运动木地板的表面性能及其研究历史

2021-05-12

　　作为直接与运动员接触的界面并提供运动性能支持、运动保护的面层地板，在运动员做出急停、跑、跳等动作时，在不妨碍其动作的前提下，需要最大程度的保证其安全；其次，作为专业的竞技比赛、训练、全民健身和娱乐场所，体育木地板必须能够提供良好的运动功能。所以面层地板表面性能就显其非常重要，如面层地板的表面硬度、表面防滑性能、表面粗糙度等。此外，作为日益商业化的体育产业，铺设在室内体育馆的体育木地板应具有良好观赏效果，满足电视转播等。面层地板更要提供满足以下方面要求的功能，如表面光泽度、表面流平性、表面耐磨性、表面耐污性、表面耐水性、表面耐溶剂性、表面耐擦洗性及表面抗刮伤性等等。而影响体育木地板表面性能的主要因素为表面防滑性能和表面粗糙度。
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　　本章以面层地板的表面防滑性能和表面粗糙度作为重点研究对象，尽而研究体育木地板的表面性能。

　　1.体育馆用木质地板的表面性质

　　指体育木地板面层地板设施能够满足人们参加不同竞技比赛、训练、健身和教学过程中的技术功能和安全保护功能。是以面层地板经涂漆处理（如体育木地板UV漆）后所反映出的表面滑动摩擦特性和表面漆膜粗糙度特性表征。


　　2.研究体育馆用木质地板主要表面性能的意义

　　体育木地板的表面涂漆在体育木地板的结构中占有十分重要的地位，专用体育木地板油漆经涂饰在体育木地板表面层后，油漆呈液态渗入木材纤维的管腔中，不仅极大的增加油漆与表面层地板的吸附能力，也与整个表面层地板有机地形成完整漆膜，从而提高体育木地板的使用寿命，还可通过对漆膜的调整，科学地确定表面层的滑动摩擦系数，表面漆膜的过于滞涩或光滑，也就是体育木地板表面漆膜的滑动摩擦系数过大或过小都易使运动员在运动中因失去重心而发生摔倒。当摩擦系数过大时，地面会很涩，运动员会因滑动困难而导致脚踝受伤；当摩擦系数过小时，运动员就无法控制其在地面上的滑动，会造成运动员在急停、转身、突然变速或起跳时的滑倒或扭伤。

　　2003年度中国男子职业篮球联赛（CBA）联赛，中国广州宏远队对山东队，四节比赛共摔倒24人次，平均每2分钟多就要摔倒1名运动员。是比赛过于残酷激烈吗？不！担任现场解说的体育评论员黄建翔调侃：“我们是在溜冰场上打篮球！”并质问：“中国的体育地板怎么了？”

　　体育木地板的表面有其特殊性，首先，作为直接与运动员接触的表面层，运动员做出跑、跳或急停等运动时，在不影响技术动作的情况下，应最大限度的保证其体育功能和安全性能，也就是体育木地板三大基本功能要求的运动功能和保护功能；其次，作为特定环境条件下使用的体育地板，必须能够提供良好的平面滑动特性，亦即体育木地板具备的运动功能。以篮球项目为例，其地面的滑或涩，都易造成运动员在急停、转身、突然变速或上篮时的滑倒或摔伤、扭伤等运动伤害；第三，评价体育木地板的表面特性，相关功能性指标应符合GB/T20239-2006中有关表面滑动摩擦系数符合的规定，即滑动摩擦系数在0.4～0.6范围内。专业的体育木地板不同于民用地板以美观、脚感舒适效果为主要目的，而体育木地板不仅具有民用地板的特性，同时也必须具备良好的表面滑动摩擦及满足特殊要求的表面漆膜粗糙度等特性。

　　3.体育馆用木质地板主要表面性能的研究现状和发展趋势

　　防滑涂料的开发利用己有多年的历史。国内最早开发生产防滑涂料的厂家是上海开林造漆厂，以后各大油漆厂也有批量生产。我国早期的防滑涂料一般采用黄砂、水泥作为防滑耐磨材料。防滑涂层视其采用的材料不同，可分为树脂基防滑涂层和金属基防滑涂层，视涂装方法不同又可分为淋涂防滑涂层和辊涂防滑涂层。

