第十七章织物的耐久性 织物的耐久性一般指材料与使用寿命有关的耐力学、热学、光学、电学、化学、生物老化的性 质,还涉及织物形态、颜色、外观的保持性,即织物性状的持久与稳定。 狭义的耐久性( durability)是指性状的持久与稳定。 第一节织物的力学耐久性 、织物的耐疲劳性 1.织物在静态机械外力作用下的疲劳 (1)疲劳现象与机理 织物(或纤维、纱线)在较小拉伸力作用下直至断裂,是“疲劳”现象。 (2)疲劳性的测量与表达 P 72>71 EPc, TD r(1) 图17-1静力作用下的伸长率与时间曲线 2.织物在动态机械外力作用下的疲劳 (1)疲劳现象与机理 织物(或纤维、纱线)经受多次加负荷一去负荷(负荷远远小于断裂负荷)的反复拉伸循环作 用,即在重复(交变)外力或伸长作用下性能衰退直至破坏,称为动态“疲劳”现象 (2)定负荷疲劳及测试
1 第十七章 织物的耐久性 织物的耐久性一般指材料与使用寿命有关的耐力学、热学、光学、电学、化学、生物老化的性 质，还涉及织物形态、颜色、外观的保持性，即织物性状的持久与稳定。 狭义的耐久性（durability）是指性状的持久与稳定。 第一节 织物的力学耐久性 一、织物的耐疲劳性 1．织物在静态机械外力作用下的疲劳 （1）疲劳现象与机理 织物（或纤维、纱线）在较小拉伸力作用下直至断裂，是“疲劳”现象。 （2）疲劳性的测量与表达 t t (P0 ,T2 ) (P0 ,T1 ) (PC,T1 ) b (t0 ) 1 C t t(1 ) 0 O O P P0 PC T2>T1 图 17-1 静力作用下的伸长率与时间曲线 2．织物在动态机械外力作用下的疲劳 （1）疲劳现象与机理 织物（或纤维、纱线）经受多次加负荷—去负荷（负荷远远小于断裂负荷）的反复拉伸循环作 用，即在重复（交变）外力或伸长作用下性能衰退直至破坏，称为动态“疲劳”现象。 （2）定负荷疲劳及测试
停顿(a>b) P↑不停顿(a=b) (a)受力有停顿 (b)到Po立即回复 图17-2定负荷反复拉伸曲线 (3)定应变疲劳及测试 图17-3定伸长率(应变)反复拉伸曲线 (4)疲劳极限与循环次数 断裂应力 InN 断裂应变 105NO (a)cN或g-N曲线 b)nN-o(a)曲线 图17-4疲劳极限与使用寿命曲线
2 P0 O a b d c e 1 2 3 P 停顿(a b) (a)受力有停顿 P0 O b a d c e 1 2 3 P 不停顿(a=b) (b)到P0立即回复 图 17-2 定负荷反复拉伸曲线 （3）定应变疲劳及测试 O b a d c e 0 0 P 图 17-3 定伸长率（应变）反复拉伸曲线 （4）疲劳极限与循环次数 10 N 5 C C O b b b断裂应力 b断裂应变 lnN b b O (a)-N或-N曲线 (b)lnN-()曲线 图 17-4 疲劳极限与使用寿命曲线
3.影响织物耐疲劳性能的因素 织物的耐疲劳性主要取决于三方面的因素。 其一是织物的结构,织物结构越稳定,结构中弹性部分越多,则织物越耐疲劳 其二是构成织物的纱线甚至纤维本身的耐疲劳性 其三是试验和使用条件,包括环境温湿度和反复作用的频率及停顿时间。温度和湿度越高,织 物越易疲劳:作用频率越高、停顿时间越少时,故织物越不耐疲劳 二、织物的耐磨损性 1.织物的磨损机理 (1)摩擦中纤维的断裂 接触物体(磨料/一移动 织物表面 图17-5织物表面受到磨损的示意图 (2)纤维从织物中抽出 (3)纤维被切割断裂 (4)纤维表面磨损 (5)摩擦生热作用 2.织物耐磨性的测量方法及指标 (1)耐磨仪测量 a.平磨 平磨是指织物试样表面在定压下与磨料摩擦所受到的磨损 Pl压力可调 吸尘口Pb压力可调 磨轮 织物压块 」P 磨料 往复移动块 织物c 转盘 速度可调 转速可调 a)往复式 (b)回转式 图17-6平磨式磨损测量机构原理示意图
