چمن مصنوعی مزیت دیگر برای توسعه صنعت تافتینگ

تولید چمن مصنوعی از سال ۱۹۶۰ توسط شرکت ‏Chemstrand‏ که بعدها به نام ‏Monsanto Textiles Company‏ شهرت یافت، آغاز گردید. تولید این محصول با استفاده از فرآیندهایی مشابه فرآیندهای انجام شده در صنعت کفپوش صورت می گیرد.‏

چمن مصنوعی در مناطقی به کار می رود که امکانات لازم برای رشد چمن های طبیعی فراهم نیست و یا این که نگهداری آن به نحو مطلوب، غیر ممکن یا مشکل باشد. این نوع کفپوش ها عمدتاً در استادیوم های ورزشی به کار می روند. البته استفاده در زمین های ورزشی تنها بخشی از کاربرد چمن های مصنوعی است. دوام این لایه ها، هزینه پایین نگهداری، عدم نیاز به آبیاری و ظاهر طبیعی آنها سبب شده است که این تولیدات در محدوده وسیعی از کاربردها مورد استفاده قرار گیرند که از جمله آنها می توان به کاربرد در محوطه های چمن کاری عمومی مانند میادین شهرها، حاشیه اتوبان ها و بزرگراه ها، زمین های بازی کودکان، کناره استخرها، چشم اندازها و محوطه های داخلی ساختمان ها اشاره کرد. این چمن ها در مکان های تفریحی، مشکل گل آلوده شدن زمین در هنگام بارش باران را ندارند و در چمن کاری های مصنوعی اتوبان ها و بزرگراه ها، خطرات و مشکلات مربوط به آبیاری فضاهای سبز را حل نموده اند. همچنین در مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند و یا نمی توان آبیاری مطلوبی برای چمن ها انجام داد، چمن های مصنوعی گزینه های مناسبی به شمار می روند.

یکی دیگر از مزایای استفاده از چمن های مصنوعی، صرفه جویی اقتصادی است، زیرا چمن های طبیعی را حداقل یک بار در هر فصل باید با چمن های جدید جایگزین نمود که این کار مستلزم صرف هزینه و وقت می باشد. علاوه بر آن هزینه نگهداری آنها نیز مزید بر علت است. اما در مورد چمن های مصنوعی تنها یک بار نصب کافی است و بعد از نصب، سال ها بدون نیاز به نگهداری قابل استفاده هستند.

چمن های مصنوعی در زمین های فوتبال
فوتبال ورزشی است که در آن بازیکنان تماس های فیزیکی زیادی با سطح زمین دارند و تکل زدن و سر خوردن از جمله حرکات اجتناب ناپذیر در این ورزش می باشد. در بررسی ویژگی های مورد نظر برای یک چمن مصنوعی، علاوه بر عکس العمل میان سطح و توپ، بر هم کنش میان بازیکن و سطح، سایش پوست بازیکن و نیز دوام چمن مصنوعی معیارهای تعیین کننده ای هستند.

چمن های مصنوعی که در ابتدا ساخته شده بودند، به دلیل دارا بودن اتصالات ضعیف و سایش و اصطکاک زیاد نخ ها، برای استفاده در این ورزش کاملاً مناسب نبودند و بازیکنان مجبور می شدند در مواقع استفاده از زمین های دارای چمن مصنوعی، از پیراهن آستین بلند و شلوار استفاده کنند تا از رسیدن آسیب به پوست خود جلوگیری نمایند. اما امروزه با پیشرفت هایی که در تولید چمن های مصنوعی حاصل شده است، استفاده از آنها در زمین های فوتبال افزایش یافته و به جای چمن های طبیعی از فیلامنت های مصنوعی همچون پلی پروپیلن، پلی اتیلن و پلی آمید استفاده می شود که در واقع این فیلامنت ها خاب های چمن مصنوعی را تشکیل می دهند. خاب این چمن ها مانند چمن های طبیعی در زمین ریشه دار نیستند، بلکه در یک پارچه زمینه جاسازی شده اند. بدین صورت که در طول عملیات تافتینگ، فیلامنت ها به فرم لوپ (حلقه) در پارچه قرار داده می شوند و در مرحله بعد برش می خورند. برای جلوگیری از لغزیدن فیلامنت ها، پشت این لایه را با ماده مخصوصی پوشش می دهند. ‏

