人工芝
背景
人工芝は、草を模倣するために使用される表面材です。一般的に、草が生えない場所や、草の維持が不可能または望ましくない場所で使用されます。人工芝は主にスポーツスタジアムやアリーナで使用されていますが、遊び場やその他のスペースでも使用されています。
人工芝は1960年代初頭から製造されており、元々はChemstrand Company（後にMonsanto Textiles Companyに改名）によって製造されました。カーペット業界で使用されているものと同様の製造プロセスを使用して製造されています。 1960年代以降、製品は新しいデザインとより良い素材によって改良されてきました。最新の人工芝製品は、紫外線に耐えるように化学的に処理されており、材料はより耐摩耗性があり、研磨性が低く、一部の用途では天然芝に似ているように改良されています。
歴史
1950年代初頭、タフティングプロセスが発明されました。多数の針が繊維のフィラメントを布の裏地に挿入します。次に、ポリウレタンやポリ塩化ビニルなどの柔軟な接着剤を使用して、繊維を裏地に接着します。これは、住宅用および商業用カーペットの大部分に使用される手順です。タフティングマシンは、幅15フィート（4.6 m）、長さ3フィート（1 m）を超える長さのカーペットを1分間で製造できます。
1960年代初頭、フォード財団は、人間の業績を向上させるという使命の一環として、科学と産業に都市空間用の合成遊び場の開発を依頼しました。彼らは、都会の子供たちに、伝統的なコンクリート、アスファルト、小さな都会の遊び場の締固められた土よりも、より良い遊びの質とより多くの用途を備えた一年中遊び場を提供することを望んでいました。 1964年、ロードアイランド州プロビデンスのモーゼスブラウンスクールに、ケムグラスと呼ばれる新しい競技場の最初の設置が行われました。
1966年、人工芝はプロのメジャーリーグスポーツで最初に使用され、テキサス州ヒューストンにアストロドームがオープンしたときに最も有名なブランド名を獲得しました。 1966年シーズンの最初のゲームまでに、人工芝が設置され、ブランド名ChemgrassがAstroTurfに変更されました。 （AstroTurfという名前は、すべての種類の人工芝の一般名として使用されていますが、より正確にはAstroTurf Manufacturing Companyの製品にのみ使用されています。）
人工芝は、当初考えられていた用途にも採用され、多くの都心部の遊び場に人工芝が設置されました。一部の学校やレクリエーションセンターでは、人工芝の特性を利用して、建物の屋根を「芝生の」遊び場に変えました。
アストロドームの設置が成功した後、人工芝市場は拡大し、他のメーカー、特にタータンターフとして知られるバージョンの3M（ミネソタマイニングアンドマニュファクチャリング）カンパニーがこの分野に参入しました。人工芝が広く受け入れられたことで、世界中で閉鎖型のドーム型スタジアム建設がブームになりました。
1970年代初頭、安全性と品質への懸念から人工芝が精査されました。いくつかのインストールは、多くの場合、トレンドに投資するために立ち上がった多くの企業によって行われたものであり、悪化し始めました。芝はすぐに摩耗し、継ぎ目はバラバラになり、最上層は日光にさらされるとすぐに劣化します。アスリートとチームドクターは人工表面について不平を言い始め、摩擦熱傷と水ぶくれのせいで芝を非難しました。自然の芝は打撃の力に屈しますが、人工芝の屈服しない表面に沿って動かされた腕や脚は怪我をする可能性が高くなります。人工芝には天然芝と同じ冷却効果がないため、人工芝よりも表面温度が30°高くなる可能性があります。野球選手は、ボールがより激しく、予測しにくい方法で跳ね返ると主張し、一部のサッカー選手は、人工芝がボールの転がりを速くし、ゲームに直接影響を与えると主張しました。しかし、1974年にナショナルフットボールリーグとスタンフォード研究所は、人工芝はプロのサッカー選手にとって健康に害を及ぼすものではないと宣言し、その使用は広がり続けました。
1990年代に、プロスポーツにおける郷愁のマーケティングが屋外スタジアムの再出現をもたらしたとき、生物学的芝が復活し始めました。多くの大学は、郷愁、草の生物学の進歩、人工芝の怪我のリスクの増大に対する懸念に対応して、天然芝システムを再インストールし始めました。しかし、自然の芝システムは日光とメンテナンス（草刈り、水やり、施肥、通気）を必要とし続けており、大雨で表面が劣化する可能性があります。人工芝は、ほぼメンテナンスフリーで、日光を必要とせず、排水システムを備えた表面を提供します。人工芝業界での最近の開発は、「草」が圧縮されないように、充填材で支えられた草の葉をシミュレートした新しいシステムです。結果として得られる製品は、古いラグのようなシステムよりも草のルックアンドフィールに近くなります。これらの要因のために、人工芝はおそらくコミュニティ、学校、およびプロスポーツチームの芝表面オプションであり続けるでしょう。
