De scheurweerstand van stoffen is een cruciale prestatie-eigenschap voor textiel dat wordt gebruikt in kleding, industriële weefsels, technisch textiel, beschermende kleding, verpakkingstextiel en non-woven producten. ISO 13937-1 biedt een gestandaardiseerde methode voor het bepalen van de kracht die nodig is om een vooraf aangebrachte scheur in een weefsel verder te laten lopen met behulp van de ballistische slinger-methode, beter bekend als de Elmendorf-scheursterkte test.
Voor fabrikanten, laboratoria en kwaliteitscontroleurs is het van belang om inzicht te hebben in ISO 13937-1 zorgt ervoor dat textielproducten bestand zijn tegen de praktijksituaties waarmee ze te maken krijgen tijdens hantering, verwerking, transport en eindgebruik. In dit artikel worden het testprincipe, de procedure, de toepassingen, de interpretatie van de resultaten en de vereisten voor de apparatuur uitgelegd die verband houden met de scheurproef van stof volgens ISO 13937-1.
Inzicht in ISO 13937-1
ISO 13937-1: Textiel — Scheureigenschappen van weefsels — Deel 1: Bepaling van de scheurkracht met behulp van de ballistische slinger-methode (Elmendorf) beschrijft een methode voor het meten van de kracht die nodig is om een scheur die al in een weefselmonster is ontstaan, voort te zetten.
In tegenstelling tot trekproeven, waarbij de kracht wordt gemeten die nodig is om een volledig proefstuk te breken, ISO 13937-1 richt zich op scheurverspreiding. Dit onderscheid is belangrijk omdat weefsels in de praktijk vaak bezwijken als gevolg van bestaande sneden, perforaties of gebreken, en niet zozeer door een gelijkmatige trekbelasting.
De methode is in de eerste plaats toepasbaar op:
- Geweven stoffen
- Veel soorten non-woven materialen
- Gecoat textiel
- Technisch textiel
- Industriële weefsels
De norm is over het algemeen niet geschikt voor:
- Gebreide stoffen
- Zeer elastische geweven stoffen
- Zeer losse constructies
- Zeer anisotrope weefsels waarbij de scheurrichting tijdens het testen kan afwijken
Waarom is scheursterkte belangrijk?
Scheurweerstand is vaak een belangrijke indicator voor de duurzaamheid en levensduur van een stof.
Veelvoorkomende kwaliteitsproblemen die met scheurtests worden aangepakt
| Toepassing | Het belang van de scheursterkte |
|---|---|
| Kledingstoffen | Weerstand tegen onbedoeld scheuren tijdens het dragen |
| Beschermende kleding | Voorkomen van scheuruitbreiding na beschadiging |
| Geotextiel | Duurzaamheid onder installatiedruk |
| Industrieel textiel | Prestaties onder mechanische belasting |
| Vliesmaterialen | Structurele integriteit tijdens het hanteren |
| Meubelstoffen | Weerstand tegen beschadiging tijdens het gebruik |
Een weefsel kan een uitstekende treksterkte hebben, maar toch voortijdig bezwijken als de scheurweerstand onvoldoende is. Daarom is de scheurproef van stof biedt aanvullende informatie die onmisbaar is voor een grondige materiaalbeoordeling.
Het principe van de Elmendorf-scheursterktetest
De Elmendorf-scheursterkte Deze methode meet de energie die nodig is om een scheur over een bepaalde afstand in een weefselmonster te laten voortschrijden.
Hoe de test werkt
Een rechthoekig proefstuk wordt tussen twee klemmen vastgezet:
- Eén klem is vastgezet
- De andere is bevestigd aan een slinger
Er wordt een vooraf gesneden spleet in het proefstuk aangebracht.
Wanneer de slinger wordt losgelaten:
- Potentiële energie wordt omgezet in kinetische energie.
- De bewegende klem trekt de stof snel aan.
- De scheur breidt zich over een bepaalde afstand uit.
- De energie die tijdens het scheuren wordt geabsorbeerd, wordt gemeten.
- De bijbehorende scheurkracht wordt berekend en weergegeven.
De test meet de gemiddelde kracht die nodig is om het materiaal verder te scheuren.
