斷裂強力和斷裂伸長的標準試驗方法(抓樣法)

1.    范圍
1.1   本方法包括抓樣法或修正抓樣法測試紡織品的斷裂強力及伸長率。也可在樣品濕態下進行測試。
1.1.1   抓樣法可用來測試機織物、無紡布或縮絨織物，而修正抓樣法主要用來測試機織物。
1.2     對于玻璃纖維織物、針織物或其它高彈織物（超過11%）建議不要采用本方法。
     注1：對于扯邊紗或剪割條樣法測定紡織品的斷裂強力及伸長率，請參照ASTM D5035。
1.3 本方法有兩種單位：英寸-磅和公制單位。美國客戶一般采用英寸-磅作為單位，標準一般采用公制單位SI。不同的單位一般用在不同的標準中。這樣不同的單位是不可以等同的。  
1.4本標準沒有涉及到安全方面的介紹。但希望在操作本標準前，應該建立一些與安全衛生有關的文件管理。
2. 參考文獻
2.1  ASTM D76 紡織品拉伸強力儀的說明；
  ASTM D123 紡織品的相關術語；
  ASTM D629 紡織品定量分析法；
  ASTM D1059 短片段紗支測試法；
ASTM D1776 紡織品測試的調濕；
ASTM D5035 紡織品斷裂強力及伸長率測試（條樣法）。
3. 術語
3.1  定義
3.1.1   斷裂強力——試樣被拉斷的zui大拉力值。
3.1.1.1  討論——對于較為碎硬的原材料，一般在zui大的拉力時斷裂。而對于較為柔軟的原材料，可能在斷裂前就已經獲得了zui大的拉力值。
3.1.2  斷裂載荷——一般不用這種叫法，目前一般改稱斷裂強力。
3.1.3  CRE等速拉伸強力機：采用均勻的測試速度的試驗儀器。
3.1.4  CRL 拉伸強力機：在儀器啟動3秒鐘以后，載荷均勻遞增的儀器。
3.1.5  CRT 拉伸強力機：一個夾頭等速移動，另一驅動重錘機構的夾頭施加負荷的一種等速牽引試驗儀，這樣試樣的受力及伸長增長比例取決于試樣的拉伸性能。
3.1.6 伸長率：試樣的伸長與其原長之比值以百分率表示。
3.1.7 伸長：試樣由于受拉力而引起的長度的增加。
3.1.8  抓樣法：試樣寬度方向的中央部位被夾持的一種織物拉伸試驗。
3.1.8.1 如果樣品的寬度為100 mm，而夾頭的寬度為25 mm，那么樣品中央25 mm被夾住。試樣兩邊離邊37.5 mm部位被夾持。

3.1.9  修正抓樣法：伸長性測試中試樣寬度方向被夾持住，兩個夾鉗中間的試樣部分所有紗線嚴格鑲邊，兩邊緣裂縫為試樣的一半長度。

3.1.9.1 這樣剪的目的主要是為防止抓樣法測試中夾持部位以外的邊紗對強力產生影響。
3.1.10  拉伸強力測試：用于測定紡織品的拉伸——延伸性能、斷裂強力和斷裂伸長率。
3.1.11  本測試用的其它術語請參照ASTM D123。
4 原理
4.1 將寬100毫米的試樣中心部分夾持在拉伸強力儀的夾鉗中，并施加張力直到試樣被拉斷。測試結果(斷裂強力和斷裂伸長)可以從拉伸強力儀上直接讀數，也可從標尺、刻度盤、數據采集卡或者與測試儀配套的電腦軟件獲得（也可從載荷 ——延伸曲線上或連接電腦，從電腦上讀數）。
4.2 本試驗方法為抓樣法，用到2種測試樣品和3種可選擇的測試儀器。記錄時用以下的樣品標識符和設備組合。
4.2.1 樣品類型
4.2.1.1  G —— 抓樣
