國外紡織材料試驗方法的應(yīng)用

鄒　磊，張　榮

（航宇救生裝備有限公司，湖北襄陽　441003）

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國外紡織材料試驗方法的應(yīng)用

鄒磊，張榮

（航宇救生裝備有限公司，湖北襄陽441003）

摘要：FED-STD-191A《美國軍用紡織品標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn)是國際軍用或民用航空救生裝備材料通用的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，常應(yīng)用于航宇公司產(chǎn)品仿研或研制。本研究結(jié)合新品研制需求和國內(nèi)現(xiàn)有條件，引用部分國際通用的標(biāo)準(zhǔn)進行國產(chǎn)化轉(zhuǎn)化研究工作，為新材料研制和應(yīng)用研究、原材料試驗以及新產(chǎn)品設(shè)計選材提供了有利條件。

關(guān)鍵詞：紡織材料；試驗方法；標(biāo)準(zhǔn)

0　引言

美國聯(lián)邦試驗方法標(biāo)準(zhǔn)FED-STD-191A《美國軍用紡織品標(biāo)準(zhǔn)》是美國軍隊或國防部門采購使用軍用紡織品時所執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)，內(nèi)容涉及美國軍用紡織品試驗方法標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范以及美國軍用紡織品試驗儀器的校準(zhǔn)及檢定規(guī)程等，共計200余篇，涉及內(nèi)容廣泛，方法齊全。在我公司新產(chǎn)品研制過程中，跟蹤國外相關(guān)（主要是美國）先進產(chǎn)品的發(fā)展趨勢，其中有關(guān)紡織材料性能的試驗方法多采用FED-STD-191A標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗方法，是一項比較重要的研究內(nèi)容。

針對科研生產(chǎn)活動中出現(xiàn)的國外紡織材料技術(shù)性能要求的試驗方法與國內(nèi)現(xiàn)行試驗方法的差異，將FED—STD—191A等國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品研制需求相結(jié)合，進行了系統(tǒng)的研究和整理，重點關(guān)注飛行員個體防護救生裝備有關(guān)的試驗方法，并分批對MIL、TSO、EN等國外材料試驗標(biāo)準(zhǔn)進行國產(chǎn)化研究，旨在實現(xiàn)國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)國產(chǎn)化，為新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)服務(wù)。

1　產(chǎn)品的技術(shù)性能指標(biāo)

在新研發(fā)的產(chǎn)品中，除部分自主研發(fā)產(chǎn)品外，多數(shù)是對國外性能先進的同類產(chǎn)品進行仿研。由于紡織材料是個體防護救生服裝和降落傘產(chǎn)品的主體材料，因此紡織新材料的國產(chǎn)化研制和應(yīng)用研究也是產(chǎn)品研制的重要研究內(nèi)容。

在紡織新材料研制過程中，發(fā)現(xiàn)國外飛行員救生裝備材料的技術(shù)指標(biāo)主要涉及力學(xué)性能（如斷裂強力、撕裂強力、脹破強力等）、使用性能（如氣體透過性能、抗撓曲損傷、吸水性、靜電性能等）、環(huán)境適應(yīng)性（如耐光性、耐老化性等），上述技術(shù)性能指標(biāo)測試所采用的試驗方法與國內(nèi)現(xiàn)行的試驗方法有較大區(qū)別。充分說明救生裝備材料的技術(shù)指標(biāo)針對性強、實用性好、分類全面的特點。如斷裂強力的測試方法，針對不同規(guī)格用途的材料可采用抓樣法或條樣法，但國內(nèi)通常只采用條樣法，且在制定材料技術(shù)性能指標(biāo)時則很少考慮材料的使用性能和環(huán)境適應(yīng)性。

因此，研究國外紡織材料的技術(shù)性能，實現(xiàn)進口材料的國產(chǎn)化，就必須對材料進行全面的性能考慮和試驗，并對國外紡織材料的試驗標(biāo)準(zhǔn)和方法進行應(yīng)用研究。

