体育篮球用皮革材质对比分析

校 力

(咸阳职业技术学院体育学院,陕西咸阳 712000)

篮球运动源于游戏,由体育教师詹姆斯·奈史密斯通过汲取足球与曲棍球体育项目特点所发明。自发明之后很长一段时间内,都是基于足球为器材开展篮球运动。直到后来,奈史密斯博士与斯伯丁公司共同研发了专门的篮球运动器材,即由皮革包裹,以橡胶为内胆的篮球。为了满足人们的观赏性需求,托尼·辛克尔设计了橘红色篮球。同时为了确保体育运动员顺畅控球并保持球的均匀性,将布质衬里夹到皮革中,便构成了现代篮球原始模板。1976 年,ABA 联盟引用了基于红白蓝三色皮革特质的篮球,后续实现了普遍应用。当前体育篮球用皮质的韧性、热稳定性、耐腐蚀性、疏水性相对交叉,且若柔软性较差,回弹性不足,那么在体育运动过程中,会增大控球难度,如此在身体被篮球击中时很容易造成损伤,还会导致篮球变形,安全性无法保障[1]。据此,本文通过对比分析体育篮球材质,提供了一种触感较好且耐磨的篮球皮革。

1 体育篮球材质对比分析

当前体育篮球结构主要由球嘴、表皮、中胎、缠纱、内胆等构成。作为篮球主要原料,表皮是决定其质量的关键要素[2]。基于材料质量,体育篮球表皮质量按照从高到低的顺序可以划分为真皮、PU、PVC、橡胶等。其中真皮的体育篮球通常是在地板室内体育场馆使用,而橡胶或合成皮的体育篮球由于耐磨性较好,一般是在室外体育场或者体育竞赛中使用。

1.1 橡胶

作为体育篮球制备材质,橡胶不仅物美价廉,耐用防水,且十分适合室外体育场所使用[3]。橡胶一般划分为普通橡胶与发泡橡胶两种类型,普通橡胶的触感比较硬,但是弹性很强,而发泡橡胶的触感比较软,手感非常好。但是橡胶表皮的体育篮球在室外体育场所很容易粘上灰尘,表皮也比较光滑,很难完成接球、运球、投篮等技术性项目,并极易造成人身伤害。

1.2 PVC

PVC 是人造塑料,PVC 材质制成的体育篮球不仅防水性好,且价格便宜,但是触感较差,表面过于光滑,弹性不足,尤其是在低温环境下,耐温性明显不足,具体即拉伸性较差、质地偏硬、弹性较差,并不适合低温环境下使用,而且长时间使用之后易于导致开裂。

1.3 PU

PU 即人造皮革,是当前体育篮球主流材质,不仅防水耐磨,且室内外都可使用,粘度也非常高,是与真皮篮球最为接近的材质[4]。PU 还可细化为一般PU、吸湿PU、超纤PU。其中吸湿PU 价高,但成分吸湿作用强大,粘手性良好；超纤PU 则与真皮材质更为接近,手感细腻且吸汗防滑,相对于真皮更加易于保养,并且耐磨性较好,不受限于体育场所,是现阶段最受青睐的体育篮球材质。

1.4 真皮

真皮体育篮球通常是以牛皮制作而成的,其触感与弹性都很好,且粘度比较高[5]。在运球或者投篮的时候,易于控制球转向,有助于体育运动员充分发挥技术水平。作为国际体育大赛的指定篮球,价格较高,耐磨性相对不足,只适用于地板室内体育场所使用。在真皮体育篮球使用之前,手感比较光滑,需要提前打开表皮,手感才能达到最佳状态。

2 体育篮球用皮革制作

2.1 原料

触感好且耐磨性高的体育篮球皮革包含基布、粘结层、发泡层、表面层四部分。其中基布即针织布与无纺布[6]；粘结层即粘结剂构成,为水溶性酚醛树脂胶黏剂；表面层的具体组分见表1。

