專利名稱：一種金屬鍍膜織物耐磨性的檢測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功能織物的檢測方法，具體為一種金屬鍍膜織物耐磨性的檢測方法及裝置。
背景技術(shù)：
磁控濺射鍍膜是一種在基材上高效沉積薄膜的技術(shù)，具有成膜均勻性好，鍍膜與 基材的結(jié)合力大，向基材入射的能量低，無污染，易于工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點。采用織物作基材， 在織物上鍍制各種金屬薄膜，可賦予織物各種新的性能，如抗菌、導(dǎo)電、拒水、抗紫外線等。磁控濺射在織物上沉積的金屬膜很薄，為納米級，薄膜呈不連續(xù)狀態(tài)，僅能覆蓋在 纖維表面，且一般不會完全覆蓋織物的表面。圖1是在滌綸長絲織物鍍膜前、后的對比照片 圖。其中，圖1(a)是原織物的外觀照片圖；圖1(b)是鍍制鈦金屬薄膜后的外觀照片圖。從 圖1中可清晰看出，金屬薄膜僅覆蓋在織物的表面紗線上，呈不連續(xù)分布狀態(tài)，紗線與紗線 之間的空隙得到保留，甚至纖維與纖維之間的溝痕也依然存在。耐磨性是紡織品的一項重要性能指標，它反映了紡織品在使用過程中被磨損破壞 的難易程度。對于磁控濺射鍍膜織物的耐磨性，它衡量的是鍍膜與織物的結(jié)合牢度，反映 了織物在使用過程中鍍膜的磨損或脫落情況。為了實驗?zāi)M紡織品的耐磨性，國內(nèi)外已有 多種紡織品耐磨性的測試標準，如中華人民共和國國家標準《GB/T 21196-2007紡織品馬 丁代爾法織物耐磨性的測定》、國際標準《ISO 12947-1998 Textiles-Determination of theabrasion resistance of fabrics by Martindale method〉〉等，但這些而才磨性標準針對 的是傳統(tǒng)紡織品，如機織物、針織物和非織造布等，盡管也可用于涂層織物的測量，但要求 涂層在紡織品表面能形成連續(xù)的膜，因此所述的標準不適合織物磁控濺射織物鍍膜不連續(xù) 的實際情況。紡織行業(yè)標準《FZ/T60012 — 93金屬化紡織品鍍層耐磨牢度的測定》(該標 準已于2004年被廢止)，采用馬丁代爾法摩擦金屬化紡織品的表面，待鍍層被磨損到一定 程度時，記錄下摩擦的次數(shù)，摩擦次數(shù)多的耐磨性好。但這種方法對鍍膜磨損程度的評判需 要人工進行觀察，在定性衡量鍍膜的磨損程度時，不同觀測人員之間必然會存在誤差，使測 得的摩擦次數(shù)存在較大的誤差，因而影響測試結(jié)果的準確?？偠灾?，在申請人檢索的范圍 內(nèi)，尚未見到與金屬鍍膜織物耐磨性的檢測(評價)方法及裝置相關(guān)的文獻報道。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計一種金屬鍍膜織物耐磨 性的檢測方法及裝置，該檢測方法以定量的方式反映織物鍍膜的磨損破壞程度，方法簡單， 操作方便，結(jié)果準確，適于實際應(yīng)用。該檢測裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低等特點。本發(fā)明解決所述檢測方法技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計一種金屬鍍膜織物耐磨性 的檢測方法，該檢測方法包括以下步驟(1).