在紡織品、絲綢及皮革等材料的質(zhì)量檢測(cè)中，耐破強(qiáng)度是一個(gè)基礎(chǔ)指標(biāo)。它反映了材料在垂直外力作用下，抵抗破裂的能力。而完成這一測(cè)試的核心設(shè)備，就是耐破強(qiáng)度測(cè)試儀。本文以絲綢、棉布、皮革等柔性片狀材料為測(cè)試對(duì)象，詳細(xì)介紹這類(lèi)設(shè)備的工作原理和測(cè)試過(guò)程。

一、耐破強(qiáng)度測(cè)試的基本原理

1.1 什么是耐破強(qiáng)度？

耐破強(qiáng)度是指材料在單位面積上所能承受的、垂直于試樣表面的均勻增大的最大壓力，通常以千帕表示。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是用一定面積的頂桿或膠膜，從材料的一面施加壓力，直到材料被頂破的那一刻，所測(cè)得的壓力值。

對(duì)于絲綢、棉布等紡織品，耐破強(qiáng)度反映了面料在穿著、使用過(guò)程中抵抗局部擠壓和沖擊的能力。這一指標(biāo)對(duì)于服裝、家紡、工業(yè)用布等產(chǎn)品的質(zhì)量控制有一定參考價(jià)值。

1.2 測(cè)試的基本原理

耐破強(qiáng)度測(cè)試的核心原理可以概括為：將試樣夾持在上下夾盤(pán)之間，通過(guò)液壓或氣壓系統(tǒng)，在試樣下方施加均勻增大的壓力，使試樣鼓起變形，直至破裂，記錄破裂瞬間的最大壓力值。

這個(gè)壓力值包含了兩個(gè)部分：

1. 實(shí)際使試樣破裂所需的壓力：這是測(cè)試的目標(biāo)數(shù)據(jù)

2. 膠膜變形所需的壓力：這是系統(tǒng)固有的阻力，需要通過(guò)校準(zhǔn)扣除或由儀器自動(dòng)補(bǔ)償

目前主流的測(cè)試方法源自繆綸法，該方法自上世紀(jì)起就在造紙和紡織行業(yè)得到應(yīng)用，并被多個(gè)國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)采納。

二、耐破強(qiáng)度測(cè)試儀的主要結(jié)構(gòu)

了解工作原理之前，先認(rèn)識(shí)設(shè)備的主要組成部分。一臺(tái)典型的耐破強(qiáng)度測(cè)試儀通常包括以下幾個(gè)核心單元：

2.1 夾持系統(tǒng)

由上下兩個(gè)同心夾盤(pán)組成，上夾盤(pán)固定或可升降，下夾盤(pán)通常固定。夾持系統(tǒng)的作用是將試樣牢固地夾緊，確保測(cè)試過(guò)程中試樣不會(huì)滑動(dòng)。夾持力可由氣動(dòng)或手動(dòng)方式提供。

2.2 加壓系統(tǒng)

包括液壓油缸、活塞和傳壓介質(zhì)（通常為甘油）。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞，使甘油以恒定速度被壓入膠膜下方的空間，從而推動(dòng)膠膜鼓起并頂向試樣。

2.3 膠膜

位于下夾盤(pán)中間，是一塊具有彈性的橡膠薄膜。它起到將液壓傳遞到試樣的作用，同時(shí)保護(hù)液壓系統(tǒng)不與試樣直接接觸。

2.4 壓力傳感器

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力變化，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)處理單元。

2.5 數(shù)據(jù)處理與顯示單元

接收壓力傳感器傳來(lái)的信號(hào)，進(jìn)行處理、計(jì)算，并將結(jié)果顯示在屏幕上。同時(shí)控制整個(gè)測(cè)試流程的自動(dòng)運(yùn)行。

2.6 打印與輸出單元

內(nèi)置微型打印機(jī)，可輸出測(cè)試報(bào)表。部分設(shè)備還配備通訊接口，用于連接電腦進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

