專家解讀：織物的頂破性能和脹破性能測試

我們平時穿衣的毛衫肘部特別容易變形，針織褲子的膝蓋是最先磨破出洞，更別說穿的襪子時不時有腳趾鉆出來觀察世界，消費者往往會發出疑問，這些情況是織物的質量問題？還是織物本身的特性？實際上，這些問題歸根結底是織物是否耐用。強力測試作為紡織品力學性能測試項目之一，對考核織物的耐用性能有著關鍵作用。目前，我國普遍用脹破性能或頂破性能來考核針織物和無紡布等織物的強力。那么，這項性能是如何測試的？針對哪些產品？測試步驟是什么？對檢測人員有什么要求呢？本期我們邀請廣檢集團的檢測專家對檢測方法進行解讀。

1 紡織品脹破測試和頂破測試的原理是什么？國內外有哪些測試方法和對應標準？

頂破強力的原理是將試樣夾持在固定基座的圓環試樣夾內，圓球形頂桿以恒定的移動速度垂直地頂向試樣，使試樣變形直至破裂，測得頂破強力。脹破測試原理是將試樣夾在可延伸的膜片上，在膜片下面施加液體壓力，并以恒定速度增加液體體積，使膜片和試樣膨脹直至試樣破裂即測得脹破強力及脹破擴張度。

頂破強力常用的國內外測試標準主要有3個：GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定 鋼球法》；ISO 3303—1:2012《橡膠或塑料涂覆織物 破裂強度的測定 第1部分:鋼球法》；GB/T 8878—2002《棉針織內衣》的5.4.1條。

脹破測試常用的國內外標準主要有： GB/T 7742.1—2005《紡織品 織物脹破性能 第1部分：脹破強力和脹破擴張度的測定 液壓法》、GB/T 7742.2—2015《紡織品 織物脹破性能 第2部分：脹破強力和脹破擴張度的測定 氣壓法》、ASTM D3786/D3786M—2018《紡織品脹破強力測試方法 膜片法》、ISO 13938—1:2019《紡織品 織物的脹破性能 第1部分：脹破強度和脹破擴張度的測定 液壓法》、ISO 13938—2:2019《紡織品 織物脹破性能 第2部分：脹破強力和脹破擴張度的測定 氣壓法》。

2 兩種考核指標的異同點是什么？

兩種考核指標的共同原理都是在平放的織物上，垂直方向以一定速度施加圓形應力使織物變形并致使織物爆破。主要不同的是頂破強力是以圓球形頂桿直接垂直作用于織物爆破，脹破是以氣壓或液壓推動膜片膨脹使之接觸的織物變形產生爆破效果。頂破強力的數值單位是牛頓N，脹破的數值單位kPa。

脹破標準方面，中國標準和美國標準ASTM的區別一個是對介質有明確的規定，將氣體、液體兩種介質分為了兩個標準，而美國標準ASTM將氣體、液體都列入；另一個區別就是國標只需測試5個點，而美標需要測試10個點。

3 在我國目前的產品標準范圍內，哪些產品需要考核這類性能？

在我國目前的產品標準范圍內，要考核頂破強力的有GB/T 22848—2009《針織成品布》、GB/T 22849—2014《針織T恤衫》、GB/T 22854—2009《針織學生服》、FZ/T 73010—2016《針織工藝衫》、FZ/T 73032—2017《針織牛仔服裝》、FZ/T 73056—2016《針織西服》、FZ/T 73037—2019《針織運動襪》、FZ/T 73060—2017《整體成型針織鞋面》等在內的數十個常見的產品標準。

要考核脹破的有GB/T 31888—2015《中小學生校服》（毛針織類）、FZ/T 73009—2009《羊絨針織品》、FZ/T 73018—2012《毛針織品》、FZ/T 62014—2015《蚊帳》、FZ/T 64017—2011《針刺壓縮彈性非織造布》等。

