薄型涂層織物低溫耐折性能測(cè)試方法的研究

沈曄　陳慰來

摘要：耐折性能是檢測(cè)涂層織物質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。本研究主要探究以聚氨酯為涂膜材料的涂層面料，在不同的低溫環(huán)境中的耐折性能。通過模擬服裝實(shí)際穿著折疊情況，觀察和分析面料涂層發(fā)生龜裂或脆裂的不同情況，改進(jìn)現(xiàn)有低溫耐折測(cè)試方法，制定出更具有指導(dǎo)意義的薄型涂層織物低溫耐折性能測(cè)試方法。研究發(fā)現(xiàn)，低溫折疊常溫靜置模擬研究更符合服裝實(shí)際穿著情況，對(duì)薄型涂層織物更具傷害性，因此判斷薄型涂層織物低溫耐折性能時(shí)，建議采用低溫折疊常溫靜置的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行測(cè)試。

關(guān)鍵詞：涂層織物；低溫；耐折性；測(cè)試方法；折疊處理

中圖分類號(hào)：TS155.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2017）06-0049-05

Research on the Testing Method for Low Temperature Twistingand Bending Resistance Performance of Thin Coated Fabrics

SHEN Ye， CHEN Weilai

（a.College of Materials and Textiles； b.Key Laboratory of Advanced Textile Materials and ManufacturingTechnology， Ministry of Education， Zhejiang SciTech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract：The performance of twisting and bending resistance is one of the important quality factors of coated fabrics. The twisting and bending resistance performance of thin coated fabrics with polyurethane as the coating material in different low temperature environment was explored in this paper. Through simulating the actual situation of twisting and bending in the wearing process， its crack or brittle fracture of fabric coating was observed and analyzed. The existing low temperature twisting and bending testing method was improved to develop the testing method with more guiding significance for low temperature twisting and bending resistance performance. Results show that low temperature twisting and bendingroom temperature static simulation more conforms to actual wearing situation and is more harmful to thin coated fabrics. Therefore， the test should be done under low temperature twisting and bendingroom temperature static conditions to judge the performance of low temperature twisting and bending resistance of thin coated fabrics.

Key words：coated fabric； low temperature； resistance to twisting and bending； testing method； twisting and bending process

隨著現(xiàn)代人衣著品位的提高，以薄型涂層織物為主要抗寒織物所制成的棉服、羽絨服等款式因其輕薄、保暖性佳等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于日常生活中[12]。但冬季在緯度較低的北方地區(qū)，室內(nèi)外溫差大，以哈爾濱為例，室內(nèi)平均溫度可達(dá)20 ℃以上，室外自然環(huán)境下最低溫度低至-30 ℃以下。在如此大的溫差環(huán)境下，涂層織物容易出現(xiàn)織物表面龜裂、斷裂的現(xiàn)象[3]，這就要求服裝用涂層織物在產(chǎn)前對(duì)大貨面料進(jìn)行耐低溫性能的測(cè)定。

薄型涂層織物龜裂、破損問題屬于產(chǎn)品的低溫耐用性問題，耐低溫性能指標(biāo)包括低溫耐折性和低溫折后耐沖擊性[4]。國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)有FZ/T 01007—2008《涂層織物耐低溫性的測(cè)定》，測(cè)試涂層織物在低溫下受到一定的沖擊力后，涂層面發(fā)生破壞的溫度；國(guó)外相關(guān)的參考標(biāo)準(zhǔn)主要是ASTM D751中的低溫折曲試驗(yàn)，測(cè)試將涂層織物至于預(yù)先設(shè)定的低溫下并在該溫度下折曲織物，然后用肉眼檢查試驗(yàn)試樣是否有裂痕或其他損傷。然而，這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)僅限于低溫下測(cè)試，不能完全滿足我國(guó)北方冬天室內(nèi)與室外的溫度差對(duì)涂層織物耐用性能影響的實(shí)際考察，因此進(jìn)一步研究并完善薄型涂層織物低溫耐折性能的測(cè)試方法十分必要。本研究選取兩種薄型涂層織物，對(duì)織物的基本參數(shù)和機(jī)械力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，設(shè)計(jì)模擬服裝穿著折疊測(cè)試，觀測(cè)折疊處理后涂層織物表面外觀效果，并分析涂層織物低溫耐折性能的影響因素，為后續(xù)觀測(cè)低溫耐折性能改進(jìn)檢測(cè)方法提供一定的參考。

