體育籃球用皮革材質對比分析

校 力

(咸陽職業技術學院體育學院,陜西咸陽 712000)

籃球運動源于游戲,由體育教師詹姆斯·奈史密斯通過汲取足球與曲棍球體育項目特點所發明。自發明之后很長一段時間內,都是基于足球為器材開展籃球運動。直到后來,奈史密斯博士與斯伯丁公司共同研發了專門的籃球運動器材,即由皮革包裹,以橡膠為內膽的籃球。為了滿足人們的觀賞性需求,托尼·辛克爾設計了橘紅色籃球。同時為了確保體育運動員順暢控球并保持球的均勻性,將布質襯里夾到皮革中,便構成了現代籃球原始模板。1976 年,ABA 聯盟引用了基于紅白藍三色皮革特質的籃球,后續實現了普遍應用。當前體育籃球用皮質的韌性、熱穩定性、耐腐蝕性、疏水性相對交叉,且若柔軟性較差,回彈性不足,那么在體育運動過程中,會增大控球難度,如此在身體被籃球擊中時很容易造成損傷,還會導致籃球變形,安全性無法保障[1]。據此,本文通過對比分析體育籃球材質,提供了一種觸感較好且耐磨的籃球皮革。

1 體育籃球材質對比分析

當前體育籃球結構主要由球嘴、表皮、中胎、纏紗、內膽等構成。作為籃球主要原料,表皮是決定其質量的關鍵要素[2]?；诓牧腺|量,體育籃球表皮質量按照從高到低的順序可以劃分為真皮、PU、PVC、橡膠等。其中真皮的體育籃球通常是在地板室內體育場館使用,而橡膠或合成皮的體育籃球由于耐磨性較好,一般是在室外體育場或者體育競賽中使用。

1.1 橡膠

作為體育籃球制備材質,橡膠不僅物美價廉,耐用防水,且十分適合室外體育場所使用[3]。橡膠一般劃分為普通橡膠與發泡橡膠兩種類型,普通橡膠的觸感比較硬,但是彈性很強,而發泡橡膠的觸感比較軟,手感非常好。但是橡膠表皮的體育籃球在室外體育場所很容易粘上灰塵,表皮也比較光滑,很難完成接球、運球、投籃等技術性項目,并極易造成人身傷害。

1.2 PVC

PVC 是人造塑料,PVC 材質制成的體育籃球不僅防水性好,且價格便宜,但是觸感較差,表面過于光滑,彈性不足,尤其是在低溫環境下,耐溫性明顯不足,具體即拉伸性較差、質地偏硬、彈性較差,并不適合低溫環境下使用,而且長時間使用之后易于導致開裂。

1.3 PU

PU 即人造皮革,是當前體育籃球主流材質,不僅防水耐磨,且室內外都可使用,粘度也非常高,是與真皮籃球最為接近的材質[4]。PU 還可細化為一般PU、吸濕PU、超纖PU。其中吸濕PU 價高,但成分吸濕作用強大,粘手性良好；超纖PU 則與真皮材質更為接近,手感細膩且吸汗防滑,相對于真皮更加易于保養,并且耐磨性較好,不受限于體育場所,是現階段最受青睞的體育籃球材質。

1.4 真皮

真皮體育籃球通常是以牛皮制作而成的,其觸感與彈性都很好,且粘度比較高[5]。在運球或者投籃的時候,易于控制球轉向,有助于體育運動員充分發揮技術水平。作為國際體育大賽的指定籃球,價格較高,耐磨性相對不足,只適用于地板室內體育場所使用。在真皮體育籃球使用之前,手感比較光滑,需要提前打開表皮,手感才能達到最佳狀態。

2 體育籃球用皮革制作

2.1 原料

觸感好且耐磨性高的體育籃球皮革包含基布、粘結層、發泡層、表面層四部分。其中基布即針織布與無紡布[6]；粘結層即粘結劑構成,為水溶性酚醛樹脂膠黏劑；表面層的具體組分見表1。

