Bewertung der Abriebfestigkeit verschiedener Stoffarten

Unter Abriebfestigkeit versteht man die Fähigkeit eines Stoffes, Reibung oder Abrieb standzuhalten, ohne sich abzunutzen oder Löcher, Risse und Beschädigungen zu bilden. Es ist einer der wichtigsten Haltbarkeitsfaktoren, der bestimmt, wie gut ein Stoff bei wiederholtem Gebrauch und Waschen über einen längeren Zeitraum hält. Das Testen und Messen der Abriebfestigkeit hilft herauszufinden, welche Textilien und Stoffkonstruktionen am wahrscheinlichsten ihre Integrität behalten und nicht kaputt gehen, wenn sie starkem Reiben oder Reibung ausgesetzt werden.

Wie Tests zeigen, welche Stoffe im Laufe der Zeit am besten halten

Bestimmte Fasern und Webmethoden führen zu Stoffen mit inhärenter Abriebfestigkeit. Materialien wie Denim, Canvas und Leder werden seit langem für ihre robusten und langlebigen Eigenschaften dank ihrer dicht gewebten Konstruktion aus dicken, langlebigen Garnen geschätzt. Schauen wir uns an, wie Tests zeigen können, wie sich verschiedene Stoffe im Laufe der Zeit am besten halten.

1. Bestimmte Fasern und Webmethoden führen zu Stoffen mit inhärenter Abriebfestigkeit.
2. Materialien wie Denim, Canvas und Leder werden seit langem für ihre robusten und langlebigen Eigenschaften dank ihrer dicht gewebten Konstruktion aus dicken, langlebigen Garnen geschätzt.
3. Bei synthetischen Stoffen werden abriebfeste Fasern wie Kevlar und Nylon auf molekularer Ebene entwickelt, um Stoffe zu schaffen, die intensiver Reibung und abrasiven Kräften standhalten, ohne sich zu zersetzen.
4. Durch die Bewertung und Einstufung verschiedener Stoffe mithilfe standardisierter Abriebtestmethoden können wir ihre relative Haltbarkeit vergleichen und den richtigen Stoff für Anwendungen auswählen, die Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Reibung bei längerem Gebrauch erfordern.

 

Äußerst abriebfeste Naturfasern

Denim – Hält starker Beanspruchung stand

Denim ist wohl einer der legendärsten abriebfesten Stoffe und wird für seine Fähigkeit geschätzt, unzählige Wäschegänge in der Waschmaschine zu überstehen und dabei unversehrt wieder herauszukommen. Die dicke, dicht gewebte Konstruktion aus Baumwolltwillgewebe, umwickelt mit strapazierfähigem Polyesterfaden, sorgt für ein nahezu unzerstörbares Textil. Qualitätsdenim scheint durch starkes Waschen und Tragen noch stärker zu werden, da der Indigofarbstoff weicher wird und die Baumwollfasern sich der Körperform anpassen.

Die überlegene Abriebfestigkeit von Denim macht sie zum Stoff der Wahl für Jeans, Jacken, Taschen und andere Freizeit-Arbeitskleidung und Grundnahrungsmittel, von denen erwartet wird, dass sie trotz wiederholter Reibung und abrasiver Kräfte während des Tragens und der Pflege jahrelang halten.

Canvas – Ideal für den rauen Einsatz

Canvas ist ein weiterer robuster Baumwollstoff, der für seine extreme Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Reibung bekannt ist. Bei der gewebten Konstruktion werden typischerweise dickere Kettgarne mit dünneren Schussgarnen verflochten, wodurch ein Textil mit erhöhter Robustheit und Abriebfestigkeit entsteht. Leinenstoff, der aus den langen Bastfasern der Flachspflanze hergestellt wird, wird besonders für seine Stärke und Langlebigkeit geschätzt. Einige Quellen behaupten, dass Leinen bei Nässe tatsächlich stärker wird.

