清楚草坪表面的尘土，还可以调节人造草坪的表面温度。为了清除草皮表面的废物，小纸屑和垃圾，杂质及其他义务碎片，可使用真空清洗机，也可以采用组合型真空冲刷机，可以很好地清除藏在草皮中的杂质和尘粒。不能采用钢毛刷或是混有钢毛的纤维刷避免对草皮产生轻度磨损。
在清除草坪上面的泥土时，可采用加油普通洗涤剂温水冲洗的方法，不管是用地毯刷还是棉布拖把擦洗，如果使用了洗涤剂，则赢在擦去泥土后用大量水彻底冲洗。
人造草坪像天然草坪一样，也需要定期检查，在一年中，至少要进行1至2次全面性检查，以便及时准确地确定哪些区域需要修补。
5、人造草坪的优点
5.1.人造草坪在生产制造中的优点
人造草坪和植物草坪相比有许多优点：可以无土种植，四季常青，可以像地毯一样卷起来素以搬运，简单经济。
人造草坪所选材料环保，使用率高，在既减震又无噪音，一律成品施工，工期固定而且比较短，品质较易掌握，验收简单，与植物草坪相比不需要太多的专业知识，
人造草坪面层可回收利用，人造草坪基础地面不面层粘接，当面层使用年限满时仅需要换面层即可，与植物草坪相比再投资成本低。
5.2人造草坪在体育赛事中的优点
人造草坪在稳定性、草坪维护、滑动阻力以及外观色泽等方面有了明显提高，且日益接近于天然草坪，因而越来越多地被應用于国际比赛场地中，如美式足球、棒球、垒球、 曲棍球以及橄榄球等项目的正式比赛场地中广泛使用。与天然草坪相比 它减少蹬踏运动对天然草坪的伤害，降低了草坪维护费用，延长了草坪的使用寿命。
人造草坪与天然草坪在安全性能方面相比具有很大优点。为了得到安全和高性能的人造草坪，草坪纱的生物力学性能 （Bio – Mechanical） 受到广泛重视。从运动医学角度来说，人造草坪的摩擦性能是最为适宜的，且人造草坪对于其承受的扭力冲击也具有很好的释放功能，因此作为比赛用草坪来说， 运动员发生意外的几率， 如膝盖、脚踝等部位的非接触性创伤可降至最低。 研究还发现， 和天然草坪比较，人造草坪的减震性能更为优良， 这也是人造草坪较少出现运动伤害的原因之一。
Fieldturf 公司选择一块专门的足球场地，进行了为期 3 年的人造草坪与天然草坪的使用实验。从结果来看，运动员出现的伤害明显下降： 肌肉伤害降低 74%，外伤降低 42%，韧带伤害降低 32%，猛烈动作造成的伤害降低 22%，冲击伤害降低 19%，足球鞋表面接触性伤害降低 10%。
6、结束语
人造草坪及其纤维材料是一种技术含量较高， 且对产品质量要求又十分严格的产品， 因为它直接关系着运动员及其他从事体育活动人群的安全和健康。
近年来， 世界人造草坪在原料、 加工工艺和纤维材料的生物力学性能等方面的研究取得了变革性进步， 亦展现出一定的市场潜力， 这无疑是国内人造草坪及纤维技术发展的一次机遇。国内人造草坪的开发起步虽不晚， 但目前的产品质量和技术水平仍较低， 经营状况和技术发展理念与当今世界第四代人造草坪的发展趋势不很协调。 面对生存和拓展市场的双重压力， 国内企业必须在高性能单丝的研究开发及严格的质量管理方面下工夫。
参考文献：
[1]满达,包永霞,宋桂龙等.运动场草坪的坪床加固技术研究进展[J].草业科学,2010,27(7):41-47.
[2]Chugan,Pawan K, Diversification into Technical Textiles:A Forward Momentumfor Sustainable Recovery (A Case of Indian Textiles Industry) (May9,2011) [R].Available at SSRN:http://ssrn.com/abstract=1836283:8
[3]刘棋，人造草坪的发展变迁及前景展望[J].南京耐斯坦体育工程有限公司.
