تحليل مقارن لطرق اختبار الخواص الميكانيكية الأساسية للمنسوجات

في سياق الاستخدام اليومي ، تخضع المنسوجات لأشكال متنوعة من التلف ، مثل الكسر والتمزق والانفجار الناتج عن قوى خارجية ميكانيكية مثل الشد والضغط والانحناء والاحتكاك ، وما إلى ذلك ، وبالتالي ، فإن الخصائص الميكانيكية الأساسية لـ تؤثر المنسوجات على متانة المنسوجات وهي العنصر الرئيسي في تقييم الجودة.

يصف المقال آلية تلف الخواص الميكانيكية الأساسية للمنسوجات مثل قوة الكسر وقوة التمزق وقوة الانفجار وخصائص التماس ، ويقدم طرق اختبار الخواص الميكانيكية للأقمشة والأمور التي يجب ملاحظتها أثناء عملية الاختبار ، والتي يمكن أن تلعب دورًا مرجعيًا معينًا في تحسين دقة الاختبار وجودة المنتج.

★ القوة القصوى

أقصى قوة لسجل النسيج عند أخذ عينة اختبار للتمزق أثناء اختبار الشد في ظل الظروف المحددة.

1 مبدأ الضرر

عندما يتم شد النسيج بواسطة قوة خارجية ، يتم تقويم خيوط النسيج تدريجيًا بواسطة الانحناء ، ويصبح الخيط المشدود أرق ، والخيط غير المشدود في الاتجاه الجانبي تحت تأثير مقاومة الانزلاق العرضية ، كلا جانبي الخيط يتقعر النسيج تدريجيًا إلى الداخل ، ويصبح "شكل حزمة الخصر" ، وفي النهاية ينفصل الخيط واحدًا تلو الآخر ويتفكك النسيج. يظهر أدناه رسم تخطيطي لعملية شد النسيج والكسر.

2 معايير الاختبار

ISO 13934-1: المنسوجات - خصائص الشد للأقمشة - الجزء 1: تحديد أقصى قوة واستطالة بأقصى قوة باستخدام طريقة الشريط
ISO 13934-2: المنسوجات - خصائص الشد للأقمشة - الجزء 1: تحديد القوة القصوى باستخدام طريقة الإمساك

تعد كلتا طريقتين الاختبار مناسبتين للأقمشة المنسوجة ويمكن تطبيقهما على الأقمشة الأخرى ، ولكن ليس عادةً على الأقمشة المرنة والمنسوجات الأرضية وأقمشة الألياف الزجاجية وألياف الكربون وأقمشة الشعيرات المسطحة من البولي أوليفين. تستخدم طريقتا الاختبار معدل تمدد ثابت (CRE) لاختبار القوة القصوى للأقمشة في الحالة الرطبة والجافة.

مبدأ طريقة الشريط: شد عينة من القماش بحجم محدد بمعدل ثابت حتى تتمزق. مبدأ طريقة الإمساك: أمسك الجزء المركزي من العينة بحجم معين ممسكًا وشد العينة بمعدل ثابت حتى تتمزق.

في طريقة الشريط ، يتم إمساك عرض العينة بالكامل وشده بواسطة القابض ، بينما في طريقة القبضة ، يتم إمساك الجزء المركزي من العينة وشده بواسطة القابض في اتجاه العرض. بالمقارنة مع طريقة الإمساك ، فإن طريقة الشريط تعطي نتائج غير متساوية وتوفر مواد الاختبار ، لكن عينة النسيج أسهل في التحضير لطريقة الإمساك وإجراء الاختبار يشبه إلى حد كبير الاستخدام الفعلي. يتم عرض طول المقياس وحجم العينة ومعدل التمديد للمعيارين في الجدول أدناه.

المجموعة الأساسية	طريقة الشريط ISO 13934-1	طريقة قبضة ISO 13934-2
مقياس الطول / مم	استطالة بأقصى قوة 75٪: 200 ± 1 استطالة بأقصى قوة ＞ 75٪: 100 ± 1	100 ± 1 أو 75 ± 1 بموافقة الأطراف المعنية
حجم العينة / مم	الطول> 200 العرض الفعال: 50 ± 0.5 (باستثناء الحواف الخام)	العرض: 100 ± 2 الطول ＞ 100
معدل التمديد	20 مم / دقيقة أو 100 مم / دقيقة	50mm / دقيقة

★ تمزق Strength

عندما يتم ارتداء القماش فعليًا ، تتعرض أجزاء معينة من القماش فجأة لحمولة مركزة ، على سبيل المثال ، إذا تم ربط أجزاء معينة من القماش فجأة بأشياء حادة أو إذا كان الجسم في وضع القرفصاء والورك أو المنشعب من البنطال عندما تتعرض الخيوط فجأة لقوة خارجية ، فإنها ستتعرض لأقصى حمل ثم تنكسر أو تتشقق.

