拉力機對皮革不同撕裂方法的差異分析
來源：天氏庫力 發布日期
2018-08-29 瀏覽：
成革在制件時可能會經過針縫、雕刻等處理，此外在使用過程中也可能會因為銳物或用力不當而造成劃破或崩裂，各種原因形成的破損裂口在外力作用下產生撕裂變形，從而造成大面積的破損，嚴重影響外觀甚至使用功能。撕裂性能正是客觀反映皮革制品在實際使用過程中其潛在裂口抵抗外力撕裂作用的能力，是皮革材料重要的物理機械性能之一。目前，我國大部分的皮革產品標準都將撕裂性能列為主要的物理考核項目，在皮革國際貿易中通常也是將撕裂性能作為一個重要的考核指標。
皮革撕裂性能的測試方法有多種，但在皮革貿易中被引用最多的是雙邊撕裂法(即Baumann撕裂法)和單邊撕裂法(即褲形撕裂法)兩種方法。表1是部分國家或地區皮革撕裂性能測試方法的引用情況。
表1：部分國家或地區皮革撕裂性能測試方法的引用情況
由表1可知，我國皮革產品標準中主要引用雙邊撕裂法，而國外標準中多引用單邊撕裂法。
雙邊撕裂法與單邊撕裂法的主要區別是在于試樣形狀的差異，雙邊撕裂法是中間開有孔洞的矩形試樣(見圖1)，單邊撕裂法是短邊上有切口的矩形試樣(見圖2)。我們就雙邊撕裂法與單邊撕裂法之間的關系進行分析研究，以確定兩個方法之間的差異和關聯，所采用方法為QB/T 2711-2005《皮革物理和機械試驗撕裂力的測定雙邊撕裂》(ISO 3377-2: 2002, MOD)和QB/T 4198-2011《皮革物理和機械試驗撕裂力的測定單邊撕裂》(ISO 3377-1:2002, MOD)。
圖1、圖2、圖3：單雙邊撕裂方法和取樣部位示意圖
1、試驗部分
1.1試驗設備
KL-100H系列皮革撕裂試驗機
天氏庫力生產的KL-100H系列單柱電腦式拉力試驗機，本款拉力機型廣泛摘用于各類橡塑膠、鞋類、皮革、服裝、紡織、絕緣體、端子...等各類材料，測試其拉伸，撕裂，剝離，彎曲等材料研發，檢驗測試，功能其全，用途廣泛。
1.2試驗材料
隨機選取市售的11塊皮革樣品。按圖3進行取樣，每塊樣品制備成兩組測試樣(每組試樣包括縱向、橫向各3個試樣)，分別用于測試雙邊撕裂力和單邊撕裂力。試驗的形狀和尺寸按照標準要求進行裁切。
1.3試驗原理
雙邊撕裂法:規定形狀的矩形試樣(中間開有空洞)被放置在拉力試驗機的上下兩個夾具的測試鉤上，拉力試驗機運行時達到最大力值為試樣的撕裂力。
單邊撕裂法:矩形試樣從短邊上的切口被撕開，記錄試樣在撕裂過程中產生的力值并計算平均值。
1.4試驗方案
依據標準QB/T 2711-2005和QB/T 4198 -2011，分別對各組試樣進行雙邊撕裂和單邊撕裂測試并記錄結果，使用數理統計工具SPSS對測試結果進行分析，找出方法標準及測試結果之間的差異和聯系。
2、結果分析
本次測試選用了11塊皮革作為測試樣品。由于測試數據太多，在此不詳細列出。計算每塊樣品縱向3個試樣的平均值，用“縱向”表示;計算每塊樣品橫向3個試樣的平均值，用“橫向”表示;計算每塊樣品所有試樣的平均值，用“平均值”表示。從對皮革的測試結果看，綿羊革樣品的撕裂力普遍比牛革樣品的撕裂力低，同時綿羊革的縱向和橫向撕裂力值差相對豬革的大，這說明不同原料皮對撕裂強度的影響程度不同，主要原因是取決于不同原料皮中的網狀層的發達程度及膠原纖維束編織狀況。曾有學者探討過不同原料皮對撕裂強度的影響，由于篇幅有限，不再展開討論。
2.1雙邊撕裂法和單邊撕裂法之間的差異性分析
圖4：雙邊撕裂法和單邊撕裂法的結果比較
