Износ от истирания. Методы и критерии оценки. Применяемые приборы

Износ от истирания происходит вследствие внешнего трения материала о другие поверхности и всегда сопровождается уменьшением его массы.

Механизм разрушения тканей от истирания сложен и носит в основном фрикционный характер, т. е. разрушение идет постепенно в результате необратимых изменений в структуре материала. При этом могут быть выделены три основные стадии разрушения ткани от истирания. В начальный период на поверхность ткани выходят отдельные волокна, плохо закрепленные в структуре нитей и ткани. Одновременно идет процесс разрушения этих волокон за счет деформации многократного растяжения, изгиба, кручения, смятия и т. п. Масса ткани на данной стадии меняется незначительно.

Дальнейшее истирание ведет к затуханию процесса вывода волокон на поверхность ткани, на данном этапе происходит интенсивное расшатывание структуры материала. Масса ткани практически не уменьшается.

В конечной стадии истирания, когда нарушения в структуре нитей и ткани достигают критических значений, процесс разрушения идет чрезвычайно быстро и сопровождается удалением из ткани отдельных волокон и разрушенных участков нитей. Имеет место значительная потеря массы материала.

Стойкость тканей к истиранию зависит от вида волокон и силы закрепления их в структуре материала. Здесь в первую очередь играют роль геометрические характеристики волокон, их фрикционные свойства, структура нитей и тканей. Наибольшей стойкостью к истиранию обладают ткани, которые состоят из волокон, имеющих высокую стойкость к многократным деформациям растяжения, изгиба, кручения, смятия, высокую стойкость к истиранию и т. п. К этим тканям относятся лавсановые, капроновые, далее следуют ткани из натуральных волокон — шерсть, лен, хлопок. Повышенной стойкостью к истиранию обладают ткани из комплексных химических нитей (по сравнению с тканями из тех же химических штапельных волокон). Ткани из тонких и длинных волокон более стойки к истиранию, чем ткани из грубых и коротких волокон.

Наиболее рациональной с точки зрения стойкости к истиранию является такая структура ткани, при которой ее опорная поверхность образуется обеими системами нитей (основной и уточной) или состоит из нитей, имеющих более высокую стойкость к истиранию. С уменьшением длины перекрытий нитей в структуре ткани стойкость к истиранию возрастает. Если перекрытия в ткани образуют чрезмерно жесткую структуру, ее стойкость к истиранию может значительно снизиться.

В трикотаже разрыв нитей от истирания приводит к спуску петель, поэтому разрушение трикотажа по истертым участкам происходит быстрее, чем разрушение тканей. Стойкость к истиранию трикотажа, как и тканей, зависит от структуры и опорной поверхности. С повышением плотности и заполнения трикотажа износостойкость увеличивается.

Для изделий из вязально-прошивных нетканых полотен одним из основных факторов разрушения при эксплуатации является износ от истирания. Сначала разлохмачивается поверхность полотна, затем разрушение самого каркаса. Анализ износа показывает, что распределение изношенных мест на изделиях одного вида и назначения обычно одинаково.

Устойчивость к истиранию чаще всего характеризуется числом циклов истирания до разрушения (образования дыр), иногда – ухудшением механических свойств после заданного числа циклов истирания.

При оценке устойчивости ткани к истиранию очень важным является правильный выбор абразива (истирающего материала) и давления его на испытуемый образец. Предпочтение следует отдать мягким абразивам (суконная ткань, капроновая щётка), т. к. характер изнашивания материала при этом близок к тому, который имеет место в условиях эксплуатации. Однако в процессе испытания истирается и сам абразив, поэтому приходится применять сравнительно частую смену абразива.

Наиболее совершенными считают методы, при которых осуществляется неориентированное истирание, так как это соответствует характеру истирания материала в условиях реальной эксплуатации. Неориентированное истирание по плоскости осуществляется на приборе ДИТ-М. С помощью этого прибора определяют стойкость к истиранию всех тканей, за исключением шерстяных.

