So sánh và phân tích các phương pháp thử nghiệm độ bền kéo đứt của vải dệt

Vải dệt phải trải qua nhiều thử nghiệm cơ học, chẳng hạn như thử nghiệm độ bền xé, độ bền nổ, độ bền đường may, độ bền bóc tách và độ bền đứt. Trong số đó, độ bền đứt – một chỉ số quan trọng – được định nghĩa là lực tối đa ghi nhận được khi vải bị đứt trong quá trình thử nghiệm kéo. Giá trị độ bền đứt càng cao cho thấy khả năng chống đứt càng lớn, và ngược lại.

Hiện nay, hai phương pháp chính trong nước để kiểm tra độ bền kéo đứt của vải dệt là: GB/T 3923.1—2013, *Dệt may—Tính chất kéo của vải—Phần 1: Xác định lực tối đa và độ giãn dài ở lực tối đa bằng phương pháp dải*, và GB/T 3923.2—2013, *Dệt may—Tính chất kéo của vải—Phần 2: Xác định lực tối đa bằng phương pháp kéo* [2]. Hai phương pháp này khác nhau đáng kể ở nhiều khía cạnh, từ việc chuẩn bị mẫu đến cấu hình các thông số thử nghiệm. Bài báo này xem xét sự khác biệt giữa hai phương pháp, tập trung cụ thể vào việc chuẩn bị mẫu.

So sánh và phân tích sự khác biệt giữa các phương pháp thử độ bền kéo đứt

Tiêu chuẩn GB/T 3923.1—2013 “Dệt may—Tính chất kéo của vải—Phần 1: Xác định lực tối đa và độ giãn dài tại lực tối đa bằng phương pháp dải” (sau đây gọi là “phương pháp dải”) và tiêu chuẩn GB/T 3923.2—2013 “Dệt may—Tính chất kéo của vải—Phần 2: Xác định lực tối đa bằng phương pháp kẹp” (sau đây gọi là “phương pháp kẹp”) là những phương pháp thường được sử dụng để kiểm tra độ bền đứt của vải dệt; tuy nhiên, chúng khác nhau ở một số yêu cầu thử nghiệm. Sự khác biệt chính giữa hai phương pháp được nêu trong Bảng 1.

Như thể hiện trong Bảng 1, sự khác biệt chính nằm ở ba lĩnh vực.

Trước hết, có sự khác biệt trong giai đoạn chuẩn bị mẫu thử. Phương pháp dải yêu cầu mẫu thử phải có mép tua rua để giảm khả năng sợi bị bung ra theo hướng dọc hoặc ngang trong quá trình kéo giãn, do chiều rộng mẫu thử hẹp. Ngược lại, phương pháp kẹp yêu cầu kẻ các đường trên mẫu thử; vì mẫu thử rộng hơn và được kẹp ở giữa để đảm bảo phân bố lực đồng đều, các đường này giúp định vị chính xác. Do đó, việc giữ lại mép tua rua và độ chính xác của vị trí kẻ đường ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thử nghiệm.

Thứ hai, có sự khác biệt trong phương pháp kẹp. Phương pháp kẹp dải cho phép kẹp mẫu dưới lực căng trước, giữ cho mẫu thẳng và phẳng trước khi thử nghiệm để tăng cường tính đồng nhất của lực. Ngược lại, các mẫu được kẹp bằng phương pháp kẹp nhanh thường ngắn và rộng hơn—giữ được độ phẳng tương đối trong quá trình kẹp—do đó lực căng trước thường không được áp dụng, và tác động của nó tương đối nhỏ.

Thứ ba, có sự khác biệt trong cài đặt thông số thử nghiệm. Các thông số chính như kích thước mẫu, kích thước mặt kẹp, chiều dài đo và tốc độ kéo giãn khác nhau giữa phương pháp dải và phương pháp kẹp; những khác biệt này có thể dẫn đến sự khác nhau về kết quả thử nghiệm giữa các phòng thí nghiệm khác nhau.