表1 表面层具体组分Table 1 Specific components of surface layer

发泡层的具体组分见表2。发泡剂即AC 发泡剂或者对甲苯磺酰肼[7],或二者混合物。

表2 发泡层具体组分Tab.2 Specific components of foaming layer

2.2 制作方法

2.2.1 表面层浆料制备

(1)改性凹凸棒土制备。于750～800 ℃温度下焙烧凹凸棒土4～5 h,然后转换到10%～15% 盐酸溶液内进行3～4 h 浸泡,捞出之后烘干到含水量在2%～3%时,便可获得酸改性凹凸棒土；复配偶联剂制备,混合1:24 硅烷偶联剂与马来酸酐,以获取复配偶联剂；偶联剂改性凹凸棒土,在酸改性凹凸棒土中添加复配偶联剂,并严格控制偶联剂添加量为凹凸棒土量的4%～6%(wt.),利用加热式捏合机以50r/min的速度进行混合搅拌,并慢速升温,在上升到80～90 ℃时,以恒温状态进行2～3 h的搅拌,便可获得偶联剂改性凹凸棒土；添加硬脂酸于偶联剂改性凹凸棒土中,并控制硬脂酸添加量为凹凸棒土量的1%～1.2%(wt.),通过加热式捏合机持续搅拌,温度上升到95℃之后,以恒温状态搅拌1～2 h 之后,开始排料,然后以50～60 ℃烘干物料,在含水量控制在0.5%的时候,传输于磨粉机,研磨成50～60 目粉末,便可获得改性凹凸棒土。

(2)混合水性聚氨酯树脂、二甲基甲酰胺、聚丙烯酸钠、水、N,N-二正丁基二硫氨基甲酸镍、聚乙二醇、双氧水、亚硫酸氢钠、发泡剂、色粉,以220～230 ℃温度加热40～50 min,直到达到熔融状态,然后添加炭黑、石英砂、铁基合金粉末、改性凹凸棒土,基于相同温度,利用40～50 r/min 速度搅拌,25～30 min 之后便可获得表面层浆料[8]。

2.2.2 发泡层浆料制备

于210～220 ℃加热水性聚氨酯树脂、二甲基甲酰胺、乳化剂30～40 min,再添加发泡剂、炭黑、重质碳酸钙,并以40-50 r/min 速度搅拌,30～40 min 之后便可获得发泡层浆料。

2.2.3 浆料刮涂

涂覆表面层浆料于离型纸[9],在100～120 ℃温度下进行60～80 s 烘干处理,以构成表面层；在表面层刮涂发泡层浆料,在100～120 ℃温度下进行60～80 s 烘干处理,以构成发泡层；在发泡层刮涂水溶性酚醛树脂胶粘剂以此作为粘结层,覆盖基布,并在80～100 ℃温度下进行烘干处理,然后剥离离型纸,便可制成触感好且耐磨性高的体育篮球用皮革。

3 性能测试分析

将传统体育篮球用皮革与本文所述体育篮球用皮革进行耐磨性对比测试[10],结果见表3。

表3 皮革耐磨性测试结果Table 3 Test results of wear resistance of leaeher

将传统体育篮球用皮革与本文所述体育篮球用皮革进行吸水性对比测试,结果见表4。

表4 用皮革吸水性测试结果Tab.4 Water absorption test results of leather

总之,本文所制体育篮球用皮革通过改性凹凸棒土制备表面层,既可增加皮革耐磨性、耐刮性、耐候性,又可保障皮革吸水性,使得所制成体育篮球可及时迅速吸收体育运动员手掌的汗水,提高了整体触感。且由于此皮革耐候性、耐磨性、耐刮性较好,质地柔软,因此所制成体育篮球的弹性也相对充足。

4 结语

作为世界级普及性运动,体育篮球运动具备对抗性、集体性、健身性、娱乐性、趣味性、观赏性,是倍受人们喜爱的休闲运动。近几年在新材料使用与相关工艺不断更新推动下,篮球材质与性能等也随之实现了进步。本文针对体育篮球用皮革材质,通过对比分析不同材质制成的篮球特性,提供了一种新型体育篮球皮革,详细阐述其制作流程,并进行了性能分析,结果表明,通过改性凹凸棒土制备篮球皮革表面层,既可增加皮革耐磨性、耐刮性、耐候性,又可保障皮革吸水性,提高了整体触感；由于此皮革耐候性、耐磨性、耐刮性较好,质地柔软,因此所制成体育篮球的弹性也相对充足。