文/王敏

制鞋行業(yè)在我國(guó)輕工業(yè)行業(yè)中占有舉足輕重的地位。2017年全球鞋類(lèi)產(chǎn)量達(dá)到235億雙，其中中國(guó)共生產(chǎn)了135.23億雙，占全球總量的57.5%[1]。

從2012年耐克公司研發(fā)出電腦橫機(jī)編織鞋面（Computerized Flat Knitting Upper）并命名為大家所熟知的Flyknit (飛織）開(kāi)始，這項(xiàng)原本用于織毛衣的技術(shù)通過(guò)機(jī)器的改良迅速地運(yùn)用于運(yùn)動(dòng)鞋產(chǎn)業(yè)。2014年起國(guó)內(nèi)各大運(yùn)動(dòng)鞋品牌迅速跟進(jìn)推出了同類(lèi)產(chǎn)品。飛織鞋面憑借輕盈、貼合、透氣、舒適、花紋設(shè)計(jì)性強(qiáng)、原料損耗低等諸多優(yōu)點(diǎn)，迅速成為制鞋行業(yè)的一大熱點(diǎn)，至今仍風(fēng)靡全球[2]。

在追求極限輕盈性、舒適性的情況下，飛織鞋面材料被設(shè)計(jì)得越來(lái)越輕薄，厚度的減小勢(shì)必引起了部分物理性能的下降，比如作為鞋面材料重要耐用性能之一的耐磨性。為此，從業(yè)人員需研究和分析這種材料耐磨性能的測(cè)試方法及指標(biāo)，在保障最低耐磨性能的前提下再提高其輕盈性。本文就這種情況，重點(diǎn)研究了3種典型厚度的飛織鞋面材料在幾種耐磨性能測(cè)試方法中的適用性和參數(shù)選擇。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)方法選擇

1.1.1 馬丁代爾（MARTINDALE）耐磨法

馬丁代爾耐磨法在國(guó)內(nèi)常用于紡織品起毛起球或耐磨性能的測(cè)試和評(píng)價(jià)。其中，等效采用ISO 17704:2004[3]的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3903.16—2008[4]《鞋類(lèi) 幫面、襯里和內(nèi)墊試驗(yàn)方法 耐磨性能》規(guī)定了采用馬丁代爾法測(cè)試鞋類(lèi)材料的測(cè)試方法。

1）馬丁代爾耐磨法的主要原理為：在恒定壓力下用標(biāo)準(zhǔn)摩擦織物或標(biāo)準(zhǔn)砂紙摩擦試樣。摩擦織物或砂紙和試樣之間進(jìn)行一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的利薩如圖形的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生所有方向上的摩擦。完成規(guī)定的摩擦次數(shù)后評(píng)定試樣變色和損壞程度。

2）主要試驗(yàn)步驟：在磨臺(tái)上依次安裝好羊毛氈和摩擦織物，在磨頭上依次安裝好聚氨酯泡沫塑料和試樣。將磨頭裝在儀器上，試樣與磨料相接觸，對(duì)磨頭施加（12±0.2）kPa的正壓力。啟動(dòng)儀器直到規(guī)定摩擦次數(shù)，將磨頭取下，在光線充足不直射的條件下檢查試樣的受損程度。用符合GB/T 250—2008[5]的灰色樣卡評(píng)定試樣變色情況；用GB/T 4802.1—2008[6]中的評(píng)級(jí)方法評(píng)定試樣表面起毛起球情況；使用以下描述：無(wú)、十分輕微、中等、嚴(yán)重、幾乎完全和完全來(lái)描述試樣受損情況。

3）試驗(yàn)參數(shù)：試樣直徑38mm，每種織物裁切2片，采用干摩擦，試驗(yàn)壓力（12±0.2）kPa。采用羊毛摩擦織物時(shí)的摩擦次數(shù)為25600次和51200次。采用No.600水砂紙磨料時(shí)的摩擦次數(shù)為100次和200次。