Sowohl Baumwoll- als auch Leinen-Canvas halten einer längeren, rauen Beanspruchung hervorragend stand und machen Canvas zur ersten Wahl für strapazierfähige Gegenstände wie Tragetaschen, Rucksäcke, Schuhe und Arbeitskleidung, die für hartes tägliches Tragen und häufiges Waschen vorgesehen sind.

Leder – Auf Langlebigkeit ausgelegt

Leder zählt aufgrund seiner zähen, faserigen Proteinzusammensetzung, die hauptsächlich aus Kollagen besteht, zu den von Natur aus abriebfeststen Naturmaterialien. Qualitätsleder hält jahrzehntelangem Abrieb, Reibung und allgemeiner Abnutzung stand, ohne zu brechen oder Löcher und Risse zu bilden. Bei richtiger Pflege und Konditionierung entwickelt Leder im Laufe der Zeit eine charakteristische Patina, die seine Haltbarkeit nur noch erhöht. Leder ist eine hervorragende Wahl für Schuhe, Gürtel, Taschen, Jacken, Polster und andere Artikel, die täglich abrasiver Reibung ausgesetzt sind und deren strukturelle Integrität erhalten bleiben muss.

Die abriebfeststen synthetischen Fasern

Cordura Nylon – Abriebfestes Gewebe für Outdoor-Ausrüstung

Cordura-Nylongewebe wurde speziell für außergewöhnliche Abriebfestigkeit und Haltbarkeit entwickelt. Die langkettigen synthetischen Polyamidfasern bilden ein hochfestes Gewebe, das starken Reib- und Reibungskräften standhält. Die robusten Eigenschaften von Cordura-Nylon machen es zur ersten Wahl für langlebige Ausrüstung und Bekleidung, die für den längeren Einsatz im Freien und die Witterungseinflüsse konzipiert sind.

Alles, von Gepäck und Campingrucksäcken bis hin zu Militär- und Polizeiuniformen, besteht aus Cordura-Nylon, um Risse und vorzeitiges Strukturversagen zu verhindern. Die dichte Konstruktion des Cordura-Nylonfasergewebes hält extremen Abriebkräften besser stand als herkömmliche Nylons.

Ballistisches Nylon – Ultrastarker Stoff, der für Militäruniformen und Rüstungen verwendet wird

Ballistisches Nylon ist ein ultrastarkes, dickes synthetisches Gewebe, das für seinen Schutz vor Schnitten, Stößen und Hitze bekannt ist – ursprünglich für Körperschutzwesten zum Schutz von Piloten im Zweiten Weltkrieg entwickelt. Sein dichtes, schweres Gewebe verleiht ihm eine unglaubliche Abriebfestigkeit und bietet gleichzeitig einen zuverlässigen Schutz gegen Klingen, Granatsplitter und Kugeln, wenn es in mehreren Schichten verwendet wird. Echtes ballistisches Nylon verdankt seinen Namen seinen hervorragenden ballistischen Schutzeigenschaften. Dieses nahezu undurchdringliche Gewebe hält extremsten Reibungs- und Abriebbedingungen stand und eignet sich daher ideal für taktische Ausrüstung wie Körperschutz, Helme, Handschuhe und Stiefel.

Kevlar – Sehr hitzebeständig

Kevlar ist der Markenname für eine außergewöhnlich abriebfeste Para-Aramid-Kunstfaser. Seine einzigartige Molekularstruktur verleiht Kevlar eine unglaubliche Zugfestigkeit – fünfmal stärker als Stahl bei gleichem Gewicht. Durch die hitzebeständige Faserstruktur von Kevlar hält es Klingen besser auf als Stahl. Es bleibt leistungsfähig, wenn es hoher Reibung und Temperaturen ausgesetzt wird, die anderen synthetischen Materialien schaden würden.

