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本文論述了工作服面料耐磨性的幾種常用測試方法及影響因素 關鍵詞:耐磨性;測試方法;影響因素 耐磨性就是工作服面料具有的抵抗磨損的特性。工作服面料在使用過程中,會受到各種不同的外界因素 的作用,特別是經常與周圍所接觸的物體相互摩擦,造成工作服面料不同程度的磨損乃至損壞,影響 其服用性能,因此檢測工作服面料的耐磨性是很重要的。
1. 耐磨性的測試方法 工作服面料耐磨性的測試方法主要有兩大類,即實際穿著試驗與實驗室儀器試驗。實際穿著試驗 比較符合實際穿著效果,但要花費大量人力與物力,而且試驗所需時間很長,組織工作也很復 雜,在實際工作中比較難進行。為了克服這些不足之處,所以在一定條件下,對工作服面料進行實驗室 的儀器試驗。工作服面料在實際使用中,所受的磨損情況是多種多樣的,如與操作機臺、田間作物、 戰士武器、桌椅等相摩擦。不同用途的工作服面料在使用過程中,磨損程度也有很大的差異。例如, 外衣、手套、襪類等所受的摩擦作用較為劇烈,內衣、汗衫等所受的摩擦作用較輕。所以要得 到正確的符合實際的耐磨試驗結果,必須認真選擇實驗室試驗條件,使與實際服用條件近似。 由于這種原因,耐磨儀的種類很多,測試方法也很多,在選用時須注意選擇最適合的儀器與方 法。
1.1 磨損的類型 在模擬實際使用的過程中,根據測試樣在磨損時的狀態特征可以分為平磨、曲磨、翻動磨 與擺動磨等。
1.1.1 平磨 就是對測試樣以一定的運動形式作平面摩擦,模擬的是工作服袖部、臀部、襪底等處的磨損 形態。工作服面料平磨儀的種類很多,目前測試行業用得最多的是馬丁旦爾儀。常用的標準有 ASTM D4966、ISO 12947。試驗時將一定尺寸的測試樣在規定壓力下與標準磨料互相接觸,并使試樣 以利薩如軌跡相對于磨料運動,使測試樣受到多方向的均勻磨損。
判斷其耐磨性指標有三種方 法,即終點法、質量損失法與外觀變化法。終點法:當機工作服面料兩根不同經緯的紗線斷裂,針工作服面料 一根紗線斷裂時,非織造布出現一個不小于 0.5mm 的洞,起絨工作服面料的絨全部被磨掉,記下摩擦 次數作為耐磨性指標。質量損失法:試樣在測試前稱得質量 A,經過一定的摩擦次數后稱得的 質量 B,則質量損失 A-B,或者質量損失百分比(A-B)/A×100%作為耐磨性指標。外觀變化法: 測試樣經過一定的摩擦次數后,觀察其外觀變化,如顏色變化,有無起毛起球現象,磨損程度等, 外觀變化的程度作為耐磨性指標。
1.1.2 曲磨 是使工作服面料試樣在彎曲狀態下受到反復摩擦。常用的標準有 ASTM D3885 和 ASTM D3886。 ASTM D3885 模擬工作服的袖口和領子口;褲子的褲管口的磨損狀態。測試樣繞過一把作為磨料 的刀片,然后兩端分別被夾持在上下平板的夾頭內,刀片借重錘給予一定的張力。
隨著下平板 的往復運動,試樣受到反復磨損和彎曲作用,直到試樣斷裂為止,記錄下摩擦次數作為耐磨性 指標。也可以把測試樣摩擦一定次數后,在強力機上測試其拉伸強度下降率。ASTM D3886 模 擬衣褲的肘部與膝蓋的磨損狀態。測試樣放置于一脹氣膜上,脹氣膜受到的壓強為 4 psi,使 試樣處于拱弧的狀態,在1 lb 的壓力下與0 號砂紙進行摩擦,直到有紗線斷裂,記錄下摩擦次 數作為耐磨性指標。
1.1.3 翻動磨 試驗前,先將工作服面料試樣的四周用粘合劑粘合,防止邊緣的紗線脫落,并稱取試樣質量。然后 將試樣投入儀器的試驗筒內,試驗筒內壁襯有不同的磨料,如塑料層、橡膠層或金剛砂層等, 根據需要來選擇,試驗筒內安裝有葉片。試驗時,葉片進行高速回轉,轉速一般為2000 轉每分 鐘,試樣在葉片的翻動下連續受到摩擦、撞擊、彎曲、壓縮與拉伸等作用。
經過規定的時間后, 一般為5 分鐘,取出試樣,再稱其質量,計算其質量損失率,損失率越小,表示工作服面料越耐磨,反之 則耐磨性差。經翻動磨的工作服面料磨損情況和經實際使用、洗滌后紗線與工作服面料的結構變化特征較 為相似。常用的標準有AATCC 93。