三、耐破強(qiáng)度測(cè)試的工作過(guò)程

耐破強(qiáng)度測(cè)試的全過(guò)程可以分為以下幾個(gè)步驟：

第一步：試樣準(zhǔn)備與夾持

1. 將待測(cè)的絲綢、布料或皮革試樣平鋪在下夾盤(pán)上，確保覆蓋整個(gè)夾盤(pán)面積且無(wú)褶皺

2. 降下上夾盤(pán)，施加設(shè)定的夾持力將試樣夾緊。夾持力的大小需適當(dāng)，既要防止試樣滑動(dòng)，又要避免壓潰試樣邊緣

第二步：加壓與變形

1. 啟動(dòng)測(cè)試，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)活塞以恒定速度（通常為95±5ml/min或170±15ml/min，視測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)而定）向油缸內(nèi)壓入甘油

2. 甘油被壓入膠膜下方的空間，膠膜開(kāi)始鼓起并接觸試樣

3. 隨著壓力持續(xù)增大，膠膜推動(dòng)試樣一起向上鼓起，試樣逐漸拉伸變形

第三步：破裂與數(shù)據(jù)采集

1. 當(dāng)壓力達(dá)到試樣所能承受的極限的時(shí)候，試樣瞬間破裂

2. 壓力傳感器捕捉到破裂瞬間的壓力峰值

3. 數(shù)據(jù)處理單元記錄下這一最大值，即為該試樣的耐破度

第四步：復(fù)位與結(jié)果顯示

1. 試樣破裂后，系統(tǒng)自動(dòng)泄壓，活塞復(fù)位，膠膜恢復(fù)原狀

2. 測(cè)試結(jié)果在顯示屏上顯示

3. 可打印測(cè)試報(bào)表或通過(guò)通訊接口導(dǎo)出數(shù)據(jù)

第五步：多次測(cè)試與數(shù)據(jù)處理

由于材料本身可能存在不均勻性，通常需要對(duì)同一批樣品進(jìn)行多次測(cè)試（一般不少于5次），計(jì)算其平均值作為該批材料的耐破強(qiáng)度值。儀器會(huì)自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

四、測(cè)試過(guò)程中的關(guān)鍵控制因素

4.1 加壓速度

加壓速度是影響測(cè)試結(jié)果的重要因素。速度過(guò)快，材料沒(méi)有充分變形，測(cè)試值可能偏高；速度過(guò)慢，材料蠕變效應(yīng)明顯，測(cè)試值可能偏低。因此，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同材料的加壓速度有明確規(guī)定：

• 紙張、薄型紡織品：95±5ml/min（參考GB/T 454、ISO 2758）

• 紙板、厚型紡織品、皮革：170±15ml/min（參考GB/T 1539、ISO 2759）

4.2 夾持力

夾持力不足，試樣在測(cè)試過(guò)程中可能滑動(dòng)，導(dǎo)致壓力無(wú)法作用于試樣，測(cè)試值偏低；夾持力過(guò)大，可能損傷試樣邊緣，同樣影響結(jié)果的準(zhǔn)確性。通常，紙板測(cè)試要求夾持力大于690kPa，紡織品可適當(dāng)調(diào)整。

4.3 膠膜狀態(tài)

膠膜是直接接觸試樣的部件，其彈性狀態(tài)直接影響壓力傳遞。使用一段時(shí)間后，膠膜會(huì)逐漸變硬或失去彈性，需要定期更換。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)膠膜阻力有明確要求：凸出10mm時(shí)阻力應(yīng)在170-220kPa范圍內(nèi)，凸出18mm時(shí)阻力應(yīng)在250-350kPa范圍內(nèi)。

4.4 系統(tǒng)密封性

液壓系統(tǒng)的密封性直接關(guān)系到壓力能否有效建立。如果系統(tǒng)存在泄漏，加壓速度會(huì)受影響，測(cè)試值可能偏低。良好的密封性要求：在測(cè)量上限值，1分鐘內(nèi)壓降小于10%Pmax。

4.5 試樣狀態(tài)

試樣的溫濕度狀態(tài)也會(huì)影響測(cè)試結(jié)果。對(duì)于吸濕性較強(qiáng)的絲綢、棉布等材料，測(cè)試前需要在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度環(huán)境（溫度23±2℃，濕度50±5%RH）中放置一段時(shí)間，使試樣達(dá)到水分平衡狀態(tài)。

