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穿针刺的附加要求检测

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发布时间：2025-07-06 08:44:32 更新时间：2025-07-05 08:44:33

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

穿针刺附加要求检测：保障防护性能的关键环节

“穿针刺”通常指模拟尖锐物体（如针、钉、碎玻璃、金属碎片等）以特定速度和角度穿刺材料的测试过程。这尤其常见于评估个人防护装备（如防刺服、防割手套、安全鞋）、包装材料（特别是用于尖锐物品的包装）、甚至某些建筑材料（如土工布）的抗穿刺性能。进行“穿针刺”测试本身是为了获取基础性能数据，而“附加要求检测”则是在此基础上，根据特定产品标准、法规要求或客户定制需求，进行的更深层次、更全面的性能验证。这些附加要求旨在更真实地模拟实际使用中的极端或复杂情况，确保产品在关键领域（如执法、医疗、工业安全）提供可靠保护。理解并严格实施这些附加要求的检测，是保障产品最终防护效果和使用者安全不可或缺的步骤。

检测项目

穿针刺附加要求检测的项目通常围绕核心穿刺性能进行拓展，具体取决于应用领域和标准要求，常见项目包括：

穿刺力/穿刺强度： 测得使穿刺物完全穿透样品所需的最大力值 (N)。这是最基本的指标。
穿刺能量： 计算穿刺过程中消耗的总能量 (J)，反映材料在动态冲击下吸收能量的能力。
刀片抗切割性： 虽然与穿刺不同，但常作为附加要求同步测试（尤其对于防护服装），评估材料抵抗锋利刀刃切割的能力。
反复穿刺/耐久性： 在样品同一区域或不同区域进行多次穿刺，评估材料抗反复穿刺的能力或性能衰减程度。
不同温湿度条件下的穿刺性能： 在高温、低温、高湿、低湿等环境条件下进行测试，评估材料在极端环境中的防护稳定性。
穿刺后的物理性能保持率： 评估样品经受穿刺后，其撕裂强度、拉伸强度等物理性能的保留率。
穿刺点形貌分析： 使用显微镜等工具观察穿刺点的破坏模式（如纤维断裂、层间分离、变形等）。
特定角度或冲击速度的穿刺： 改变标准测试中的穿刺角度或冲击速度，模拟更复杂的受力情况。
多级防护层协同作用评估： 对于多层复合材料，测试各层在穿刺过程中的贡献及相互作用。

检测仪器

执行这些附加要求检测需要专业且精密的仪器设备：

万能材料试验机/专用穿刺试验机： 核心设备，配备高精度力传感器和位移传感器，能精确控制加载速度和行程，记录力-位移曲线。
穿刺探头： 根据标准或要求，使用不同形状和尺寸的探针（如锥形针、三棱刮刀针、不同直径的圆柱针、特制刀片等）。探针的材质、几何形状和锋利度需严格校准。
环境试验箱： 用于提供和控制测试所需的温湿度条件（如高温箱、低温箱、恒温恒湿箱）。
冲击摆锤试验机： 若标准要求特定的冲击能量或速度进行穿刺测试（如一些防刺服标准）。
切割测试仪： 用于评估附加的刀片抗切割性能（如 TDM 切割测试仪、CPS 切割测试仪）。
测厚仪： 精确测量样品厚度，这对结果计算和比对至关重要。
显微镜（光学/电子显微镜）： 用于穿刺点微观形貌观察和分析。
数据采集与分析系统： 实时采集力、位移、能量等数据，并生成测试报告。

检测方法

穿针刺附加要求检测的方法严格遵循相关标准（见下文“检测标准”部分），并可能根据附加要求进行调整，基本流程和关键点包括：

样品制备： 按标准规定裁取一定数量和尺寸的样品，进行状态调节（通常在标准温湿度下平衡）。
仪器校准与设置： 校准试验机力值、位移、速度；根据要求选择并安装特定穿刺探头和夹具；设置环境箱参数（如需要）；设置数据采集参数。
夹持与固定： 将样品牢固夹持在测试夹具中，确保平整无褶皱，并有足够的张紧度（需符合标准要求）。夹具设计需确保穿刺点位于有效区域，且不会发生非穿刺区域的滑动或变形。
穿刺测试执行：
- 对于准静态穿刺（材料试验机）：探针以恒定速度（如 100 mm/min, 500 mm/min）垂直刺向样品，直至完全穿透或达到预定位移。
- 对于冲击穿刺（摆锤机）：探针固定于摆锤上，以一定高度下落冲击样品。
- 若涉及环境条件，样品需在环境箱内充分暴露后再进行测试。
- 反复穿刺测试需在同一位置或不同位置按预定次数重复进行。
数据记录与计算： 仪器自动记录整个穿刺过程的力-位移曲线。从中提取关键数据：最大穿刺力、达到最大力的位移、穿透位移（若穿透）、穿刺能量（曲线下面积）。
附加测试： 根据附加要求，可能进行切割测试、物理性能测试（在穿刺点附近取样）、微观观察等。
结果分析与报告： 计算平均值、标准差；与标准要求或基线数据对比；分析穿刺失效模式；出具包含所有测试条件、原始数据、结果和结论的详细报告。

检测标准

穿针刺附加要求检测的核心依据是国内外发布的相关产品标准和测试方法标准。常见的标准包括：

国际标准 (ISO):
- ISO 13997: 防护服 - 抗锐物切割性能的测定。 (虽主切割，但机制和防护相关性高)
- ISO 13998: 防护服 - 防刀割和防刺性能的测定。 (包含刀刺和针锥刺)
- ISO 20344: 个体防护装备 - 鞋类的测试方法。 (包含鞋底抗穿刺测试)
美国标准 (ASTM):
- ASTM F1342: 防护服装材料抗穿刺性能的标准试验方法。
- ASTM F2878: 防护服材料抗皮下注射针穿刺性能的标准试验方法。
- ASTM F2992/F2992M: 防机械危害的防护服用材料抗割伤和穿刺性能的标准试验方法。
- ASTM F2413: 防护鞋标准规范 (包含抗穿刺鞋底要求)。
欧洲标准 (EN):
- EN 388: 防机械危害的手套标准 (包含抗穿刺测试)。
- EN ISO 20344: 同ISO 20344 (鞋类测试方法)。
- EN ISO 13997: 同ISO 13997。
- EN ISO 13998: 同ISO 13998。
- EN 13034: 防化学液体喷溅的防护服标准 (可能包含相关机械性能要求)。
国家标准 (GB):
- GB/T 20991：个体防护装备鞋的测试方法 (包含抗刺穿测试)。
- GB 21148：个体防护装备安全鞋。
- GB 24541：防护服装机械危害防护服 (包含防切割和穿刺要求)。
- GB 12014：防静电服 (可能涉及相关机械性能要求)。
- GB 38453：防护服装针织类防护手套 (包含穿刺等机械性能)。