聚氨酯載樣管硬度與軟木襯摩擦系數(shù)對滾箱法起球性能的影響

何軍+路正輝

摘要：

聚氨酯載樣管在恒溫恒濕的環(huán)境下長期使用，管體逐漸老化變質(zhì)，硬度發(fā)生改變，彈性明顯下降，對滾箱起球性能有重要影響。試驗表明：新管和舊管硬度平均差9.25度，綜合評級平均值差1.5級，個人評級極差為2.13級。軟木襯摩擦系數(shù)tanβ越大，試樣起球越嚴重，不同箱號間tanβ差異越大，試樣起球評級結(jié)果極差越大。Tanβ差0.09時，對應(yīng)評級極差約為0.5級。

關(guān)鍵詞：載樣管硬度;軟木襯摩擦系數(shù);起球;評級

1 ? ?引言

評價織物表面的起毛起球性能，常用的檢測方法有圓軌跡法、馬丁代爾法、滾箱法（ICI法）和亂翻法。滾箱法起毛起球常用于檢測毛針織或仿毛針織產(chǎn)品的起球性能，測試標準有ISO 12945-1：2000和GB/T 4802.3—2008。聚氨酯載樣管是滾箱測試儀安裝試樣的載體。大量試驗發(fā)現(xiàn)，載樣管經(jīng)過長期頻繁使用后，管面形態(tài)基本不會發(fā)生變化，但是管體彈性卻開始下降，相比新管有手感發(fā)硬、硬度偏高上升的現(xiàn)象。根據(jù)GB/T 4802.3—2008附錄A，滾箱軟木襯是一種需要定期更換的摩擦介質(zhì)，由于針織物試樣在生產(chǎn)中大量使用了有機硅，軟木襯與其長期接觸過程中變得光滑，導(dǎo)致摩擦系數(shù)下降，會降低試樣的起球性能[1]。而且GB/T 4802.3—2008刪掉了97版舊標準附錄“橡膠軟木摩擦系數(shù)下降至原始數(shù)值的1/2以下時，即需要換新的橡膠軟木”與“橡膠軟木襯表面摩擦性能測定方法”的規(guī)定，也沒有對載樣管彈性與硬度作出具體要求。實際檢驗中，受到樣品狀態(tài)與測試條件的影響，滾箱法起球測試結(jié)果偏差大的問題一直是檢測領(lǐng)域研究重點，±0.5級意味著檢驗結(jié)論“合格”或“不合格”。

關(guān)于研究滾箱法起毛起球性能影響因素的文獻有很多，主要集中在纖維原料構(gòu)成、紗線與組織結(jié)構(gòu)和抗起球后整理工藝等。戴婉君[2]等從探討測試標準和試驗條件出發(fā)，對摩擦系數(shù)介于0.4～1.0之間軟木襯起球性能做了研究，指出摩擦系數(shù)對滾箱起球性能影響很大。朱紅梅[3]等通過配重載樣管來分析對起球結(jié)果的影響。本文通過試驗測試，嘗試探討載樣管硬度對滾箱起球性能的影響，并對實驗室中摩擦系數(shù)介于0.45～0.65之間的軟木襯起球性能進行再分析研究。

2 ? ?試驗

2.1 ?試樣準備

試樣選用比較容易起球的純羊毛針織織物，起球等級在2～4級左右，深色，起球明顯，評級直觀，減少主觀誤差。具體規(guī)格參數(shù)如表1。

2.2 ?儀器與試驗材料

起毛起球儀：SDL ATLAS M227B 4箱、大榮YG（B）511-Ⅲ 3箱，轉(zhuǎn)速（60±2）r/min;激光測距儀D3，精度±0.3°;邵氏硬度計LX-A，范圍0～100 Shore A;滑塊;聚氨酯載樣管新管一組4個，管齡半年，舊管一組4個，管齡6年。

2.3 ?試驗環(huán)境

試樣調(diào)濕、試驗用環(huán)境在恒溫恒濕環(huán)境中進行，溫度（20±2）℃，濕度（65±4）%。

2.4 ?試驗方案

（1）測量軟木襯摩擦系數(shù)tanβ值（以下摩擦系數(shù)均用tanβ值表示）：用激光測距儀測量滑塊勻速下滑時的水平角度β，tanβ值即為軟木襯摩擦系數(shù)。ATLAS和大榮箱子分別用箱n、箱n#表示。

（2）測量新管和舊管硬度：手持邵氏硬度計平壓于載樣管表面直至觸點下端面完全與管面相切，讀取讀數(shù)HA值。新管和舊管分別用管n、管n#表示（n為1，2，3…）。

（3）測試不同tanβ值軟木襯的起球性能：相同人員制樣，用新管，設(shè)置轉(zhuǎn)速（60±2）r/min，14400轉(zhuǎn)，試樣用同一樣品，試驗結(jié)果采用雙人評級。