制備試樣，依據(jù)《GB/T 21196-2007紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測定》國 家標準制備金屬鍍膜織物磨損試樣；并測定試樣未鍍膜之前其經(jīng)緯紗交織點處的標準相對亮度；所述的相對亮度是指在背光照射下，織物經(jīng)緯紗交織點處的亮度與經(jīng)緯紗交織縫隙 處的亮度的百分比；(2).磨損試驗，把試樣放在馬丁代爾摩擦實驗機上進行摩損實驗，磨料采用毛織 物，并由該實驗機上的計數(shù)器記錄摩擦次數(shù)；(3).采集圖像，將試樣在背光源照射下，由顯微鏡將其圖像放大，再由CCD采集圖 像，并送計算機存儲；(4).計算相對亮度，用圖像處理軟件處理采集的磨損試樣圖像，計算織物磨損試 樣圖像的相對亮度大小，以織物試樣的標準相對亮度為依據(jù)，判定出金屬鍍膜織物被磨損 的程度。本發(fā)明解決所述檢測裝置技術(shù)問題的技術(shù)方案是，設(shè)計一種金屬鍍膜織物耐磨性 的檢測裝置，適用于本發(fā)明所述的金屬鍍膜織物耐磨性的檢測方法，其特征在于該檢測裝 置主要包括顯微鏡、密閉箱、光源、光源箱、CCD、計算機及軟件；所述光源安裝在光源箱的底 部，光源箱的上表面鑲嵌有放置試樣的磨砂玻璃，光源箱安裝在密閉箱的底部，顯微鏡安裝 在密閉箱的上部，CCD安裝在顯微鏡上，并與計算機連接，構(gòu)成電腦顯微成像系統(tǒng)；所述的 軟件包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明檢測方法以亮度的變化反映織物鍍膜的磨損破壞程度， 設(shè)計巧妙，方法簡單，操作方便，結(jié)果準確，適于實際檢測使用。本發(fā)明檢測裝置結(jié)構(gòu)簡單， 操作方便，制造成本低，便于應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明檢測方法使用的磨損試樣鈦金屬鍍膜滌綸長絲織物前后的外觀照 片圖；其中(a)為鍍膜前外觀照片圖，(b)為鍍膜后外觀照片圖。圖2為本發(fā)明檢測方法使用的磨損試樣鈦金屬鍍膜滌綸長絲織物磨損前、磨損后 的織物圖像。圖3適用于本發(fā)明檢測方法(采集織物圖像)的檢測裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及其附圖進一步說明本發(fā)明實施例僅用于進一步描述本發(fā)明， 并不限制本發(fā)明申請的權(quán)利要求保護范圍。本發(fā)明設(shè)計的金屬鍍膜織物耐磨性的檢測方法(簡稱檢測方法，參見圖1-3)，該 檢測方法包括以下步驟1.制備試樣，依據(jù)《GB/T 21196-2007紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測定》國家 標準制備金屬鍍膜織物磨損試樣；并測定試樣未鍍膜之前其經(jīng)緯紗交織點處的原始相對亮 度；2.磨損試驗，把試樣放在馬丁代爾摩擦實驗機上進行摩損實驗，磨料采用毛織物， 并由該實驗機上的計數(shù)器記錄摩擦次數(shù)；本發(fā)明檢測方法使用的磨料不是常規(guī)磨損檢測方法使用的No. 600水砂紙，而是 毛織物。這是因為磁控濺射的鍍膜厚度只有納米級，No. 600的水砂紙極易造成織物鍍膜 的磨損。研究表明，即使采用No. 1200的水砂紙，織物鍍膜所經(jīng)歷的摩擦次數(shù)也僅有數(shù)十次，難以區(qū)分不同織物鍍膜工藝質(zhì)量對鍍膜耐磨性的影響。所述的毛織物需符合《GB/T 21196-2007紡織品馬丁代爾法織物耐磨性的測定》對羊毛磨料織物的性能要求，實施例采 用的毛織物為平紋組織，經(jīng)、緯紗的密度分別為166和128根/10cm，經(jīng)、緯紗線密度分別為 65 和 73tex。