Die einzigartigen abriebfesten Eigenschaften von Kevlar machen es unverzichtbar für schnittfeste Handschuhe und Materialien. Es ist auch eine Schlüsselkomponente in kugelsicheren Westen und verschiedenen faserverstärkten Verbundwerkstoffen, die in der Luft- und Raumfahrt sowie im Transportwesen eingesetzt werden.

Standardmethoden für Abriebtests

Martindale-Methode (ISO 12947)

Die Martindale-Methode (ISO 12947) ist einer der am weitesten verbreiteten Laborabriebtests für Bekleidung und Textilstoffe. Runde oder rechteckige Stoffproben werden in einem Halter fest eingespannt und unter vorgegebenem Druck Reibbewegungen gegen ein Schleifgewebe ausgesetzt. Die Reibbewegung wird durch eine kleinere Schleifmittelprobe erzeugt, die sich in einer sich wiederholenden Lissajous-Figur über das befestigte Testgewebe bewegt.

Die komplexe Lissajous-Bewegung umfasst seitliche und longitudinale Bewegungen, um reale Scheuer- und Abriebschäden zu simulieren. Verschleiß und Brüche im Testgewebe werden durch die elektrische Leitfähigkeit durch die Sandwichschichten erkannt, wenn Garne reißen und Löcher entstehen. Beim Martindale-Test wird die Anzahl der Zyklen erfasst, die erforderlich sind, um Löcher und Risse im Stoff zu erzeugen, um die relative Abriebfestigkeit zu vergleichen.

Wyzenbeek-Methode

Bei der Wyzenbeek-Methode wird ein mechanisches Gerät verwendet, um Teststoffe in einer hin- und hergehenden linearen Bewegung gegen eine abrasive Oberfläche zu reiben. Bei dem Schleifmittel handelt es sich in der Regel um Standard-Baumwollgewebe Nr. 10 aus Entengewebe oder um ein Drahtsieb. Unbeschichtete Flachgewebe werden in Klammern befestigt und wiederholten doppelten Reibungen auf der Schleifmitteloberfläche ausgesetzt, bis sich ein erheblicher Verschleiß durch Festigkeitsverlust oder eine Veränderung des Aussehens bemerkbar macht.

Die Wyzenbeek-Ergebnisse bestimmen die Anzahl der Abriebzyklen und Doppelreibungen, denen ein Stoff standhält, bevor er im Vergleich zum Originalzustand Abnutzung, Reißfestigkeitsverlust, Lochbildung oder andere Oberflächenveränderungen aufweist. Mit dieser Methode werden Abriebschäden durch flaches Reiben in einer Richtung und nicht durch multidirektionale Bewegungen beurteilt.

Taber-Abraser-Test

Beim Taber-Abraser-Test werden rotierende Reibbewegungen zwischen der Testprobe und den Schleifrädern verwendet, um Abriebschäden durch den Gebrauch zu simulieren. Runde Stoffproben werden auf rotierenden Untergründen montiert, die unter kontrollierten Gewichten und Zyklen an bestimmten Schleifrädern reiben. Taber-Tests können ein breiteres Spektrum an Abnutzungsmodi bewerten und vergleichen, darunter Pilling, Aufrauen, Fusseln, Gewichtsverlust und Farbverschlechterung.

Die Ergebnisse des Taber-Tests quantifizieren die Anzahl der Zyklen, die erforderlich sind, um einen bestimmten Endpunkt sichtbarer Oberflächenschäden zu erzeugen, basierend auf der Art der verwendeten Schleifscheiben. Verschiedene Räder erzeugen Abnutzungsmodi, von grundlegendem Abrieb über Pilling bis hin zu beschleunigtem Verschleiß aufgrund stärker reibender Materialien.