关键字：人造草坪，草坪应用，技术发展
中图分类号：S73 文献标识码：A 文章编号：
1、人造草坪的历史
1960年美国北卡罗来纳大学纺织学院院长戴维钱尼研发了用环氧树脂制成的人造草坪实验室作品，很快蒙山都旗下的冻死发明了尼龙纤维地毯。1962~1966年，福特基金会和孟山都合建了教育设施实验室，以全面追求和推广设想中的完美的城市运动所需的面层材料。
经过大量的研究和实验 1965 年 Chemstrand 公司在美国罗德岛州普罗维登斯的摩西布朗学校铺设了 Chemgrass 草坪 人造草坪普及应用的开端 。
1965 年 12 月 25 日， 孟山都的 James A. Faria and Robert T. Wright申请了人造草坪专利（ 1967 年 7 月 25 开始专利生效 1987 年专利到期） 1966 年 4 月棒球联赛开赛前， Chemstrand 公司在当时最大的室内体育场休斯敦的太空巨蛋球场的棒球场内场铺设了 Astroturf 阿斯特罗草皮或太空草 这就是人造草坪别称阿斯特罗草皮的起源。
当年 7 月 19 日外场的人造草坪也铺设完毕，人工草皮实业有限公司 Astroturf Industry Inc随着专利的到期，新的人造草坪公司纷纷成立，人造草坪的创新不断涌现，人造草坪迎来了爆炸式的发展。
2、人造草坪的应用
人造草坪可分为沙坪草和无土草坪两类。沙坪草坪的铺设基质采用运动场的种植标准，例如黄沙和改良剂。无土草坪可以直接铺设在水泥等平坦地面上。
人造草坪主要有两大用途，一是应用于体育项目，二是用于环境美化。
人造草坪在集体性体育项目，如美式足球、棒球、垒球、 曲棍球以及橄榄球等项目的正式比赛场地中广泛使用。 1994年世界棒球协会即开始使用人造草坪承接重大赛事。 而在有着全球最大观众群体的足球运动领域， 国际足联（FIFA）和欧洲足联（UEFA）最先认可了人造草坪可用作正式比赛场地。 1996年美国休斯敦Astrodome体育场首次铺设了PA人造草坪， 此后数年间， 北美有超过 2 000 个人造草坪项目实施， 欧洲大陆也有近 3 000 块人造草坪投入使用。
在环境与景观美化用途上，人造草坪可用于机场、公寓、写字楼、 零售商店、宾馆 、加油站、教堂、 停车场、 公共建筑物、 游泳池、 商业区及娱乐场所等。 用作环境景观用途的人造草坪的使用寿命一般为 8 ～ 12 年，使用人造草坪可比常规的天然草坪节水达 70% 以上。 而人造草坪项目的投资回报率也十分令人满意， 其中景观类美化项目的回报率在100% ～ 200%， 廚房设施类回报率在 75% ～ 125%， 浴室类 20% ～ 120%， 游泳池为 20% ～ 50%。
3、人造草坪的技术发展
3.1人造草坪纱的制作工艺
人造草坪纱广泛使用PE、LLDPE、HDPE、PP和PA为原料。 其加工过程主要分为 4 个部分， 即螺杆挤压机与成形系统、 牵伸区、 松弛定形区和卷绕装置。 图 1 为人造草坪纱的生产工艺流程。
图1
3.2人造草坪纱的发展阶段
随着科技和市场的发展，人造草坪在材料、 制造工艺、 摊铺施工等方面随时都可能发生巨大变化，这些变化的目的都是让人造草坪在运动性能上更接近天然草坪 大致可划分为以下几个阶段：
第一阶段：以尼龙 6 (聚己内酰胺) 材料为主料经过拉丝 编织在基布上。形状类似地毯 弹性较差 价格高。
第二阶段:以聚丙烯( pp)材料为主 经过挤出拉丝插在基布而成，摊铺草坪基材后填注石英砂颗粒、硬度大、但价钱较便宜。
第三阶段:以聚乙烯(pe)材料为主,也是经过挤出拉丝插在基布而成,铺装后并填注石英砂、橡胶颗粒，具有天然草坪的弹性 运动性能大为改善。
第四阶段：以国际足联认证要求为标准，这个阶段除了网状产品外，还出现了直曲混合等产品，材料有 pe 与 pp 混合，pe 与尼龙混合，运动性能进一步加强。
第五阶段：以铺设单丝草为主。追求运动性能，辅以更理想的外观，材料性能优越，性价比较高。也有一些运动场所愿意选择卷曲草以贴近安全、休闲等运动需求。
第六阶段：主要有三个发展方向：一为人造草加固天然草坪系统，即在通过精心规划设计的天然草坪系统上植入人造草来加固天然草坪。二为在人造草坪的基础上填充材料种植天然草。三为具有更好缓冲性能的柔性草坪，它基本达到甚至超过天然草坪的安全运动性能。
3.3人造草坪环境友好技术的开发
3.3.1草坪纱的回收利用技术
人造草坪的开发和使用日益注重其环境友好性能。目前人造草坪已可 100% 回收再利用，如Fieldturf公司开发了专门用于废旧草坪的拆除、收集和回收再利用的技术，并将北美地区的 4 000 余家人造草坪用户纳入使用/维修/回收再利用的循环系统。公司还设有专门的工厂从事废旧人造草坪的清除、收集、磨碎和造粒，并最终加工成制品，如仓储用的垫、高速公路贮料桶内衬、手提袋等重新投放市场。
3.3.2草坪填垫材料的无害化
