趙紫昱,馬丕波

(江南大學(xué) 教育部針織技術(shù)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(xué)合成纖維為原料,使用人造機(jī)器和獨(dú)特生產(chǎn)工藝方法制作的人工草坪[1]。人造草坪起源于20世紀(jì)60年代的美國[2],因其具有全天候24 h的使用特點(diǎn),且后期管理養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低、耐久性好、均勻一致[3]等優(yōu)點(diǎn),故被廣泛用于橄欖球場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、高爾夫球場(chǎng)等專業(yè)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地,以及休閑和環(huán)境景觀場(chǎng)地[4]。從2004年國際足聯(lián)允許正式比賽在人工草坪上進(jìn)行時(shí)起,人造草坪就迎來了爆發(fā)式的發(fā)展[5]。人造草坪的出現(xiàn)克服了天然草坪的幾個(gè)主要缺點(diǎn),即需要根據(jù)不同環(huán)境確定能否進(jìn)行天然草坪的種植和培養(yǎng),需要支付高昂的維護(hù)費(fèi)用及在某些特定的環(huán)境里不能生長(zhǎng)。隨著人造草坪行業(yè)的快速發(fā)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(yōu)異的運(yùn)動(dòng)、安全和舒適性能。

1 人造草坪的生產(chǎn)流程

人造草坪的生產(chǎn)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(chǎn)主要通過拉絲生產(chǎn)設(shè)備加工處理。首先根據(jù)需要對(duì)生產(chǎn)草絲的原料和輔料進(jìn)行適當(dāng)配比,然后對(duì)已經(jīng)復(fù)配好的物料進(jìn)行混煉,使復(fù)配好的原料混合得更加均勻,最后通過專業(yè)的拉絲設(shè)備對(duì)已經(jīng)混合均勻的材料進(jìn)行抽拉成絲。如果有特殊需要,可以對(duì)已經(jīng)制備完成的人造草絲進(jìn)行加捻或變形處理。拉絲設(shè)備對(duì)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(gè)部分。圖1為人造草絲的生產(chǎn)工藝流程[6]。

圖1 人造草絲的生產(chǎn)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(shù)進(jìn)行生產(chǎn),同時(shí)為了保證底布產(chǎn)量和生產(chǎn)的便捷性,大部分采用平紋梭織物和經(jīng)平組織的經(jīng)編針織物作為人造草坪底面的基布。與梭織的底布相比,經(jīng)編機(jī)目前最多已經(jīng)可用20個(gè)盤頭,能夠生產(chǎn)的產(chǎn)品最大幅寬高達(dá)10 m,可大幅度地提高人造草坪的產(chǎn)量,提升經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)在后續(xù)的鋪設(shè)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(jìn)行底布與人造草絲的編織后,需要在草坪的背面涂覆復(fù)配好的乳膠,以提高草絲的拔取力和草坪背膠的穩(wěn)定性。在室外使用時(shí)遇水能很好地保持人造草坪的牢固度,不會(huì)造成常見的草絲底布背膠脫落現(xiàn)象,保證了雨天時(shí)節(jié)草坪結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

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

(5)烘干定型之后的人造草坪需要進(jìn)行打孔處理。即在人造草坪的背面以適當(dāng)?shù)拿芏却蚺潘?以防止雨水在人造草坪上累積。經(jīng)過打孔處理后的人造草坪即可進(jìn)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(jìn)行一次擠壓成型,然后采用打彎技術(shù)使這種注塑型人造草坪彎曲,從而達(dá)到人造草絲的等距、等量的規(guī)律排布,并使人造草絲的高度基本統(tǒng)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(chǎn)人造草坪主流的方式?？梢杂迷谶\(yùn)動(dòng)場(chǎng)上、休閑場(chǎng)地、高爾夫場(chǎng)地、庭園和綠化地面等場(chǎng)所。

2.3 經(jīng)編人造草坪

經(jīng)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(jī)器上進(jìn)行一體織造,能夠大批量、高效率地進(jìn)行生產(chǎn)。與傳統(tǒng)的梭織類人造草坪相比,經(jīng)編類人造草坪除采用了優(yōu)質(zhì)環(huán)保的人造草坪紗在達(dá)到親膚柔軟的效果之外,還能對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行回收利用,屬于環(huán)保型產(chǎn)品。此外,對(duì)人造草坪紗進(jìn)行阻燃處理后,經(jīng)編型的人造草坪具有很好的阻燃效果,遇到明火不會(huì)燃燒。由于經(jīng)編針織物所具有的獨(dú)特線圈結(jié)構(gòu),使得其滲水性能優(yōu)異,在雨水流到經(jīng)編型人造草坪上時(shí),能快速滲透到下層結(jié)構(gòu)中,避免了人草坪表面大量積水,故可以省去生產(chǎn)中打滲水孔的環(huán)節(jié),這不僅保證了人造草坪的整體強(qiáng)度,而且還縮短了生產(chǎn)工藝流程,提高了生產(chǎn)速率,增大了產(chǎn)量。目前經(jīng)編機(jī)正處于快速發(fā)展中,新型經(jīng)編針織機(jī)已具有了20個(gè)盤頭,可進(jìn)行寬達(dá)10 m的大幅寬人造草坪織造,方便進(jìn)行鋪設(shè)。經(jīng)編人造草坪如圖2所示。

