非织造布由定向或随机排列的纤维通过热粘合、化学粘合、机械加固或其他方式形成,不需要传统经纬纱交织。纤维取向、克重、纤维细度、粘结点数量和加固工艺都会影响材料拉伸性能。拉伸试验可测定非织造布在规定方向上的断裂强力、断裂伸长率及载荷—伸长行为,是医疗卫生、过滤、包装、建筑和工业用非织造材料的重要质量控制项目。
一:拉伸试验概述
非织造布通常存在明显的机器方向与横向性能差异。生产过程中纤维在成网方向上的取向程度不同,会造成两个方向的强度和伸长率差异,因此试验通常需要分别取样。
拉伸试验主要用于:
- 评价断裂强力:测定规定宽度非织造布断裂前能够承受的最大拉伸载荷。
- 评价伸长性能:分析材料达到断裂时的变形程度。
- 比较MD/CD性能:判断机器方向和横向的机械性能均衡性。
- 工艺验证:评价热轧、针刺、水刺、纺粘等工艺参数对材料强度的影响。
- 克重与强度关联:研究单位面积质量变化对承载性能的影响。
- 批次控制:监测原料、生产线和加工条件稳定性。
不同用途对非织造布强力要求不同。例如卫生材料通常关注加工及使用过程中的抗拉稳定性,而土工、过滤和工业材料可能需要较高的绝对承载能力。
二:试验方法
条样法
按照标准裁取规定宽度的长条试样,将整个试样宽度夹持于上下夹具之间,并以恒定速率拉伸直至断裂。条样法可以测定断裂强力和断裂伸长率。
抓样法
抓样法试样宽度大于实际夹持宽度,仅中间部分被夹具直接夹紧。拉伸时受力可向邻近未夹持区域扩散,适用于评价非织造材料局部抓持状态下的整体承载能力。
机器方向与横向
机器方向通常对应生产线运行方向,横向与机器方向垂直。两种方向应分别切取试样,并在报告中明确标识。
| 试验参数 | 主要意义 |
|---|---|
| 断裂强力 | 评价材料达到断裂前的最大承载能力 |
| 断裂伸长率 | 评价破坏前允许发生的拉伸变形 |
| MD/CD强力比 | 反映非织造布纤维取向和方向均衡程度 |
| 载荷—伸长曲线 | 分析材料从初始受力到最终断裂的变形过程 |
| 结果离散性 | 反映成网及加固工艺均匀性 |
试验通常采用恒速伸长型拉伸设备,并使用能够稳定夹持非织造布的夹具。对于低克重、柔软或易滑移材料,应特别控制夹持压力,避免夹口提前破坏。
三:相关标准
| 标准 | 主要内容 |
|---|---|
| GB/T 24218.3-2010 | 纺织品 非织造布试验方法 第3部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(条样法) |
| GB/T 24218.18-2014 | 纺织品 非织造布试验方法 第18部分:断裂强力和断裂伸长率的测定(抓样法) |
| ISO 9073-3 | 非织造布拉伸强力和伸长性能测试 |
| 相关非织造布产品标准 | 用于确定医疗、卫生、过滤及工业产品的具体强力要求 |
条样法与抓样法的试样结构和受力状态不同,两个方法获得的结果不能直接等同。产品标准如果明确规定试验方法,应按照对应方法进行检测和判定。
四:试验流程
- 确认材料类型:记录纺粘、熔喷、水刺、针刺、热风或其他非织造工艺。
- 确定试验方法:选择条样法或抓样法。
- 标记方向:识别机器方向和横向。
- 裁取试样:按照标准尺寸从规定区域获取试样。
- 状态调节:在规定温湿度条件下调节样品。
- 设置标距:根据执行标准调整上下夹具距离。
- 装夹试样:保持试样平整、对中,并控制夹持压力。
- 实施拉伸:按规定速度连续加载直至断裂。
- 记录结果:采集断裂强力、伸长率和载荷—伸长数据。
- 检查有效性:判断夹口断裂、滑移及异常破坏是否影响结果。
非织造布局部克重和纤维分布可能存在波动,因此取样区域和数量对检测代表性非常重要。用于生产质量控制时,应避免全部试样集中取自同一小区域。
五:第三方试验服务
第三方非织造布拉伸试验可用于医疗卫生材料、过滤材料、包装材料、工业擦拭材料、土工及其他非织造产品的研发、来料检验和质量控制。
试验方案可包括:
- 机器方向条样拉伸;
- 横向条样拉伸;
- 抓样拉伸性能;
- 断裂强力;
- 断裂伸长率;
- MD/CD性能比;
- 不同克重和工艺产品对比;
- 环境或老化处理前后拉伸性能比较。
研发项目可将拉伸数据与单位面积质量、厚度、透气性和撕裂等性能结合,从而判断强度提升是否以其他功能性能为代价。
六:非织造布强度评价
| 结果表现 | 分析方向 |
|---|---|
| MD强力明显高于CD | 通常表明纤维沿机器方向取向程度较高 |
| CD伸长率较大 | 可能与横向纤维约束较弱和结构重排有关 |
| 强力较高但伸长较低 | 材料承载能力较高,但柔顺变形能力可能下降 |
| 结果离散明显 | 可关注铺网、克重和粘结点分布均匀性 |
| 低克重区域优先断裂 | 说明局部纤维数量不足可能形成薄弱点 |
非织造布的最佳拉伸性能应结合具体用途判断。医疗和卫生产品通常需要兼顾柔软、延伸和强度,而工程类非织造布可能更重视高承载和尺寸稳定性。
七:总结
非织造布拉伸试验通过条样法或抓样法评价材料的断裂强力和伸长能力。测试中应明确机器方向和横向,并严格控制试样尺寸、标距、拉伸速度和夹持条件。对于工艺和质量分析,应同时关注强力、伸长、方向差异和数据离散程度。
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