（4）測試不同硬度的新管和舊管起球性能：相同人員制樣，用相同tanβ值的同一個箱子，設(shè)置轉(zhuǎn)速（60±2）r/min，14400轉(zhuǎn)，試驗結(jié)果采用多人評級。

3 ? ?結(jié)果與分析

3.1 ?不同滾箱間軟木襯tanβ值的差異

基于不用拆卸直接在箱內(nèi)用激光測量滑塊角度算出軟木襯tanβ值這種方法，可以減少拆卸與安裝軟木襯帶來的繁瑣工作，比較適合于實驗室滾箱的期間核查與日常校準。表2的測試結(jié)果表示，在ATLAS 與大榮之間以及同臺不同箱號之間的tanβ值均存在差異，測試結(jié)果最大0.63，最小0.48。由此可知，日常實驗室中，不同滾箱間軟木襯tanβ值存在差異，但這種差異又都符合方法標準GB/T 4802—2008要求。

3.2 ?聚氨酯橡膠新管與舊管硬度的差異

對比表3新舊管硬度測試的數(shù)據(jù)，管齡為半年的4個新管硬度平均值為52、52、52、49度，管齡為6年的4個舊管硬度為64、61、60、57。兩組載樣管由于使用年限不同，管體彈性的硬度值出現(xiàn)了明顯差異。有研究表明[4]，玻璃態(tài)高分子材料多數(shù)處于熱力學(xué)的非平衡態(tài)，在其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以下會逐漸向穩(wěn)定的平衡態(tài)轉(zhuǎn)變，從而導(dǎo)致高分子材料物性的改變。本試驗證明，屬于聚氨酯高分子復(fù)合材料的聚氨酯載樣管，在恒溫恒濕環(huán)境中經(jīng)過長期頻繁的使用，管體的橡膠材質(zhì)逐漸老化，硬度發(fā)生改變，彈性出現(xiàn)明顯下降。這方面有學(xué)者做過相關(guān)研究，比如在鄒德榮[5]在驗證聚氨酯彈性材料配方試驗中可知，伴隨聚氨酯彈性材料的老化過程，邵氏硬度與時間表現(xiàn)出明顯的正相關(guān)性。

3.3 ?不同tanβ值軟木襯對滾箱起球結(jié)果的影響

分析表4數(shù)據(jù)可知，試樣1#、2#和3#起球比較嚴重，兩位評級人員綜合評級為2～2.75級。對比箱1#與箱1、箱3#與箱4的評級結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，軟木襯tanβ值越大，試樣起球越嚴重。不同箱號間軟木襯tanβ值差異越大，試樣起球評級的極差越大，如tanβ值差0.09，對應(yīng)綜合評級的極差差0.5級。同時，當軟木襯tanβ值差異較小時，即使試樣起球嚴重，這種差異對起球結(jié)果的影響也并不顯著，甚至相反，如試樣2#。但是，我們分析試樣4#，兩位評級人員的綜合評級是3.625～4級，表示試樣本身抗起球性較好，雖存在軟木襯tanβ值差異的影響，但tanβ值帶來的差異對試樣起球性能的影響并不顯著。

3.4 ?不同硬度的聚氨酯橡膠管對滾箱起球結(jié)果的影響

由表5，對試樣1#、3#、4#和5#的試驗結(jié)果分析，硬度較小的新管比硬度較大的舊管起球嚴重，新管和舊管硬度平均差9.25度。相同的試樣、相同的軟木襯tanβ值和相同的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)數(shù)，起球結(jié)果有明顯差異，伴隨樣品的不同，這種差異對起球結(jié)果的影響程度也不一樣。

圖1 ? ?新管與舊管起球評級極差

圖1的極差結(jié)果顯示了差異最大發(fā)生在試樣1#上，7位評級人員對新管的綜合評級為1.96級，舊管是3.64級，按0.5級修約，起球結(jié)果平均差1.5級，個人評級最大差2.13級，如評級人員C評級的試樣1#。其余3#、4#和5#試樣平均差約0.5級。試樣2#的試驗結(jié)果至少可以說明，載樣管硬度差異會導(dǎo)致滾箱起球結(jié)果有差異的結(jié)論在少部分樣品中并不顯著。

4 ? ?結(jié)論

4.1 ?用激光測距儀測量軟木襯tanβ值和用手持式邵氏硬度計測量載樣管硬度，方法原理簡單，操作便捷，便于實驗室儀器的日常維護與檢測校準。

4.2 ?軟木襯tanβ值測量證明，不同儀器、不同箱號之間存在差異，但符合現(xiàn)行標準要求。

4.3 ?tanβ值的差異對起球結(jié)果有重要影響，tanβ值越大起球越嚴重，tanβ值差異越大起球評級極差越大。但對于抗起球性能較好的針織物影響并不顯著。