4.2.1.2  MG —— 改良抓樣
4.2.2 拉伸試驗儀類型
4.2.2.1  E —— 等速伸長試驗儀（CRE）
4.2.2.2  L —— 等速負荷試驗儀（CRL）
4.2.2.3  T —— 等速稱重試驗儀（CRT）





4.2.3 可能的組合方式見下表：

例如：測試方法D 5034，G-E指的是抓樣法測試，在等速拉伸測試儀上進行。
5 意義和實用性
5.1 本方法確定斷裂強力和斷裂伸長，其抓樣測試程序在商業上廣泛用于機織物和無紡布（船樣）的驗收測試；修正抓樣法被廣泛用在商業上對于機織物船樣的驗收測試。
5.1.1  用本測試方法對商業船樣進行驗收檢測時，一旦由于測試結果的不同而產生分歧時，購買者和供應商應該進行對比試驗來查清兩家實驗室間的差異所在。建議選用機構來做對比可能會更好。為使誤差zui小化，買賣雙方選擇的測試樣品應該盡可能相同。一般的做法是買賣雙方采用隨機抽樣的方法，以查清整個的水平情況。兩個實驗室測試結果的平均值應該用student t-test統計分析方法比較一下，并且在實驗開始前應該由兩相關方提供一個可接受的概率級別。一旦發現存在差異，應該盡快找到差異出現的原因并校正，否則應該由購買者和供應商雙方鑒于已知的偏差給出一個對將來測試方法的說明解釋。
5.2  由于針織面料具有較高的伸長性能，建議不采用本實驗方法。
5.3  對于強度超過200N/cm的織物，建議將本訪法修正一些技術參數后進行測試，但測試中需要特別注意。
5.4  本測試程序可測定干態或濕態的待測織物。
5.5  采用不同類型的儀器得到的強力數據無可比性。當需要對不同類型的儀器的測試結果做對比時，應盡可能調整儀器，使得斷裂時間在20±3秒之間，否則得到的測試結果可能會差得很遠。
5.6  本方法采用等速伸長試驗儀進行測試，但一旦發生爭執時，購買者和供應商如果達成一致意見，可將測試速度予以調整，盡可能將試樣的斷裂時間控制在20±3秒之間。
5.7 抓樣法測試程序適合測定織物的有效強度，既包含夾持部位紗線強力和輔助織物上與其鄰近的紗線一起的總強力。抓樣法測試所得斷裂強力不只是夾在彈簧夾上的紗線強力的反映，不能用來直接對比紗線的強力。抓樣法測試取樣方便快捷，但需要的測試布較多。由于輔助織物的數量取決于織物的類型和結構，抓樣法和條樣法的測試結果不可以簡單的相互換算。
5.8 改良抓樣法測試程序適合測定織物斷裂強力，這些織物需扯邊紗后測試，但某些織物受力后容易進一步散紗，這樣采用修正抓樣法較好。本測試方法特別適合測定強力較高的織物。
6 儀器設備、試劑和面料
6.1  符合ASTM D76規定的CRT、CRL或CRT類型拉伸測試儀，這些儀器必須具備一定的測定量程，可顯示斷裂強力、伸長率，保持300±10毫米/分鐘的速度運行。或者通過變速裝置，可調整傳動裝置或者更換重力來控制斷裂時間在20±3秒之間。
6.2  夾具   每個夾頭夾面一般為金屬或其他協商好的材料，其夾面必須平滑、平整。在鐵夾具夾持樣品時，為防止損傷織物，一般再貼一層膠皮。前后兩夾面必須平行，上下兩夾面的中心線應與受力方向一致。
6.2.1 抓樣法中，前夾鉗膠面垂直于受力方向，寬度為25±1毫米，平行于拉力方向的寬度不能低于25毫米，但不能大余50毫米。后夾鉗膠面寬度在和試樣相配的前提下盡可能地寬一點，一般而言，后夾鉗越大則前后夾鉗越容易相配好。
