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针织物顶破强力测试方法

来源: 未知 /  作者: 未知  时间:2020-12-28 11:36

  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1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/min~500cm3/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/min~11cm/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(45±0.5)mm,顶杆的头端为抛光钢球,本试验所用钢球直径为(38±0.02)mm。
 

  1.2试样处理和测试的环境

  胀破法:样品须在温度(20±2)℃和湿度(65±2)%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(20±2)℃,相对湿度为(65±3)%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(20±2)℃,湿度为(65±4)%。
 

  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
 

  2分析

  2.1试验结果分析

  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。
 

  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。
 

  新旧标准顶破强力考核指标的比较

  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

  针织物顶破测试时两种典型的破坏情况。平纹组织,珠地组织,其中为胀破法,钢球法,弹子顶破法。
 

  珠地组织的破坏

  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,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
 

  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)三种测试方法具有相似的破坏机理,织物破坏后的裂口形状也基本相同。

  3)三种测试方法的结果相互之间具有良好的线性关系,三者之间具有很好的相关性。