4.3 ?載樣管作為摩擦載體在長期頻繁使用過程中逐漸老化變質(zhì)，管體彈性與硬度等物性會產(chǎn)生變化，導(dǎo)致摩擦性能的改變。

4.4 ?對大多數(shù)純毛針織物而言，聚氨酯載樣管的硬度越大起球越嚴重。

5 ? ?建議

依據(jù)現(xiàn)行箱式起球法的標準規(guī)定與標準要求尺度，軟木襯摩擦系數(shù)tanβ值與聚氨酯載樣管硬度是容易被忽視但又存在對起球結(jié)果有重要影響的兩個因素，從某種程度上講，這也是造成當前滾箱法起毛起球結(jié)果實驗室間比對差異大的重要原因。因此建議相關(guān)部門：

一是盡快將軟木襯定性為標準物質(zhì)，對生產(chǎn)與使用作出統(tǒng)一規(guī)定;

二是在方法標準中應(yīng)增加對聚氨酯載樣管硬度要求，縮小軟木襯摩擦系數(shù)tanβ值適用范圍;

三是對滾箱法校準織物規(guī)格進行統(tǒng)一明確。

參考文獻：

[1] GB/T 4802.3—2008 紡織品 織物起毛起球性能的測定 第3部分：滾箱法[S].

[2] 戴婉君，李紅英.關(guān)于起球箱法測試標準中軟木襯問題的探討[J].中國纖檢，2014，（9）：70-73.

[3] 朱紅梅，李偉松，沈錦玉. GB/T 4802.3—2008 《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第3部分：滾箱法》標準的解析[J].中國纖檢，2014，（1）：46-48.

[4] 高曉敏，劉永華，楊雪海.聚氨酯氧化及分析表征和模擬研究進展[J].高分子材料科學(xué)與工程，2005，（9）：33-36.

[5] 鄒德榮.聚醚聚氨酯彈性體及其老化性能研究[J].合成材料老化與應(yīng)用，2002，（2）：13-17.

（作者單位：福建省纖維檢驗局）

3.4 ?不同硬度的聚氨酯橡膠管對滾箱起球結(jié)果的影響

由表5，對試樣1#、3#、4#和5#的試驗結(jié)果分析，硬度較小的新管比硬度較大的舊管起球嚴重，新管和舊管硬度平均差9.25度。相同的試樣、相同的軟木襯tanβ值和相同的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)數(shù)，起球結(jié)果有明顯差異，伴隨樣品的不同，這種差異對起球結(jié)果的影響程度也不一樣。

圖1 ? ?新管與舊管起球評級極差

圖1的極差結(jié)果顯示了差異最大發(fā)生在試樣1#上，7位評級人員對新管的綜合評級為1.96級，舊管是3.64級，按0.5級修約，起球結(jié)果平均差1.5級，個人評級最大差2.13級，如評級人員C評級的試樣1#。其余3#、4#和5#試樣平均差約0.5級。試樣2#的試驗結(jié)果至少可以說明，載樣管硬度差異會導(dǎo)致滾箱起球結(jié)果有差異的結(jié)論在少部分樣品中并不顯著。

4 ? ?結(jié)論

4.1 ?用激光測距儀測量軟木襯tanβ值和用手持式邵氏硬度計測量載樣管硬度，方法原理簡單，操作便捷，便于實驗室儀器的日常維護與檢測校準。

4.2 ?軟木襯tanβ值測量證明，不同儀器、不同箱號之間存在差異，但符合現(xiàn)行標準要求。

4.3 ?tanβ值的差異對起球結(jié)果有重要影響，tanβ值越大起球越嚴重，tanβ值差異越大起球評級極差越大。但對于抗起球性能較好的針織物影響并不顯著。

4.3 ?載樣管作為摩擦載體在長期頻繁使用過程中逐漸老化變質(zhì)，管體彈性與硬度等物性會產(chǎn)生變化，導(dǎo)致摩擦性能的改變。

4.4 ?對大多數(shù)純毛針織物而言，聚氨酯載樣管的硬度越大起球越嚴重。

5 ? ?建議

依據(jù)現(xiàn)行箱式起球法的標準規(guī)定與標準要求尺度，軟木襯摩擦系數(shù)tanβ值與聚氨酯載樣管硬度是容易被忽視但又存在對起球結(jié)果有重要影響的兩個因素，從某種程度上講，這也是造成當前滾箱法起毛起球結(jié)果實驗室間比對差異大的重要原因。因此建議相關(guān)部門：

一是盡快將軟木襯定性為標準物質(zhì)，對生產(chǎn)與使用作出統(tǒng)一規(guī)定;

二是在方法標準中應(yīng)增加對聚氨酯載樣管硬度要求，縮小軟木襯摩擦系數(shù)tanβ值適用范圍;

三是對滾箱法校準織物規(guī)格進行統(tǒng)一明確。

參考文獻：

[1] GB/T 4802.3—2008 紡織品 織物起毛起球性能的測定 第3部分：滾箱法[S].