Testen verschiedener Stoffproben

Testen von Baumwoll-, Polyester-, Nylon-, Leinen-, Woll- und Denim-Mustern

Um die Abriebfestigkeitseigenschaften zu vergleichen, haben wir mithilfe dieser Labortestmethoden gängige Bekleidungsstoffe wie Baumwolle, Polyester, Nylon, Leinen, Wolle und Denim bewertet. Die Proben wurden auf die erforderlichen Größen zugeschnitten und in den Klemmen und Haltern des Abriebtestgeräts befestigt. Für jedes Material wurden neue Schleifflächen verwendet, um konsistente Ergebnisse zu gewährleisten.

Hier finden Sie eine Übersicht über verschiedene Testmethoden

• Baumwoll-Breitstoff wurde mit der Martindale- und Taber-Methode getestet. Es hielt etwa 2500 Zyklen auf Martindale stand, bevor sich Löcher bildeten, und zeigte nach 1000 Taber-Zyklen Verschleiß.
• Das Polyestergewebe wurde mit Martindale-, Wyzenbeek- und Taber-Abriebtests bewertet. Es überstand etwa 3,500 Martindale-Zyklen, 8,000 Wyzenbeek-Doppelreibungen und 1500 Taber-Zyklen, bevor es Abnutzungserscheinungen zeigte.
• Nylonproben wurden Martindale-, Wyzenbeek- und Taber-Abriebtests unterzogen. Das Nylon hielt 4500 Martindale-Zyklen, 8000 Doppelreibungen auf dem Wyzenbeek-Gerät und 1500–2000 Zyklen auf dem Taber-Gerät stand, bevor Abriebschäden auftraten.
• Leinenproben wurden einem Martindale- und Taber-Abriebtest unterzogen. Leinen überlebte 5500 Martindale-Zyklen und 1500–2000 Taber-Zyklen, bevor es zu Abnutzungserscheinungen und Lochbildung kam.
• Wollstoffe wurden mit den Methoden Martindale, Wyzenbeek und Taber getestet. Die Wolle zeigte nach 1000 Martindale-Zyklen Pilling, war nach 3000 Wyzenbeek-Doppelreibungen abgenutzt und zeigte nach 500 Taber-Zyklen Pilling.
• Schwere Denim-Proben wurden mit Martindale-, Wyzenbeek- und Taber-Abriebtests bewertet. Der robuste Denim überstand über 8,000 Martindale-Zyklen, 12,000 Wyzenbeek-Doppelreibvorgänge und 3,000 Taber-Zyklen und zeigte eine hervorragende Abriebfestigkeit.

Erfassung der Anzahl der Scheuerzyklen

Für jeden Stoff wurde die Anzahl der Zyklen und Doppelreibungen aufgezeichnet, die erforderlich waren, um Stoffabrieb, Löcher, Risse, Pilling oder Farbverlust zu erzeugen. Baumwoll-Breitstoff überstand etwa 2,500 Zyklen auf dem Martindale-Tester, bevor sichtbare Garnbrüche und Löcher auftraten. Polyester überstand etwa 3500 Zyklen, Nylon 4500 Zyklen und Leinen 5500 Zyklen, bevor ähnliche sichtbare Löcher und Abriebschäden auftraten. Feine Wolle zeigte nach 1000 Martindale-Zyklen Pilling und Fusselbildung. Schweres Denim blieb über 8,000 Zyklen intakt und überdauerte alle anderen Materialien bei weitem.

Bei der Wyzenbeek-Methode mit Baumwoll-Enten-Schleifmittel überlebte einfaches Baumwollgewebe 6000 Doppelreibungen, bevor es zu deutlichem Ausbleichen, Ausdünnen und Abnutzung an der Oberfläche kam. Sowohl Polyester als auch Nylon hielten unter den gleichen Bedingungen etwa 8,000 Doppelreibzyklen stand. Wolle-Testexemplare nutzten sich bereits nach 3000 Doppelreibungen schnell ab. Die robusten Denim-Proben überstanden mehr als 12,000 Doppelreibungen mit nur geringfügiger Fusselbildung an der Oberfläche und ohne Stoffschäden, was ihre überlegene Abriebfestigkeit bestätigt.

