Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение. Текстильные полотна и изделия

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. VI.5. Зависимость

коэффициента несминае-

мости /Си от числа х

серий носки или смя-

тия:

/ — экспрессная носка; II —

испытания на приборе

СП-6; III — опытная носка

543210121*56

боре имеет характер, подобный кривым на рис. VI.5, и может

быть представлена математическими моделями

= 100— \l[(alx) +

Ь]\

(VI. 19)

= 100-Щ(А/г) +В), (VI.20)

где Кх, Kz

—

коэффициенты несминаемости соответственно при опытной и

экспрессной носке (лабораторном смятии на приборе); а, Ь, А, В— кон-

станты.

Несмотря на то что серия опытной носки включает стирку,

а на приборе моделируется только смятие, характер изменения

и Kz оказался аналогичным для тканей разного волокни-

стого состава [15]. Наибольший интерес представляет сопостав-

ление минимальных значений /Cxmin=100—1 /Ь и /C

min =

= 100—1/б при х-+оо и г-*-оо (см. рис. VI.5).

В соответствии с теорией подобия значение критерия подо-

бия Р

вычисляют по формуле

Рк = Кх Ып!Кг mln = [(1006 - 1) В]/[(100В-1) Ь]. (VI .21)

Его величину можно использовать для прогнозирования

Кх mln при ОПЫТНОЙ НОСКе ПО данным /(zmln при экспрессной

носке или лабораторном смятии на приборе:

Kxmin

—

P к.Кгт1п' (VI.22)

Чем больше значение Л* mm, тем выше формоустойчивость

материала.

Для оценки формоустойчивости полотен, пакетов одежды и

швейных изделий кроме усадки, несминаемости используют

также другие критерии и методы [12]. Улучшение формоустой-

чивости одежды достигается применением при отделке полотен

различных препаратов [17].

3. ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ

При использовании текстильных изделий обычно происходит их

изнашивание, т. е. ухудшение свойств или постепенное разру-

шение под воздействием различных причин — факторов. Ре-

212

зультат изнашивания материала обычно называют износом,

а способность оказывать сопротивление изнашиванию — изно-

состойкостью [1, 11].

Для оценки степени изнашивания материала используют

различные критерии износостойкости или износа, а также ки-

нетические характеристики, показывающие изменение того или

иного критерия во время изнашивания и позволяющие прогно-

зировать срок службы, т. е. надежность текстильного изделия

[5, 10, 13].

Износостойкость полотен в основном определяет ее и для

изготовленных из них изделий. Износостойкость также норми-

руется в стандартах.

Основные факторы износа

В текстильных изделиях различают износ двух видов: общий и

местный. Общий износ распространяется по всей поверхности

изделия и делает его в конечном итоге непригодным для даль-

нейшего использования. Местный износ характеризуется ослаб-

лением, появлением' потертостей, дыр в отдельных местах при

достаточной прочности или неповрежденности значительной ча-

сти изделия.

Разнообразные причины, или факторы, износа изделий

можно разделить на следующие группы:

механические — истирание, смятие, утомление в результате

многократных деформаций и др.;

физико-химические — действие света, атмосферы, нагрева,

воды, пота, моющей жидкости и др.;

биологические — разрушение микроорганизмами и повреж-

дение насекомыми;

комбинированные — светопогода, истирание с утомлением,

стирка, химчистка и др.

Износ текстильных изделий обусловливается разными фак-

торами и различным их сочетанием. Однако учитывая условия

эксплуатации изделий, можно выделить один-два фактора,

влияние которых определяет надежность изделий. Например,

основной причиной износа гардин и занавесок является дей-

ствие света, белья — стирка и истирание, подкладочных тка-

ней — истирание и утомление, одежды — истирание, утомление,

стирка или химчистка.

Истирание происходит в большинстве случаев изнашивания,

а иногда является основной причиной износа текстильного ма-

териала.

Всегда следует учитывать, что сумма раздельных действий

отдельных факторов износа изолированно от других может зна-

чительно отличаться от их одновременного комплексного воз-

действия.

213

Критерии износостойкости и износа

Для оценки износостойкости обычно определяют срок службы

изделий, т. е. время от начала изнашивания до разрушения из-

делия или непригодности его к дальнейшему использованию.

Критерий износостойкости выражают не только временем,-но и

числом циклов изнашивания.