[2] 戴婉君，李紅英.關(guān)于起球箱法測試標準中軟木襯問題的探討[J].中國纖檢，2014，（9）：70-73.

[3] 朱紅梅，李偉松，沈錦玉. GB/T 4802.3—2008 《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第3部分：滾箱法》標準的解析[J].中國纖檢，2014，（1）：46-48.

[4] 高曉敏，劉永華，楊雪海.聚氨酯氧化及分析表征和模擬研究進展[J].高分子材料科學(xué)與工程，2005，（9）：33-36.

[5] 鄒德榮.聚醚聚氨酯彈性體及其老化性能研究[J].合成材料老化與應(yīng)用，2002，（2）：13-17.

（作者單位：福建省纖維檢驗局）

3.4 ?不同硬度的聚氨酯橡膠管對滾箱起球結(jié)果的影響

由表5，對試樣1#、3#、4#和5#的試驗結(jié)果分析，硬度較小的新管比硬度較大的舊管起球嚴重，新管和舊管硬度平均差9.25度。相同的試樣、相同的軟木襯tanβ值和相同的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)數(shù)，起球結(jié)果有明顯差異，伴隨樣品的不同，這種差異對起球結(jié)果的影響程度也不一樣。

圖1 ? ?新管與舊管起球評級極差

圖1的極差結(jié)果顯示了差異最大發(fā)生在試樣1#上，7位評級人員對新管的綜合評級為1.96級，舊管是3.64級，按0.5級修約，起球結(jié)果平均差1.5級，個人評級最大差2.13級，如評級人員C評級的試樣1#。其余3#、4#和5#試樣平均差約0.5級。試樣2#的試驗結(jié)果至少可以說明，載樣管硬度差異會導(dǎo)致滾箱起球結(jié)果有差異的結(jié)論在少部分樣品中并不顯著。

4 ? ?結(jié)論

4.1 ?用激光測距儀測量軟木襯tanβ值和用手持式邵氏硬度計測量載樣管硬度，方法原理簡單，操作便捷，便于實驗室儀器的日常維護與檢測校準。

4.2 ?軟木襯tanβ值測量證明，不同儀器、不同箱號之間存在差異，但符合現(xiàn)行標準要求。

4.3 ?tanβ值的差異對起球結(jié)果有重要影響，tanβ值越大起球越嚴重，tanβ值差異越大起球評級極差越大。但對于抗起球性能較好的針織物影響并不顯著。

4.3 ?載樣管作為摩擦載體在長期頻繁使用過程中逐漸老化變質(zhì)，管體彈性與硬度等物性會產(chǎn)生變化，導(dǎo)致摩擦性能的改變。

4.4 ?對大多數(shù)純毛針織物而言，聚氨酯載樣管的硬度越大起球越嚴重。

5 ? ?建議

依據(jù)現(xiàn)行箱式起球法的標準規(guī)定與標準要求尺度，軟木襯摩擦系數(shù)tanβ值與聚氨酯載樣管硬度是容易被忽視但又存在對起球結(jié)果有重要影響的兩個因素，從某種程度上講，這也是造成當前滾箱法起毛起球結(jié)果實驗室間比對差異大的重要原因。因此建議相關(guān)部門：

一是盡快將軟木襯定性為標準物質(zhì)，對生產(chǎn)與使用作出統(tǒng)一規(guī)定;

二是在方法標準中應(yīng)增加對聚氨酯載樣管硬度要求，縮小軟木襯摩擦系數(shù)tanβ值適用范圍;

三是對滾箱法校準織物規(guī)格進行統(tǒng)一明確。

參考文獻：

[1] GB/T 4802.3—2008 紡織品 織物起毛起球性能的測定 第3部分：滾箱法[S].

[2] 戴婉君，李紅英.關(guān)于起球箱法測試標準中軟木襯問題的探討[J].中國纖檢，2014，（9）：70-73.

[3] 朱紅梅，李偉松，沈錦玉. GB/T 4802.3—2008 《紡織品 織物起毛起球性能的測定 第3部分：滾箱法》標準的解析[J].中國纖檢，2014，（1）：46-48.

[4] 高曉敏，劉永華，楊雪海.聚氨酯氧化及分析表征和模擬研究進展[J].高分子材料科學(xué)與工程，2005，（9）：33-36.

[5] 鄒德榮.聚醚聚氨酯彈性體及其老化性能研究[J].合成材料老化與應(yīng)用，2002，（2）：13-17.

（作者單位：福建省纖維檢驗局）