纽扣拉伸强力是纺织品服装的重要服用性能之一 。其指纺织品服装上的纽扣在受到外力拉伸作用时 ,其与织物缝接处的变形达到一定程度或者纽扣从织物上断脱时, 所能承受的最大负荷 。纽扣固结不牢不仅会直接影响到纺织品服装的穿着使用 ,更会对人体安全健康造成危害 ,特别是婴幼儿的无意识行为往往会导致误食纽扣,吸入气管或产生窒息等人身伤害。近几年来,纽扣类产品的安全问题已经对我国出口纺织品服装贸易造成了很大的影响。例如 ,出口到美国的儿童牛仔针织夹克衫, 因被诉金属纽扣会松动并与衣服脱离, 存在造成儿童窒息的危险, 遭到退货 ;此外,出口到美国的 Playtex婴儿背带, 也因肩带与整体的纽扣连接有可能脱离, 使儿童有摔落的危险, 而被美方提出退货;而出口到美国的 Carter′s·儿童工装裤 ,因裤子上的装饰拷纽容易脱离, 可能会产生被儿童吸入气管 ,造成窒息的危险而遭到退货 。
尽管国内也有不少客户要求提供该项目的检验服务 ,但是迄今为止 ,我国对纺织品服装纽扣的拉伸强力尚无任何考核要求,也没有相应的检验标准 ,所以无法实现 。本文研究了纺织品服装纽扣拉伸强力测定方法,以提供相应的检测手段, 为制订纺织品服装产品安全性能指标标准,提供理论和实践依据 。
1 试验原理
本项目对纺织品服装纽扣拉伸强力的测定, 主要基于以下两种试验原理 :
(1)方法 A———断裂法
以恒定伸长速率拉伸试样上固结的纽扣, 纽扣与织物缝接处变形到一定程度 ,或者纽扣从织物上断脱时, 记录纽扣承受的负荷 。
(2)方法 B———定负荷法
以恒定伸长速率拉伸试样上固结的纽扣, 达到设定的负荷后,维持 10 s,记录试验中可能出现的纽扣滑脱、纽扣与织物缝接处缝线断裂 、纽扣破裂、织物破裂等变化状况。
2 试验样品
本试验分别选取小型纽扣 (d≤10 mm)、中型纽扣 (10 mm≤ d≤20 mm)、金属拷纽三种不同类型的纽扣为试验对象 ,纽扣形状均为圆形。对于每一类型的纽扣 ,分别选取二种含有该类型纽扣的纺织产品。对于每一种纺织产品, 分别准备含有该类型纽扣的试样5块 。试样应具有代表性 , 应避开织物上缝接处有断线 ,或者固结处起翘等情况 。每块试样底布的有效面积应不小于 50 mm×50 mm。
对于金属拷纽, 试样底布大小应满足拷纽固定夹座压环能够压紧试样的要求。
3 试验装置
3.1 等速伸长(CRE)试验仪
等速伸长试验仪应满足如下条件 :拉伸试验仪应具有相应的指示或记录装置 ,以指示或记录加于试样纽扣上使其固结部分拉伸至一定程度或断脱的负荷或铗钳间距;
在仪器满量程的任意点 , 指示或记录负荷的误差应不超过 ±1% , 指示或记录铗钳间距的误差应不超过 ±1 mm;恒定伸长速率为 300 mm/min, 精度为 ±10%, 隔距长度为 100 mm,精度为 ±1 mm;如果使用数据采集电路和软件以获得力和伸长数据 , 则数据采集的频率不小于 8次 /s;仪器两铗钳的中心点应处于拉力轴线上 ,铗钳的钳口线应与拉力线垂直,夹持面应在同一平面上, 铗钳应能握持试样而不使试样打滑, 铗钳面应平整 ,不剪切试样或破坏试样 ,铗钳宽度不小于 60 mm。
3.2 三爪钳夹具
本试验中采用图 1所示三爪钳夹具以夹持纽扣 。三爪钳的夹持面积范围可以通过顶部的螺钉进行调节 ,爪钳表面光滑, 且不损伤试样 , 同时在拉伸过程中能够有力地夹持纽扣 。
3.3 拷纽固定夹座
拷纽固定夹座如图 2所示 , 该夹座应能够有力地固定金属拷纽底布,避免试样在受到负荷拉伸时滑脱 ,同时又要满足拉力试验机下夹具安装尺寸要求 。其右侧扳手通过调节凸轮的半径带动纽扣压环 ,达到牢固固定拷纽的作用。安放纽扣的底座可根据纽扣底布的厚薄来调节高度,底座与调节凸轮共同作用压紧试样,避免拉伸时试样产生滑移。
4 试验方法研究
4.1 方法 A———断裂法
4.1.1 拉伸速度的确定
