纖維耐磨性

纖維耐磨性（fiber abrasion resistance），纖維表面承受摩擦的能力。常以纖維斷裂時所能經受的摩擦次數來表征；由於纖維在使用過程中不斷經受摩擦，因而其耐摩性能的大小，決定了纖維的使用範圍。例如製造襪子，就要求特別耐磨的纖維。在合成纖維中，聚醯胺纖維的耐磨性非常好，因此市場上的彈力襪都是用它來加工的，它的耐磨性為棉花的10倍，羊毛的20倍，粘膠纖維的50倍。纖維的耐磨性與含濕率有關，一般纖維在濕態下的耐磨性較低，特別是纖維素纖維的濕態耐磨性較乾態時下降很多。

基本介紹

• 中文名：纖維耐磨性
• 外文名：fiber abrasion resistance
• 簡述：纖維表面承受摩擦的能力
• 表征：斷裂時經受的摩擦次數
• 影響因素：分子結構、分子取向、結晶度等
• 套用：對纖維製品性能的檢測

簡介

耐磨性是大部分材料，包括紡織材料磨損的主要原因之一。玻璃纖維製品在紡織加工和使用過程中也要經受磨損。玻璃纖維由於磨損而損壞的情況是很多的。雖然如此，一般對玻璃纖維的磨損過程以及耐磨性同各種不同因素的關係卻研究得很少。

脆性物體在磨損時，由於研磨而磨去了物體的表面層。耐磨性通常是根據磨去物質的數量或單位時間內磨去層的厚度來判定的。但這樣來評定細纖維的耐磨性非常困難，因為測定少量磨去的玻璃或磨去層的厚度會帶來很大的誤差。A.Φ.扎克和Ю.п.曼科測定了把纖維磨損到完全破壞所耗去的時間。這種評價具有很大的實際意義。它提供了在不同條件下判定纖維磨損情況的可能性。

纖維耐磨性的測定

玻璃纖維耐磨性的測定方法如下。將纖維固定在固定支架上的夾具中，並架到侍試材料做的圓盤上。纖維另一端懸掛著一定重量的物體。圓盤以75m/min的速度旋轉，此時，紗和圓盤接觸的部分受到磨損。由於不斷磨去表面，纖維經過一些時間，即使在較小負荷的作用下也會斷裂。記錄下纖維從開始磨損到斷裂的時間。因為在該情況下，纖維斷裂所需要的時間，不僅與該纖維的耐磨性有關，而且與施加的負荷有關，所以負荷取最小值，大約等於斷裂負荷的30%左右。

試驗是用不同直徑的鋁硼矽酸鹽纖維進行的（下表）。

耐磨試驗數據

纖維直徑（μm）	負荷（g）	耐磨時間（min）
6.0	0.9	58～600
17.5	3	23～380
17.5	7	16～240
50.0	13	155～360
50.0	25	153～360
50.0	30	41～424

大部分試驗用的纖維是在高於受磨損的地方斷裂的。圓盤旋轉時，所產生的摩擦力的方向和拉引重物的方向相一致。這樣，纖維在上部所受的壓力比施加的負荷要大。纖維所受的最大壓力可以按歐拉公式計算，壓力大約超過施加負荷30%。纖維在磨損區以外斷裂正說明疲勞現象對強度的影響比磨損時強度的損失要大。如纖維僅在磨損作用下破壞，所需時間比上表的時間要長。

玻璃纖維耐磨性的各次測定數據分散度較大，這可能是由於玻璃纖維的不均一性所致。

試驗後，在顯微鏡下仔細觀察纖維時，在磨損表面發現有很多不透明微粒，這是圓盤表面研磨的結果。直徑50μm的纖維磨損160min時，磨去層的數值很大，在顯微鏡下完全可以測定出來。當負荷為斷裂負荷的15.6%時，磨去層的數值大約為0.02～0.06μm/min。

雖然列舉的資料還不能完全說明問題，伹它也提供了關於玻璃纖維耐磨性的某些概念。當纖維受到短時間磨損時，例如在紡織加工過程中，其斷裂不是磨損所造成的，一般是其它原因(常常是彎曲)所引起的。當玻璃纖維及其製品受到長時間的磨損時，其斷裂可能是磨損的結果。

水分對玻璃纖維耐磨性的影響很大（如前所述，水分增加會大大降低纖維的力學強度）。例如，相對濕度為60%時，直徑50μm的纖維，在41～424min的磨損過程中斷裂；在濕度為70%時，纖維經0.5～10min就斷裂，而且磨去層的數值從0.02μm；增加到0.2μm。

纖維塗上憎水性塗層，不僅可以保護纖維表面免受水分作用，而且可以防止纖維表面免受磨損材料的機械作用。

對玻璃纖維及其製品的耐磨性， 目前研究得很不夠，但由於玻璃纖維已經套用於日常生活方面，所以這個問題具有非常重大釣意義。填補這個空白點是當前的一項迫切任務。

影響因素

紡織製品中的檄維材料在使用過程中，不斷的受摩擦作用直到損壞；耐磨性的大小，可以決定纖維材料及其製品的使用性能。耐磨性高的纖維製品使用性能也好。如將耐磨性低的纖維與耐磨性高的纖維混紡，可以使製品的耐磨性大大提高，從而提高其使用價值。例如在粘膠纖維中加入15%卡普綸纖維，用這種混紡紗製成的襪子，其耐磨性比純粘膠紗所制的可增加一倍。纖維的耐磨性主要決定於下列因素：

1．纖維的化學性能；

2．纖維的結構，特別是大分子的定向度；

3．後處理的條件和所用試劑的特性；

4．單纖維支數。

必須注意，纖維的耐磨性試驗的結果，常受所用試驗方法和條件的影響，如使用的儀器、速度、摩擦面的特性、纖維張力、所施壓力、試樣接觸大小、纖維濕度以及其他因素，都會影響試驗所得的結果。其次，試驗必須在標準溫濕度條件下進行，才有比較的價值。對纖維耐磨性的測定，迄今尚無標準的方法，且實際使用中的摩擦情況也不一樣，因此所得的結果僅具相對性的比較意義。

常見纖維耐磨性比較

纖維及其製品在加工和實際使用過程中，會由於不斷經受摩擦而引起磨損，而纖維的耐磨性就是指纖維耐受外力磨損的性能。

纖維的耐磨性與其紡織製品的堅牢度密切相關。耐磨性的優劣是衣著用織物服用性能的一項重要指標。纖維的耐磨性與纖維的大分子結構、超分子結構、斷裂伸長率、彈性等因素有關。一般說來，分子主鏈鍵能高，分子鏈柔曲性好，聚合度高，取向度高，結晶度適當，結晶顆粒較細且均勻，纖維的玻璃化溫度在使用溫度附近，耐磨性能較好。同時從纖維性能方面看，纖維表層硬度高，拉伸急彈性回復率高。拉伸斷裂比功大，恢復功係數高時，耐磨性能較好。另外，磨損過程中溫濕度、試樣張力、磨料種類等，都對纖維的耐磨性能有影響。

常見纖維耐磨性高低的順序如下：

錦綸→丙綸→維綸→乙綸→滌綸→腈綸→氯綸→毛→絲→棉→麻→富強纖維→銅氨纖維→粘膠纖維→醋酯纖維→玻璃纖維。