薄型涂層織物低溫耐折性能測試方法的研究

沈曄　陳慰來

摘要：耐折性能是檢測涂層織物質量的重要標準之一。本研究主要探究以聚氨酯為涂膜材料的涂層面料，在不同的低溫環境中的耐折性能。通過模擬服裝實際穿著折疊情況，觀察和分析面料涂層發生龜裂或脆裂的不同情況，改進現有低溫耐折測試方法，制定出更具有指導意義的薄型涂層織物低溫耐折性能測試方法。研究發現，低溫折疊常溫靜置模擬研究更符合服裝實際穿著情況，對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，建議采用低溫折疊常溫靜置的實驗條件進行測試。

關鍵詞：涂層織物；低溫；耐折性；測試方法；折疊處理

中圖分類號：TS155.6

文獻標志碼：A

文章編號：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、保暖性佳等優點廣泛應用于日常生活中[12]。但冬季在緯度較低的北方地區，室內外溫差大，以哈爾濱為例，室內平均溫度可達20 ℃以上，室外自然環境下最低溫度低至-30 ℃以下。在如此大的溫差環境下，涂層織物容易出現織物表面龜裂、斷裂的現象[3]，這就要求服裝用涂層織物在產前對大貨面料進行耐低溫性能的測定。

薄型涂層織物龜裂、破損問題屬于產品的低溫耐用性問題，耐低溫性能指標包括低溫耐折性和低溫折后耐沖擊性[4]。國內相關標準有FZ/T 01007—2008《涂層織物耐低溫性的測定》，測試涂層織物在低溫下受到一定的沖擊力后，涂層面發生破壞的溫度；國外相關的參考標準主要是ASTM D751中的低溫折曲試驗，測試將涂層織物至于預先設定的低溫下并在該溫度下折曲織物，然后用肉眼檢查試驗試樣是否有裂痕或其他損傷。然而，這兩個標準僅限于低溫下測試，不能完全滿足我國北方冬天室內與室外的溫度差對涂層織物耐用性能影響的實際考察，因此進一步研究并完善薄型涂層織物低溫耐折性能的測試方法十分必要。本研究選取兩種薄型涂層織物，對織物的基本參數和機械力學性能進行測試，設計模擬服裝穿著折疊測試，觀測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，為后續觀測低溫耐折性能改進檢測方法提供一定的參考。

1試驗

1.1試驗材料

本研究測試樣布選取兩款聚氨酯涂層機織布（浙江森馬服飾股份有限公司）為試樣布，該布樣為常規羽絨服面料，從待生產倉庫隨機抽取，并測定面料基本參數，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試驗條件

服裝穿著過程中發生折疊磨損最嚴重的地方多為關節處，尤其是手肘內側，因此本研究折疊處理儀器選用YM769LB低溫耐折牢度儀（紹興市元茂機電設備有限公司）模擬服裝人體穿著折疊運動。假設穿著者平均每天抬手100次，冬季3個月連續穿著同件服裝，則該服裝一年內最嚴重處發生折疊約10 000次，服裝的平均穿著年限約為3～5年，因此本研究設置的耐折次數分別為10 000、20 000和30 000次。以哈爾濱的冬季為例，室外自然環境下最低溫度低至-30 ℃，但溫度最低時刻為凌晨時刻，非服裝正常穿著時間，綜合考慮，本研究設置耐折低溫環境為-10、-20 ℃和-30 ℃。

中國北方冬季室內供應暖氣，室內平均溫度可達20 ℃，人們在外出時穿著羽絨服等冬季服裝，而回到室內時往往脫下外衣放置一旁，因此為更好地的模擬北方低溫環境下涂層織物服飾的實際使用條件，即室外低溫動態穿著室內常溫靜置交替的情況，本研究改進試樣處理條件（具體見表2），增加一項室溫靜置環節。以10 000次折疊為一階段，每個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測試方法

