耐折性检测

材料耐折性检测技术综述

耐折性是评价柔性材料（如纸张、皮革、纺织品、塑料薄膜、金属箔等）在反复弯曲应力作用下抵抗疲劳破坏能力的关键性能指标。该项检测对于预测材料在实际使用中的寿命、评估其耐用性及质量控制具有重要意义。

1. 检测项目：方法与原理

耐折性检测的核心在于模拟材料在实际使用中经历的往复弯曲过程，通过定量测定其失效前的弯曲次数来评价其性能。主要方法及原理如下：

1.1 MIT耐折度测试法
此法主要适用于纸张、纸板及低延伸率材料。其原理为：将矩形试样在一定张力下夹持，并围绕一个规定直径的折叠刀进行135°的往复弯曲。施加的张力通常分为轻张力（如4.91 N）和重张力（如9.81 N）。试样在反复折叠下纤维结构逐步疲劳，直至断裂，记录此时的折叠次数即为MIT耐折度。该方法能灵敏反映材料的内结合强度与柔韧性。

1.2 肖伯尔（Schopper）耐折度测试法
此法普遍用于纸张、纸板和纺织物。试样在恒定拉伸张力下，通过两个对置的折叠辊进行左右往复弯曲（通常为180°）。与MIT法相比，肖伯尔法试样中部呈圆弧状弯曲，应力分布略有不同，其结果与MIT耐折度存在一定换算关系，但通常数值更高。它更侧重于模拟铰链式反复弯曲的工况。

1.3 皮革耐折性测试（即崩裂耐折性测试）
主要模拟鞋面、服装用皮革的弯折工况。试样被对折并夹持，在规定的角度（如22.5°、45°或90°）和频率下进行往复弯折。测试终点可以是出现裂纹、断裂，或达到规定次数后观察表面损伤情况（如变色、起毛、裂纹等级）。该方法能综合评估涂饰层与皮革基体的结合牢度及延伸性。

1.4 织物平磨曲磨复合测试（如Flexing Abrasion）
部分设备可模拟织物在弯曲状态下的磨损。试样在动态弯曲的同时承受摩擦作用，用于评估服装肘部、膝部等部位面料的耐久性。这属于耐折与耐磨的复合测试。

1.5 箔材与薄膜耐折性测试
对于金属箔（如铝箔）或塑料薄膜，测试原理类似，但通常关注在无张力或小张力下，反复弯折后是否出现针孔、裂纹或电阻变化（对于导电薄膜）。测试角度和弯折半径根据材料脆性进行调整。