由圖4中可以看出，單邊撕裂法測出的撕裂力平均值明顯小于雙邊撕裂法，各組樣品的單邊撕裂力平均值大約為雙邊撕裂力平均值的30%～50%，同時利用數理統計軟件分別對雙邊撕裂法與單邊撕裂法的縱向力值、橫向力值和平均力值進行Wilcoxon符號秩檢驗。經檢驗，其概率P值(雙側)均小于0.05，這說明了相同樣品用不同的測試方法測試出的數據存在顯著性差異。形成顯著性差異的主要原因是：
(D在結果表示上，單邊撕裂法(QB/T4198-201的結果取值為力一距圖上力值的算術平均值，而雙邊撕裂法(QB/T 2711-2005)的結果取值為最大值：
(2)從圖1和圖2可以看出，單邊撕裂法只有一個撕裂區域，其受力為拉力機的拉伸力。雙邊撕裂法有兩個撕裂區域，其受力為拉力機拉伸力分解后的力。此外，在試驗過程中發現單邊撕裂法和雙邊撕裂法的撕裂口都形成近三角形狀的受力區域，見圖5，驗證了錢宗培的分析。
由實驗觀察發現這兩個方法剝離出來的纖維束都平行于三角區的底邊，同組試樣單邊撕裂測試的三角區普遍比雙邊撕裂測試的小。這是因為在撕裂過程中不直接受力的纖維束相對受力的纖維束產生滑動并逐漸靠攏，形成三角區，最外側的纖維束受到的變形伸長率最大，當纖維束在受到最大負荷后即發生斷裂，所以被剝離出來的纖維束都平行于三角區的底邊。單邊撕裂法斷裂的纖維束為非直接受力方向的纖維束，其斷裂強力受到纖維束間滑動摩擦阻力的影響較大，因而受力三角區相對較小。雙邊撕裂法斷裂的纖維束大部分為直接受力方向的纖維束，單根斷裂強力受到纖維束間滑動摩擦阻力的影響相對較小，因而受力三角區相對較大。
2.2雙邊撕裂法與單邊撕裂法之間的相關性分析
為預測分析這兩個測試方法之間是否存在回歸模型，分別對雙邊撕裂法與單邊撕裂法的縱向力值、橫向力值和平均力值進行曲線回歸擬合分析并進行殘差檢驗，經檢驗，所得結果為不同方向的數據及平均值之間具有線性關系(表3)同時其相關系數較高及其殘差符合正態分布，說明具有很好的相關性。圖6、圖7和圖8為相關曲線模型圖，從模型圖中也可以更為直觀地看到，這兩個方法的測試結果之間具有良好的線性相關性。同時，由表3中的線性系數可以看出，兩個方法的測試結果存在正相關關系，且雙邊撕裂法的測試結果大于單邊撕裂法的測試結果。
表2：樣品信息及測試結果
圖5：雙邊撕裂的三角形受力區
圖6：縱向雙邊撕裂力與縱向單邊撕裂力線性模型圖
圖7：橫向雙邊撕裂力與橫向單邊撕裂力線性模型圖
3、結論
從試驗結果可見，采用雙邊撕裂法(QB/T2711-2005)和單邊撕裂法(QB/T 4198-2011)兩種撕裂方法對同組試樣進行測試，經過分析發現兩種方法的測試結果之間存在顯著性差異，但同時測試結果之間具有良好的線性相關性，且雙邊撕裂法的測試結果大于單邊撕裂法的測試結果。在我國，皮革產品標準廣泛引用雙邊撕裂法，而國際貿易中多采用單邊撕裂法，這兩個方法存在顯著性差異，若是用不同方法測試相同材料所得的結果按該產品標準來評估就會有很大的差異。因此，相關企業必須了解不同撕裂方法在檢測上所存在的差異，充分了解不同產品的標準要求，以把好質量關，減少風險，順利做好皮革貿易。
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【本文標簽】：皮革撕裂方法差異,皮革單邊撕裂,皮革雙邊撕裂
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