　　1991年，王晓明研究的一种双组份防滑耐磨涂料，用于自行车比赛的赛道，具有良好的耐磨耗、耐水和耐碱性。

　　1993年，周健，文亚平讨论了环氧双丙烯酸酯多烃基聚醚预聚物和多异氰酸酯预聚物的组成关系对涂层性能的影响，探讨了聚环氧双丙烯酸酯和聚醚聚氨酯互穿聚合物网络对涂层性能的影响，考虑了防滑涂料耐大气老化性、化学稳定性和耐磨性的影响，各项技术性能均达到或超过国外同类产品。

　　2000年，董育华，马克骏等研制CK-2型耐磨树脂经涂刷在实木地板表面，比普通地板表面耐磨性能提高了3～4倍。

　　2001年危民喜介绍了国外一种新型环氧树脂防滑涂料，该种涂料具有用于施工方便、对环境和人体健康无害的特点，易清洗、强度高、耐磨损，具有优良的防滑性能。

　　2002年，张学卿等人发表的防滑涂料的发展状况一文中阐述了防滑涂料的种类与配方和适用范围。

　　2003年，郑劲东研究的用于舰载飞机起降和停泊的甲板防滑涂层，根据材料和涂饰方法不同对航空母舰甲板进行喷涂或辊涂树脂基防滑涂层和金属基防滑涂层。

　　2005年，杨振乾，傅乐峰等人研究的新型运动木地板涂料，采用种子乳液聚合的方法，合成有机硅氧烷改性的丙烯酸酯复合乳液，以此为核心材料，配制运动地板涂层，研究结果表明涂层在耐磨、耐污和防滑方面表现优异。

　　2006年，由中船重工集团七二五研究所研制的具有国际先进水平的不含防滑粒料聚氨酯防滑漆，具有优良的耐磨性和优异的防滑性，其摩擦系数达到GJB5066《直升机甲板防滑漆规范》规定的摩擦系数要求。

　　在国外，基料通常选用普通的醇酸树脂、氯化橡胶、酚醛树脂或改性环氧树脂，这些树脂的耐候性、机械性能好。树脂中掺以硬而大的粒子，如廉价的石英砂或类似物，这些填充物粒大而突出于表面，产生较大的摩擦阻力，从而达到防滑的目的。在有关运动涂层的研究和标准上远远超前于我国。

　　1985年美国的MIC公司研制的聚氨酯防滑涂料，用空心玻璃球作填料，在其受重压后，仍比普通防滑涂料的防滑性高很多。

　　美国的AAMC公司报导的一种防滑涂料，基料是甲醛混合聚合物，胶含量仅7%，并加入填料和防滑颗粒，该涂料的柔韧性和耐磨性极高，涂于航空母舰甲板上，能承受上千架次的飞机高速着舰时巨大的冲击和摩擦。

　　日本旭东公司研制的一种为减少防滑粒子的擦伤性涂料，是将使用高填充橡胶作为硬性环氧树脂的填充剂，得到了很好的防滑效果。

　　1992～1999年，美国的军用标准中（MIL-C-24667ANAVI和MIL-C-23003ASH），公布的两项防滑涂料的专利，其防滑均可达到0.7以上。

　　1999年，德国用乙烯共聚物制空心球作防滑剂，其附着性特别好，其空心球在压力下破坏，以坚固的小盆状留在涂层表面。达到良好的防滑效果。

　　英国1960年发明了一种滑动摩擦系数检测仪，起初用于测试公路路面的摩擦系数，后来被广泛应用到更多的领域中的测试中（图2-1），该种测试仪也是目前国际权威检测机构进行滑动摩擦系数所采用检测仪器之一。德国采用的是模拟人的脚型，测试时模拟机器人与被测试面层地板涂层产生一正压力，并原地进行旋转，通过信号传输与转换得出被测试面层地板涂层的滑动摩擦系数（图2-2）。

　　目前我国对体育木地板滑动摩擦系数项进行测试所采用的标准为GB/T20239-2006《体育馆用木质地板》，其标准中有关滑动摩擦系数值与FIBA认可的DIN18032.2-2001标准中的滑动摩擦系数值相一致。采用的检测仪器为图1和图2所示的测试仪。

图 1 体育运动木地板阻力测试仪（防滑系数检测）

图 2 运动木地板摩擦系数测试仪