济南辰驰-丝绸布料耐破强度测试仪工作原理：从压力传递到数据输出

在纺织品、丝绸及皮革等材料的质量检测中，耐破强度是一个基础指标。它反映了材料在垂直外力作用下，抵抗破裂的能力。而完成这一测试的核心设备，就是耐破强度测试仪。本文以丝绸、棉布、皮革等柔性片状材料为测试对象，详细介绍这类设备的工作原理和测试过程。

一、耐破强度测试的基本原理

1.1 什么是耐破强度？

耐破强度是指材料在单位面积上所能承受的、垂直于试样表面的均匀增大的最大压力，通常以千帕表示。简单来说，就是用一定面积的顶杆或胶膜，从材料的一面施加压力，直到材料被顶破的那一刻，所测得的压力值。

对于丝绸、棉布等纺织品，耐破强度反映了面料在穿着、使用过程中抵抗局部挤压和冲击的能力。这一指标对于服装、家纺、工业用布等产品的质量控制有一定参考价值。

1.2 测试的基本原理

耐破强度测试的核心原理可以概括为：将试样夹持在上下夹盘之间，通过液压或气压系统，在试样下方施加均匀增大的压力，使试样鼓起变形，直至破裂，记录破裂瞬间的最大压力值。

这个压力值包含了两个部分：

1. 实际使试样破裂所需的压力：这是测试的目标数据

2. 胶膜变形所需的压力：这是系统固有的阻力，需要通过校准扣除或由仪器自动补偿

目前主流的测试方法源自缪纶法，该方法自上世纪起就在造纸和纺织行业得到应用，并被多个国际和国家标准采纳。

二、耐破强度测试仪的主要结构

了解工作原理之前，先认识设备的主要组成部分。一台典型的耐破强度测试仪通常包括以下几个核心单元：

2.1 夹持系统

由上下两个同心夹盘组成，上夹盘固定或可升降，下夹盘通常固定。夹持系统的作用是将试样牢固地夹紧，确保测试过程中试样不会滑动。夹持力可由气动或手动方式提供。

2.2 加压系统

包括液压油缸、活塞和传压介质（通常为甘油）。电动机驱动活塞，使甘油以恒定速度被压入胶膜下方的空间，从而推动胶膜鼓起并顶向试样。

2.3 胶膜

位于下夹盘中间，是一块具有弹性的橡胶薄膜。它起到将液压传递到试样的作用，同时保护液压系统不与试样直接接触。

2.4 压力传感器

实时监测液压系统内的压力变化，将压力信号转换为电信号传输给数据处理单元。

2.5 数据处理与显示单元

接收压力传感器传来的信号，进行处理、计算，并将结果显示在屏幕上。同时控制整个测试流程的自动运行。

2.6 打印与输出单元

内置微型打印机，可输出测试报表。部分设备还配备通讯接口，用于连接电脑进行数据管理。

三、耐破强度测试的工作过程

耐破强度测试的全过程可以分为以下几个步骤：

第一步：试样准备与夹持

1. 将待测的丝绸、布料或皮革试样平铺在下夹盘上，确保覆盖整个夹盘面积且无褶皱

2. 降下上夹盘，施加设定的夹持力将试样夹紧。夹持力的大小需适当，既要防止试样滑动，又要避免压溃试样边缘

第二步：加压与变形

1. 启动测试，电动机驱动活塞以恒定速度（通常为95±5ml/min或170±15ml/min，视测试标准而定）向油缸内压入甘油

2. 甘油被压入胶膜下方的空间，胶膜开始鼓起并接触试样

3. 随着压力持续增大，胶膜推动试样一起向上鼓起，试样逐渐拉伸变形

第三步：破裂与数据采集

1. 当压力达到试样所能承受的极限的时候，试样瞬间破裂

2. 压力传感器捕捉到破裂瞬间的压力峰值

3. 数据处理单元记录下这一最大值，即为该试样的耐破度

第四步：复位与结果显示

1. 试样破裂后，系统自动泄压，活塞复位，胶膜恢复原状

2. 测试结果在显示屏上显示

3. 可打印测试报表或通过通讯接口导出数据

第五步：多次测试与数据处理

由于材料本身可能存在不均匀性，通常需要对同一批样品进行多次测试（一般不少于5次），计算其平均值作为该批材料的耐破强度值。仪器会自动完成数据的统计计算。

四、测试过程中的关键控制因素

4.1 加压速度

加压速度是影响测试结果的重要因素。速度过快，材料没有充分变形，测试值可能偏高；速度过慢，材料蠕变效应明显，测试值可能偏低。因此，标准对不同材料的加压速度有明确规定：