При оценке износа полотен или изделий после заданного

числа циклов изнашивания используют следующие критерии

износа:

снижение прочности, выносливости при многократном де-

формировании и др.;

уменьшение числа истирающих циклов до разрушения

пробы;

уменьшение вязкости раствора вещества, составляющего из-

делие;

уменьшение кондиционной массы;

увеличение проницаемости;

количество^ видимых повреждений (потертостей, дыр, пил-

лей и др.) и их расположение на изделии (топография износа).

Из перечисленных критериев износа чаще используют пер-

вые два. Уменьшение вязкости раствора изношенного мате-

риала позволяет обнаружить даже небольшой износ вещества,

возникающий при старении от действия света и светопогоды.

Уменьшение кондиционной массы пробы и увеличение ее про-

ницаемости являются малочувствительными критериями и по-

этому используются редко. Количество видимых повреждений,

пиллей и топографию износа часто определяют при опытной

носке одежды, так как это позволяет уточнить места и интен-

сивность износа в течение всего срока эксплуатации.

Кинетические характеристики (критерии) износа дают ин-

формацию не только о начальном значении критерия (показа-

теля качества) для неношеного материала, но и об его

изменении в процессе эксплуатации или при лабораторном из-

нашивании с помощью приборов. Это позволяет объективно

сравнивать результаты опытной носки изделия и лаборатор-

Рис. VI.6. Кинетические

характеристики износа

для абсолютного (а) и

относительного (б) кри-

териев износостойкости

ного изнашивания и более точно прогнозировать стойкость из-

делий к различным воздействиям [10, 13, 18].

Кинетические характеристики износа можно наглядно изо-

бразить графически. При этом значение критерия (позитивного

показателя качества) и берегся в абсолютных единицах (рис.

VI.6,a) или в процентах от начального значения «/=100и/ио

(рис. VI.6,б) и показывает его изменение в" зависимости от

числа циклов износа х.

Кинетические характеристики в общем виде можно выра-

зить математическими моделями

и = и

—тх

— nx

\ (VI .23)

у — 100—ах

—cx

, (VI .24)

где и и у= 100 и/«о — абсолютное и относительное значения позитивного по-

казателя качества (критерия) после х циклов износа (и

— начальное значе-

ние абсолютного критерия для неношеного материала); т, п, b, v, а, с —

константы уравнений, зависящие от вида материала и факторов износа.

Для прогнозирования срока службы х

• изделия необходимо

определить минимально допустимое значение позитивного кри-

терия Мщщ или i/min для годного изделия. Подставив эти значе-

ния в уравнения (VI.23) или (VI.24), решают их относительно

х, которое соответствует сроку службы х

в циклах износа.

По графикам (см. рис. VI.6) значения х

находят, проводя

горизонталь АВ через точки с ординатами u

min

или «/

Абсциссы точек пересечения линии АВ с кривыми соответ-

ствуют сроку службы х

Для некоторых изделий и видов износа используют более

простую модель при п=0 или с = 0:

u = u

—mx

\ (VI.25)

у=Ш—ах

. (VI.26)

В этом случае срок службы х

в циклах износа определяют

по формулам

*» = [(«•—«n.in)/mF* (VI .27)

или

= l(m-y

min

)!a)U

. (VI .28)

По формуле (VI .26) можно определить для х^.х

относи-

тельный износ материала:

i = 100—у^ах" (VI .29)

и его максимальное граничное значение для годного материалу:

'шах = 100—y

min

=ах

. (VI.30)

Формулы (VI.25) — (VI.28) используют также для оценки

соответствия (подобия) износа тканей при опытной и лабора-

торной носке [10, 18].

215

Критерии износостойкости или износа, а также методы и

приборы для их определения регламентируют в зависимости от

вида износа различных полотен и изделий. Поэтому помимо

общих положений для различных видов износа материалов сле-

дует учитывать также их особенности в методах оценки для

отдельных типичных видов износа.

Износ от истирания

Истирание является наиболее распространенным видом изна-

шивания, происходит вследствие внешнего трения материала

о другие поверхности и сопровождается уменьшением его

массы.

При использовании одежды, чулочйо-носочных и других из-

делий истирание обычно сочетается с другими различными ви-

дами изнашивания, вызывает местный износ, а в ряде случаев

преобладает. Износ только от истирания осуществляется на

различных приборах по методам, зафиксированным в стандар-

тах и нестандартным.

Текстильные изделия и полотна истираются при трении

& местах контакта с другими предметами или материалами.

