（纺织材料与纺织品设计专业论文）滚箱式起球仪用软木复合材料对测试织物起球性能的影响[纺织材料与纺织品设计专业优秀论文].pdf

t h ei n 妇u e n c eo ft h ep e r f o 瑚a n c eo fc 0 1 k c o m p o s i t em a t e r i a li ni c i 删n g b o x t of a b i i cp 皿n g p r o p e l 啦e s a b s t r a c t t h ep i l l i n go f 蹦m c sh a sa l w a y sb e i n gab i gp r o b l e mt om ew o o la 1 1 dk n i 砸n g e n t e r p 矗s e s o u rt r a d m o n a lr e s e a k k sa r ef o c u so n 也e 蛐o l o g i c a lp a r 锄e t e r s c h 柚g e sa n dt 1 1 ef i n i s ht oo b t a i l lt l l e 锄t i p i l l i n ge 虢c t h o w e v e r l i n e rw o r kw a sd o n e o n 岫t e s to ff a b r i c p i l l i n gs 蚀1 d a r d w i me n t e r i n gt l l ew o r l dt m d e ( a i l i 删o n ，t 1 1 e t e x 廿l ec r i t c 印r i s e sj o i nm o r ea i 】dm o r el l p 荔晖瞎螽霪盏星塑! 黧黪莲颦喜人j j i 禹蠹蝥主毒 舞q 篓| 嘉 一起， 所产生的毛球数就越多。化纤织物起毛起球的重要原因是因为纤维间的拖合力太 小，在摩擦的过程中，纤维端不断从织物表面滑出，形成毛绒：由于纤维本身的 断裂强度大，耐疲劳以及耐摩擦性能好，一旦纤维端形成一定密度的毛茸，他们 就会相互纠缠形成毛球，纤维本身的特性决定了毛球不容易从织物的表面脱落。 分析实验中规格的涤纶，腈纶和锦纶织物在摩擦前后的质量损失率可以发 现，三种织物实验后的质量变化各不一样。涤纶织物的质量在实验后均有所增加， 锦纶织物和腈纶织物的质量有对增加，有时减小。从表4 1 8 可以看到涤纶织物 在实验后的质量损失 x j j t t e d 胡 e e 力c et ot b ep u r ec o n o nk n m j n g h o w e v e rt 1 1 ew e j g h tj o s er a t eo f 出ep u r e c o t t o nk n i t t i n gf 曲订ci nt h ee x p e r i m e n ti n c r e a s e d 诵t h 也ej n c r e a s eo ff r i c t i o no r h a r d n e s so fc o r kc o m p o s i t e s b u tt 1 1 ew e j g h tl o s er a t eo fc h e m i c a l 助e rk n i 札i n gf a b r i c a n dw o o l k n i 挂i n g 最b r i cs o m e t i m e sr o s ea n ds o m e t i m e sd r e w 砸也t h ei n c r e a s i n 窟o f 衔c t i o nf i a c t o ro rh a r d n e s so f t h ec o r kc o m d o s i t e s c a it a o f r x t i l em a t e 鑫l & t e x t 酝f a 嘶cd e s i g n 、 d 拍c t e db yn o f e s s o r “l o n g k 斜w o r d s ：p i l l i n g ，c o i 量c o n l p o s i t em 融e r i a l ， l l a r d l l e s s ，伍c t i o nf a c t o r 绪论 1 绪论 1 1 概述 织物的起毛起球是除了棉、麻等少数天然纤维制品外，大部分纤维制品容易 出现的一种不良现象。纤维织物在实际使用与洗涤过程中，由于织物不断经受外 界以及织物本身之间的摩擦，使其表面产生纤维端露出于织物，在织物继续摩擦 后表面就会呈现很多令人讨厌的毛茸，如果这些毛茸在织物穿着使用过程中不能 够及时脱落，他们就可能和外界脱落的毛茸或者织物本身产生毛茸纠缠在一起， 揉成球行小颗粒固着在织物的表面。 起毛起球是影响织物外观及织物服用性能的重要因素之一，长期以来一直困 扰着人们。人们通过各种方法来减少织物的起球现象。如不断改变纤维材料的本 身的性质特征，得到抗起毛起球的新型纺织材料或者改变纤维织物在织造过程中 的工艺，以及通过不断更新织物的后整理技术来取得织物的抗起球效果。改革开 放以来，人们的生活水平不断提高，对于服装的要求也不断更新。