Tham số	Phương pháp dải	Phương pháp lấy
Chuẩn bị bản mẫu	Vải dệt thông thường: chiều rộng tua rua khoảng 5 mm hoặc 15 sợi; vải dệt cấu trúc lỏng: chiều rộng tua rua khoảng 10 mm.	Vẽ một đường thẳng song song với chiều dài của mỗi mẫu vật, cách mép mẫu vật 38 mm.
Kích thước mẫu	Chiều rộng hiệu dụng 50 ± 0.5 mm (các chiều rộng khác được cho phép theo quy trình liên quan); chiều dài 200 mm hoặc 100 mm (được xác định bằng độ giãn dài khi đứt).	Chiều rộng 100 ± 2 mm; chiều dài 100 mm
Kích thước mặt kẹp	Chiều rộng mặt kẹp tối thiểu 60 mm và không nhỏ hơn chiều rộng mẫu thử.	25 ± 1 mm × 25 ± 1 mm
Phương pháp kẹp	Kẹp lỏng hoặc kẹp có lực căng trước; lực căng trước 2 N, 5 N hoặc 10 N được áp dụng dựa trên khối lượng trên mỗi đơn vị diện tích.	Vải được đặt phẳng trong kẹp, cho phép nó treo xuống bằng chính trọng lượng của nó.
Vị trí kẹp	Toàn bộ chiều rộng của mẫu vật được kẹp chặt	Tâm của chiều rộng mẫu được kẹp chặt
Chiều dài đồng hồ	Độ giãn dài khi đứt ≤ 75%: 200 mm; độ giãn dài khi đứt > 75%: 100 mm (độ chính xác ± 1 mm)	100 mm (hoặc 75 mm theo thỏa thuận của các bên liên quan; độ chính xác ± 1 mm)
Tỷ lệ mở rộng	Độ giãn dài khi đứt < 8%: 20 mm/phút; độ giãn dài khi đứt ≥ 8%: 100 mm/phút	50 mm / phút

Bảng 1

Thiết kế thí nghiệm cho các phương pháp thử nghiệm khác nhau

Khi kiểm tra độ bền kéo đứt của vải dệt, nhân viên phòng thí nghiệm thường lựa chọn phương pháp thử nghiệm phù hợp dựa trên loại sản phẩm và các tiêu chuẩn liên quan. Tuy nhiên, đối với hàng bán thành phẩm hoặc sản phẩm được sản xuất theo hợp đồng, loại sản phẩm và các đặc tính có thể không rõ ràng, khiến việc xác định ngay phương pháp dải hay phương pháp giật là phù hợp trở nên bất khả thi. Do đó, việc thử nghiệm so sánh bằng cả hai phương pháp thường được yêu cầu để phân tích sự khác biệt về kết quả và cung cấp cơ sở cho sự lựa chọn cuối cùng của khách hàng.

Để điều tra sự khác biệt về kết quả thử nghiệm giữa hai phương pháp này, nghiên cứu này đã chọn tám loại vải dệt khác nhau và phân tích chúng bằng cả phương pháp dải và phương pháp lấy mẫu.

Các thử nghiệm độ bền đứt được tiến hành trên các mẫu đã chuẩn bị bằng cách sử dụng các thông số kỹ thuật cụ thể, và kết quả đã được so sánh.

Giao thức thử nghiệm và cài đặt thông số

Theo các yêu cầu tiêu chuẩn, phương pháp dải sử dụng chiều rộng hiệu dụng là (50 ± 0.5) mm, trong khi phương pháp gắp sử dụng kích thước mẫu hiệu dụng là (25 ± 1) mm × (25 ± 1) mm; các thử nghiệm được tiến hành bằng cách sử dụng các tốc độ kéo và chiều dài đo khác nhau.

Đối với phương pháp dải, tốc độ kéo căng được sử dụng là 100 mm/phút và 20 mm/phút khi chiều dài đo được đặt ở mức 200 mm, trong khi tốc độ 100 mm/phút được sử dụng khi chiều dài đo được đặt ở mức 100 mm.

Đối với phương pháp kẹp, tốc độ kéo được sử dụng là 50 mm/phút với chiều dài đo được đặt lần lượt là 100 mm và 75 mm.

chuẩn bị bản mẫu

Chuẩn bị mẫu cho phương pháp cắt dải: Các mẫu được cắt từ vải số 1 đến số 8 theo cả hướng sợi dọc và sợi ngang. Đối với mỗi loại vải, 10 mẫu được chuẩn bị—chia thành hai nhóm năm mẫu—có chiều rộng 50 mm và chiều dài 200 mm; ngoài ra, năm mẫu có chiều rộng 50 mm và chiều dài 100 mm cũng được chuẩn bị cho mỗi loại vải.

