人造草坪的技术发展及应用近年来，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。
本文重点介绍了国内外人造草坪的技术发展和市场应用情况，并就人造草坪与天然草坪的使用维护成本作了详细比较分析。
Recently, high grade artificial turf is widely used in international games thanks to its excellent performance on stability, maintenance, sliding resistance, the grass-like surface, and so on. This article focuses on the technology developmentof artificial turf and the fiber, in terms of analyzing the usage and maintenance costs of both artificial turf and lawn, as well as the world market, the author presents that it is time for domestic artificial turf producers to speed up development to meet the strong market potential.1人造草坪发展概况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，并激励重要的足球俱乐部，如皇家马德里、巴塞罗那、阿甲克斯等足球俱乐部适应人造草坪的比赛场地。
其后的莫斯科欧洲足球锦标赛、西班牙的Francophnio世界足球锦标赛比赛场地也相继使用了人造草坪。
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。
对于人造草坪技术发展来说，保障活动人群的安全是首要任务。
依据加拿大Fieldturf公司的应用研究结果，与天然草坪的安全性能相比，在人造草坪上从事运动或赛事的运动员其肌肉拉伤概率可下降74%，韧带撕裂可下降32%，脑部外伤可下降55%，颈部伤害可下降47%。
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，依据Fieldturf公司对15 000 个人造草坪项目的实施经验，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%，厨房设施类回报率在75% ～125%，浴室类20% ～120%，游泳池为20% ～50%。
在人们观赏足球、网球、曲棍球等的电视直播节目时，人造草坪的色泽和外观也取得了视觉效果上的很大成功，而此时的欧洲市场，以PE和PP为主体的聚烯烃人造草坪纱也已形成了工业化生产规模。
继纤维化扁丝草坪之后，菱形、扁平形、低腰三角形截面的异形单丝草坪纱、双组分或三组分草坪纱也相继进入市场。
近年来，人造草坪纱的弹性回复率、纤维表面特性和生物力学性能（Biomechanical）等都取得了明显的改进。
人造草坪不需要割草修整，亦不需灌溉用水。
废旧草坪的纤维、底布和填垫层可以100% 回收再利用。
目前人造草坪的研究开发、生产、品质检测、安装、维护以及废旧草坪回收已形成了完整的产业链。
因此，人造草坪不仅具备优良的使用性能，还具有环境友好特征。
良好的使用性能和环境友好特征促进了人造草坪市场的不断发展。
Fieldturf公司的人造草坪项目已达 1.5 万个，该公司航空级别的人造草坪已用于香港国际机场、旧金山国际机场、休斯敦机场和美国海军航空兵基地。
荷兰TenCate 公司的人造草坪已用于2000年悉尼奥运会、2004年的雅典奥运会和2008年北京奥运会的曲棍球比赛场地。
2009年6月，国际足球联合会将人造草坪称为“足球运动的未来”并对欧洲体育运动设施建设及人造草坪在全球的使用前景持十分乐观的态度。
足球是全球有着最大参与和观赏群体的体育运动之一，对于合成纤维草坪产品来说是一个巨大的市场，也是一个高技术含量、对环境友好性要求较高的领域。
2人造草坪纱的生产及技术特征2.1人造草坪纱的制造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。
正式比赛场地使用的人造草坪纱对品质的要求较为严格，通常生产设备选用Φ100 mm螺杆挤压机，采用双纺丝组件形式，纺丝头直径Φ425 mm，设备产能在250 ～350 kg/h之间，生产线加工速度250 ～450 m/min。
目前人造草坪加捻纱可使用Oerlikon Barmag（欧瑞康巴马格）公司的DD2000GT加捻机，该设备可加工PA、聚烯烃草坪纱等，加工纤度范围在8 000 ～14 000 dtex之间，生产速度70 ～250 m/min，纱线捻度可控制在20 ～40 捻/m。
