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ASTM D5034断裂强力和断裂伸长

已被阅读926次 2018-09-04

1。适用范围

1.1 本方法包括抓样法或修正抓样法测试北京赛车PK10计划纺织品的断裂强力及伸长率。也可在样品湿态下进行测试。

1.1.1 抓样法可用来测试机织物、无纺布或缩绒织物,而修正抓样法主要用来测试机织物。
1.2 对于玻璃纤维织物、针织物或其它高弹织物(超过11%)建议不要采用本方法。
1.3 本方法有两种单位:英寸-磅和国际公制单位。美国客户一般采用英寸-磅作为单位,国际标准一般采用国际公制单位SI。不同的单位一般用在不同的标准中。这样不同的单位是不可以等同的。  
1.4本标准没有涉及到安全方面的介绍。但希望在操作本标准前,应该建立一些与安全卫生有关的文件管理。

2. 参考文献

2.1  ASTM D76 纺织品拉伸强力仪的说明;
ASTM D123 纺织品的相关术语;
ASTM D629 纺织品定量分析法;
ASTM D1059 短片段纱支测试法;
ASTM D1776 纺织品测试的调湿;
ASTM D5035 纺织品断裂强力及伸长率测试(条样法)。

3. 术语

3.1  定义
3.1.1   断裂强力——试样被拉断的最大拉力值。
3.1.1.1  讨论——对于较为碎硬的原材料,一般在最大的拉力时断裂。而对于较为柔软的原材料,可能在断裂前就已经获得了最大的拉力值。
3.1.2  断裂载荷——一般不用这种叫法,目前一般改称断裂强力。
3.1.3  CRE等速拉伸强力机:采用均匀的测试速度的试验仪器。
3.1.4  CRL 拉伸强力机:在仪器启动3秒钟以后,载荷均匀递增的仪器。
3.1.5  CRT 拉伸强力机:一个夹头等速移动,另一驱动重锤机构的夹头施加负荷的一种等速牵引试验仪,这样试样的受力及伸长增长比例取决于试样的拉伸性能。
3.1.6 伸长率:试样的伸长与其原长之比值以百分率表示。
3.1.7 伸长:试样由于受拉力而引起的长度的增加。
3.1.8  抓样法:试样宽度方向的中央部位被夹持的一种织物拉伸试验。
3.1.8.1 如果样品的宽度为100 mm,而夹头的宽度为25 mm,那么样品中央25 mm被夹住。试样两边离边37.5 mm部位被夹持。
3.1.9  修正抓样法:伸长性测试中试样宽度方向被夹持住,两个夹钳中间的试样部分所有纱线严格镶边,两边缘裂缝为试样的一半长度。
3.1.9.1 这样剪的目的主要是为防止抓样法测试中夹持部位以外的边纱对强力产生影响。
3.1.10  拉伸强力测试:用于测定纺织品的拉伸——延伸性能、断裂强力和断裂伸长率。
3.1.11  本测试用的其它术语请参照ASTM D123。

4 原理

4.1 将宽100毫米的试样中心部分夹持在拉伸强力仪的夹钳中,并施加张力直到试样被拉断。测试结果(断裂强力和断裂伸长)可以从拉伸强力仪上直接读数,也可从标尺、刻度盘、数据采集卡或者与测试仪配套的电脑软件获得(也可从载荷 ——延伸曲线上或连接电脑,从电脑上读数)。
4.2 本试验方法为抓样法,用到2种测试样品和3种可选择的测试仪器。记录时用以下的样品标识符和设备组合。
4.2.1 样品类型
4.2.1.1  G —— 抓样
4.2.1.2  MG —— 改良抓样
4.2.2 拉伸试验仪类型
4.2.2.1  E —— 等速伸长试验仪(CRE)
4.2.2.2  L —— 等速负荷试验仪(CRL)
4.2.2.3  T —— 等速称重试验仪(CRT)
4.2.3 拉力测试机可能的组合方式见下表:


测试仪器
 
测试样品
 
等速伸长试验仪(CRE)
 
等速负荷试验仪(CRL)
 
等速称重试验仪(CRT)
 