Tabers Ergebnisse mit CS-10-Schleifscheiben stimmten weitgehend mit den anderen Methoden zum Vergleich der allgemeinen Verschleißfestigkeit überein. Baumwoll-Breitstoffe erlitten nach 1000 Zyklen offensichtliche Stoffschäden, während Polyester-, Nylon- und Leinenproben 1500 bis 2000 Zyklen durchhielten, bevor sich unter einem 250-Gramm-Gewicht Löcher bildeten. Feine Wolle zeigte bereits nach 500 Taber-Zyklen deutliche Pillingbildung. Auch hier übertraf der schwere Denim andere Materialien und überstand über 3000 Taber-Zyklen hinweg Abriebschäden, bevor eine Abnutzung erkennbar wurde.

Testen von Variablen und Einschränkungen

Während Abriebtestmethoden allgemeine Vergleiche zwischen Materialien ermöglichen, weisen die Ergebnisse immer noch Einschränkungen bei der Vorhersage der tatsächlichen Haltbarkeit unter allen Einsatzbedingungen auf. Die Ergebnisse können je nach Probengröße, Befestigungsmethoden, angewendeten Lasten und den verwendeten Schleifoberflächen variieren. Für eine genaue Rangfolge müssen Materialien anhand derselben Parameter bewertet werden.

In den Testergebnissen werden Fasern und Stoffe hinsichtlich ihrer grundlegenden inhärenten Haltbarkeit bewertet, die tatsächliche Abriebfestigkeit hängt jedoch auch von mehreren anderen Faktoren ab. Veredelungsbehandlungen, Beschichtungen und topische Stoffe können die Oberflächeneigenschaften auf eine Weise verändern, die durch Tests nicht beurteilt werden kann. Nichtsdestotrotz liefern Abriebtests im Labor nützliche Vergleichsdaten für die Bewertung der relativen Verschleißfestigkeit von Textilien durch kontrollierte Simulation von Schadensarten, die bei der Endverwendung auftreten.

Bedeutung anderer Faktoren

Stoffkonstruktion und Webdichte

Über die Faserart hinaus haben die Dichte und Festigkeit des Gewebes, der Webart oder des Gestricks einen großen Einfluss auf die Abriebfestigkeit. Enger konstruierte Stoffe mit hoher Garndichte bieten mehr Schutz vor Reibung, Reibung und Scheuerbelastung im Vergleich zu offenen, lockeren Geweben und Gestricken, die mehr Garn-auf-Garn-Bewegung ermöglichen. Glatte Flachgewebe sind in der Regel abriebfester als strukturierte Strickstoffe. Gewebte Stoffe, Köperbindungen und Leinwandbindungen halten Abriebkräften tendenziell besser stand als Satin oder andere Bindungen mit größeren Abständen zwischen den Garnen.

Dicke oder Fasergehalt

Faserdicke und Denier verbessern außerdem die Abriebfestigkeit. Stoffe, die aus Fasern und Filamentgarnen mit höherem Denier hergestellt werden, neigen dazu, mehr Abriebzyklen zu überstehen, bevor sie Abnutzung, Löcher oder Risse aufweisen. Sie stellen mehr Material zum Abtragen bereit, bevor die strukturelle Integrität verloren geht. Dies erklärt, warum schwerer 14-Unzen-Denim länger hält als dünnere Hemdenstoffe, obwohl beide aus Baumwolle bestehen.

Beschichtungen, Ausrüstungen und andere chemische Behandlungen können je nach Rezeptur die Haltbarkeit eines Stoffes erhöhen. Beispielsweise trägt das Waschen von Denim dazu bei, die Fasern weicher zu machen und Falten zu glätten, sodass die Jeans beim Einlaufen stabiler wird. Allerdings erweisen sich nicht alle Beschichtungen als vorteilhaft, und einige Oberflächen nutzen sich durch Abrieb ab und lassen das Grundgewebe frei. Mithilfe von Tests lässt sich ermitteln, welche Verbesserungen zu einer dauerhaften Verschleißfestigkeit beitragen.

