Жёсткость — одно из свойств, которое покупатель ощущает ещё до прочтения протокола. «Слишком картонная», «слишком вялая», «не как утверждённый образец» — эти претензии исходят от грифа, и консольное испытание — самый простой объективный способ выразить их числом.
У прибора нет ни мотора, ни электроники: горизонтальная площадка, наклонная плоскость с фиксированным углом и шкала. Именно из-за этой простоты испытание часто проводят небрежно.
Принцип
Полоску ткани медленно сдвигают за край горизонтальной площадки. По мере увеличения вылета она прогибается под собственным весом. Когда конец полоски касается линии, наклонённой на 41,5° ниже горизонтали, считывают длину вылета.
По этому вылету ASTM D1388 рассчитывает:
- Длина изгиба c = вылет ÷ 2. Именно этот показатель указывают большинство лабораторий. У более жёсткой ткани длина изгиба больше.
- Изгибная жёсткость G = W × c³, где W — поверхностная плотность ткани. Жёсткость объединяет длину изгиба с массой, поэтому две ткани с одинаковой длиной изгиба, но разной массой имеют разную жёсткость.
Угол 41,5° выбран не произвольно: именно при этом угле вылет связан с длиной изгиба простым множителем два.
ASTM D1388 предусматривает два варианта: вариант A — консольный метод и вариант B — метод петли-сердечка, при котором полоску сворачивают в петлю и подвешивают вертикально. Действующая редакция — ASTM D1388-23. Тот же консольный принцип используется в BS 3356 для текстильных полотен в целом, в ISO 9073-7 для нетканых материалов и в ISO 4604 для армирующих тканей.
Ошибка 1: обращение с пробой
Полоску-пробу — по D1388 обычно 25 mm × 200 mm — следует трогать как можно меньше. Пальцы нагревают и слегка сминают ткань; сворачивание или складывание полоски при переноске создаёт остаточную деформацию, которая проявляется как укороченная или удлинённая длина изгиба.
Вырезайте пробы по шаблону, берите их за самый край и кладите на площадку ровно, не прижимая.
Ошибка 2: закручивающиеся и скручивающиеся ткани
Трикотаж и некоторые лёгкие ткани закручиваются по кромкам или скручиваются при вылете. Закрученная кромка искусственно придаёт полоске жёсткость; скручивающаяся полоска никогда чётко не касается наклонной линии.
Если проба закручивается или скручивается настолько, что положение её конца невозможно оценить, консольный вариант — неподходящий инструмент. Вариант B, петля-сердечко, предназначен для тканей, слишком мягких или слишком сильно закручивающихся для консольного метода. Указывайте в протоколе, какой вариант применён.
Ошибка 3: считывание по линии угла
Оператор на глаз определяет момент, когда конец ткани касается линии 41,5°. Взгляд сверху или снизу от плоскости линии — параллакс — смещает показание. Разная высота взгляда объясняет значительную часть расхождения между двумя операторами на одной и той же пробе.
- Считывайте, держа глаза на уровне края площадки.
- Сдвигайте пробу равномерно и медленно; при быстрой подаче полоска проскакивает линию.
- Избегайте потоков воздуха от вентиляторов, дверей и кондиционеров, которые сдвигают лёгкие ткани.
Ошибка 4: одно показание на пробу
Поведение при изгибе различается для лицевой и изнаночной стороны ткани и для двух концов полоски. Поэтому в консольных методах показания снимают с обоих концов и обеих сторон каждой пробы. Соблюдайте указанное в стандарте число показаний и усредняйте их; одно показание на пробу даёт кажущееся точным, но смещённое значение.
Направления по основе и по утку испытывают раздельно и не усредняют вместе. Большинство тканей заметно жёстче в одном направлении.
Ошибка 5: единицы изгибной жёсткости
Поскольку жёсткость рассчитывается через куб длины изгиба, мелкие ошибки в единицах превращаются в большие погрешности. Если поверхностная плотность выражена в g/m², а длина изгиба — в mm, жёсткость получается в единицах, отличных от распространённых mg·cm. Пересчитывайте внимательно, указывайте единицу в протоколе и ведите расчёт в одной контролируемой таблице, а не создавайте его каждый раз заново.
Для расчёта жёсткости нужна и надёжная поверхностная плотность — измеряйте её на той же ткани, а не берите из заказа.
Консольный метод — это не метод кольцевого изгиба
Другое семейство испытаний на жёсткость продавливает сложенную пробу плунжером через отверстие и регистрирует максимальное усилие — метод кольцевого изгиба, как в ASTM D4032. Он измеряет многонаправленную жёсткость в единицах силы. Это полезное испытание, но его результат нельзя пересчитать в длину изгиба. Если в спецификации задан предел жёсткости, прежде чем выбирать прибор, уточните, на каком принципе он основан.
Кондиционирование
Жёсткость меняется с влажностью, иногда сильно: отделки и шлихта во влажном воздухе размягчаются. Кондиционируйте пробы по ISO 139 и испытывайте в той же атмосфере.
Перед выдачей протокола
- Вариант A (консольный) или вариант B (петля-сердечко)?
- Пробы вырезаны по шаблону и удерживались только за концы?
- Закручивание или скручивание проверено — применим ли ещё консольный вариант?
- Глаза на уровне площадки, подача медленная и равномерная, сквозняков нет?
- Считаны оба конца и обе стороны, основа и уток — раздельно?
- Единицы жёсткости указаны; поверхностная плотность измерена на той же ткани?
- Пробы кондиционированы по ISO 139?
Наш ручной консольный прибор для определения жёсткости имеет фиксированную наклонную плоскость 41,5° со шкалой с ценой деления 1 mm и позволяет простым расчётом получить длину изгиба, изгибную жёсткость и модуль изгиба. Он изготавливается в нашей собственной мастерской в Стамбуле.