高彈性運動健身場地橡膠地板的研制

何小剛

(北京中鐵科新材料技術(shù)有限公司， 北京 100081)

橡膠地板在歐洲發(fā)達國家每年用量在幾千萬平米以上，而在國內(nèi)橡膠地板在整個地板行業(yè)中占有量不足1%，所以在地板行業(yè)中橡膠地板的發(fā)展?jié)摿κ欠浅＞薮蟮?，但是由于橡膠地板加工難度大，材料成本高，因此最近幾年市場上出現(xiàn)一些PVC地板、橡塑地板，但是從產(chǎn)品使用、性能和環(huán)保方面講，橡膠地板還是比其他地板有很大的優(yōu)勢?！?016～2021年健身行業(yè)深度分析及“十三五”發(fā)展規(guī)劃指導報告》介紹：2014年，我國將全民健身上升為國家戰(zhàn)略，運動健身產(chǎn)業(yè)迎來了發(fā)展的春天， 全民運動的高潮即將大面積的開展。在最近這兩三年中，一線城市和很多二線城市都在大面積的開展各項市民的運動。比較顯著的有健身房、籃球場、足球場、羽毛球場和各種中老年人的活動場所，隨著生活水平的提高以及健康意識的增強，人們在運動健身上的意愿會越來越強。

本文研究的橡膠地板，主要特點是具有橡膠特有的高彈性，高耐磨，利用人體工學原理采用不同表面紋路，色彩鮮艷、視覺明朗、腳感更舒適、行走更安全。從配方設(shè)計、地板表面紋路和工藝設(shè)計方面入手，闡述了高彈性運動地板的研制過程。

1 試驗

1.1 主要原材料

NR，標準膠，云南天然橡膠產(chǎn)業(yè)股份有限公司；EPDM，型號4570，陶氏化學有限公司；BR，型號9000，燕山石化公司；SBR，型號1502E吉林石化有限公司；氧化鋅，橡膠級，濰坊龍達鋅業(yè)有限公司；防老劑，型號MB，型號L，蔚林化工股份有限公司；耐黃變促進劑，型號CS-4，UV-531，M，DM，硬脂酸，輕質(zhì)碳酸鈣，色拉油，BZ，CZ，TT，S均屬于橡膠工業(yè)中常用原料；聚乙二醇，型號6000，華界化學有限公司；白炭黑，型號M175，索爾維白炭黑（青島）有限公司；色粉，巴斯夫公司；鈦白粉，型號R930，日本石原；聚乙烯蠟，型號LP1040P，上海協(xié)工科貿(mào)有限公司；強薇粉，棗莊三興高新材料有限公司。

1.2 主要設(shè)備和儀器

開煉機，型號X160A，青島化工機械廠; 密煉機，型號XSM-05,上?？苿?chuàng)橡塑機械設(shè)備有限公司; 老化箱，牌號GT-7017，中國臺灣高鐵科技股份有限公司；平板硫化機，型號QLB-D400×400，上海第一橡膠機械廠；電子天平，型號SQP.QUINTIX513-1CN,賽多利斯科學儀器（北京）有限公司 ；無轉(zhuǎn)子流變儀，型號MDR2000，美國孟山都公司，電子拉力機，型號5967型，美國INSTRON；硬度計，型號HPE BS 61 II，Oberdischingen，germany；回彈性試驗機，型號JZ-6022，揚州市精卓試驗機械廠。

1.3 試樣制備

將各種生膠投入密煉機，塑煉3 min，再依次加入活化劑、促進劑、防老劑、白炭黑密煉4 min，再次加入填充劑，密煉4 min，排膠后在開煉機上加入硫化劑和超速類促進劑，返煉均勻后下2±0.3 μm厚的片，停放(24～32)h，在平板硫化機上硫化，硫化條件為(150±2)℃，硫化時間：10 min，硫化壓力：12±1 MPa。

1.4 性能測試

性能檢測完全按照HG/T 3747.1—2011測試。

2 結(jié)果與討論

橡膠經(jīng)過獨特的配方設(shè)計和工藝設(shè)計，制成的橡膠地板具有很高的彈性、防滑性、耐磨性、吸聲降噪性、橡膠地板表面色澤亮麗，橡膠地板表面的不同紋路會對橡膠地板的清洗、易污染和抗劃痕有一定的影響。

2.1 配方的設(shè)計

一般運動場地、健身房、養(yǎng)老院和幼兒活動的場地地板均采用高彈性橡膠地板，橡膠地板用在這些場地的優(yōu)勢在于對運動者的身體關(guān)節(jié)保護起到一定的作用；行走時腳感適，能在一定程度上減輕運動者的疲勞度和心里壓力，所以在這種場地的橡膠地板厚度通常采用8～10 mm為宜。

