Wytrzymałość na rozciąganie materiałów zgodnie z normą ISO 13934-1
Wstęp
Każdego dnia zakładamy na siebie różne ubrania, zależnie od pory roku, pory dnia, sytuacji oraz otoczenia. Na przykład w letnie dni zakładamy przewiewne T-shirty, a zimą kurtki pomagające utrzymać nam ciepło ciała. Podobnie przygotowując się do ciężkiej pracy wybieramy wytrzymałe ubrania robocze, które nie utrudniają poruszania się. Zależnie od tego, na jakie wartości położony jest nacisk np. komfort, funkcjonalność czy wygląd, oczekujemy różnych cech od ubrania, a nowe ubrania są produkowane każdego dnia.
Ponieważ ubranie również jest produktem, to wymaga ono zbadania wytrzymałości w celu zapewnienia określonego poziomu jakości. Norma ISO 13934 opisuje metody pomiaru wytrzymałości na rozciąganie tkanin oraz dzianin, które stanowią niezbędny element życia codziennego. Norma ISO 13934-1 opisuje metodę paska, a ISO 13934-2 metodę grab. Wytrzymałość na rozciąganie uzyskana metodą paska jest proporcjonalna do szerokości próbki oraz liczby nitek unieruchomionych w uchwycie, więc jest to metoda odpowiednia przy rozpatrywaniu wytrzymałości nitki składowej. Niniejsza nota aplikacyjna przedstawia przykład testu rozciągania materiału metodą paska, zgodnie z normą ISO 13934-1.
System pomiarowy
Tabela 1 zawiera informacje dotyczące systemu pomiarowego. Do tego testu wykorzystano precyzyjną uniwersalną maszynę wytrzymałościową Shimadzu AGS-X, wyposażoną w uchwyty pneumatyczne bocznego zacisku. Norma ISO 13934-1 zaleca gładkie i płaskie powierzchnie wkładek uchwytu, jednakże aby zapobiec wyślizgiwaniu się oraz zerwaniu w uchwytach, wkładki mogą być również nacinane lub pofalowane. Dodatkowo można wykorzystać zewnętrzne materiały w roli przekładek, aby poprawić chwyt próbki, materiałami takimi mogą być: papier, skóra, tworzywo sztuczne lub guma. Ponadto w przypadkach, gdy uchwyty bocznego zacisku nie pozwalają na uniknięcie wyślizgiwania się próbki lub zerwania w uchwycie, często odpowiednim rozwiązaniem są uchwyty kabestanowe. W przedstawionym teście wykorzystano wkładki faliste o promieniu 5 mm.
| Uniwersalna maszyna wytrzymałościowa | Shimadzu AGS-X |
| Czujnik siły | 5 kN |
| Uchwyty | Pneumatyczne bocznego zacisku (5 kN) |
| Wkładki uchwytów | Faliste o promieniu 5 mm |
| Oprogramowanie | Shimadzu Trapezium™X (Single) |
Tabela 2 wskazuje ustawione parametry testu. ISO 13934-1 określa prędkość w zależności od wydłużenia próbki przy maksymalnej sile jak pokazano poniżej.
Wydłużenie mniejsze niż 8%
20 mm/min (10%/min dla bazy pomiarowej 200 mm)
Wydłużenie pomiędzy 8% oraz 75%
100 mm/min (50%/min dla bazy pomiarowej 200 mm)
Wydłużenie ponad 75%
100 mm/min (100%/min dla bazy pomiarowej 100 mm)
| Prędkość testu | 100 mm/min |
| Długość bazy pomiarowej | 200 mm |
| Obciążenie wstępne | Brak |
| Wymiary próbek | Szerokość 50 mm × Długość 300 mm |
| Rodzaje próbek | (1) Czerwony materiał gingham |
| (2) Niebieski materiał gingham | |
| (3) Materiał pościelowy | |
| (4) Materiał z wzorem japońskim | |
| Liczba próbek | n = 3 |
Jak pokazano na rysunku 1, po wycięciu próbki usunięto w przybliżeniu równą liczbę nitek z obu stron próbki, w celu uzyskania ustalonej szerokości.
Rys. 1 Rysunek schematyczny próbki do testu metodą paska
Rysunek 2 przedstawia fotografię wykonaną w trakcie testu. W tym przypadku badano wytrzymałość w kierunku wątku i osnowy dla czterech rodzajów próbek.
Rys. 2 Zdjęcie wykonane podczas testu
Wyniki testów
Rys. 3 zawiera uzyskane krzywe rozciągania. Norma ISO 13934-1 ustala poniższe kryteria dla określenia, czy należy uznać uzyskany wynik, czy go odrzucić.
Wyślizgiwanie się próbki z uchwytów
Jeśli próbka wysuwa się asymetrycznie lub o więcej niż 2 mm na linii zacisku, wynik powinien zostać odrzucony.
Zerwanie w uchwycie
Jeśli zerwanie nastąpiło w odległości do 5 mm od linii zacisku uchwytu, to jest to zerwanie w uchwycie. Jeśli w trakcie testu zakończonego zerwaniem w uchwycie uzyskano maksymalną siłę wyższą niż najniższa wartość uzyskana przy „normalnym” zerwaniu, to taki wynik można przyjąć.
Poprzez zastosowanie wkładek pofalowanych o promieniu 5 mm, możliwe było wykonanie testu bez zerwania w uchwycie. Tabela 3 podsumowuje wyniki testów. W tych testach widoczna jest wyraźna różnica w wytrzymałości pomiędzy dwoma kierunkami badania (osnowa i wątek).
| Próbka | Kierunek badania | Wytrzymałość [N] | Wydłużenie [%] |
|---|---|---|---|
| (1) Czerwony materiał gingham | Osnowa | 416 | 23,1 |
| Wątek | 268 | 8,91 | |
| (2) Niebieski materiał gingham | Osnowa | 411 | 17,0 |
| Wątek | 280 | 13,4 | |
| (3) Materiał pościelowy | Osnowa | 333 | 6,99 |
| Wątek | 319 | 29,8 | |
| (4) Materiał z wzorem japońskim | Osnowa | 442 | 5,66 |
| Wątek | 323 | 34,6 |
Rys. 3 Wyniki testów
Podsumowanie
Testy rozciągania wykonano na materiałach tekstylnych zgodnie z normą ISO 13934-1 z wykorzystaniem uniwersalnej maszyny wytrzymałościowej. W testach wytrzymałości tekstyliów kluczowy jest dobór odpowiednich uchwytów i wkładek, aby możliwe było wykonanie testów w poprawny sposób. Niniejsza nota aplikacyjna przedstawia przykład z wykorzystaniem tylko pofalowanych wkładek (R5), ale oprócz tego nasza firma może zaoferować wiele rodzajów wkładek, dopasowanych do badanego materiału.
Zapoznaj się z naszą pełną ofertą maszyn wytrzymałościowych >>
Autor aplikacji: Yuki Kamei