人们不仅仅要 求服装保暖、结实耐用，而且对其的款式、面料、色彩以及流行程度也更为注重。 起毛起球对织物外观和手感产生很大的负面影响，现在已经越来越引起生产者的 注意。为了满足人民群众日益增长的需求，科技工作者不断开展研究工作。因此， 对织物起球性能的研究也体现出其特殊的现实意义。 1 ，2 国内外相关领域研究进展 1 2 1 目前研究织物起球的影响因素【3 1 3 2 1 人们在很早以前就已经意识到起毛起球这一现象，五十年代以后出现了相关 的研究文献【i j 。随着科学进步和发展，人们在七十年代以后，提出了在不影响织 物手感的前提下，改变纤维的结构来改变织物抗起球性能的设想，并由此开展了 一系列较为系统的理论研究，较为完整的分析了纤维端由织物的纱线中滑出，相 互纠缠，形成球型颗粒并不断结紧以及脱落的整个过程【2 。另外，人们也从多个 方面分析了影响起球的因素，归纳为四点1 3 】：( 1 ) 组成织物的纤维品种，如纤维 长度长，则可以减少露出于织物表面的纤维端，可以减少织物的起球：纤维的线 密度大，毛茸密度小，起球少：纤维卷曲大，纤维间的抱合力大则纤维端不易勾 出，起球少；纤维的截面越圆，起球越多，可以改面纤维的截面形状，减少起球； 纤维的断裂伸长小，毛球容易脱落，起球少；纤维的抗弯度小，耐疲劳强度小可 以使毛球很快脱落，可以改善织物的起球。( 2 ) 纺织工艺参数，如改变纱线捻度， 纱线捻度大，纤维间的抱合力大，摩擦过程中不易产生纤维端，起球少；改良纱 线的条干不匀，不匀率大，则纱线中存在的粗节多，易起球；在织物紧度相同的 绪论 情况下，增加织物的密度，起球少，另外改变织物的组织结构，增加织物的交织 点，可以减少起球。( 3 ) 染整后加工，如织物经过树脂整理，硬挺整理，柔软整 理可以减少起球。( 4 ) 服用条件。劳动强度比较大的工作环境中织物受到的摩擦 比较大，起球比较快：衣服的领口，袖口这些摩擦比较频繁的部位起球比较快。 这些理论的研究对于提出改善织物起球性的措施起到了一定的帮助，然而所 有改善措施在提高织物的抗起球性能同时，对织物的蓬松性、弹性、滑糯等均产 生不同程度的影响1 4 】。例如增加织物的经纬密度可以在一定程度上提高织物的抗 起球性，但是同时也使织物的手感变差，所以在减少织物起球时应当综合考虑各 种因素。 1 2 2 目前织物起球测试方法 目前测试织物的起毛起球的方法一般分为两类，一种主要用于测试机织物的 起球，如m a n i n d a l e 起球实验仪。另一种主要用于测试针织物的起球，如i c i p i l l i n gb o x 起球实验仪和a c c e l l e r a t o r 起球实验仪。国外专家c 0 0 k 和g o k s o y 比 较了i c ip i l l i n gb 0 x 起球实验仪、m a n i n d a l e 起球实验仪以及a c c e l l e r a t o r 起球 实验仪三种测试方法的测试结果，指出i c ip i l l i n gb o x 起球实验仪的测试结果 可能是不准确的，尤其是在测试那些快速起毛的常用织物时【5 “。在其早期的研 究中，也曾提到在测试含有易疲劳纤维的织物时，应尽量避免使用i c ip i l l i n gb o x 起球实验仪。另外i c ip i l l i n gb o x 起球实验仪和a c c c l l e r a t o r 起球实验仪测试结 果基本相同，但与m a n i n d a l e 起球实验仅之间的测试结果相比存在明显的区别， 在使用一种仪器上测试时测出的抗起球性能较好的织物，在使用另一种仪器测试 时测出的抗起球性就可能很差。另外分析三种测试方法对于不同织物的参数的敏 感性，发现不同的起球实验仪对织物以及其纤维、纱线的参数变化具有不同的测 试敏感性：测试织物坯布时，i c ip i l l i n 鐾b o x 起球实验仅对坯布的混纺比，织物 组织种类及织物弹性方向( 单向还是双向) 较为敏感；a c c e l l 髓她r 起球实验仪 具有和i c ip i l l m gb o x 起球实验仪相似的测试性能，只是它对织物组织的变化不 敏感；而m a r t i n d a l e 起球实验仪对织物中纱线支数及含有氨纶织物的弹性方向具 有敏感性，在测试织物成品布时，i c ip i l l i n gb o x 起球实验仪对织物的纱支，捻 度及织物弹性方向具有敏感性；a c c e l l e m t o r 起球实验仪与i c ip i l l 抽gb o x 起球实 验仪的测试性能相似，但是还是对织物组织的变化不敏感，m a n i n d a l e 起球实验 仪对织物中纱线的支数、捻度及织物弹性方向具有敏感性。另外，湿态织物的起 球性能取决于织物中成分纤维在湿态对的强力，含有棉纤维的织物在湿态时的起 球现象比较严重1 7 。 1 绪论 国内关于纺织品起毛起球测试方法的研究相对较少，研究基本集中于纤维本 身特征对起球的影响，如蒋素婵等提出纤维的弯曲疲劳、扭曲疲劳、纤维的断裂 伸长、纤维的相对强度、纤维的初始模量这些纤维的力学性能对织物的起球有密 切的关系，并且指出影响织物起球是多方面的因素，单纤维的个别力学性能如单 纤维的强力，这些单个指标并不能反应织物的起球特征卜“j 。