در سال ۲۰۰۵ که فدراسیون فوتبال اروپا (‏UEFA‏) و فدراسیون بین المللی فوتبال (‏FIFA‏) استفاده از جدیدترین نسل چمن های مصنوعی را مجاز نمودند، چمن مصنوعی رسماً به دنیای فوتبال وارد شد. قبل از آن بررسی های زیادی در زمینه تدوین استانداردهای کیفی برای چمن های مصنوعی، خواص فیزیکی مربوط به اتصالات، اصطکاک، غلتیدن و انعکاس توپ در آنها، احتمال ایجاد آسیب توسط آنها برای بازیکنان و همچنین مسائل اقتصادی مربوطه انجام شده بود. یکی از نتایج این بررسی ها این بود که استفاده از چمن های مصنوعی محدودیت زمانی نداشته و مستقل از شرایط آب و هوایی است. در حالی که عمر مفید یک زمین چمن طبیعی تنها به اندازه ۶۰۰ ساعت بازی فوتبال است. ‏
یکی دیگر از دلایل رشد استفاده از چمن های مصنوعی، معماری مدرن استادیوم های ورزشی است. از آنجا که اکثر استادیوم های جدید کاملاً سقف دار هستند، چمن های طبیعی نمی توانند در آنها هوا و نور کافی دریافت کنند.

‏ 
نسل سوم چمن های مصنوعی
امروزه در زمینه سیستم های تولید، نوع نخ و لایه های زیرین این کفپوش ها پیشرفت های قابل توجهی حاصل شده است. چمن های مصنوعی اولیه دارای خاب های کوتاهی بودند و به منظور ایجاد یک سطح محکم و فرش مانند، با تراکم بالایی تولید می شدند. از چمن های نسل اول هنوز هم در زمین های هاکی و در چمن کاری چشم اندازها استفاده می شود. از جمله معایب این نوع چمن ها می توان به لغزش زیاد و خواص سایشی نامناسب آنها اشاره کرد که هر دوی این عوامل موجب افزایش احتمال وارد آمدن آسیب به بازیکنان فوتبال می شد.
برای نسل دوم چمن های مصنوعی راه کار استفاده از پرکننده های شنی ارائه شد که موجب بهبود خواص لغزشی آنها گردید. با این حال پس از مدتی شن ها فشرده می شدند و اتصالات لایه ضعیف می شد، در نتیجه مجدداً احتمال آسیب رسیدن به بازیکنان افزایش   می یافت.

نسل کنونی چمن های مصنوعی (نسل سوم) دارای خاب های بلندی هستند. ماده پر کننده در آنها ترکیبی از شن های سیلیسی و ذرات لاستیکی است که هرگز فشرده نمی شوند (شکل۱). انواع جدید نخ از جمله نخ های تشکیل شده از چندین مونوفیلامنت به همراه سیستم های لایه گذاری پیشرفته، ویژگی های بهینه ای به این چمن ها می دهد. ضریب اصطکاک پایین، اتصالات مناسب و خواص مربوط به انعکاس توپ در آنها با چمن های طبیعی برابری می کند و اینها همه سبب شده اند که امروزه از چمن های مصنوعی به عنوان یک پوشش مطلوب در زمین های فوتبال استفاده شود. در حال حاضر استادیوم های بزرگی در سالزبرگ، اتریش و برن (در سوئیس) با چمن های مصنوعی مجهز شده اند. ‏
‏    ‏

شکل۱- نسل سوم چمن های مصنوعی با خاب بلند برای زمین های فوتبال ‏

چمن های مصنوعی با خاب کوتاه
از چمن های مصنوعی با خاب کوتاه در زمین های مخصوص ورزش هایی چون هاکی، تنیس، کریکت، بیس بال، گلف و … که در آنها بازیکن تماس مستقیم با سطح زمین ندارد، استفاده می شود. بنابراین در این چمن ها اهمیت مسئله سایش به اندازه چمن های مورد استفاده در زمین فوتبال آن قدر زیاد نیست، اما در عوض ویژگی های مربوط به انعکاس توپ و یکنواختی سطح از اهمیت بیشتری برخوردارند.

