Comprensión De La Elasticidad A La Tracción Y Las Pruebas De Resistencia Para Tejidos: Método De Prueba FZ/T 01034
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Introducción A Las Pruebas De Elasticidad Y Resistencia A La Tracción
La elasticidad a la tracción de los tejidos es una propiedad crucial que afecta el rendimiento, la durabilidad y la calidad general de los textiles. El método de prueba FZ/T 01034 especifica cómo determinar esta propiedad utilizando un comprobador de tasa de elongación constante (CRE). A diferencia de los tejidos de punto, que utilizan un enfoque diferente, los tejidos se prueban con un método de estiramiento cíclico, lo que hace que esta prueba sea esencial para evaluar la resiliencia y la recuperación elástica de los tejidos. Este artículo explorará los procedimientos de prueba, el equipo necesario y varios factores que influyen en la precisión de los resultados de las pruebas, incluido el uso de comprobadores de resistencia a la tracción de tejidos y equipos de resistencia a la tracción.
Propiedades Elásticas De Tracción De Los Tejidos: Comprensión De La Resistencia De Los Tejidos
Los tejidos sufren deformaciones cuando se estiran bajo una elongación o una fuerza fija. Después de un período específico, se retira la fuerza de estiramiento y se deja que el tejido se recupere durante un tiempo determinado. Luego se mide la elongación residual. La tasa de recuperación elástica y la tasa de deformación plástica se calculan para caracterizar la elasticidad de tracción del tejido, lo que ayuda a evaluar la resistencia a la tracción y la durabilidad del tejido.
Requisitos Esenciales Para Los Instrumentos De Ensayo De Resistencia A La Tracción
Comprobador de tasa de elongación constante (CRE)
El comprobador CRE debe cumplir con la norma GB/T 3923.1 con una precisión de fuerza de ±1 %. Debe ser capaz de realizar pruebas como elongación fija y fuerza fija, y debe tener un dispositivo de registro de datos. Equipo de resistencia a la tracción, como una máquina de prueba de tracción universal, mejora la precisión de la prueba al ofrecer mediciones de fuerza precisas y permitir un análisis de datos detallado.
Abrazaderas de estiramiento
Se requieren abrazaderas manuales o neumáticas con una superficie de sujeción de al menos 55 mm y un ancho efectivo de la muestra de 50 mm.
Herramientas para cortar muestras
Para cortar las muestras de tela se necesitan tijeras o muestrarios especializados.
Pesas de pre-tensión
Se deben utilizar pesos de pretensado según las especificaciones de la prueba. Se pueden aplicar manualmente o configurar en el software.
Técnicas De Muestreo Para Ensayos De Elasticidad Y Resistencia A La Tracción
La muestra debe ser representativa, asegurando que no haya arrugas o defectos obvios que afecten los resultados de la prueba de resistencia a la tracción de la tela.
El corte de las muestras se debe realizar de acuerdo con la norma GB/T 3923.1. Las muestras se deben cortar a una distancia de 10 cm del borde de la muestra de tela y cada muestra no debe contener los mismos hilos.
Tamaño y cantidad de la muestra: Se deben cortar al menos tres muestras en las direcciones de urdimbre y trama de cada muestra. La longitud de la muestra debe cumplir con la longitud de calibre de 200 mm y el ancho debe cumplir con el ancho efectivo de 50 mm.
Condiciones De Prueba Para La Medición Precisa De La Resistencia A La Tracción Y La Elasticidad
- El preacondicionamiento y el acondicionamiento de las muestras deben realizarse de acuerdo con GB 6529.
- La prueba debe realizarse en la atmósfera estándar de la zona templada de segunda clase especificada en GB 6529.
- Ajuste la longitud del calibre del comprobador de resistencia a 200 mm.