3 3．影响织物耐疲劳性能的因素 织物的耐疲劳性主要取决于三方面的因素。 其一是织物的结构，织物结构越稳定，结构中弹性部分越多，则织物越耐疲劳。 其二是构成织物的纱线甚至纤维本身的耐疲劳性。 其三是试验和使用条件，包括环境温湿度和反复作用的频率及停顿时间。温度和湿度越高，织 物越易疲劳；作用频率越高、停顿时间越少时，故织物越不耐疲劳。 二、织物的耐磨损性 1．织物的磨损机理 （1）摩擦中纤维的断裂 P A B C 接触物体(磨料) 织物表面 移动 图 17-5 织物表面受到磨损的示意图 （2）纤维从织物中抽出 （3）纤维被切割断裂 （4）纤维表面磨损 （5）摩擦生热作用 2．织物耐磨性的测量方法及指标 （1）耐磨仪测量 a.平磨 平磨是指织物试样表面在定压下与磨料摩擦所受到的磨损。 压块 磨料 往复移动块 压力可调 织物 v 速度可调 p0 (a)往复式 p0 压力可调 织物 磨轮 转速可调 0 吸尘口 转盘 (b)回转式 图 17-6 平磨式磨损测量机构原理示意图
b.曲磨 磨刀 重锤 夹头 口重量可调 织物 图17-7曲磨测定仪 c.折边磨 夹头 样 往复平台 图17-8折边磨测定仪 d.复合磨 动态磨。 重锤 (重量可调) 磨料可换) 织物 速度可调 图17-9动态磨测定仪 翻动磨 叶轮 试验筒 磨料 图17-10翻动磨测定仪
4 b.曲磨 夹头 织物 磨刀 (重量可调) 重锤 图 17-7 曲磨测定仪 c.折边磨 往复平台 L 夹头 试样 图 17-8 折边磨测定仪 d.复合磨 动态磨。 砂纸 织物 (重量可调) 重锤 滑车 (磨料可换) 速度可调 图 17-9 动态磨测定仪 e.翻动磨 试验筒 叶轮 磨料 图 17-10 翻动磨测定仪
O=O1+O2+O3+(O4+O3)(0-1) (2)穿着试验 3.影响织物耐磨性的主要因素 (1)纤维的性质和几何形状 a.纤维的几何特征 b.纤维的力学性能 C.合成纤维的软化点 (2)纱线性状 a.纱线的捻度 b.纱线的条干: c.单纱与股线: d.混纺纱的径向分布: (3)织物几何结构 a.织物厚度 b.织物经、纬密和组织: C.织物中经、纬纱细度: d.织物单位面积的重量: e.织物表观密度与毛羽: f.织物结构相和支持面 (4)试验条件 环境的温湿度、摩擦方向及压力等对织物耐磨性有较大影响。 (5)后整理 树脂整理可使织物耐磨性改善。 三、织物的耐钩丝性 织物的钩丝性 织物中纤维和纱线由于勾挂而被拉出于织物表面的现象称为钩丝 2.织物钩丝性的测量方法和指标 (1)钉锤式钩丝仪测量方法 (2)刺辊式钩丝仪测量方法 5
5 ( ) OC = O1 + O2 + O3 + O4 + O5 (0-1) （2）穿着试验 3．影响织物耐磨性的主要因素 （1）纤维的性质和几何形状 a.纤维的几何特征 b.纤维的力学性能 c.合成纤维的软化点 （2）纱线性状 a.纱线的捻度： b.纱线的条干： c.单纱与股线： d.混纺纱的径向分布： （3）织物几何结构 a.织物厚度： b.织物经、纬密和组织： c.织物中经、纬纱细度： d.织物单位面积的重量： e.织物表观密度与毛羽： f.织物结构相和支持面： （4）试验条件 环境的温湿度、摩擦方向及压力等对织物耐磨性有较大影响。 （5）后整理 树脂整理可使织物耐磨性改善。 三、织物的耐钩丝性 1．织物的钩丝性 织物中纤维和纱线由于勾挂而被拉出于织物表面的现象称为钩丝。 2．织物钩丝性的测量方法和指标 (1) 钉锤式钩丝仪测量方法 （2）刺辊式钩丝仪测量方法
