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
2、： 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
3、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。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
4、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/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
5、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，
6、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 2
7、11.0 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
8、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/
9、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
10、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
11、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，
12、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 线性回归方程 相关系数 y = 1.9333x - 55.794 z = 1.545x + 152.38 z = 0.7862y + 208.83 0.9905 0.9916 0.9848 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 )
