ISO 9073-42021 非织造布试验方法第4部分梯形法测定抗撕裂性标准立项发展报告

非织造布试验方法第4部分：梯形法测定抗撕裂性标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Nonwovens—TestMethods—Part4:DeterminationofTearResistancebytheTrapezoidProcedure摘要非织造布作为一种重要的产业用纺织品，广泛应用于医疗卫生、过滤材料、土工建筑、汽车内饰及个人护理等领域，其力学性能尤其是抗撕裂性能直接关系到产品的使用寿命与功能可靠性。抗撕裂性试验是评价非织造布在受力状态下抵抗裂纹扩展能力的关键指标，而梯形法是其中应用最为广泛的测试方法之一。本报告以国际标准化组织（ISO）发布的ISO9073-4:2021《非织造布试验方法第4部分：梯形法测定抗撕裂性》为研究对象，系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、修订历程、国内外标准对比及行业应用价值。报告指出，ISO9073-4:2021在试样制备、拉伸速率、夹具结构及结果计算等方面进行了技术优化，进一步提高了试验的精度与可重复性，对推动全球非织造布产业质量控制体系的完善具有重要意义。本报告亦对标准推广实施中的关键问题进行了分析，并对未来发展趋势作出展望。关键词：非织造布；抗撕裂性；梯形法；ISO9073-4；试验方法；标准化Keywords:Nonwovens;TearResistance;TrapezoidProcedure;ISO9073-4;TestMethods;Standardization一、引言1.1研究背景非织造布（Nonwovens）又称无纺布，是指未经传统纺织织造工艺，通过机械、化学或热粘合等方式将纤维定向或随机排列而构成的片状或网状材料。根据中国产业用纺织品行业协会数据，2023年全球非织造布产量已超过1800万吨，市场规模持续扩大。非织造布产品的广泛应用场景对其力学性能提出了多样化和高要求的标准，其中抗撕裂性能是衡量材料在缺陷或切口存在条件下抵抗裂纹扩展能力的重要指标，直接关系到产品在加工、使用及废弃处理过程中的结构完整性和功能可靠性。在众多抗撕裂性测试方法中，梯形法（TrapezoidProcedure）因其试样制备简便、测试效率高、适用范围广而被国际社会广泛采用。ISO9073系列标准是非织造布试验方法的核心国际标准体系，其中第4部分专门规定了梯形法测定抗撕裂性的试验方法。2021年1月，国际标准化组织正式发布了ISO9073-4:2021版本，取代了此前版本，标志着非织造布抗撕裂性能测试方法在全球范围内的又一次技术升级。1.2标准的适用范围与意义ISO9073-4:2021适用于各类非织造布材料，包括但不限于：-医疗卫生用非织造布（手术衣、口罩、敷料等）-过滤用非织造布（空气过滤、液体过滤）-土工用非织造布（路基加固、排水材料）-汽车内饰用非织造布（座椅衬垫、顶棚材料）-个人护理用非织造布（湿巾、卫生巾、尿不湿等）-包装及防护用非织造布该标准为全球非织造布生产商、检测机构、科研院校及终端用户提供了统一的测试方法和评价基准，是产品质量控制、贸易仲裁和技术交流的重要技术依据。二、标准立项背景与必要性分析2.1行业发展的标准化需求近年来，非织造布产业呈现出高速增长态势。尤其是2020年全球突发公共卫生事件以来，非织造布在防护口罩、防护服等医疗防护用品中的需求量激增，对其力学性能的检测需求也随之急剧上升。抗撕裂性能作为关键力学指标之一，直接关系到防护用品在复杂使用环境下的可靠性。然而，不同国家和地区采用的测试方法存在差异，导致检测结果缺乏可比性，制约了国际贸易和技术交流。在此背景下，制定和修订统一的国际测试方法标准，成为促进产业健康发展的迫切需求。ISO9073-4作为非织造布抗撕裂性测试的基础性方法标准，其修订工作具有重要的现实意义。2.2技术进步的推动随着非织造布生产工艺的不断创新，新型原料（如生物基纤维、纳米纤维、熔喷材料等）和新结构产品不断涌现，对测试方法的适用性和精确性提出了更高要求。原有版本标准在试样尺寸、拉伸速率、夹具设计等方面存在一定的局限性，难以完全适应新材料和新产品的测试需求。此外，现代试验仪器在力值传感器精度、数据采集频率、温湿度控制等方面均有显著提升，为标准的技术升级提供了硬件基础。ISO/TC38（纺织品技术委员会）下设的SC2/WG9工作组在长期跟踪行业需求和试验验证的基础上，于2018年正式启动ISO9073-4的修订工作，经过多轮讨论和试验室间比对（Round-RobinTest），最终形成了2021年版标准。2.3国际贸易与市场准入要求在国际贸易中，非织造布产品的质量检测通常要求符合ISO标准或主要进口国的国家标准。