试样夹布滚筒 剌辊 一链条 (b)刺辊式 排钉 橡胶层 皮一 (a)钉锤式 (c)滚箱式 图17-11织物钩丝测量方法及机构示意图 (3)箱式钩钩丝仪测量方法 3.影响织物钩丝性的因素 (1)纤维性状方面 (2)纱线性状方面 (3)织物结构方面 (4)后整理加工方面 四。织物的耐刺割性 1.基本概念 织物的耐刺割性是指织物被利器刺穿或切割或复合作用破坏的难易性。耐刺穿主要是织物的结 构紧密和纤维的抗切割及抗拉断强度,抗切割主要是纤维的硬度和韧性;而耐切割是两者的复合再 加上良好的整体避让和弹性变形,以达到缓冲和耗散能量。 2.刺割破坏机理 P◆I弯曲拉伸区:I切割挤入区挤压摩擦区 区8 图17-12织物刺割曲线
6 链条 铜球 排钉 试样 毛毡层 橡胶层 (a)钉锤式 试样 夹布滚筒 刺辊 针排 试样 皮辊 锯条 试样箱 (b)刺辊式 (c)滚箱式 图 17-11 织物钩丝测量方法及机构示意图 （3）箱式钩钩丝仪测量方法 3．影响织物钩丝性的因素 (1)纤维性状方面 (2)纱线性状方面 (3)织物结构方面 (4)后整理加工方面 四．织物的耐刺割性 1．基本概念 织物的耐刺割性是指织物被利器刺穿或切割或复合作用破坏的难易性。耐刺穿主要是织物的结 构紧密和纤维的抗切割及抗拉断强度，抗切割主要是纤维的硬度和韧性；而耐切割是两者的复合再 加上良好的整体避让和弹性变形，以达到缓冲和耗散能量。 2. 刺割破坏机理 O x P (a) (b) I弯曲拉伸区 II切割挤入区 III挤压摩擦区 图 17-12 织物刺割曲线
3.织物耐刺割性的测量与指标 P 无切割 力传感器 刺刀 有切割 P易于切割 夹头 (a)机构原理图(b)不同切割效果 图17-13织物刺割仪测量原理及刺割曲线 4.影响织物耐刺割的基本因素 第二节织物的耐老化性 织物老化现象及作用 1.现象 织物的老化主要表现在:织物的变脆、弹性下降等力学性质的劣化:织物褪色、泛黄、光泽暗 淡、破损、出现霉斑等外观特征的退化:织物原有电绝缘或导电、可导光或变色、可耐高温或易变 形、高强高模或高弹性、髙吸湿或拒水、吸油或抗污、抗降解或生物相容、阻燃或导热等功能的消 失。使人们原以为仍旧可用的织物变得无法使用,甚至产生不安全和危害 2.作用形式 二.单一作用的老化 1.基本作用机理 (1)物理作用 对力作用来说,主要是织物的塑性变形积累,织物中纤维的断裂、滑移解体所致。 对热作用来说,主要是纤维聚集态结构的变化,即结晶度和取向度的降低、无序区的增加,以 及大分子的热降解和滑移增加所致。 对光作用来说,主要是织物中纤维分子的光降解、光氧化和光热转换的热作用所致。 对电磁作用来说,主要是电击穿、电热转换的热击穿、放电的刻蚀和电解作用所致。 对水作用来说,主要是膨胀改变分子间作用力,甚至水解分子的作用所致 (2)化学作用 化学作用主要是对纤维的分子结构和分子间结构的化学溶解、降解、开键、交联等作用,会改 变大分子的聚合度、破坏分子间的相互作用,形成活性较强的低分子物或极性基团,使纤维的物理、 7