另外还有许多科技 工作者研究在纤维的改性、制造工艺以及织物的后整理方面提出许多方法来取得 织物的抗起球效果，但是只有部分研究者对于现有测试标准提出疑问：如广州纺 织纤维检验所的张玉莲，在经过多方面的观察和研究后，认为圆轨迹起球仪方法 标准有以下问题值得商榷：如不同织物加压是否应相同、尼龙刷是否能反映真实 情况等，提出了对起毛起球的建议和设想，认为除了在张力状态的实验外，还应 考虑松弛状态以及吸湿状态下的起球，如机洗的状态或穿着中衣服下摆与袖子的 摩擦状态；试验中的加压大小、摩擦次数应根据试样的用途来分，并建议根据织 物的服用环境情况，取消尼龙刷的刷毛过程，磨料也应适当作调整等【l 射。此外， 东华大学检测中心的沈建明在马丁代尔平磨仪上进行起毛起球实验时发现织物 间相对运动的轨迹并非李萨如图形而是会随着织物表面情况的变化而变化，导致 了因试样表面不同而改变了检测条件一运动轨迹( 线速度与摩擦部位的变化) ， 并建议对相关的方法标准进行修订【l3 1 。目前测试方法有许多种，但是基本采用 的是使织物与磨料之间的进行摩擦的方法，不同的是对磨料以及摩擦时间的选 择。磨料对测试织物的起毛起球性能有着至关重要的影响，但是相关的研究报道 很少。可以说，对于织物起毛起球测试的最佳方法( 测试仪器，测试手段) 并无 定论，还存在种种问题有待迸一步的解决。 对织物起球性能的评定方法目前主要有：标准样对照评级，计算单位面积上 的毛球数和毛球重量，文字表述起球特征以及描画织物起球曲线图【l ”。由于 织物所用原料、纱线与织物结构以及试验参数的不同，形成毛球的形态和大小之 间差异比较大，因此织物表面的起球状态不能由一个含义十分清楚的物理量来计 量；同时，以上客观因素的存在使织物的起球性能只有在同一类织物中才有可比 性；另外，采用标准样照的方法虽然方便，但是有人为视觉误差的存在；文字描 述的方法将织物的起球程度分为了几个等级，但是没有考虑织物在起球形成顶峰 后的脱落过程；虽然通过描画织物起球曲线的方法可以比较完整的反映织物起毛 一起球一毛球脱落的整个过程，但是实验所要求的时间太多。因此综合比较来看， 各种方法都有不同的缺点。随着计算机技术的发展和应用，织物起球性能的评价 也向着客观化和自动化的方向发展。1 9 9 7 年史广安等人研究了织物起球和织物 表面光泽度的相关关系，用织物表面的反射性能来表征织物的起球程度。这种方 法受到织物组织的局限”，当织物组织结构不同且粗糙度大时，粗糙度和光泽 绪论 们国家对于测试起球的研究较少，对于测试毛针织物起球所用软木复合材料的研 究尚未见报道，不同性质的软木复合材料对织物起毛起球的影响情况尚未掌握。 因此对软木复合材料对织物起球的影响进行分析研究有助于把握织物起球的情 况，为更好的标定织物的起球等级，提高测试织物起球的方法手段提供有效的参 考。 1 3 2 本课题研究内容 针对目前国内毛针织企业广泛使用的评定织物起毛起球的i c i 滚箱式起毛 起球仪，本课题主要进行了三个方面的研究工作： ( 1 ) 软木复合材料组成结构的分析。运用扫描电境和红外光谱仪对软木材 料的组成结构进行测试。分析比较了国产滚箱式起球仪专用软木复合材料和进口 滚箱式起球仪专用软木复合材料的不同。 ( 2 ) 软木复合材料内衬硬度对织物起毛起球的影响分析。测试研究了不同 硬度的软木复合材料内衬对棉及棉混纺织物、化纤织物，毛织物的影响，分析比 较了软木复合材料内衬硬度对织物的起毛起球的影响规律；同时对由于不同材料 所引起的织物重量损失进行比较，分析了不同软木复合材料内衬所造成织物重量 损失的规律。 ( 3 ) 软木复合材料内衬摩擦系数对织物起毛起球的影响分析。测试分析了 不同软木复合材料内衬的表面摩擦系数对化纤织物、棉及棉混纺织物、毛织物的 影响，分析比较了材料表面摩擦系数对织物的起毛起球的影响规律以及不同软木 复合材料内衬所造成织物重量损失的规律。 2 针织物的起球机理分析 荷超过固着纤维中某根纤维的强力，则这根纤维发生断裂：如果加在固着纤维上 的负荷低于固着纤维中某根纤维的强力，但是高于它与纱线的摩擦力，则这根纤 维被抽拔出来。一旦这根纤维被拉出，它多出的长度就卷入球体内，因而球体不 断“长大”。当一根固着纤维被完全抽拔出来或者断裂，将有新的纤维来代替它。 这根新的固着纤维的产生不依赖原来产生的绒毛数量，是直接从纱线结构中产生 的，这个过程类似于新的绒毛产生【2 8 1 。如果有足够的研磨，且纤维与纱线间的 摩擦力不大于纤维强力，则绒毛的产生和固着纤维的更新将继续下去】。 这个球的增长机理，即固着纤维断裂或被抽拔出，从而卷入球体内，新的固 着纤维又代替了它的机理，提供了毛球独立于邻近绒毛而长大的源泉，并解释了 球重超过初始绒毛重量的现象。因此毛球增长的过程使纤维从织物表面大量移 出，从而造成织物损伤。 2 1 1 毛茸的形成 一般来说，织物在受到摩擦后，一部分纤维端从织物中抽拔出来形成毛茸， 毛茸最初形成的速度比较快，在其达到一定密度后，然后逐渐趋于缓慢。只有当 所形成的毛茸密度达到某一程度时，这些纤维端才能同临近的纤维相互纠缠从 而形成毛球。其中一部分毛茸在没有形成小球前，就被磨损掉。