Wytrzymałość tkanin na rozciąganie metodą paskową — ISO 13934-1:2013

W próbie paskowej próbka tkaniny o określonej szerokości jest zamocowana w dwóch uchwytach i rozciągana na maszynie wytrzymałościowej. Obciążenie rośnie, struktura tkaniny porządkuje się i odkształca, a następnie dochodzi do osiągnięcia wartości maksymalnej oraz zniszczenia. Rejestrowany przebieg siła–wydłużenie pokazuje, jak materiał przenosi obciążenie w badanym kierunku.

Wynik nie jest prostą „wytrzymałością włókna”. W tkaninie współpracują przędze, splot, gęstość nitek, karbikowanie, wykończenie oraz ewentualne włókna elastomerowe. Dlatego dwa materiały wykonane z podobnych włókien mogą dawać różne wyniki. Równie ważny jest kierunek: osnowa i wątek często różnią się konstrukcją i nośnością.

Przygotowany pasek umieszcza się osiowo w uchwytach maszyny tak, aby siła działała wzdłuż jego długości. Po rozpoczęciu badania uchwyty oddalają się ze zdefiniowaną szybkością. System pomiarowy rejestruje siłę, a maszyna lub odpowiedni układ pomiaru przemieszczenia określa zmianę długości próbki. Badanie jest kontynuowane do zniszczenia materiału.

Najważniejszym punktem wykresu jest maksymalna siła — najwyższa siła zarejestrowana w czasie próby. Drugim podstawowym wynikiem jest wydłużenie przy maksymalnej sile. Norma dopuszcza także wyznaczanie siły przy zerwaniu i wydłużenia przy zerwaniu, jeżeli jest to wymagane.

To rozróżnienie ma znaczenie, bo materiał może osiągnąć maksimum obciążenia przed ostatecznym rozerwaniem. Po lokalnym uszkodzeniu część konstrukcji tkaniny może jeszcze przez chwilę przenosić mniejszą siłę.

Dla tkanin długość próbki prowadzi się równolegle do osnowy albo równolegle do wątku. Nie jest to detal techniczny. W osnowie i wątku mogą występować różne przędze, różna liczba nitek na jednostkę długości, różny karbik oraz inne naprężenia powstałe w procesie wytwarzania. W rezultacie maksymalna siła i wydłużenie potrafią wyraźnie różnić się między kierunkami.

Próbki powinny reprezentować badaną partię, a miejsca z widocznymi fałdami, zagnieceniami, krajką lub lokalnymi wadami nie powinny przypadkowo dominować wyniku, chyba że specyfikacja badania celowo obejmuje taki obszar. Ważne jest też takie rozmieszczenie pasków, by kilka próbek nie zawierało dokładnie tych samych nitek osnowy lub wątku.

W raporcie kierunek musi być jednoznaczny. Sam wynik „620 N” bez informacji, czy dotyczy osnowy, wątku i jak przygotowano próbki, ma ograniczoną wartość porównawczą.

ISO 13934-1 przewiduje wyznaczanie właściwości próbek znajdujących się w równowadze ze standardową atmosferą badania. Warunki kondycjonowania tekstyliów określa ISO 139:2005 wraz z poprawką Amd 1:2011. W praktyce oznacza to, że przed badaniem nie wystarczy przechować próbki „w laboratorium” — trzeba zapewnić kontrolowane warunki i czas potrzebny do ustabilizowania materiału.

Norma obejmuje również badanie w stanie mokrym. To odrębny wariant przygotowania próbki i nie powinien być mieszany z wynikiem próbki kondycjonowanej na sucho. Woda może zmieniać tarcie między włóknami, pęcznienie, elastyczność i wytrzymałość części surowców, dlatego stan próbki musi być jasno określony.

Parametry ruchu maszyny dobiera się w zależności od oczekiwanego wydłużenia przy maksymalnej sile. Dla próbki o długości mocowania 200 mm i niewielkim wydłużeniu, poniżej 8%, stosuje się 20 mm/min. Dla zakresu od 8% do 75% przy 200 mm stosuje się 100 mm/min. Gdy wydłużenie przekracza 75% i używa się długości mocowania 100 mm, prędkość również wynosi 100 mm/min.

To ważne, bo materiał tekstylny może reagować na tempo obciążania. Zmiana prędkości pomiędzy seriami może zmienić przebieg krzywej i ograniczyć możliwość bezpośredniego porównania. Jeśli laboratorium nie zna jeszcze typowego wydłużenia materiału, procedura powinna umożliwić ustalenie właściwego ustawienia przed serią właściwych pomiarów.

Maksymalna siła jest najwyższą wartością zarejestrowaną podczas rozciągania. Wydłużenie przy maksymalnej sile określa, o ile próbka wydłużyła się w chwili osiągnięcia tego maksimum. Jeżeli procedura tego wymaga, można dodatkowo podać siłę przy zerwaniu i wydłużenie przy zerwaniu.

Dla kruchej lub mało rozciągliwej tkaniny maksimum i zerwanie mogą nastąpić niemal jednocześnie. Dla materiału o bardziej złożonym mechanizmie uszkodzenia część nitek może zacząć pękać wcześniej, a próbka może nadal przenosić obciążenie. Dlatego „siła maksymalna” i „siła zrywająca” nie są pojęciami, które zawsze można zamieniać.

Wyniki zwykle analizuje się osobno dla osnowy i wątku, a seria kilku próbek pozwala obliczyć wartość średnią i ocenić rozrzut. Duży rozrzut może wskazywać zarówno na naturalną niejednorodność tkaniny, jak i na problem z przygotowaniem lub mocowaniem.

Do typowych błędów należą: pobranie niereprezentatywnego fragmentu, pomieszanie osnowy z wątkiem, niewłaściwa szerokość paska, nierównomiernie przygotowane frędzle, brak kondycjonowania, skośne zamocowanie, poślizg w szczękach oraz uszkodzenie materiału przez uchwyt. Każdy z tych czynników może zmienić wynik bez zmiany samej jakości tkaniny.

Problemem jest także niespójny sposób interpretowania zniszczeń. Jeśli jedna osoba odrzuca każde pęknięcie przy szczęce, a druga wszystkie takie wyniki akceptuje, laboratorium wprowadza dodatkową zmienność. Procedura wewnętrzna powinna być zgodna z normą i jasno opisywać sposób postępowania z wynikami podejrzanymi.

Ostatnim etapem kontroli jest raport. Brak informacji o szerokości nietypowej próbki, długości mocowania, stanie mokrym, prędkości, kierunku lub odstępstwie może sprawić, że poprawnie wykonany pomiar będzie trudny do porównania z kolejną serią.

• ISO 13934-1:2013 — Textiles — Tensile properties of fabrics — Part 1 — wydanie 2, Published, potwierdzone w 2024 r.
• ISO 13934-2:2014 — grab method — odrębna metoda wyznaczania maksymalnej siły; wydanie 2, Published.
• ISO 139:2005 — Standard atmospheres for conditioning and testing — warunki kondycjonowania i badań tekstyliów, potwierdzone w 2025 r.
• ISO 7500-1:2018 — kalibracja i weryfikacja układu pomiaru siły maszyn rozciągających/ściskających; potwierdzone w 2026 r.
• BS EN ISO 13934-1:2013 — europejskie/brytyjskie wydanie identyczne z ISO 13934-1:2013.
• ZwickRoell — próba rozciągania wg DIN EN ISO 13934-1 — praktyczne omówienie pasków 50 mm, kierunku osnowy/wątku i mocowania.