針織衣物的肘部、膝部等部位，在服用過程中不斷受到集中性負荷的頂、壓作用而擴張直至破壞，這種破壞作用叫頂破[1]。由于針織物服用過程中受到頂破的作用，若僅測試針織物的拉伸斷裂強力并不能反映實際穿著的情況，而利用特定設備測試出的針織物在擴張至破裂時所承受的力，就是針織物的頂破強力或脹破強力。頂破強力或脹破強力是考核針織物質量的一個重要物理指標。
目前，頂破強力或脹破強力的測試方法主要有三種：脹破法、彈子頂破法和鋼球法。國外如美國、日本、韓國、加拿大、澳大利亞等采用脹破法測試[1]。我國的GB/T 7742.1-2005《紡織品織物脹破性能第１部分：脹破強力和脹破擴張度的測定液壓法》標準引用了國際標準ISO 13938-1:1999中的脹破測試法。測試原理是：將試樣夾在可延伸的膜片上，在膜片下面施加液體壓力，并以恒定速度增加液體體積，使膜片和試樣膨脹直至試樣破裂即測得脹破強力[2],這個方法同時還能測試出樣品的脹破擴張度。國家標準《棉針織內衣》在修訂前，頂破強力采用彈子頂破法測試，即利用一個25 mm的圓形彈子頂壓針織物來測試。而2005年制定的GB/T 19976-2005《紡織品頂破強力的測定鋼球法》標準所列出的測試方法與之前相比有兩點差異：一是頂破的彈子（鋼球）直徑改為38 mm，二是規定強力測試儀器為國際通用的CRE（等速伸長型）強力儀。
為了了解上述三種方法之間的差異，本文選擇了不同類型的針織物進行對比測試分析，探討不同方法測試結果之間的相關性。
1對比測試
1.1儀器設備
脹破法：脹破儀（恒定體積增長速率為100cm3/min~500cm3/min，精度±10%），膜片。
彈子頂破強力試驗：彈子頂破強力機，下降速度為10cm/min~11cm/min，彈子直徑為2 cm，圓環內徑為2.5 cm。
鋼球法：等速伸長型試驗儀（CRE），精度不超過示值的±1%。包括一個試樣夾持器和一個球形頂桿組件。頂破裝置由夾持試樣的環形夾持器和鋼質球形頂桿組成。環形夾持器內徑為（45±0.5）mm，頂桿的頭端為拋光鋼球，本試驗所用鋼球直徑為（38±0.02）mm。
1.2試樣處理和測試的環境
脹破法：樣品須在溫度（20±2）℃和濕度（65±2）%的狀態下調濕和試驗。
彈子頂破強力試驗：將試樣在常溫下展開平放20 h，然后在試驗室溫度為（20±2）℃，相對濕度為（65±3）%條件下，放置4 h后進行試驗。
鋼球法：預調濕、調濕和試驗用大氣應按GB 6529規定執行，溫度為（20±2）℃，濕度為（65±4）%。
1.3測試結果
根據織物的種類和克重選擇8種不同的樣品，將所選樣品按照脹破法、彈子頂破法和鋼球法分別測試其頂破強力或脹破強力。三種不同測試方法的測試結果如表1所示。
表1對比試驗樣品類型及測試結果
2分析
2.1試驗結果分析
圖1為彈子頂破法和鋼球法測試結果的柱形圖。從圖1中可以看出，彈子頂破法測出的強力值明顯小于鋼球法，前者大約為后者的50%~60%。這主要是因為：鋼球的直徑（38 mm）大于彈子的直徑（20 mm），織物受頂破作用時，鋼球與試樣的接觸面積明顯大于彈子，要達到相同的壓強值，鋼球法所須加載的力要明顯大于彈子頂破法。
圖1彈子頂破和鋼球法的結果比較
目前，幾個常用的針織標準已修訂或新制定為國家標準，國家標準采用鋼球法取代原來的彈子頂破強力法，其頂破強力修訂前后的考核指標見表2。
表2新舊標準頂破強力考核指標的比較
對比新、舊標準的頂破強力的標準值可以發現：雖然新標準采用了鋼球法測試頂破強力，但是對頂破強力的要求并沒有相應的提高；而對于沒有更新的標準（如FZ/T 73020-2004等），原來采用彈子頂破法測試針織物的頂破強力，現在均采用了鋼球法測試，但是其對頂破強力的要求仍然沿用原標準的標準值，這些顯然都是不合理的。
2.2破壞分析
圖2和圖3分別給出了針織物頂破測試時兩種典型的破壞情況。圖2為平紋組織，圖3為珠地組織，其中（1）為脹破法，（2）為鋼球法，（3）為彈子頂破法。
圖3珠地組織的破壞
從圖中可以看出，對于平紋組織和珠地組織，三種測試方法所形成的破壞裂口都是相似的。平紋組織會形成平行于織物縱向的裂口，而且沿著織物的橫向有較多的線圈脫散；而珠地組織的破壞裂口為破洞形狀，破壞主要表現為紗線的斷裂，幾乎不會形成線圈脫散。因此推斷，三種方法具有相似的破壞機理。由弱環理論可知：針織物在受到頂破或脹破作用時，會在某一強力最弱處首先產生破壞，進而在此破壞處產生應力集，隨著試驗地進行，平紋織物在破壞的周圍會有大量的線圈沿橫向脫散，裂口沿縱向不斷擴展；珠地織物則會有更多的紗線發生斷裂，其裂口會沿四周擴展。
2.3相關性分析
分別對三種方法的結果進行二元線性回歸分析，所得結果見表3，其中，x—彈子頂破法，y—鋼球法，z—脹破法。可以看到，三種方法相互之間具有線性關系，相關系數也較高，具有很好的相關性。圖4為三種測試方法相互間的相關曲線圖，從圖中可以更直觀的看到，三種方法之間具有良好的線性相關性。表3三種測試方法間的回歸方程及相關系數
圖4三種方法的相關曲線圖
3結言
由以上分析可以得出如下結論：
1）鋼球的直徑比彈子大，鋼球法獲得的頂破強力也較彈子頂破法大。目前采用GB/T 19976-2005（鋼球法）標準測試頂破強力的產品標準，頂破強力要求明顯偏低，使有些產品雖然達到標準要求，但頂破強力值較低，影響服用功能的要求。因此，建議在修訂標準時，可以考慮適當提高頂破強力的標準值要求。
2）三種測試方法具有相似的破壞機理，織物破壞后的裂口形狀也基本相同。
3）三種測試方法的結果相互之間具有良好的線性關系，三者之間具有很好的相關性。