1試驗(yàn)

1.1試驗(yàn)材料

本研究測(cè)試樣布選取兩款聚氨酯涂層機(jī)織布（浙江森馬服飾股份有限公司）為試樣布，該布樣為常規(guī)羽絨服面料，從待生產(chǎn)倉(cāng)庫(kù)隨機(jī)抽取，并測(cè)定面料基本參數(shù)，如表1所示。

試樣一為金色涂層織物，如圖1所示，反面基布外觀呈現(xiàn)隱格效果，正面覆聚氨酯涂層表面平整；試樣二為黑色涂層織物，正反面外觀平整。

1.2試驗(yàn)條件

服裝穿著過程中發(fā)生折疊磨損最嚴(yán)重的地方多為關(guān)節(jié)處，尤其是手肘內(nèi)側(cè)，因此本研究折疊處理儀器選用YM769LB低溫耐折牢度儀（紹興市元茂機(jī)電設(shè)備有限公司）模擬服裝人體穿著折疊運(yùn)動(dòng)。假設(shè)穿著者平均每天抬手100次，冬季3個(gè)月連續(xù)穿著同件服裝，則該服裝一年內(nèi)最嚴(yán)重處發(fā)生折疊約10 000次，服裝的平均穿著年限約為3～5年，因此本研究設(shè)置的耐折次數(shù)分別為10 000、20 000和30 000次。以哈爾濱的冬季為例，室外自然環(huán)境下最低溫度低至-30 ℃，但溫度最低時(shí)刻為凌晨時(shí)刻，非服裝正常穿著時(shí)間，綜合考慮，本研究設(shè)置耐折低溫環(huán)境為-10、-20 ℃和-30 ℃。

中國(guó)北方冬季室內(nèi)供應(yīng)暖氣，室內(nèi)平均溫度可達(dá)20 ℃，人們?cè)谕獬鰰r(shí)穿著羽絨服等冬季服裝，而回到室內(nèi)時(shí)往往脫下外衣放置一旁，因此為更好地的模擬北方低溫環(huán)境下涂層織物服飾的實(shí)際使用條件，即室外低溫動(dòng)態(tài)穿著室內(nèi)常溫靜置交替的情況，本研究改進(jìn)試樣處理?xiàng)l件（具體見表2），增加一項(xiàng)室溫靜置環(huán)節(jié)。以10 000次折疊為一階段，每個(gè)階段完成低溫折疊后，將試樣取出置于18～22 ℃的室溫條件下靜置平放1 h。

1.3測(cè)試方法

由于目前尚未有薄型涂層織物的耐折標(biāo)準(zhǔn)，因此本研究參照QB/T 2714—2005《皮革 物理和機(jī)械試驗(yàn) 耐折牢度的測(cè)定》測(cè)定耐折性：將織物涂層面向內(nèi)折疊夾在低溫耐折牢度儀的固定夾具內(nèi)，上部運(yùn)動(dòng)的夾具帶動(dòng)試樣運(yùn)動(dòng)，由此模擬織物穿著過程中的折疊效果，具體操作如下：

a）將待測(cè)織物平鋪放置在溫度20 ℃，相對(duì)濕度65%的研究用標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)節(jié)24 h，然后選取距離涂層面料的邊緣150 mm以上的部分進(jìn)行裁樣，裁剪成100 mm×50 mm，試樣的長(zhǎng)度方向必須與織物經(jīng)向或者緯向平行；

b）將試樣的測(cè)試面向內(nèi)折疊，使兩個(gè)長(zhǎng)邊并在一起，夾住折疊的試樣，使折疊的邊緊挨著上夾具的下邊，一端緊靠上夾具的松緊螺釘B，如圖2（b）所示；

