Тема 6 Износ и износостойкость Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности

Материаловедение в производстве
изделий легкой промышленности
Тема 6
Износ и износостойкость
Перечень вопросов,
рассматриваемых в теме 6
6.1. Понятия «износ» и «износостойкость».
6.2. Механические факторы износа.
6.3. Физико-химические факторы износа.
6.4. Биологические факторы износа.
6.1 Понятия «износ» и
«износостойкость»
В процессе эксплуатации изделий,
изготовленных из текстильных полотен,
происходит постепенное ухудшение их
свойств и, в конце концов, они становятся
непригодными для дальнейшей
эксплуатации, т.е. происходит их износ.
Износостойкость характеризует
способность изделий сопротивляться
разрушающему воздействию факторов
износа и зависит от волокнистого состава,
структуры, характера отделки текстильных
полотен.
Факторы износа материалов
1) Механические – истирание о различные предметы
(изнашивание сопровождается потерей массы) и
многократное деформирование (растяжение, изгиб)
материала, вызывающие утомление материала
(изнашивание без существенной потери массы);
2) физико-химические – действие света, светопогоды,
пота, моющих средств (стирки), многократных стирок,
химчистки;
3) биологические – действие различных
микроорганизмов (гниение) при длительном хранении
при повышенной влажности воздуха (70-80%) и
повреждение молью;
Критерии степени износа
1) Уменьшение разрывной нагрузки после
определенного числа воздействий.
2) Уменьшение выносливости к многократным
деформациям.
3) Уменьшение вязкости растворов веществ,
составляющих волокно изделия.
4) Уменьшение массы материала.
5) Устойчивые изменения внешнего вида материала
(появление ворса и т.п.).
6) Появление видимых дыр и потертостей
и др.
Выбор критериев оценки зависит от:
• назначения изделия,
• факторов, определяющих износ.
Комплексные методы оценки
износостойкости
1. Для комплексной оценки износостойкости
материалов и изделий по отношению ко всем
факторам износа проводят опытную носку
изделий до полного износа с регулярной оценкой
состояния изделий путем визуальной оценки и
испытаниями в лабораторных условиях (на
приборах). Для получения правильных результатов
опытная носка должна производиться в одних и тех
же условиях. Недостатком такого метода испытаний
является большая длительность наблюдений (год и
более) и значительные материальные затраты.
2. Кроме опытной носки для комплексной оценки
износостойкости разработаны лабораторные
методы испытаний, включающие комплекс
воздействий, имитирующих износ при эксплуатации.
6.2 Механические факторы
износа


Перечень вопросов, рассматриваемых
в подтеме 6.2:
Истирание
Пиллингуемость
6.2.1. Истирание
Износ от истирания сопровождается
уменьшением массы пробы в
результате отщепления, отламывания,
выпадения из изделий мелких частиц
волокон и нитей. Эти явления
начинаются с опорной поверхности, т.е.
поверхности контакта испытуемого
материала и истирающей плоскости
(образива).
Критерии истирания
Выносливость к истиранию характеризуется
чаще всего числом циклов истирания до
разрушения материала ( образования дыры ).
Кроме того, критериями истирания могут быть:
1) изменение Рр после заданного числа циклов;
2) изменение внешнего вида материала
(появление блеска, истирание ворса,
разворсовка поверхности и т.п.);
3) потеря массы материала (только для
толстых материалов).
Показатель стойкости к истиранию выносливость, т.е. число циклов истирания
до проявления какого-либо из критериев.
Механизм разрушения материала в
зависимости от различных факторов
Механизм разрушения материала при истирании
зависит от:
– вида образива,
– давления на испытуемую пробу.
• При воздействии мягкого образива разрушение
материала идет по типу усталостного износа, т.е. в
результате приложения истирающих нагрузок
происходит многократное деформирование образца,
в следствие чего появляются микротрещины,
которые затем разрастаются в магистральные
трещины, и материал разрушается.
• При воздействии твердого образива разрушение
материала происходит за счет микросрезания
выступающих участков волокон и нитей.