抓样
 
G-E
 
G-L
 
G-T
 
改良抓样
 
MG-E
 
MG-L
 
MG-T
 

 例如:测试方法D 5034,G-E指的是抓样法测试,在等速拉伸测试仪上进行。

5 意义和实用性

5。1 本方法确定断裂强力和断裂伸长,其抓样测试程序在商业上广泛用于机织物和无纺布(船样)的验收测试;修正抓样法被广泛用在商业上对于机织物船样的验收测试。

5.1.1  用本测试方法对商业船样进行验收检测时,一旦由于测试结果的不同而产生分歧时,购买者和供应商应该进行对比试验来查清两家实验室间的差异所在。建议选用权威机构来做对比可能会更好。为使误差最小化,买卖双方选择的测试样品应该尽可能相同。一般的做法是买卖双方采用随机抽样的方法,以查清整个的水平情况。两个实验室测试结果的平均值应该用student t-test统计分析方法比较一下,并且在实验开始前应该由两相关方提供一个可接受的概率级别。一旦发现存在差异,应该尽快找到差异出现的原因并校正准确,否则应该由购买者和供应商双方鉴于已知的偏差给出一个对将来测试方法的说明解释。
5.2  由于针织面料具有较高的伸长性能,建议不采用本实验方法。
5.3  对于强度超过200N/cm的织物,建议将本访法修正一些技术参数后进行测试,但测试中需要特别注意。
5.4  本测试程序可测定干态或湿态的待测织物。
5.5  采用不同类型的仪器得到的强力数据无可比性。当需要对不同类型的仪器的测试结果做对比时,应尽可能调整仪器,使得断裂时间在20±3秒之间,否则得到的测试结果可能会差得很远。
5.6  本方法最好采用等速伸长试验仪进行测试,但一旦发生争执时,购买者和供应商如果达成一致意见,可将测试速度予以调整,尽可能将试样的断裂时间控制在20±3秒之间。
5.7 抓样法测试程序适合测定织物的有效强度,既包含夹持部位纱线强力和辅助织物上与其邻近的纱线一起的总强力。抓样法测试所得断裂强力不只是夹在弹簧夹上的纱线强力的反映,不能用来直接对比纱线的强力。抓样法测试取样方便快捷,但需要的测试布较多。由于辅助织物的数量取决于织物的类型和结构,抓样法和条样法的测试结果不可以简单的相互换算。
5.8 改良抓样法测试程序适合测定织物断裂强力,这些织物需扯边纱后测试,但某些织物受力后容易进一步散纱,这样采用修正抓样法较好。本测试方法特别适合测定强力较高的织物。

6 仪器设备、试剂和面料

6.1  符合ASTM D76规定的CRT、CRL或CRT类型拉伸测试仪,这些仪器必须具备一定的测定量程,可显示断裂强力、伸长率,保持300±10毫米/分钟的速度运行。或者通过变速装置,可调整传动装置或者更换重力来控制断裂时间在20±3秒之间。
6.2  夹具   每个夹头夹面一般为金属或其他协商好的材料,其夹面必须平滑、平整。在铁夹具夹持样品时,为防止损伤织物,一般再贴一层胶皮。前后两夹面必须平行,上下两夹面的中心线应与受力方向一致。
6.2.1 抓样法中,前夹钳胶面垂直于受力方向,宽度为25±1毫米,平行于拉力方向的宽度不能低于25毫米,但不能大余50毫米。后夹钳胶面宽度在保证和试样相配的前提下尽可能地宽一点,一般而言,后夹钳越大则前后夹钳越容易相配好。
注2:前(上)夹钳面的大小尺寸为25×50mm与25×25 mm所测样品得到的结果是不一样的。对于许多的面料,采用尺寸为25×50mm的夹钳面,能有效地减少试样的滑动,使样品夹得更紧。两个夹钳面的尺寸确定后,测试中的所有试样必需用相同尺寸的钳面,在报告中都必须注明。
6.2.2 修正抓样法中前夹钳尺寸为25×50毫米或更大,并且其长边平行于受力方向。后夹钳的尺寸应该为50×50毫米或更大。
6.3 辅助金属夹,重170g,宽度至少100毫米。
6.4 湿态测试用的蒸馏水。
6.5 湿态测试用的非离子润湿计。
6.6 浸湿待测样品用的容器(可以用烧杯代替)。
6.7 用来校验仪器设备用的标准测试布。
6.8 两根直径10毫米,长125毫米不锈钢别针。

7 取样

7.1 批样——取一批适合使用材料规范作讲的样品,按照以下取样规则随机抽取所需数量的试样:

每批大货的卷/片数
 
抽取试样的卷/片数
 
1~3
 
4~24
 
25~50
 
>50
 
全部测试
 
4
 
50
 
抽取大约10%至最大10卷/片测试
 

注3:在取样的数量及其原则中,买卖双方应考虑由于卷和卷间以及同一卷中织物的质量差异,在尽可能性减少买卖双方的风险及保证质量下,使得取样更合理。
7.2  实验室取样:从批样的每一卷布抽取样品用于测试,剪取整幅卷布沿着仪器方向长一米的织物作为试样。
    注4:如果抽取一块巴掌大小织物(指布很小)做测试的话,只能代表这块小样的质量,不能代表这一卷或整批的质量,说明我们取样应尽可能地大一点。
7.3  测试样品:每一次测试取样一般经向选取5块,纬向选取8块样品测试。
7.3.1  测试条件包含以下方面:
7.3.1.1  标准条件下测试经向强力(指在恒湿恒湿下进行);
7.3.1.2  在21℃测试湿态试样经向强力;
7.3.1.3  标准条件下测试纬向强力;
7.3.1.4  在21℃测试湿态试样纬向强力;
7.3.2   若要测定等速断裂强力或一些不了解断裂情况的织物,必须额外再准备2~3组样品作预测试,以确定适当的测试速度。

8.  调湿

8.1 在标准条件下调湿测试(指恒温恒湿)。
8.1.1 如果试样的实际回潮率较标准回潮率(我们习惯叫公定回潮率)高,建议先按照ASTM D1776 进行预调湿。
8.1.2 将试样置于符合ASTM D1776规定环境下调湿(温度21±1℃,相对湿度65±2%),一般认为在2个小时以内,当试样的重量增加不超过0.1%时,即可认为充分调湿,可以开始测试。
注5:实际的测试中,试样常常不以重量是否变化来决定是否达到回潮平衡(是否充分调湿)。另外如果按照规定的时间去调湿不被认可而发生争执时,可以将测试样品放在标准大气中多调湿一段时间,让试样在测试前完全充分调湿,下面是一些纤维的建议调湿时间:  

纤   维
 
至少调湿时间
 
动物纤维(如羊毛、再生蛋白质纤维)
纤维素纤维(如棉)
粘胶
醋酯纤维
相对湿度65%时回潮率小于5%的纤维
8 小时
 
6 小时
 
8 小时
 
4 小时
 
2 小时
 

上述参考时间是将单层样品充分散开放置在标准条件下得到的大概数据。对于一些厚重的布一般需更长的调湿时间。如果织物含两种以上的纤维成分,调湿时间请以需调湿较长时间为准。

8.2 湿态试样
在室温下,将试样浸入去离子水中,直至完全浸湿,为了更充分浸湿试样,可在去离子水中需加入不超过0.05%含量的非离子润湿剂,使试样完全浸湿。从水中取出试样后,应尽快在2分钟之内将样品测完。
注6:试样浸泡在水中应尽可能完全浸湿直到试样的湿态断裂强力稳定为止。为了防止不必要的争议,建议规定浸湿时间为1小时。
8.2.2 由于试样中可能存在胶质、涂层或拒水助剂而使得试样不能均匀的浸湿,这时需特别注意测试程序。
8.2.3 如果要求在没有胶质、拒水助剂的情况下测试湿态强力,则在测试前,参照ASTM D629采用适当的方法,在不影响织物正常强力的前提下除去胶质、拒水助剂等。

9。 样品准备

9.1 通则
9.1.1沿着试样长边平行于测试方向(经向或纬向)剪取试样,或者两个方向均取样。在实际中一般经向、纬向均需取样测试。取样时需特别注意所取样应尽可能成斜对角取样,保证所有样品不含有相同经纱或相同纬纱,或者每种试样取自不同机器不同横向面积。另外,纬向取样使包含纱线应尽可能隔开距离大一点。经纬取样时,尽可能避开布边并保证在离布边有宽度的十分之一以外取样。
9.2 抓样法(G)
9.2.1 剪取试样大小为(100±1)毫米×150mm,长边平行于测试方向(经向或纬向)和拉力方向。
注7:试样的长度应根据夹钳的类型而定。另外,试样应足够长,这样保证试样两端能延伸出夹头钳至少10mm,可按照下列公式计算试样的长度:
试样长度(mm)=C+2W
C=隔距(75mm)+ 夹钳两端突出长度(20mm)
W = 2×夹钳的受力方向的宽度(mm)
抓样法一般的夹钳宽度不少于25mm,这样试样长度应为:75+20+2×25=145mm
9.2.2 在平行于长边方向距离一边37±1mm画一条线,作为夹持试样的标志线。
9.3 修正抓样法(MG)
9.3.1 按 9.2.1和 9.2.2描述剪取修正抓样法试样。
9.3.1.1 对于强力很高的织物的取样,一般长边长度不少于400mm,并按9.2.2方法做好标志线。
9.3.2  在每块试样两边沿中央垂直于待测纱线剪取2个缺口,所有长纱除了由中心25±1mm组成的试样,见修正抓样法试样图1。
9.3.2.1 当试样每英寸的纱少于25根时,应尽量保证接近25毫米的纱线总数(自然数计量)未被切断,测试结果应该调试成25毫米的数量。
9.4 当除了需测定湿态样品的断裂强力,还需测定预调湿织物断裂强力时,测试要多取一倍长度的试样。为了便于结果对比,一般可先剪取试样一般长度2倍的样品。然后在样品两端编号,在中央交叉(十字)状一分为二,一半做标准条件调湿下的测试,另一半可用来测定湿态下的强力。因为这两种测试样品含有相同的纱线组成,所以可直接给出预调湿样品和湿态样品断裂强力的对比情况。
注8:当试样在浸泡时会缩水较多时,必须注意湿测试样品取样比预调湿的干测试样品应稍微长一点。

