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羽绒服防钻绒性试验方法探析

2015/07/11

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羽绒服防钻绒性试验方法是研究羽绒服防钻绒问题亟需解决的重要课题。起初,人们采用试穿、做垫子等手段来测试羽绒服的防绒性,但试验周期长、试验强度不固定且结果难衡量,后来采用织物透气性试验方法,因为透气量小能在一定程度上反应织物的防绒性能,但该方法不够直观且只能用于相同组织结构的织物。中华人民共和国国家标准(GB/T 12705-91)中规定了织物防钻绒性试验方法,日本和美国也有这方面的试验方法与标准,但国外对羽绒服防钻绒性能的研究也比较有限。本文将分析和比较目前国内外采用的试验方法,研究现有方法可能存在的不足,提出防钻绒性试验方法研究的新思路。

1.织物防钻绒性试验方法(GB/T 12705-91)描述
1.1 试验原理
将试样制成袋状,内装一定质量的羽绒,放在装有硬质橡胶球的试验机回转箱内,通过回转箱的定速转动,将橡胶球带至一定高度,冲击箱内的试样,达到模拟羽绒制品在服用中所受的各种挤压、揉搓、碰撞等作用,通过计数从试样内部所钻出的羽绒根数来评定织物的防钻绒性能。
1.2 主要设备、用具
1.2.1 试验机
试验机由一个能正、反向转动的回转箱、电器控制部分组成。回转箱为一以有机玻璃为材料的内壁光滑的正方体,内部尺寸为:450 mm×450 mm×450 mm,回转箱转速为 45 士 1 r/min。试验机具有预置转数、满数自停等功能(如图 1)。

1.2.2 橡胶球
至少应备有硬度 45 士 10 邵尔、重量为 140 士5g 的匀质丁氰橡胶球 12 只。
1.3 试验步骤
置 10 只橡胶球和一只试样袋于回转箱内。通过预置正向和反向转动各 1000 次进行试验,当每次满数自停后,统计钻绒根数。将两次计数的羽绒根数相加,即为一只试样袋的试验结果。每次试验进行三次,实验结果取平均值。

2.国内外试验方法比较
通过相关资料的收集,发现国外对羽绒防钻绒性能的研究也比较有限,目前主要有美国和日本在这方面有相关标准,但日本的研究不够深入,仅在实验方法中采用了回转箱法,实验描述中仅规定了橡胶球的固定落点和试样袋是固定的两个条件,其他条件均无提及。因此,现比较中美两国实验方法的异同(见表 1).

由表 1 可见,中美两国在实验方法的选择上均采用了回转箱法,并且在实验过程的控制上采用了比日本更加科学有效的方法,即取代固定试样袋而使其随机翻转,有效模拟羽绒服在穿着时的受压随机状态。主要不同点在于冲击物的选择与数量、实验时间的控制、对实验结果的评价各有不同,通过比较,中国在实验结果的评价上采用统计钻绒根数来比较,而美国只有合格与不合格两项指标,相比之下,中国在实验评价上比较科学。本文通过研究发现目前国内外采用的回转箱实验法存在一定的不足,现分析如下:

3.对试验设备的分析
在分析实验设备之前必须深入了解羽绒钻绒的机理,羽绒钻绒要对羽绒的蓬松性能进行研究。蓬松度是衡量羽绒弹性程度的指标,指羽绒在受压力作用后能够自然蓬起的能力。羽绒主要是以绒朵形式存在,在每一绒朵里,包含着几十根以至上百根内部结构基本相同的纤维,并且每根纤维之间都会产生一定的斥力并使其距离保持最大,这样就使羽绒产生了蓬松性。羽绒的蓬松性能使靠近面料的羽绒被向外挤压,从而产生一个外推的力使羽绒贴近面料。通常羽绒面料为防钻绒,面料的透气性变得相对较差(通过织造和后整理等一系列工序),面料的使用使羽绒服的充绒内腔停滞了大量的静止空气,因此当羽绒服受到外界挤压作用时,静止空气会从面料的孔隙或车缝留下的针眼透出,此时贴近面料的羽绒则会跟随空气一起钻出内腔。
3.1 对回转箱的分析
在 1.1 的试验原理中,试样置于装有硬质橡胶球的试验机回转箱内,回转箱为封闭容器,尽管封闭的容器有利于试验结束后对钻绒数量的统计,但并不利于空气的流动与交换,当橡胶球在箱内对羽绒试样进行击打、挤压后,试样的蓬松性能由于缺乏充足的空气而难以发挥,试样在短时间内很难恢复原状,从而对羽绒钻绒的试验效果产生影响。
3.2 对冲击物的分析
试验中对橡胶球的硬度、质量和数量都做了相应的要求,在实际操作中,放入回转箱内的橡胶球的数量为 10 个,回转箱转速为 45 士 1 r/min,箱中的试样一直处在被击打的状态,由于封闭回转箱中空气的不足,已经使得试样蓬松性能的发挥受到限制,而 10 个橡胶球的击打数量可能导致处在被击打过程中的试样始终都无法恢复蓬松状态,而是处在干瘪的状态下被不断击打,没有蓬松状态下羽绒中存有的大量静止空气为条件,外界的作用力再多,羽绒的钻出都会很困难。因此,整个试验的效果可能会受到很大的影响。