Приборы, используемые для
определения выносливости к
истиранию
2 группы приборов:
а) осуществляющие ориентированное
истирание по всей поверхности пробы
или по сгибу;
б) осуществляющие неориентированное
истирание.
6.2.2. Пиллингуемость
В процессе переработки и эксплуатации
на поверхности материалов могут
появляться небольшого размера
шарики, образованные закатанными
кончиками или отдельными участками
волокон, называемые пиллями.
Пиллингуемость – способность ткани
образовывать и удерживать на
поверхности пилли.
Этапы пиллингуемости
Процесс пиллингуемости осуществляется в
3 этапа:
1. выход концов волокон на поверхность
материала;
2. образование пиллей вследствие
перепутывания концов волокон и их
сохранение на поверхности некоторое
время;
3. отрыв пиллей от поверхности материала.
Факторы, влияющие на
пиллингуемость
•
•
•
•
•
Вид волокон,
длина волокон ;
толщина волокон;
механические и другие свойства волокон;
строение пряжи (степень закрепленности волокон в
ней);
• строение ткани и трикотажного полотна
(переплетение, длина нити в петле).
Особенно сильно пиллингуются полотна, содержащие
синтетические волокна. Это связано с тем, что пилли
в таких изделиях прочно сохраняются на
поверхности, что резко ухудшает внешний вид
изделий.
Характеристики пиллингуемости
Пиллнигуемость характеризуется
максимальным числом пиллей на 1 кв. см
и устойчивостью пиллей.
Неустойчивость пиллей Н, %, определяется по
формуле:
Н = 100 (К1 - К0) / К1
К1 – максимальное количество пиллей на пробе
площадью 10 см2;
К0 – оставшееся число пиллей после
дополнительных 400 циклов истирания (при
достижении максимального числа пиллей).
6.3. Физико-химические
факторы износа
Перечень вопросов, рассматриваемых в
подтеме 6.3.
6.3.1. Износ от действия света и
светопогоды
6.3.2. Износ от стирки
6.3.1. Износ от действия
света и светопогоды
Ухудшение свойств текстильных материалов под
действием света и светопогоды (инсоляции)
обусловлено в основном окислительными
процессами, активизируемыми светом, теплом и
влагой.
Устойчивость к действию светопогоды характеризуется
(критерии износа) чаще всего изменением
показателей физико-механических свойств
материала, в том числе уменьшением после
воздействия света или светопогоды в течение
заданного времени :
 разрывной нагрузки и разрывного удлинения,
 выносливости к многократному изгибу и растяжению,
 стойкости к истиранию
и др.
Факторы, определяющие устойчивость к
действию светопогоды
• Волокнистый состав полотен (наименьшей
светостойкостью обладает натуральный шелк,
наибольшей – ПАН волокна);
• строение полотен (толстые и плотные полотна
разрушаются медленнее);
• характер заключительной отделки (отделки,
уплотняющие структуру, увеличивают устойчивость к
действию светопогоды);
• температура и относительная влажность воздуха (при
их увеличении снижается устойчивость);
• спектральный состав источника облучения
(Наибольшее разрушающее воздействие оказывают лучи
с короткой длиной волны: видимые (синие и фиолетовые)
и невидимые (ультрафиолетовые);
• вид применяемого красителя (есть красители, которые
защищают материал, и наоборот, ускоряют разрушение)
6.3.2. Износ от стирки
Наибольшим разрушениям при действии
стирки подвергаются материалы из
целлюлозных волокон.
Основным критерием оценки износа от
действия стирки является потеря
прочности (уменьшение разрывной
нагрузки) от действия определенного
числа стирок.
6.4. Биологические факторы
износа
Действие микроорганизмов и повреждение молью –
основные биологические факторы износа.
Степень устойчивости материалов к действию
биологических факторов износа зависит от:
 волокнистого состава,
 характера отделки,
 условий эксплуатации.
Для повышения устойчивости материалов к действию
микроорганизмов применяют противогнилостные
(бактерицидные) отделки. Шерстяные материалы
подвергают молестойким обработкам.