在纺织品拉伸断裂强力的测试中, 美国 ASTM和日本 JIS标准推荐采用速度为 300 mm/min, 而 ISO标准推荐采用速度为 100 mm/min。为了确定拉伸速度,选取全棉女式衬衫小型纽扣 、全棉女式外套中型纽扣、防水涂层警服金属拷纽等三种不同类型的纽扣, 分别采用两种拉伸速度以测试纽扣的拉伸强力, 并在显著性水平 α=0.05下对拉伸强力测试结果的平均值进行假设检验。
说明采用两种不同的拉伸速度得到的测试结果之间不存在显著性差异。因此, 可以认为采用两种不同的拉伸速度对小型纽扣的测试结果没有影响。
以及数理统计 t假设检验法分析的结果可知, 采用两种不同的拉伸速度对纽扣拉伸强力的测试结果没有显著影响 。但是, 当采用 300 mm/min的拉伸速度时 , 由于速度较快, 不容易查看拉伸过程中纽扣固结处缝线断裂 、纽扣滑脱 、纽扣破裂和拷纽脱离等试验状况 ,而且试验结果的离散性较大 ,因此本试验决定采用 100 mm/min的拉伸速度 。
4.1.2 试样夹持方式
(1)缝线固结纽扣试样的夹持旋动三爪钳夹具顶部的螺母, 调节三爪钳夹具的夹持面积 ,使其能有效握持住试样纽扣底部;将三爪钳夹具固定在等速伸长试验仪的上铗钳中间, 调节上下钳口隔距 ,将纽扣底布对折, 夹持在下钳口中间 。注意应使底布对折线平行于下钳口线, 下钳口线离底布对折线距离不小于 10 mm,以避免纽扣缝线部分被夹持住。缝线固结纽扣拉伸如图 3所示 。
(2)金属拷纽试样的夹持将金属拷纽试样底布夹持在固定夹座上, 调节三爪钳夹具的夹持面积,使其能有效握持拷纽底部 ;调节等速伸长试验仪上下钳口的隔距, 把三爪钳夹具固定在上铗钳中间 。
4.1.3 试验步骤
开启等速伸长试验仪, 拉伸试样直至纽扣缝结处变形、断脱或纽扣破裂 , 记录最大负荷 , 单位为牛顿(N),按照 GB/T8170《数值修约规规》修约至个位数。不同类型纽扣的拉伸强力 A法试验结果见表 4。
4.2 方法 B———定负荷法
4.2.1 拉伸负荷的设定
参考 EN71-1:2001《欧洲玩具安全标准 玩具的安全性第 1部分:机械和物理性能 》和 ISO13936-2:2004《纺织品 机织物缝线耐滑动性能的测定 第 2部分 :固定载荷法 》(《Textiles-Determinationoftheslippageresistanceofyarnsataseaminwovenfabric-Part2Fixedloadmethod》)的相关技术内容 , 以确定试验时不同类型纽扣的设定负荷,见表 5。
4.2.2 试验步骤
确定 B法拉伸速度与 A法同,即 100 mm/min。夹持纽扣试样的方式也与 A法同 。开启等速伸长试验仪, 拉伸纽扣试样, 达到预先设定的负荷后 ,维持 10 s。试样在持续受到一定负荷的状态下 ,记录纽扣与织物缝接处缝线断裂、缝接处织物破裂、纽扣破裂、拷纽分离脱落等变化状况 。
4.2.3 试验结果
纽扣拉伸强力与纽扣本身的强力、缝线的强力 、纽扣与织物缝接或铆接的形式以及底布的强力有关 。纽扣受到拉伸后的断裂方式不同, 产生的结果也完全不同 。因此,在试验结果的描述中说明纽扣的具体断裂状况非常必要。不同状况下 , 纽扣的拉伸断裂曲线如图 5所示。
如果试样在一定负荷状态下 ,出现纽扣滑脱、纽扣与织物的缝接处缝线断裂、缝接处织物破裂 、纽扣破裂 、拷纽分离脱落等状况, 则报告样品 “破裂 ”, 并说明纽扣破裂的具体特征 。裂拉伸曲线, 系列 6-纽扣和缝线从织物中滑脱拉伸曲线, 系列8-缝线断裂拉伸曲线。
5 结论
采用 CRE等速伸长试验仪、握持纽扣的三爪形夹具和拷纽固定夹座装置, 按照断裂法可以准确测定不同类型纺织品服装纽扣的拉伸强力;按照定负荷法可以测定不同类型纽扣滑脱 、纽扣与织物缝接处缝线断裂、缝接处织物破裂 、纽扣破裂、拷纽分离脱落等状况 。
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