草坪填垫材料多使用橡胶粒料、沙石或两者的混合料。鉴于使用橡胶材料可能带来的环境危害，自2005年起，无污染草坪的研究相继展开。使用变形纱或高柔软的草坪纱制成草坪可减少填垫层的使用量。Polyturf公司开发的新一代“Xtreme”草坪，即为无填垫层草坪。
3.3.3人造草坪底布的完全回收再利用
美国Envylown公司专门建立了 “Duraflo – EEBS”系统，对超过使用期限的人造草坪中第一层聚烯烃底布和第二层PP纺粘非织造布、PU等相关热塑性材料进行有序回用。
3.3.4再生瓶片料生产的人造草坪纤维
英国Hitech Turf公司使用再生切片制得的草坪纱，即“HT”系列人造草坪，草坪绒高 30 mm，主要用于儿童娱乐和宠物活动场地， 使用寿命约 5 年。
4、人造草坪的维护
要保持人造草坪的运动质量病延长其使用寿命，就必须进行一定的维护保养。在长时间的使用当中，填充的橡胶颗粒会粘连到化纤草叶上，并且草坪面遗留有物资。对草坪每周进行一次梳理，休整草平面。用弹齿耙对橡胶填充层进行松耙处理，使其疏松，以提高坪床的弹性和柔软程度。为了更好的保持草坪的清洁，必须不定期的使用大量水清洗，合理的灌水清洗不仅可以清楚草坪表面的尘土，还可以调节人造草坪的表面温度。为了清除草皮表面的废物，小纸屑和垃圾，杂质及其他义务碎片，可使用真空清洗机，也可以采用组合型真空冲刷机，可以很好地清除藏在草皮中的杂质和尘粒。不能采用钢毛刷或是混有钢毛的纤维刷避免对草皮产生轻度磨损。
在清除草坪上面的泥土时，可采用加油普通洗涤剂温水冲洗的方法，不管是用地毯刷还是棉布拖把擦洗，如果使用了洗涤剂，则赢在擦去泥土后用大量水彻底冲洗。
人造草坪像天然草坪一样，也需要定期检查，在一年中，至少要进行1至2次全面性检查，以便及时准确地确定哪些区域需要修补。
5、人造草坪的优点
5.1.人造草坪在生产制造中的优点
人造草坪和植物草坪相比有许多优点：可以无土种植，四季常青，可以像地毯一样卷起来素以搬运，简单经济。
人造草坪所选材料环保，使用率高，在既减震又无噪音，一律成品施工，工期固定而且比较短，品质较易掌握，验收简单，与植物草坪相比不需要太多的专业知识，
人造草坪面层可回收利用，人造草坪基础地面不面层粘接，当面层使用年限满时仅需要换面层即可，与植物草坪相比再投资成本低。
5.2人造草坪在体育赛事中的优点
人造草坪在稳定性、草坪维护、滑动阻力以及外观色泽等方面有了明显提高，且日益接近于天然草坪，因而越来越多地被應用于国际比赛场地中，如美式足球、棒球、垒球、 曲棍球以及橄榄球等项目的正式比赛场地中广泛使用。与天然草坪相比 它减少蹬踏运动对天然草坪的伤害，降低了草坪维护费用，延长了草坪的使用寿命。
人造草坪与天然草坪在安全性能方面相比具有很大优点。为了得到安全和高性能的人造草坪，草坪纱的生物力学性能 （Bio – Mechanical） 受到广泛重视。从运动医学角度来说，人造草坪的摩擦性能是最为适宜的，且人造草坪对于其承受的扭力冲击也具有很好的释放功能，因此作为比赛用草坪来说， 运动员发生意外的几率， 如膝盖、脚踝等部位的非接触性创伤可降至最低。 研究还发现， 和天然草坪比较，人造草坪的减震性能更为优良， 这也是人造草坪较少出现运动伤害的原因之一。
Fieldturf 公司选择一块专门的足球场地，进行了为期 3 年的人造草坪与天然草坪的使用实验。从结果来看，运动员出现的伤害明显下降： 肌肉伤害降低 74%，外伤降低 42%，韧带伤害降低 32%，猛烈动作造成的伤害降低 22%，冲击伤害降低 19%，足球鞋表面接触性伤害降低 10%。
6、结束语
人造草坪及其纤维材料是一种技术含量较高， 且对产品质量要求又十分严格的产品， 因为它直接关系着运动员及其他从事体育活动人群的安全和健康。
近年来， 世界人造草坪在原料、 加工工艺和纤维材料的生物力学性能等方面的研究取得了变革性进步， 亦展现出一定的市场潜力， 这无疑是国内人造草坪及纤维技术发展的一次机遇。国内人造草坪的开发起步虽不晚， 但目前的产品质量和技术水平仍较低， 经营状况和技术发展理念与当今世界第四代人造草坪的发展趋势不很协调。 面对生存和拓展市场的双重压力， 国内企业必须在高性能单丝的研究开发及严格的质量管理方面下工夫。
参考文献：
[1]满达,包永霞,宋桂龙等.运动场草坪的坪床加固技术研究进展[J].草业科学,2010,27(7):41-47.
[2]Chugan,Pawan K, Diversification into Technical Textiles:A Forward Momentumfor Sustainable Recovery (A Case of Indian Textiles Industry) (May9,2011) [R].Available at SSRN:http://ssrn.com/abstract=1836283:8
[3]刘棋，人造草坪的发展变迁及前景展望[J].南京耐斯坦体育工程有限公司.