共同原理：所有方法的物理本质均为使材料在循环应力应变下产生疲劳。材料内部结构（如纤维、分子链、结晶区）在反复弯曲中逐步弱化、断裂，最终导致宏观破坏。

2. 检测范围：应用领域与需求

耐折性检测广泛应用于对柔性材料有动态使用要求的行业：

• 造纸与包装行业：评估钞票纸、地图纸、证券纸、牛皮纸、纸袋纸、箱纸板等的使用寿命。例如，钞票纸要求极高的耐折度以抵抗流通中的频繁揉折。

• 纺织服装行业：检测服装面料（特别是裤料、袖料）、帐篷帆布、篷盖材料等的耐弯曲疲劳性能，关乎穿着舒适度与耐用性。

• 皮革制品行业：鞋面革、服装革、家具革必须通过严格耐折测试，以防止穿着或使用过程中出现裂面、掉浆等问题。

• 橡塑与薄膜行业：测试塑料薄膜（如包装膜）、橡胶片材（如雨靴胶料）、合成革等在反复弯折下的抗裂性。

• 金属材料与电子行业：评估超薄金属箔、柔性印刷电路（FPC）基材、导电薄膜等在动态弯曲应用中的可靠性。

• 粘合材料行业：测试胶带、不干胶标签材料在反复弯折后的粘合保持力与基材完整性。

3. 检测标准：国内外规范

各国及国际标准化组织制定了相应的耐折性测试标准，确保检测结果的可比性与权威性。

3.1 国际及国外主要标准：

• ISO相关标准：

  • ISO 5626: 纸张 - 耐折度的测定（采用MIT耐折度仪）。

  • ISO 8776: 纸张和纸板 - 耐折度的测定（采用肖伯尔型耐折度仪）。

  • ISO 540: 皮革 - 物理和机械试验 - 耐折性的测定。

  • ISO 7854: 橡胶或塑料涂覆织物 - 抗揉搓弯曲性的测定。

• 美国材料与试验协会（ASTM）标准：

  • ASTM D2176: 纸张耐折度的标准试验方法（MIT试验仪）。

  • ASTM D6435: 采用肖伯尔型试验机测定塑料薄膜耐折性的标准试验方法。

• 日本工业标准（JIS）：

  • JIS P 8115: 纸张及纸板耐折度的试验方法（MIT式）。

3.2 中国国家标准（GB/T）及行业标准：

• GB/T 2679.5: 纸和纸板 耐折度的测定（MIT耐折度仪法）。

• GB/T 457: 纸和纸板 耐折度的测定（肖伯尔法）。

• GB/T 4689.9: 皮革 物理和机械试验 耐折牢度的测定。

• GB/T 139: 使用缝合线的塑料雨衣耐折性试验方法。

• QB/T 2712: 皮革 物理和机械试验 耐折牢度的测定（行业标准，与ISO 540等效）。

• GB/T 30776: 胶粘带耐折性的测定。

4. 检测仪器：主要设备及功能

耐折性测试仪是实现上述方法与标准的专用设备，核心结构包括传动系统、夹持机构、计数装置及控制系统。

4.1 MIT耐折度仪

• 核心功能：在规定的张力下，使试样围绕折叠刀进行135°往复弯曲。

• 关键部件：

  • 折叠头：包含精密折叠刀和对称的试样夹头。

  • 张力弹簧与砝码：提供可调节的恒定张力（如4.91N，9.81N）。

  • 往复驱动机构：通常由电机带动曲柄连杆实现。

  • 自动计数器与断裂传感器：试样断裂时自动停止计数。

• 特点：结构相对紧凑，测试速度较快（通常175±10次/分钟），适用于大量常规测试。

4.2 肖伯尔耐折度仪

• 核心功能：在恒定张力下，使试样在两个对置的折叠辊之间进行左右往复弯曲。

• 关键部件：

  • 对置折叠辊组：两对平行排列的辊子，间距可调。

  • 张紧机构：通过弹簧和调节装置对试样施加初始张力。

  • 往复摆动机构：驱动折叠辊组进行相对往复运动。

  • 计数装置。

• 特点：试样弯曲曲率相对平缓，测试速度通常为110±10次/分钟。

4.3 皮革耐折试验仪（崩裂试验仪）

• 核心功能：模拟皮革制品的动态弯折。

• 关键部件：

  • 上下夹具：用于对折夹持试样，并能以设定角度（如22.5°）往复开合。

  • 温控箱：部分型号配备，可在高温或低温下测试材料性能。

  • 弯折计数与自动停机装置。

• 特点：弯折频率较低（通常100次/分钟），可配备观察窗，部分具备低温测试功能以评估材料在寒冷环境下的脆化情况。

4.4 多功能耐折/挠曲试验机

• 核心功能：集成多种测试模式，可更换夹具以适应不同标准（如MIT、拉伸弯曲、扭曲弯曲等）和材料（薄膜、箔材、FPC等）。

• 关键部件：

  • 模块化夹具系统：包括线材夹具、平面夹具、弯折夹具等。

  • 精密伺服驱动系统：实现高精度角度、速度控制。

  • 数据采集系统：可实时监测弯折过程中的力、电阻等参数变化。

• 特点：灵活性高，适用于研发和高端质量控制，可执行更复杂的弯曲疲劳测试。

仪器选择与校准：选择仪器时需严格依据所遵循的测试标准。所有仪器均需定期使用标准校准片或计量器具对弯曲角度、张力、频率等关键参数进行校准，以确保测试数据的准确性与复现性。环境温湿度对多数材料的耐折性有显著影响，因此测试通常在标准温湿度条件（如23±1°C，50±2% RH）下进行。