使用頻次對木質體育地板表面粗糙度影響分析*

劉珊杉　劉一楠　何金存　周志芳　王宏棣

（黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱　150081）

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使用頻次對木質體育地板表面粗糙度影響分析*

劉珊杉劉一楠何金存周志芳王宏棣**

（黑龍江省木材科學研究所，哈爾濱150081）

摘要：通過分析使用頻次與木質體育地板表面粗糙度系數Rz、Ra、Rq和光澤度系數之間的關系發(fā)現：實際使用頻次對木質體育地板表面漆膜磨損程度的影響較大，地板表面粗糙度會隨著使用頻次的增加呈現先減小后增大的趨勢，而地板表面光澤度則隨著使用頻次的增加而減??；地板表面的漆膜會隨著使用頻次的增加而變薄、脫落。根據試驗結果，提出關于體育場館木質體育地板的使用和企業(yè)在地板生產工藝方面的相關建議。

關鍵詞：木質體育地板；表面粗糙度；表面光澤度；使用頻次

*黑龍江省財政自擬項目“外在因素對運動木地板防滑性能影響研究”（HCZ201304）

體育館用木質地板(以下簡稱體育木地板),是一種具有獨特功能、符合生物力學特性的專用地面工程復合材料,是體育館設施的重要組成部分。體育地板的表面性能是決定運動員在運動過程中表現的關鍵因素之一，良好的摩擦性能和平整度，能夠對運動員的身體起到良好的保護作用，同時又能使其發(fā)揮出自身的水平[1- 2]。影響體育木地板表面性能的因素很多，其中，地板的表面粗糙度和光澤度是直接反映地板表面漆膜平整度和耐磨性能的主要指標。在使用過程中，由于運動鞋與地板表面的相對摩擦使地板表面的漆膜受到一定程度的磨損，從而使地板表面的粗糙度和光澤度產生相應的改變。本研究選擇上海市的8個體育館，通過測量場地不同區(qū)域地板表面的輪廓最大高度（Rz）、輪廓算數平均偏差（Ra）、輪廓均方根差（Rq）和光澤度系數[3]，分析了使用頻次對體育木地板表面漆膜磨損程度的影響。

1　試驗材料與方法

1.1材料及儀器

木質地板，為上海美凱公司生產的木質體育地板M18A；表面漆膜，為德國堅弗UV漆；實測地點及相關參數見表1。

檢測儀器為SIN- WG60通用型光澤度儀，符合國際標準ISO- 2813和中國國家標準（GB/T9754）中的測量條件，所得參數為經過涂飾處理后的木制品表面光澤度[ 4 - 5 ]。投射角度60°，測量光斑8 mm×4 mm，分度值0.1 Gu，重復性0.2 Gu，復現性0.4Gu，示值誤差10Gu。

表1　 K- S檢驗結果

Mitutoyo SJ- 201便攜式表面粗糙度測量儀，符合中國國家標準《產品幾何技術規(guī)范表面結構輪廓法木質件表面粗糙度參數及其數值》（GB/T 12472- 2003）中的測量條件，用于測量體育木地板表面粗糙度參數為Rz（輪廓最大高度，μm）、Rq（輪廓均方根偏差，μm）和Ra（輪廓的算術平均偏差，μm）[6]。Ra與Rq計算公式

式中，Z(x)為被評定輪廓在任一位置距X軸的高度，μm；l為取樣長度，25 mm。

1. 2試驗方法

選取位于上海市不同區(qū)域的學校體育場館進行測試，試驗要求供試體育場館符合以下條件：（1）擁有穩(wěn)定的使用人數和使用時間（通常學校的體育場館學生人數和使用時間較為規(guī)律）；（2）體育場館所鋪設的地板表面涂飾工藝相同，且使用同種漆膜；（3）體育場館內所鋪設地板均由同一生產商制造鋪裝。最終選取了表1中的8個學校的體育場館作為試驗對象。

通過儀器測試及場館內部的自有環(huán)境記錄，獲取體育場館內部溫度、濕度等參數；通過咨詢體育館負責人、統(tǒng)計學生上課及社團活動的時間和人數，計算出體育館使用頻次的總量；根據美凱公司的安裝記錄，獲得地板的結構和表面材質的類型。

使用通用型表面光澤度測量儀和Mitutoyo SJ- 201便攜式表面粗糙度測量儀，測定同一場地不同區(qū)域地板表面的光澤度系數和表面粗糙度系數；通過計算不同區(qū)域地板表面光澤度和粗糙度系數的平均值及標準偏差，分析地板的使用時間及使用頻次對木質地板表面粗糙度的影響[6]。

2　結果與分析

在使用頻次較少的情況下，地板表面最大輪廓高度Rz的值相對較大（圖1），這是為了保證運動員在場地上運動時，地板與運動鞋之間的摩擦力能保持在一個相對安全合理的范圍內。因此，地板的表面漆膜被設計成具有細小凹凸紋理，同時又兼顧一定的耐磨性[7 - 9 ]。隨著使用頻次的增加，地板表面的最大輪廓高度會首先呈現出下降的現象。

圖1　使用頻次對地板Rz的影響

這是由于隨著使用頻次的增加，體育木地板表面的紋理被逐漸磨平，最大輪廓高度也隨之降低，地板表面變得更加平整。當使用頻次繼續(xù)增加，地板表面的漆膜會被進一步磨損，部分區(qū)域的地板表面漆膜甚至完全脫落。此時，由于木材本身表面輪廓凹凸變化較大，地板表面的最大輪廓高度又會顯著增加。