以上是按生產(chǎn)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(yuǎn)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(duì)母粒進(jìn)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(jīng)編織物,然后生產(chǎn)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(shí)具有一定的降溫效果,減弱了城市之中的“熱島效應(yīng)”,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(jīng)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(cè)試其耐磨性能,數(shù)據(jù)顯示,在測(cè)試10萬次以上時(shí)草絲表面無顏色變化、開叉和損傷,該種人造草坪適合應(yīng)用于足球、網(wǎng)球等運(yùn)動(dòng)激烈程度較高的場(chǎng)所。超耐磨人造草絲采用了菱形結(jié)構(gòu),基本上消除了人造草絲的內(nèi)部應(yīng)力集中問題;同時(shí)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(jié)構(gòu)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(zhǎng)了人造草坪的使用年限。

2.6 仿生驅(qū)蚊蟲型人造草坪

目前在夏天戶外運(yùn)動(dòng)和休閑場(chǎng)所,蚊蟲特別多會(huì)使休閑、散步及運(yùn)動(dòng)的人產(chǎn)生較大的反感情緒,嚴(yán)重影響了人們的休閑娛樂。仿生驅(qū)蚊蟲型人造草坪以梭織物或經(jīng)編織物為基布,在人造草絲的制備生產(chǎn)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(shí)可以在人造草坪的周圍散發(fā)出驅(qū)蚊蟲香氣[10],不僅可達(dá)到良好的驅(qū)蚊蟲效果,還能夠散發(fā)出清新淡雅的檸檬香味,對(duì)人體沒有任何的毒副作用。但是其力學(xué)性能有一定程度的下降,使得該種人造草坪不適用于運(yùn)動(dòng)劇烈的場(chǎng)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(jù)相關(guān)新聞報(bào)道,全世界每年發(fā)生火災(zāi)約400余萬起,造成大量的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。面對(duì)這種情況人造草坪需要具有防火阻燃的效果,避免因一點(diǎn)火源或光源而發(fā)生大面積的人造草坪燒毀現(xiàn)象,防火阻燃型人造草坪是人造草絲的外側(cè)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(yōu)點(diǎn)。且通過梭織或者經(jīng)編的底布也經(jīng)過了阻燃處理,并在鋪設(shè)人造草坪的時(shí)候在鋪設(shè)的底面增加防火橡膠,具有優(yōu)良的防火阻燃的效果。

2.8 保健功能型人造草坪

負(fù)離子可以還原來自大氣中的污染物質(zhì),通過中和空氣中帶正電的物質(zhì)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(fù)離子還可以強(qiáng)化和激活人體的生理活動(dòng),對(duì)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(fù)離子粉,制備出具有獨(dú)特性能的人造草絲。在該種人造草坪受到摩擦?xí)r增大了其負(fù)離子釋放量,使空氣中的負(fù)離子含量能夠達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的值,對(duì)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(yùn)動(dòng)時(shí)容易因劇烈的摩擦而產(chǎn)生靜電,使人體產(chǎn)生不適感,在嚴(yán)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(yùn)動(dòng)性和使用舒適性?？轨o電型的人造草坪通過在其中混入抗靜電纖維或?qū)щ娎w維使靜電能夠快速傳導(dǎo)或耗散,從而增大抗靜電的能力?？轨o電型人造草坪能夠極大地減弱人造草坪上的靜電對(duì)人體的危害。

3 人造草坪的保養(yǎng)

3.1 人造草坪需要保養(yǎng)的原因

在使用過程中人造草坪表面會(huì)有垃圾等物品的集聚。如果清理不及時(shí),人造草坪會(huì)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(huán)境中使用時(shí),也會(huì)使人造草坪性能發(fā)生改變。

3.2 人造草坪保養(yǎng)的方法

為了使人造草坪的表面保持整潔,必須及時(shí)將人造草坪表面的垃圾清除。對(duì)草坪的表面進(jìn)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(diào)節(jié)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(dòng)吸塵器,這樣能夠很好地清除藏在草皮中的雜質(zhì)和塵粒。同時(shí)避免使用硬質(zhì)的刷子對(duì)人造草坪進(jìn)行清理,以免磨損人造草絲的表面。如果在清洗時(shí)使用了洗滌劑,則應(yīng)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(shí)間長(zhǎng)、養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),但是為了使其性能長(zhǎng)期保持,也必須對(duì)人造草坪進(jìn)行定期檢查和維護(hù)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)人造草坪中破損之處,準(zhǔn)確地對(duì)破損區(qū)域進(jìn)行修補(bǔ),才能更好地延長(zhǎng)其使用年限。在人造草坪的使用中應(yīng)盡量避免長(zhǎng)期重壓對(duì)人造草坪的破壞,嚴(yán)禁重型車輛或物體通過草坪;在草坪上放置桌椅應(yīng)在桌腳上套上橡膠套,以防對(duì)人造草坪造成損傷。

4 人造草坪的發(fā)展趨勢(shì)

人造草坪在近些年迎來了高速發(fā)展,在原料、織造工藝、產(chǎn)品性能等方面取得了重大突破,廣泛用于運(yùn)動(dòng)、裝飾、幼兒園等各種不同領(lǐng)域和場(chǎng)所,有著廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景[13]。由于人造草坪直接關(guān)系著運(yùn)動(dòng)員和熱愛運(yùn)動(dòng)的人的安全和健康,因此對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量要求十分嚴(yán)格,這無疑是國內(nèi)人造草坪及纖維技術(shù)發(fā)展的重大機(jī)遇,開發(fā)出性能更好,生產(chǎn)流程更短,經(jīng)濟(jì)效益更高的人造草坪,從而走在市場(chǎng)的前列。