ISO 242812021 纺织品.机织物的双向拉伸性能.用抓取法测定最大力和最大力下的伸长率标准立项发展报告

纺织品机织物的双向拉伸性能用抓取法测定最大力和最大力下的伸长率标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Textiles—Biaxialtensilepropertiesofwovenfabric—Determinationofmaximumforceandelongationatmaximumforceusingthegrabmethod摘要随着纺织材料在产业用纺织品、智能可穿戴设备及柔性复合材料等领域的广泛应用，机织物在实际服役过程中常处于复杂的双轴乃至多轴应力状态，单向拉伸性能已难以全面表征其力学行为。ISO24281:2021《纺织品机织物的双向拉伸性能用抓取法测定最大力和最大力下的伸长率》由国际标准化组织（ISO）正式发布，是该领域首项专门针对机织物双向拉伸性能测试的国际化方法标准。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、关键技术内容与试验方法原理，重点分析了抓取法在双向拉伸测试中的适用性优势及与其他测试方法的区别，阐述了标准对测试设备、试样制备、调湿条件及数据处理的具体技术要求。报告指出，该标准的发布填补了国际纺织标准体系中机织物双向力学性能测试方法的空白，对推动高端纺织材料研发、质量控制及国际贸易互认具有重要意义。未来发展应着力于标准在智能纺织品、生物医用纺织品等新兴领域的推广适用，并加强与国际先进测试技术的衔接融合。关键词：纺织品；机织物；双向拉伸；抓取法；最大力；伸长率；国际标准；力学性能测试Keywords:Textiles;Wovenfabric;Biaxialtension;Grabmethod;Maximumforce;Elongation;Internationalstandard;Mechanicalpropertytesting一、引言1.1立项背景机织物作为应用最为广泛的纺织结构材料，其力学性能的准确表征一直是纺织科学领域的基础性课题。长期以来，国内外纺织标准体系中关于织物力学性能的测试方法主要集中于单轴拉伸模式，如ISO13934-1（条样法）和ISO13934-2（抓取法）等，这些标准为纺织品的质量控制提供了重要技术支撑。然而，在实际应用场景中，无论是服装面料在人体关节部位的受力状态，还是安全气囊、土工布、膜结构材料、充气材料等在服役过程中承受的气压载荷或双轴应力，均呈现出明显的双向乃至多向受力特征。对于此类应用，单轴拉伸数据往往无法准确反映材料的真实力学响应，可能导致设计偏差或安全隐患。近年来，随着产业用纺织品在全球范围内的快速增长以及功能性纺织品的不断涌现，国际纺织界对建立统一的机织物双向拉伸性能测试方法标准的呼声日益高涨。国际标准化组织纺织技术委员会（ISO/TC38）在广泛征求各成员国意见的基础上，决定启动该领域的国际标准制定工作，以满足纺织行业对双向力学性能测试方法规范化的迫切需求。1.2编制过程概述ISO24281:2021的制定工作由ISO/TC38（纺织品技术委员会）归口管理，历经工作组提案、草案编制、委员会审议、国际标准草案（DIS）投票和最终国际标准草案（FDIS）审批等多个阶段，最终于2021年7月22日正式发布。该标准的制定汇聚了来自全球多个国家的纺织测试专家和行业代表，经过多轮技术讨论和实验室间比对验证，确保了标准技术内容的科学性、可操作性和国际适用性。二、标准主要内容2.1范围与适用领域ISO24281:2021明确规定了一种采用抓取法测定机织物双向拉伸性能的试验方法，重点确定了双向受力条件下机织物的最大力和最大力下的伸长率两个关键参数。该标准适用于各类机织物，包括经过或未经整理的织物，但不适用于弹性织物和非织造布等具有特殊力学行为的材料。需要指出的是，该标准所定义的“双向拉伸”测试，是通过在相互垂直的两个方向分别对试样施加拉伸力，从而模拟织物在实际使用中受到的平面双轴应力状态。2.2规范性引用文件标准规范性引用了多项ISO纺织测试基础标准，包括：-ISO139《纺织品调湿和试验用标准大气》-ISO10012《测量管理体系测量过程和测量设备的要求》-ISO13934-1《纺织品织物拉伸性能第1部分：条样法测定最大力和最大力下的伸长率》-ISO13934-2《纺织品织物拉伸性能第2部分：抓取法测定最大力和最大力下的伸长率》上述引用文件为试样的调湿处理、仪器校准和基础测试操作提供了统一的规范基础，保证了本标准与现有纺织测试标准体系的协调一致性。2.3术语与定义标准对以下核心术语进行了明确定义：-双向拉伸性能（biaxialtensileproperties）：织物在相互垂直的两个方向上同时受到拉伸力作用时所表现出的力学响应特征。-最大力（maximumforce）：在双向拉伸试验过程中，试样在任一方向所承受的最大拉伸力，以牛顿（N）表示。-最大力下的伸长率（elongationatmaximumforce）：试样在达到最大力时所对应的伸长量与原试样有效长度的百分比。-抓取法（grabmethod）：试样宽度方向仅部分被夹持器夹持的拉伸试验方法，夹持宽度小于试样宽度。