織物的頂破和脹破性質解析

織物的頂破和脹破性質解析，織物在垂直于織物平面的負荷作用下鼓起而破裂的現象稱為頂破或脹破。織物頂破也稱為頂裂，它可反映織物多向強伸特征。織物在穿用過程中，頂破情況不常見到，但膝部和肘部的織物，手套、襪子、鞋面用布在使用過程中會受垂直作用力。對特殊用途的織物，如降落傘、濾塵袋、三向織物、非織造布等要考核其頂破性質。某些針織物（如緯編織物）具有縱向延伸、橫向收縮的特征，兩向相互影響較大，如果采用拉伸（單軸）試驗，就必須對縱、橫、斜三個方向分別測試，而頂破試驗則可對強力作一次性綜合評價。因此，頂破常作為針織物的堅牢度評價內容。  
 

一、織物頂破和脹破性的測試與指標  

（一）試驗方法  

目前，織物頂破試驗常用的儀器是彈子式的電子織物頂破強力儀，測試織物脹破性采用彈性膜片法。彈子法是利用鋼球球面來頂破織物的。圖1所示的是一種利用拉伸強力儀做頂破試驗的改裝機構。用一對支架1、2代替強力機的上、下夾頭，上支架1與下支架2可做相對移動，試樣3夾在一對環形夾具4之間。當下支架2下降時，頂桿5上的鋼球6向上頂試樣3，直到試樣被頂破為止。由儀器上的強力刻度盤讀出頂破強力。  

圖1彈子法頂破測定儀  

另外一種頂破試驗儀為氣壓式或油壓式試驗儀。它是用氣體或油的力通過膠貘鼓脹來賬破織物的。這種儀器用來試驗降落傘、濾塵袋織物合適，而且試驗結果穩定。  

上述兩類方法相比較，彈子法不如彈性膜片法的試驗結果穩定。主要原因在于彈子法頂破時，圓形試樣近中心部位與鋼球表面直接相壓，會產生局部摩擦，使部分負荷由摩擦時的滑動阻力所承擔，造成頂破強力受兩者的表面摩擦性狀影響。面彈性膜片法脹破時，氣體或油的壓力在試樣上分布均勻。  
 

（二）表示頂破和脹破性的指標  

1.頂破強力  

頂破強力為彈子垂直作用于布面使織物頂起破裂的外力，單位為牛頓（N）。須根據試驗時試樣實際回潮率修正。  

2.頂破強度  

頂破強度為織物單位面積上所承受的頂破強力，單位為牛頓每平方厘米（N/cm2）。它用于彈子法，羊毛衫片常采用此種指標。  

3.頂破高度  

頂破高度為從頂起開始至頂破時織物凸起的高度。  

4.脹破強度  

與頂破強度含義相同，單位為千牛頓每平方米（kN/m2)，用于彈性膜片法。  

5.頂破擴張度  

頂破擴張度為在脹破壓力下的織物膨脹程度，亦即試驗時，試樣表面中心的高度，單位為毫米（mm），用于彈性膜片法。  

圖2麻織物  
 

二、頂破和脹破機理  

織物是各向異性的材料，當織物局部平面受一垂直的集中負荷作用時，織物會產生各向伸長。機織物中，沿各向作用的張力復合成一剪應力，首先在變形，強力弱的一點上使紗線斷裂，導致織物破裂。針織物中，各線圈相互鉤接連成一片，共同承受伸長變形，直至織物破裂。由此可見，織物頂破和脹破與一次拉伸斷裂性不同，它是多向受力而不是單軸或雙軸受力。  
 

三、影響織物頂破和脹破性的主要因素  

織物在垂直作用力下被頂破時，織物受力是多向的，因此織物會產生各向伸長。當沿織物經緯兩方向的張力復合成的剪應力大到一定程度時，即等于織物最弱的一點上紗線的斷裂強力時，此處紗線斷裂。接著會以此處為缺口，出現應力集中，織物會沿經（直）向或緯（橫）向撕裂，裂口呈直角形。由分析可知，影響織物頂破強度的因素與影響拉伸斷裂強度的因素接近。  

（一）紗線的斷裂強力和斷裂伸長率  

當織物中紗線的斷裂強力大、伸長率大時，織物的頂破強力高，因為頂破的實質仍為織物中紗線產生伸長而斷裂。  

（二）織物厚度  

在其他條件相同的情況下，當織物厚時，頂破強力大。  

圖3毛滌織物  

（三）織物經緯密度  

當其他條件相同，但織物經緯密度不同時，織物頂裂時必沿密度小的方向撕裂，織物頂破強力偏低，裂口呈直線形。當經、緯紗的斷裂伸長率和經、緯密相近時，經、緯兩系統紗線同時發揮分擔負荷的作用，織物就沿經、緯兩向同時開裂，裂口呈現L形。  

（四）紗線的鉤接強度  

在針織物中，紗線的鉤接強度大時，織物的頂破強力高。此外，針織物中紗線的線密度、線圈密度也影響針織物的頂破強力。提高紗線線密度和線圈密度，頂破強力有所提高。針織物在頂破過程中，線圈鉤接處紗線中的纖維彎曲，當拉伸負荷尚未達到斷裂負荷時，彎曲部分外部邊緣的伸長率已達到斷裂伸長率，而使纖維受彎斷裂。所以，在針織物中，纖維斷裂伸長率大、抗彎剛度高的，不易受彎斷裂，有利于織物的頂破強力。
 

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