《織物撕裂性能檢測(cè)研究》——第四期
發(fā)布時(shí)間：2017-05-10
主題：關(guān)于織物撕裂性能的討論
一、概述
衣服在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的穿用后，由于磨擦使紗線(xiàn)變細(xì)，織物內(nèi)局部紗線(xiàn)受力斷裂而形成裂縫。用作軍服、蓬帆、降落傘、吊床等的織物，在使用中更易受到集中負(fù)荷的作用，使制品局部損壞而破裂；織物被物體勾住，或者織物的局部被握持，在外力作用下以致織物被撕成兩半?？椢锸艿降倪@樣集中負(fù)荷作用下被撕開(kāi)的現(xiàn)象，通常稱(chēng)為撕裂?？椢锏目顾毫褟?qiáng)度是紡織品的一項(xiàng)重要指標(biāo)。測(cè)定這項(xiàng)指標(biāo)使用的儀器稱(chēng)之為織物撕裂度測(cè)定儀。國(guó)外稱(chēng)之為愛(ài)爾門(mén)道夫 (Elmendorf)式織物撕裂度測(cè)定儀?？椢锼毫褍x可用于各種織物的撕裂強(qiáng)度測(cè)定?？椢锼毫褍x是所有紡織生產(chǎn)加工企業(yè)，以及紡織相關(guān)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)須使用的檢測(cè)儀器。為保證儀器的準(zhǔn)確性，進(jìn)行周期檢定。在現(xiàn)今國(guó)內(nèi)，普遍使用的檢定方法是使用專(zhuān)用檢定砝碼代替試樣撕裂。這種方法均適用于各種不同形狀擺錘的機(jī)械或數(shù)字式織物撕裂儀。
擺錘式織物撕裂儀又稱(chēng)為埃爾門(mén)道夫式撕裂儀，是比較經(jīng)典的傳統(tǒng)儀器。它通過(guò)測(cè)量擺錘勢(shì)能的減少量，折算為撕裂試樣所用的功，按試樣原始長(zhǎng)度計(jì)算出平均撕裂力。由于它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)試數(shù)據(jù)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，至今仍在紡織、造紙、包裝等許多行業(yè)大量使用。隨著現(xiàn)代材料科學(xué)、電子技術(shù)的發(fā)展試樣性能發(fā)生了很大的變化，撕裂儀已向大量程、電子化、和自動(dòng)化發(fā)展，外觀、量程、功能都有很大的改變。過(guò)去常見(jiàn)的撕裂儀小量程多為0～ 16N(或1500gf)，大量程為～64N(或6000gf)；現(xiàn)在小量程有0～2N，大量程有0～ 300N。過(guò)去都是機(jī)械式儀器，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，撕裂儀已經(jīng)電子化；并且出現(xiàn)了通過(guò)測(cè)量擺錘動(dòng)能的減少量，計(jì)算平均撕裂力的儀器。大量程的儀器可以自動(dòng)揚(yáng)起擺錘；有的儀器可以自動(dòng)校準(zhǔn)零點(diǎn)；有的可以自動(dòng)判斷儀器與水平位置的差異，不必調(diào)整水平也可以準(zhǔn)確測(cè)試；也有的可以自動(dòng)測(cè)量擺錘的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等等。
從物理學(xué)的角度講，擺錘式撕裂儀實(shí)質(zhì)上是一個(gè)復(fù)擺(物理擺)。過(guò)去有很多地方或者我們習(xí)慣上稱(chēng)為“落錘式撕裂儀”，我認(rèn)為還是稱(chēng)“擺錘式撕裂儀”更確切。擺錘式撕裂儀實(shí)際測(cè)定的是試樣被撕裂時(shí)的撕裂功，整個(gè)測(cè)試過(guò)程基于功能轉(zhuǎn)換原理：通過(guò)測(cè)定撕裂試樣前后擺錘減少的能源獲得撕裂功，再根據(jù)撕裂原始長(zhǎng)度去計(jì)算試樣的平均撕裂力。它可以有幾種渠道去實(shí)現(xiàn)。其一：測(cè)定擺的勢(shì)能的衰減量，即測(cè)定擺工作前后的高度差獲得擺勢(shì)能的衰減量來(lái)計(jì)算撕裂力；其二：測(cè)定擺動(dòng)能的衰減量，即測(cè)定在某一點(diǎn)撕裂試樣前后擺角速度的變化計(jì)算出動(dòng)能的衰減量來(lái)計(jì)算撕裂力。該文將基于測(cè)定擺勢(shì)能衰減量的方法稱(chēng)為勢(shì)能法；將基于測(cè)定擺動(dòng)能衰減量的方法稱(chēng)為動(dòng)能法。
二、計(jì)算原理
