针织物顶破强力测试方法对比分析
• 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。
• 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
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/ N | ||||
1 | 平纹 | 138.6 | 棉100% | 680.8 | 319 | 540 |
2 | 平纹 | 180.0 | 棉100% | 725.9 | 381 | 678 |
3 | 平纹 | 234.7 | 棉100% | 886.0 | 500 | 895 |
4 | 珠地 | 211.0 | 棉60.9% 涤纶39.1% | 669.3 | 376 | 662 |
5 | 单面提花 | 130.2 | 桑蚕丝100% | 989.0 | 497 | 949 |
6 | 平纹 | 153.7 | 棉 51.1% 桑蚕丝 48.9% | 643.1 | 308 | 550 |
7 | 双罗纹 | 163.0 | 涤纶 100% | 1428.3 | 822 | 1434 |
8 | 单面垫纱 | 290.0 | 涤纶 100% | 1393.8 | 808 | 1600 |
2 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。
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 N | GB/T 8878-2009 | 单面、罗纹、绒织物 150 N |
双面、绒织物 220 N | 双面织物 220 N | ||
FZ/T 73007-2002 | 单面织物 180 N | GB/T 22853-2009 | 上衣 180 N |
双面、绒类 240 N | 裤子 220 N | ||
FZ/T 73008-2002 | 单面织物 150 N | GB/T 22849-2009 | 150 N |
双面织物 240 N | |||
FZ/T 73021-2004 | 单面织物 180 N | GB/T 22854-2009 | 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
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