- Velocidad de estiramiento para prueba de elongación fija:
Cuando la tasa de alargamiento es <8%, la velocidad de estiramiento es de 20 mm/min; cuando la tasa de alargamiento es >8%, la velocidad de estiramiento es de 100 mm/min. - Velocidad de estiramiento para prueba de fuerza fija:
Según la prueba preliminar, cuando la tasa de alargamiento a la fuerza especificada es <8%, la velocidad de estiramiento es de 20 mm/min; cuando la tasa de alargamiento es >8%, la velocidad de estiramiento es de 100 mm/min. - Sujeción con pretensión:
La muestra debe sujetarse en la posición media de la abrazadera para garantizar que la línea central de la fuerza de tracción pase por el centro de la abrazadera. La muestra puede sujetarse con la tensión previa de la Tabla 1. Si la tasa de elongación generada es mayor al 2 %, se debe reducir el valor de la tensión previa. - Sujeción floja:
Cuando se utiliza el método de sujeción floja para la muestra, la longitud inicial requerida para calcular la tasa de alargamiento debe ser la suma de la longitud del calibre y el alargamiento de la muestra cuando se alcanza la tensión previa.
Procedimiento De Prueba Para La Evaluación De La Elasticidad Y La Resistencia A La Tracción
Prueba de elongación por fuerza fija
- Para esta prueba, la muestra se estira hasta una fuerza fija, normalmente 20 N, 25 N o 30 N, y se mide el alargamiento para calcular la resistencia a la tracción de la tela. El comprobador de resistencia a la tracción proporcionará la resistencia a la tracción de la tela al determinar la fuerza necesaria para provocar el alargamiento.
- Ponga en marcha el instrumento y estire la muestra hasta la fuerza fijada. Lea la longitud L1 de la muestra.
- Calcule la tasa de elongación por fuerza fija (%) de cada muestra según la ecuación (1). El resultado de la prueba se expresa como el valor promedio de tres muestras y se redondea al 0.1 %.
Determinación de la fuerza de elongación fija
- Determinar el alargamiento fijo según los requerimientos del producto o el acuerdo entre ambas partes. Si no hay acuerdo se recomienda 3%, 5% o 10%.
- Encienda el instrumento (cuando la muestra esté ligeramente sujeta, comience a contar el alargamiento desde que se alcanza la tensión previa), estire la muestra hasta el valor de alargamiento fijo y lea la fuerza correspondiente en Newton (N).
- El resultado de la prueba se expresa como el valor promedio de tres muestras y se redondea a 0.1 N.
Determinación de la tasa de recuperación elástica de fuerza fija y de la tasa de deformación plástica
- Seleccione el valor de fuerza fijo según los requisitos del producto o el acuerdo entre ambas partes. Si no hay acuerdo, se recomienda 20 N, 25 N o 30 N.
- El tiempo de mantenimiento del estiramiento y el tiempo de recuperación se determinan de acuerdo con el acuerdo entre ambas partes. Si no hay acuerdo, se recomienda un tiempo de mantenimiento del estiramiento de 1 minuto y un tiempo de recuperación de 3 minutos.
- Encienda el instrumento, estire la muestra hasta la fuerza fijada y mantenga la fuerza fijada durante 1 minuto. Luego lea la longitud L1 de la muestra. Luego regrese la pinza a la posición cero a la misma velocidad y deténgase durante 3 minutos.
- Estire la muestra hasta la tensión previa especificada a la misma velocidad nuevamente y lea la longitud L2 de la muestra.
- Calcule la tasa de recuperación elástica y la tasa de deformación plástica (%) de cada muestra según la ecuación (2) y la ecuación (3). El resultado de la prueba se expresa como el valor promedio de tres muestras y se redondea al 0.1 %.
Una vez aplicada la fuerza fija, se calcula la tasa de recuperación elástica y la tasa de deformación plástica, que son indicadores clave de la resistencia a la tracción en la tela.