2.4试验原理本标准所规定的双向拉伸抓取法试验原理为：将规定尺寸的矩形试样安装在双向拉伸试验机上，沿经向（纵向）和纬向（横向）两个互相垂直的方向同时施加拉伸载荷，试样宽度方向的中间部分被夹持器夹持，随着拉伸的进行，记录力-伸长曲线，从曲线中确定最大力及对应的伸长率。采用抓取法的核心设计理念在于：夹持器仅夹持试样宽度方向的一部分，未被夹持的部分在拉伸过程中会产生“颈缩”效应，这一受力状态更接近织物在实际应用中的真实受力情况——织物在承受局部载荷时，其应力并非均匀分布，而是通过纱线间的交织作用在一定范围内传递。相比于条样法（全宽夹持），抓取法能够更真实地反映织物在实际使用中的强度表现。2.5仪器设备要求标准对试验设备提出了明确的技术要求：（1）双向拉伸试验机：应具备在两个相互垂直的方向上独立施加拉伸力的能力，每个方向的测力精度应符合ISO7500-1的1级或更优要求。设备的拉伸速度应可调节，并能保持恒定的拉伸速率。（2）夹持器：抓取法所用夹持器的夹持面宽度为25mm±1mm，夹持面应平整光滑，边缘无锐角，以避免在夹持点产生应力集中而提前断裂。为保证足够的夹持力，夹持面应设有适当的纹路或涂层。（3）数据采集系统：应能以不低于8次/秒的频率采集力和伸长数据，确保力-伸长曲线的分辨率和精度满足测试要求。2.6试样制备与调湿标准对试样的制备提出了严格要求：-取样方案：应从距布边至少150mm处均匀取样，避免在同一根经纱或纬纱上截取两个试样。每组测试至少取5个试样。-试样尺寸：推荐试样尺寸为300mm×300mm（有效测试区域），中心区域标记200mm×200mm的测试范围。-调湿处理：所有试样应按ISO139规定，在标准大气条件下（温度20±2℃，相对湿度65±4%）进行调湿处理，调湿时间不少于24小时。2.7试验步骤标准规定的试验步骤如下：1.在标准大气条件下进行试验；2.将调湿后的试样平整地安装于双向拉伸试验机的夹持系统中，确保经向与纬向分别与试验机的两个拉伸轴对齐；3.设定拉伸速度为100mm/min（或经相关方协商确定的其他速度）；4.启动试验机，使两个方向同时开始拉伸，直至试样在任一方向发生断裂或达到预设的最大伸长量；5.记录力-伸长曲线数据；6.重复测试至少5个有效试样，计算平均值和变异系数。2.8结果计算与表示最大力分别记录经向值和纬向值，以牛顿（N）为单位，精确至小数点后一位。最大力下的伸长率分别记录经向值和纬向值，以百分比表示，精确至0.1%。试验结果应包括平均值、标准差和变异系数，并注明试验条件（如调湿条件、拉伸速度等）。三、修订的企事业单位或标委会介绍3.1国际标准化组织纺织技术委员会（ISO/TC38）ISO24281:2021由国际标准化组织纺织技术委员会（ISO/TC38）全权负责制定和修订工作。ISO/TC38成立于1947年，是国际标准化组织下设的最早设立的技术委员会之一，秘书处目前由英国标准协会（BSI）承担。该技术委员会的工作范围涵盖纺织品领域的标准化工作，包括但不限于：纺织纤维、纱线、织物及非织造布等各类纺织产品的术语定义、测试方法、规格要求和产品质量评价等方面的国际标准制定。ISO/TC38下设多个分技术委员会（SC）和工作组（WG），其中与本标准密切相关的是SC2（洗涤、整理与拒水性试验）和SC23（纤维与纱线）。本标准的制定工作由ISO/TC38下设的特定工作组直接负责，汇聚了来自各国标准化机构、纺织研究机构、检测认证机构及行业协会的专家力量。工作组在标准制定过程中，充分考虑了发达国家和发展中国家在纺织测试领域的实际差异，兼顾了各类实验室的设备条件和技术能力。通过多轮工作组会议、国际标准草案投票和意见处理，最终形成了获得广泛国际共识的标准文本。四、结论与展望ISO24281:2021作为国际标准化组织发布的首项专门针对机织物双向拉伸性能测试的方法标准，填补了纺织标准体系在双向力学测试领域的空白。该标准基于抓取法原理，兼顾了测试方法的科学性和工程实用性，为全球纺织行业提供了一套统一、可重复、可比较的双向拉伸性能评价工具。其发布不仅对产业用纺织品、安全防护纺织品和高性能复合材料的研发和质量控制具有重要意义，也为纺织品国际贸易中的性能验证提供了权威依据。展望未来，随着柔性电子纺织品、智能可穿戴设备、生物医用纺织品等新兴领域的快速崛起，纺织品所面临的力学载荷环境将更加复杂多样，对双向乃至多向力学性能测试的需求也将不断增长。ISO24281:2021的发布为这一趋势提供了重要的技术支撑，但标准的适用性仍需在新材料、新结构和新应用场景中持续验证和完善。建议在以下方向推进后续工作：1.扩展适用范围：研究将标准方法推广至针织物、非织造布及涂层织物的可行性；2.开发动态测试方法：探索在高应变速率条件下的双向拉伸测试方法，以满足安全防护领域的需求；3.促进国内标准转化：推动该国际标准转化为我国国家标准或行业标准，提升我国纺织测试标准的国际化水平；4.强化实验室间比对：建立国际范围内的实验室间比对计划，持续验证和提升标准的精密度和再现性。ISO24281:2021的发布实施，必将对全球纺织品力学性能测试技术的进步和标准化体系的完善产生深远而积极的影响。主要参考资料[1]ISO24281:2021,Textiles—Biaxialtensilepropertiesofwovenfabric—Determinationofmaximumforceandelongationatmaximumforceusingthegrabmethod.[2]ISO13