特紡材料撕裂性能分析

張榮

（航宇救生裝備有限公司，湖北襄陽(yáng)441003）

特紡材料撕裂性能分析

張榮

（航宇救生裝備有限公司，湖北襄陽(yáng)441003）

撕裂是傘衣織物和氣密膠囊涂覆織物的主要破壞形式之一。從載荷的作用機(jī)理和破壞形式分析，撕裂強(qiáng)力是不同于斷裂強(qiáng)力的一種材料性能，其表征參數(shù)與試驗(yàn)方法相關(guān)。通過(guò)使用單舌法和梯形法對(duì)常用6種傘綢和氣密織物的撕裂強(qiáng)力進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種方法的測(cè)試結(jié)果具有一定的線(xiàn)性相關(guān)性。試驗(yàn)結(jié)果可為今后的設(shè)計(jì)選材提供參考，便于全面了解材料的性能。

降落傘；傘衣織物；撕裂性能

0 引言

撕裂性能是衡量降落傘傘衣和水上救生裝備產(chǎn)品的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)。降落傘傘衣材料除要求較大的抗拉斷裂強(qiáng)力外，還要求較大的抗撕裂強(qiáng)力，二者必須同時(shí)兼顧。因?yàn)閭阋驴椢锒嘤慑\絲綢制成，在速度較大時(shí)開(kāi)傘，傘衣極易被灼傷形成破洞。在其后的傘衣脹滿(mǎn)以及穩(wěn)定下降階段，氣動(dòng)力就會(huì)以上述破洞形成的缺口為起點(diǎn)，按照載荷的作用方向?qū)阋滤毫?。一旦傘衣出現(xiàn)大面積撕裂，則由此而引起的失速、傘衣難以充氣脹滿(mǎn)等現(xiàn)象可導(dǎo)致降落傘的失效。

水上救生裝備產(chǎn)品的迅速發(fā)展是以聚氨酯涂覆織物的大量使用為前提的。救生衣的氣密膠囊、救生船的浮筒及應(yīng)急浮囊的囊體等均用聚氨酯涂覆織物為主體材料。如果聚氨酯涂覆織物的撕裂強(qiáng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，一旦存在影響性能的機(jī)械損傷或在加工過(guò)程中造成的針眼、劃傷等薄弱點(diǎn)，則在囊體充氣過(guò)程中易出現(xiàn)爆裂，造成嚴(yán)重不良后果。

由于撕裂是降落傘傘衣和氣密膠囊主體的主要破壞形式之一，進(jìn)行相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮抗拉斷裂強(qiáng)力，還必須同時(shí)兼顧材料的抗撕裂強(qiáng)力。一般情況下，斷裂強(qiáng)力大的織物撕裂強(qiáng)力也大，但撕裂強(qiáng)力的載荷作用機(jī)理及其破壞形式不同于斷裂強(qiáng)力，盡管二者具有一定的內(nèi)在聯(lián)系，但相互不能代替。

根據(jù)產(chǎn)品的具體使用部位及材料的破壞形式，國(guó)內(nèi)外對(duì)于材料的撕裂強(qiáng)力的表征方法也不盡相同。文中選取降落傘和水上救生產(chǎn)品所用典型材料，通過(guò)單舌法、梯形法和落錘法三種試驗(yàn)方法進(jìn)行撕裂試驗(yàn)，并對(duì)比實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可更廣泛、更詳細(xì)地了解材料的抗撕裂性能，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)選材提供理論參考，進(jìn)而提高產(chǎn)品的使用性能。

1 試驗(yàn)材料

根據(jù)水上救生裝備產(chǎn)品氣密囊體和降落傘傘衣主體材料的使用情況，選取聚氨酯膠布、544P錦絲格子綢、602錦絲格子綢、512錦絲斜紋綢、49201錦絲格子綢、49102單向彈性綢作為典型件進(jìn)行撕裂強(qiáng)力試驗(yàn)研究對(duì)象。