ヒューストンアストロドーム。
「世界八番目の不思議」と呼ばれるヒューストンアストロドームは、1965年4月9日、屋内で行われた最初のメジャーリーグの野球ゲームのためにオープンしました。アメリカ人は、歴史的なエンジニアリングの偉業として、4,890万ドルの巨大なコンクリート、鉄鋼、プラスチックの構造物を称賛しました。剛性のあるドームが150,000フィートの 2 をシールドしました （13,935 m 2 ）テキサスの暑さ、風、雨からの自然の草の運動場。アストロドームは、世界初の恒久的に覆われたスタジアムでした。
直径642フィート（196 m）で、アメリカの建築家バックミンスターフラーの測地線ドームの原理に基づいて構築された屋根には、影を落とさずに太陽が透けて見えるように設計されたアクリル素材であるルーサイトの4,596枚の長方形のペインが含まれていました。それでも、ヒューストンアストロズの野球チームはすぐに、結果として生じるまぶしさがフライボールを捕まえるのを難しくしたと不平を言いました。スタジアムの関係者はルーサイトを灰色に染めましたが、その色合いは草には良くなく、それは病弱な茶色に変わりました。その結果、チームが1966年のシーズンにフィールドに出たとき、彼らのスパイクは最初に別の革命的な野球、人工芝に掘り込まれました。今日、AstroTurfは、素材と呼ばれるように、32か国で500を超えるスポーツアリーナを覆っています。
アストロドームは1989年に座席数を増やすために6000万ドル相当の改修を行いました。年月が経つにつれて、この「エイスワンダー」を時代遅れにする新しい技術が開発されました。アストロズは1999年10月9日にアストロドームで最後の試合をした後、エンロンフィールドに移りました。同じ年、ヒューストンオイラーズはテネシーに移転し、テネシータイタンズに改名されました。これらの損失にもかかわらず、アストロドームは依然として年間300以上のイベントを主催しています。
原材料
原材料の品質は、芝システムのパフォーマンスにとって非常に重要です。ジュートからプラスチック、ポリエステルまで、カーペットの裏地として使用されるほとんどすべてのものが裏地の素材に使用されています。高品質の人工芝は、裏地にポリエステルタイヤコードを使用しています。
「草」の刃を構成する繊維はナイロンまたはポリプロピレンでできており、さまざまな方法で製造できます。ナイロンブレードは、ストリップにカットされるか、型を通して押し出されて、円形または楕円形の断面を持つ繊維を生成する薄いシートで製造することができます。押し出された製品は、生物学的草のように感じ、機能するブレードをもたらします。
クッションシステムは、ゴムコンパウンドまたはポリエステルフォームから作られています。ゴムベースの構成にはゴムタイヤが使用されることがあり、裏打ちに使用される材料の一部は、プラスチックまたはゴムのリサイクルプログラムからのものである可能性があります。パッドを縫い合わせるために使用される糸と上部のファブリックパネルは、システムの他の部分と同じ強度、色の保持、および耐久性の基準を満たす必要があります。すべてのコンポーネントを接着するために使用する接着剤の選択にも、注意と経験を適用する必要があります。
製造
プロセス
芝システムの「草」部分は、カーペットの製造に使用されるのと同じタフティング技術で作られています。
- 最初のステップは、独自の材料をホッパーで混ぜ合わせることです。芝に伝統的な緑色を与え、太陽からの紫外線から芝を保護するために、染料と化学薬品が追加されています。
- バッチが完全にブレンドされた後、大型のスチールミキサーに供給されます。バッチは、厚くてタフィーのような粘稠度になるまで自動的に混合されます。
- 次に、濃縮された液体は押出機に供給され、長くて細い材料のストランドに出ます。
- ストランドはカーディングマシンに配置され、緩いロープに紡がれます。緩んだロープは引っ張られ、まっすぐにされ、そして糸に織り込まれます。次に、ナイロン糸が大きなスプールに巻き取られます。
- 次に、糸を加熱してツイスト形状を設定します。
- 次に、糸はタフティングマシンに運ばれます。糸はタフティングマシンの後ろに串（リール）が付いたバーに置かれます。次に、タフティングニードルにつながるチューブを介して供給されます。針は芝の主要な裏地を突き刺し、糸をループに押し込みます。ルーパー、またはフラットフックは、針が引き上げられている間、ナイロンのループをつかんで解放します。バッキングが前方にシフトされ、針がもう一度
人工芝の成分がどのようにブレンドされているか。さらに後押しします。この工程は数百本の針で行われ、1分間に数百列の縫い目が行われます。ナイロン糸は人工芝のカーペットになりました。 - 人工芝カーペットは、ラテックスのコーティングを芝の下側に広げるディスペンサーの下で転がされます。同時に、強力な二次バッキングもラテックスでコーティングされています。次に、これらの両方が結婚ローラーに転がされ、それがサンドイッチに形成され、一緒に密封されます。