4）試驗(yàn)儀器：900 SERIES型馬丁代爾耐磨儀，英國(guó)JAMES HEAL公司生產(chǎn)。

1.1.2 泰伯（TABER）耐磨法

泰伯耐磨法涉及的主要標(biāo)準(zhǔn)有：等效采用ISO 5470—1:1999[7]的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 30314—2013[8]《橡膠或塑料涂覆織物 耐磨性的測(cè)定 泰伯法》我國(guó)輕工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB/T 4545—2013[9]《鞋用材料耐磨性能試驗(yàn)方法(Taber耐磨試驗(yàn)機(jī)法)》，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ASTM D 3884—2009(2017)[10]《Standard Guide for Abrasion Resistance of Textile Fabrics(Rotary Platform Double-Head Method)》。

1）泰伯耐磨法的主要原理為：被測(cè)試樣放置在一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，通過(guò)其上方的兩個(gè)異向滾動(dòng)的摩擦輪在一定負(fù)荷下與試樣進(jìn)行旋轉(zhuǎn)摩擦來(lái)磨損試樣。一個(gè)摩擦輪朝外，另一個(gè)摩擦輪朝內(nèi)摩擦試樣，最終形成一個(gè)圓環(huán)形的磨損痕跡。經(jīng)過(guò)規(guī)定的摩擦次數(shù)后通過(guò)評(píng)估外觀變化或計(jì)算質(zhì)量損耗來(lái)評(píng)定試樣的磨損程度。

2）主要試驗(yàn)步驟：在試樣背面粘貼厚度為1mm的試樣固定片，以保持試樣的硬挺度和平整度。將試樣固定于轉(zhuǎn)盤(pán)上并壓平。在儀器搖臂上安裝規(guī)定型號(hào)的磨輪和通過(guò)加荷砝碼調(diào)節(jié)磨輪的負(fù)荷至規(guī)定值。設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器后，把磨輪輕放至試樣表面，啟動(dòng)儀器直到規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)。取下試樣，在光線充足不直射的條件下檢查試樣的受損程度。用符合GB/T 250—2008的灰色樣卡評(píng)定試樣變色情況；用GB/T 4802.1—2008中的評(píng)級(jí)方法評(píng)定試樣表面起毛起球情況；使用以下描述：無(wú)、十分輕微、中等、嚴(yán)重、幾乎完全和完全來(lái)描述試樣受損情況。

3）試驗(yàn)參數(shù)：儀器轉(zhuǎn)速為（72±5）r/min，試樣直徑為（106±1）mm，中心孔直徑為6 mm，每種織物裁切2片，H18磨輪，負(fù)荷1000g，試驗(yàn)次數(shù)300次和500次。

4）試驗(yàn)儀器：5155ABRASER型TABER耐磨試驗(yàn)機(jī)，美國(guó)TABER公司生產(chǎn)。

1.1.3 STROLL耐磨法

STROLL耐磨法涉及的主要標(biāo)準(zhǔn)有：我國(guó)紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)FZ/T 01121—2014[11]《紡織品 耐磨性能試驗(yàn) 平磨法》，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) ASTM D 3886—1999(2015)[12]《Standard Test Method for Abrasion Resistance of Textile Fabrics(Inflated Diaphragm Apparatus》。

1）STROLL耐磨法的主要原理為：試樣放置在具有恒定氣壓的充氣橡膠膜片上，使用指定型號(hào)的砂紙對(duì)試樣進(jìn)行摩擦。經(jīng)過(guò)規(guī)定的摩擦次數(shù)后通過(guò)外觀評(píng)估試樣的磨損程度。