1.1 聚氨酯膠布

聚氨酯膠布可以看作是一種介于橡膠和塑料之間的材料，分子結(jié)構(gòu)為線(xiàn)形結(jié)構(gòu)，一經(jīng)加熱，很容易熔融成為黏性流體，可用熱塑性塑料加工方法進(jìn)行注模、壓出、壓延、擠出、吹塑等加工成型。制品不需硫化，在常溫下即具有天然橡膠的性能，伸長(zhǎng)率與天然橡膠相同，但抗張強(qiáng)度為天然橡膠的兩倍以上，而且具有優(yōu)良的氣密性、耐低溫、耐老化、耐磨等特點(diǎn)。聚氨酯膠布質(zhì)量輕，斷裂強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度高，耐老化性能好，成型加工采用高頻熱合工藝，與傳統(tǒng)的手工冷黏成型相比，工效高，生產(chǎn)條件好。

1.2 544P錦絲格子綢

544P錦絲格子綢經(jīng)緯向采用33.3 dtex錦絲，以平紋格子組織織造而成，并根據(jù)需要進(jìn)行涂層整理，涂層后可達(dá)到預(yù)期的透氣量要求，適用于作翼傘的翼面和肋片以滿(mǎn)足翼傘充氣后保持翼形并產(chǎn)生升力的要求。

1.3 602錦絲格子綢

602錦絲格子綢經(jīng)緯向采用33.3 dtex錦絲66，以平紋格子組織織造而成，并根據(jù)需要進(jìn)行防灼整理，具有致密、光滑、手感柔軟及抗撕性能較好等特點(diǎn)。適用于制作降落傘傘衣。

1.4 512錦絲斜紋綢

512錦絲斜紋綢經(jīng)緯向采用50 dtex錦絲，以1/2斜紋組織織造而成，并根據(jù)需要進(jìn)行防灼整理，具有手感柔軟、表面光滑和抗撕性能較好等特點(diǎn)。512錦絲斜紋綢具有一定的透氣量要求，適用于制作降落傘傘衣。

1.5 49201錦絲格子綢

49201錦絲格子綢經(jīng)緯向采用33.3 dtex錦絲66，以平紋格子組織織造而成，并根據(jù)需要進(jìn)行軋光和防灼整理，具有手感柔軟、表面光滑、抗撕性能較好等特點(diǎn)。由于采用原料錦絲66的熔點(diǎn)比錦絲6高40，適用于制作降落傘傘衣。

1.6 49102單向彈性綢

49102單向彈性綢經(jīng)絲采用33.3 dtex高強(qiáng)錦絲，緯絲采用44.4 dtex氨綸絲與22.2 dtex錦絲雙向包覆，以平紋格子組織織造而成。由于緯向采用了氨綸包覆絲，織物具有較大的單向彈性，透氣量隨壓差變化的趨勢(shì)增大。適用于制作高速開(kāi)傘的降落傘傘衣。

2 撕裂強(qiáng)力試驗(yàn)

2.1 撕裂機(jī)理和撕裂過(guò)程曲線(xiàn)

織物在使用過(guò)程中經(jīng)常受到集中負(fù)荷作用，造成局部損壞而斷裂?？椢镞吘壴诩胸?fù)荷作用下被撕開(kāi)的現(xiàn)象稱(chēng)為撕裂。試驗(yàn)方法不同，其載荷的作用機(jī)理及其破壞形式也都不同。撕裂試驗(yàn)方法主要有舌形法（單縫法和雙縫法）、梯形法和落錘法。目前飛行員救生裝備和降落傘產(chǎn)品多用單縫舌形法（單舌法）和梯形法。

2.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 單舌法

單舌法的試樣為長(zhǎng)方形，經(jīng)向試驗(yàn)時(shí)試樣的短邊平行于經(jīng)紗，緯向試驗(yàn)時(shí)試樣的短邊平行于緯紗。在試樣的正中剪一條垂直于短邊的剪口，然后將剪開(kāi)的兩個(gè)短邊分別夾在試驗(yàn)機(jī)的上下夾鉗內(nèi)，按斷裂強(qiáng)力試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

2.2.2 梯形法

梯形法試樣為長(zhǎng)方形，經(jīng)向試驗(yàn)時(shí)試樣的短邊平行于經(jīng)紗，緯向試驗(yàn)時(shí)試樣的短邊平行于緯紗。長(zhǎng)方形試樣的兩端分別劃一條一定角度的斜線(xiàn)。試驗(yàn)時(shí)按兩條斜線(xiàn)的位置分別夾在試驗(yàn)機(jī)的上下夾鉗內(nèi)。根據(jù)不同試驗(yàn)方法規(guī)定，試樣長(zhǎng)邊正中可以開(kāi)剪一條垂直的剪口，也可以不剪，按斷裂強(qiáng)力試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