ISO9073-4:2021作为国际通用的测试方法标准，被欧盟、东盟、日韩等主要经济体广泛引用。采用统一的测试方法有助于消除技术性贸易壁垒，促进全球贸易便利化。同时，国内企业积极采用该标准也有助于提升产品国际竞争力，对接国际市场准入要求。三、标准主要内容与技术要点3.1标准结构概述ISO9073-4:2021规定了采用梯形试样测定非织造布抗撕裂性的试验方法。标准主要包括以下技术内容：1.原理：将矩形试样在中心位置沿宽度方向切割一定长度的切口，形成梯形区域。试样以恒定速率拉伸时，撕裂沿切口方向扩展，记录撕裂过程中的最大力值，以此表征材料的抗撕裂性能。2.仪器设备：-拉伸试验机：具备恒定速率拉伸功能，夹具分离速率设定为100mm/min±10mm/min；-夹具：夹持面宽度不小于25mm，应能牢固夹持试样而不产生损伤；-力值传感器：量程满足试验要求，精度不低于±1%；-温湿度条件：标准大气条件（温度20℃±2℃，相对湿度65%±4%）。3.试样制备：-试样为矩形，尺寸为（200±1）mm×（50±1）mm；-在试样宽度方向的中线位置切割一条（75±1）mm的切口；-取样方向应分别沿纵向（MD）和横向（CD）各取规定数量的试样；-试样应在标准大气条件下进行调湿处理，调湿时间不少于24小时。4.试验步骤：夹持试样时，将试样沿标线固定在夹具中，使切口位于两夹具之间并保持一定预张力。启动试验机，以规定速率拉伸试样，记录力-位移曲线，读取最大撕裂力值。5.结果计算与表示：分别计算纵向和横向各试样的平均值，以牛顿（N）为单位表示，精确至0.1N，并计算变异系数。结果应注明试样方向、试样数量及温湿度条件。6.试验报告：报告应包含标准编号、样品描述、试验条件、各方向平均撕裂力值、标准偏差及变异系数等信息。3.2与前一版本的主要技术变化ISO9073-4:2021替代了ISO9073-4:1997，主要技术变化包括：|项目|旧版（1997）|新版（2021）||------|-------------|-------------||试样尺寸|未明确规定具体允差|明确为（200±1）mm×（50±1）mm||切口长度|75mm（未注明允差）|75mm±1mm||拉伸速率|100mm/min|100mm/min±10mm/min||取样数量|各方向至少5个|各方向至少5个，建议10个以提高统计可靠性||调湿条件|参照ISO139|明确参照ISO139，调湿≥24h||结果表述|仅报告平均值|增加变异系数、置信区间等统计分析要求||术语定义|较简略|与ISO9092:2019保持一致，增加术语解释|上述修订使测试条件更加明确、精确，有助于减少实验室间的测量偏差，提高测试结果的可比性和可重复性。3.3试验方法的优势与局限梯形法相较于其他抗撕裂测试方法（如舌形法、埃尔门多夫法等）具有以下优势：-试样制备简单：无需复杂的预切口设备，操作便捷，适合大批量检测；-适用性广泛：适用于多种克重和厚度的非织造布，尤其适合中低克重产品；-与使用性能关联性好：梯形法模拟了材料在实际使用中受到集中应力时裂纹扩展的过程，测试结果与产品的实际撕裂行为具有较好的相关性；-试验效率高：单次测试时间短，适合质量控制中的日常检测需求。其局限性在于：对于高延伸性或各向异性明显的材料，夹具处的滑移可能导致结果偏差；测试结果反映的是最大撕裂力而非撕裂扩展的全过程特征，对于某些应用场景可能信息量不足。四、国内外相关标准对比分析4.1国际标准体系ISO9073系列标准构成非织造布试验方法的完整体系，主要包括：-ISO9073-1：单位面积质量的测定-ISO9073-2：厚度的测定-ISO9073-3：断裂强力和断裂伸长率的测定-ISO9073-4：梯形法测定抗撕裂性-ISO9073-5：耐机械穿透性的测定（落锥法）-ISO9073-6：吸收性的测定-ISO9073-7：弯曲长度的测定-ISO9073-8：液体穿透时间的测定（模拟尿液）-ISO9073-9：悬垂系数的测定-ISO9073-10：干态和湿态中灰尘和其他颗粒的产生的测定-ISO9073-11：渗水性的测定-ISO9073-13：液体反复穿透时间的测定-ISO9073-16：耐水渗透性的测定（静水压法）-ISO9073-17：耐吸水性的测定（酒精浸泡法）4.2中国国家标准我国于2012年发布了GB/T3917.3-2009《纺织品织物撕破性能第3部分：梯形试样撕破强力的测定》，该标准修改采用ISO9073-4:1997，主要适用于机织物和非织造布。2022年，国家标准化管理委员会启动了GB/T3917.3的修订工作，拟参照ISO9073-4:2021进行技术更新。此外，中国产业用纺织品行业标准FZ/T60029等也对非织造布抗撕裂性能的测试方法进行了规定。