注2：前（上）夾鉗面的大小尺寸為25×50mm與25×25 mm所測樣品得到的結果是不一樣的。對于許多的面料，采用尺寸為25×50mm的夾鉗面，能有效地減少試樣的滑動，使樣品夾得更緊。兩個夾鉗面的尺寸確定后，測試中的所有試樣必需用相同尺寸的鉗面，在報告中都必須注明。
6.2.2 修正抓樣法中前夾鉗尺寸為25×50毫米或更大，并且其長邊平行于受力方向。后夾鉗的尺寸應該為50×50毫米或更大。
6.3 輔助金屬夾，重170g，寬度至少100毫米。
6.4 濕態測試用的蒸餾水。
6.5 濕態測試用的非離子潤濕計。
6.6 浸濕待測樣品用的容器（可以用燒杯代替）。
6.7 用來校驗儀器設備用的標準測試布。
6.8 兩根直徑10毫米，長125毫米不銹鋼別針。
7 取樣
7.1 批樣——取一批適合使用材料規范作講的樣品，按照以下取樣規則隨機抽取所需數量的試樣：

      注3：在取樣的數量及其原則中，買賣雙方應考慮由于卷和卷間以及同一卷中織物的質量差異，在盡可能性減少買賣雙方的風險及質量下，使得取樣更合理。
7.2  實驗室取樣：從批樣的每一卷布抽取樣品用于測試，剪取整幅卷布沿著儀器方向長一米的織物作為試樣。
    注4：如果抽取一塊巴掌大小織物（指布很小）做測試的話，只能代表這塊小樣的質量，不能代表這一卷或整批的質量，說明我們取樣應盡可能地大一點。
7.3  測試樣品：每一次測試取樣一般經向選取5塊，緯向選取8塊樣品測試。
7.3.1  測試條件包含以下方面：
7.3.1.1  標準條件下測試經向強力（指在恒濕恒濕下進行）；
7.3.1.2  在21℃測試濕態試樣經向強力；
7.3.1.3  標準條件下測試緯向強力；
7.3.1.4  在21℃測試濕態試樣緯向強力；
7.3.2   若要測定等速斷裂強力或一些不了解斷裂情況的織物，必須額外再準備2～3組樣品作預測試，以確定適當的測試速度。
8.  調濕
8.1 在標準條件下調濕測試（指恒溫恒濕）。
8.1.1 如果試樣的實際回潮率較標準回潮率（我們習慣叫公定回潮率）高，建議先按照ASTM D1776 進行預調濕。
8.1.2 將試樣置于符合ASTM D1776規定環境下調濕（溫度21±1℃，相對濕度65±2%），一般認為在2個小時以內，當試樣的重量增加不超過0.1%時，即可認為充分調濕，可以開始測試。
注5：實際的測試中，試樣常常不以重量是否變化來決定是否達到回潮平衡(是否充分調濕)。另外如果按照規定的時間去調濕不被認可而發生爭執時，可以將測試樣品放在標準大氣中多調濕一段時間，讓試樣在測試前*充分調濕，下面是一些纖維的建議調濕時間：  

上述參考時間是將單層樣品充分散開放置在標準條件下得到的大概數據。對于一些厚重的布一般需更長的調濕時間。如果織物含兩種以上的纖維成分，調濕時間請以需調濕較長時間為準。
8.2 濕態試樣
在室溫下，將試樣浸入去離子水中，直至*浸濕，為了更充分浸濕試樣，可在去離子水中需加入不超過0.05%含量的非離子潤濕劑，使試樣*浸濕。從水中取出試樣后，應盡快在2分鐘之內將樣品測完。