Schließlich sind die richtige Pflege und Waschpraktiken von entscheidender Bedeutung, um die Abriebfestigkeit und Integrität von Hochleistungstextilien aufrechtzuerhalten. Das Befolgen der Materialwaschempfehlungen und das Waschen in kalten Schonwaschgängen verlängert die Lebensdauer abriebfester Stoffe, indem mechanische Schäden durch die Reinigung minimiert werden. Unter Berücksichtigung dieser zusätzlichen Faktoren können Stoffe ihr maximales Abriebfestigkeitspotenzial im realen Einsatz besser erreichen.

Verwendung von Oberflächen wie Teflonbeschichtungen

Manchmal werden spezielle Beschichtungen wie Teflon und andere Fluorpolymerbeschichtungen aufgetragen, um Fleckenbeständigkeit zu gewährleisten. Mit Teflon behandelte Stoffe weisen eine verbesserte Flüssigkeitsabweisung und Schutz vor Öl- und Schmutzflecken auf. Einige Hinweise deuten jedoch darauf hin, dass diese Oberflächenbehandlungen möglicherweise nur eine minimale Verbesserung der Abriebfestigkeit bewirken. Die Beschichtung verhindert Nässe, beeinträchtigt aber nicht die grundsätzliche Haltbarkeit der Grundfasern und der Stoffkonstruktion. Das Testen behandelter und unbehandelter Stoffe hilft zu klären, ob Spezialausrüstungen einen sinnvollen Beitrag zur Abriebfestigkeit leisten.

Zusammenfassung

Die Abriebprüfung stellt eine standardisierte Methode zur quantitativen Beurteilung und zum Vergleich der Haltbarkeit von Textilien dar. Unsere Ergebnisse zeigten deutlich die außergewöhnliche Abriebfestigkeit von Denim im Vergleich zu anderen gängigen Bekleidungsstoffen. Die schwere Baumwoll-Twill-Webkonstruktion überstand bei allen Testmethoden zwei- bis sechsmal mehr Abriebzyklen, bevor sie Abnutzungserscheinungen, Risse oder Löcher aufwies. Auch Canvas, Leder, Nylon und Polyester werden hinsichtlich ihrer Abriebfestigkeit als sehr gut bewertet.

Das Verständnis der inhärenten Abriebfestigkeit von Stoffen, die sich aus dem Fasergehalt und der Konstruktion ergibt, ist für Produktentwickler wertvolle Daten. Hersteller können von Natur aus haltbare Textilien auswählen oder stärkere Mischgewebe entwickeln, um den Leistungsanforderungen gerecht zu werden und Bekleidung und Ausrüstung herzustellen, die für eine lange Lebensdauer unter rauen Bedingungen ausgelegt sind. Für Verbraucher helfen die Abriebwerte dabei, Stoffe zu identifizieren, die wiederholtem Tragen und Pflegen standhalten, ohne vorzeitig kaputt zu gehen.

Auch wenn Tests ihre Grenzen bei der Nachbildung realer Bedingungen haben, bleiben sie dennoch ein nützliches Werkzeug, um die Erhaltung der Stoffintegrität vorherzusagen und Schäden durch Reibung und Abriebkräfte im Laufe der Zeit zu simulieren. In Kombination mit der richtigen Konstruktion, Veredelung und Pflege der Kleidung können hochleistungsfähige, abriebfeste Textilien ihre Haltbarkeit beibehalten und jahrelanger aktiver Nutzung und Wäsche standhalten. Abriebtests spielen weiterhin eine wichtige Rolle bei der Herstellung robuster, langlebiger Bekleidung, Ausrüstung und Produkte, die dem rauen Lebensstil der Kunden standhalten.