这是因为纤维从 纱线表面抽出时，不仅必须要克服纱线中纤维间的摩擦力，而且必须克服当其通 过织物表面时，纤维与外界的摩擦力。同时纤维从交织点处的纱线截面由上而下 穿过的过程中，纤维必须弯曲，因此，那些抗弯曲较差( 即初始模量大的纤维) 的纤维会增加织物的抗摩擦力，当外界的摩擦力超过了纤维的断裂强力时，纤维 就不是被拔出而是断裂形成毛茸了【3 。 。因此，纤维的断裂强度决定了所能应用 的摩擦力的极限值。在刷磨的过程那些断裂强力较弱的纤维就会发生断裂，从而 在织物的表面产生很多的纤维端，形成的毛茸短而密。因此，织物起绒这一过程 主要受到以下的纤维性能的影响：摩擦性能、刚性、断裂强力及抗摩擦力【3 1 3 2 1 。 2 1 2 毛茸纠缠成球及球体增长 当织物表面经受摩擦形成毛茸，但是毛茸尚未纠缠时，那些一段被握持的松 散的纤维端在摩擦力作用下，会迅速调整自己的方向与外力的方向一致，因而使 自身起所受的摩擦负荷最小。但是当织物形成的毛茸密度达到一定程度时，露出 织物的纤维端就会同临近的纤维端搭接，或与断裂纤维及外来物搭接成一个结 点，这些纤维将成为固定的纠缠纤维，同时所形成的结点也将诱发起球的形成。 此时，磨料与纤维间相互作用也变得更为显著，在摩擦过程产生中产生卷绕加捻， 使纠缠变得更紧，固着纤维牢牢的卷入毛球结构中，纤维不再能够调整自己的方 向和外力一致，所以固着纤维所受的摩擦负荷增加。如果加在固着纤维的摩擦负 荷超过固着纤维中某根纤维的强力，则这根纤维断裂。如果加在固着纤维的摩擦 2 针织物的起球机理分析 负荷低于固着纤维中某根纤维的强力，但是高于它与纱线的摩擦力，则这根纤维 被抽拔出来。一旦固着纤维被拉出，它多出的长度就卷入球体内，因而球体不断 “长大”。当一根固着纤维完全抽拔出或者断裂，将有新的固着纤维代替它。这 根新的固着纤维的产生不依赖原来产生的绒毛数量，是直接从纱线结构中产生 的，这个过程类似于新毛茸的产生。 2 1 3 球体脱落 织物表面球粒是由于固着纤维受到疲劳损伤或其他破坏而引起的断裂，此时 作用在球体上的摩擦负荷大于固着纤维的综合抵抗力，或者在两个因素同时作用 下从纱线结构中被拔出，此时作用在球体上的摩擦负荷小于固着纤维的抵抗张 力，但是大于固着纤维同纱线间的摩擦力。纤维所受到的“疲劳”主要包括：扭 转疲劳、弯曲疲劳以及拉伸疲劳f 3 引。其中的疲劳是纤维和纱线在较小的张力长 时间作用下产生断裂。织物表面的球粒在反复摩擦过程中，其固着纤维一端纠缠 与球粒中，一端固着于纱线结构中。当磨料所施加的摩擦负荷较大时，对固着纤 维会产生一定拉伸。在拉伸循环中，纤维内部结构的破坏积累到受不住这种拉伸 力时纤维被拉断。此种疲劳现象发生在球粒上，则引起固着纤维断裂，球粒脱落。 因此，此阶段主要影响因素体现为：纤维的断裂强力、弯曲寿命、重复扭转 疲劳强度、拉伸断裂强度、拉伸断裂伸长率和拉伸初始模量【3 4 】。 2 2 测试织物起球的试验仪器 2 2 1 仪器 目前，已经有2 0 多种方法测试织物的抗起球性能。如日本的工业标准j i s 中就采用了8 种，这些试验机分类如下3 5 q 7 】：( 1 ) 旋转摩擦式：i c i 式、t o 式、 加速式和乱翻式。( 2 ) 紧压摩擦式：外观保持式、通用式、均匀式、刷子海绵式。 美国材料实验标准( a s t m ) 从1 9 9 6 年版5 种中选择整理了乱翻式、外观保持式 和刷子海绵式三种。英国的联邦试验法关于起球试验的规定：织物试样用毛刷刷 5 m i n ，然后用海绵摩擦5 分钟后和标准比较。法国发展了针织测试用的b a l p r e s t 起球试验仪，只是要将其置于要测试的织物表面上，使仪器底部的塑料摩擦头运 动，进行5 0 m i n 的试验，产生的毛球相当于1 5 天的穿着试验。前苏联t i 1 起球 仪特别适用羊毛聚酯混纺织物起球试验，并可验证与穿着试验之间的相关性。 织物起毛起球试验都是运用摩擦机理的，各种仪器基本上可以分为两类： a 试样放在作运转的试验仪中，仪器内壁有 x 2 针织物的起球机理分析 料) 。试样随着筒内搅动棒高速回转而相互摩擦，同时在圆筒内壁上也受到摩擦 作用。翻滚式起球仪进行一个小时的试验，产生的毛球相当于3 0 0 小时的穿着试 验。 ( 2 ) ici 箱式及改良型起球试验仪：i c i 箱式起球仪由一只立方体箱体组成。 体内壁衬有软木橡胶复合材料，箱体以6 0 转分钟的速度绕箱体回转。改良型的 结构形成，箱体分成八格同样以软木橡胶复合材料为衬壁的小问，每个小间分别 放入试样以及两根橡胶管。起球式通过试样在橡胶管和软木橡胶复合材料衬壁上 的摩擦以及试样之间的摩擦形成的。 ( 3 ) 加速式起球仪：在以橡胶为内衬( a s t m 以软木橡胶复合材料为内衬) 的圆筒内，有旋转叶片间3 个试样同时搅拌，赋予不规则的屈曲搓揉和摩擦作 用。这种形式于实用有很高的相关性。这种形式对于评价洗涤频率较高，以脱 落绒毛为目的的改性纤维最为有效。 b 试样固定在承载体上，以耐磨试验的形成使试样做积极的运动，摩擦起 球。这个方法又可以分成两种；一种是对结构紧密的织物先经过起毛处理( 用较 剧烈的摩擦体如聚酰胺综丝，有槽纹的聚酰胺摩擦圆盘) ，然后改用柔软的摩擦 织物( 如用平纹棉布、帆布、聚氨甲酸酯薄膜塑料等) 进行摩擦起球。