1 مبدأ الضرر

يتشكل مثلث الإجهاد أثناء تمزيق القماش ، وترتبط قوة تمزق النسيج ارتباطًا إيجابيًا بقوة الغزل الفردية وكلما زاد الاستطالة عند أقصى قوة للخيط ، كلما زاد مثلث الضغط وزاد عدد الإجهاد الخيوط ، وبالتالي كلما زادت قوة التمزق.

2 معايير الاختبار

هناك أشكال مختلفة للتمزق في استخدام الأقمشة المختلفة في سيناريوهات مختلفة. الطرق التالية متاحة حاليًا لاختبار قوة تمزق الأقمشة.

ISO 13937-1: المنسوجات - خصائص تمزق الأقمشة - الجزء 1: تحديد قوة التمزق باستخدام طريقة البندول الباليستي (Elmendorf)
ISO 13934-2: المنسوجات - خصائص تمزق الأقمشة - الجزء 2: تحديد قوة التمزق لعينات الاختبار على شكل بنطلون (طريقة التمزق الفردي)
ISO 13937-3: المنسوجات - خصائص تمزق الأقمشة - الجزء 3: تحديد قوة التمزق لعينات الاختبار على شكل جناح (طريقة التمزق الفردي)
ISO 13937-4: المنسوجات - خصائص تمزق الأقمشة - الجزء 4: تحديد قوة التمزق لعينات الاختبار على شكل اللسان (اختبار المسيل للدموع المزدوجة)
ISO 9073-4: المنسوجات - طرق الاختبار للأقمشة غير المنسوجة - الجزء 4: تحديد مقاومة التمزق

تعتمد طرق الاختبار المذكورة أعلاه على مبادئ مختلفة والمثلثات المتكونة مختلفة بشكل كبير والنتائج التي تم الحصول عليها غير قابلة للمقارنة. على سبيل المثال ، تعتبر طريقة البندول الباليستي أكثر ملاءمة بشكل عام لأقمشة التويل ذات قوة تمزق أعلى ، مثل أقمشة الدنيم ؛ تعتبر العينة على شكل بنطلون (طريقة التمزق الفردي) أكثر ملاءمة بشكل عام لمختلف الأقمشة المنسوجة (الأقمشة القطنية المطبوعة والمصبوغة ، الصوف الممشط) والأقمشة غير المنسوجة ذات الاتجاه المسيل للدموع المنتظم.

★ انفجار قوة

تحت تأثير الحمل العمودي على المستوى ، يظهر النسيج ظاهرة انفجار التمدد والتمزق ، وتسمى القوة في هذا الوقت قوة الانفجار. يشبه اختبار الانفجار القوة المطبقة على الثوب عند الكوع والركبة وما إلى ذلك ، ويحاكي الوضع الحقيقي عند ارتدائه. إنها مناسبة بشكل خاص للأقمشة المحبوكة والأقمشة ثلاثية المحاور والأقمشة غير المنسوجة وأقمشة المظلة ، وهي مؤشر مهم لتقييم الجودة الجوهرية لبعض الأقمشة المحبوكة.

1 مبدأ الضرر

تحت تأثير قوة الانفجار ، يتمدد النسيج ويبدأ أولاً في التشوه على طول اتجاهات اللحمة والالتفاف ، وعند نقطة القوة الأضعف ، ينكسر الخيط ثم ينكسر على طول اتجاه الالتواء أو اللحمة ، مما يمثل الزاوية اليمنى أو فاصل خطي.

2 معايير الاختبار

ISO 3303-1: الأقمشة المطلية بالمطاط أو البلاستيك - تحديد قوة الانفجار - الجزء 1: طريقة الكرة الفولاذية.
مبدأ الاختبار: قم بربط عينة اختبار بين الفتحات المحورية الصلبة ، يتم ضغط كرة فولاذية مصقولة تمر بسرعة ثابتة على قطعة الاختبار حتى يحدث الفشل. يتم تسجيل القوة المطلوبة للتسبب في الفشل وإزاحة الكرة الفولاذية المصقولة عند الفشل.