Medición de la tasa de recuperación elástica por tracción repetida y de la deformación plástica
- Seleccione el número de ciclos fijos según los requisitos del producto. Si no hay acuerdo, se recomiendan 3, 5 o 10 veces.
- Repita el estiramiento según 3.1 – 3.3 hasta alcanzar el número de ciclo predeterminado y mida la longitud L1.
- Mida la longitud L2 según el método del apartado 3.4.
- Calcule la tasa de recuperación elástica de tracción repetida por fuerza fija y la tasa de deformación plástica de cada muestra de acuerdo con la ecuación (2) y la ecuación (3). El resultado de la prueba se expresa como el valor promedio de tres muestras y se redondea al 0.1 %.
Tasa de recuperación elástica en pruebas de elongación fija y deformación plástica
- Seleccione el alargamiento fijo según los requerimientos del producto o el acuerdo entre ambas partes. Si no hay acuerdo, se recomienda 3%, 5% o 10%.
- El tiempo de mantenimiento del estiramiento y el tiempo de recuperación se determinan según los requisitos del producto o el acuerdo entre ambas partes. Si no hay acuerdo, se recomienda un tiempo de mantenimiento del estiramiento de 1 minuto y un tiempo de recuperación de 3 minutos.
- Poner en marcha el instrumento (cuando la muestra esté ligeramente sujeta, empezar a contar el alargamiento desde que se alcanza la tensión previa), estirar la muestra hasta el alargamiento fijo L3, parar durante 1 minuto. A continuación, volver a poner la pinza en la posición cero a la misma velocidad y parar durante 3 minutos.
- Estire la muestra hasta el alargamiento fijo L3 nuevamente a la misma velocidad.
- Leer la longitud L2 de la muestra correspondiente a la pretensión en 2.1.
- Calcule la tasa de recuperación elástica de elongación fija y la tasa de deformación plástica (%) de cada muestra según la ecuación (4) y la ecuación (5). El resultado de la prueba se expresa como el valor promedio de tres muestras y se redondea al 0.1 %.
Recuperación elástica de tracción repetida y deformación plástica en pruebas de elongación fija
- Seleccione el número de ciclos fijos según los requisitos del producto o el acuerdo entre ambas partes. Si no hay acuerdo, se recomiendan 3, 5 o 10 veces.
- Repita el estiramiento según 5.1 – 5.3 hasta alcanzar el número de ciclo predeterminado.
- Estirar la muestra hasta el alargamiento fijo L3 según 5.4.
- Leer la longitud L2 de la muestra correspondiente a la pretensión.
- Calcule la tasa de recuperación elástica por tracción repetida de elongación fija y la tasa de deformación plástica de cada muestra de acuerdo con la ecuación (4) y la ecuación (5). El resultado de la prueba se expresa como el valor promedio de tres muestras y se redondea al 0.1 %.
Medición de la tasa de relajación de la tensión en pruebas de elongación fija
- Seleccione el alargamiento fijo según los requerimientos del producto o el acuerdo entre ambas partes. Si no hay acuerdo, se recomienda 3%, 5% o 10%.
- Encienda el instrumento (cuando la muestra esté ligeramente sujeta) y registre la fuerza F0 cuando la muestra alcance la elongación fija. Luego, vuelva a colocar la abrazadera en la posición cero a la misma velocidad.
- Calcule la tasa de relajación de la tensión (%) de cada muestra según la ecuación (6). El resultado de la prueba se expresa como el valor promedio de tres muestras y se redondea al 0.1 %.
Determinación de la tasa de relajación de la tensión de tracción repetida por elongación fija
- Seleccione el alargamiento fijo según los requerimientos del producto o el acuerdo entre ambas partes. Si no hay acuerdo, se recomienda 3%, 5% o 10%.
- Seleccione el número de ciclos fijos. Si no hay acuerdo, se recomiendan 3, 5 o 10 veces.
