织物拉伸试验的测定方法和指标

（一）拉伸试验的测定方法和指标

织物拉伸断裂时所应用的主要指标有断裂强度、断裂伸长率、断裂功、断裂比功等。这些指标基本上与前述纤维和纱线拉伸断裂的指标意义相同。

1.拉伸断裂强度与断裂伸长率

对机织物拉伸断裂强度与断裂伸长的测定方法一般有扯边纱条样法、抓样法与剪切条样法三种。

（1）扯边纱条样法。将一定尺寸的织物试样扯去边纱到规定的宽度，并全部夹入夹钳内的一种测试方法，如图3-1-1（a）所示，然后在适宜的强力试验仪上进行，我国国家标准GB 3923—2013规定采用此法。在我国国家标准中许可采用三种类型强力试验机——等速伸长强力机（CRE）、等速牵引强力机（CRT）和等加负荷强力机（CRL）。但各种类型强力机都必须在相同的断裂时间下进行试验。试样的平均断裂时间为20±3s，但毛织物试样的平均断裂时间为30±5s。棉、蚕丝、麻类及其混纺织物试样的夹持长度为200mm，毛织物试样的夹持长度为100mm。测时施加于试样的预加张力按试样单位面积质量而定。每一样品的测试次数经、纬向各5条。

（2）抓样法。将一规定尺寸的织物的试样仅一部分宽度夹入夹钳内的一种试验方法，如图3-1-1（b）所示。

图3-1-1　织物拉伸断裂试验时试条的夹持方法

（3）剪切条样法。对部分针织品、缩绒织品、毡品、非织造布、涂层织品及其他不易扯边纱的织物，则采用剪切条样法。此法将剪切成规定尺寸的织物试样全部夹入夹钳内。

与抓样法相比，扯边纱条样法所得试验结果的不均匀率较小，所用试验材料比较节约，但抓样法的试样准备较容易，并且试验状态较接近实际使用情况，所得试验强度与伸长略高。

针织物的矩形试条在拉伸时，由于横向收缩，使试样在钳口附近撕断，影响试验的准确性。这种情况，对于合纤针织外衣试条则更为明显。为了改善这种情况，根据有关试验研究，以采用梯形或环形试条较好。图3-1-2（a）为梯形试条的形状，两端的梯形部分被钳口所夹持。图3-1-2（b）为环形试条的形状，虚线处为试条两端的缝合处。这两种试条的拉伸伸长均匀性比矩形试条好，因此，用来测定针织物的伸长率较为理想。如果要同时测定强度和伸长率，也以用梯形试条为宜。

图3-1-2　针织物拉伸断裂试验时试条的夹持方法

断裂强度是评定织物内在质量的主要指标之一。国家标准规定：本色棉布经纬向断裂强度的允许下公差为8%，超过8%将降为二等品。行业标准指出：精梳毛织物与化纤精梳毛织物断裂强度的允许下公差为10%，小于10%的为一等品，小于15%的为二等品。棉针织内衣标准中也规定了不同品种针织物的直、横向断强度允许公差范围。

此外，断裂强度指标常常用来评定织物日照、洗涤、磨损以及各种整理后对织物内在质量的影响。

涤纶在染整过程中受到浓碱与高温作用，如果工艺条件不当，往往使涤纶变质，使织物的伸长能力明显下降，影响穿着牢度，但此时织物的强度可能无显著变化。为此，行业标准中规定，涤/棉混纺印染成品织物的断裂伸长率作为内部控制指标。涤纶含量在60%以上的印染成品织物断裂伸长率的规定见表3-1-1。

表3-1-1　涤/棉印染成品织物的断裂伸长率

续表

通常分别沿织物的经纬向来测定强度与伸长率，但有时也沿其他不同方向测定，因为衣服的某些部位是在织物不同的方向上承受着张力。

与纤维、纱线的测试一样，织物强度与伸长率的测试，也应在恒温恒湿条件下进行。如果工厂在一般温湿度条件下进行快速测试，则可根据测试时的实际回潮率，用式3-1-1对本色棉布或针织内衣坯布的强度加以修正。

式中：P——修正后本色棉布或针织内衣坯布的强度，N；

P0——实测的本色棉布或针织内衣坯布的强度，N；

K——强度修正系数。

强度修正系数在国家标准中有规定。在上述修正中没有把温度的影响考虑在内，此外，不同原料的机织物或针织物，应根据原料特性分别进行修正。

2.织物的拉伸曲线

用附有绘图装置的织物强力仪进行拉伸试验时，可得到织物的拉伸曲线，如图3-1-3和图3-1-4所示。根据拉伸曲线，不仅可以知道织物的断裂强度与断裂伸长率，而且可以了解在整个受力过程中负荷与伸长的变化。织物的拉伸曲线特征与组成织物的纱线和纤维的拉伸曲线基本相似。棉织物与麻织物的拉伸曲线呈直线而略向上弯曲，毛织物与蚕丝织物的拉伸曲线有凸形特征。因此，棉、麻等织物的充满系数接近0.5而略小于0.5；毛、丝织物的充满系数大于0.5。化纤混纺织物的拉伸曲线保持所用混纺纤维的特性曲线形态，例如，65%高强低伸涤纶与35%棉混纺织物的拉伸曲线同高强低伸涤纶的拉伸曲线相似，而65%低强高伸涤纶与35%棉混纺织物的拉伸曲线与低强高伸涤纶的拉伸曲线接近。织物结构不同时，织物的拉伸曲线也会有一定差异。织物拉伸曲线和经纬向织缩率有关。织缩率越大，拉伸开始阶段伸长较大的现象越明显，例如，棉府绸的经纬向拉伸曲线如图3-1-5所示，几种针织物的拉伸曲线如图3-1-6所示。