在配方的設(shè)計上采用兩種不同的橡膠配方，既底層膠和面層膠，詳細配方見表1。

表1 配方

2.2 工藝設(shè)計路線

密煉→開煉→擠出成型→硫化→修邊→打磨→包裝→入庫。

2.3 表面花紋

橡膠地板本身就有很強的防滑性能，耐磨性能，高彈性能，但是橡膠地板表面的紋路與防滑性有著很大的關(guān)系，經(jīng)過多次的前期調(diào)研和大量的試驗證明：橡膠地板表面紋路深度0.03～0.1 mm，紋路寬度1～2 mm時綜合性能達到最佳狀態(tài)，當橡膠地板表面紋路過深時，地板表面不易清洗，長期使用耐磨性會降低；當橡膠地板表面紋路過淺時，耐磨性能和表面清洗效果會很好，防滑性能會隨之降低；當橡膠地板花紋模具表面粗糙度過大，橡膠地板表面的耐劃痕性能會明顯的降低，而且也不易清洗，所以在處理花紋表面的時候要注意處理面的表面粗糙度。

橡膠地板表面花紋市面常見的有桔皮紋、錘擊紋、木石紋、龜背紋、巖石紋、水波紋、仿大理石紋等，其各種花紋的目的都是為了橡膠地板能更好的滿足使用效果，能更加廣泛的增加使用范圍和場所。

以下是兩個不同表面粗糙度的產(chǎn)品放大圖1、圖2所示。

2.4 表面紋路對產(chǎn)品表面的劃痕

圖3是使用相同的配方、相同的硫化工藝，不同的模具花紋做出的橡膠地板，同一劃痕檢測儀檢測后的圖片，圖3中可以看出橡膠地板表面紋路也會對橡膠地板表面的劃痕有非常重要的影響，橡膠地板表面抗劃痕的能力依次是圖(a)＞圖(e)＞圖(c)＞圖(b)＞圖(d)。

圖1 產(chǎn)品易清洗

圖2 產(chǎn)品不易清洗

圖3 抗劃痕測試

橡膠地板表面劃痕測試通常采用抗劃痕測試儀，最簡便的測試辦法是用銅針在橡膠地板表面用力劃，劃完后橡膠地板表面無任何變化為最佳，劃完后橡膠地板表面有輕微的劃痕印記為次之，劃完后橡膠地板表面有明顯的劃痕印記屬于產(chǎn)品不合格，銅針針頭不能有明顯的鋒利處，如有鋒利處應(yīng)用砂輪把鋒利處打磨掉，進行劃痕試驗時一般采用銅針與橡膠地板成90°和45°為宜。因此得出以下結(jié)論：

（1）橡膠地板表面無任何花紋（亞光面，模具表面做亞光處理，為了增加橡膠地板表面的摩擦力）時，橡膠地板表面抗劃痕的能力最差，如圖3(d)所示。

（2）橡膠地板表面有紋路，但是花紋紋路的棱角越明顯橡膠地板表面的抗劃傷能力越差圖3(b)所示。

（3）橡膠地板表面的紋路有細微的錐形凹凸小點，橡膠地板表面隨著錐形凹凸點的突出程度橡膠地板的抗劃痕能力逐漸降低圖3(c)所示。

（4）橡膠地板表面無任何花紋，模具表面呈正常的亮光面，橡膠地板表面的抗劃痕能力就比表面亞光處理的強3(e)所示。

（5）橡膠地板表面有花紋，且花紋凹凸兩面都倒圓角，橡膠地板的抗劃痕能力較強圖3(a)所示。

2.5 性能檢測

3種配方的各項基本性能檢測數(shù)據(jù)表3。

2.6 橡膠地板的壓痕

高彈性橡膠地板還有一個在使用中比較重要的性能就是橡膠地板的抗壓性能，因為一般的運動場地或健身房都是需要擺放一些運動或者健身器具的，當各種器具長期壓在橡膠地板的某一處上時，橡膠地板會因為受到外力而產(chǎn)生形變，而這種外力是持續(xù)的，久而久之，受到持續(xù)外力的橡膠地板處就會因為應(yīng)力蛻變而定型。但是很多的運動場地或者健身房為了給使用者一定的新鮮感，而會定期更換器具的位置（器具從新擺放），如果橡膠地板的抗壓能力太差，就會在更換器具位置后產(chǎn)生局部壓痕，橡膠地板表面產(chǎn)生不平整現(xiàn)象。

表33種橡膠地板基本性能的測試

橡膠的抗壓能力不但與橡膠材料本身有很大的關(guān)系，而且還要選擇合適的填充劑和交聯(lián)劑都有很大的關(guān)系，所以在設(shè)計配方時應(yīng)選取合適的材料和配比。

3 結(jié)論

（1）高彈性橡膠地板采用天然橡膠和合成橡膠為主要材料，礦物質(zhì)填料和環(huán)保型助劑制成，產(chǎn)品具有環(huán)保型。

（2）高彈性橡膠地板色澤鮮艷，易清洗。

（3）高彈性橡膠地板具有高彈性、高耐磨、防滑性、降噪性等特性。

（4）經(jīng)檢測高彈性橡膠地板滿足HG/T 3747.1—2011的要求。

（5）橡膠地板表面花紋深度0.03～0.1 mm，紋路寬度1～2 mm，而且花紋凹凸雙面倒圓角后抗劃痕性能最佳。

（6）橡膠地板亮光表面要比亞光表面抗劃痕能力強。

（7）橡膠地板模具表面粗糙度越大，橡膠地板表面越難清理。