Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Строительный текстиль


Нетканых, искусственных и композицион. материалов/Строительный текстиль/Сравнительные исследования износостойкости ковровых напольных покрытий

Сравнительные исследования износостойкости ковровых напольных покрытий

14 марта 2003
Технический текстиль №6, 2003

Анисимова Татьяна Николаевна
Бершев Никита Евгеньевич
Лобова Людмила Владиславовна

Традиционными для России покрытиями полов являются в основном линолеум и паркет. В качестве альтернативы твердым покрытиям пола в жилых и общественных помещениях, как строительный материал, могут использоваться ковровые покрытия, сопоставимые по ценам с покрытиями из линолеума.

Ковровые напольные покрытия - рулонный материал, предназначенный согласно евростандарту для сплошного застила пола (под плинтуса) - в торговле носят название «ковролин». Такие материалы различаются по способу производства, виду ворса (по волокнистому составу и линейной плотности ворсовой пряжи, по высоте и плотности ворсовых пучков, по применению текстурированных нитей или фасонной пряжи), рисунку (гладкокрашеные, меланжевые, с набивным мелким или крупным рисунком, объёмным рисунком, образованным разноуровневым расположением ворсовых пучков или фрагментов ворсовой поверхности), видом дублирования изнаночной поверхности.

Ковролин широко используется в странах Западной Европы и США, где ими застилают до 80% полов. За последнее десятилетие объём продаж ковровых изделий на российском рынке резко возрос, в основном благодаря импортируемой ковровой продукции, большую часть которой составляет дешевая, но в то же время нередко некачественная продукция.

Наши испытания, проведенные по европейским стандартам наиболее дешевых тафтинговых ковров, закупленных в магазинах, показали, что они не прошли бы сертификацию по международным стандартам и практически не могли бы продаваться в магазинах европейских стран. Следовательно, нужны меры, направленные на предотвращение поступления некачественной продукции на российский рынок.

Анализ отечественных и европейских стандартов показал, что по обязательным показателям качества, принципиальное расхождение с европейскими нормами состоит в отсутствии в европейских нормах определения разрывных характеристик и в различие способов оценки стойкости к истиранию ворсовой поверхности (по изменению толщины или массы после истирания).

Неудовлетворенность существующими методиками постоянно толкает исследователей на разработку более совершенных приборов и методов оценки качества коврового покрытия. Из научно-технической литературы известно несколько критериев оценки износостойкости ковровых материалов:

  • подсчёт числа выпавших петель при воздействии истирающих устройств;
  • замеры усилия, необходимого для выдёргивания петель ворсовой нити;
  • определение абсорбции  бетта-лучей;
  • измерение толщины и массы материала до и после испытания его на износ и др.

Нами проведено сравнительное исследование шести характеристик износостойкости ковровых материалов по изменению свойств после истирания:

  • прочности закрепления ворса;
  • плотности ворсового покрова;
  • толщины материала;
  • массы материала;
  • высоты ворса;
  • массы ворса.

С этой целью были выбраны ковровые материалы различных способов изготовления (см. табл. 1).  Материалы испытывали на приборе для истирания тканей на сгибах марки ИТС-5. Для приспособления прибора к плоскостному истиранию, был изменён способ крепления образца в кассеты (рис. 1), а истирающий абразив - капроновая щётка, заменён наждачным камнем марки 3Б25.

Прибор состоит из кассеты с образцом и совершающего возвратно-поступательное движение, абразива. Образец 1 огибает деревянный вкладыш 2 и зажимается между планками 3 кассеты зажимным винтом 4. Кассета 5, нагруженная грузом 6, вставляется в направляющую стойку 7. При этом ворсовая поверхность образца касается абразива 8, совершающего возвратно-поступательное движение. Движение сообщается абразиву от электромотора 9 посредством червячной передачи, кривошипом 10. Счётчик 11 регистрирует число циклов истирания.