- Encienda el instrumento (cuando la muestra esté ligeramente sujeta), registre la fuerza F0 cuando la muestra alcance la elongación fija por primera vez y luego regrese la abrazadera a la posición cero. Repita el estiramiento hasta que se alcance el número de ciclo seleccionado. Luego deténgase durante 10 minutos y registre la fuerza F1, con una precisión de 0.1 N.
- Calcule la tasa de relajación de la tensión de elongación fija repetida de cada muestra según la ecuación (6). El resultado de la prueba se expresa como el valor promedio de tres muestras y se redondea al 0.1 %.
Resumen Del Método De Prueba De Resistencia A La Tracción FZ/T 01034
Esta norma especifica los siguientes 8 métodos de prueba:
- Prueba de elongación por fuerza fija
- Determinación de la tasa de recuperación elástica de fuerza fija y de la tasa de deformación plástica
- Determinación de la tasa de recuperación elástica de tracción repetida por fuerza fija y de la tasa de deformación plástica
- Determinación de la tasa de recuperación elástica de elongación fija y de la tasa de deformación plástica
- Determinación de la tasa de recuperación elástica por tracción repetida y de la tasa de deformación plástica por elongación fija
- Determinación de la tasa de relajación de la tensión de elongación fija
- Determinación de la tasa de relajación de la tensión de tracción repetida por elongación fija
Esta norma especifica ocho métodos de prueba, que incluyen pruebas de elongación por fuerza fija, recuperación elástica y determinación de la tasa de relajación de la tensión. Estas pruebas evalúan aspectos clave de la durabilidad, la comodidad y la resistencia a la tracción general de las telas. Las pruebas ayudan a los fabricantes a evaluar cómo se comportarán las telas en diversas condiciones de tensión.
Tasa de recuperación elástica
- Esencial para evaluar la durabilidad a largo plazo de los tejidos y su capacidad para volver a su forma original después de estirarse. Por ejemplo, las fibras elásticas (como el spandex) tienen una alta tasa de recuperación elástica, lo que puede hacer que la prenda vuelva a su forma original después de usarla y reducir las arrugas.
- Durante el tejido, una buena tasa de recuperación elástica ayuda a mantener la forma y la estabilidad dimensional del textil.
Tasa de deformación plástica
- Determina la capacidad de un tejido para mantener su forma después de un uso repetido. Una tasa de deformación plástica alta significa que el tejido puede sufrir una deformación irreversible después de un uso o lavado repetido.
- Al diseñar y seleccionar materiales, se debe tener en cuenta la tasa de deformación plástica para garantizar que el textil pueda mantener su forma y función en el uso real.
Tasa de relajación del estrés
- Importante para los textiles funcionales que necesitan conservar su resistencia a la tracción y elasticidad a lo largo del tiempo. Por ejemplo, si la tasa de relajación de la tensión de la parte elástica de una prenda es alta, puede provocar que la prenda pierda su elasticidad original con el tiempo.
- En los textiles funcionales (como ropa deportiva, textiles médicos, etc.), la tasa de relajación de la tensión es un indicador clave porque estos textiles necesitan mantener su rendimiento durante mucho tiempo.
Factores Clave Que Afectan Los Resultados De Las Pruebas De Elasticidad Y Resistencia A La Tracción
Excentricidad del mecanismo de medición de fuerza
El comprobador electrónico de resistencia a la tracción de tejidos mide la fuerza durante la prueba de tracción y cualquier desalineación en sus componentes puede provocar errores de medición. Incluso una ligera excentricidad en el equipo de prueba de resistencia a la tracción puede introducir fuerzas radiales que afecten las lecturas del comprobador de resistencia a la tracción y provoquen discrepancias en la resistencia a la tracción en las mediciones de los tejidos.