2）主要試驗(yàn)步驟：在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上安裝平磨夾具，將試樣測(cè)試面朝上放在橡膠片上一起夾入平磨夾具。將水砂紙夾持于磨料夾持裝置。打開(kāi)氣泵設(shè)置規(guī)定的充氣壓力，并保持充氣壓力恒定。將摩擦加壓重錘放置于摩擦板上部，放下摩擦板使砂紙與試樣接觸。啟動(dòng)儀器直到規(guī)定次數(shù)。取下試樣，在光線充足不直射的條件下檢查試樣的受損程度。用符合GB/T 250—2008的灰色樣卡評(píng)定試樣變色情況；用GB/T 4802.1—2008中的評(píng)級(jí)方法評(píng)定試樣表面起毛起球情況；使用以下描述：無(wú)、十分輕微、中等、嚴(yán)重、幾乎完全和完全來(lái)描述試樣受損情況。

3）試驗(yàn)參數(shù)：圓形試樣面積100cm2，每種織物裁切2片，往復(fù)速度（125±5）次/min，動(dòng)程（25±2）mm，充氣壓力28kPa，摩擦壓力（450±5）g，磨料為No.600水砂紙，試驗(yàn)次數(shù)200次和300次。

4）試驗(yàn)儀器：CAT-125型多用途耐磨試驗(yàn)機(jī)，日本大榮公司生產(chǎn)。

1.2 試樣選擇

試樣選取典型的薄型、中型、厚型3種飛織鞋面，主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 3種試樣主要參數(shù)

1.3 調(diào)濕和試驗(yàn)環(huán)境

應(yīng)將樣品放置在溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度（65±4）%的環(huán)境中調(diào)節(jié)24h，并在此環(huán)境條件下進(jìn)行試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果

為便于方法的比較和分析，3種方法試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)一采用變色、起毛起球和磨損程度3種考核方式進(jìn)行表述。詳細(xì)試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

3 討論與分析

3.1 測(cè)試方法適用性討論

3.1.1 馬丁代爾耐磨法

1）優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行軌跡為利薩如曲線摩擦異向性較好，摩擦區(qū)域較廣，試驗(yàn)重復(fù)性較好，可以隨時(shí)停機(jī)檢查試樣受損情況；由于馬丁代爾耐磨法常用于服用紡織品的測(cè)試，所以試驗(yàn)結(jié)果可以較好地與服用紡織品進(jìn)行比較；本方法可以進(jìn)行濕試驗(yàn)。

表2 3種試樣耐磨性能試驗(yàn)結(jié)果

2）缺點(diǎn)：由于GB/T 3903.16—2008僅規(guī)定了羊毛摩擦織物一種磨料，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)試樣與磨料之間摩擦較為輕柔，試樣磨損程度較輕；本次試驗(yàn)最高摩擦次數(shù)為51200次，約需在機(jī)臺(tái)上運(yùn)行18小時(shí)，試驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)；試驗(yàn)前準(zhǔn)備步驟較為繁瑣，厚型試樣安裝較為費(fèi)勁，羊毛磨料只能單次使用，耗材成本較高。

3）適用性：由于羊毛摩擦織物與試樣摩擦磨損程度較小，所以準(zhǔn)確反映飛織鞋面材料的耐磨性能存在局限性，對(duì)于使用羊毛織物磨料的馬丁代爾法并不太適用于飛織鞋面材料耐磨性能的考核。為此，本試驗(yàn)在其他條件不變的情況下，延伸研究了使用符合FZ/T 01121—2014規(guī)定的No.600水砂紙標(biāo)準(zhǔn)磨料進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可知，使用No.600水砂紙標(biāo)準(zhǔn)磨料的馬丁代爾法摩擦效果明顯加重，能夠較好反映飛織鞋面材料的耐磨性能。