В ходе испытаний ворсолин, в структуре ворсовой поверхности которого ярко выражено расположение петель рядами, истирали в двух направлениях - вдоль и поперёк рядов петель, после чего рассчитывали среднее значение показателя.

Результаты проведённых исследований иллюстрируют графики относительной потери массы материала (кривые 1-4) и массы ворса (кривые 1'-4') в зависимости от числа циклов истирания (граф. 1) и относительной потери толщины материала (кривые 1-4) и высоты ворса (кривые 1'-4') при истирании (граф. 2). Номера кривых соответствуют вариантам образцов в табл. 1. Как видно из графиков, различные методы оценки износа при истирании показывают удовлетворительное соответствие по видам ковровых покрытий.

Однако между характером изменения толщины и массы всех типов материалов в процессе истирания имеются большие различия. Поскольку потеря массы ворса при истирании монотонно возрастает, в кинетике толщины материалов можно выделить два варианта, первый - монотонное изменение (граф. 3, кривые 1, 1', 3, 3') и второй - двухстадийное (граф. 3, кривые 2, 2', 4, 4').

Ковровые покрытия с длинным ворсом (в данном случае это тканый двухполотный и тафтинговый ковровый материал) на первой стадии износа подвержены интенсивному смятию ворсовой поверхности, и, естественно, потеря массы этих материалов при этом неадекватна. На этой стадии износа релаксация напряжений, например, путем влажной обработки, может изменить картину износа.

Ковровые покрытия с коротким и жестким ворсом (ворсолин и электрофлокированный материал) показывают монотонный износ по толщине ввиду незначительной возможности смятия ворсовой поверхности. Таким образом, можно прийти к  следующему выводу: характеристика износа ковровых материалов по потере массы, принятая в европейских нормах, является белее корректной.

Для подтверждения данных лабораторных испытаний нами были проведены натурные испытания ковровых материалов и параллельно испытания на приборе ПТ - 1.

Опытная эксплуатация осуществлялась коридорным методом на четвёртом этаже административного здания. Образцы ковровых материалов укладывались на полу коридора. Интенсивность ходьбы составляла примерно 1000 наступаний в сутки, а число входивших в коридор людей равнялось числу выходивших. В начале коридора на высоте 120 см был установлен фотоэлектрический счетчик для подсчета числа пешеходов, что обеспечивало одноразовое фиксирование пешехода. Размер образца (700 х 700 мм) был выбран, исходя из средней длины шага, что обеспечивало только одно наступание на каждый образец коврового материала. Образцы ковров были сошнурованы в одну дорожку и во время эксплуатации поочередно, через равные промежутки времени менялись местами с целью обеспечения равномерности их износа.

Наблюдение за эксплуатацией ковровых материалов проводилось в течение шести месяцев, при этом визуально оценивался вид ворсовой поверхности, проводилось взвешивание и подсчёт человеко-наступаний. Показания снимались ежедневно в течение первой недели испытания, а далее - 1 раз в неделю. Так как при данном методе разрушающий контроль недопустим, оценка износа производилась по изменению толщины.

Методика работы на приборе ПТ-1


Прибор (рис. 2, рис. 3) получает движение от асинхронного короткозамкнутого электродвигателя 1. Поршень 2, перемещающийся в направляющих подшипниках, получает возвратно-качательное движение от двигателя 1 через клиноременную передачу, горизонтальный вал 11, кривошип 7, шарнирно связанный с хомутом 4, который закреплен на цилиндре 3 поршня 2. При опускании цилиндра 3 вместе с ним опускается нагрузочный поршень 2, создающий нагружение на образец. Нагрузочный поршень 2 подходит к образцу 9 под острым углом (угол между вертикалью и нагрузочным поршнем 2), величина давления на образец в этот момент равна нулю. По мере опускания нагрузочного поршня 2 величина давления возрастает и в момент, когда нагрузочный поршень 2 примет вертикальное нижнее положение, нагрузка на образец достигнет наибольшего значения. 