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

a）將待測織物平鋪放置在溫度20 ℃，相對濕度65%的研究用標準大氣下調節24 h，然后選取距離涂層面料的邊緣150 mm以上的部分進行裁樣，裁剪成100 mm×50 mm，試樣的長度方向必須與織物經向或者緯向平行；

b）將試樣的測試面向內折疊，使兩個長邊并在一起，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角向外、向下翻折包住夾具，如圖2（c）所示，使試樣的兩個表面接觸，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預加張力，使其垂直伸展；

d）試樣固定后開始折疊處理，上夾具由電機驅動，以水平軸A為軸做往復運動，向下運動角度為（22.5±0.5）°，運動速率為（100±5）次/min，上夾具的有效作用點在a點，如圖2（a）所示；

e）完成相應折疊次數后，停止試驗機，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部分，第一部分為試樣低溫折疊處理，即在-10、-20、-30 ℃狀態下進行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結果與分析

2.1溫度及折疊次數對耐折處理的影響

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，其評定標準可以參考織物表面起毛起球測試馬丁戴爾摩擦法的評級測試標準，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準，以此來評定織物耐折性能等級。本研究是主要借助Leica DM 2500P偏光顯微鏡（法國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。

對比不同溫度和折疊次數的耐折處理后，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節，放大了較高倍數；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，放大倍數較低。

經過低溫折疊處理的涂層織物表面變化細微，肉眼難以觀察，說明對服裝穿著外觀影響不大；在顯微鏡下放大觀察，表面雖然出現一定程度的龜裂，但需要放大較高倍數觀測。而經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的變化出現了較明顯的變化，逐漸產生了龜裂和裂紋特征，即使在較低放大倍數和肉眼觀察下也能發現；在-30 ℃低溫常溫交替下折疊30 000次后織物表面涂層甚至發生了剝落，對服裝的穿著外觀出現了明顯影響。

通過研究發現，只在低溫環境下進行折疊處理，隨著折疊次數的增加，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，而且隨著折疊次數的增加和環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使用環境，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

為了進一步研究環境影響因素對薄型涂層織物低溫耐折性能的影響。本試驗特選用Phenom Pro臺式掃描電鏡SEM，試樣預先用導電雙面膠固定在樣品臺上，在10 mA電流下噴金30 s提高導電性，加速電壓設定為5 kV，image電子束流，背散射電子（BSE）探測器成分模式（Full）成像，拍攝不同放大倍數的電鏡照片。圖3是試樣在-30 ℃條件下經過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。

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

涂層面料在實際的使用過程中，面料的各項物理力學性能表現出不規律的變化，所以不能作為涂層面料的老化標準，表面若出現肉眼可見的裂紋和破損時則可以判定面料已經老化。換而言之，涂層面料的老化在實際檢驗過程中也是以面料的外觀特性作為檢驗的標準。由于涂層面料在使用的過程中會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、光線強度、空氣的濕度和空氣質量、面料表面的涂層種類等[56]。因此本研究中，根據面料在實際的使用情況，重點考慮溫度及溫度的變化和面料的磨損折疊次數來進行驗證其對涂層面料的老化影響。

3結論

本研究測試試樣來自企業常用冬季服裝面料，通過模擬冬季低溫環境和低溫室溫交替環境模擬產品實際使用環境，仿真服裝人體穿著折疊情況，對比不同溫度和不同折疊次數的對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試方法的改進，研究結果對企業實際生產指導具有實踐意義。研究主要得到以下結論：

a）在相同的低溫環境中，面料的折疊次數對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，當折疊次數達到20 000次或者20 000次以上時，達到了非常嚴重的老化破損程度。

b）在相同的折疊次數條件下，不同溫度對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，在相同的折疊次數下，溫度變化對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條件下，不同溫度對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，特別是在達到20 000次以上時，就會達到很嚴重的破損和出現很明顯的裂痕，這也解釋了涂層面料在低溫的環境中檢測達到防寒標準，但在北方實際的穿著過程中，往往會出現很快的破損老化的現象。

參考文獻：

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（責任編輯：張會巍）