Рис. 11-74. Схема приборов для истирания: а — ТИ-1; б — ИТ-3; в — прибор ИТС (ЦНИХБИ).
Используемые для определения устойчивости к истиранию тканей, трикотажа и нетканых материалов приборы очень разнообразны. Одни в большей, другие в меньшей степени моделируют естественные условия износа.
По предложенной проф. Г. Н. Кукиным и А. Г. Ковальским классификации приборы подразделяются в зависимости от вида истирания на приборы осуществляющие: 1) чистое истирание, 2) истирание с одновременным растяжением и изгибом и 3) истирание с одновременным смятием. Контакт абразива (истирающей поверхности) с образцом может происходить по всей его поверхности, по линии или по сгибам. Направление истирающего усилия может быть ориентированным и неориентированным, абразив может совершать реверсивное (возвратно-поступательное) или вращательное (круговое) движение.
Наибольшее распространение имеют приборы, производящие чистое, неориентированное истирание. К ним относятся являющиеся в Советском Союзе стандартными приборы ТИ-1 (СКБ МВССО, КТИЛП и ЦНИИшерсти) и ИТ-3 (ЦНИИЛВ).
На приборе ТИ-1 абразив закрепляется на диске 1 (рис. 11-74, а). Под диском находятся три рабочие головки 2 с резиновыми мембранами, поверх которых в обоймах 3 закрепляются испытываемые образцы. Давлением воздуха образцы прижимаются к абразиву. Диск и головки с образцами вращаются в одном направлении с одинаковой угловой скоростью, вследствие чего силы трения, действующие на образец в любой точке истираемой поверхности, при каждом обороте прибора одинаковы и направлены в разные стороны. Благодаря тому, что образцы прижимаются к абразиву сжатым воздухом, истирание происходит на мягкой основе, что приближает условия испытания к условиям естественной носки.
На приборе ИТ-3 истирание осуществляется по кольцу (по линии). Образец, закрепленный в пяльцах 1 (рис. 11-74, б), прижимается к двум абразивам 2 с помощью рычажно-грузовой системы. Пяльцы с образцом неподвижны, а абразивы, закрепленные на бегунке 3, перемещаются вместе с ними по кольцу, одновременно вращаясь вокруг своей оси, совершая, таким образом, планитарные движения. При истирании образца до дыры прибор автоматически останавливается.
Испытание с одновременным смятием согнутых петлями образцов осуществляется на приборе ИТС (ЦНИХБИ). Прибор имитирует условия разрушения материала в одежде по напряженным в местах сгиба участкам — краям рукавов, бортов, низу брюк. Согнутые под углом 180° двенадцать образцов 1 вставляются в кассету 2 (рис. 11-74, в). Абразив 2 вместе с кареткой совершает возвратно-поступательные движения и истирает образцы по выступающим из кассеты складкам.
Существенное влияние на результаты испытаний на приборах оказывает характер абразивов, давление на образец и натяжение образца.
В качестве абразива применяются наждачные бруски, резина, пенополиуретан, металлические поверхности, капроновые щетки, а также ткани. От вида абразива зависит характер разрушения волокон и пряжи (микросрезание или усталостный износ). Необходимо выбирать такой абразив, который бы ставил материал в условия, наиболее близкие к естественному износу, и в то же время не слишком сильно разрушался сам. Большинство исследователей сходятся на том, что при истирании тканей, трикотажа и нетканых материалов абразивом из серошинельного сукна происходит наиболее удачное моделирование износа материала в процессе его эксплуатации.
Давление истирающей поверхности на образец и натяжение самого образца существенно влияют на результат испытания. Чем больше давление и натяжение образца, тем быстрей происходит его разрушение.
Во всех случаях лабораторные испытания только частично воспроизводят износ материала от истирания в процессе эксплуатации. При носке ткани и трикотаж разрушаются в результате длительных, но слабых истирающих воздействий. Циклы воздействий разделены большими промежутками времени, в течение которых волокна успевают отрелаксировать. На приборах же циклы истирания следуют настолько часто, что наступает преждевременная динамическая усталость волокон. Уменьшаются упругие и эластические деформации, что приводит к ухудшению распределения сил сопротивления истиранию и ускоряет процесс разрушения образца.
Для оценки износоустойчивости материала очень важно дать количественные характеристики его сопротивления истиранию. В качестве критерия оценки устойчивости к истиранию должен служить признак, обусловливающий непригодность изделия для дальнейшей эксплуатации. Количество циклов истирания до получения сквозного отверстия является одним из наиболее часто используемых критериев оценки износоустойчивости тканей и трикотажа, в особенности легкораспускающегося. Однако, очень часто после некоторого количества циклов истирания меняется цвет материала, появляется пиллинг, в двухслойных тканях типа драпов, двойного или жаккардового трикотажа разрушается лицевая сторона материала. В результате этого изделие приобретает неприглядный вид задолго до образования дыры. Поэтому используются и другие критерии оценки: определяется после известного количества циклов истирания потеря прочности ткани на разрыв, трикотажа на продавливание, изменение выносливости к многократным растяжениям, уменьшение толщины, веса, воздухопроницаемости и др.
Устойчивость к истиранию находится в определенной зависимости от массы материала. Поэтому для получения сравнимых результатов следует число циклов истирания пересчитывать на единицу массы материала.
Коэффициент устойчивости к истиранию КУ определяется по формуле:
где п — число циклов истирания до разрушения;
g1 — вес 1 м2 материала в г.
Пользуясь этой формулой, сравнивают износоустойчивость материалов с различным весом.