粘扣帶剪切強度和剝離強度測試標準和實驗分析

摘 要：剝離強度和剪切強度是考核粘扣帶粘合牢固性能的重要指標。本文對國內(nèi)關(guān)于粘扣帶剝離強度和剪切強度的3個標準，從標準的使用范圍、測試原理、操作步驟與結(jié)果計算的注意點進行分析，講述了標準的部分疑問之處。通過實驗對試樣取樣標記和粘合方式、滾輪質(zhì)量、滾動壓合方式、測試次數(shù)、取值方法這幾個重點部分進行比較分析，提出了注意事項，并給出了建議。

關(guān)鍵詞：剝離強度；剪切強度；粘扣帶

中圖分類號：TS117" " " " " " "文獻標志碼：A" " " " " " " 文章編號：1674-2346（2024）04-0047-06

Test Standard and Experimental Analysis of Shear Strength and

Peel Strength of Hook and Loop Fasteners

ZHU Jinhua" " CAI Jinghao

（Ningbo Institute of Product and Food Quality Inspection，Ningbo Fiber Inspection Institute，Ningbo，Zhejiang 315048，China）

Abstract： The peel strength and shear strength are the important indexes to evaluate the adhesion strength of hook and loop fasteners.In this paper，the three standards about the peel strength and shear strength of hook and loop fasteners in China are analyzed from the application range，test principle，operation steps and the points of attention in the calculation of results，and some questions in the standards are described.The paper compares and analyzes the marking and bonding mode of the sample，the quality of the roller，the rolling pressing mode，the number of tests and the method of value selection，and puts forward some points of attention and suggestions.

Key words： peel strength;shear strength;hook and loop fasteners

粘扣帶又稱維克牢（Velcro）、魔術(shù)貼、子母扣等，是一種具有良好固定作用的紡織品[1]。粘扣帶使用起來十分方便，具有“一碰就粘合，一扯就分開”的特性，并且能反復(fù)拆開、扣合使用。一段粘扣帶一般由一段鉤面粘扣帶和一段毛面粘扣帶構(gòu)成。鉤面粘扣帶的單絲鉤端是先將錦綸絲編織成多個等間距排列環(huán)狀體，再將環(huán)狀體的適當(dāng)一側(cè)用切鉤機截斷，形成具有鉤粘性的鉤端。毛面粘扣帶的毛端是將錦綸絲編織成多個等間距排列環(huán)狀體，不需要切割 [2]。粘扣帶作為一種緊固件，可以取代傳統(tǒng)的拉鏈、扣子、繩帶等緊固方式，廣泛應(yīng)用于鞋帽服飾、旅行箱包、家紡內(nèi)飾、體育運動、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車電子等行業(yè)[3]。

檢驗粘扣帶的粘合牢固程度兩個重要指標是剝離強度和剪切強度。目前國內(nèi)外現(xiàn)行的粘扣帶的剝離強度和剪切強度相關(guān)的檢測標準，在測試原理、操作步驟、結(jié)果計算方面有相同之處和不同之處。有些標準中的一些規(guī)定，并未很明確的說明，可能導(dǎo)致各檢測機構(gòu)的檢驗員在理解和操作時，會有不統(tǒng)一的地方。對標準的準確理解、對操作方法的精益求精，對測試結(jié)果的準確客觀公正，對市場上產(chǎn)品的質(zhì)量進行統(tǒng)一的檢驗和監(jiān)督有重要意義。本文對關(guān)于粘扣帶的幾個標準的適用范圍、測試原理、操作步驟和結(jié)果表達的異同點進行詳細分析，對生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)控和標準執(zhí)行機構(gòu)的檢驗檢測給出指導(dǎo)性建議。

1" " 標準的概況

1.1" " 檢測標準和項目

目前，國內(nèi)和歐美地區(qū)關(guān)于粘扣帶剝離強度和剪切強度的標準主要有10個，如表1。國標GB/T 3903.20-2008和GB/T 3903.21-2008分別參照歐洲標準ISO 22777-2004和ISO 22776-2004編寫，與歐洲標準幾乎相同。GB/T 23315-2009中關(guān)于剝離強度和剪切強度的儀器設(shè)備、試樣制備、測試步驟、計算的描述較為簡略。美標ASTM D5170-1998（2021） 和ASTM D5169-1998（2021）與國標和歐標均有較大的差別。本文主要對國內(nèi)的GB/T 23315-2009、GB/T 3903.20-2008、GB/T 3903.21-2008等3個標準進行比較分析。其他的一些標準，可以參照本文對這3個標準的分析進行關(guān)注。

1.2" " 適用范圍

GB/T 3903.20、GB/T 3903.21適用于各種鞋類粘扣帶。GB/T 23315沒有特指適用于各種鞋類粘扣帶，各種鞋帽服飾、箱包、玩具等產(chǎn)品上的粘扣帶，都可采用此標準進行測試。