جالب است که اخیراً فدراسیون بین المللی هاکی (‏FIH‏)، زمین های دارای چمن های مصنوعی را تنها سطوح مورد تأیید برای مسابقات هاکی اعلام نموده است. چمن های مصنوعی مورد مصرف در ورزش هاکی را می توان بدون استفاده از پرکننده های شنی سیلیکونی نیز تولید کرد. امروزه این گونه چمن ها به جای پلی آمید اغلب از نخ های خام و یا تکسچره شده ‏PE‏ و ‏PP‏ و بسیار شبیه چمن های مصنوعی با خاب بلند ساخته می شوند (شکل۲).      ‏

شکل۲- نخ های مورد استفاده در چمن های مصنوعی

مقاومت در برابر اشعه فرابنفش
در بعضی از کشورها مانند کشورهای اروپای شمالی، کمبود نور خورشید مانع از رشد چمن های طبیعی می شود، حال آن که در برخی مناطق مانند نواحی جنوب استوا، نور و گرمای شدید و آب و هوای خشک، رشد آنها را با مشکل مواجه می نماید. در هر کدام از این مناطق، چمن های مصنوعی می توانند جایگزین مناسبی برای چمن های طبیعی باشند. اما دوام این کفپوش ها به مقاومت نخ های موجود در ساختمان آنها در برابر اشعه ماوراء بنفش وابسته است. همچنین به دلیل این که نخ ها در معرض هوای آزاد قرار دارند، خواص فیزیکی شان ممکن است دچار تنزل شود. با استفاده از رنگدانه های با ثبات و مواد شیمیایی مقاوم کننده در تولید نخ های مورد مصرف در چمن های مصنوعی می توان بر این مشکلات غلبه نمود. امروزه با تولید چمن های مصنوعی ساخته شده از این نخ ها، حتی مناطقی مانند کشورهای عربی و استرالیا که دارای آفتاب شدید هستند، توانسته اند از این چمن ها استفاده نمایند.

تابش سطحی یعنی آفتابی که به زمین می رسد، نه تنها به عرض جغرافیایی بستگی دارد، بلکه به میزان ابر آلودگی متوسط در آن منطقه و مقدار رطوبت هوا نیز وابسته است. تولید کنندگان چمن مصنوعی برای سنجش مقاومت نخ های مورد مصرف خود، از دستگاه ‏Weather-O-Meter‏ استفاده می کنند که توسط آن، درصد تغییرات استحکام کششی نخ ها پس از ۱۳۰۰۰ ساعت قرار گیری در این دستگاه، اندازه گیری می شود (شکل۳). نخ هایی که استحکام کششی آنها به بیش از ۵۰% مقدار اولیه می رسد، از نظر استاندارد ‏N ISO 4892-2 / former DIN-53387-1B‏  مورد تأیید هستند. این درصد، میزان مقاومت نخ ها در برابر اشعه فرابنفش به مدت ۱۰ سال، در صورتی که به طور میانگین در معرض ‏Klangley/year‏۱۰۰ قرار گیرند، را نشان می دهد. لازم به ذکر است که ‏‎ Klangleyواحد تشعشع خورشید مساوی یک گرم کالری است. شکل۴ نقشه تشعشع خورشیدی در مناطق مختلف زمین را نشان می دهد.

‏   
شکل۳- نمودار حاصل از اندازه گیری افت استحکام کششی نخ های چمن مصنوعی در دستگاه ‏Weather-O-Meter‏  ‏