c）將試樣未加住的兩個(gè)角向外、向下翻折包住夾具，如圖2（c）所示，使試樣的兩個(gè)表面接觸，將試樣的自由端固定在下夾具中，如圖2（d）所示，試樣的自由端增加適當(dāng)預(yù)加張力，使其垂直伸展；

d）試樣固定后開始折疊處理，上夾具由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以水平軸A為軸做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，向下運(yùn)動(dòng)角度為（22.5±0.5）°，運(yùn)動(dòng)速率為（100±5）次/min，上夾具的有效作用點(diǎn)在a點(diǎn)，如圖2（a）所示；

e）完成相應(yīng)折疊次數(shù)后，停止試驗(yàn)機(jī)，取出試樣，沿縱向軸將試樣反向折疊，在良好的光線下用肉眼和顯微鏡查看，記錄被上夾具翻折處被曲撓部分的任何破損，忽略被夾具夾住的部分。

耐折處理研究分為兩個(gè)部分，第一部分為試樣低溫折疊處理，即在-10、-20、-30 ℃狀態(tài)下進(jìn)行10 000、20 000、30 000次折疊處理后，用偏光顯微鏡拍照記錄試樣表面情況；第二部分為試樣低溫-常溫交替處理試樣，即在-10、-20、-30 ℃狀態(tài)下每完成10 000次折疊后將試樣取出置于18～22 ℃的室溫條件下靜置平放1 h，再完成試樣表面情況記錄。

2結(jié)果與分析

2.1溫度及折疊次數(shù)對(duì)耐折處理的影響

薄型涂層織物耐折性能的分析主要考察的是織物表面外觀，其評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)可以參考織物表面起毛起球測(cè)試馬丁戴爾摩擦法的評(píng)級(jí)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，通過顯微鏡觀察并拍照記錄試樣織物表面的情況，確定類似的涂層織物破損老化標(biāo)準(zhǔn)，以此來評(píng)定織物耐折性能等級(jí)。本研究是主要借助Leica DM 2500P偏光顯微鏡（法國(guó)LEIKA公司）觀察并拍照記錄涂層織物在不同折疊處理后的涂層表面變化情況。

對(duì)比不同溫度和折疊次數(shù)的耐折處理后，薄型涂層織物試樣涂層表面情況。表3圖片組是低溫耐折處理試樣照片，為了更好的看清織物耐折情況的細(xì)節(jié)，放大了較高倍數(shù)；表4圖片組是“低溫折疊-室溫靜置”交替耐折處理試樣照片，為了更好的看清織物耐折處理后的整體形貌，放大倍數(shù)較低。

經(jīng)過低溫折疊處理的涂層織物表面變化細(xì)微，肉眼難以觀察，說明對(duì)服裝穿著外觀影響不大；在顯微鏡下放大觀察，表面雖然出現(xiàn)一定程度的龜裂，但需要放大較高倍數(shù)觀測(cè)。而經(jīng)過低溫折疊常溫靜置處理的涂層織物表面隨溫度和折疊次數(shù)的變化出現(xiàn)了較明顯的變化，逐漸產(chǎn)生了龜裂和裂紋特征，即使在較低放大倍數(shù)和肉眼觀察下也能發(fā)現(xiàn)；在-30 ℃低溫常溫交替下折疊30 000次后織物表面涂層甚至發(fā)生了剝落，對(duì)服裝的穿著外觀出現(xiàn)了明顯影響。

通過研究發(fā)現(xiàn)，只在低溫環(huán)境下進(jìn)行折疊處理，隨著折疊次數(shù)的增加，涂層織物表面變化不明顯，但是低溫折疊室溫靜置交替處理后，涂層織物表面龜裂明顯，而且隨著折疊次數(shù)的增加和環(huán)境溫度的下降涂層織物表面龜裂程度越明顯。因此，研究說明需要模擬涂層織物真實(shí)使用環(huán)境，即低溫折疊室溫靜置交替，才能反映涂層織物真正的低溫耐折疊性能。