注6：試樣浸泡在水中應盡可能*浸濕直到試樣的濕態斷裂強力穩定為止。為了防止不必要的爭議，建議規定浸濕時間為1小時。
8.2.2 由于試樣中可能存在膠質、涂層或拒水助劑而使得試樣不能均勻的浸濕，這時需特別注意測試程序。
8.2.3 如果要求在沒有膠質、拒水助劑的情況下測試濕態強力，則在測試前，參照ASTM D629采用適當的方法，在不影響織物正常強力的前提下除去膠質、拒水助劑等。
9. 樣品準備
9.1 通則
9.1.1沿著試樣長邊平行于測試方向（經向或緯向）剪取試樣，或者兩個方向均取樣。在實際中一般經向、緯向均需取樣測試。取樣時需特別注意所取樣應盡可能成斜對角取樣，所有樣品不含有相同經紗或相同緯紗，或者每種試樣取自不同機器不同橫向面積。另外，緯向取樣使包含紗線應盡可能隔開距離大一點。經緯取樣時，盡可能避開布邊并在離布邊有寬度的十分之一以外取樣。
9.2 抓樣法（G）
9.2.1 剪取試樣大小為(100±1)毫米×150mm，長邊平行于測試方向（經向或緯向）和拉力方向。
注7：試樣的長度應根據夾鉗的類型而定。另外，試樣應足夠長，這樣試樣兩端能延伸出夾頭鉗至少10mm，可按照下列公式計算試樣的長度：
試樣長度（mm）=C+2W
C=隔距（75mm）+ 夾鉗兩端突出長度（20mm）
W = 2×夾鉗的受力方向的寬度（mm）
抓樣法一般的夾鉗寬度不少于25mm，這樣試樣長度應為：75+20+2×25=145mm
9.2.2 在平行于長邊方向距離一邊37±1mm畫一條線，作為夾持試樣的標志線。
9.3 修正抓樣法（MG）
9.3.1 按 9.2.1和 9.2.2描述剪取修正抓樣法試樣。
9.3.1.1 對于強力很高的織物的取樣，一般長邊長度不少于400mm，并按9.2.2方法做好標志線。
9.3.2  在每塊試樣兩邊沿中央垂直于待測紗線剪取2個缺口，所有長紗除了由中心25±1mm組成的試樣，見修正抓樣法試樣圖1。
9.3.2.1 當試樣每英寸的紗少于25根時，應盡量接近25毫米的紗線總數（自然數計量）未被切斷，測試結果應該調試成25毫米的數量。
9.4 當除了需測定濕態樣品的斷裂強力，還需測定預調濕織物斷裂強力時，測試要多取一倍長度的試樣。為了便于結果對比，一般可先剪取試樣一般長度2倍的樣品。然后在樣品兩端編號，在中央交叉（十字）狀一分為二，一半做標準條件調濕下的測試，另一半可用來測定濕態下的強力。因為這兩種測試樣品含有相同的紗線組成，所以可直接給出預調濕樣品和濕態樣品斷裂強力的對比情況。
注8：當試樣在浸泡時會縮水較多時，必須注意濕測試樣品取樣比預調濕的干測試樣品應稍微長一點。
10. 儀器的準備、校準、驗證
10.1 拉伸強力機
10.1.1 根據生產廠家的操作說明及10.1.2至10.1.4給出的條件準備儀器。
10.1.2 設置兩夾鉗之間的有效距離（隔距）為75±1mm。
10.1.3 選擇儀器拉力測試量程為滿刻度的10%-90%之間校正儀器。
10.1.4 除特殊情況以外選擇測試儀器載荷速度為300±10mm/min。
10.2  夾頭要求
10.2.1 檢查夾鉗是否平整，前后夾鉗是否平行。  
10.2.2 制作三明治樣（夾心）的四層紙樣，背靠背放置兩層復寫紙，再放另一層白色薄紙（或者將*層白紙折疊在兩層復寫紙上面）
10.2.3 將夾心紙樣在正常氣壓下夾持于前后鉗之間。