Характер разрушения волокон и нитей зависит от их химиче-

ского состава, структуры изделий, а также состояния истираю-

щих поверхностей. При многократном воздействии нежестких

истирающих поверхностей происходит поверхностное и объем-

ное деформирование волокон и нитей, износ носит усталостный

характер. Если на истирающей поверхности имеются жесткие

частицы, происходит микросрезание волокон и нитей, выпаде-

ние их частиц и уменьшение массы материала. При эксплуата-

ции текстильных изделий преобладает усталостный износ [3,

6, 13].

Степень и характер износа тканей, трикотажа и нетканых

полотен зависит от их волокнистого состава, структуры, раз-

мера и характера опорной поверхности, т. е. площади контакта

с истирающими предметами или материалами. Чем больше

опорная поверхность, тем выше износостойкость полотен и из-

делий. При истирании происходит частичное разделение пряжи

на волокна, комплексных нитей — на элементарные и выпаде-

ние отдельных их участков, а иногда целых волокон. Поэтому

при увеличении длины волокон и до известного предела коэф-

фициента крутки нитей стойкость к истиранию изделий из них

повышается.

На интенсивность истирания тканей и изделий из них влияет

высота рельефа и радиус кривизны волн нитей, образующих

опорную поверхность. В гладких тканях с плавным изгибом

нитей признаки износа появляются позже, чем в тканях

с рельефно выступающими на поверхности перекрытиями. При

216

истирании поверхность ткани делается более рыхлой и шерохо-

ватой, толщина ткани вначале немного увеличивается, а за-

тем при удалении отдельных частиц волокон или нитей умень-

шается. В дальнейшем на отдельных участках ткань разру-

шается.

В трикотаже разрыв нитей от истирания приводит к спуску

петель, поэтому разрушение трикотажа по истертым участкам

происходит быстрее, чем разрушение тканей. Стойкость к исти-

ранию трикотажа, как и тканей, зависит от структуры и опор-

ной поверхности. С повышением плотности и заполнения трико-

тажа износостойкость увеличивается [3, 6]. Верхние трикотаж-

ные изделия наиболее интенсивно истираются на нижней части

рукавов, на манжетах, воротниках, клапанах карманов, а чу-

лочно-носочные— на пятке, мыске и следе. Для капроновых

чулок учитывается также устойчивость к образованию затя-

жек, которые получаются, когда посторонние предметы, заце-

пив петлю чулка, вытягивают нить и затягивают петли вдоль

ряда. Обрыв затяжки комплексной нити делает чулок непри-

годным к носке, а обрыв затяжки элементарной нити портит

его внешний вид [6].

Для изделий из вязально-прошивных нетканых полотен од-

ним из основных факторов разрушения при эксплуатации яв-

ляется износ от истирания. Сначала разлохмачивается поверх-

ность полотна, затем выпадают волокна, обнажаются прйшив-

ные нити и начинается разрушение самого каркаса. Анализ

топографии износа показывает, что распределение изношенных

мест на изделиях одного вида и назначения обычно одинаково.

Поэтому участки наиболее интенсивного истирания упрочняют

при пошиве вторым слоем материала (налокотники, наколен-

ники, ластовицы) или тесьмой (низ брюк) [3].

Существуют различные методы испытания полотен и изде-

лий на истирание и приборы для их осуществления [1, 3, 5, 6,

11, 13]. В разных приборах производится ориентированное или

неориентированное исти-

рание по поверхности

(плоскости) или сгибам

проб. Для этого исполь-

зуют различные истира-

ющие детали — мягкие и

жесткие абразивы [11].

Более близкий к услови-

ям реальной эксплуата-

Рис. VI.7. Схемы приборов

для истирания проб:

с-ДИТ-М; 6 — ТИ-1М; в-

ИТИС

217

ции характер истирания материала получается на приборах

с мягким абразивом (сукно, капроновая щетка и т. п.) при не-

ориентированном истирании. Однако необходимо учитывать, что

мягкие абразивы при использовании скорее теряют истираю-

щую способность.

Стойкость к неориентированному истиранию по плоскости

(рис. VI.7,a) и по поверхности (рис. VI.7,6) определяют для

различных полотен и изделий с использованием на приборах

мягких или жестких абразивов.