如y g 5 0 2 圆轨迹起球仪；另一种用以处理结构疏松的织物，即不需要经过起毛处理，单用 柔软的摩擦物进行起球试验即可。最常用的有h a u s e r 摩擦仪以及a p p e a r a n c e r c t e n i o n 试验仪。国内常用的为y g 4 0 l 马丁代尔磨损毛球仪。 ( 1 ) 圆轨迹起球仪：圆轨迹起球仪是将织物的起毛和起球分别进行的，先用 尼龙刷对织物试样摩擦一定次数，使织物表面产生毛茸，然后将试样与磨料织物 进行摩擦起球。试样与磨料相对运动的轨迹为圆形，试样每分钟磨6 0 次，仪器 装有电磁计数器，达到预定摩擦次数时，即自动停止试验。该起球仪适用与化纤 长丝和化纤短纤织物。在用织物做磨料时，可用于毛织物和其他易起球织物。 ( 2 ) 马丁代尔磨损苇球仪：马丁代尔台型磨损仪是将试样在一定压力下与磨 料进行摩擦起球的试验仪。在进行织物起球试验时，试样装在试样夹上与装在磨 台本身的织物进行摩擦，试样能够绕轴心自由转动，试样夹头与磨台的相对运动 轨迹为李莎如图形。相对运动速度为4 5 r m i n 到4 8 r m i n 。实验方法的原理是：两 种试样在某一转速下相互摩擦。试样间的相对运动路线为李莎如图形。随着试样 间的相互运动，其运动轨迹从圆逐渐变为一个椭圆，并且椭圆的一个对角方向逐 渐变宽，直到最后变为一条直线，交替摩擦运动的目的是确保试样表面的纤维产 生不规则的的卷曲起毛。马丁代尔磨损仪适用于毛织物和其他易起球的织物，对 机织物更为适合。 ( 3 ) h a u s e r 磨损仪：试样和摩擦物( 与试样相同的织物) 分别置于两只圆盘 2 针织物的起球机理分析 上。两只圆盘的相对运动有下列几种形式：往返时运动加上试样绕其轴缓陧转动、 圆形运动、环形运动、改变其中一只圆盘的速度和运动幅度，圆盘之间的摩擦轨 迹就由圆形改变为椭圆型曲线。该仪器的特点时根据试验的需要，通过调节试样 的表面张力以及圆盘的运动形式以获得多种符合实际的穿着效果。 2 3 评定方法和标准 2 3 1 评定方法 目前，织物的起毛起球的评定方法有：a 计算单位面积的毛球数、毛球重 b 将起球后的织物和标准样对比，确定试样的起球程度。c 用文字描述起毛起球 性状。d 用纵坐标表示起球数，横坐标表示摩擦时间，以此来反映起球程度及球 粒形成及脱落的速率的起球曲线【3 8 】。这些描述起毛起球方法都不是定量的方法， 它们各自存在不同的缺陷。例如：对于织物而言，以经受摩擦后的起球密度，即 单位面积的毛球数评价抗起球性最合理。但是由于毛球的大小、形状均是不确定 的，若等同计数无法获得起球织物的总体印象。所以衡量织物的起球程度的主要 方法是将起球后的织物与标准样照进行对比，以确定试样的起球程度。 2 3 2 评定标准【3 ”1 】 a 日本工业标准j i s 对起球性能的评级时通过5 级标准照片对比而得的。级 数越小表示起球程度越严重，反之，抗起球性能就越好。在试样评级时，根据需 要在各级之间还有半级一档，但是该方法人为因素较强，受到评级人员的水平及 差异限制。由于织物结构的差别，有的试验方法具有两套标准，如：i c i 法、i d 式、乱翻式、外观保持式、通用式、刷子海绵式。 b 西德罗伊特林纺织研究的8 级起球分级标准如下( 国外根据这个标准的 较多) ：l ：起毛，有绒毛并带有纤维；2 级：出现云状和斑痕状，部分还有绒毛 出现；3 级：出现个别不完挨的毛球，粗节形状的纤维纽结；4 级：云状增强， 不完整的毛球增多；5 级：轻微起球，毛球部分成粗节形状，部分不完整；6 级： 起球，毛球形状由不完整到完整；7 级：强烈起球，毛球形状主要是完整；8 级： 最大程度的起球，毛球呈现完整的圆球状，在织物的表面呈现颗粒状散布。这8 级分级中评定的尺度为：1 、2 级不算起球；3 、4 级对织物外观由轻微影响；5 、 6 级会引起退货；7 、8 级评定为起球，不适于做服装。 c 美国对起球评定采用5 级分等法：即1 级为不起球；2 级为轻度起球，3 级为中度起球，4 级为使织物不合格的起球，5 级为严重起球。当试样落在两个 评定之间时，定位半级。美国的另一种评定分级采用0 ( 差) 一5 ( 好) ，依次为 o ，1 ，2 ，3 ，4 ，5 级。 d 在我国对针织的评定标准分为5 级：稍发毛但无起球，稍有毛茸，纤维丝 2 针织物的起球机理分析 端稀短；4 级：发毛轻微起球，有云状毛绒，丝环，纤维有缠结，不完整起球、 有个别的完整球；3 级：中等起球，云状毛绒增多，不完整毛球较多，完整毛球 较少；2 级：稍严重起球，毛球强烈，亦有不完整毛球或毡连，或有长绒毛；1 级：严重起球或明显毡化，毛绒未分开，缠结特长。 2 4 起球箱法测试织物起球的影响因素分析 使用i c i 滚箱式起球仪测试织物的抗起球特征时，不同的测试条件对同一试 样的起球性能测试结果有较大的影响，故本章对其进行简要的分析。i c i 起球箱 法共包含4 个测试参数：软木复合材料内衬、聚氨酯软管、转速及测试时间。 2 4 1 软木复合材料内衬的影响 在使用l c i 起球箱法进行测试时，由于箱体的缓慢转动，使箱体的四个面不 断产生斜面，载物管的自重g 载斜面上产生的下滑分力克服内壁摩擦体的摩擦 力f ( 见图2 2 ) 向下滚动，从而使织物与软木复合材料( 软木橡胶) 内衬形成 不断的滚动摩擦。