表1 表面層具體組分Table 1 Specific components of surface layer

發泡層的具體組分見表2。發泡劑即AC 發泡劑或者對甲苯磺酰肼[7],或二者混合物。

表2 發泡層具體組分Tab.2 Specific components of foaming layer

2.2 制作方法

2.2.1 表面層漿料制備

(1)改性凹凸棒土制備。于750～800 ℃溫度下焙燒凹凸棒土4～5 h,然后轉換到10%～15% 鹽酸溶液內進行3～4 h 浸泡,撈出之后烘干到含水量在2%～3%時,便可獲得酸改性凹凸棒土；復配偶聯劑制備,混合1:24 硅烷偶聯劑與馬來酸酐,以獲取復配偶聯劑；偶聯劑改性凹凸棒土,在酸改性凹凸棒土中添加復配偶聯劑,并嚴格控制偶聯劑添加量為凹凸棒土量的4%～6%(wt.),利用加熱式捏合機以50r/min的速度進行混合攪拌,并慢速升溫,在上升到80～90 ℃時,以恒溫狀態進行2～3 h的攪拌,便可獲得偶聯劑改性凹凸棒土；添加硬脂酸于偶聯劑改性凹凸棒土中,并控制硬脂酸添加量為凹凸棒土量的1%～1.2%(wt.),通過加熱式捏合機持續攪拌,溫度上升到95℃之后,以恒溫狀態攪拌1～2 h 之后,開始排料,然后以50～60 ℃烘干物料,在含水量控制在0.5%的時候,傳輸于磨粉機,研磨成50～60 目粉末,便可獲得改性凹凸棒土。

(2)混合水性聚氨酯樹脂、二甲基甲酰胺、聚丙烯酸鈉、水、N,N-二正丁基二硫氨基甲酸鎳、聚乙二醇、雙氧水、亞硫酸氫鈉、發泡劑、色粉,以220～230 ℃溫度加熱40～50 min,直到達到熔融狀態,然后添加炭黑、石英砂、鐵基合金粉末、改性凹凸棒土,基于相同溫度,利用40～50 r/min 速度攪拌,25～30 min 之后便可獲得表面層漿料[8]。

2.2.2 發泡層漿料制備

于210～220 ℃加熱水性聚氨酯樹脂、二甲基甲酰胺、乳化劑30～40 min,再添加發泡劑、炭黑、重質碳酸鈣,并以40-50 r/min 速度攪拌,30～40 min 之后便可獲得發泡層漿料。

2.2.3 漿料刮涂

涂覆表面層漿料于離型紙[9],在100～120 ℃溫度下進行60～80 s 烘干處理,以構成表面層；在表面層刮涂發泡層漿料,在100～120 ℃溫度下進行60～80 s 烘干處理,以構成發泡層；在發泡層刮涂水溶性酚醛樹脂膠粘劑以此作為粘結層,覆蓋基布,并在80～100 ℃溫度下進行烘干處理,然后剝離離型紙,便可制成觸感好且耐磨性高的體育籃球用皮革。

3 性能測試分析

將傳統體育籃球用皮革與本文所述體育籃球用皮革進行耐磨性對比測試[10],結果見表3。

表3 皮革耐磨性測試結果Table 3 Test results of wear resistance of leaeher

將傳統體育籃球用皮革與本文所述體育籃球用皮革進行吸水性對比測試,結果見表4。

表4 用皮革吸水性測試結果Tab.4 Water absorption test results of leather

總之,本文所制體育籃球用皮革通過改性凹凸棒土制備表面層,既可增加皮革耐磨性、耐刮性、耐候性,又可保障皮革吸水性,使得所制成體育籃球可及時迅速吸收體育運動員手掌的汗水,提高了整體觸感。且由于此皮革耐候性、耐磨性、耐刮性較好,質地柔軟,因此所制成體育籃球的彈性也相對充足。

4 結語

作為世界級普及性運動,體育籃球運動具備對抗性、集體性、健身性、娛樂性、趣味性、觀賞性,是倍受人們喜愛的休閑運動。近幾年在新材料使用與相關工藝不斷更新推動下,籃球材質與性能等也隨之實現了進步。本文針對體育籃球用皮革材質,通過對比分析不同材質制成的籃球特性,提供了一種新型體育籃球皮革,詳細闡述其制作流程,并進行了性能分析,結果表明,通過改性凹凸棒土制備籃球皮革表面層,既可增加皮革耐磨性、耐刮性、耐候性,又可保障皮革吸水性,提高了整體觸感；由于此皮革耐候性、耐磨性、耐刮性較好,質地柔軟,因此所制成體育籃球的彈性也相對充足。