五、絲綢布料測(cè)試的特別說(shuō)明

5.1 絲綢材料的特點(diǎn)

絲綢屬于輕薄型紡織品，纖維細(xì)長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松。其耐破強(qiáng)度測(cè)試與紙板相比有以下特點(diǎn)：

• 測(cè)試值通常較低，一般在200-800kPa范圍

• 試樣拉伸變形較大，破裂前有明顯的鼓包

• 材料各向異性明顯，經(jīng)緯向強(qiáng)度可能不同

5.2 測(cè)試要點(diǎn)

1. 量程選擇：絲綢材料耐破度較低，應(yīng)選擇低壓型耐破度儀（0-2000kPa量程），以獲得較好的測(cè)試精度

2. 夾持力調(diào)整：絲綢較薄軟，夾持力不宜過(guò)大，避免壓潰試樣

3. 取樣位置：應(yīng)在經(jīng)緯方向分別取樣測(cè)試，全面評(píng)估材料性能

4. 多次測(cè)試：絲綢材料均勻性可能不如紙板，需要適當(dāng)增加測(cè)試次數(shù)

5.3 皮革材料的測(cè)試

皮革材料與絲綢、布料又有不同：

• 厚度較大，強(qiáng)度較高，耐破度可達(dá)1000-3000kPa以上

• 材料各向異性明顯，不同部位強(qiáng)度差異較大

• 破裂過(guò)程可能不是瞬間完成，而是先出現(xiàn)裂紋后逐漸擴(kuò)大

對(duì)于皮革測(cè)試，建議：

• 選擇適當(dāng)量程的設(shè)備（0-3000kPa或更大）

• 取樣時(shí)標(biāo)注部位，便于追溯

• 觀察破裂形態(tài)，如有異常需記錄

六、儀器選型對(duì)測(cè)試工作的影響

了解工作原理后，在選擇設(shè)備時(shí)可以考慮以下幾個(gè)方面：

6.1 量程匹配

根據(jù)主要測(cè)試材料的耐破范圍選擇合適的量程。例如：

• 主要測(cè)試絲綢、薄型布料：選擇0-2000kPa量程

• 主要測(cè)試普通棉布、帆布：選擇0-3000kPa量程

• 主要測(cè)試皮革、厚型織物：選擇0-5000kPa量程

6.2 加壓速度控制

確認(rèn)設(shè)備是否具備準(zhǔn)確的加壓速度控制功能，能否按照對(duì)應(yīng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求穩(wěn)定運(yùn)行。

6.3 夾持方式

根據(jù)測(cè)試頻率選擇合適的方式：

• 氣動(dòng)夾持：操作相對(duì)便捷，夾持力穩(wěn)定，適合頻繁測(cè)試

• 手動(dòng)夾持：結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，適合偶爾測(cè)試

6.4 數(shù)據(jù)記錄功能

根據(jù)數(shù)據(jù)管理需求，選擇具備存儲(chǔ)、打印、通訊等功能的設(shè)備。

6.5 膠膜配件供應(yīng)

膠膜屬于消耗品，需要定期更換。了解廠家膠膜配件的供應(yīng)情況和更換周期，便于后期維護(hù)。

七、結(jié)語(yǔ)

耐破強(qiáng)度測(cè)試儀的工作原理，本質(zhì)上是模擬材料在實(shí)際使用中承受局部擠壓的過(guò)程。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)試方法，將材料的這一力學(xué)性能轉(zhuǎn)化為可量化的數(shù)據(jù)，為材料選擇、工藝控制和產(chǎn)品驗(yàn)收提供參考依據(jù)。

對(duì)于絲綢、布料、皮革等柔性材料的檢測(cè)，理解其工作原理不僅有助于正確使用設(shè)備，也能幫助我們更好地理解測(cè)試結(jié)果的意義。在日常工作中，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范操作、定期維護(hù)設(shè)備、正確解讀測(cè)試數(shù)據(jù)，可以讓這一檢測(cè)工具更好地服務(wù)于質(zhì)量控制工作。