Chuẩn bị mẫu cho phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên: Các mẫu được cắt từ các loại vải số 1 đến số 8 theo cả hướng sợi dọc và sợi ngang, với năm mẫu có kích thước 100 mm x 100 mm và năm mẫu có kích thước 100 mm x 75 mm được chuẩn bị cho mỗi loại vải.

Tất cả các mẫu vật đều được xử lý sơ bộ trong 24 giờ và sau đó được kiểm tra bằng máy kiểm tra tốc độ kéo giãn không đổi (CRE); kết quả được trình bày trong Bảng 2.

Mâu	Hướng kiểm tra	Phương pháp cắt dải (200mm / 20mm/phút)	Phương pháp cắt dải (100mm / 100mm/phút)	Phương pháp cắt dải (100mm / 100mm/phút)	Phương pháp kẹp (100mm / 50mm/phút)	Phương pháp kẹp (75mm / 50mm/phút)
1# Hỗn hợp Polyester-Cotton	Làm cong	1923.15	1961.83	1998.24	1363.9	1385.47
1# Hỗn hợp Polyester-Cotton	Sợi ngang	1189.31	1201.27	1245.78	811.53	837.46
2# Vải cotton nguyên chất	Làm cong	499.75	513.10	527.35	103.25	120.4
2# Vải cotton nguyên chất	Sợi ngang	188.95	216.95	249.45	66.3	78.9
3# Vải denim	Làm cong	987.20	1092.17	1131.62	620.77	653.49
3# Vải denim	Sợi ngang	663.37	697.57	730.36	447.90	473.45
4# Hỗn hợp Polyester-Viscose	Làm cong	1399.22	1455.83	1500.74	1138.5	1161.49
4# Hỗn hợp Polyester-Viscose	Sợi ngang	740.18	774.33	803.61	535.17	569.72
5# Vải Polyester nguyên chất	Làm cong	1075.83 1127.14	1186.40	751.26	782.35
5# Vải polyester nguyên chất	Hướng sợi ngang	523.37	556.49	590.15	399.60	421.76
Vải pha polyester-cotton số 6	Hướng biến dạng	845.43	887.62	933.78	524.19	550.19
Vải pha polyester-cotton số 6	Hướng sợi ngang	587.29	603.71	643.43	347.25	358.97
7# Vải Oxford	Hướng biến dạng	2188.62	2259.33	2311.15	1412.64	1470.41
7# Vải Oxford	Hướng sợi ngang	1568.96	1614.02	1698.27	941.83	970.51
Vải pha cotton-linen số 8	Hướng biến dạng	950.83	995.68	1057.49	622.9	653.87
Vải pha cotton-linen số 8	Hướng sợi ngang	764.54	796.91	849.73	498.31	525.66

Bảng 2

Kết quả và phân tích dữ liệu

So sánh kết quả của các mẫu số 1 đến số 8 cho thấy rằng, khi sử dụng phương pháp kéo dải với chiều dài đo 200 mm, các nhóm được thử nghiệm ở tốc độ kéo cao hơn cho giá trị độ bền đứt cao hơn; ngược lại, ở tốc độ kéo 100 mm/phút, các mẫu có chiều dài đo ngắn hơn lại cho giá trị độ bền đứt cao hơn. Tương tự, với phương pháp kéo nhanh ở tốc độ kéo 50 mm/phút, các mẫu có chiều dài đo ngắn hơn cũng cho giá trị độ bền đứt cao hơn.

Nhìn chung, giá trị cường độ chịu lực thu được bằng phương pháp túm lấy thấp hơn đáng kể so với giá trị thu được bằng phương pháp tách dải.