图3-1-3　天然纤维织物拉伸曲线

图3-1-4　涤/棉混纺织物拉伸曲线

图3-1-5　棉府绸织物经、纬向拉伸曲线

图3-1-6　几种针织物的拉伸曲线

1—棉汗布 2—棉毛布 3—低弹涤纶丝针织外衣（纬编）
4—衬经衬纬针织物 5—衬纬针织物

3.断裂功

织物在外力作用下拉伸到断裂时，外力对织物所做的功称为断裂功。如图3-1-7所示，Oa曲线下的面积Oab为断裂功R：

用上式求R值是比较复杂的，因为函数P=f（l）不易取得。一般是用面积仪或用计算方法来测量曲线下的面积。

为了对不同结构的织物进行比较，常采用质量断裂比功Rg：(www.xing528.com)

式中：G——试条测试部分的重量。

断裂功相当于织物拉伸至断裂时所吸收的能量，也就是织物具有的抵抗外力破坏的内在结合能，因而在一定程度上可以认为，织物的这种能量越大，织物越坚牢。实测数据表明，涤/棉和涤/棉/锦混纺织物的断裂功比纯棉织物高出100%～200%，棉/维混纺织物的断裂功比棉织物高出约50%，合纤长丝织物、蚕丝织物与绢纺类织物虽然平方米克重比棉织物低得多，但断裂功一般较大，实际使用牢度也良好，这说明断裂功与实际穿着牢度有一致趋势。但必须指出，断裂功是一次拉伸概念，而实际穿着中织物不是受一次外力作用，而是小负荷或小变形下的反复多次作用。

图3-1-7　根据拉伸曲线测定断裂功

由于断裂功包括强度与伸长率两项指标，还涉及拉伸曲线的形态，因此，断裂功比断裂强度更能全面地反映染整工艺质量，尤其对化纤织物更是这样。此外，织物的断裂功指标比耐磨指标更为稳定。

（二）影响织物拉伸强度的因素

1.织物密度和织物组织的影响

机织物经纬密度及针织物纵横密度的改变对织物强度有显著的影响。以14tex×2×28tex（42英支/2×21英支）棉半线卡其为例，当经纬密度变化时，测得织物强度见表3-1-2。

表3-1-2　14tex×2×28tex（42英支/2×21英支）棉半线卡其的经、纬密度与强度的关系

当机织物经纬密度同时变化或任一系统的密度改变时，织物的断裂强度随之改变。若经向密度不变，仅使纬向密度增加，则织物中纬向强度增加，而经向强度有下降的趋势。这种现象可以认为是由于纬向密度的增加，织造工艺上需要配置较大的经纱上机张力，同时经纱在织造过程中受到反复拉伸的次数增加，经纱相互间及与机件间的摩擦作用增加，使经纱疲劳程度加剧，引起经向强度有下降趋势。若织物的纬向密度不变，仅使经向密度增加，则织物的经向强度增加，纬向强度也有增加的趋势。这种现象可以认为是由于经向密度的增加，使经纱与纬纱的交错次数增加，经纬纱间的摩擦阻力增加，结果使纬向强度增加。

应该指出，对某一品种的机织物来说，经纬密度都有一极限值。经纬密度在某一极限内，可能对织物强度有利。若超过某一极限，由于密度增加后纱线所受张力、反复作用次数以及屈曲程度过分增加，将会给织物强度带来不利的影响。机织物组织的种类很多，以平纹、斜纹及缎纹这三种基本组织为例，在其他条件相同的情况下，平纹组织织物的强度和伸长大于斜纹组织织物，而斜纹组织织物又大于缎纹组织织物。织物在一定长度内纱线的交错次数越多，浮线长度越短，则织物的强度和伸长越大。

2.纱线的线密度和结构的影响

在织物的组织和密度相同的条件下，用线密度大的纱线织造的织物，其强度比线密度小的较高。这是由于线密度大的纱线强度较大，并且由线密度大的纱线织成相同密度的织物，其紧度较大，织物较厚，断面积大，纱与纱之间接触面积增加，纤维间的摩擦力增大，使织物强度提高。

由股线织成的织物强度大干由相当于同支单纱所织成的织物。以16tex×2（36英支/2）股线作为经纱，不同线密度的纱线作为纬纱织成3/1斜纹卡其织物，测得强度结果见表3-1-3。由表可知，全线卡其的织物强度比半线卡其高，这是由于单纱合股反捻成股线后，减少了扭应力，使纱中纤维承担外力均匀，并使股线的条干不匀，强度不匀与捻度不匀均有所降低，提高了股线中纤维的强度利用程度。

