使用频次对木质体育地板表面粗糙度影响分析*

刘珊杉　刘一楠　何金存　周志芳　王宏棣

（黑龙江省木材科学研究所，哈尔滨　150081）



使用频次对木质体育地板表面粗糙度影响分析*

刘珊杉刘一楠何金存周志芳王宏棣**

（黑龙江省木材科学研究所，哈尔滨150081）

摘要：通过分析使用频次与木质体育地板表面粗糙度系数Rz、Ra、Rq和光泽度系数之间的关系发现：实际使用频次对木质体育地板表面漆膜磨损程度的影响较大，地板表面粗糙度会随着使用频次的增加呈现先减小后增大的趋势，而地板表面光泽度则随着使用频次的增加而减小；地板表面的漆膜会随着使用频次的增加而变薄、脱落。根据试验结果，提出关于体育场馆木质体育地板的使用和企业在地板生产工艺方面的相关建议。

关键词：木质体育地板；表面粗糙度；表面光泽度；使用频次

*黑龙江省财政自拟项目“外在因素对运动木地板防滑性能影响研究”（HCZ201304）

体育馆用木质地板(以下简称体育木地板),是一种具有独特功能、符合生物力学特性的专用地面工程复合材料,是体育馆设施的重要组成部分。体育地板的表面性能是决定运动员在运动过程中表现的关键因素之一，良好的摩擦性能和平整度，能够对运动员的身体起到良好的保护作用，同时又能使其发挥出自身的水平[1- 2]。影响体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泽度是直接反映地板表面漆膜平整度和耐磨性能的主要指标。在使用过程中，由于运动鞋与地板表面的相对摩擦使地板表面的漆膜受到一定程度的磨损，从而使地板表面的粗糙度和光泽度产生相应的改变。本研究选择上海市的8个体育馆，通过测量场地不同区域地板表面的轮廓最大高度（Rz）、轮廓算数平均偏差（Ra）、轮廓均方根差（Rq）和光泽度系数[3]，分析了使用频次对体育木地板表面漆膜磨损程度的影响。

1　试验材料与方法

1.1材料及仪器

木质地板，为上海美凯公司生产的木质体育地板M18A；表面漆膜，为德国坚弗UV漆；实测地点及相关参数见表1。

检测仪器为SIN- WG60通用型光泽度仪，符合国际标准ISO- 2813和中国国家标准（GB/T9754）中的测量条件，所得参数为经过涂饰处理后的木制品表面光泽度[ 4 - 5 ]。投射角度60°，测量光斑8 mm×4 mm，分度值0.1 Gu，重复性0.2 Gu，复现性0.4Gu，示值误差10Gu。

表1　 K- S检验结果

Mitutoyo SJ- 201便携式表面粗糙度测量仪，符合中国国家标准《产品几何技术规范表面结构轮廓法木质件表面粗糙度参数及其数值》（GB/T 12472- 2003）中的测量条件，用于测量体育木地板表面粗糙度参数为Rz（轮廓最大高度，μm）、Rq（轮廓均方根偏差，μm）和Ra（轮廓的算术平均偏差，μm）[6]。Ra与Rq计算公式

式中，Z(x)为被评定轮廓在任一位置距X轴的高度，μm；l为取样长度，25 mm。

1. 2试验方法

选取位于上海市不同区域的学校体育场馆进行测试，试验要求供试体育场馆符合以下条件：（1）拥有稳定的使用人数和使用时间（通常学校的体育场馆学生人数和使用时间较为规律）；（2）体育场馆所铺设的地板表面涂饰工艺相同，且使用同种漆膜；（3）体育场馆内所铺设地板均由同一生产商制造铺装。最终选取了表1中的8个学校的体育场馆作为试验对象。

通过仪器测试及场馆内部的自有环境记录，获取体育场馆内部温度、湿度等参数；通过咨询体育馆负责人、统计学生上课及社团活动的时间和人数，计算出体育馆使用频次的总量；根据美凯公司的安装记录，获得地板的结构和表面材质的类型。

使用通用型表面光泽度测量仪和Mitutoyo SJ- 201便携式表面粗糙度测量仪，测定同一场地不同区域地板表面的光泽度系数和表面粗糙度系数；通过计算不同区域地板表面光泽度和粗糙度系数的平均值及标准偏差，分析地板的使用时间及使用频次对木质地板表面粗糙度的影响[6]。

2　结果与分析

在使用频次较少的情况下，地板表面最大轮廓高度Rz的值相对较大（图1），这是为了保证运动员在场地上运动时，地板与运动鞋之间的摩擦力能保持在一个相对安全合理的范围内。因此，地板的表面漆膜被设计成具有细小凹凸纹理，同时又兼顾一定的耐磨性[7 - 9 ]。随着使用频次的增加，地板表面的最大轮廓高度会首先呈现出下降的现象。

