织物的顶破和胀破性质解析

织物的顶破和胀破性质解析，织物在垂直于织物平面的负荷作用下鼓起而破裂的现象称为顶破或胀破。织物顶破也称为顶裂，它可反映织物多向强伸特征。织物在穿用过程中，顶破情况不常见到，但膝部和肘部的织物，手套、袜子、鞋面用布在使用过程中会受垂直作用力。对特殊用途的织物，如降落伞、滤尘袋、三向织物、非织造布等要考核其顶破性质。某些针织物（如纬编织物）具有纵向延伸、横向收缩的特征，两向相互影响较大，如果采用拉伸（单轴）试验，就必须对纵、横、斜三个方向分别测试，而顶破试验则可对强力作一次性综合评价。因此，顶破常作为针织物的坚牢度评价内容。  
 

一、织物顶破和胀破性的测试与指标  

（一）试验方法  

目前，织物顶破试验常用的仪器是弹子式的电子织物顶破强力仪，测试织物胀破性采用弹性膜片法。弹子法是利用钢球球面来顶破织物的。图1所示的是一种利用拉伸强力仪做顶破试验的改装机构。用一对支架1、2代替强力机的上、下夹头，上支架1与下支架2可做相对移动，试样3夹在一对环形夹具4之间。当下支架2下降时，顶杆5上的钢球6向上顶试样3，直到试样被顶破为止。由仪器上的强力刻度盘读出顶破强力。  

图1弹子法顶破测定仪  

另外一种顶破试验仪为气压式或油压式试验仪。它是用气体或油的力通过胶貘鼓胀来账破织物的。这种仪器用来试验降落伞、滤尘袋织物为合适，而且试验结果稳定。  

上述两类方法相比较，弹子法不如弹性膜片法的试验结果稳定。主要原因在于弹子法顶破时，圆形试样近中心部位与钢球表面直接相压，会产生局部摩擦，使部分负荷由摩擦时的滑动阻力所承担，造成顶破强力受两者的表面摩擦性状影响。面弹性膜片法胀破时，气体或油的压力在试样上分布均匀。  
 

（二）表示顶破和胀破性的指标  

1.顶破强力  

顶破强力为弹子垂直作用于布面使织物顶起破裂的大外力，单位为牛顿（N）。须根据试验时试样实际回潮率修正。  

2.顶破强度  

顶破强度为织物单位面积上所承受的顶破强力，单位为牛顿每平方厘米（N/cm2）。它用于弹子法，羊毛衫片常采用此种指标。  

3.顶破高度  

顶破高度为从顶起开始至顶破时织物凸起的高度。  

4.胀破强度  

与顶破强度含义相同，单位为千牛顿每平方米（kN/m2)，用于弹性膜片法。  

5.顶破扩张度  

顶破扩张度为在胀破压力下的织物膨胀程度，亦即试验时，试样表面中心的大高度，单位为毫米（mm），用于弹性膜片法。  

图2麻织物  
 

二、顶破和胀破机理  

织物是各向异性的材料，当织物局部平面受一垂直的集中负荷作用时，织物会产生各向伸长。机织物中，沿各向作用的张力复合成一剪应力，首先在变形大，强力薄弱的一点上使纱线断裂，导致织物破裂。针织物中，各线圈相互钩接连成一片，共同承受伸长变形，直至织物破裂。由此可见，织物顶破和胀破与一次拉伸断裂性不同，它是多向受力而不是单轴或双轴受力。  
 

三、影响织物顶破和胀破性的主要因素  

织物在垂直作用力下被顶破时，织物受力是多向的，因此织物会产生各向伸长。当沿织物经纬两方向的张力复合成的剪应力大到一定程度时，即等于织物弱的一点上纱线的断裂强力时，此处纱线断裂。接着会以此处为缺口，出现应力集中，织物会沿经（直）向或纬（横）向撕裂，裂口呈直角形。由分析可知，影响织物顶破强度的因素与影响拉伸断裂强度的因素接近。  

（一）纱线的断裂强力和断裂伸长率  

当织物中纱线的断裂强力大、伸长率大时，织物的顶破强力高，因为顶破的实质仍为织物中纱线产生伸长而断裂。  

（二）织物厚度  

在其他条件相同的情况下，当织物厚时，顶破强力大。  

图3毛涤织物  

（三）织物经纬密度  

当其他条件相同，但织物经纬密度不同时，织物顶裂时必沿密度小的方向撕裂，织物顶破强力偏低，裂口呈直线形。当经、纬纱的断裂伸长率和经、纬密相近时，经、纬两系统纱线同时发挥分担负荷的大作用，织物就沿经、纬两向同时开裂，裂口呈现L形。  

（四）纱线的钩接强度  

在针织物中，纱线的钩接强度大时，织物的顶破强力高。此外，针织物中纱线的线密度、线圈密度也影响针织物的顶破强力。提高纱线线密度和线圈密度，顶破强力有所提高。针织物在顶破过程中，线圈钩接处纱线中的纤维弯曲，当拉伸负荷尚未达到断裂负荷时，弯曲部分外部边缘的伸长率已达到断裂伸长率，而使纤维受弯断裂。所以，在针织物中，纤维断裂伸长率大、抗弯刚度高的，不易受弯断裂，有利于织物的顶破强力。
 

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