3.采集圖像，將試樣在背光源照射下，由顯微鏡將其圖像放大，再由CCD采集試樣 圖像，并送計算機存儲；4.計算相對亮度，用圖像處理軟件處理采集的試樣圖像，計算織物磨損試樣圖像 的相對亮度大小，以試樣的標準相對亮度為依據(jù)，判定出金屬鍍膜織物被磨損的程度。無論是磨前還是磨后的織物圖像上，亮度并非均勻分布?？椢镌诮?jīng)緯紗交織點處 的厚度大，透過的光少，亮度?。辉诮?jīng)緯紗的縫隙處，透過的光最多，亮度值最大。在磨損過程中，經(jīng)緯紗交織點因處于織物的最高位置而首先受到摩擦，該處的鍍 膜率先變薄或脫落，透過的光會增大，因而亮度值會增加。而經(jīng)緯紗縫隙處的亮度值，并不 隨織物磨損而變化。因此，通過測量經(jīng)緯紗交織點處的亮度變化，就能夠反映鍍膜受磨損的 程度。為了避免光源老化或更換光源等造成的影響，本發(fā)明檢測方法使用相對亮度概 念。相對亮度是指在背光照射下，織物經(jīng)緯紗交織點處的亮度與經(jīng)緯紗交織縫隙處的亮度 的百分比。相對亮度指標R記為R=-^-XlOO0Zo(1)
"0Iiiax(1)式中B為經(jīng)緯紗交織點處的亮度，Bfflax為經(jīng)緯紗交織縫隙處的亮度。在鍍膜織物被磨損前(原始狀態(tài))，經(jīng)緯紗交織點的亮度最小，記為Bmin，則最小相 對亮度Rmin可表達為^nin =|^xl00%(2)如果鍍膜織物被磨損后，經(jīng)緯紗交織點的亮度達到最大，記為Bmax，則最大相對亮 度Rmax可表達為 Rmax = χ 100% = 100%(3 )
^max由(1) (3)可知，鍍膜織物的相對亮度值應(yīng)介于Rmin 100%之間。其中，Rmin表 示織物鍍膜未受到磨損的相對亮度(原始相對亮度)；100%則表示不僅經(jīng)緯紗交織點處的 鍍膜被磨損，而且經(jīng)緯紗(包括經(jīng)緯紗線本身及其鍍膜)也被磨破，織物已被完全破壞時的 相對亮度。若把織物在鍍膜之前其經(jīng)緯紗交織點處圖像的亮度記為Btl，其相對亮度定義為標 準相對亮度，則標準相對亮度Rtl可記為R0 = —χ100%(4)
召maxR0反映的是背光光線透過未鍍膜織物經(jīng)緯紗交織點處的程度。對于鍍膜織物，其 磨損過程中，若僅僅是交織點的鍍膜被磨破，則測試的亮度和計算的相對亮度，反映的也是 光線透過經(jīng)緯紗的情況，因此，當(dāng)被測試的鍍膜織物相對亮度增大到Rtl時，可以認為鍍膜已
5被磨透，而紗線還未受到磨損。為了更好地實現(xiàn)本發(fā)明的檢測方法，本發(fā)明同時設(shè)計了適用于本發(fā)明金屬鍍膜織 物耐磨性的檢測方法的檢測裝置(簡稱檢測裝置，參見圖3)，其特征在于該檢測裝置主要 包括顯微鏡1、密閉箱2、光源5、光源箱6、(XD8、計算機7及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；光源5安裝在 光源箱6的底部，光源箱6的上表面鑲嵌有放置試樣3的磨砂玻璃4，光源箱6安裝在密閉 箱2的底部，顯微鏡1安裝在密閉箱2的上部，(XD8安裝在顯微鏡1上，并與計算機7及數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)連接，構(gòu)成電腦顯微成像系統(tǒng)；所述的軟件包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。 所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像處理軟件都是現(xiàn)有技術(shù)，可在市場上獲得。