薄型涂层织物低温耐折性能测试方法的研究

沈晔　陈慰来

摘要：耐折性能是检测涂层织物质量的重要标准之一。本研究主要探究以聚氨酯为涂膜材料的涂层面料，在不同的低温环境中的耐折性能。通过模拟服装实际穿着折叠情况，观察和分析面料涂层发生龟裂或脆裂的不同情况，改进现有低温耐折测试方法，制定出更具有指导意义的薄型涂层织物低温耐折性能测试方法。研究发现，低温折叠常温静置模拟研究更符合服装实际穿着情况，对薄型涂层织物更具伤害性，因此判断薄型涂层织物低温耐折性能时，建议采用低温折叠常温静置的实验条件进行测试。

关键词：涂层织物；低温；耐折性；测试方法；折叠处理

中图分类号：TS155.6

文献标志码：A

文章编号：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

隨着现代人衣着品位的提高，以薄型涂层织物为主要抗寒织物所制成的棉服、羽绒服等款式因其轻薄、保暖性佳等优点广泛应用于日常生活中[12]。但冬季在纬度较低的北方地区，室内外温差大，以哈尔滨为例，室内平均温度可达20 ℃以上，室外自然环境下最低温度低至-30 ℃以下。在如此大的温差环境下，涂层织物容易出现织物表面龟裂、断裂的现象[3]，这就要求服装用涂层织物在产前对大货面料进行耐低温性能的测定。

薄型涂层织物龟裂、破损问题属于产品的低温耐用性问题，耐低温性能指标包括低温耐折性和低温折后耐冲击性[4]。国内相关标准有FZ/T 01007—2008《涂层织物耐低温性的测定》，测试涂层织物在低温下受到一定的冲击力后，涂层面发生破坏的温度；国外相关的参考标准主要是ASTM D751中的低温折曲试验，测试将涂层织物至于预先设定的低温下并在该温度下折曲织物，然后用肉眼检查试验试样是否有裂痕或其他损伤。然而，这两个标准仅限于低温下测试，不能完全满足我国北方冬天室内与室外的温度差对涂层织物耐用性能影响的实际考察，因此进一步研究并完善薄型涂层织物低温耐折性能的测试方法十分必要。本研究选取两种薄型涂层织物，对织物的基本参数和机械力学性能进行测试，设计模拟服装穿着折叠测试，观测折叠处理后涂层织物表面外观效果，并分析涂层织物低温耐折性能的影响因素，为后续观测低温耐折性能改进检测方法提供一定的参考。

1试验

1.1试验材料

本研究测试样布选取两款聚氨酯涂层机织布（浙江森马服饰股份有限公司）为试样布，该布样为常规羽绒服面料，从待生产仓库随机抽取，并测定面料基本参数，如表1所示。

试样一为金色涂层织物，如图1所示，反面基布外观呈现隐格效果，正面覆聚氨酯涂层表面平整；试样二为黑色涂层织物，正反面外观平整。

1.2试验条件

服装穿着过程中发生折叠磨损最严重的地方多为关节处，尤其是手肘内侧，因此本研究折叠处理仪器选用YM769LB低温耐折牢度仪（绍兴市元茂機电设备有限公司）模拟服装人体穿着折叠运动。假设穿着者平均每天抬手100次，冬季3个月连续穿着同件服装，则该服装一年内最严重处发生折叠约10 000次，服装的平均穿着年限约为3～5年，因此本研究设置的耐折次数分别为10 000、20 000和30 000次。以哈尔滨的冬季为例，室外自然环境下最低温度低至-30 ℃，但温度最低时刻为凌晨时刻，非服装正常穿着时间，综合考虑，本研究设置耐折低温环境为-10、-20 ℃和-30 ℃。

中国北方冬季室内供应暖气，室内平均温度可达20 ℃，人们在外出时穿着羽绒服等冬季服装，而回到室内时往往脱下外衣放置一旁，因此为更好地的模拟北方低温环境下涂层织物服饰的实际使用条件，即室外低温动态穿着室内常温静置交替的情况，本研究改进试样处理条件（具体见表2），增加一项室温静置环节。以10 000次折叠为一阶段，每个阶段完成低温折叠后，将试样取出置于18～22 ℃的室温条件下静置平放1 h。

1.3测试方法

由于目前尚未有薄型涂层织物的耐折标准，因此本研究参照QB/T 2714—2005《皮革 物理和机械试验 耐折牢度的测定》测定耐折性：将织物涂层面向内折叠夹在低温耐折牢度仪的固定夹具内，上部运动的夹具带动试样运动，由此模拟织物穿着过程中的折叠效果，具体操作如下：

a）将待测织物平铺放置在温度20 ℃，相对湿度65%的研究用标准大气下调节24 h，然后选取距离涂层面料的边缘150 mm以上的部分进行裁样，裁剪成100 mm×50 mm，试样的长度方向必须与织物经向或者纬向平行；

b）将试样的测试面向内折叠，使两个长边并在一起，夹住折叠的试样，使折叠的边紧挨着上夹具的下边，一端紧靠上夹具的松紧螺钉B，如图2（b）所示；

c）将试样未加住的两个角向外、向下翻折包住夹具，如图2（c）所示，使试样的两个表面接触，将试样的自由端固定在下夹具中，如图2（d）所示，试样的自由端增加适当预加张力，使其垂直伸展；

d）试样固定后开始折叠处理，上夹具由电机驱动，以水平轴A为轴做往复运动，向下运动角度为（22.5±0.5）°，运动速率为（100±5）次/min，上夹具的有效作用点在a点，如图2（a）所示；

e）完成相应折叠次数后，停止试验机，取出试样，沿纵向轴将试样反向折叠，在良好的光线下用肉眼和显微镜查看，记录被上夹具翻折处被曲挠部分的任何破损，忽略被夹具夹住的部分。

