坐墊革自然老化與人工老化的相關性

A.Hummeland　H-P鄧航霞　　編譯

坐墊革自然老化與人工老化的相關性

A.HummelandH-P
鄧航霞編譯

1前言

老化是產品在一段時間內發生的不可逆的變化。即使產品使用的精確條件是未知的，也必須要考慮到產品的保質期，這是制造商面臨的一大難題。因此，模擬產品的使用條件和數年后自然發生的變化的測試方法為人們所需要。然而，樣品在測試過程中引起的變化并不發生在實際使用過程中，人工老化與自然老化之間的相關性差，這也是有可能的［1］。在實踐中，用于坐墊革的老化條件為這類情況提供了例子［2］。

這意味著，測試方法要求與正常使用相關聯并且足夠靈敏以確定老化的細微變化。一個可行的方法是彎曲剛度的測定，如LGR開發的，并在人工老化試樣上測試過［3，4］。

將皮革于室內暴露在人工條件和自然條件下老化18個月，確定此試驗能夠提供有關長期老化特征的信息。然后評估該試樣，以查看彎曲剛度的變化是否能體現出兩種照射類型之間的相關性。選擇了6種不同的皮革進行比較，見表1。

2實驗過程

表1皮革規格

2.1自然老化方法

將樣品固定于尺寸為50 cm×150 cm的木制框架的兩側。一組皮革暴露在陽光下（朝南的窗戶），而另一組朝里（即不暴露在陽光下），兩組均暴露在室內條件下。這使有關暴露在陽光下產生的影響能夠在室內條件下進行直接的比較。

使用一在線溫度測量裝置［5］，每隔12 min測定一次暴露在陽光下的皮革的表面溫度和沒有暴露在陽光下的皮革樣品的表面溫度。記錄這18個月中每月平均溫度變化，并在圖1中給出。

此外，每2至3個月取一次試樣片，再處理，并且除了彎曲剛度外，還要測定以下性能：抗張強度，撕裂強度，粘合性，撓曲性，耐擦堅牢度（DIN EN ISO 105-B02），脂肪含量。

2.2人工老化方法

人工老化在烘箱中進行，熱處理溫度為80℃，時間間隔24 h，最長處理時間為144 h。皮革樣品至少處理24 h，然后在下一個24 h處理之前測試。所用的測試是那些已示于自然老化中的有意義的變化，并建立了兩種類型的曝光之間的相關性。

圖1自然老化期間的溫度變化

3老化結果

3.1自然老化的彎曲剛度

將樣品彎曲，使用校準過的力傳感器測試，彎曲力確定在mN。由于測試不是破壞性的，這種測試可以重復，接著進一步暴露至老化周期。

根據皮革老化先前的經驗，由彎曲剛度變化表示的硬化和脆化都伴隨著水分損失和面積減少。這些變化如表2所示。

從表2可以看出，暴露在陽光下的鉻鞣革的彎曲剛度比那些不受太陽影響的革有更大的增加。然而，參考圖1可知，兩組皮革之間的表面溫差并不大。因此，該差異并不是直接由太陽的加熱效應引起的，而必定是由光效應引起的。

表2自然老化18個月引起的彎曲剛度、水分含量和面積變化

圖2自然老化引起的彎曲剛度變化

圖3 80℃人工老化下彎曲剛度的增率

在陽光下曝光和不曝光之間產生的這些差異僅在鉻鞣革上顯著。無鉻鞣革的彎曲剛度也顯示增加，但由于在干燥條件下的“太陽”效應引起的差異非常小。平均兩到三個月的時間，這些變化示于圖2。

然而，與人工老化數據的比較表明彎曲剛度的改變與環境溫度的改變密切相關，即較低溫度下得到較低的變化率，較高溫度下變化率增大（見圖3）。

此外，與人工老化相關的這些變化也可能與水分含量有關。如表2所示，即使再處理，皮革水分含量顯示出水分流失不可逆。

盡管溫度的變化類似，樣品1和2在曝光后期顯示出30%的絕對差異。這可通過以下事實來解釋，樣品1是沒有涂飾的革，而樣品2因半苯胺涂飾的保護使其太陽效應更少。

兩種無鉻鞣革（樣品3和4）受到相同的溫度變化，但是這些皮革的太陽效應可忽略不計。

樣品5和6所示的變化是使用不同加脂劑的結果。改性過的加脂劑能提供更好的保護，這可由較低的彎曲剛度變化來得到證實。

3.2人工老化的彎曲剛度

如圖3所示，在80℃人工熱老化下的彎曲剛度的變化是線性的。

這些發現使皮革之間可以直接比較，但是自然老化沒有數學聯系。雖然應當認識到陽光因子不存在人工老化試驗中，但是認識人工老化與自然老化之間的聯系是有可能的。這使得皮革之間的差異更明顯。

對于鉻鞣革（樣品1和2），由于分別為未涂飾革和半苯胺革，最終值相差15%。與鉻鞣革相比，無鉻鞣革（樣品3和4）在彎曲剛度上只有很小的差別。鉻鞣革（樣品5和6）顯示出加脂劑改性的積極效果。

3.3自然和人工老化的比較

因為自然老化的彎曲剛度沒有以線性方式表現出來，所以不可能給出這兩種老化方式之間的數學關系。然而，通過比較表3和表4中的彎曲剛度，可以比較自然老化的時間和人工老化所得的值。

表3自然老化彎曲剛度的變化率/%

表5自然與人工老化的相關性

人工老化與自然老化的近似關系見表5。這些結果表明，人工老化皮革彎曲剛度的測試可以為自然老化提供度量。

其它試驗方法表明，可衡量的變化有撓曲性，耐光性和脂肪含量，但與人工老化沒有相關性。

4結論

本研究的目的是確定彎曲剛度的測量是否足夠靈敏以用于經過一段時間的老化，自然老化與人工老化是否相關。

從研究結果可以看出，測定彎曲剛度是最有預見性的方法，可以在老化的實際研究中使用。很明顯，老化發生微小的變化，撓曲性、耐光性和脂肪含量顯著改變。

測彎曲剛度的方法有一個優勢，即該測試不會損害樣品，因此不需要更換樣品即可測量。這在變化很小的時候特別有用，因為可以在同一樣品中測定水分含量和面積損失。

通過使用這種方法，有可能跟進溫度變化對老化產生的影響。例如，在一年中的寒冷時期，皮革變動少于溫暖時期。

進一步的彎曲剛度的變化與不同的鞣劑有關。鉻鞣革的變化比無鉻鞣革多得多，與標準報價相比有可能通過穩定的加脂劑創建效益。

因為自然老化的條件不像人工老化一樣恒定，所以不能在自然老化和人工老化之間建立數學上的時間等價關系。但有跡象表明，80℃下人工老化4 h大致等價于自然老化5～12個月以內。