ISO 13938-1: المنسوجات - خصائص انفجار الأقمشة - الجزء 1: الطريقة الهيدروليكية لتحديد قوة الانفجار وانتفاخ الانفجار.
مبدأ الاختبار: ثبت العينة على الحجاب الحاجز القابل للتمديد واستخدم ضغط السائل تحت الحجاب الحاجز ، مما يجبر الحجاب الحاجز والعينة على التمدد ، مما يزيد من حجم السائل بمعدل ثابت حتى تتوسع العينة وتنفجر ويتم قياس ضغط الانفجار.

ISO 13938-2: المنسوجات - خصائص انفجار النسيج - الجزء 2: طريقة تعمل بالهواء المضغوط لتحديد قوة الانفجار وانتفاخ الانفجار.
مبدأ الاختبار: هو في الأساس نفس الطريقة الهيدروليكية ، باستثناء أنه يتم تطبيق غاز مضغوط تحت الحجاب الحاجز ، مما يجبر الحجاب الحاجز والعينة على التمدد.

بالنسبة للطريقتين الأخيرتين ، لا يوجد فرق كبير بشكل عام بين النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام جهاز التكسير الهيدروليكي والهوائي عندما لا يتجاوز الضغط 800 كيلو باسكال ، وهو نطاق الضغط الذي يغطي مستوى أداء الملابس الأكثر شيوعًا. بالنسبة للمنسوجات الخاصة ذات ضغط الانفجار العالي ، فإن الطريقة الهيدروليكية أكثر ملاءمة.

★ درز Performance

يتكون الثوب بشكل عام من عدة قطع من القماش ، ويسمى الموضع الذي تلتقي فيه قطع القماش ببعضها البعض بالدرز. جودة اللحامات لها تأثير مباشر على جودة النسيج وأدائه.

عند التماس ، يمكن أن تؤثر قوة الخيط وانزلاقه بشكل خطير على ملاءمة نسيج النسيج والملابس ، لذلك يعد أداء التماس مؤشرًا مهمًا. يتم تقييم الأقمشة المحبوكة بشكل أساسي من أجل قوة التماس ، ويتم تقييم الأقمشة المنسوجة من أجل قوة التماس ومقاومة انزلاق الغزل عند التماس.

1 قوة التماس

الأقمشة المحبوكة والأقمشة المنسوجة بسبب طرق النسيج المختلفة ، مما ينتج عنه نسيج في بنية الأنسجة ، ويختلف الأداء والأسلوب بشكل كبير ، كما تختلف طرق اختبار قوة التماس.

1.1 أقمشة محبوكة وأقمشة مرنة

يتم استخدام طريقتين لقوة التماس للأقمشة المحبوكة والمرنة:
FZ / T 01030: قماش محبوك وأقمشة منسوجة مرنة - تحديد القوة القصوى لتمزق التماس وانتفاخ الانفجار - طريقة الانفجار
FZ / T 01031: أقمشة محبوكة وأقمشة منسوجة مرنة - تحديد القوة القصوى لتمزق التماس والاستطالة - طريقة الاستيلاء

1.2 الأقمشة المنسوجة

تم اختبار قوة التماس للأقمشة المنسوجة وفقًا لمعيار ISO 13935-1 (طريقة الشريط) و ISO 13935-2 (طريقة الاستيلاء). تنطبق طريقتا الاختبار هاتان على اللحامات المستقيمة للأقمشة المنسوجة ، ولا تنطبق على الأقمشة المنسوجة المرنة ، والأقمشة الجيولوجية ، والأقمشة غير المنسوجة ، والأقمشة المطلية ، وأقمشة الألياف الزجاجية وكذلك ألياف الكربون وإنتاج الأسلاك المسطحة من البولي أوليفين ، الاختبار الرئيسي يوضح الجدول التالي معلمات طريقتين الاختبار.

معلمات الاختبار الرئيسية ISO 13935-1 و ISO 13935-2

المجموعة الأساسية	ISO-13935 1	ISO-13935 2
طول المقياس / مم	200 1 ±	100 1 ±
حجم العينة / مم	* 350 100	* 25 25
معدل التمديد	100mm / دقيقة	50mm / دقيقة

2 مقاومة الانزلاق للغزل عند التماس

يحدث الانزلاق عندما يتعرض الخيط عند التماس للتوتر والاحتكاك ، أي أن خيوط السداة (اللحمة) في النسيج المنسوج تتحرك على خيوط اللحمة (السداة) ، ويكون الانزلاق غير قابل للانعكاس ، ويستخدم زلة الغزل بشكل أساسي لقياس أداء التماس من القماش المنسوج.