При этом истирающий элемент 8, шарнирно соединенный с нагрузочным поршнем 2, имеет контакт по всей плоскости абразива 8 с образцом 9. После того, как нагрузочный поршень 2 пройдет через вертикальное положение, он начинает подниматься вверх и отклоняться в противоположную сторону. Таким образом, имеет место противоположное первоначальному направлению приложения нагрузки на ворсовый покров материала. Величина нагрузки на образец уменьшается от наибольшего значения до нуля. Столик 10, на котором закреплен образец, получает сложное плоское движение, т.е. возвратно-поступательное и вращательное. Причем направление вращения столика 10 изменяется через каждые 100 циклов.

При анализе динамики работы прибора ПТ-1 и естественной ходьбы человека, проведенных в НИИ ортопедии, получено удовлетворительное соответствие (граф. 3), что позволяет рекомендовать данный прибор, как имитатор естественной ходьбы. В результате эксперимента получены следующие данные, сведенные в табл. 2.

В итоге установлена корреляционная связь между экспериментальными данными, полученными при опытной эксплуатации в реальных условиях и при испытаниях на приборе ПТ-1, и найдено соответствие между ними. Коэффициенты корреляции составляют:

  • 0,96 - для флокированных материалов;
  • 0,93 - для тафтинговых ковров;
  • 0,87 - для жаккардовых;
  • 0,78 - для иглопробивных.

Соотношение между результатами описывается выражением (1):

где Нп - высота ворса в приборных испытаниях, мм; Нп - высота ворса в эксплуатационных испытаниях, мм; к и Н - коэффициенты.

Как показали исследования, большое значение для адекватной оценки износостойкости ковровых напольных покрытий имеет высота ворса, что не учитывается отечественными стандартами.

Влияние высоты ворсового покрова на износ ковровых напольных покрытий


Износ ковровых материалов оценивался коэффициентом износа по формуле (2):

где Ки - коэффициент износа, %; Ф - высота ворса до истирания, мм; Ф1 - высота ворса после истирания, мм.

В зависимости от толщины ворсового покрова, как и от свойств ворса и ковровой основы, изменяется упругость материала, а вместе с тем и его износостойкость, известно, что ковровые покрытия с упругим основанием менее подвержены износу при истирании. Это было подтверждено нашими исследованиями.

Влияние упругости ковровых материалов на износ при истирании


С целью выяснения сопоставимости методик оценки износостойкости были проведены сравнительные испытания шестидесяти типов различных напольных ворсовых покрытий тафтингового способа производства, произведенных в европейских странах. С одной стороны, эти ковровые материалы были испытаны на износ при истирании согласно Российскому стандарту на приборе ПИК-4, а с другой стороны - по Европейской норме EN 1307 на приборе третрад.

По полученным данным были построены графики изменения толщины ковра и индекса третрада (Itr), для наглядного представления о сопоставимости полученных показателей было исследовано отношение индекса третрада к изменению толщины ковра при истирании на приборе ПИК-4. В случае удовлетворительного соответствия сравниваемых характеристик износостойкости ковров графическое изображение отношения этих величин имело бы монотонный характер. Однако, как мы видим, сопоставимость величин практически полностью отсутствует, что было подтверждено путем определения парной корреляции этих величин (коэффициент корреляции составил 0,65).

Таким образом, можно сделать следующий вывод: для обоснованной оценки качества ковровых напольных покрытий необходимо учитывать толщину ворсового покрова, как основную составляющую коврового покрытия, отвечающую за его износостойкость и комфортность (чем толще и мягче ворс, тем комфортнее ковер). Наиболее адекватной оценкой износостойкости ковровых напольных покрытий является оценка износа при истирании по изменению массы коврового материала, а при оценке эксплуатационных свойств ковровых напольных покрытий необходимо учитывать структуру ворсового покрова ковра, например, как это сделано в европейских нормах с учетом коэффициента Itr.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