目前，我国国家标准中尚缺乏完全等同于ISO9073-4:2021的专用非织造布测试方法标准，相关测试主要参照GB/T3917.3执行，但该标准在取样方向规定、预切口方式及结果计算等方面与非织造布的实际测试需求仍存在一定差距。因此，加快ISO9073-4:2021的采标工作，对完善我国非织造布测试标准体系具有重要意义。4.3美国与欧盟相关标准-ASTMD5587：美国ASTMInternational发布的非织造布梯形法撕破强力测试标准，与ISO9073-4在试样尺寸和测试条件上存在一定差异（ASTMD5587规定拉伸速率为300mm/min，试样尺寸为75mm×150mm）；-EDANAWSP100.3：欧洲非织造布协会（EDANA）制定的非织造布梯形法撕破强力测试方法，与ISO9073-4技术内容基本一致；-GB/T3917.3：中国纺织品撕破性能测试标准中梯形法部分。上述标准的技术差异如表所示：|标准编号|试样尺寸（mm）|切口长度（mm）|拉伸速率（mm/min）|夹具宽度（mm）||---------|--------------|--------------|-------------------|-------------||ISO9073-4:2021|200×50|75±1|100±10|≥25||ASTMD5587|75×150|15|300|50||GB/T3917.3|200×50|75|100|50||WSP100.3|200×50|75|100|—|4.4标准差异的影响各标准之间的技术差异导致了不同标准体系下测试结果的不完全可比性。例如，ASTMD5587与ISO9073-4在拉伸速率和试样尺寸上的差异，使得同一种材料的撕裂力测试结果可能相差明显。这一现象对国际贸易中的质量评价和技术交流造成了一定困扰。因此，推进ISO9073-4:2021在全球范围内的广泛应用，有助于逐步缩小区域性标准之间的技术差异。五、标准实施与行业应用5.1标准实施的现状ISO9073-4:2021发布后，已被全球多数非织造布生产企业、第三方检测机构和科研机构采纳为常规测试方法。中国国内主要检测机构如SGS、Intertek、广州检验检测认证集团等均已具备依据该标准开展测试的能力。同时，国内部分龙头企业在新产品研发和质量控制中已主动采用该标准，取得了良好效果。5.2标准在各领域的应用（1）医疗卫生领域在手术衣、手术帘、口罩等医疗防护用非织造布的质量控制中，抗撕裂性是关键安全指标之一。依据ISO9073-4:2021开展的抗撕裂测试，可有效评估材料在穿刺或切口条件下抵抗裂纹扩展的能力，为产品的安全性评价提供科学依据。（2）过滤材料领域过滤用非织造布在脉冲喷吹清灰等工况条件下承受反复的机械应力作用，抗撕裂性能直接影响滤袋的使用寿命。ISO9073-4:2021测试方法被广泛应用于滤料的质量评价和寿命预估中。（3）土工非织造布领域土工非织造布在铺设和服役过程中可能遭受尖锐物体刺穿或局部应力集中，梯形法抗撕裂测试结果可用于评估材料在施工损伤条件下的性能保持能力。（4）汽车工业领域汽车内饰非织造布在装配过程中需承受一定程度的拉伸和撕扯，抗撕裂性能是保证装配质量和产品外观完整性不可忽视的指标。5.3标准实施中的关键问题-仪器校准与验证：拉伸试验机的力值传感器需定期校准，确保测试数据的准确性；-操作人员培训：试样的切割精度和夹具安装方式直接影响测试结果，操作人员应经过系统培训；-环境条件控制：温湿度对非织造布的力学性能影响显著，应严格执行标准大气条件下的调湿和测试要求；-数据分析与评价：应结合统计分析方法科学处理数据，避免以单个数据点的异常值轻易做出质量判定。六、标准修订与推广单位介绍6.1国际标准化组织纺织品技术委员会（ISO/TC38）ISO/TC38是负责纺织品领域国际标准制定的技术委员会，成立于1947年，秘书处由BSI（英国标准协会）承担。其下设的SC2“洗涤、整理和拒水试验”分技术委员会和WG9“非织造布试验方法”工作组具体负责ISO9073系列标准的制修订工作。WG9工作组由来自全球各主要非织造布生产国（中国、美国、德国、日本、法国等）的专家组成，定期召开工作会议，跟踪非织造布行业的技术发展动态，组织开展实验室间比对试验（Round-RobinTests）以验证测试方法的可靠性和可重复性。ISO9073-4:2021版本即由WG9工作组自2018年起历经三年多轮讨论和试验验证后完成修订。6.2中国参与单位中国是该标准的重要参与方。全国纺织品标准化技术委员会产业用纺织品分技术委员会（SAC/TC209/SC7）组织国内相关单位积极跟踪和参与ISO9073-4标准的修订工作。国内参与的主要单位包括：主要参与单位：中国产业用纺织品行业协会（CNITA）中国产业用纺织品行业协会成立于1995年