表3-1-3　股线与单纱对织物强度的影响

纱线捻度对织物强度的作用包含着互相对立的两个方面：当纱线捻度在临界捻度以下较多时，在一定范围内增加纱线的捻度，织物强度有提高趋势；但当纱线的捻度接近临界捻度时，织物强度明显下降，因为当纱线还没有到达临界捻度时，织物强度已达到最高点。

纱线的捻向通常从织物光泽的角度考虑较多，但也与织物的强度有关。当经纬向两系统纱线捻向相同时，织物表面的纤维倾斜方向相反，而在经纬交织处则趋于互相平行，因而纤维互相啮合、密切接触，纱线间的阻力增加，使织物强度有所提高。两种棉织物的经纬纱捻向不同时，织物强度的变化见表3-1-4。同时，经纬纱线捻向相同时，交织点处经纬纱线互相啮合，织物厚度变薄，但织物卷角效应较轻；当经纬纱线捻向相反时，交织点处两系统纱线中纤维方向互相交叉，无法啮合，因而织物厚度较厚，但因两系统纱线扭应力合力作用，使卷角效应比较明显。

表3-1-4　纱线捻向对织物强度的影响

转杯纱织物比环锭纱织物一般具有较低的强度和较高的伸长。转杯纱织物与环锭纱织物的拉伸曲线，如图3-1-8所示。转杯纱织物的断裂功一般比环锭纱织物小，这说明转杯纱织物断裂强度的减少，并没有从断裂伸长的增加而得到补偿。

图3-1-8　50涤/50棉平纹组织织物经向拉伸曲线

在织物设计时应加考虑转杯纱的特性。例如，灯芯绒织物，可以42英支/2环锭纱作经纱、21英支转杯纱作纬纱进行交织，用转杯纱作为纬纱起绒，以充分发挥转杯纱的特性。这是因为转杯纱棉结与杂质少，可以减少割绒时跳刀，而且转杯纱结构蓬松，染色鲜艳，绒毛丰满厚实；而经向用环锭纱，可以保持较高的强度，承受较大的上机张力，粗支转杯纱的强度接近于同支环锭纱，因此，粗支转杯纱织物强度也接近于同支环锭纱织物。

3.纤维品种和混纺比的影响

织物结构因素基本相同时，织物中纱线的强度利用系数大致保持稳定，纱线中纤维强度利用的差异也在一定范围内，因此，纤维的品种是织物强伸性能的决定因素。各种化学纤维的拉伸性能差异甚大，因此，化纤织物拉伸性能也有很大的不同。表3-1-5为各种常见化纤长丝织制的过滤布的强度。

表3-1-5　各种常见化纤长丝织制的过滤布的强度

即使品种相同的化学纤维，由于化纤制造工艺不同、用途不同，引起纤维内部结构不同，也可使纤维的拉伸性能有很大差异，因此，织物的强伸性能也产生相应的变化。例如，曾对棉型低强高伸涤纶和高强低伸涤纶作对比试验，纺65涤/35棉的13tex（45英支）混纺纱，织平纹细布，织物的强伸性能见表3-1-6。

表3-1-6　纤维性能对织物强伸性能的影响

由表3-1-6可知，由低强高伸涤纶得的织物，断裂强度较低，但断裂伸长率特别是断裂功明显较大。由于断裂功是织物抵抗外力破坏的内在能量，因此，在一定程度上也可反映织物的服用牢度。穿着实践证明，低强高伸涤纶织物较为耐穿。

由合成纤维混纺纱的强伸特性可知，当混纺纱中两种纤维的断裂伸长率不同且混入纤维的初始模量又低于另一种纤维的初始模量时，如果用低强高伸涤纶与棉或黏胶纤维混纺，则混纺织物的断裂强度与混纺纱的断裂强度相似，并不是在任何情况下都能得到提高，见表3-1-7。因此，国内外涤/棉混纺织物大多数的混纺比在65/35左右，原因之一是考虑到要提高织物的强伸性能。在涤纶含量低于50%时，混纺织物的强度将比纯棉织物还低。

表3-1-7　涤/棉混纺比对织物强度的影响

当合成纤维与羊毛混纺时，混纺织物的断裂强度与混纺纱的断裂强度一样，都是随合成纤维含量的增加而逐渐增加，即使混用少量的合成纤维，混纺毛织物的断裂强度也有所提高。图3-1-9和图3-1-10所示为毛/涤混纺和毛/腈混纺在不同混纺比下的织物强度变化曲线。

图3-1-9　毛/涤混纺织物混纺比与强度的关系

图3-1-10　毛/腈混纺织物混纺比与强度的关系

此外，在常态下，棉/维混纺织物的强度随维纶含量的增加而提高；在湿态下，因棉强度提高、维纶强度下降，故织物强度随维纶含量增加而有下降趋势。