本發(fā)明檢測方法和檢測裝置的工作原理和過程如下在采集織物圖像時，織物磨 損試樣3平放在磨砂玻璃4上，試樣在光源5的照射下，其圖像經(jīng)顯微鏡1放大，被CCD 8 采集，送與計算機7儲存。光源5為一個8w日光燈，放置在光源箱6的底部，光線只能通過 磨砂玻璃4自下向上投射。磨砂玻璃4的作用是使光線產(chǎn)生漫射，照射到織物試樣3上的 光線分布均勻。密閉箱2的作用是防止周圍的環(huán)境光線照射到試樣3上，避免環(huán)境光源的 變化對織物圖像亮度的影響。將采集的織物圖像用圖像處理軟件(如光影魔術(shù)手)打開(參見圖2)，其中右上 角的鍍膜沒被磨損，左下角的鍍膜經(jīng)過6000次磨損，圖中的亮暗反映了光線透過織物的程 度。在屏幕下方的顯示窗(區(qū)域A)內(nèi)可以看到光標的位置坐標x、y和亮度值等信息，隨 著光標在圖像上的移動，亮度值也會隨著光標所在位置的明暗變化跟著變化。將光標移動 到經(jīng)緯紗的縫隙處(例如區(qū)域B，參見圖2)，因透過的光線多，光強度大，測得的亮度值也 大；而在經(jīng)緯紗的交織點處(例如區(qū)域C，參見圖2)，光線因受到經(jīng)紗、緯紗和金屬鍍膜的阻 擋，能夠透過的光線少，測得的亮度值也小。根據(jù)圖像處理軟件使用的字節(jié)數(shù)，亮度值被限 定在一定范圍內(nèi)，例如使用8字節(jié)，亮度值在0 255，0表示最暗，255表示最亮。為減小測試誤差，可測試多個經(jīng)緯紗交織點和縫隙處的亮度，然后再計算其平均 值。鍍膜織物受到摩擦?xí)r，經(jīng)緯紗的交織點首先與磨料接觸，鍍膜的磨損也首先是從 經(jīng)緯紗的交織點開始的。因此，鍍膜織物受到磨損后，在經(jīng)緯紗交織點處的鍍膜磨損最為顯 著，而其他位置的鍍膜，所受磨損的程度較低或根本沒有受到磨損，所以，測量鍍膜的磨損 情況，只需測量經(jīng)緯紗交織點處亮度的變化即可。分別測試織物鍍膜前與鍍膜后經(jīng)緯紗交織點的亮度值B。Bfflin和織物縫隙處的最 大亮度Bmax，然后再測量鍍膜織物被摩擦一定次數(shù)后，經(jīng)緯紗交織點的亮度B。由公式(1)、 (2)和(4)，分別計算出相對亮度R、Rmin和R0,當(dāng)R增加到接近R0時，可認為鍍膜已經(jīng)被磨 透，此時的摩擦次數(shù)反映了鍍膜織物的耐磨性。下面給出本發(fā)明的具體實施例，實施例1采用本發(fā)明檢測方法和裝置檢測鈦金屬鍍膜的滌綸長絲織物，織物組織為平紋， 經(jīng)、緯紗特數(shù)分別為6. 0X5. 4tex，密度427X370根/10cm。將鍍膜織物放在馬丁代爾摩 擦實驗機上進行摩擦實驗，并分別采集鍍膜前、鍍膜后和摩擦一定次數(shù)時的織物圖像，然 后利用圖象處理軟件采集經(jīng)緯紗交織點處的亮度，由公式(4)計算出標準相對亮度Rtl = 40. 62% ；由公式(1)計算出的在經(jīng)歷不同摩擦次數(shù)后的相對亮度值(參見表1)