10.2.4 取下夾心紙樣，查看薄紙上夾鉗的印痕是否均勻一致。  
10.2.5 如果印痕不完整或不規則（一般應為25.4*25.4mm的正方形），請調整夾鉗，重新確認。
注9：印痕不規則可能的原因是：表面接觸、金屬表面或者夾面涂層、預調濕、壓力大小。
10.3 整個儀器操作系統的校驗
10.3.1 用抓樣法測試一塊已知斷裂強力和伸長率數據的標準織物來校驗儀器的性能（含載荷傳感器、伸長性、夾頭系統及測試數據收集系統）。上述校驗建議每周一次。另外，一旦儀器換夾頭系統或載荷傳感器（尤其是增加拉力時），則必須對整個操作系統作一次校驗。
10.3.2 根據標準織物的斷裂強力及伸長性能，選定儀器的量程。
10.3.3 根據9描述的情況準備標準織物的測試樣。
10.3.4 選擇合適的壓力并夾持試樣，在試樣與夾頭夾持交叉處劃一直線，啟動儀器看所夾持的試樣是否離開夾持點滑動，如果有的話，可調高氣夾的壓力。若氣壓調到zui高時仍不能夾住試樣，可在夾鉗上增加一襯墊或試樣夾持處作涂層處理，以防止試樣打滑。
10.3.5 按照測試程序11進行標準織物測試。
10.3.6 計算標準織物的斷裂強力及伸長率，并計算其平均值和標準偏差。
10.3.7 將數據與前面的結果做對比，如果差異在允許范圍之外，重新調試找出差異所在。
11. 測試程序
11.1 沿先前夾持試樣標志線將樣品夾于上、下夾鉗之間，剛好有相同長度的試樣延伸出夾鉗口的末端。通過標志線可以確保機織物中相同長度的紗線夾持在兩個夾鉗中，并且夾持方向和受力方向不應存在角度，這樣試樣在夾鉗寬度內受力才會均勻。
11.1.1 對于一些強度很高的織物，按照上述方法一般很難夾牢，為防止打滑，可以在試樣上兩端各加一輔助鋼棒，如果需要在兩鉗口中加上襯墊。夾緊夾鉗使壓力沿著前面夾鉗鉗口表面分布。同時注意氣夾的力不要太大，否則在前夾處容易造成試樣斷裂，但氣夾也不可太松，否則會造成試樣滑動和后夾鉗口處式樣的斷裂。
11.2 樣品的伸長與初始試樣長度有關，受應用在測試儀器安裝試樣的預張力影響。如果需要測試試樣的伸長率，將試樣放在儀器上部夾鉗口，在將試樣末段夾在下面夾鉗中之前，給試樣施加均勻的預加張力，讓試樣有一定的伸長，但伸長率不可超過總伸長的0.5%。
11.2.1 為了能達到均勻一致的預加張力，可在試樣的末端夾上輔助金屬夾，使其位于測試儀器的下端夾鉗的下面，待夾緊下端夾鉗后再移去輔助金屬夾塊。
11.3 可在試樣與夾鉗交叉處前面邊緣畫一橫線以檢查測試中試樣是否有滑動。如果試樣有滑動，則所畫橫線和夾鉗邊緣會有段距離。
11.4 啟動儀器并拉斷試樣。
11.5讀取并記錄斷裂強力，如果需要也可記錄試樣的伸長率。要分別記錄經紗和緯紗的實驗結果。
11.5.1 有些儀器連接電腦，數據可在電腦中讀取。
11.6 如果試樣出現滑動，在夾鉗附近斷裂或優于其它原因，使得其結果明顯地低于試樣平均結果，舍棄這組數據并重新取樣測試，直到獲得所需數目的平均斷裂強力。
注10：數據是否舍棄應根據觀察試樣斷裂情況及試樣本身的情況而定。如果有其它標準規定舍棄斷裂數據，如在夾頭5mm以內斷裂或者結果在所有其他斷裂強力平均值50%以下的數據均應舍棄。除非確認有問題，否則其它數據均不應該舍棄。
