1、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
2、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。
3、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
4、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（
5、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测试结果样品编号 织物结构 克重/ (g/m2) 纤维成分胀破法/ KPa 弹子顶破/ N 钢球法/ N1 平纹 138.
6、6 棉 100% 680.8 319 5402 平纹 180.0 棉 100% 725.9 381 6783 平纹 234.7 棉 100% 886.0 500 8954 珠地 211.0 棉 60.9% 涤纶 39.1% 669.3 376 6625 单面提花 130.2 桑蚕丝 100% 989.0 497 9496 平纹 153.7 棉 51.1%桑蚕丝 48.9% 643.1 308 5507 双罗纹 163.0 涤纶 100% 1428.3 822 14348 单面垫纱 290.0 涤纶 100% 1393.8 808 16002 分析2.1 试验结果分析图 1 为弹子顶破法和钢球法
7、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单面、罗纹织物 150 N 单面、罗纹、绒织物 150 NGB/
8、T 8878-2002双面、绒织物 220 NGB/T 8878-2009双面织物 220 N单面织物 180 N 上衣 180 NFZ/T 73007-2002双面、绒类 240 NGB/T 22853-2009裤子 220 N单面织物 150 NFZ/T 73008-2002双面织物 240 NGB/T 22849-2009 150 N单面织物 180 NFZ/T 73021-2004双面织物 240 NGB/T 22854-2009 180 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
9、/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
10、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
11、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。参考文献：1 缪秋菊, 王海燕. 针织面料与服装M. 上海：东华大学出版社， 2009. 2GB/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S.(作者单位：广州市纤维产品检测院)