4 這項指標性能測試可以反映紡織品的哪些質量問題？

這項指標性能可以幫助企業、消費者了解產品的破損性能，尤其適用針織品和部分非織造布。產品破損分析分析到單紗性能，當然更微觀和細致，但如果每個產品都要拆線圈、松縷紗最后看到單紗，操作過程繁瑣，而且針織品的拉伸延展性一般比梭織布料好，針織線圈結構也會影響消費使用，所以不只是通過單紗情況來判斷產品性能。直接以頂破或脹破來模仿針織品受肘部、膝蓋、腳指頭等定向推動織物變形并測得爆破力，是很直觀的有效試驗方法。

5 能否通過一種具體紡織品的測試舉例來介紹脹破和頂破測試的步驟？

（1）頂破強力測試方法。以GB/T 19976—2005為例，取一塊調濕后針織樣品進行如下步驟： ①裁剪5塊試樣，標記正反面，置于GB 6529大氣下進行調濕（圖1）。②將試樣反面朝上，夾持在夾持器上保證試樣平整、無張力、無折皺（圖2）。③選擇鋼球直徑，將頂桿及夾持器安裝在試驗儀上，頂桿以300mm/min 往下頂破試樣（圖3）。④測試完成，記錄力值，繼續測試剩下的4塊試樣，計算平均值（圖4）。

圖1 樣品調濕

圖2 準備夾持器

圖3 進行試驗

圖4 記錄測試結果

（2）脹破性能測試方法。以GB/T 7742.1—2005《紡織品 織物脹破性能 第1部分：脹破強力和脹破擴張度的測定 液壓法》為例，取一塊調濕后針織樣品，測試面積為7.3cm2，進行試驗。

試驗步驟：（1）開啟儀器，選擇測試面積7.3cm2及測試次數5次（圖5）。（2）打開儀器保護罩，將試樣正面朝上平鋪在測試孔（圖6），放下保護罩，再放下測試罩，將試樣固定（圖7）。（3）開啟儀器，測得第一個點的脹破強力，如果其脹破時間不在（20±5）s的范圍內，應當舍去，后續的測試，儀器會自動調節流速，使得脹破時間保持在（20±5）s的范圍內，選擇試樣不同的5個點重復前述步驟進行測試，直至5個點測試完成。撤去試樣，按照上述步驟以空機進行測試（圖8），此時測得“膜片壓力”，儀器會自動扣除“膜片壓力”，從而獲得樣品的脹破強力。

圖5 設置儀器

圖6 放置試樣

圖7 固定試樣

圖8 空機測試

6 測試的難點和需要注意的問題有哪些？

首先，試樣應具有代表性，試驗區域應避免折疊、折皺，并避開布邊。

其次，區分試樣的正反面按照標準要求操作；一般情況，因為實際穿著過程正面朝外，目的是模擬人體正常穿著服裝的狀態，脹破是從底部往上進行的，所以樣品反面是對著膜片，正面朝上，與實際穿著時的狀態一致。試樣也應先按照標準要求調濕。

再次，對于脹破時間的把控，通常進行預試驗，對流速進行把控，后續的試驗，儀器會根據預試驗自動調節流速，保證其脹破時間在（20±5）s的范圍內，在測試過程中，對于脹破時間不在（20±5）s范圍內的點，也應該舍去，重新測試。如果出現多個點脹破時間不在范圍內，應及時檢查儀器是否故障，是否出現漏油，或測試罩是否松動等問題。

最后，運用標準的人員要準確理解頂破和脹破的方法參數和細節。對于使用的測試速度、彈子直徑、圓環內徑（測試面積）、試樣數量等，有些標準規定了，有些需要商議決定。譬如，脹破的不同試驗面積和彈子直徑對數值結果都有明顯影響，如襪子標準FZ/T 73037—2019規定使用的鋼球直徑為20mm，而整體成型針織鞋面FZ/T 73060—2017使用的鋼球直徑則為25mm，這兩種產品都不同于一般針織產品標準使用的彈子直徑38mm。原因是這兩個標準都是腳部穿著用品，使用小直徑鋼球更符合實際使用狀態。所以，一方面商議檢測參數時要特別注意關鍵參數；另一方面檢測報告也應體現所選關鍵參數，以提高可讀性。