3.1.2 泰伯耐磨法

1）優(yōu)點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)平臺(tái)依靠試樣與砂輪間的摩擦力帶動(dòng)砂輪旋轉(zhuǎn)，試驗(yàn)測(cè)試面積較大，操作簡(jiǎn)便，耗時(shí)短；砂輪品種較多，可通過(guò)靈活調(diào)節(jié)砂輪、負(fù)荷、轉(zhuǎn)數(shù)等試驗(yàn)參數(shù)迅速確定合適的試驗(yàn)條件，且適用于各種厚度的材料。泰伯法常用于皮革、合成革等材料的耐磨性能測(cè)試，所以飛織鞋面材料使用泰伯法測(cè)試便于與鞋用皮革、合成革等材料的耐磨性能進(jìn)行比較。設(shè)備有吸塵裝置。

2）缺點(diǎn)：砂輪邊緣較為銳利，測(cè)試區(qū)域邊緣附近往往容易提前破損，所以邊緣部分不宜納入考核范圍；砂輪表面容易受到樣品污染，需進(jìn)行打磨清潔，打磨過(guò)程較為繁瑣和耗時(shí)；采用強(qiáng)力吸塵裝置，試驗(yàn)時(shí)噪音較大。

3）適用性：由于條件參數(shù)可選性強(qiáng)，可以根據(jù)材料的厚度和預(yù)估的耐磨性能迅速選定合適的試驗(yàn)參數(shù)，相對(duì)于馬丁代爾法耗時(shí)較短，試驗(yàn)結(jié)果直觀明了。因此，泰伯法是比較理想的考核方法。

3.1.3 STROLL耐磨法

1）優(yōu)點(diǎn)：采用砂紙摩擦試樣效果明顯；負(fù)重砝碼可選性強(qiáng)；試驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，耗時(shí)短；弧形摩擦面比較接近于鞋面材料的最終使用狀態(tài)。

2）缺點(diǎn)：摩擦區(qū)域較小，僅是鼓膜鼓起部位與砂紙摩擦，摩擦結(jié)果均勻性不高；雖然平臺(tái)有一定的轉(zhuǎn)動(dòng)（試樣臺(tái)每往復(fù)移動(dòng)100次，平磨夾具繞其中心軸轉(zhuǎn)一圈），但轉(zhuǎn)動(dòng)緩慢，所以摩擦異向性較差；作業(yè)時(shí)粉塵碎屑較多，無(wú)實(shí)時(shí)除塵裝置。

3）適用性：由于鼓膜充氣壓力的局限，較厚型的材料往往頂起的高度和弧度不理想，造成摩擦面積增大，摩擦面積成為變量，造成不同樣品測(cè)試結(jié)果可比性下降。所以該方法不適用于較厚型鞋面材料的測(cè)試，用于較薄鞋面材料的測(cè)試較為合適。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

1）從表2可知，用馬丁代爾法測(cè)試薄、中、厚型3種飛織鞋面材料經(jīng)過(guò)25600次和51200次兩個(gè)階段的測(cè)試后，3種樣品變色均為4～5級(jí)，起毛起球最差也僅為4級(jí)，磨損程度也均為十分輕微。在51200次這樣高摩擦次數(shù)的情況下，3種樣品在變色、起毛起球、磨損程度上變化也都不大?？梢?jiàn)，GB/T 3903.16—2008中規(guī)定條件的馬丁代爾法摩擦程度較輕，所以該標(biāo)準(zhǔn)不太適用于考核飛織鞋面材料。為此，本試驗(yàn)在其他條件不變的情況下，使用了符合FZ/T 01121—2014規(guī)定的No.600水砂紙標(biāo)準(zhǔn)磨料代替羊毛摩擦織物進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