此时，材料本身的特征一硬度和摩擦系数以及材料表面的清洁 度都会对测试结果带来影响。这一点将在第三章详细分析。 图2 2 软木橡胶复合材料在起球箱中的受力图 2 4 2 聚氨酯软管个数的影响【4 2 l 试样在测试箱中同软木复合材料( 软木橡胶) 以及其他试样间产生摩擦。 放置不同软管试验会得到不同的结果。当测试箱中只有一个软管时，测试结果仅 仅反映了织物在受到外界摩擦时的起球趋势，而忽略了织物之间的摩擦，因而织 物起球等级会偏高，当软木管的个数增加时，织物除了受到软木橡胶的摩擦外， 还受到织物之间的摩擦，起球程度增加，等级下降。 2 4 3 转速的影响 起球箱转速不同，试样在箱体中运动的运动状态就有所不同，其所受到的摩 2 针织物的起球机理分析 擦作用差异较大。当起球转动相同的转数，比较转速为3 0 转分钟和转速为6 0 转分钟时，发现转速小时试样所得到的结果等级比较小，这是因为转速小时， 试样与软木橡胶接触时间增多，摩擦加强。 2 44 测试时间的影响 织物在起球箱中受到织物本身之间摩擦以及软木复合材料( 软木橡胶) 摩 擦，随着摩擦时间的增加，织物的内部纤维端逐渐被抽拔出织物的表面，形成茸 毛，当织物表面形成一定密度后就会纠缠在一起形成毛球。根据织物耐磨的特征， 起茸的时间不相同。如棉织物起茸时间比较短，而锦纶织物起茸起茸时间比较长。 当织物经历起茸后会有一个起球的高峰期，过了这个高峰期织物的起球相对就增 加馒一些。随着时间的迸一步增加，织物毛球就会逐渐掉落，织物遭到损伤。由 于织物本身的特征不一样，测试有时会在织物的起球的高峰期，有时会在织物起 球的后期。 2 5 织物摩擦机理分析 织物的摩擦性能是指织物与织物或者织物与其他物质表面接触并发生相对 运动的行为，是织物表面性能的一个重要方面。 2 5 1 摩擦机理l ”1 摩擦是指两个物体之间相互接触并发生或者有发生滑移趋势的现象。从微观 力学的角度来说，摩擦是两个相互接触物质分子之间的相互作用，在切向外力作 用下产生剪切和分离的过程。当两物质接触面积越大，两个物体接触面靠的越近， 则两个物体分子之间的作用就越强，当然，如果要达到这种接触，即分子问的有 效作用，两物体的接触面必须平整光滑，而且两物质的接触压力( 正压力) 起着 至关重要的作用。当两个物体发生相对滑移时，这种分子间的抗剪切力作用就越 强，两个物体之间分离所需要克服的能量就越大，物质问的滑移就越困难。显然， 这种滑移所产生的能量与分子间的粘附功( 结合能) 有关，即与接触物质的固有 性质有关，而分子问相互作用的解脱时一个松弛的过程，即与外力作用时间有关， 因此摩擦作用大小与相对滑移速度有关。 再从物质作用的宏观形式来看，由于两个相互接触的物体之间接触面不可能 是平行的理想接触，总是会有凹凸平，这时摩擦作用过程变成了两接触物质的碰 撞和挤压。当接触点较少，接触面积较少时，接触点处会发生挤压变形和粘合， 当物质为一硬一软时，会产生耕犁和刨刮，当两物质都比较硬时会产生相互之间 的错位，抬起，崩裂等移动。显然，摩擦因素与两物质的硬度或屈服应力，剪切 压缩模量、碰撞和粘结点的数量以及正压力的大小有关，这种宏观形态的锁结、 变形和破坏，导致了两物质相对滑移时的切向阻力，而这些变形和破坏显然与时 2 针织物的起球机理分析 间有关，尤其时高聚物材料。因此，摩擦因数u 不是一个常数。 2 5 2 织物摩擦参数以及相互之间的关系 与织物摩擦有关的参数有摩擦力f ，正压力或者法向压力n ，摩擦系数u ，摩 擦时的接触面积，摩擦时的相对速度，摩擦表面的粗糙度r ，阻及表面形状和表 层附着物，其间存在着一定的定性和定量的关系。 a f 、n 、s 之间的关系【4 4 “5 】：经典的a m o n t o n s 定理认为物质的间的摩擦 符合公式 f = 州( 2 1 ) 但是越来越多的实验证明，摩擦力f 与正压力n 之间并非成正比例的关系，其随 着正压力的增加而减少。针对这一情况，有许多经验公式来描述他们之间的关系， 比较典型的有： f = 胁+ 口s ( 2 2 ) 号= 一一b l 。g j v ( 2 3 ) f = 俚n b n ( 2 4 ) 式中，a ，b a ，b ，c ，u 。都是常数。在计算方面比较方便而又比较接近实际情况的 是公式( 2 4 ) ，其简化形式可以是 f = a ”( 2 5 ) 显然，公式( 2 2 ) 和公式( 2 3 ) 的摩擦系数均为非常数，是正压力n 的函数或 者接触面s 的函数。当n = o 是，除了( 2 2 ) 以外，都没有摩擦力。 此外，织物在正压力的作用下，某些突起点在接触压力的作用下，发生紧密的接 触和变形，形成良好的粘结作用h 6 】。使两物体滑移发生相互之间的摩擦必须克 服粘结点的剪切变形。所以一般认为，没有润滑剂的接触表面的摩擦由两个因素 决定：第一，也是主要因素，即真正接触面积间存在的粘结作用，这个接触面积 通常远小于滑动体的几何面积并与几何面积无关，只是与材料本身的性质以及物 质所受到的正压力有关。正压力越大，两物体粘合的越紧密，则克服摩擦所需要 的力越大4 7 叫9 。因此，两个相对滑动体间摩擦力的主要组成部分，是切开其间 全部接触点所形成粘结需要的力。