El mecanismo de medición de fuerza de un comprobador de fuerza electrónico incluye típicamente un sensor, una junta direccional o biela y abrazaderas superior e inferior. Dentro de este sistema mecánico, puede haber problemas de concentricidad entre el sensor, la junta direccional o biela y las abrazaderas. Durante la prueba de tracción, la alineación de estos componentes puede cambiar, causando desviaciones en las líneas centrales del sistema de medición de fuerza y la muestra. Esto hace que la fuerza de tracción aplicada por el sensor se transfiera como un componente axial a la muestra. Aunque el alargamiento de los materiales textiles suele ser considerable, pequeñas desviaciones en la alineación suelen dar como resultado errores mínimos en la medición de fuerza. Sin embargo, la excentricidad puede generar una fuerza radial en el cuerpo de deformación del sensor, causando flexión y deformación del sensor, lo que a su vez altera el resultado y da como resultado errores de medición. Es importante considerar la precisión de diseño, fabricación e instalación del mecanismo de medición de fuerza para minimizar los errores de excentricidad. Para evitar daños accidentales que podrían causar errores de excentricidad, la instalación y extracción del sensor y la abrazadera debe minimizarse durante las pruebas diarias.
Efecto de la fuerza de sujeción en la precisión de la prueba de resistencia a la tracción
La fuerza de sujeción debe controlarse adecuadamente durante la prueba. Una sujeción insuficiente puede hacer que la tela se deslice, mientras que una sujeción excesiva puede provocar la rotura de las fibras, lo que reduce la resistencia a la tracción de la tela y afecta la precisión de la prueba.
Este deslizamiento se puede detectar fácilmente durante la prueba y se puede evitar. Sin embargo, una fuerza de sujeción excesiva es más problemática, ya que es más difícil de detectar y puede afectar significativamente los resultados de la prueba. Las investigaciones muestran que los errores por una sujeción excesiva pueden superar el 10% y, en algunos casos, pueden llegar al 20%, muy por encima de los límites aceptables para las pruebas textiles. Cuando las pinzas sujetan la muestra con demasiada fuerza, se producen fuerzas de corte en las mordazas de la pinza, que pueden romper total o parcialmente las fibras en ese punto, lo que reduce la resistencia a la tracción de la muestra e introduce errores de medición. El grado de rotura de las fibras depende de la fuerza de sujeción, por lo que es esencial un control cuidadoso de esta fuerza para minimizar los errores. La mayoría de los métodos de prueba no especifican las fuerzas de sujeción exactas, ya que el grosor y la estructura de las muestras de tela varían. Esta variabilidad significa que la experiencia y la adaptabilidad del operador pueden influir en la precisión de la prueba. El mejor enfoque es aplicar la fuerza de sujeción suficiente para evitar el deslizamiento durante la prueba.
Influencia de la pretensión en los resultados de las pruebas de resistencia a la tracción
Factores que afectan la medición de la elongación en las pruebas de resistencia electrónica
El principio que sustenta el comprobador de resistencia electrónico es que el alargamiento de la muestra corresponde al desplazamiento de la pinza, y el alargamiento se mide por el cambio de longitud de la muestra debido a la fuerza de tracción aplicada. Sin embargo, factores como la flexibilidad del tejido, el peso de la muestra, la mecánica de la pinza y la habilidad del operador pueden hacer que la muestra se sujete a una longitud mayor que la longitud de calibración establecida. En la fase inicial de estiramiento, es posible que el desplazamiento de la pinza aún no esfuerce la muestra, sino que simplemente la enderece. Cuando la muestra comienza a estresarse, el desplazamiento ya registrado por la pinza se cuenta por error como parte del alargamiento de la muestra, lo que da lugar a errores de medición. En realidad, el alargamiento total incluye tanto el desplazamiento debido al enderezamiento como el alargamiento real del tejido sometido a tensión. Esto da como resultado una sobreestimación del alargamiento de la muestra.
El papel de la pretensión en la minimización de errores de medición
Para minimizar los errores causados por la carga de la muestra, a menudo se aplica una tensión previa. La tensión previa se refiere a la ligera tensión que se aplica a la muestra antes de que se someta al proceso de estiramiento principal. Esto garantiza que la muestra no se estire prematuramente y que el alargamiento causado por la tensión previa sea mínimo y se pueda ignorar en la mayoría de los casos.
