拉力机测试皮革双边撕裂与单边撕裂的差异方法

更新时间:2017-01-27 来源:拉力试验机关闭

        成革在制件时可能会经过针缝、雕刻等处理,此外在使用过程中也可能会因为锐物或用力不当而造成划破或崩裂,各种原因形成的破损裂口在外力作用下产生撕裂变形,从而造成大面积的破损,严重影响外观甚至使用功能。撕裂性能正是客观反映皮革制品在实际使用过程中其潜在裂口抵抗外力撕裂作用的能力,是皮革材料重要的物理机械性能之一。目前,我国大部分的皮革产品标准都将撕裂性能列为主要的物理考核项目,在皮革国际贸易中通常也是将撕裂性能作为一个重要的考核指标。

        皮革撕裂性能的测试方法有多种,但在皮革贸易中被引用最多的是双边撕裂法(即Baumann撕裂法)和单边撕裂法(即裤形撕裂法)两种方法。表1是部分国家或地区皮革撕裂性能测试方法的引用情况。

        由表1可知,我国皮革产品标准中主要引用双边撕裂法,而国外标准中多引用单边撕裂法。

    双边撕裂法与单边撕裂法的主要区别是在于试样形状的差异,双边撕裂法是中间开有孔洞的矩形试样(见图1),单边撕裂法是短边上有切口的矩形试样(见图2)。我们就双边撕裂法与单边撕裂法之间的关系进行分析研究,以确定两个方法之间的差异和关联,所采用方法为QB/T 2711-2005《皮革物理和机械试验撕裂力的测定双边撕裂》(ISO 3377-2: 2002, MOD)和QB/T 4198-2011《皮革物理和机械试验撕裂力的测定单边撕裂》(ISO 3377-1:2002, MOD)。

    1、试验部分

    1.1试验设备

        生产的HY-939C单臂电脑式拉力试验机,本款拉力试验机型广泛摘用于各类橡塑胶、鞋类、皮革、服装、纺织、绝缘体、端子...等各类材料,测试其拉伸,撕裂,剥离,弯曲等材料研发,检验测试,功能其全,用途广泛。

    1.2试验材料

        随机选取市售的11块皮革样品。按图3进行取样,每块样品制备成两组测试样(每组试样包括纵向、横向各3个试样),分别用于测试双边撕裂力和单边撕裂力。试验的形状和尺寸按照标准要求进行裁切。

    1.3试验原理

        双边撕裂法:规定形状的矩形试样(中间开有空洞)被放置在拉力试验机的上下两个夹具的测试钩上,拉力试验机运行时达到最大力值为试样的撕裂力.

        单边撕裂法:矩形试样从短边上的切口被撕开,卧式拉力试验机记录试样在撕裂过程中产生的力值并计算平均值。

    1.4试验方案

        依据标准QB/T 2711-2005和QB/T 4198 -2011,分别对各组试样进行双边撕裂和单边撕裂测试并记录结果,使用数理统计工具SPSS对测试结果进行分析,找出方法标准及测试结果之间的差异和联系。

    2结果分析

        本次测试选用了11块皮革作为测试样品。由于测试数据太多,在此不详细列出。计算每块样品纵向3个试样的平均值,用“纵向”表示;计算每块样品横向3个试样的平均值,用“横向”表示;计算每块样品所有试样的平均值,用“平均值”表示。从对皮革的测试结果看,绵羊革样品的撕裂力普遍比牛革样品的撕裂力低,同时绵羊革的纵向和横向撕裂力值差相对猪革的大,这说明不同原料皮对撕裂强度的影响程度不同,主要原因是取决于不同原料皮中的网状层的发达程度及胶原纤维束编织状况。曾有学者探讨过不同原料皮对撕裂强度的影响,由于篇幅有限,不再展开讨论。

    2.1双边撕裂法和单边撕裂法之间的差异性分析

        由图4中可以看出,单边撕裂法测出的撕裂力平均值明显小于双边撕裂法,各组样品的单边撕裂力平均值大约为双边撕裂力平均值的30%~50%,同时利用数理统计软件分别对双边撕裂法与单边撕裂法的纵向力值、横向力值和平均力值进行Wilcoxon符号秩检验。经检验,其概率P值(双侧)均小于0.05,这说明了相同样品用不同的测试方法测试出的数据存在显著性差异。形成显著性差异的主要原因是:

       (D在结果表示上,单边撕裂法(QB/T4198-201的结果取值为力一距图上力值的算术平均值,而双边撕裂法(QB/T 2711-2005)的结果取值为最大值;

       (2)从图1和图2可以看出,单边撕裂法只有一个撕裂区域,其受力为拉力试验机的拉伸力。双边撕裂法有两个撕裂区域,其受力为拉力试验机拉伸力分解后的力。此外,在试验过程中发现单边撕裂法和双边撕裂法的撕裂口都形成近三角形状的受力区域,见图5,验证了钱宗培的分析。

        由实验观察发现这两个方法剥离出来的纤维束都平行于三角区的底边,同组试样单边撕裂测试的三角区普遍比双边撕裂测试的小。这是因为在撕裂过程中不直接受力的纤维束相对受力的纤维束产生滑动并逐渐靠拢,形成三角区,最外侧的纤维束受到的变形伸长率最大,当纤维束在受到最大负荷后即发生断裂,所以被剥离出来的纤维束都平行于三角区的底边。单边撕裂法断裂的纤维束为非直接受力方向的纤维束,其断裂强力受到纤维束间滑动摩擦阻力的影响较大,因而受力三角区相对较小。双边撕裂法断裂的纤维束大部分为直接受力方向的纤维束,单根断裂强力受到纤维束间滑动摩擦阻力的影响相对较小,因而受力三角区相对较大。

    2.2双边撕裂法与单边撕裂法之间的相关性分析

        为预测分析这两个测试方法之间是否存在回归模型,分别对双边撕裂法与单边撕裂法的纵向力值、横向力值和平均力值进行曲线回归拟合分析并进行残差检验,经检验,所得结果为不同方向的数据及平均值之间具有线性关系(表3)同时其相关系数较高及其残差符合正态分布,说明具有很好的相关性。图6、图7和图8为相关曲线模型图,从模型图中也可以更为直观地看到,这两个方法的测试结果之间具有良好的线性相关性。同时,由表3中的线性系数可以看出,两个方法的测试结果存在正相关关系,且双边撕裂法的测试结果大于单边撕裂法的测试结果。

    3结论

        从试验结果可见,采用双边撕裂法(QB/T2711-2005)和单边撕裂法(QB/T 4198-2011)两种撕裂方法对同组试样进行测试,经过分析发现两种方法的测试结果之间存在显著性差异,但同时测试结果之间具有良好的线性相关性,且双边撕裂法的测试结果大于单边撕裂法的测试结果。在我国,皮革产品标准广泛引用双边撕裂法,而国际贸易中多采用单边撕裂法,这两个方法存在显著性差异,若是用不同方法测试相同材料所得的结果按该产品标准来评估就会有很大的差异。因此,相关企业必须了解不同撕裂方法在检测上所存在的差异,充分了解不同产品的标准要求,以把好质量关,减少风险,顺利做好皮革贸易。

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