11.7 如果有的織物在夾頭附近滑動或超過25%的試樣出現在夾頭5mm以內斷裂，應按照以下原則予以修改測試參數，一旦修改報告中需注明修改的具體情況。
11.7.1 夾鉗可以加襯墊。
11.7.2 在試樣夾持處可以進行涂層處理。
11.7.3 夾鉗面可能需要進行修整。
注11：試樣在夾鉗附近斷裂，一般很難地分析出原因。如果由于夾鉗的原因造成試樣斷裂，這個數據應舍棄。如果試樣在夾鉗附近的斷裂是由于試樣弱點隨機分布造成，這些數據不應該舍棄。有些在夾鉗附近斷裂是由于因夾持關系而使試樣在拉伸時，試樣在夾鉗附近的部位收縮受限制而使相對壓力增加，從而容易斷裂。對于這種情況的斷裂是不可避免的，應是這類型測試的一個特征，這種現象經常在抓樣法測試中出現。
11.8 對于濕態測試，有縮水現象的試樣經過校正后，試樣中預調濕紗線和濕態紗線的數量應該在干燥和預調濕之后決定。具體可參考ASTM D1059。
12. 計算
12.1 斷裂強力——每個試驗樣品和測試條件下的數據，取斷裂強力即儀器顯示的zui大載荷并認為正常的結果予以平均。
12.2表觀伸長率——測定試樣在斷裂強力時的表觀伸長率，除非規定了其他強力。從斷裂強力—伸長曲線開始處測量長度的增加，曲線上的點代表斷裂強力，或其他的強力，這些在手繪制曲線上得到。表觀伸長率表示增加的長度占原是長度的百分比。計算時其的原始長度一般指隔距（75mm）。
12.2.1每種情況下，取試驗結果表觀伸長率的平均值，例如斷裂強力處的伸長率或其它力值下的情況。
12.3  濕態下試樣斷裂強力的修正：
12.3.1 在抓樣法浸泡試樣測試中，對于試樣存在縮水情況的品種，為補償其斷裂強力可根據如下公式予以修正：S = (L×C) / W  
S：  濕態試樣的斷裂強力的修正值；
L：  預調濕試樣的斷裂強力；
C：  預調濕狀態下紗的根數（可認為是密度）；
W：  濕態下紗的根數（可認為是密度）。
12.3.2當濕處理后對比預調濕和濕態試樣的斷裂強力時，如果由于浸泡使得試樣出現縮水，相同的試樣在濕處理前，一般應做以上修正。
13. 報告
13.1  注明測試方法ASTM D5034，樣品描述及取樣方法。
13.2  對每一個實驗測試報告需以下信息：
13.2.1 產生可接受斷裂的試樣在每種情況下的平均斷裂強力；
13.2.2 如有需要，報告平均斷裂伸長率；
13.2.3 每種測試情況下的取樣數量；
13.2.4 測試樣品和所用儀器的類型；
13.2.5 測試中斷裂強力的zui大值；
13.2.6 預加張力；
13.2.7 夾鉗的尺寸；
13.2.8 夾鉗襯墊的類型、試樣在夾持處是否已修整或夾面是否已修整（指防打滑時）。
13.2.9  如果試樣夾持部位紗線少于25根，請出示具體紗線根數。
13.2.10 如有需要，列出平均斷裂時間。
13.2.11 列出恒溫恒濕狀態和濕態兩種條件下的測試結果。
13.2.12 如果采用濕態測試法，其縮水率是否在允許范圍之內。
13.2.13 如其縮水超出允許范圍，其結果是否修正，并注明其具體程序。
14. 精度和偏差
15. 關鍵詞
15.1 斷裂強力、伸長率、織物、無紡布、機織物

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