Los valores de pretensión pueden variar según el método de prueba. Por ejemplo, la norma ASTM D5034-1995 recomienda una pretensión fija de 1.67 N, mientras que la norma ISO 13934-1:1999 proporciona tres valores de pretensión diferentes según el peso unitario del área de la tela: 2 N, 5 N y 10 N. El último enfoque se considera generalmente más preciso para minimizar los errores.
En la práctica, aplicar tensión previa puede ser un desafío. Un método común implica fijar el extremo superior de la muestra y luego colocar un clip o peso igual al valor de tensión previa en el extremo inferior. Sin embargo, el diseño mecánico de la mayoría de los probadores de resistencia impide que este método sea completamente efectivo, ya que es difícil aplicar tensión previa en el extremo inferior de la muestra. En cambio, algunos operadores aplican la tensión previa manualmente tirando de la muestra con la mano. Si bien este método puede reducir un poco los errores, carece de consistencia, ya que la fuerza aplicada puede variar entre muestras. Esta inconsistencia hace que el método sea menos adecuado para la recopilación y el análisis precisos de datos.
Métodos de control de pretensado y su impacto en la precisión de elongación
Para mejorar la consistencia, algunos comprobadores de resistencia electrónicos están equipados con un software de control de pretensión. Esto permite al usuario ingresar el valor de pretensión deseado en los parámetros de prueba. Al comienzo de la prueba, la viga transversal se mueve lentamente hasta que se alcanza la pretensión. Una vez que se alcanza la pretensión, la muestra comienza a estirarse a la velocidad de prueba establecida y el alargamiento solo se registra después de que se alcanza el umbral de pretensión. Este enfoque minimiza los errores introducidos por una carga incorrecta de la muestra.
Por lo general, la pretensión especificada en la mayoría de los métodos de prueba es mínima y, en el caso de los materiales textiles y de indumentaria estándar, el alargamiento causado por la pretensión es insignificante en comparación con el alargamiento inducido por la resistencia a la tracción. Sin embargo, en el caso de las muestras con un módulo inicial muy pequeño (aquellas que se alargan significativamente bajo una fuerza pequeña), el alargamiento debido a la pretensión puede ser más pronunciado. Este alargamiento no se registra durante la prueba, lo que lleva a una subestimación del alargamiento total. Como resultado, se necesita más investigación para comprender mejor los efectos de la pretensión en dichas muestras.
En resumen, si bien la pretensión está diseñada para minimizar los errores, la efectividad del método varía según las características de la muestra y se requieren más investigaciones para optimizar los valores de pretensión para tipos de tela específicos.
Resumen sobre pruebas de elasticidad y resistencia a la tracción
Varios factores pueden influir en la precisión de los resultados de las pruebas de tracción, entre ellos la excentricidad del mecanismo de medición de fuerza, la fuerza de sujeción y la tensión previa. Abordar estas cuestiones mediante un diseño cuidadoso del equipo, procedimientos de prueba precisos y una manipulación adecuada de las muestras es fundamental para obtener resultados fiables y repetibles.
Conclusión
El método de prueba FZ/T 01034 para la elasticidad a la tracción de tejidos proporciona procedimientos detallados para determinar con precisión la resistencia a la tracción y la recuperación elástica del tejido. Al adherirse a los procedimientos recomendados y utilizar comprobadores de resistencia a la tracción de tejidos y equipos de resistencia a la tracción confiables, los fabricantes e investigadores pueden garantizar resultados precisos y repetibles. Además, comprender y mitigar factores como la fuerza de sujeción, la excentricidad y la tensión previa son esenciales para obtener lecturas precisas y mejorar la durabilidad y el rendimiento de los materiales textiles.
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