10. 拉力测试机仪器的准备、校准、验证

10.1 拉伸强力机
10.1.1 根据生产厂家的操作说明及10.1.2至10.1.4给出的条件准备仪器。
10.1.2 设置两夹钳之间的有效距离(隔距)为75±1mm。
10.1.3 选择仪器拉力测试量程为满刻度的10%-90%之间校正仪器。
10.1.4 除特殊情况以外选择测试仪器载荷速度为300±10mm/min。
10.2  夹头要求
10.2.1 检查夹钳是否平整,前后夹钳是否平行。  
10.2.2 制作三明治样(夹心)的四层纸样,背靠背放置两层复写纸,再放另一层白色薄纸(或者将第一层白纸折叠在两层复写纸上面)
10.2.3 将夹心纸样在正常气压下夹持于前后钳之间。
10.2.4 取下夹心纸样,查看薄纸上夹钳的印痕是否均匀一致。  
10.2.5 如果印痕不完整或不规则(一般应为25.4*25.4mm的正方形),请调整夹钳,重新确认。
注9:印痕不规则可能的原因是:表面接触、金属表面或者夹面涂层、预调湿、压力大小。
10.3 整个仪器操作系统的校验
10.3.1 用抓样法测试一块已知断裂强力和伸长率数据的标准织物来校验仪器的性能(含载荷传感器、伸长性、夹头系统及测试数据收集系统)。上述校验建议每周一次。另外,一旦仪器换夹头系统或载荷传感器(尤其是增加拉力时),则必须对整个操作系统作一次校验。
10.3.2 根据标准织物的断裂强力及伸长性能,选定仪器的量程。
10.3.3 根据9描述的情况准备标准织物的测试样。
10.3.4 选择合适的压力并夹持试样,在试样与夹头夹持交叉处划一直线,启动仪器看所夹持的试样是否离开夹持点滑动,如果有的话,可调高气夹的压力。若气压调到最高时仍不能夹住试样,可在夹钳上增加一衬垫或试样夹持处作涂层处理,以防止试样打滑。
10.3.5 按照测试程序11进行标准织物测试。
10.3.6 计算标准织物的断裂强力及伸长率,并计算其平均值和标准偏差。
10.3.7 将数据与前面的结果做对比,如果差异在允许范围之外,重新调试找出差异所在。