设a 为真正接触面积，s 为质地较软材料的剪 切应力，那么摩擦力中胶粘部分可写成： e = 彳s ( 2 6 ) 第二，是质地较软的物体表面被硬质物体挖掘的小洞或沟槽的现象。此现象亦可 2 针织物的起球机理分析 称为变形，所产生的变形力为f d 。通常总摩擦力f 可用胶粘力和变形力的总和来 表示，即 f = e + 乃( 2 7 ) 粘结作用只与接触的两种材料本身性质有关，在接触面积一定的情况下，不同的 材料和同一种材料摩擦所产生的胶粘力是不一样的。由于织物结构的相对于其他 物质来说比较松散，因此在于其他硬度稍大的物体摩擦时容易受到损伤，物质的 硬度越大，摩擦时受到的损伤也越大。 b 摩擦因数与织物接触表面的关系：织物接触表面状态要包括两个方面的 含义，一是织物本身的结构；另一个是与织物接触的材料本身的特征。 针织物与机织物与其他物质接触所受到的摩擦力是不同的，经编织物和纬编 织物受到的摩擦力也是不一样的，因此对于各种不同织物所使用的测试方法也是 完全不同的。机织物由于结构比较紧密，织物表面比较平滑，所以织物比较难起 球，对于测试机织物实验常用加压的方法，而针织物结构较为松散，测试不用加 压，织物的起球效果也比较良好。织物的横纵密度决定了织物的松散程度，相同 条件下，密度大的织物抗起球效果好于密度小的织物【5 0 】。当织物受到外界摩擦 时，密度小的织物容易被外界物质勾挂，使纤维、纱线受损，突出于织物的表面， 如果纤维的断裂强力较大，突出织物表面的纤维、纱线可能加重摩擦。一般机织 物的抗起球效果大于针织物【5 ”。另外织物接触材料的性质也影响到织物的摩擦， 如果材料表面粗糙，织物与材料摩擦时容易受到损伤，容易起球。材料的硬度对 摩擦影响也很大，织物与硬度较大的材料摩擦时所产生的勾挂作用更为明显，更 容易使织物受到损伤，从而影响到对织物的测试。因此在测试织物的摩擦性能时 对于材料的选择也是一个很重要的。 3 软木复合材料的结构与制备 粒均匀分布于橡胶中，然后硫化制造而成。由于软木所具有的独特的天然特征， 以及其通过与橡胶复合后得到的复合材料的优良特性使其在工业生产和人民生 活中得到广泛的应用。工业上软木主要应用于动力机械密封，防震，刹车，摩擦 片，冷库、车船、石油库的隔热装置，播音室、歌剧院、歌舞厅的吸音材料，低 温实验室、化工设备和高级建筑的保温层，建筑、公路、桥涵、机场跑道的收缩 填料等。民用上软木主要用于做地板、墙纸、天花板、摩擦片、杯垫、浴垫、食 品医药用瓶塞、电脑鼠标垫、留言版、记事牌、雕刻用装饰品、乒乓球拍、钓鱼 杆把手、羽毛球头、棒球芯、垒球芯、公告版、鞋材、枕心等1 5 ”。近些年来， 随着绿色环保材料越来越受到大家的欢迎，软木材料在人民生活中的应用范围也 越来越广，较为突出的应用是作为软木地板。由于软木地板防潮耐磨，不易被虫 蛀，而且脚感舒适，保养方便等方面的优点使其越来越受普通大众的欢迎。此外， 软木材料在国防以及航空航天上也有特殊的用途。软木橡胶复合材料在纺织方面 也有较多应用，如在纺织机械上应用于油密封垫片。由于软木橡胶复合材料优良 的弹性恢复性能和摩擦性能，使其在纺织测试中充当了良好的衬垫材料。乱翻式 起球仪和i c i 滚箱式起球仪的内衬均为软木复合材料，它在模拟织物受到外界摩 擦有着比较好的表现。 3 3 软木复合材料的制备 软木橡胶复合材料的制作过程包括软木粉的制各以及软木粉与橡胶混合、硫 化、成形。 3 3 1 软木粉的制造工艺 粒状软木的又称为软木粉( c o k ep o w e r ) ，指粒径相当于或者小于o 2 5 i i 的软木粒。其生产工艺可以图3 2 来表示。 图3 2 制备软木粉工艺图 3 软木复合材料的结构与制备 根据国际标准i s o 1 9 9 7 ，软木粉的等级，按其粒径的大小和容积密度( 将 栓皮切成1 5 c m 1 5 c m 1 5 c m 的正方体，用砂纸将表面磨光，精确至0 0 1 c 珈， 试样放在有氯化钙或者浓硫酸的干燥器中进行干燥2 4 小时，用万分之一的天平 进行称量，则容积密度= 重量体积) 分成四十个等级56 1 。其中颗粒大小分为八 个等级，按照容积密度分等划分为五组。具体可见表3 一l ，表3 2 。 表3 1 i s 0 1 9 9 7 软木粉按粒径不同分等表 3 3 2 软木橡胶的制备工艺 为了改善软木的性能，软木粉以橡胶作为胶粘剂或者软木粉作为橡胶的填料 就得到软木橡胶。软木橡胶随着制品的使用要求的不同，有各式各样的配方和工 艺，但是基本的过程是橡胶塑炼、配合剂、软木粉混炼、压片、硫化成形等。其 基本工艺过程如图3 3 所示。 3 软木复台材料的结构与制备 圃丽i 否翮网 基莲巍野匿卜匿雠 图3 3 制备软木橡胶工艺图 为了符合使用要求，软木橡胶制品中选用的橡胶主要以丁苯橡胶，氯丁橡胶， 丁腈橡胶为主。橡胶中混入软木后，改变了橡胶的流动性和不可压缩性。特别是 当软木橡胶的比大于1 5 0 ：1 0 0 ( 重量比) ，就更为明显。生胶在为硫化前都具有 一定的可塑性。因此，受热加压时就会产生很大的流动性，纯橡胶模压制品的模 具流胶槽的位置和大小对制品性能会产生很大的影响。然而，在橡胶中加入大量 的软木之后，一是使橡胶的流动性大大减少，简化了模具的设计工作；二是软木 的多孔性使得软木橡胶的可压缩性大大增加。