1.3" " 測試原理

1.3.1" " 剝離強度

GB/T 3903.20和GB/T 23315中6.2的剝離強度測試原理是相同的，都是在規(guī)定條件下將粘扣帶的鉤面和圈面壓在一起，用拉力試驗機從粘扣帶一端沿著長度方向剝開一定長度，得到所需的力值，然后根據(jù)公式計算出單位有效寬度所需的力，即為剝離強度。

1.3.2" " 剪切強度

GB/T 3903.21和GB/T 23315中6.1的剪切強度測試原理相同，即按照要求，將粘扣帶一定的長度和一定的寬度進行粘合，得到一定的粘合區(qū)域平面，然后在拉力試驗機上，沿著與粘扣帶長邊平行的方向，以恒定速度將粘扣帶拉開，根據(jù)公式計算出剪切強度。

2" " 操作步驟與結(jié)果計算的注意點

2.1" " 有效寬度和有效長度的規(guī)定及測量

3個標準中對試樣有效寬度和有效長度的規(guī)定和測量要點，見表2。值得注意的是，GB/T 3903.20規(guī)定了按照EN 12240測量粘扣帶有效寬度的方法，并未規(guī)定具體的有效寬度。送來檢測的樣品寬度，從幾毫米到幾十毫米都有可能，根據(jù)樣品的實際寬度來測定有效寬度，對于很寬的樣品（如寬度大于50mm），檢驗員將選擇一個小于實際寬度的適合測試的寬度，而且要與實驗室的滾輪壓力相匹配，使有效寬度上滾壓壓力為（1.0€？.1）N/mm，滾輪配置規(guī)格有限，所以有效寬度需進行一定的規(guī)定。

GB/T 23315中剪切強度和剝離強度均規(guī)定，有效寬度為20mm（寬度＜20mm時，以實際有效寬度為準），粘合有效長度為50mm。此標準的規(guī)定較詳細，便于檢驗人員操作上統(tǒng)一。

2.2" " 4個鉤面粘扣帶和4個圈面粘扣帶的粘合組合方式

鉤面粘扣帶的鉤和圈面粘扣帶的毛圈都有方向性，所以兩個組合粘在一起時，不同的粘合方式會導(dǎo)致不同的粘合強力。幾個標準中，粘合組合方式的描述雖有差別，但實際操作方法應(yīng)該都是相同的。

2.3" " 粘合所用的滾筒重量

GB/T 23315中6.1.1規(guī)定，拉力試驗專用滾筒重量3.3kg。GB/T 3903.20的5.2和GB/T 3903.21的5.2規(guī)定，滾筒能夠?qū)υ嚇用亢撩讓挾仁┘樱?.0€？.1）N的力，未對滾筒重量做明確的規(guī)定。

2.4" " 粘合時的滾壓方式

這3個標準中，為使粘扣帶粘合牢固，滾壓粘合方式不同，具體見表2。

2.5" " 強力機上拉伸速度

3個標準中，試樣在強力機上的拉伸速度區(qū)別，見表2。

2.6" " 數(shù)據(jù)測量的次數(shù)

GB/T 3903.20中，試樣會重復(fù)測量，所以4個粘合粘扣帶每個產(chǎn)生3個試驗結(jié)果，共產(chǎn)生12個結(jié)果。GB/T 23315中剪切強度和剝離強度均為一組4個樣品，每個樣品只測試一次，未重復(fù)測量。GB/T 3903.21的8.1.5中規(guī)定，測量4個粘合試樣分開所需的最大力，并未重復(fù)測量。

2.7" " 力值的取值方法

GB/T 3903.20的8.1.12中規(guī)定，測定剝離力的平均值。GB/T 23315中6.1.4規(guī)定，拉力最大力值為剪切力。6.2.3規(guī)定，拉力峰值的平均值為剝離力。GB/T 3903.21的8.1.5.3中規(guī)定，記錄分開所需的最大力。

2.8" " 最終報告結(jié)果

最終報告結(jié)果的區(qū)別，見表2。

3" " 實驗部分

3.1" " 實驗?zāi)康?/p>

GB/T 3903.20-2008，GB/T 3903.21-2008、GB/T 23315-2009等3個標準中，由于試樣準備、滾輪壓力、滾壓方法、數(shù)值測試次數(shù)和取值方法有較大不同，本部分通過購買市售粘扣帶，按照標準進行實際測試，對重點操作步驟進行說明，以供相關(guān)檢驗機構(gòu)參考。

3.2" " 實驗材料及試樣制備

3.2.1" " 材料

錦綸粘扣帶，市售；機織紡織鉤面，機織紡織圈面。

3.2.2" " 試樣制備

從試樣距頭端100mm開始，剪取一段寬度20mm長度420mm的圈面粘扣帶。每隔100mm做標記，4段100mm，每段從頭端方向依次標記1、2。鉤面粘扣帶按照上述方法同樣操作，如圖1。