При испытании хлопчатобумажных, шелковых и смешанных тканей, а также тканей из химических нитей и пряжи, пробы в виде кружков диаметром 27 мм (рис. 3.37 а) заправляют в обоймы бегунков 1 лицевой стороной наружу. Абразив – серошинельное сукно – закрепляют в пяльцах 2. После заправки проб ткани и абразива пяльцы с помощью рычажно-грузовой системы 3 осторожно доводят до соприкосновения с бегунками и включают прибор. За счет вращения в одну сторону головки, на которой укреплены бегунки, и самих бегунков осуществляется истирание пробных кружков ткани во всех направлениях. При разрушении пробных кружков (образовании дыры) прибор автоматически останавливается.

Стойкость ткани к истиранию по плоскости характеризуется числом циклов вращения головки прибора, выдерживаемых тканью до образования дыры.

Хлопчатобумажные, шелковые и смешанные ткани и ткани из химических нитей и пряжи испытывают при частоте вращения головки прибора 100 об/мин, льняные и полульняные ткани – при частоте вращения 200 об/мин.

При испытании льняных тканей в пяльцы 2 заправляют образцы тканей диаметром 80 мм, а в обоймы бегунков абразив: карундовый камень.

Неориентированное истирание по поверхности осуществляется на приборе ТИ-1 (рис. 3.37 б). С помощью этого прибора определяют стойкость к истиранию чистошерстяных и полушерстяных тканей, а также трикотажных и нетканых полотен.

Для испытания из образца ткани вырезают три пробных кружка 3 диаметром 80 мм, которые заправляют лицевой стороной наружу в головки 2. Абразив – серошинельное сукно – закрепляют на диске 1. Внутрь головок подается сжатый воздух, что обеспечивает прижатие пробных кружков ткани к абразиву по выпуклой поверхности. Благодаря вращению абразивного диска и головок в одну сторону, истирание ткани происходит во всех направлениях (неориентированно). При разрушениях (образовании дыр) в пробных кружках прибор автоматически останавливается, при этом по счетчику фиксируется число циклов истирания. Для суконных тканей с застилом или ворсом дополнительно измеряют на толщиномере величину толщины пробы после 1000 циклов истирания. Истирания проводят при давлении в пневмосистеме 200 мм рт. ст. Частота вращения абразивного диска и головок – 150 об/мин. Стойкость к истиранию трикотажных полотен и изделий определяют на приборе ТИ-1М с твердым абразивом (наждачным диском) по числу циклов до разрушения пробы.

Для нетканых полотен устойчивость к истиранию определяют на приборе с абразивом из серошинельного сукна.

Неориентированное истирание по сгибам осуществляется на приборе ИТИС (рис. 3.37 в), на нем испытывают хлопчатобумажные ткани, из химических волокон и смешанные. Необходимость определения стойкости ткани к истиранию по сгибам объясняется тем, что у многих изделий, например, мужских верхних сорочек, брюк и т. д. разрушение материала в процессе эксплуатации наблюдается в первую очередь в местах складок или перегибов.

Из образца ткани вдоль основы вырезают по шаблону восемь пробных полосок 4 размером 45x160 мм. С помощью специального приспособления полоски заправляют в кассету 1 таким образом, что из нее выступают лишь согнутые участки ткани. Кассеты накладывают на абразивный диск 3, представляющий собой капроновую щетку. Степень прижатия согнутых участков ткани к абразиву регулируется грузом 2 и составляет 2 Н/см². Благодаря вращению абразивного диска и кассет осуществляется истирание ткани по сгибам во всех направлениях. При разрушении одной из пробных полосок прибор автоматически останавливается.

Критерием износостойкости текстильных материалов к истиранию, принятым в качестве стандартного, является выносливость — число циклов истирания до появления отверстия (дыры). Так как устойчивость материала к истиранию в значительной степени зависит от его массы, то при сравнительном анализе определяют коэффициент устойчивости Ку к истиранию по формуле: Ку = n/Ms, (3.100)

где n – число циклов истирания до разрушения пробы; Ms – поверхностная плотность материала, г/м².

Устойчивость материала к истиранию может оцениваться относительным коэффициентом износостойкости Ко.у, определяемым путем сравнения выносливости n данного материала с выносливостью n_Э эталонного материала: Ко.у = n/ n _Э. (3.101)

В качестве эталонного материала для шерстяных тканей используют чистошерстяную камвольную костюмную ткань бостон арт. 1203.

Выносливость тканей при истирании является важным показателем их качества и нормируется стандартами «Общие технические условия» в зависимости от волокнистого состава, вида нитей, поверхностной плотности.