这样软木橡胶成型时就一定要考虑 投料量和压缩比。软木用量越多，则流动性越差，可压缩性就越大，成型时压缩 比较小。 3 5 滚箱式起球仪用软木复合材料的质量比较 通过对国产( 上海软木厂生产) 专用滚箱式起球仪用软木复合材料内衬与国 外进口( 英国产) 滚箱式起球仪用软木复合材料内衬的比较我们可以看到，国产 软木复合材料内衬所用橡胶为天然橡胶，进口软木复合材料所用橡胶为丁苯橡 胶。由于天然橡胶结构中含有不饱和的双键，是一种化学反应能力较强的物质， 在测试的过程中容易受到化学整理剂的影响从而影响软木复合材料的使用性能； 丁苯橡胶比较稳定，与一般物质接触时其物理和化学性质变化较少，因而复合材 料的使用性能良好。由于滚箱式起球仪专用软木复合材料在使用的过程中不断与 织物相互摩擦，织物表面残留的化学试剂直接影响了复合材料的使用性能，造成 材料表面的摩擦系数下降，国产滚箱式起球仪用软木复合材料中使用的天然橡胶 容易被腐蚀且容易老化，这直接影响了其作为摩擦材料的使用性能，因此使用寿 命比进口软木复合材料的使用寿命要短的多。软木粉颗粒大小关系到它和橡胶的 结合程度，软木粉颗粒小，则材料结合要紧密些。国产软木橡胶所用软木粉直径 要大一些，在摩擦的过程中容易发生软木粉的脱落从而影响到测试织物的失重率 所以大型的第三方检测机构多用进口软木复合材料用于对织物起球的测试表 3 3 是国产软木橡胶与进口软木橡胶的比较，图3 4 是国产软木橡胶的红外光谱 图，图3 5 是进口软木橡胶的红外光谱图。 3 软木复合材料的结构与制备 表3 3 国产软木复合材料与进口软木复合材料的比较 7 j 1 厂知 b 1 八 麒” 1 、一9 4 k 肌尸 0u v l 图3 4 国产软木橡胶的红外光谱图 | r 1、 |yj | i 厂 |7l 1| l 1 j 1k nvv ， ” 篇= ：一 譬 图3 5 进口软木橡胶的红外光谱图 4 软木复合材料特性对织物起毛起球的影响 4 软木复合材料特性对织物起毛起球的影响 软木橡胶优良的摩擦性能和回弹性为我们提供了良好的模拟织物受摩擦的 环境，也是其作为i c i 滚箱式起球仪衬垫的前提。分析软木橡胶复合材料对测试 毛织物起毛起球性能的影响，主要从两个方面来研究：软木橡胶复合材料内衬的 摩擦系数变化对织物起球测试的影响和软木复合材料内衬硬度变化对织物起球 测试的影响。 通过改变滚箱式起球仪箱体内软木复合材料内衬，在硬度为6 0h a 时改变 材料的( 软木橡胶复合材料) 的摩擦系数o 6 ，o 8 ，1 0 ，分别测试了棉织物、 化纤( 涤纶，腈纶，锦纶) 织物、羊毛织物以及羊绒针织物起球情况。在软木复 合材料内衬的摩擦系数为o 8 时改变材料的硬度4 0h a ，6 0h a ，8 0h a ，分别 测试了上述织物的起球情况。 由于目前评定织物起球的标准较多，在前面我们已经提到有几种，这些方法 各有优缺点。本实验采用测定样品表面的毛球个数来反应织物起球程度，通过起 球数目与时间的曲线，我们可以看到不同织物在软木复合材料内衬摩擦系数改变 和硬度改变时，织物起球速度的变化以及织物的起球的程度。同时通过测定实验 前后织物重量损失，我们可以看到软木复合材料改变后对织物摩擦的影响。 实验采用了y g 一5 1 1 型滚箱式起球仪，通过更换箱体内软木复合材料进行实 验。根据g b t4 8 0 2 3 1 9 9 7 标准制作织物试样。测试时间为1 2o i i l i n ，分别测 试了在该段时间内( 3 0 m i n ，6 0 m i n ，9 0 m i n ，1 2 0 m i n ) 织物表面的毛球数以及织 物质量的变化。通过织物的起球曲线来反映织物的起球规律。通过织物的质量变 化来反映织物磨损。 4 1 关于软木复合材料摩擦系数的探讨 国内按照g b 厂r4 8 0 2 3 1 9 9 7 测试软木复合材料的摩擦系数( 见图4 一1 ) 。图 4 1 中软木复合材料放在水平的桌面上，用一个小木块来测量复合材料的摩擦系 数，要求木块尺寸为1 1 5 i n m 1 1 5 m m 5 5 m m ，重约为5 5 9 ，木块上方加上一个重 2 0 0 9 的砝码，要求木块在软木复合材料上做匀速直线运动时。称得木块和它上 的砝码质量为m l ，托盘和托盘中的砝码质量为m 2 按照公式：软木复合材料的 表面摩擦系数 ：等 ( 4 1 ) m 。 在实际测试织物起毛起球的过程中，软木复合材料的摩擦系数是非常重要的 一个物理量，因为它直接影响了对织物的摩擦以及对织物起球等级的评定。 4 软木复合材料特性对织物起毛起球的影响 图4 1 软木复合材料的摩擦系数测试示意图 g b t4 8 0 2 3 1 9 9 7 规定，软木复合材料内衬使用一段时间后必须测定其摩 擦系数，当内衬材料的表面摩擦系数下降至原系数的一半以下，并且不能改变时， 必须更换新的软木复合材料内衬，但是在试验中发现，按照国家标准的方法测试 材料的摩擦系数，所得误差的较大。 我们设计了试验：试样中选用了a ，b ，c 三种不同的木块，按照如图4 1 来进 行软木复合材料的摩擦系数的实验。表4 1 ，表4 2 ，表4 3 分别是用木块a ，b ，c 三块不同木块测试同一