2　試驗方法

在實際的產(chǎn)品研制、生產(chǎn)和交付使用等過程中，所引用的國外紡織材料標(biāo)準(zhǔn)以美軍標(biāo)FEDSTD-191A標(biāo)準(zhǔn)為主，另外還有TSO、ASTM、BS等標(biāo)準(zhǔn)。通過將國外相關(guān)材料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗方法與國內(nèi)現(xiàn)行有效的試驗方法進行對比、分析和研究，確定國產(chǎn)化研究工作主要包括以下幾個方面：

（1）標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的分析、理解、消化和吸收，按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式進行編制；

（2）試驗設(shè)備和夾具的性能對比、再設(shè)計和改進；

（3）試驗驗證，尤其是對于新設(shè)計的儀器或夾具，必須經(jīng)過大量的試驗數(shù)據(jù)積累來確認(rèn)過程方法的可靠性；

（4）制定試驗規(guī)范。

3　典型試驗

3.1抗撓曲損傷試驗儀器的設(shè)計

3.1.1試驗原理

根據(jù)水上救生產(chǎn)品的使用情況，涂層織物在使用過程中主要受到扭轉(zhuǎn)、壓縮、折疊、拉伸等外力作用，其中扭轉(zhuǎn)和壓縮作用對涂層織物膠層破壞最為明顯，極易使涂膠膜產(chǎn)生分離、破損等現(xiàn)象，導(dǎo)致產(chǎn)品功能失效。因此，抗撓曲損傷試驗儀器的設(shè)計需以此為主要目的，方法如下：先將試樣縫制為圓筒狀，再將試樣固定安裝在兩圓盤夾頭之間，其中一只圓盤的軸線作90°的擺動，以引起試樣的扭曲；另一只圓盤沿其軸線作往復(fù)運動，使試樣沿其長度方向受壓，試樣的這種扭曲和受壓按預(yù)先設(shè)計的循環(huán)次數(shù)持續(xù)進行。

3.1.2試驗儀器的結(jié)構(gòu)設(shè)計

目前國內(nèi)關(guān)于涂層織物抗撓曲損傷試驗方法尚屬空白，更無相關(guān)試驗儀器。而在美國聯(lián)邦試驗方法標(biāo)準(zhǔn)FED-STD-191A方法5230中，也只是提到了樣品尺寸、試樣架相對位置改變的示意圖，試驗儀器則需據(jù)此進行設(shè)計和加工。根據(jù)水上救生產(chǎn)品的具體使用要求，紡織儀器制造廠家根據(jù)我們的設(shè)計思路加工制成了YG（B）542C型數(shù)字式抗撓曲損傷測試儀。該測試儀主要由氣壓表組件、往復(fù)氣缸、往復(fù)端夾頭、擺動端夾頭（含導(dǎo)向桿）、擺動氣缸（含曲柄連桿）、面板、機架和可調(diào)底腳等部件組成。

3.1.3 YG（B）542C型數(shù)字式抗撓曲損傷測試儀主要技術(shù)參數(shù)

⑴圓筒直徑為63.5 mm，圓筒長度為28 mm；

⑵往復(fù)圓盤行程為70 mm，往復(fù)圓盤頻率為（152±4）次/min；

⑶擺動圓盤角度為90°，擺動圓盤頻率為（200±10）次/min；

⑷試樣尺寸為178 mm×178 mm；

⑸試樣最大厚度為8 mm；

⑹計數(shù)方法為往復(fù)計數(shù)或擺動計數(shù)為；

⑺計數(shù)方式為0～999999次任意設(shè)定。

3.2刺破強力試驗方法的設(shè)計

3.2.1夾具設(shè)計

作為具有氣密特性或水密特性產(chǎn)品的主體材料，各類涂覆織物的密閉性能至關(guān)重要。在這類產(chǎn)品使用過程中（尤其是氣囊），一些尖銳物體很容易對涂覆織物表面產(chǎn)生機械損傷。涂覆織物一旦失去氣密性或水密性，則直接導(dǎo)致產(chǎn)品功能失效。TSO—C69c《應(yīng)急撤離滑梯、輕便梯、輕便梯/滑梯和滑梯/筏》中明確規(guī)定了刺破強力（不小于30.4 kg）的技術(shù)指標(biāo)要求。