تسمى قدرة القماش المنسوج على مقاومة أضرار الانزلاق مقاومة الانزلاق ولها تأثير مباشر على إمكانية خدمة القماش. طريقة اختبار مقاومة الانزلاق عند خط التماس من الأقمشة المنسوجة هي المواصفة القياسية ISO 13936
الجزء 1: طريقة فتح التماس الثابتة
الجزء 2: طريقة التحميل الثابت
الجزء 3: طريقة مشبك الإبرة

★ ملاحظات في الاختبار

1 جو التكييف والاختبار

تتأثر قوة النسيج بشكل أساسي بقوة الألياف. ستؤثر درجة الحرارة والرطوبة في بيئة الاختبار على درجة الحرارة واستعادة الرطوبة للألياف ، مما يؤثر بدوره على البنية الداخلية للألياف وحالتها وخصائص شدها.

عندما تكون الرطوبة ثابتة للألياف وتزداد درجة الحرارة ، تزداد الحركة الحرارية للجزيئات الكبيرة داخل الألياف ، وتزداد مرونة الجزيئات الكبيرة وتضعف الرابطة بين الجزيئات ، مما يؤدي إلى انخفاض في قوة الألياف الفردية. في ظل حالة درجة حرارة ثابتة ، كلما زادت الرطوبة النسبية ، كلما ضعف الترابط الجزيئي للألياف وتقلص المنطقة البلورية ، مما يؤدي إلى انخفاض في قوة الألياف. لذلك ، يجب إجراء الاختبار بما يتفق بدقة مع اللوائح القياسية ، في ظل ظروف الجو القياسية للتكييف والاختبار.

2 جهاز اختبار

سيكون لحساسية الجهاز واستقراره تأثير معين على نتائج الاختبار. عندما تكون حساسية الجهاز منخفضة ، فإنها ستجعل التوتر المسبق غير دقيق ، وإذا كانت قوة النسيج صغيرة ، فسيكون لها تأثير على نتائج الاختبار. عندما تكون قوة النسيج كبيرة ، فإن عدم استقرار الأداة سيؤدي إلى أن تكون قيمة السيرة الذاتية لنتائج الاختبار كبيرة ، مما يؤثر على دقة الاختبار. إذا لم يكن المشابك في نفس المستوى ، أو كانت قبضة المشبك زلقة أو كان سطح المشبك غير مستوٍ ، فسوف يتسبب ذلك في كسر العينة بالقرب من المشبك ، مما يؤثر على صحة نتائج الاختبار.

3 التوتر المسبق

غالبًا ما يكون الشد المسبق مطلوبًا في اختبار قوة النسيج ، والغرض من الشد المسبق هو جعل النسيج مستقيمًا ولكن ليس ممدودًا. يمكن أن يتسبب التوتر المسبق المفرط في تلف الألياف وبالتالي يؤثر على قوة النسيج ؛ يمكن أن يتسبب الشد المسبق القليل جدًا في عدم استقامة الألياف بشكل كافٍ ، مما يؤثر على نتائج الاختبار النهائية.

4 أخذ العينات

يجب أن يتم أخذ العينات وفقًا للمعيار ويجب أن يكون تمثيليًا ، مع تجنب التجاعيد والطيات والحواف ، وما إلى ذلك ، ويجب ألا يحتوي على عيوب من شأنها التأثير على نتائج الاختبار.

5 المشغل

يجب أن تتم عملية تحضير العينة بما يتفق بدقة مع متطلبات المعيار ويجب أن تبقى الأيدي جافة ونظيفة لتجنب العرق على اليدين الذي يؤثر على نتائج الاختبار.

★ Cعند الاستنتاج

تحدد هذه المقالة بعض العوامل التي تؤثر على نتائج الاختبار ، ونطاق تطبيق طرق الاختبار ، وبيئة الاختبار أثناء الاختبار ، والجهاز ، وأخذ العينات ، والتشغيل القياسي ، والتي يمكن استخدامها لتحسين دقة الاختبار في المختبر و توجيه الشركات المصنعة في تحسين جودة المنتج بشكل فعال.