人工芝：アストロターフから現代のハイブリッドサーフェスへ
背景
人工芝は天然芝を模倣するように設計された合成表面です。本物の芝が育たない、または維持管理が非現実的な場所（スポーツスタジアム、アリーナ、遊び場、都市部の屋上など）で広く使用されています。
歴史
1950年代初頭に発明されたタフティング工程により、大きな針アレイを使用して繊維をバッキングに挿入できるようになりました。1960年代、フォード財団が都市部の遊び場用合成プレーイングサーフェスの開発を委託。最初の設置は1964年、モーゼスブラウンスクールのケムグラスでした。2年後、ヒューストンのアストロドームで初のプロ屋内試合が人工芝で行われ、ブランド名アストロターフが誕生しました。
1970年代には急速な摩耗、継ぎ目破損、表面温度上昇が安全懸念を引き起こしました。摩擦熱傷と予測不能なボール挙動への初期の苦情にもかかわらず、NFLとスタンフォード研究所は1974年に、プロフットボール選手に健康被害がないと宣言しました。
1990年代にはノスタルジア、芝生物学の改善、怪我関連の懸念により、主要スタジアムで天然芝への回帰が見られました。それでも、メンテナンスの低さ、通年利用可能、設計された排水性により人工芝は人気を保ちました。現代システムでは、ブレードが圧縮されないようインフィル材を用い、天然芝に近い外観と感触を実現しています。
原材料
品質の高いバッキングが重要です。耐久性のためポリエステルタイヤコードがよく使用されます。ブレードはナイロンまたはポリプロピレン製で、薄いシートをストリップに切断するか、金型押出しで円形または楕円形繊維を作ります。クッション層は通常ゴム化合物またはポリエステルフォームを組み合わせ、リサイクルタイヤゴムが使われることもあります。
製造プロセス
- 専用染料、UV安定剤、その他添加剤をブレンドし、定番の緑色と耐候性を実現
- 混合物をスチールミキサーに投入し、濃厚なタフィー状になるまで混練
- 長いストランドに押出し、カード加工と紡績でヤーンに
- 数百本の針を持つマシンでヤーンをバッキングにタフティング、密な繊維カーペットを形成
- 裏面にラテックスコーティングと二次バッキングを施し、熱硬化でラミネート
- 突出したタフトをトリミング、大型ロールに巻いて出荷
設置
- サブベース（コンクリートまたは締固め土）をブルドーザーと蒸気ローラーで平坦化、滑らかな表面を実現
- 屋外サイトでは水たまり防止のため排水システムを設置
- 芝を敷設、ステープルまたは接着剤で固定
- 充填式システムでは、砕いたコルク、ゴムペレット、または砂を撒き、均等に分布
- ローラーで転圧、追加インフィルでトップドレッシングしブレード支持を確保
- エッジをトリミング、ボーダー固定、最終品質検査
品質管理
米国材料試験協会（ASTM）が合成芝に関する24以上の標準試験を定めており、バッキング強度、タフト接着、耐摩耗性、衝撃吸収、プレー条件下での耐久性をカバー。主要メーカーは原材料検査から完成品検証まで、全段階で厳格な社内チェックを実施。
副産物と廃棄物
不良バッチと損傷ヤーンは廃棄。完成芝は通常リサイクルされ再利用は稀。現場整備廃棄物は埋立処分、摩耗芝はリサイクルプログラムで再利用。人工・天然両芝とも排水が地域下水システムに負担をかける可能性ありますが、人工芝は天然芝維持に必要な継続的化学投入を回避できます。
将来
現在の革新は、土壌インフィルに天然芝を播種した人工バッキングを組み合わせたハイブリッドシステムに焦点を当て、合成芝の強靭さと天然芝の美観を両立。屋外設置では雨水貯留タンクが一般的になり、流出水を隣接フィールドや芝生の灌漑用に貯蔵。建築家は天然芝を収容しつつ持続可能な排水と冷却ソリューションを統合したオープンエアまたはドーム設計を好む傾向にあります。
さらに学ぶには
書籍
Schmidt, Natural and Artificial Playing Fields: Characteristics and Safety Features. Portland: Book News, Inc., 1990.
オンラインリソース
AstroTurf Web Page (accessed December 2001).
Wilson, Nicholas. A Comparison of Filled Artificial Turf with Conventional Alternatives. Portland, 2000.
Steven Guerriero
製造プロセス