2.2低溫耐折性能影響因素

為了進(jìn)一步研究環(huán)境影響因素對(duì)薄型涂層織物低溫耐折性能的影響。本試驗(yàn)特選用Phenom Pro臺(tái)式掃描電鏡SEM，試樣預(yù)先用導(dǎo)電雙面膠固定在樣品臺(tái)上，在10 mA電流下噴金30 s提高導(dǎo)電性，加速電壓設(shè)定為5 kV，image電子束流，背散射電子（BSE）探測(cè)器成分模式（Full）成像，拍攝不同放大倍數(shù)的電鏡照片。圖3是試樣在-30 ℃條件下經(jīng)過10 000次、20 000次、30 000次折疊后放大1 000倍后在電鏡下的表現(xiàn)。

通過1萬次折疊后的面試樣僅表現(xiàn)出表面涂層的龜裂，涂層未大面積脫落；經(jīng)過2萬次折疊后的試樣涂層大面積脫落，下層織物組織機(jī)理清晰可見，但經(jīng)緯向交織紗線未斷裂；經(jīng)過30 000次折疊后的試樣除了涂層大面積脫落，底部試樣經(jīng)緯向紗線明顯斷裂。

涂層面料在實(shí)際的使用過程中，面料的各項(xiàng)物理力學(xué)性能表現(xiàn)出不規(guī)律的變化，所以不能作為涂層面料的老化標(biāo)準(zhǔn)，表面若出現(xiàn)肉眼可見的裂紋和破損時(shí)則可以判定面料已經(jīng)老化。換而言之，涂層面料的老化在實(shí)際檢驗(yàn)過程中也是以面料的外觀特性作為檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)。由于涂層面料在使用的過程中會(huì)受到各種各樣的因素的影響，所以面料老化或者說破裂、損壞的影響因素有很多，如溫度及溫度的變化、磨損折疊的次數(shù)、光線強(qiáng)度、空氣的濕度和空氣質(zhì)量、面料表面的涂層種類等[56]。因此本研究中，根據(jù)面料在實(shí)際的使用情況，重點(diǎn)考慮溫度及溫度的變化和面料的磨損折疊次數(shù)來進(jìn)行驗(yàn)證其對(duì)涂層面料的老化影響。

3結(jié)論

本研究測(cè)試試樣來自企業(yè)常用冬季服裝面料，通過模擬冬季低溫環(huán)境和低溫室溫交替環(huán)境模擬產(chǎn)品實(shí)際使用環(huán)境，仿真服裝人體穿著折疊情況，對(duì)比不同溫度和不同折疊次數(shù)的對(duì)涂層織物表面改變情況，分析了試樣耐折性能和涂層織物耐折性能測(cè)試方法的改進(jìn)，研究結(jié)果對(duì)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)指導(dǎo)具有實(shí)踐意義。研究主要得到以下結(jié)論：

a）在相同的低溫環(huán)境中，面料的折疊次數(shù)對(duì)于涂層面料的破損老化影響非常明顯，特別是低溫和常溫交替的條件下，當(dāng)折疊次數(shù)達(dá)到20 000次或者20 000次以上時(shí)，達(dá)到了非常嚴(yán)重的老化破損程度。

b）在相同的折疊次數(shù)條件下，不同溫度對(duì)于涂層面料的破損老化影響不明顯，特別是在-10 ℃和-20 ℃的條件下，在相同的折疊次數(shù)下，溫度變化對(duì)于涂層面料的破損老化幾乎沒有什么影響。

c）雖然在相同的折疊次數(shù)條件下，不同溫度對(duì)于涂層面料的破損老化影響不明顯，但是在低溫和常溫交替的條件下，對(duì)于涂層面料的破損老化的影響非常明顯。涂層面料在低溫和常溫交替下的磨損折疊時(shí)，特別是在達(dá)到20 000次以上時(shí)，就會(huì)達(dá)到很嚴(yán)重的破損和出現(xiàn)很明顯的裂痕，這也解釋了涂層面料在低溫的環(huán)境中檢測(cè)達(dá)到防寒標(biāo)準(zhǔn)，但在北方實(shí)際的穿著過程中，往往會(huì)出現(xiàn)很快的破損老化的現(xiàn)象。

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（責(zé)任編輯：張會(huì)巍）