Прибор ДИТ-М (см. рис. VI.7, а) используют по ГОСТ

18976—73* для истирания хлопчатобумажных, шелковых, сме-

шанных тканей, а также тканей из химических нитей. Пробы

в виде кружков заправляют в обоймы бегунков 1 и 5 лицевой

стороной вниз. Абразив 2 (серошинельное сукно) закрепляют

в пяльцы 4 и доводят с помощью рычажно-грузовой системы 3

до контакта с бегунками. Неориентированное кольцевое истира-

ние проб происходит при вращении головки, на которой уста-

новлены бегунки, и самих бегунков. При истирании пробы на-

сквозь прибор автоматически останавливается и по счетчику

фиксируется стойкость ткани к истиранию я* в циклах.

При истирании льняных и полульняных тканей пробу за-

правляют в пяльцы 4, а абразив (серошинельное сукно) — в бе-

гунки 1 и 5.

Для шерстяных и полушерстяных тканей по ГОСТ 9913—85

на приборе ТИ-1М (см. рис. VI.7,6) три круглые пробы 1 за-

правляют лицевой стороной наружу в головки 2. Абразив (се-

рошинельное сукно) закрепляют внизу на диске 3. Внутрь го-

ловок подается сжатый воздух, что обеспечивает прижатие че-

рез резиновую мембрану проб к абразиву и контакт с ним по

выпуклой поверхности. При вращении головок 2 и диска 3 про-

исходит неориентированное истирание поверхности проб. Кроме

определения стойкости к истиранию п

для суконных тканей

с застилом или ворсом дополнительно измеряют на толщино-

мере изменение толщины пробы после 1000 циклов истирания.

Стойкость к истиранию трикотажных полотен и изделий по

ГОСТ 12739—85* определяют на приборе ТИ-1М (см. рис.

VI.7,6) с твердым абразивом (наждачным диском) по числу

циклов п, до разрушения пробы. Для полушерстяных начесных

футерованных полотен используют в качестве критерия износа

среднюю потерю массы проб после 300 циклов истирания.

Для нетканых полотен по ГОСТ 24945—81 * устойчивость

к истиранию я,- определяют на приборё с абразивом из серо-

шинельного сукна.

Искусственный мех из химических волокон по ГОСТ

21516—76* испытывают на приборе ТИ-1 или ТИ-1М с приспо-

соблением для установки необходимого зазора г между по-

верхностями проб и абразива из серошинельного сукна. При

218

зазоре z, равном толщине меха после 2000 циклов истирания,

оценивают в баллах (от 1 до 5) по фотоэталонам степень сва-

ливания меха (1 —очень сваливающийся мех, 5 — несваливаю-

щийся). При 2 = 3 Mitf также после 2000 циклов истирания из-

меряют потерю массы ворса в процентах. Для этого начальную

массу ворса измеряют по разности массы проб до срезания

ворса и после, а потерю массы ворса — по разности массы проб

до и после истирания.

Стойкость к истиранию на сгибах для хлопчатобумажных,

из химических волокон и смешанных тканей определяют по

ГОСТ 16733—71 * на приборах ИТИС (рис. VI.7,e) и оцени-

вают числом циклов п, до разрушения проб. Согнутые пополам

полоски 1 заправляют в кассету 3 так, что из нее выступают

только места их изгиба. Кассеты устанавливают на абразивный

диск 2.— капроновую щетку — под [Давлением груза 4. При вра-

щении диска 2 и кассет 3 происходит истирание проб по сги-

бам во всех направлениях. При разрушении одной из пробных

полосок прибор останавливается и по счетчику определяют чи-

сло циклов истирания я,-.

Для шерстяных и полушерстяных тканей показатель я,- оп-

ределяют по ГОСТ 23109—84 на приборе ИС-3 (рис. VI.8).

Изогнутая проба ткани 2, закрепленная в неподвижном зажиме

219

Т а б л. VI.5. Нормы износостойкости

Вид полотен н изделий

Поверхно-

стная

плотность,

г/м»