1.1.4 擺動磨 用10 號棉布或鋼絲網作為磨料,磨料裝在儀器的半圓柱上,試樣受到一定的張力和壓力, 與在做擺動運動的裝在半圓柱上的磨料進行摩擦,直到紗線斷裂為止,記錄下摩擦次數作為耐 磨性指標。也可以把測試樣摩擦一定次數后,在強力機上測試其拉伸強度下降率。擺動磨比較 適用于裝飾面料,如窗簾布、沙發布等。常用的標準有ASTM D4157。
2. 工作服面料的磨損過程 工作服面料的磨損,通常是從突出在其表面的紗線屈曲波峰或線圈凸起弧段的外層開始,逐漸向 內發展。當組成紗線的部分纖維受到磨損而斷裂后,纖維端豎起,使工作服面料表面起毛。隨著磨損 的繼續進行,有些纖維的碎屑從工作服面料表面逐漸脫落,有些纖維從紗線內抽出而局部變細,因此 工作服面料變薄,質量減輕,組織破壞,出現破洞。
最后,工作服面料因剩余強度的下降,在受到某一突然的較 大外力作用時,發生嚴重破壞,以至喪失繼續使用的價值。工作服面料在磨損過程中出現的各種破壞 形成,決定于組成工作服面料的纖維特性、紗線與工作服面料的結構、染整工藝以及使用條件等因素。工作服面料 是由纖維或長絲組成,所以工作服面料的磨損可以歸結為主要是工作服面料中纖維或單絲受到機械損傷或 纖維間聯系的破壞。
3.影響工作服面料耐磨性的因素 影響工作服面料耐磨性的因素很多,下面就纖維的機械性能、纖維的形態尺寸、紗線和工作服面料的結 構與后整理方面進行討論。
3.1 纖維的機械性能與形態尺寸的影響
3.1.1 纖維機械性能的影響 纖維的拉伸、彎曲與剪切性能對工作服面料耐磨性的相對重要性,根據組織結構與使用條件的差 異而不同。由于纖維的形態與柔軟特性,在通常情況下,纖維主要承受拉伸應力,所以纖維的拉 伸性能在機械性能中顯得特別重要,在磨損的過程中,纖維受到反復應力的作用,但這種應力 遠比斷裂應力小,所以纖維在反復拉伸中的變形能力大的,具有比較好的耐磨性。纖維在重復 拉伸中的變形能力決定于纖維的強度、伸長率與彈性能力。
強度大,伸長率大的纖維,拉伸曲 線下的面積大,因此能儲存較多的拉伸能。 現在來分析一些主要紡織纖維的耐磨性。玻璃纖維的強度雖然很大,硬度也很高,但伸長 率極低,而且很脆,因此玻璃纖維的耐磨性差。粘膠纖維和醋酯纖維在一次拉伸時的斷裂功還 是比較大的,但由于這兩種纖維的彈性較差,結果使得它們在多次拉伸后的斷裂功明顯下降, 所以耐磨性是很差的。
羊毛纖維雖然強度不高,但其伸長率與彈性卻十分大,多次拉伸后的斷 裂功降低很少,因此在作用不是過分劇烈的某些條件下,羊毛纖維的耐磨性是相當好的。錦綸 和滌綸的斷裂功大,彈性恢復能力高,所以它們的耐磨性非常好。由此可見,纖維的伸長率與彈 性對耐磨性的影響是很大的。
3.1.2 纖維形態尺寸的影響 纖維的形態尺寸,如纖維長度、細度和橫截面形態等,對工作服面料的耐磨性也是有影響的。因 為纖維的形態尺寸與纖維在紗線中的附著力強弱有關,也和磨損時纖維中所產生的應力大小 有關。紗線中只要有極少量的纖維分離,紗線結構就會變得松散,在外力的繼續作用下,將很快 地解體,最終降低工作服面料的耐磨性。 在同樣紡紗條件下,較長的纖維比較短的纖維在紗線內產生相對移動較為困難,因此就難 于從紗線中抽出。另外,由較長纖維紡成的紗線,其強度、伸長率和耐疲勞等機械性能好,這對 工作服面料的耐磨性是有利的。這也是中長纖維工作服面料有較好耐磨性能的原因之一。
細度細的纖維紡成的紗線,其強度、伸長率與耐疲勞性好。但纖維細度過細,在磨損過程 中即使是較小的作用力,也會引起很大的內應力,使纖維容易損壞。如果纖維過粗,則纖維與紗 線的抗彎性能差,并且由于紗線中纖維根數過少而使纖維間的抱合力弱,這對工作服面料的耐磨性是 不利的。因此,關于纖維細度的選擇,應該是在保持足夠的單纖維拉伸強度與剪切強度條件下, 使纖維細度提高。有資料說明,以取2.2-3.3dtex 的纖維細度為宜。這又是中長纖維工作服面料耐磨 性好的另一原因。
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