對實測地吳淞中學體育館地板的表面觀察發(fā)現，其表面未出現明顯的漆膜脫落現象；而對尚德實驗學校體育館地板的觀察能夠發(fā)現，地板表面的漆膜有明顯的脫落現象，且部分區(qū)域的木材表面已經被嚴重磨損，更加直觀地表明使用頻次對木質體育地板表面漆膜的磨損和破壞程度。

圖2　使用頻次對地板Ra的影響

圖3　使用頻次對地板Rq的影響

圖2中所顯示的Ra的變化趨勢與圖1基本一致，即Ra會隨著使用頻次的增加先降低后升高。由于體育地板在使用初期的表面輪廓凹凸紋理比較明顯且較為均勻，因此輪廓平均偏差較大；當經過一段時間的使用磨損后，部分區(qū)域的地板表面紋理被磨損變平，輪廓平均偏差也相應減小。長期使用的地板，由于經常性的磨損，導致了部分漆膜的消失，露出木材本身的紋理使Ra變大。在圖3中也發(fā)現了類似的規(guī)律，與Rz、Ra不同的是，在使用頻次不高的情況下Rq的數值比較接近，這說明地板表面的輪廓偏差比較均勻；但是在長期使用后，地板表面的輪廓偏差之間的差異會顯著增大，說明被測試地板表面漆膜的部分脫落造成了地板表面紋理變化的差異。

圖4　使用頻次對地板表面光澤度的影響

結合表2和圖4可以發(fā)現，被測試地板的表面光澤度隨著使用頻次的增加而降低，這說明地板表面漆膜在投入使用初期，雖然表面具有一定的凹凸紋理，但是較小尺度上表面依然具有較高的光澤度。隨著使用頻次的增加，地板表面的紋理雖然被磨平，但是表面卻有許多細微的劃痕使表面光澤度降低。當使用頻次進一步增加，表面漆膜被磨掉露出實木表面，地板表面光澤度會進一步降低。

表2　地板表面粗糙度及光澤度系數

3　結論與建議

3.1測試結果表明，使用頻次對木質體育地板表面粗糙度的影響較為顯著；地板未多次使用時，表面漆膜會具有一定的凹凸紋理，隨著使用頻次增加，地板表面紋理被磨平，表面粗糙度呈下降的趨勢；當使用頻次進一步增加，地板表面漆膜被磨掉，表面粗糙度又會顯著升高。同時，木質體育地板表面光澤度會隨著地板使用頻次的增加而降低。

3.2通過測試分析發(fā)現，使用頻次對木質體育地板表面漆膜的粗糙度和光澤度影響顯著，因此建議在實際使用過程中，工作人員應注意體育場館的定期維護和保養(yǎng)，同時加強管理，要求入場活動人員穿著干凈柔軟的室內用運動鞋，防止對地板表面漆膜造成不必要的損傷。體育場館內應保證相對穩(wěn)定的溫濕度，避免強光長時間照射而造成的地板表面漆膜的老化。

3.3地板生產企業(yè)應在生產加工過程中優(yōu)化涂飾工藝，適當增加產品涂飾的厚度和質量[10]。在涂飾面漆時，注意保證干燥時間和加工環(huán)境的溫濕度，使地板表面漆膜的平整度和硬度達到要求。地板生產企業(yè)對其生產銷售的體育地板產品應進行定期的回訪，完善售后保養(yǎng)等服務。

參考文獻

［1］王宏棣.體育館用木質地板結構與性能的研究［D］.北京：中國林業(yè)科學研究院博士學位論文, 2008.

［2］陳豪杰,李黎,王宏棣.體育地板滑動摩擦系數研究［J］.木材加工機械, 2007（4）: 25 - 28.

［3］國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GBT 12472- 2003.產品幾何量技術規(guī)范(GPS)表面結構輪廓法木制件表面粗糙度參數及其數值［S］.北京：中國標準出版社，2003.

［4］ISO- 2813- 2014, Paints and varnishes; Measurement of specular gloss of non- metallic paint film at 20 degrees, 60 degrees and 85 degrees［S］. Iiternational organization for standardization, 2014.

［5］國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局. GB/T9754- 2008,色漆和清漆不含金屬顏料的色漆漆膜的20°、60°和85°鏡面光澤的測定［S］.北京：中國標準出版社，2008.

［6］白雪，宋魁彥.微機室木塑地板設計研究［J］.森林工程，2014, 30（2）: 68 - 70.

［7］Dowling AV1, Corazza S, Chaudhari AM, Andriacchi TP.Shoesurface friction influences movement strategies during a sidestep cutting task: implications for anterior cruciate ligament injury risk. Am J Sports Med［J］. 2010, 38（3）: 478 - 485.

［8］張學卿,張衛(wèi)國,李旭朝.防滑涂料的發(fā)展概況［J］,現代涂料與涂裝, 2002（3）: 10 - 12.

［9］高延繼,曲雁.地面防滑材料與防滑技術［J］.新型建筑材料，2001（7）: 32 - 33.

［10］劉珊杉，劉一楠，何金存，等.木質體育地板表面涂飾材料發(fā)展概述［J］.林業(yè)科技，2015, 40（4）: 60 - 62.

（責任編輯：潘啟英）

收稿日期：2015 - 11 - 13

作者簡介：第1劉珊杉（1983-），女，助理研究員。通訊作者：王宏棣（1961-），男，博士，研究員。

文章編號：1001 - 9499（2016）01 - 0051 - 03

中圖分類號：S781. 61

文獻標識碼：A