Visualisatie van het testproces
Voorbereiding van het proefstuk → Vooraf gesneden gleuf → Proefstuk vastklemmen → Slinger loslaten → Scheuruitbreiding → Krachtberekening
Deze snelbelastingsconditie simuleert situaties waarin tijdens het daadwerkelijke gebruik plotseling scheuren optreden.
ISO 13937-1 Testprocedure
1. Voorbereiding van het monster
De afmetingen en de oriëntatie van het proefstuk moeten voldoen aan de normvoorschriften.
Het testen wordt doorgaans uitgevoerd in beide:
- Kettingrichting
- Inslagrichting
Er worden meerdere monsters geprepareerd om de statistische betrouwbaarheid te waarborgen.
3. Het uitvoeren van de test
Het preparaat wordt zorgvuldig tussen de klemmen bevestigd.
De operator:
- Brengt de slinger terug naar zijn uitgangspositie
- Controleert de nulkalibratie
- Laat de slinger los
- Registreert de gemeten scheurkracht
De gekozen slingercapaciteit moet meetwaarden opleveren die liggen tussen: 15% en 85% op volledige capaciteit om een optimale nauwkeurigheid te bereiken.
2. De eerste montage maken
Een spleet met de volgende afmetingen:
20 mm ± 0,5 mm
wordt vóór de test in het proefstuk gesneden.
Het resterende traanpad is:
43 mm ± 0,5 mm
Deze gecontroleerde geometrie zorgt voor consistentie tussen de laboratoria.
4. Geldigheidscontroles
De scheur moet:
- Volg de aangegeven scheurrichting
- Blijft stabiel tijdens de vermeerdering
- Er mag geen overmatige garenverschuiving optreden
De resultaten moeten worden afgewezen als er sprake is van slip van de draad in plaats van daadwerkelijke scheuring. Als drie of meer van de vijf proefstukken ongeldig zijn, is de methode mogelijk niet geschikt voor dat materiaal.
Belangrijke factoren die van invloed zijn op de Elmendorf-scheursterkte
Verschillende materiaaleigenschappen zijn van invloed op de testresultaten.
Samenstelling van de stof
- Garenfijnheid
- Weefdichtheid
- Weefpatroon
- Frequentie van de garenverweving
Over het algemeen vertonen strakkere constructies een ander scheurgedrag dan losse constructies.
Vezeltype
Voorbeelden hiervan zijn:
- Katoen
- Polyester
- Nylon
- Aramide
- Polypropyleen
- Gemengde vezels
De sterkte en rekbaarheid van vezels hebben een directe invloed op de verspreiding van scheuren.
Afwerkingsbehandelingen
Chemische en mechanische afwerkingsprocessen kunnen de scheurweerstand aanzienlijk beïnvloeden:
- Coatings
- Behandelingen met hars
- Waterdichte afwerkingen
- Vlamvertragende behandelingen
Richting van de stof
De scheursterkte van de ketting en de inslag verschilt vaak aanzienlijk als gevolg van verschillen in de weefconstructie.
Om deze reden, ISO 13937-1 moet in elke relevante richting worden getest.
Het interpreteren van testresultaten
De belangrijkste gemeten waarde is de scheurkracht, die doorgaans wordt uitgedrukt in:
Newton (N)
Hogere waarden duiden over het algemeen op een grotere weerstand tegen scheurverspreiding.
Voorbeeldgegevens
| Voorbeeld | Warp Tear Force (N) | Scheurkracht in de inslag (N) |
|---|---|---|
| Stof A | 28.5 | 24.8 |
| Stof B | 42.1 | 38.7 |
| Stof C | 15.6 | 18.2 |
Deze waarden kunnen worden gebruikt voor:
- Productontwikkeling
- Kwalificatie van leveranciers
- Controle van binnenkomend materiaal
- Kwaliteitscontrole tijdens de productie
- Benchmarking ten opzichte van de concurrentie
Toepassingen van ISO 13937-1 in verschillende sectoren
Textielproductie
Fabrikanten gebruiken ISO 13937-1 om de duurzaamheidseisen te controleren en de productkwaliteit consistent te houden.
Beschermende kleding
Beschermende kleding moet voldoende scheurweerstand bieden om de veiligheid te waarborgen wanneer er lichte beschadigingen optreden.
Technisch textiel
Bij industriële weefsels die worden gebruikt in de transportsector, de bouw en bij filtratietoepassingen moet de scheurweerstand vaak worden gecontroleerd.