• 纸张、薄型纺织品：95±5ml/min（参考GB/T 454、ISO 2758）

• 纸板、厚型纺织品、皮革：170±15ml/min（参考GB/T 1539、ISO 2759）

4.2 夹持力

夹持力不足，试样在测试过程中可能滑动，导致压力无法作用于试样，测试值偏低；夹持力过大，可能损伤试样边缘，同样影响结果的准确性。通常，纸板测试要求夹持力大于690kPa，纺织品可适当调整。

4.3 胶膜状态

胶膜是直接接触试样的部件，其弹性状态直接影响压力传递。使用一段时间后，胶膜会逐渐变硬或失去弹性，需要定期更换。标准对胶膜阻力有明确要求：凸出10mm时阻力应在170-220kPa范围内，凸出18mm时阻力应在250-350kPa范围内。

4.4 系统密封性

液压系统的密封性直接关系到压力能否有效建立。如果系统存在泄漏，加压速度会受影响，测试值可能偏低。良好的密封性要求：在测量上限值，1分钟内压降小于10%Pmax。

4.5 试样状态

试样的温湿度状态也会影响测试结果。对于吸湿性较强的丝绸、棉布等材料，测试前需要在标准温湿度环境（温度23±2℃，湿度50±5%RH）中放置一段时间，使试样达到水分平衡状态。

五、丝绸布料测试的特别说明

5.1 丝绸材料的特点

丝绸属于轻薄型纺织品，纤维细长，结构相对疏松。其耐破强度测试与纸板相比有以下特点：

• 测试值通常较低，一般在200-800kPa范围

• 试样拉伸变形较大，破裂前有明显的鼓包

• 材料各向异性明显，经纬向强度可能不同

5.2 测试要点

1. 量程选择：丝绸材料耐破度较低，应选择低压型耐破度仪（0-2000kPa量程），以获得较好的测试精度

2. 夹持力调整：丝绸较薄软，夹持力不宜过大，避免压溃试样

3. 取样位置：应在经纬方向分别取样测试，全面评估材料性能

4. 多次测试：丝绸材料均匀性可能不如纸板，需要适当增加测试次数

5.3 皮革材料的测试

皮革材料与丝绸、布料又有不同：

• 厚度较大，强度较高，耐破度可达1000-3000kPa以上

• 材料各向异性明显，不同部位强度差异较大

• 破裂过程可能不是瞬间完成，而是先出现裂纹后逐渐扩大

对于皮革测试，建议：

• 选择适当量程的设备（0-3000kPa或更大）

• 取样时标注部位，便于追溯

• 观察破裂形态，如有异常需记录

六、仪器选型对测试工作的影响

了解工作原理后，在选择设备时可以考虑以下几个方面：

6.1 量程匹配

根据主要测试材料的耐破范围选择合适的量程。例如：

• 主要测试丝绸、薄型布料：选择0-2000kPa量程

• 主要测试普通棉布、帆布：选择0-3000kPa量程

• 主要测试皮革、厚型织物：选择0-5000kPa量程

6.2 加压速度控制

确认设备是否具备准确的加压速度控制功能，能否按照对应测试标准的要求稳定运行。

6.3 夹持方式

根据测试频率选择合适的方式：

• 气动夹持：操作相对便捷，夹持力稳定，适合频繁测试

• 手动夹持：结构相对简单，成本较低，适合偶尔测试

6.4 数据记录功能

根据数据管理需求，选择具备存储、打印、通讯等功能的设备。

6.5 胶膜配件供应

胶膜属于消耗品，需要定期更换。了解厂家胶膜配件的供应情况和更换周期，便于后期维护。

七、结语

耐破强度测试仪的工作原理，本质上是模拟材料在实际使用中承受局部挤压的过程。通过标准化的测试方法，将材料的这一力学性能转化为可量化的数据，为材料选择、工艺控制和产品验收提供参考依据。

对于丝绸、布料、皮革等柔性材料的检测，理解其工作原理不仅有助于正确使用设备，也能帮助我们更好地理解测试结果的意义。在日常工作中，按照标准规范操作、定期维护设备、正确解读测试数据，可以让这一检测工具更好地服务于质量控制工作。