采用落錘式撕裂儀測(cè)出的撕裂強(qiáng)力是以撕裂試樣時(shí)所消耗的功折算而來(lái),可以說(shuō)是織物撕裂的平均強(qiáng)力。撕裂試樣的過(guò)程中所消耗的功是擺錘的勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的。擺錘在工作前后消耗的勢(shì)能可分為兩部分:撕裂試樣的過(guò)程中所消耗的功和該過(guò)程中所有阻力所消耗的功。撕裂試樣所消耗的功為平均撕裂力與做功行程的乘積;阻力所消耗功為這些阻力矩與擺的回轉(zhuǎn)角度的乘積。如圖,實(shí)線(xiàn)為初始狀態(tài),虛線(xiàn)為工作結(jié)束時(shí)的位置。作用原理的公式為：
mg ( h1 - h2 ) = FS +Mα
或m gΔh = FS +Mα (1)
式中: m—擺錘質(zhì)量, kg
g—重力加速度，m / s2
Δh—擺錘工作前后的高度差，m
F—試樣平均撕裂力，N
S—撕裂試樣力的做功行程，m
M—阻力矩，N·m
α—擺錘轉(zhuǎn)角
對(duì)于α0 設(shè)計(jì)為固定值的電子式撕裂儀,與機(jī)械式一樣,設(shè)計(jì)有阻力距調(diào)節(jié)裝置,改變阻力矩以校準(zhǔn)各量程零位。由于制造、銹蝕或使用中磨損等原因,阻力調(diào)節(jié)裝置在不同的轉(zhuǎn)角時(shí)其阻力并不均勻。有的儀器為了提高測(cè)量精度,減小隨機(jī)性?xún)x器誤差,便設(shè)計(jì)為試驗(yàn)前實(shí)測(cè)并記憶α0 , 采用這種方法可以避免該不均勻性,這種儀器便沒(méi)有阻力距調(diào)節(jié)裝置。這種電子式撕裂儀,每次試驗(yàn)前要校驗(yàn)零位, 作不加試樣的空白試驗(yàn),記憶此時(shí)的α0 , 儀器按該數(shù)據(jù)計(jì)算撕裂力。有的儀器在記憶α0 時(shí)同時(shí)記憶β, 可以減小底板水平調(diào)節(jié)誤差帶來(lái)的影響,能夠更好地保證測(cè)試精度,這種儀器試驗(yàn)前可以不必校準(zhǔn)水平。
【適用范圍】：
用于測(cè)定織物、紙張、塑料布、薄膜、電工膠布、金屬薄片等材料的撕破強(qiáng)力。
【符合標(biāo)準(zhǔn)】：
紡織品：GB/T 3917.1 紡織品織物撕破性能 沖擊擺錘法撕破強(qiáng)力的測(cè)定ASTM D1424、DIN 53862、EN ISO 13937-1、ISO 4674-2、ISO 9290、M&S P29NEXT 17、NF G07-149
紙張：GB/T 455、APPITA P 400、ASTM D 689、BS 4468、CSA D9、DIN 53128、EN 21974、ISO 1974、JIS P 8116、PAPTAC D9、SCAN P11、TAPPI T414、UNI 6444
塑料：GB/T 11999、ASTM D1922、ISO 6383-2、JIS K 7128-2、NF T54 141
無(wú)紡布：ASTM D5734、WSP 100.1
【儀器特性】：
1、先進(jìn)的計(jì)算方法（勢(shì)能法計(jì)算），確保準(zhǔn)確測(cè)試和良好的重復(fù)性。
2、微控制系統(tǒng)，自動(dòng)測(cè)試、計(jì)算、分析結(jié)果，打印測(cè)試報(bào)表，上傳測(cè)試數(shù)據(jù)。
3、觸摸屏控制面板，清晰的圖像界面為測(cè)試人員提供了更加方便快捷的操作。
4、可在主機(jī)內(nèi)查閱所有數(shù)據(jù)及統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
5、測(cè)試單位可以在N、gf、cN和cP之間選擇并自動(dòng)換算，適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)要求。
6、氣動(dòng)試樣夾持和擺錘釋放，確保夾持力一致，并能減少操作強(qiáng)度。
7、自動(dòng)對(duì)試樣切口，確保切口形狀一致，并能減少操作強(qiáng)度。
8、提供多種語(yǔ)言的用戶(hù)界面，包括中文和英文。
9、配擺錘摩擦阻尼自動(dòng)修正功能，提高測(cè)量精度。
【技術(shù)參數(shù)】：
1、標(biāo)準(zhǔn)重錘砝碼(A-D)：16N，32N，64N，128N
2、測(cè)試精度：≤±0.2％F·S
3、撕裂長(zhǎng)度：43mm
4、切口長(zhǎng)度：20±0.1mm
5、試樣尺寸：100×63mm
6、試樣夾持：氣動(dòng)方式
7、壓縮空氣：600-800kPa
8、工作電源：AC220V 50Hz 100W
9、外形尺寸：650×450×660mm
10、重量：75kg
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