图1　使用频次对地板Rz的影响

这是由于随着使用频次的增加，体育木地板表面的纹理被逐渐磨平，最大轮廓高度也随之降低，地板表面变得更加平整。当使用频次继续增加，地板表面的漆膜会被进一步磨损，部分区域的地板表面漆膜甚至完全脱落。此时，由于木材本身表面轮廓凹凸变化较大，地板表面的最大轮廓高度又会显著增加。

对实测地吴淞中学体育馆地板的表面观察发现，其表面未出现明显的漆膜脱落现象；而对尚德实验学校体育馆地板的观察能够发现，地板表面的漆膜有明显的脱落现象，且部分区域的木材表面已经被严重磨损，更加直观地表明使用频次对木质体育地板表面漆膜的磨损和破坏程度。

图2　使用频次对地板Ra的影响

图3　使用频次对地板Rq的影响

图2中所显示的Ra的变化趋势与图1基本一致，即Ra会随着使用频次的增加先降低后升高。由于体育地板在使用初期的表面轮廓凹凸纹理比较明显且较为均匀，因此轮廓平均偏差较大；当经过一段时间的使用磨损后，部分区域的地板表面纹理被磨损变平，轮廓平均偏差也相应减小。长期使用的地板，由于经常性的磨损，导致了部分漆膜的消失，露出木材本身的纹理使Ra变大。在图3中也发现了类似的规律，与Rz、Ra不同的是，在使用频次不高的情况下Rq的数值比较接近，这说明地板表面的轮廓偏差比较均匀；但是在长期使用后，地板表面的轮廓偏差之间的差异会显著增大，说明被测试地板表面漆膜的部分脱落造成了地板表面纹理变化的差异。

图4　使用频次对地板表面光泽度的影响

结合表2和图4可以发现，被测试地板的表面光泽度随着使用频次的增加而降低，这说明地板表面漆膜在投入使用初期，虽然表面具有一定的凹凸纹理，但是较小尺度上表面依然具有较高的光泽度。随着使用频次的增加，地板表面的纹理虽然被磨平，但是表面却有许多细微的划痕使表面光泽度降低。当使用频次进一步增加，表面漆膜被磨掉露出实木表面，地板表面光泽度会进一步降低。

表2　地板表面粗糙度及光泽度系数

3　结论与建议

3.1测试结果表明，使用频次对木质体育地板表面粗糙度的影响较为显著；地板未多次使用时，表面漆膜会具有一定的凹凸纹理，随着使用频次增加，地板表面纹理被磨平，表面粗糙度呈下降的趋势；当使用频次进一步增加，地板表面漆膜被磨掉，表面粗糙度又会显著升高。同时，木质体育地板表面光泽度会随着地板使用频次的增加而降低。

3.2通过测试分析发现，使用频次对木质体育地板表面漆膜的粗糙度和光泽度影响显著，因此建议在实际使用过程中，工作人员应注意体育场馆的定期维护和保养，同时加强管理，要求入场活动人员穿着干净柔软的室内用运动鞋，防止对地板表面漆膜造成不必要的损伤。体育场馆内应保证相对稳定的温湿度，避免强光长时间照射而造成的地板表面漆膜的老化。

3.3地板生产企业应在生产加工过程中优化涂饰工艺，适当增加产品涂饰的厚度和质量[10]。在涂饰面漆时，注意保证干燥时间和加工环境的温湿度，使地板表面漆膜的平整度和硬度达到要求。地板生产企业对其生产销售的体育地板产品应进行定期的回访，完善售后保养等服务。

参考文献

［1］王宏棣.体育馆用木质地板结构与性能的研究［D］.北京：中国林业科学研究院博士学位论文, 2008.

［2］陈豪杰,李黎,王宏棣.体育地板滑动摩擦系数研究［J］.木材加工机械, 2007（4）: 25 - 28.

［3］国家质量监督检验检疫总局. GBT 12472- 2003.产品几何量技术规范(GPS)表面结构轮廓法木制件表面粗糙度参数及其数值［S］.北京：中国标准出版社，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］国家质量监督检验检疫总局. GB/T9754- 2008,色漆和清漆不含金属颜料的色漆漆膜的20°、60°和85°镜面光泽的测定［S］.北京：中国标准出版社，2008.

［6］白雪，宋魁彦.微机室木塑地板设计研究［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］张学卿,张卫国,李旭朝.防滑涂料的发展概况［J］,现代涂料与涂装, 2002（3）: 10 - 12.

［9］高延继,曲雁.地面防滑材料与防滑技术［J］.新型建筑材料，2001（7）: 32 - 33.

［10］刘珊杉，刘一楠，何金存，等.木质体育地板表面涂饰材料发展概述［J］.林业科技，2015, 40（4）: 60 - 62.

（责任编辑：潘启英）

收稿日期：2015 - 11 - 13

作者简介：第1刘珊杉（1983-），女，助理研究员。通讯作者：王宏棣（1961-），男，博士，研究员。

文章编号：1001 - 9499（2016）01 - 0051 - 03

中图分类号：S781. 61

文献标识码：A