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针织物顶破强力测试方法对比分析中国纤检 | 发表时间：2010-6-11 | 文章字数：4881 | 字号： 小 中 大 针织物顶破强力测试方法对比分析Comparison and Analysis for the Testing Methods of Bursting Strength文/ 王敏 温箐 谢火胜 摘要：为了了解针织物顶破强力的几种测试方法胀破法（GB/T 7742.1-2005）、弹子顶破法（20 mm）和钢球法（38 mm）之间的差异，本文选择几种不同类型的针织物进行对比测试分析，结果表明，钢球法可以获得比弹子顶破更大的顶破强力，三种方法具有相似的破坏机理，其结果相互之间具有良好的线性相关性。关键词：针织物；顶破强力或胀破强力；弹子顶破；钢球法针织衣物的肘部、膝部等部位，在服用过程中不断受到集中性负荷的顶、压作用而扩张直至破坏，这种破坏作用叫顶破1。由于针织物服用过程中受到顶破的作用，若仅测试针织物的拉伸断裂强力并不能反映实际穿着的情况，而利用特定设备测试出的针织物在扩张至破裂时所承受的力，就是针织物的顶破强力或胀破强力。顶破强力或胀破强力是考核针织物质量的一个重要物理指标。目前，顶破强力或胀破强力的测试方法主要有三种：胀破法、弹子顶破法和钢球法。国外如美国、日本、韩国、加拿大、澳大利亚等采用胀破法测试 1。我国的GB/T 7742.1-2005纺织品 织物胀破性能 第部分：胀破强力和胀破扩张度的测定 液压法标准引用了国际标准ISO 13938-1:1999中的胀破测试法。测试原理是：将试样夹在可延伸的膜片上，在膜片下面施加液体压力，并以恒定速度增加液体体积，使膜片和试样膨胀直至试样破裂即测得胀破强力2, 这个方法同时还能测试出样品的胀破扩张度。国家标准棉针织内衣在修订前，顶破强力采用弹子顶破法测试，即利用一个25 mm的圆形弹子顶压针织物来测试。而2005年制定的GB/T 19976-2005纺织品 顶破强力的测定 钢球法标准所列出的测试方法与之前相比有两点差异：一是顶破的弹子（钢球）直径改为38 mm，二是规定强力测试仪器为国际通用的CRE（等速伸长型）强力仪。为了了解上述三种方法之间的差异，本文选择了不同类型的针织物进行对比测试分析，探讨不同方法测试结果之间的相关性。1 对比测试1.1 仪器设备胀破法：胀破仪（恒定体积增长速率为100cm3/min500cm3/min，精度10%），膜片。弹子顶破强力试验：弹子顶破强力机，下降速度为10cm/min11cm/min，弹子直径为2 cm，圆环内径为2.5 cm。钢球法：等速伸长型试验仪（CRE），精度不超过示值的1%。包括一个试样夹持器和一个球形顶杆组件。顶破装置由夹持试样的环形夹持器和钢质球形顶杆组成。环形夹持器内径为（450.5）mm，顶杆的头端为抛光钢球，本试验所用钢球直径为（380.02）mm。1.2 试样处理和测试的环境胀破法：样品须在温度（202）和湿度（652）%的状态下调湿和试验。 弹子顶破强力试验：将试样在常温下展开平放20 h，然后在试验室温度为（202），相对湿度为（653）%条件下，放置4 h后进行试验。钢球法：预调湿、调湿和试验用大气应按GB 6529规定执行，温度为（202），湿度为（654）%。1.3 测试结果根据织物的种类和克重选择8种不同的样品，将所选样品按照胀破法、弹子顶破法和钢球法分别测试其顶破强力或胀破强力。三种不同测试方法的测试结果如表1所示。表1 对比试验样品类型及测试结果样品编号织物结构克重/ (g/m2)纤维成分测试结果胀破法/ KPa弹子顶破/ N钢球法/ N1平纹138.6 棉100%680.83195402平纹180.0棉100%725.93816783平纹234.7 棉100%886.05008954珠地211.0 棉60.9% 涤纶39.1%669.33766625单面提花130.2桑蚕丝100%989.04979496平纹153.7 棉 51.1%桑蚕丝 48.9%643.13085507双罗纹163.0 涤纶 100%1428.382214348单面垫纱290.0 涤纶 100%1393.880816002 分析2.1 试验结果分析图1为弹子顶破法和钢球法测试结果的柱形图。