3 結(jié)果和討論

3.1 試驗(yàn)結(jié)果

聚氨酯膠布等6項(xiàng)材料的撕裂試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 舌形法和梯形法試驗(yàn)結(jié)果N

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.2.1 撕裂強(qiáng)力值的比較

由表1可知，聚氨酯膠布、544P錦絲格子綢、602錦絲格子綢、512錦絲斜紋綢、49201錦絲格子綢和49102單向彈性綢材料的單舌法和梯形法兩種試驗(yàn)撕裂強(qiáng)力值有明顯差異，梯形法測(cè)試結(jié)果大于單舌法測(cè)試結(jié)果。

3.2.2 相關(guān)性

試驗(yàn)中每種材料經(jīng)緯向各選取5個(gè)試樣分別進(jìn)行單舌法和梯形法撕裂強(qiáng)力試驗(yàn)，表1所列數(shù)據(jù)是每組試樣的平均值。經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)，單舌法和梯形法試驗(yàn)結(jié)果的相關(guān)性見(jiàn)表2。

4 結(jié)論

采用2種不同撕裂方法進(jìn)行撕裂強(qiáng)力的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)不同撕裂方法測(cè)得的撕裂強(qiáng)力的大小不同，其為梯形法測(cè)試結(jié)果大于單舌法測(cè)試結(jié)果。

通過(guò)對(duì)6種不同織物進(jìn)行單舌法和梯形法撕裂強(qiáng)力的對(duì)比測(cè)試，并對(duì)2種測(cè)試方法的撕裂機(jī)理和測(cè)試結(jié)果進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)2種撕裂測(cè)試法雖然撕裂機(jī)理和撕裂狀態(tài)不同，但其測(cè)試結(jié)果卻有一定的線(xiàn)性相關(guān)性。

表2 舌形法與梯形法斷裂強(qiáng)力的比值

《紡紗機(jī)械用膠圈》標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)專(zhuān)家審查

2016年12月10日全國(guó)紡織機(jī)械與附件標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)紡織器材分技術(shù)委員會(huì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“紡織器材分會(huì)”)在江蘇南通召開(kāi)了《紡紗機(jī)械用膠圈》紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(送審稿)專(zhuān)家審查會(huì)。會(huì)議邀請(qǐng)高等院校、科研院所、紡織企業(yè)及膠圈制造企業(yè)的專(zhuān)家對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的范圍、要求、試驗(yàn)方法等條款進(jìn)行細(xì)致、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶彶?，以保證標(biāo)準(zhǔn)的適用性和先進(jìn)性。

紡織器材分會(huì)按照工業(yè)和信息化部和中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)科技發(fā)展部要求，根據(jù)紡織器材行業(yè)發(fā)展的實(shí)際需要，組織成立了由陜西紡織器材研究所、無(wú)錫二橡膠股份有限公司、安徽八一紡織器材廠(chǎng)、如東紡織橡膠有限公司等單位組成的《紡紗機(jī)械用膠圈》紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂起草工作組。

Analysis on the tearing performance for special spinning material

ZHANG Rong

(Hangyu Lifesaving Equipment Co.,Ltd.,Hubei 441003,China)

Tearing is one of the main destroyed forms for canopy fabric and airtight capsules coated fab?ric.From the analysis on the loading mechanism and destroyed forms,the material performance for tear?ing strength is different from the material performance for breaking strength.And the characteristic pa?rameter is related to testing method.By the single tongue and trapezoidal method,the tearing strength of commonly 6 kinds of silk and airtight fabric is tested respectively and compared.The results show that the results of two testing methods have a certain linear.The results can provide reference for se?lecting design materials in future,so as to comprehensively understand the material performance.

parachute,canopy fabric,tearing performance

TS107

1001-7046（2016）06-0009-03

2016-09-12

張榮（1965-），男，高級(jí)工程師，主要從事航空紡織材料技術(shù)研制工作。