從表2可知，水砂紙對(duì)試樣的摩擦明顯加重。薄型試樣經(jīng)100次摩擦后變色和起毛起球均已達(dá)到3級(jí)，表面幾乎完全磨損；厚型試樣經(jīng)200次摩擦后變色為4級(jí)，起毛起球3級(jí)，表面中等磨損；中型試樣的測(cè)試結(jié)果介于薄型和厚型之間。改進(jìn)后的馬丁代爾法試驗(yàn)時(shí)間明顯縮短、測(cè)試效果明顯增強(qiáng)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)摩擦次數(shù)，可以較好考核飛織鞋面材料的耐磨性能。不過(guò)，由于馬丁代爾法夾持頭較小，厚型試樣裝載比較困難，裝樣后試樣邊緣凹陷嚴(yán)重，摩擦面中心突起，一定程度上改變了試驗(yàn)本質(zhì)，所以馬丁代爾法不太適用于厚型材料的測(cè)試。薄型試樣經(jīng)100次摩擦后便已磨損嚴(yán)重，所以改進(jìn)后的馬丁代爾法也不太適用于薄型材料。綜上，改進(jìn)后的馬丁代爾法比較適合于中等厚度飛織鞋面材料耐磨性能的考核。

2）用泰伯法測(cè)試薄、中、厚型3種飛織鞋面材料經(jīng)過(guò)300次和500次兩個(gè)階段的測(cè)試后，薄型試樣變色和起毛起球最低都達(dá)到了2級(jí)，表面完全磨損，損毀非常嚴(yán)重。厚型試樣經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段的測(cè)試變色3～4級(jí)、起毛起球3級(jí)、表面中等磨損。中型試樣的測(cè)試結(jié)果介于薄型和厚型之間。泰伯法測(cè)試飛織鞋面材料效果明顯。由于夾持結(jié)構(gòu)的關(guān)系，厚型試樣也能較好地被夾持；薄型試樣也能利用背面粘貼固定片的方式保證試樣的硬挺度和平整性。綜上，泰伯法測(cè)試摩擦次數(shù)適中，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，適合于各種厚度飛織鞋面材料耐磨性能的考核。

3）用STROLL法測(cè)試薄、中、厚型3種飛織鞋面材料經(jīng)過(guò)200次和300次兩個(gè)階段的測(cè)試后，薄型試樣變色最低達(dá)到2級(jí)，起毛起球最低3～4級(jí)，表面完全磨損，損毀非常嚴(yán)重。厚型試樣經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段的測(cè)試變色3～4級(jí)、起毛起球3級(jí)、表面嚴(yán)重磨損。由于摩擦接觸面較小和采用水砂紙為磨料的緣由，STROLL法耐磨測(cè)試結(jié)果偏重。飛織鞋面材料表面的孔隙較大，紗線磨損情況也較難判斷。綜上，STROLL法并不太適合于飛織鞋面這類(lèi)紡織材料的耐磨性能考核。

4 結(jié)論

3種典型飛織鞋面材料經(jīng)過(guò)馬丁代爾、泰伯、STROLL3種測(cè)試方法的測(cè)試后，經(jīng)分析總結(jié)出以下結(jié)論：

1）薄、中、厚型3種典型飛織鞋面材料在3種方法的測(cè)試中，結(jié)果表現(xiàn)出了一致性，即耐磨性能：厚型＞中型＞薄型。表明飛織鞋面材料的耐磨性能與材料厚度成正向關(guān)系。

2）采用羊毛摩擦織物的馬丁代爾法由于摩擦較輕柔不太適用于飛織鞋面材料耐磨性能的測(cè)試；改用No.600水砂紙為磨料的馬丁代爾法較適合于厚度為中型的飛織鞋面材料耐磨性能的測(cè)試。

3）泰伯法由于測(cè)試參數(shù)調(diào)整靈活，試樣固定方式合理，起效果的摩擦次數(shù)適中，兼具測(cè)試的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，所以泰伯法適合于各種厚度飛織鞋面材料耐磨性能的考核。

4）STROLL法由于摩擦接觸面較小和采用水砂紙為磨料的緣由，試樣表面磨損嚴(yán)重，摩擦次數(shù)少，測(cè)試結(jié)果偏重。所以STROLL法并不太適合于飛織鞋面這類(lèi)紡織材料的耐磨性能考核。