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表1滌綸鍍膜織物摩擦次數(shù)與相對亮度的關(guān)系表 由表1可見，隨著摩擦次數(shù)的增加，鍍膜被磨損程度增加，相對亮度值也逐漸增 加。當(dāng)摩擦次數(shù)達到6000次時，在經(jīng)緯紗交織點處的相對亮度值與原織物的標準相對亮度 值接近，可認為織物的鍍膜已經(jīng)被磨透，而紗線還未受到磨損。再繼續(xù)摩擦，將使紗線被磨 損，相對亮度還會繼續(xù)增加，直至100%，也即紗線也被磨透。實施例2采用本發(fā)明檢測方法和裝置檢測鈦金屬鍍膜的錦綸長絲織物，織物組織為平紋， 經(jīng)緯紗特數(shù)均為6. 70tex,密度380 X 280根/10cm。將鍍膜織物放在馬丁代爾摩擦實驗機 上進行摩擦實驗，并分別采集鍍膜前、鍍膜后和摩擦一定次數(shù)時的織物圖像，然后利用圖象 處理軟件采集經(jīng)緯紗交織點處的亮度，由公式(4)計算出標準相對亮度Rtl = 65. 05%;由公 式(1)計算出在經(jīng)歷不同摩擦次數(shù)后的相對亮度值(參見表2)表2錦綸鍍膜織物摩擦次數(shù)與相對亮度的關(guān)系表 由表2可見，同樣，隨著摩擦次數(shù)的增加，鍍膜被磨損程度增加，相對亮度值也逐 漸增加。當(dāng)摩擦次數(shù)達到3500次時，在經(jīng)緯紗交織點處的相對亮度值與原織物的標準相對 亮度值接近，認為織物的鍍膜已經(jīng)被磨透，而紗線還未受到磨損。再繼續(xù)摩擦，將使紗線被 磨損，相對亮度還會繼續(xù)增加，直至100%，也即紗線也被磨透。
權(quán)利要求
一種金屬鍍膜織物耐磨性的檢測方法，該檢測方法包括以下步驟(1).制備試樣，依據(jù)《GB/T 21196 2007 紡織品 馬丁代爾法織物耐磨性的測定》國家標準制備金屬鍍膜織物磨損試樣；并測定試樣未鍍膜之前其經(jīng)緯紗交織點處的標準相對亮度；所述的相對亮度是指在背光照射下，織物經(jīng)緯紗交織點處的亮度與經(jīng)緯紗交織縫隙處的亮度的百分比；(2).磨損試驗，把試樣放在馬丁代爾摩擦實驗機上進行摩損實驗，磨料采用毛織物，并由該實驗機上的計數(shù)器記錄摩擦次數(shù)；(3).采集圖像，將試樣在背光源照射下，由顯微鏡將其圖像放大，再由CCD采集試樣圖像，并送計算機存儲；(4).計算相對亮度，用圖像處理軟件處理采集的試樣圖像，計算織物磨損試樣圖像的相對亮度大小，以試樣的標準相對亮度為依據(jù)，判定出金屬鍍膜織物被磨損的程度。
2.一種金屬鍍膜織物耐磨性的檢測裝置，適用于權(quán)利要求1所述的金屬鍍膜織物耐磨 性的檢測方法，其特征在于該檢測裝置主要包括顯微鏡、密閉箱、光源、光源箱、(XD、計算機 及軟件；所述光源安裝在光源箱的底部，光源箱的上表面鑲嵌有放置試樣的磨砂玻璃，光源 箱安裝在密閉箱的底部，顯微鏡安裝在密閉箱的上部，CCD安裝在顯微鏡上，并與計算機連 接，構(gòu)成電腦顯微成像系統(tǒng)；所述的軟件包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開一種金屬鍍膜織物耐磨性的檢測方法，該檢測方法包括以下步驟1.制備試樣，依據(jù)國家標準制備金屬鍍膜織物磨損試樣；并測定試樣未鍍膜之前其經(jīng)緯紗交織點處的標準相對亮度；2.磨損試驗，把試樣放在馬丁代爾摩擦實驗機上進行摩損實驗，磨料采用毛織物，并記錄摩擦次數(shù)；3.采集圖像，將試樣在背光源照射下，由顯微鏡將其圖像放大，再由CCD采集試樣圖像，并送計算機存儲；4.計算相對亮度，用圖像處理軟件處理采集的試樣圖像，計算試樣圖像的相對亮度大小，以試樣的標準相對亮度為依據(jù)，判定出金屬鍍膜織物被磨損的程度。本發(fā)明同時設(shè)計了適用于本發(fā)明所述的檢測方法的檢測裝置。
文檔編號G01N3/56GK101915709SQ201010197590
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者郭興峰 申請人:天津工業(yè)大學(xué)