7 3. 织物耐刺割性的测量与指标 O x P (b)不同切割效果 PS0 xC PC xS PS PS 无切割 有切割 易于切割 (a)机构原理图 x O l0 力传感器 刺刀 夹头 v 图 17-13 织物刺割仪测量原理及刺割曲线 4. 影响织物耐刺割的基本因素 第二节 织物的耐老化性 一. 织物老化现象及作用 1. 现象 织物的老化主要表现在：织物的变脆、弹性下降等力学性质的劣化；织物褪色、泛黄、光泽暗 淡、破损、出现霉斑等外观特征的退化；织物原有电绝缘或导电、可导光或变色、可耐高温或易变 形、高强高模或高弹性、高吸湿或拒水、吸油或抗污、抗降解或生物相容、阻燃或导热等功能的消 失。使人们原以为仍旧可用的织物变得无法使用，甚至产生不安全和危害。 2. 作用形式 二． 单一作用的老化 1. 基本作用机理 （1）物理作用 对力作用来说，主要是织物的塑性变形积累，织物中纤维的断裂、滑移解体所致。 对热作用来说，主要是纤维聚集态结构的变化，即结晶度和取向度的降低、无序区的增加，以 及大分子的热降解和滑移增加所致。 对光作用来说，主要是织物中纤维分子的光降解、光氧化和光热转换的热作用所致。 对电磁作用来说，主要是电击穿、电热转换的热击穿、放电的刻蚀和电解作用所致。 对水作用来说，主要是膨胀改变分子间作用力，甚至水解分子的作用所致。 （2）化学作用 化学作用主要是对纤维的分子结构和分子间结构的化学溶解、降解、开键、交联等作用，会改 变大分子的聚合度、破坏分子间的相互作用，形成活性较强的低分子物或极性基团，使纤维的物理
化学可及性增大,纤维的结构变得不稳定,甚至被破坏。由此引起纤维的变脆、变色、变形而导致 性能失效。自然,织物的性状也随之劣化和最终破坏。 (3)生物作用 生物相容的棉、毛、丝、麻,不仅微生物体可以生存,酶可以发生作用,而且是某些昆虫寄生 或食用的物质。菌可产生酶对纤维素、蛋白质分子实施分解;昆虫可直接吞食纤维或分泌污物污染 织物,这种老化作用比较复杂,会影响纤维的存在、颜色、性状、力学性质,进而影响织物的外观 和性能。生物作用大多发生在有水或潮湿状态下。 2.基本测量与评价指标 复合作用的老化 1.基本复合作用及结果差异 (1)作用实例 (2)与单一作用的差异 2.一般评价方法 复合作用老化的评价方法应该是所要复合作用,如光、热、力、电、磁、声、水、汽、温度、 化学溶剂、人体液等,能在同一时空中存在,并作用到织物上。我们称这种测量为“组合原位 ( composite-In situ)”测量
8 化学可及性增大，纤维的结构变得不稳定，甚至被破坏。由此引起纤维的变脆、变色、变形而导致 性能失效。自然，织物的性状也随之劣化和最终破坏。 （3）生物作用 生物相容的棉、毛、丝、麻，不仅微生物体可以生存，酶可以发生作用，而且是某些昆虫寄生 或食用的物质。菌可产生酶对纤维素、蛋白质分子实施分解；昆虫可直接吞食纤维或分泌污物污染 织物，这种老化作用比较复杂，会影响纤维的存在、颜色、性状、力学性质，进而影响织物的外观 和性能。生物作用大多发生在有水或潮湿状态下。 2. 基本测量与评价指标 三． 复合作用的老化 1. 基本复合作用及结果差异 （1）作用实例 （2）与单一作用的差异 2. 一般评价方法 复合作用老化的评价方法应该是所要复合作用，如光、热、力、电、磁、声、水、汽、温度、 化学溶剂、人体液等，能在同一时空中存在，并作用到织物上。我们称这种测量为“组合原位 （composite-in situ）”测量