按照EN 12240方法，用3把鋼尺測量圈面粘扣帶和鉤面粘扣帶的有效寬度，每個測3個數(shù)據(jù)，分別求平均值，取兩個平均值中較小值作為粘合粘扣帶的有效寬度。

按照標記將圈面粘扣帶和鉤面粘扣帶剪下來，將圈面1和鉤面1粘合，作為組合試樣11；將圈面1和鉤面2粘合，作為組合試樣12；將圈面2和鉤面1粘合，作為組合試樣21；將圈面2和鉤面2粘合，作為組合試樣22，如圖2為剝離強度圈面與鉤面粘合組合方式，如圖3為剪切強度圈面與鉤面粘合組合方式。剝離強度測試時，也是從如圖2每個試樣左邊分別標記為11、12、21、22的一端開始剝離。

3.3" " 儀器

AI-7000S拉力試驗機，高鐵檢測儀器有限公司。

3.4" " 實驗方法

將本文3.2.2中制備好的4組試樣，每組的4個粘合試樣分別按照GB/T 3903.20-2008、GB/T 23315-2009中6.2、GB/T 3903.21-2008、GB/T 23315-2009中6.1的滾壓方式、強力機上拉伸規(guī)定及標準中的取值方法進行實驗操作，記錄實驗結(jié)果。

3.5" " 實驗結(jié)果及分析

3.5.1" " 剝離強度測試結(jié)果

3.5.2" " 剪切強度測試結(jié)果

3.5.3" " 結(jié)果分析

從表3和表4中可以看出， GB/T 23315-2009中6.2剝離強度測試出的4個試樣的剝離力結(jié)果均大于GB/T 3903.20測出的結(jié)果，GB/T 23315-2009中6.1剪切強度測試出的4個試樣的剪切力結(jié)果均大于GB/T 3903.21測試出的結(jié)果。剝離強度結(jié)果和剪切強度結(jié)果也是如此。這是因為，在試樣有效寬度均為20mm時，GB/T 23315-2009中所用滾輪的重量為3.3kg，滾壓試樣時，給試樣施加的力為有效寬度每毫米1.617N，而GB/T 3903.20和GB/T 3903.21中所用滾輪的重量為2.0kg，滾壓試樣時，給試樣施加的力為有效寬度每毫米1.0N，此處差別較大，對剝離力和剪切力的影響較大。而且，在剝離強度試驗中，GB/T 3903.20中每個粘合試樣剝離力的取值是剝離力的平均值，但GB/T 23315-2009中6.2每個粘合試樣剝離力取值是拉力峰值的平均值。

從測試結(jié)果可以看出，對于同一標準的4個試樣，不同的粘合組合方式，測試出的力值并不那么均勻，存在一定的差別。這是因為鉤面粘扣帶的鉤和圈面粘扣帶的圈存在方向性，不同的組合的粘合牢固程度不一樣，會產(chǎn)生不同的力值，在實際操作時需要注意按照圖2和圖3的4種組合方式，將4種組合方式均進行測試。

從表3和表4可以看出，GB/T 23315-2009的剝離強度和剪切強度均是先計算4個試樣的平均剝離力或剪切力，再計算剝離強度或剪切強度。但GB/T 3903.20和GB/T 3903.21先分別計算各個試樣的剝離強度和剪切強度，再按照報告出具要求取剝離強度或剪切強度的最小值、最大值或平均值。

4" " 結(jié)論及建議

操作方法或測試結(jié)果取值方式不同，可能對測試結(jié)果產(chǎn)生很大的影響，決定著產(chǎn)品是否合格。本文對粘扣帶的剝離強度和剪切強度3個國內(nèi)標準進行分析，對標準中的區(qū)別、要點和未明確規(guī)定的地方，進行詳細的分析，并通過實驗進行計算和表達，對標準條款和檢測方法進行深入的解讀。建議使用該標準的企業(yè)和檢測機構(gòu)，關(guān)注本文所提到的一些要點，特別注意鉤面和圈面的取樣標記、4種粘合組合方式、滾輪的質(zhì)量、試樣力值取值方式和結(jié)果計算方式，在實際操作中，進行合理的統(tǒng)一性操作。建議今后修訂的相關(guān)標準，對試樣的有效寬度、組合粘合方式、滾輪的質(zhì)量和尺寸、對試樣有效寬度的粘合壓力等，作出更加詳細的規(guī)定。

參考文獻

[1]王朋，盧雨正，王其.聚乳酸鉤圈同面粘扣帶阻燃整理工藝研究[J].絲綢，2023，60（12）：36-40.

[2]李星，王其.粘扣帶剝離強度力學(xué)模型研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2011，29（10）：19-22.

[3]關(guān)禮爭，王其，劉昌杰，等.錦綸/丙綸交織粘扣帶的開發(fā)[J].國際紡織導(dǎo)報，2015（05）：37-41.