щ, число

циклов

гост

Хлопчатобумажные и смешанные (ве-

домственные) ткани

бельевые

130—150 1000 20232—74

180—189

1800 20232—74

190—200 2000 20232—74

костюмные и пальтовые

160—190 1000 20232—74

220—240 2500 20232—74

280—310 3000 20232—74

Льняные и полульняные сорочечные 100—165

4000

22282—76*

полотняные ткани

Камвольные ткани

чистошерстяные

>150

2000 18208—83*

полушерстяные

>150

2000

18208—83*

Тонкосуконное полушерстяные ткани >150

3000

18208—83*

Платьево-костюмные ткани

шелковые

<100

200

22542—82

вискозные <100

300

22542—82

синтетические <100 1000 22542—82

Трикотажное полотно для верхних из-

делий из всех видов сырья

особо прочное

<250

>61 16486—83

прочное

<250

31—60

16486—83

обыкновенное

<250

15—30

16486—83

Чулочно-носочные изделия

группа особо прочная

>401

11595—83*

» прочная 201—400

11595—83*

» выше обыкновенной 101—200

11595—83*

» обыкновенная 50—100 11595—83*

Нетканые холстопрошивные обувные

330—480

000

13074—85

полотна

5, истирается качающимся абразивом 1 из серошинельного

сукна. При разрушении пробы происходит под действием груза

3 замыкание контактов 4, прибор автоматически останавлива-

ется и зажигается сигнальная лампа.

Перечень полотен и изделий, для которых нормируется стой-

кость к истиранию, указывается в стандартах на номенклатуру

показателей: ГОСТ4.3—78, ГОСТ4.4—83 (СТСЭВ3442—81),

ГОСТ 4.5—83, ГОСТ 4.6—85, ГОСТ 4.26-80, ГОСТ 4.33—72 *,

ГОСТ 4.34—84, ГОСТ 4.51—87 и др.

Нормы стойкости к истиранию зафиксированы в отдельных

стандартах (ГОСТ 11595—83 *, ГОСТ 16486—83, ГОСТ

20232—74, ГОСТ 22282—76 *, ГОСТ 22542-82 и др.) или вклю-

чаются в стандарты на общие технические условия (ГОСТ

13074—85, ГОСТ 15968—77*, ГОСТ 18208—83 * и др.). Вы-

держки из стандартов приведены в табл. VI.5. >

220

Для некоторых полотен и изделий нормы даются для „

градаций качества, иногда — для разной поверхностной плотно-

сти. При сравнении норм из разных стандартов следует учиты-

вать, что они определяются не только видом материала, но и

особенностями метода испытаний (вид абразива, сила прижа-

тия пробы к абразиву и др.). При отсутствии норм стойкости

в циклах истирания иногда определяют относительную износо-

стойкость к истиранию на приборах ДИТ, ТИ-1 при одновре-

менном истирании одним абразивом одного эталонного и од-

ного или двух исследуемых образцов (см. рис. VI.7,б). Коэф-

фициент износостойкости Ко подсчитывают по формуле

КО = П/П

, (VI .31)

где я

—

среднее число циклов истирания до разрушения исследуемой пробы;

—

то же эталонного образца.

Относительную износостойкость иногда определяют после

заданного числа циклов истирания х<п

, подставляя в фор-

мулу (VI.31) вместо значений п и п

позитивные относительные

критерии у и у

исследуемой пробы и эталонного образца.

Фактическая стойкость к истиранию различных полотен и

изделий приводится в литературе [5, б, 12, 13].

Пиллингуемость

Пиллингуемость — это особый вид износа в начальной стадии

истирания, при котором на поверхности изделия появляются

пилли — закатанные в небольшие комочки или косички концы

или отдельные участки волокон. Процесс их появления назы-

вается пиллингом. В начале истирания на поверхность мате-

риала выходят слабо закрепленные участки и концы волокон,

а затем они запутываются в плотные комочки разной формы.

Они удерживаются на поверхности изделия на ножках из так

называемых якорных волокон, которые при последующем исти-

рании отрываются вместе с пиллями. При эксплуатации изде-

лий происходит обрыв и удаление с поверхности отдельных

пиллей, а также возникновение новых.

На пиллингуемость влияет строение полотен и изделий. Чем

лучше закреплены волокна в структуре, тем меньше их пиллин-

гуемость. Она зависит также от степени электризации. Поэтому

на синтетических тканях, трикотаже и нетканых полотнах

пилли образуются интенсивнее. Значительную пиллингуемость

имеют полушерстяные изделия с вложением полиэфирных и

полиамидных волокон.

Пиллингуемость льнолавсановых тканей определяют по

ГОСТ 15968—87* на приборе ПЛТ-2 (рис. VI.9). Пробную

полоску } заправляют в зажимы над резиновым основанием и

обоим ее концам дают нагрузку. Абразивную полоску 1 из той

221