耐折处理研究分为两个部分，第一部分为试样低温折叠处理，即在-10、-20、-30 ℃状态下进行10 000、20 000、30 000次折叠处理后，用偏光显微镜拍照记录试样表面情况；第二部分为试样低温-常温交替处理试样，即在-10、-20、-30 ℃状态下每完成10 000次折叠后将试样取出置于18～22 ℃的室温条件下静置平放1 h，再完成试样表面情况记录。

2结果与分析

2.1温度及折叠次数对耐折处理的影响

薄型涂层织物耐折性能的分析主要考察的是织物表面外观，其评定标准可以参考织物表面起毛起球测试马丁戴尔摩擦法的评级测试标准，通过显微镜观察并拍照记录试样织物表面的情况，确定类似的涂层织物破损老化标准，以此来评定织物耐折性能等级。本研究是主要借助Leica DM 2500P偏光显微镜（法国LEIKA公司）观察并拍照记录涂层织物在不同折叠处理后的涂层表面变化情况。

对比不同温度和折叠次数的耐折处理后，薄型涂层织物试样涂层表面情况。表3图片组是低温耐折处理试样照片，为了更好的看清织物耐折情况的细节，放大了较高倍数；表4图片组是“低温折叠-室温静置”交替耐折处理试样照片，为了更好的看清织物耐折处理后的整体形貌，放大倍数较低。

经过低温折叠处理的涂层织物表面变化细微，肉眼难以观察，说明对服装穿着外观影响不大；在显微镜下放大观察，表面虽然出现一定程度的龟裂，但需要放大较高倍数观测。而经过低温折叠常温静置处理的涂层织物表面随温度和折叠次数的变化出现了较明显的变化，逐渐产生了龟裂和裂纹特征，即使在较低放大倍数和肉眼观察下也能发现；在-30 ℃低温常温交替下折叠30 000次后织物表面涂层甚至发生了剥落，对服装的穿着外观出现了明显影响。

通过研究发现，只在低温环境下进行折叠处理，随着折叠次数的增加，涂层织物表面变化不明显，但是低温折叠室温静置交替处理后，涂层织物表面龟裂明显，而且随着折叠次数的增加和环境温度的下降涂层织物表面龟裂程度越明显。因此，研究说明需要模拟涂层织物真实使用环境，即低温折叠室温静置交替，才能反映涂层织物真正的低温耐折叠性能。

2.2低温耐折性能影响因素

为了进一步研究环境影响因素对薄型涂层织物低温耐折性能的影响。本试验特选用Phenom Pro台式扫描电镜SEM，试样预先用导电双面胶固定在样品台上，在10 mA电流下喷金30 s提高导电性，加速电压设定为5 kV，image电子束流，背散射电子（BSE）探测器成分模式（Full）成像，拍摄不同放大倍数的电镜照片。图3是试样在-30 ℃条件下经过10 000次、20 000次、30 000次折叠后放大1 000倍后在电镜下的表现。

通过1万次折叠后的面试样仅表现出表面涂层的龟裂，涂层未大面积脱落；经过2万次折叠后的试样涂层大面积脱落，下层织物组织机理清晰可见，但经纬向交织纱线未断裂；经过30 000次折叠后的试样除了涂层大面积脱落，底部试样经纬向纱线明显断裂。

涂层面料在实际的使用过程中，面料的各項物理力学性能表现出不规律的变化，所以不能作为涂层面料的老化标准，表面若出现肉眼可见的裂纹和破损时则可以判定面料已经老化。换而言之，涂层面料的老化在实际检验过程中也是以面料的外观特性作为检验的标准。由于涂层面料在使用的过程中会受到各种各样的因素的影响，所以面料老化或者说破裂、损坏的影响因素有很多，如温度及温度的变化、磨损折叠的次数、光线强度、空气的湿度和空气质量、面料表面的涂层种类等[56]。因此本研究中，根据面料在实际的使用情况，重点考虑温度及温度的变化和面料的磨损折叠次数来进行验证其对涂层面料的老化影响。

3结论

本研究测试试样来自企业常用冬季服装面料，通过模拟冬季低温环境和低温室温交替环境模拟产品实际使用环境，仿真服装人体穿着折叠情况，对比不同温度和不同折叠次数的对涂层织物表面改变情况，分析了试样耐折性能和涂层织物耐折性能测试方法的改进，研究结果对企业实际生产指导具有实践意义。研究主要得到以下结论：

a）在相同的低温环境中，面料的折叠次数对于涂层面料的破损老化影响非常明显，特别是低温和常温交替的条件下，当折叠次数达到20 000次或者20 000次以上时，达到了非常严重的老化破损程度。

b）在相同的折叠次数条件下，不同温度对于涂层面料的破损老化影响不明显，特别是在-10 ℃和-20 ℃的条件下，在相同的折叠次数下，温度变化对于涂层面料的破损老化几乎没有什么影响。

c）虽然在相同的折叠次数条件下，不同温度对于涂层面料的破损老化影响不明显，但是在低温和常温交替的条件下，对于涂层面料的破损老化的影响非常明显。涂层面料在低温和常温交替下的磨损折叠时，特别是在达到20 000次以上时，就会达到很严重的破损和出现很明显的裂痕，这也解释了涂层面料在低温的环境中检测达到防寒标准，但在北方实际的穿着过程中，往往会出现很快的破损老化的现象。

参考文献：

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（责任编辑：张会巍）