Các mô hình quan sát được có thể được tóm tắt như sau:

Thứ nhất, trong phương pháp kéo căng dải, khi chiều rộng kẹp hiệu dụng và chiều dài đo không đổi, tốc độ kéo căng cao hơn sẽ dẫn đến độ bền đứt của vải cao hơn. Điều này là do tốc độ kéo căng cao hơn giúp tăng cường sự định hướng của các chuỗi phân tử bên trong sợi, làm cho cấu trúc có khả năng chống trượt và đứt gãy tốt hơn, từ đó thể hiện khả năng chịu tải tức thời cao hơn. Ngược lại, kéo căng chậm hơn có thể cho phép các phân tử có thời gian thích nghi với lực tác động bên ngoài, dẫn đến giá trị độ bền thấp hơn; tuy nhiên, sự gia tăng độ bền đứt của vải tương đối nhỏ so với mức độ gia tăng tốc độ kéo căng.

Thứ hai, trong cả hai phương pháp kéo và giật, khi chiều rộng kẹp hiệu dụng và tốc độ kéo được giữ không đổi, chiều dài đo ngắn hơn sẽ dẫn đến độ bền đứt của vải cao hơn một chút, trong khi chiều dài đo dài hơn sẽ dẫn đến giá trị thấp hơn một chút. Điều này xảy ra vì, trong quá trình biến dạng kéo, các lực nội tại phát sinh giữa các phần khác nhau của phân tử sợi để chống lại lực bên ngoài và cố gắng khôi phục cấu trúc ban đầu. Khi chiều dài đo tăng lên, đường biến dạng kéo mà một đơn vị diện tích của vải trải qua sẽ dài ra, làm thay đổi trạng thái ứng suất tổng thể và gây ra xu hướng giảm nhẹ trong độ bền đứt quan sát được. Tuy nhiên, mức độ thay đổi này tương đối hạn chế và không thay đổi đáng kể theo tỷ lệ thuận với chiều dài đo.

Thứ ba, dữ liệu thử nghiệm tổng thể cho thấy rằng mặc dù tốc độ kéo và chiều dài đo có ảnh hưởng đến kết quả độ bền đứt, nhưng mức độ ảnh hưởng này tương đối hạn chế. Giá trị lực đứt thu được bằng phương pháp thử nghiệm kẹp thấp hơn đáng kể so với giá trị thu được bằng phương pháp thử nghiệm dải, chủ yếu là do sự khác biệt về kích thước kẹp. Diện tích kẹp trong thử nghiệm kẹp nhỏ hơn đáng kể so với thử nghiệm dải; điều này dẫn đến ít sợi chịu tải hơn và vùng hạn chế tập trung hơn. Do đó, số lượng sợi chịu tải hiệu quả trong mẫu bị giảm, dẫn đến lực cản tổng thể thấp hơn trong quá trình kéo giãn và cuối cùng là lực đứt đo được thấp hơn.

Khuyến nghị

Nghiên cứu chỉ ra rằng yếu tố chính ảnh hưởng đến độ bền kéo đứt của vải dệt là kích thước vùng kẹp mẫu, tiếp theo là tốc độ giãn dài và chiều dài đo. Sự khác biệt đáng kể về kết quả phát sinh giữa các phương pháp thử nghiệm khác nhau khi đánh giá vải dệt trước khi chúng trở thành sản phẩm cuối cùng; do đó, mục tiêu thử nghiệm và kịch bản ứng dụng phải được xác định rõ ràng trước khi lựa chọn phương pháp.

Đối với các sản phẩm vải dệt khác nhau, cần lựa chọn phương pháp lấy mẫu theo dải hoặc phương pháp lấy mẫu ngẫu nhiên phù hợp với các tiêu chuẩn sản phẩm liên quan, đặc biệt chú ý đến bất kỳ quy định cụ thể hoặc yêu cầu bổ sung nào liên quan đến các chỉ số về độ bền kéo đứt. Trong trường hợp cả hai phương pháp đều có thể áp dụng, cần ưu tiên kiểm tra xem kích thước mẫu có đáp ứng yêu cầu lấy mẫu hay không; hơn nữa, sự khác biệt có hệ thống giữa kết quả của hai phương pháp cần được giải thích rõ ràng cho các bên liên quan để đảm bảo tính nhất quán và khả năng so sánh trong việc sử dụng kết quả.

Tài liệu tham khảo: *Kiểm định sợi Trung Quốc* (tháng 3 năm 2025) — “So sánh và phân tích các phương pháp thử nghiệm độ bền kéo của vải dệt”. Nếu phát hiện bất kỳ hành vi vi phạm bản quyền nào, vui lòng liên hệ với chúng tôi.