- 次に、人工芝をヒートランプの下に置いてラテックスを硬化させます。
- 芝は、均一な表面から浮き上がる房を切り取る機械を介して供給されます。
- 次に、芝は大きなv / lengthに丸められ、パッケージ化されます。その後、ロールは卸売業者に出荷されます。
インストール
人工芝の設置とメンテナンスは、その建設と同じくらい重要です。
- コンクリートまたは締固められた土である設備の土台は、ブルドーザーで水平にされてから、
人工芝のプロファイル。蒸気ローラー。芝が供給された後でも、不均一な表面は明らかになります。 - 屋外の用途では、下にある表面が雨水をほとんど吸収できないため、複雑な排水システムを設置する必要があります。
- 芝システムは、充填または非充填のいずれかです。充填システムは、設置後、砕いたコルク、ゴムペレット、砂（または混合物）などの材料が芝全体に広がり、繊維の間にすくい上げられるように設計されています。この素材は、繊維の刃を支えるのに役立ち、また、自然の草の表面の下の土のように感じる、いくらかのギブのある表面を提供します。ただし、塗りつぶされたシステムにはいくつかの制限があります。コルクなどの充填材が壊れたり、充填材が汚れて圧縮されたりすることがあります。いずれの場合も、ブレードはサポートされなくなります。メンテナンスには、すべての塗りつぶしの取り外しと交換が必要になる場合があります。
品質管理
人工芝の使用率が高く、プロのアスリートによる絶え間ない精査のため、新製品は開発中に多くのテストを受ける必要があります。 1994年に、米国材料試験協会（ASTM）は、人工芝システムの試験のための標準的な方法のリストを公開しました。芝システムの特性に関する20以上のテストが含まれています。
ASTMのテストの一環として、裏地の強度がテストされます。個々の房またはブレードを分離するのにかかる力も測定されます。房状の芝では、このテストは通常、関係する接着剤の強度を測定します。芝が摩耗に対してどの程度耐性があるかをテストするために、ASTMは、ばね鋼製の研磨ヘッドの下で生地を実行してファブリックをテストすることをお勧めします。別のASTMテストでは、芝がプレーヤーにどれだけ研磨されるかを測定します。 ASTMには、芝システムの衝撃吸収性を測定するテストもあります。また、ゲーム中または長時間のトーナメントプレイ中に芝がどれだけ立ち上がるかを確認するためのテストもあります。
製造工程でもいくつかの品質チェックが行われます。たとえば、AstroTurf Incorporatedによると、次の品質チェックが実行されます。原材料の19チェック、押し出しの8チェック、未完成生地の6チェック、完成生地の14チェック。
副産物/廃棄物
破損した人工芝のバッチは、損傷したナイロン糸と同様に廃棄されます。完成した芝は一般的にリサイクルされますが、人工芝として再利用されることはありません。設置場所から除去された土は、埋め立て地に運ばれ、廃棄されます。磨耗した古い芝は通常リサイクルされます。
人工芝と生物学的芝の環境への影響についての議論は続いています。どちらも大量の水の流出を引き起こし、下水問題を悪化させます。人工芝の原材料の製造には化学プロセスが使用されますが、スタジアム用途のほとんどの生物学的草は、維持のために肥料や農薬の形で化学物質を必要とします。
未来
人工芝システムと生物学的芝システムの両方のエンジニアリングと設計は絶えず改善されています。新しいスタジアムが建設されるにつれ、所有者と建築家は、より古風な雰囲気を構造に与えるよう努めます。これは通常、ドームや生物学的芝の使用を許可するドームがないことを意味します。
人工芝の最近の設置には、経済的ニーズと環境的ニーズの両方に役立つ新しい進歩が含まれています。大型の貯蔵タンクは、屋外設備の下に構築されています。水面から流れ出る水はタンクに貯められ、後で練習場や近くの芝生に水をやるのに使われます。
もう1つの最近の開発は、満たされた芝と生物学的草のハイブリッドです。人工芝を設置すると、ゴムや砂ではなく、土で埋められます。その後、草の種を土に植え、人工芝よりも高い高さまで育て、育てます。結果として得られる組み合わせは、生物学的芝の感触、外観、快適さと、人工芝の引き裂きやディボットに対する弾力性と耐性を兼ね備えています。もちろん、両方のシステムのすべてのメンテナンスも必要であり、ほとんどの屋内アプリケーションには適していません。
詳細情報
本
シュミット。 自然および人工の競技場：特性と安全機能。 ポートランド：Book News、Inc.、1990年。
その他
「製造情報」。 AstroTurfWebページ。 2001年12月。
ウィルソン、ニコラス。 充填された人工芝と従来の代替品との比較。 ポートランド：2000年。
スティーブン ゲリエロ
製造プロセス