11. 测试程序

11.1 沿先前夹持试样标志线将样品夹于上、下夹钳之间,刚好有相同长度的试样延伸出夹钳口的末端。通过标志线可以确保机织物中相同长度的纱线夹持在两个夹钳中,并且夹持方向和受力方向不应存在角度,这样试样在夹钳宽度内受力才会均匀。
11.1.1 对于一些强度很高的织物,按照上述方法一般很难夹牢,为防止打滑,可以在试样上两端各加一辅助钢棒,如果需要在两钳口中加上衬垫。夹紧夹钳使压力沿着前面夹钳钳口表面分布。同时注意气夹的力不要太大,否则在前夹处容易造成试样断裂,但气夹也不可太松,否则会造成试样滑动和后夹钳口处式样的断裂。
11.2 样品的伸长与初始试样长度有关,受应用在测试仪器安装试样的预张力影响。如果需要测试试样的伸长率,将试样放在仪器上部夹钳口,在将试样末段夹在下面夹钳中之前,给试样施加均匀的预加张力,让试样有一定的伸长,但伸长率不可超过总伸长的0.5%。
11.2.1 为了能达到均匀一致的预加张力,可在试样的末端夹上辅助金属夹,使其位于测试仪器的下端夹钳的下面,待夹紧下端夹钳后再移去辅助金属夹块。
11.3 可在试样与夹钳交叉处前面边缘画一横线以检查测试中试样是否有滑动。如果试样有滑动,则所画横线和夹钳边缘会有段距离。
11.4 启动仪器并拉断试样。
11.5读取并记录断裂强力,如果需要也可记录试样的伸长率。要分别记录经纱和纬纱的实验结果。
11.5.1 有些仪器连接电脑,数据可在电脑中读取。
11.6 如果试样出现滑动,在夹钳附近断裂或优于其它原因,使得其结果明显地低于试样平均结果,舍弃这组数据并重新取样测试,直到获得所需数目的平均断裂强力。
注10:数据是否舍弃应根据观察试样断裂情况及试样本身的情况而定。如果有其它标准规定舍弃断裂数据,如在夹头5mm以内断裂或者结果在所有其他断裂强力平均值50%以下的数据均应舍弃。除非确认有问题,否则其它数据均不应该舍弃。
11.7 如果有的织物在夹头附近滑动或超过25%的试样出现在夹头5mm以内断裂,应按照以下原则予以修改测试参数,一旦修改报告中需注明修改的具体情况。
11.7.1 夹钳可以加衬垫。
11.7.2 在试样夹持处可以进行涂层处理。
11.7.3 夹钳面可能需要进行修整。
注11:试样在夹钳附近断裂,一般很难准确地分析出原因。如果由于夹钳的原因造成试样断裂,这个数据应舍弃。如果试样在夹钳附近的断裂是由于试样弱点随机分布造成,这些数据不应该舍弃。有些在夹钳附近断裂是由于因夹持关系而使试样在拉伸时,试样在夹钳附近的部位收缩受限制而使相对压力增加,从而容易断裂。对于这种情况的断裂是不可避免的,应是这类型测试的一个特征,这种现象经常在抓样法测试中出现。
11.8 对于湿态测试,有缩水现象的试样经过校正后,试样中预调湿纱线和湿态纱线的数量应该在干燥和预调湿之后决定。具体可参考ASTM D1059。

12. 计算

12.1 断裂强力——每个试验样品和测试条件下的数据,取断裂强力即仪器显示的最大载荷并认为正常的结果予以平均。
12.2表观伸长率——测定试样在断裂强力时的表观伸长率,除非规定了其他强力。从断裂强力—伸长曲线开始处测量长度的增加,曲线上的点代表断裂强力,或其他指定的强力,这些在手绘制曲线上得到。表观伸长率表示增加的长度占原是长度的百分比。计算时其的原始长度一般指隔距(75mm)。
12.2.1每种情况下,取试验结果表观伸长率的平均值,例如断裂强力处的伸长率或其它力值下的情况。
12.3  湿态下试样断裂强力的修正:
12.3.1 在抓样法浸泡试样测试中,对于试样存在缩水情况的品种,为补偿其断裂强力可根据如下公式予以修正:S = (L×C) / W  
S:  湿态试样的断裂强力的修正值;
L:  预调湿试样的断裂强力;
C:  预调湿状态下纱的根数(可认为是密度);
W:  湿态下纱的根数(可认为是密度)。
12.3.2当湿处理后对比预调湿和湿态试样的断裂强力时,如果由于浸泡使得试样出现缩水,相同的试样在湿处理前,一般应做以上修正。

13. 报告

13.1  注明测试方法ASTM D5034,样品描述及取样方法。
13.2  对每一个实验测试报告需以下信息:
13.2.1 产生可接受断裂的试样在每种情况下的平均断裂强力;
13.2.2 如有需要,报告平均断裂伸长率;
13.2.3 每种测试情况下的取样数量;
13.2.4 测试样品和所用仪器的类型;
13.2.5 测试中断裂强力的最大值;
13.2.6 预加张力;
13.2.7 夹钳的尺寸;
13.2.8 夹钳衬垫的类型、试样在夹持处是否已修整或夹面是否已修整(指防打滑时)。
13.2.9  如果试样夹持部位纱线少于25根,请出示具体纱线根数。
13.2.10 如有需要,列出平均断裂时间。
13.2.11 列出恒温恒湿状态和湿态两种条件下的测试结果。
13.2.12 如果采用湿态测试法,其缩水率是否在允许范围之内。
13.2.13 如其缩水超出允许范围,其结果是否修正,并注明其具体程序。

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