雖然TSO—C69c確定了刺破強力指標(biāo)，但是并未列出試驗方法的標(biāo)準(zhǔn)，而只是通過注釋簡要說明了試驗操作要求（不同的頂針尺寸、加載速度等，會有不同的試驗結(jié)果）。國內(nèi)雖有關(guān)于土工布刺破強力的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但并不適用航空救生用涂覆材料耐刺破性能的試驗。由于涂覆織物的刺破性能直接對航空救生產(chǎn)品的使用性能和使用壽命產(chǎn)生影響，所以必須進行刺破強力試驗夾具的研究，以滿足使用要求。

根據(jù)刺破強力的試驗操作要求，頂針以一定的速度刺向試樣，但由于涂覆織物品種繁多，使用部位的客觀條件也不盡相同。通過查詢技術(shù)資料，并結(jié)合飛行員救生裝備的使用條件，對此類產(chǎn)品采用的涂覆織物進行了分類。根據(jù)此類產(chǎn)品不同部位的使用要求，設(shè)計了兩種刺破強度的試驗夾具I型和II型。I型主要用于救生船或滑梯等含有摩擦和滑行面的材料，II型主要用于防護服材料或純膠料壓制的片材或板材。I型和II型刺破夾具示意圖見圖1和圖2。

圖1　刺破夾具I型

圖2　刺破夾具II型

表1　試驗操作步驟

3.2.2試驗步驟的設(shè)計

由于試驗夾具不同，試驗操作步驟也不相同。經(jīng)過前期探索性試驗，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的使用規(guī)程，制定了兩種刺破試驗方法的操作步驟，具體要求見表1。

表2　條樣法與抓樣法試驗方法對比

3.3抓樣法試驗夾具設(shè)計

在我公司的常規(guī)斷裂強力試驗中，多數(shù)采用FZ 65001—1995規(guī)定的扯邊紗條樣法和剪割條樣法，但是FED—STD—191A方法5100規(guī)定的方法是抓樣法。比較條樣法和抓樣法，不僅試驗間距和拉伸速度不同，而且兩種方法的試驗夾具也完全不同，且不能相互替代使用，具體差異見表2。

由于水上救生產(chǎn)品浮囊或氣囊的主體材料斷裂強力高，抓樣法試驗時試樣容易出現(xiàn)打滑或斷鉗口現(xiàn)象。為改善這一現(xiàn)狀，在進行新型抓樣法試驗夾具設(shè)計時，將前鉗口表面設(shè)計為細(xì)齒型，后鉗口表面設(shè)計為光滑型；而國產(chǎn)條樣法夾具的前后鉗口表面均為波紋面，擰緊容易夾傷或夾斷試樣，增加試驗成本。

4　試驗驗證

4.1刺破試驗

根據(jù)我公司各類產(chǎn)品的使用要求，選取8種材料進行兩種刺破方法的對比，具體試驗數(shù)據(jù)見表3，兩種試驗方法的應(yīng)力-應(yīng)變曲線見圖3和圖4。

表3　8種材料刺破強力對比試驗結(jié)果/N

圖3　刺破強力試驗曲線（方法一）

圖4　刺破強力試驗曲線（方法二）

由于兩種方法的頂針結(jié)構(gòu)形式不同，其刺穿機理區(qū)別也較大，見圖3和圖4。但是，從表2的測試數(shù)據(jù)看，兩種試驗方法所得到的刺破強力值，因與原料、頂針的形式和材料組合結(jié)構(gòu)有關(guān)，并沒有可比性。在對此類產(chǎn)品選材和制定技術(shù)指標(biāo)時，需要結(jié)合其實際使用過程中可能產(chǎn)生的刺穿因素確定相應(yīng)的試驗方法和技術(shù)指標(biāo)數(shù)值。