Non-woven producten
Veel non-woven materialen die worden gebruikt in de hygiëne-, medische en industriële sectoren worden beoordeeld aan de hand van de Elmendorf-scheursterkte methode.
Onderzoek en ontwikkeling
Materiaalontwikkelaars gebruiken de norm om nieuwe weefselconstructies, vezels en afwerkingstechnieken met elkaar te vergelijken.
Vereisten voor de Elmendorf-scheurtester
Een Elmendorf-scheurtester moet het volgende bevatten:
- Nauwkeurige meting van de energie van een slinger
- Stabiele klemomstandigheden
- Gecontroleerde positionering van proefstukken
- Betrouwbare kalibratiemogelijkheden
- Herhaalbare slingerontgrendeling
Aangezien de scheurkracht sterk kan variëren afhankelijk van de testomstandigheden, speelt de kwaliteit van de apparatuur een belangrijke rol bij het verkrijgen van herhaalbare en reproduceerbare resultaten.
Cell Instruments SLD-01 Elmendorf-scheurtester
Voor laboratoria die ISO 13937-1 testen, de SLD-01 Elmendorf-scheurtester uit Cell Instruments is ontworpen om gestandaardiseerde scheurweerstandstests van textiel, papier, folies, vliesstoffen en aanverwante materialen te ondersteunen.
Belangrijkste kenmerken
- PLC-gestuurd systeem met touchscreen-HMI
- Pneumatische monsterklem voor een constante klemkracht
- Automatische ontgrendeling van de slinger om de invloed van de bediener te beperken
- Verschillende slingercapaciteiten:
- 200 gf
- 400 gf
- 800 gf
- 1600 gf
- 3200 gf
- 6400 gf
- Ingebouwde controle van kalibratiegewichten
- Geautomatiseerde statistische berekeningen
- Optionele professionele software voor gegevensbeheer
- Optionele microprinter en RS-232-aansluiting
Technische specificaties
| Parameter | Specificatie |
|---|---|
| Capaciteit van de slinger | 200–6400 gf |
| Lengte van de scheurarm | 104 ± 1 mm |
| Aanvankelijke scheurhoek | 27,5° ± 0,5° |
| Gasvoorziening | 0,6 MPa |
| Voeding | 110–220 V wisselstroom, 50/60 Hz |
Het systeem ondersteunt laboratoria die op betrouwbare wijze willen voldoen aan ISO 13937-1 en andere eisen met betrekking tot de scheurweerstand.
Gerelateerde normen voor scheurtests
Hoewel ISO 13937-1 wordt veel gebruikt, maar afhankelijk van het materiaaltype en de eisen van de sector kunnen ook andere scheurtestmethoden van toepassing zijn.
| Standaard | Methode |
|---|---|
| ISO 13937-1 | De Elmendorf-slinger-methode |
| ISO 13937-2 | Methode met één traan |
| ISO 13937-3 | Methode voor het scheuren van een broek |
| ISO 13937-4 | Methode waarbij de tong wordt ingesneden |
| ASTM D1424 | De Elmendorf-scheurmethode voor textiel |
| ASTM D5734 | Methode voor het scheuren van een broek |
| TAPPI T414 | Elmendorf-scheurweerstand voor papier |
De keuze voor de juiste methode hangt af van de samenstelling van de stof, de toepassingsvereisten en de specificaties van de klant.
ISO 13937-1 blijft een van de meest algemeen erkende normen voor het beoordelen van de weerstand tegen scheurverspreiding in geweven stoffen en veel niet-geweven materialen. Door het meten van Elmendorf-scheursterkte, kunnen fabrikanten en testlaboratoria een beter inzicht krijgen in de duurzaamheid van stoffen, de prestaties van materialen vergelijken en ervoor zorgen dat aan de eisen van klanten en de sector wordt voldaan.
Een correct uitgevoerde scheurproef van stof levert waardevolle gegevens voor kwaliteitscontrole die de productontwikkeling, de kwalificatie van leveranciers en de voortdurende consistentie van het productieproces ondersteunen. In combinatie met een hoogwaardige Elmendorf-scheurtester, levert de methode betrouwbare en herhaalbare resultaten op die ertoe bijdragen dat de prestaties van textiel gedurende de gehele levenscyclus van het product behouden blijven.