从图1中可以看出，弹子顶破法测出的强力值明显小于钢球法，前者大约为后者的50%60%。这主要是因为：钢球的直径（38 mm）大于弹子的直径（20 mm），织物受顶破作用时，钢球与试样的接触面积明显大于弹子，要达到相同的压强值，钢球法所须加载的力要明显大于弹子顶破法。图1弹子顶破和钢球法的结果比较目前，几个常用的针织标准已修订或新制定为国家标准，国家标准采用钢球法取代原来的弹子顶破强力法，其顶破强力修订前后的考核指标见表2。表2 新旧标准顶破强力考核指标的比较旧标准顶破强力要求新标准顶破强力要求GB/T 8878-2002单面、罗纹织物 150 NGB/T 8878-2009GB/T 8878-2009 棉针织内衣单面、罗纹、绒织物 150 N双面、绒织物 220 N双面织物 220 NFZ/T 73007-2002单面织物 180 NGB/T 22853-2009GB/T 22853-2009 针织运动服上衣 180 N双面、绒类 240 N裤子 220 NFZ/T 73008-2002单面织物 150 NGB/T 22849-2009GB/T 22849-2009 针织T恤衫150 N双面织物 240 NFZ/T 73021-2004单面织物 180 NGB/T 22854-2009GB/T 22854-2009针织学生服180 N双面织物 240 N对比新、旧标准的顶破强力的标准值可以发现：虽然新标准采用了钢球法测试顶破强力，但是对顶破强力的要求并没有相应的提高；而对于没有更新的标准（如FZ/T 73020-2004等），原来采用弹子顶破法测试针织物的顶破强力，现在均采用了钢球法测试，但是其对顶破强力的要求仍然沿用原标准的标准值，这些显然都是不合理的。2.2 破坏分析图2和图3分别给出了针织物顶破测试时两种典型的破坏情况。图2为平纹组织，图3为珠地组织，其中（1）为胀破法，（2）为钢球法，（3）为弹子顶破法。 （1） （2） （3）图2平纹组织的破坏 （1） （2） （3）图3 珠地组织的破坏从图中可以看出，对于平纹组织和珠地组织，三种测试方法所形成的破坏裂口都是相似的。平纹组织会形成平行于织物纵向的裂口，而且沿着织物的横向有较多的线圈脱散；而珠地组织的破坏裂口为破洞形状，破坏主要表现为纱线的断裂，几乎不会形成线圈脱散。因此推断，三种方法具有相似的破坏机理。由弱环理论可知：针织物在受到顶破或胀破作用时，会在某一强力最弱处首先产生破坏，进而在此破坏处产生应力集，随着试验地进行，平纹织物在破坏的周围会有大量的线圈沿横向脱散，裂口沿纵向不断扩展；珠地织物则会有更多的纱线发生断裂，其裂口会沿四周扩展。2.3 相关性分析分别对三种方法的结果进行二元线性回归分析，所得结果见表3，其中，x弹子顶破法，y钢球法，z胀破法。可以看到，三种方法相互之间具有线性关系，相关系数也较高，具有很好的相关性。图4为三种测试方法相互间的相关曲线图，从图中可以更直观的看到，三种方法之间具有良好的线性相关性。表3 三种测试方法间的回归方程及相关系数线性回归方程相关系数y = 1.9333x - 55.794z = 1.545x + 152.38z = 0.7862y + 208.830.99050.99160.9848图4 三种方法的相关曲线图3 结言由以上分析可以得出如下结论：1）钢球的直径比弹子大，钢球法获得的顶破强力也较弹子顶破法大。目前采用GB/T 19976-2005（钢球法）标准测试顶破强力的产品标准，顶破强力要求明显偏低，使有些产品虽然达到标准要求，但顶破强力值较低，影响服用功能的要求。因此，建议在修订标准时，可以考虑适当提高顶破强力的标准值要求。2）三种测试方法具