在加捻纱生产中也可以选用瑞士Rieter（立达）公司的DT660型加捻机，加工速度70 ～250 m/min，加捻纱卷装重量 6 kg。
变形加工一般使用8×550 dtex、6×200 dtex的草坪纱。
在加工螺旋形包敷纱时多使用8×550 dtex、6×2 000 dtex规格的原丝，螺旋形包敷用纱多为涤纶DTY，成品纱螺旋形包敷数可达30 ～55 个/m。
人造草坪编织通常采用簇绒或机织工艺，而美国Berkshire公司开发的专用于曲棍球比赛场地的草坪“Elite”则采用了针织工艺。
用于正式比赛的美国Polyturf公司XTP系列簇绒人造草坪使用11 000 dtex 的PE单丝草坪纱，纱厚150 μm。
其簇绒工艺为：隔距0.5 英寸，每码成圈数108 ±10，每平方码成圈数7 776，绒高60 mm，产品克重147 kg/m2。
该人造草坪的基本性能要求为：色牢度≥7（蓝卡），灰卡≥4，抗UV稳定性＞6 000 h，水透过率在±15 加仑/（m2 • min）以内。
2.2人造草坪纱的品种与技术特征人造草坪纱的品种呈多样化发展趋势，诸如双色草坪纱、单色包敷纱、单色变形纱、双色包敷纱、加捻纱和变形包敷纱等。
LLDPE、HDPE和PP人造草坪纱的纤度范围在 1000 ～2 000 dtex之间，PA草坪纱多在500 ～900 dtex之间，通常需要 6 ～8 股单纱合并而成6 600 ～12 000 dtex成品纱而用于下一步织造。
环境和景观用单丝类草坪纱，采用PP或PE为原料，单纱纤度1 100 ～2 000 dtex，纱厚110 ～150 μm，纤维截面呈扁平形，草坪纱规格包括8 800、11 000、16 000 dtex等3 种。
该产品为双色纱，具有抗UV性能。
运动领域的单丝类草坪纱多采用PP或PE为原料，单纱纤度在 1 100 ～ 2 000 dtex之间，纱厚110 ～270 μm，纤维截面呈菱形，草坪纱规格8 800/11 000/16 000 dtex。
该产品也为双色纱，具有抗UV性能。
运动场地草坪所用扁平纱或裂膜型扁平长丝类草坪纱多以PP或PE为原料，单纱纤度 5 500 ～20 000 dtex，厚度60 ～110 μm，纤维截面呈矩形，草坪纱规格 6 600 ～11 000 dtex。
该产品呈田园绿色或橄榄绿色，具有抗UV性能。
使用PP或PE为原料的扁平纱或裂膜型扁平长丝草坪纱，一般用于陆地铺敷草坪。
单纱纤度 5 500 ～11 000 dtex，厚度60 ～110 μm，纤维截面呈矩形，草坪纱规格 6 600 ～11 000 dtex。
该产品也呈田园绿色或橄榄绿色，具有抗UV性能。
表 1 为比赛场地用人造草坪纱的品质指标。
3人造草坪及其纤维技术的新进展目前人造草坪纤维技术的研究与开发正进入一个以聚合物材料、人造草坪制造工艺和纤维材料生物力学为突破点的革新时期，开发柔软、强度高、使用寿命长的高性能草坪纱是企业生存和发展的需要。
如Fieldturf公司将新型聚合材料、加工工艺和纤维结构研究作为企业发展和拓展市场的 3 个基点。
该公司开发的被誉为“革新性的人造草坪纱”新品种具有如下特点：①原料聚合物有良好的抗撕裂性和抗降解性能，同时开发了具有超强抗紫外线功能的树脂产品；②Fieldturf公司和合成材料加工企业德国Motor公司合作，采用最新的精密挤压成形系统，以确保草坪纱具有良好的品质，即赋予草坪纱优良的强力和完美的纤维表面反射特性；③新型草坪纱具有错综交互的凹面和隆脊表面结构，改善了纤维的断裂点，并赋予纤维类似天然草坪的风格。
预计在未来数年中，单丝人造草坪纱所占市场份额将有较快增长。
3.1高性能三组分单丝草坪纱的研究双组分纺丝工艺是改善人造草坪纱品质最为实用的方法之一。
但在复合纱的牵伸加工中，两种聚合物组分易剥离的缺陷限制了它的广泛使用。
为此，德国Reimotec公司开发了三组分复合草坪纱单丝，即使用LLDPE为皮层，以使单丝表面具有较低的摩擦系数，PA为芯层，可赋予纤维最佳的弯曲回复性能，而两种基本组分之间的第三组分即粘合层可明显改进皮芯组分剥离分层的状况，从而使人造草坪单丝的弹性回复性和表面摩擦系数得以兼顾。
随着纳米技术的发展，可添加纳米尺寸的粉末，旨在实现草坪单丝的功能化，改进草坪纱的抗霉菌性和阻燃性。
将添加纳米银活性物质的LLDPE作为皮层，芯层使用PA原料起支撑作用，中间的粘合层添加纳米尺寸的氧化铝活性物。
纤维芯部分有两个空穴。
这种功能化的纳米三组分单丝对于人造草坪纱来说，是一种全新结构的产品。
3.2新型人造草坪纱变形纱以及具有特殊柔软手感的单丝已成为新一代草坪用纱。
近年来，一步法双色纱，不同截面以及各种不同厚度的单丝草坪纱已进入市场。
捷克Lanex公司开发出一种截面呈几何形的单丝，用作人造草坪纱。
如使用LLDPE为原料、截面为菱形的单丝纱，单纱规格200/1 100/1 375 dtex，通常将 6 ～8 股单纱合并成8 800 ～12 000 dtex草坪纱再进行织造。