4.羽绒服防钻绒性试验方法新设想
通过对羽绒钻绒机理的研究,了解到羽绒内部存在的大量静态空气和外界的作用力对羽绒钻绒的影响同等重要,因此,在试验方法的研究上应着重解决以下几个方面的问题:
4.1 充分保证试样的蓬松性
为使羽绒试样的试验过程尽量每次都能处于蓬松状态下进行,首先要保证外界空气的流动性,因此,整个试验过程处在标准的大气中比处在密闭的容器中进行要合理。
其次,由于羽绒试样受力后的回弹需要一定的时间,尽管时间的长短与所充羽绒的含绒量高低、蓬松度高低、面料的透气性好坏等因素有关,而回弹时间的间隔仍会影响试验进行的效率,即每次都要等试样基本恢复原样后再进行第二次击打。为有效提高试验效率,可以设想一种人为蓬松法,即通过在试样一角留一微孔进行充气,节省试样自然蓬起所需的时间,而达到同样蓬松的效果。同时考虑到试样一角预留的微孔会导致试验时羽绒大量钻漏现象,应在预留的微孔前端设计一种活动夹将微孔封闭,当每次充气后用活动夹将微孔封闭,再进行受力、击打试验。(见图 2)
4.2 外力的施加
在 GB/T 12705-91 中关于织物防钻绒性试验方法中,外界作用力的施加是通过选择 10 个符合要求的橡胶球在回转箱内自由滚动来完成对试样的击打过程,橡胶球的选用保证在作用外力的过程当中,包裹羽绒的面料不会被损坏,同时橡胶球与试样点状的接触面能最大程度地降低对羽绒钻出的阻碍,而其他形状如正方体、多面体由于其棱角原因可能会对试样造成损伤,并且若接触面积过大,则有效的钻绒面积将减少,从而降低试验效率。 在新方法的研究中,应设想一种直接作用外力的方法,首先作用力的载体仍然选择橡胶球,但应对橡胶球的数量、直径及其组合方式进行研究。假设采用一个或者较少数量的橡胶球对试样施加作用力,那么很可能在完全受力后试样内仍存有大量的空气,影响试验进行的效率。
为提高每次击打的效率,现设想一种新的外力施加方法:试样的制备选用 GB/T 12705-91 中描述的方法,保证试样成品规格为 40cm×40cm,完成的试样置于光滑的黑色台面上(可与白色羽绒形成鲜明对比有利观察、统计),等待作用力的施加。现设计橡胶球的数量、直径及其组合方式(见图 2)。

橡胶球数量的初步设想为 16个,其直径为 30cm÷4=7.5cm,排列方式为 16 个橡胶球处于同一平面,并固定在便于提携的平板上面,施加外力时球所在平面与试样平面保持平行且以按压的方式进行。
4.3 试验结果统计
试验结果的统计效率与试验进行的效率是互为矛盾的两个方面。根据 GB/T 12705-91 中介绍的试验方法,试验结果只需在每次试验结束后打开回转箱进行统计。在新方法的设想中,由于试验在开放的空气中进行,给统计工作造成一定困难,因此统计的间隔次数不能太大,否则钻出的羽绒会飘向空气中,造成统计的误差。为解决这一矛盾,设想每间隔 10 次作用力进行一次统计,每组试验进行500 次,试验进行三组,最终试验结果取三次结果的算术平均值。

5.结论
本文通过研究现有的回转箱实验方法存在的不足,提出了防钻绒性试验方法研究的新思路,即将实验条件从回转箱内变成在开放的大气中进行,为试样的钻绒提供充足的空气保证;同时将外力施加的条件由在箱内自由击打变为有规律的平行击打,提高外力作用效率;在实验结果的统计上,从原来的开箱统计变为每十次作用力后统计钻绒数量,不足之处在于统计过程耗时长但优点在于实验精度提高。本文只针对现有方法的不足并提出了相关的解决办法,但对实验仪器的机械化设计并没有深入,今后将从机械化的实验设备设计入手进行深入研究。















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