4.2斷裂強力試驗

根據(jù)此類產(chǎn)品的使用情況，選取了具有代表性的四種織物進行抓樣法和條樣法的對比試驗，見表4。

表4　兩種試驗方法對比/N

國外此類產(chǎn)品的原材料（尤其是水上救生用氣密織物）斷裂強力的測試方法大多采用FED—STD—191A方法5100規(guī)定的抓樣法，而我國卻多采用條樣法。條樣法和抓樣法的斷裂機理并沒有太大差異，只是試驗間距、試驗夾具、拉伸速度、夾持方法等存在不同。選取不同種類的材料，對每種材料同時進行兩種方法的試驗，其試驗數(shù)據(jù)可為設(shè)計選材提供參考。

5　試驗方法標(biāo)準(zhǔn)的制定

通過對國外紡織材料試驗方法的應(yīng)用研究，并按企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編制要求，制定了20份企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，先后于2005年、2008年和2009年發(fā)布實施。其中，大部分試驗方法已在我公司新品研制、故障分析、生產(chǎn)和試驗工作中得到應(yīng)用。

6　結(jié)論

在航宇公司新產(chǎn)品研制過程中，尤其在跟蹤國外（主要是美國）先進產(chǎn)品發(fā)展動態(tài)時，常涉及國外材料試驗方法（如FED—STD—191A、TSO、ASTM、BS、EN、ISO等），上述標(biāo)準(zhǔn)對于新產(chǎn)品的研制和開發(fā)有著重要的作用。

本文通過國外材料試驗方法國產(chǎn)化研究，針對航空救生領(lǐng)域產(chǎn)品常用的一些試驗方法，結(jié)合此類產(chǎn)品研制需求進行了系統(tǒng)研究和整理，旨在建立專用標(biāo)準(zhǔn)體系，以服務(wù)于公司新產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)。

從2005年起，已按需求分批將FED—STD—191A等國外標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為“三大規(guī)范”和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，共計20份。這些規(guī)范和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為航宇紡織品材料的應(yīng)用研究發(fā)揮了很大的作用。

質(zhì)檢總局公布2015年國抽結(jié)果

2015年，質(zhì)檢總局貫徹落實中央關(guān)于調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、深化改革和改善民生等重大戰(zhàn)略部署，以及節(jié)能減排、重點產(chǎn)品質(zhì)量提升、婦女兒童權(quán)益保障等工作要求，堅持依法行政，緊緊圍繞“抓質(zhì)量、保安全、促發(fā)展、強質(zhì)檢”的工作方針，認(rèn)真組織開展了日用及紡織品等質(zhì)量國家監(jiān)督抽查。有關(guān)情況公告如下：

2015年抽查了24種2984家企業(yè)生產(chǎn)的3067批次產(chǎn)品，抽查合格率為87.0%，比2014年下降了1.2%。其中，羽絨服裝、機動車兒童安全座椅2種產(chǎn)品的抽查合格率為100%；玩具、羊絨針織品、學(xué)生用品、針織內(nèi)衣、運動服裝、童車、絮用纖維制品、摩托車乘員頭盔、床上用品、毛絨布制玩具10種產(chǎn)品的抽查合格率在90%以上；兒童及嬰幼兒服裝、旅游鞋、皮鞋、女式內(nèi)衣、童鞋5種產(chǎn)品的抽查合格率在80%和90%之間；運動鞋、羊絨針織服裝、休閑服裝(機織)、旅行箱包、輪滑鞋、背提包、蠶絲被7種產(chǎn)品抽查合格率不到80%。

問與答

Application of foreign textile material test method

Zou Lei，Zhang Rong
(Hangyu Lifesaving Equipment Co.,Ltd，Hubei 441003，China)

Abstract:FED-STD-191A Us military textiles standards are the international military or civil aviation life-saving equipment materials general test method standards,applied in imitation research or development of products in Hangyu Lifesaving Equipment Co.，Ltd.Combined with new product development demand and domestic existing conditions,part of the international general standards were cited for the research on localization,providing favorable conditions for new material development and application research,raw material test and material selection of new product design.

Key words:textile material，test method，standard

作者簡介：鄒磊，男，研究員，主要從事個體防護裝備設(shè)計研發(fā)工作。

收稿日期：2016-02-16

中圖分類號：TS107

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-7046（2016）01-0030-05