汽車座椅耐磨性及其測試
汽車座椅耐磨性是業(yè)界人士普遍關(guān)注的問題，合成革是現(xiàn)代汽車座椅設(shè)計(jì)中纖常采用的三大柔性材料之一，具有近似天然真皮的外觀。由于天然真皮資源有限、價(jià)格高、加工過程的環(huán)保要求高，因此各大汽車生產(chǎn)商紛紛研發(fā)汽車內(nèi)飾用合成革，其中的PU涂層織物是目前見的汽車內(nèi)飾用合成革材料。
耐磨性是評價(jià)汽車座椅用PU合成革性能的主要指標(biāo)之一，現(xiàn)行的測試座椅用合成革耐磨性的方法為MIE耐磨性測試法，多被法國汽車企業(yè)采用，摩擦方式為“往返式雙向摩擦”，測試時(shí)間可分為8，12和16h。由于這種測試方法具有耗時(shí)久、摩擦路線單一等缺陷，摩擦效果不理想，因此應(yīng)尋找一種更有效的耐磨性測試替代方法，以期達(dá)到更好的測試效果。
由于MIE耐磨性測試和MAR耐磨性測試最初都用于織物起毛/起球性的測試，兩者均采用標(biāo)準(zhǔn)羊毛織物作為摩擦介質(zhì)，而MAR耐磨性測試法在織物起毛/起球的試驗(yàn)中具有非常好的測試效果。例如，MAR測試儀可同時(shí)測試多件試樣，有利于提高測試效率另外，試樣與摩擦介質(zhì)之間為低壓持續(xù)換向摩擦，摩擦相對軌跡為Lissajous軌跡，使得試樣各處受摩擦的幾率相同，摩擦方向均勻。基于MAR耐磨性測試法的優(yōu)勢，本文將探索用MAR測試法替代MIE測試法測試汽車座椅用合成革耐磨性的可行性。
試驗(yàn)及結(jié)果
評價(jià)汽車座椅用合成革耐磨性的參數(shù)為由表面磨損而引起的合成革表面光澤度的變化。嶄新的合成革表面具有一定紋路，并不光滑，經(jīng)過一段時(shí)間的摩擦后，紋路會漸漸消失，材料表面日趨光滑。采用光澤度計(jì)(Gloss Meter 60°)測量PU合成革的表面光澤度，通過比較合成革表面磨損前/后的光澤度變化來反映PU革表面的磨損程度。
為了準(zhǔn)確評價(jià)MIE測試法和MAR測試法對汽車座椅用合成革耐磨性的測試效果，試驗(yàn)所用試樣均取自歐洲某汽車廠家常用的7種座椅合成革，其樣式、質(zhì)地和性能各不相同，以保證試驗(yàn)結(jié)果具有代表性。每種試樣均采用MIE和MAR兩種不同的測試方法進(jìn)行耐磨性測試。
MIE耐磨性測試根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)RenaultPSA D44 1073 (汽車內(nèi)飾用材料磨損測試)進(jìn)行，測試時(shí)間為8h，MAR耐磨性測試根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)Renault PSA D 441846(紡織品起毛、起球測試)進(jìn)行，測試儀器型號為M ARTINDALE 103 (4頭型)。根據(jù)對PU合成革耐磨性的試驗(yàn)先例，選擇重錘質(zhì)量為1400g，摩擦次數(shù)為3200次(約60min)，并在1600次(約30min)時(shí)記錄PU合成革表面的光澤度值。測試條件符合試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，即溫度為23±2℃，濕度為50%±5%。
觀察整個(gè)耐磨試驗(yàn)過程，測試中未出現(xiàn)合成革被撕破、變形和表面溫度劇烈升高等異常現(xiàn)象。圖1為耐磨試驗(yàn)的測試結(jié)果，圖中MAR1600表示摩擦次數(shù)為1600次、MAR3200表T摩擦次數(shù)為3200次。另外，應(yīng)廠商要求，試樣信息不予公布，圖中用阿拉伯?dāng)?shù)字表示7種試樣編號。
耐磨試驗(yàn)測試結(jié)果經(jīng)過耐磨試驗(yàn)后，所有試樣的光澤度變化均大于零，表明試樣經(jīng)摩擦后表面光澤度有了不同程度的提高。而且，MAR法的試驗(yàn)效果明顯優(yōu)于MIE法，即在提高試驗(yàn)效率的前提下，試驗(yàn)前/后試樣光澤度的差異明顯No.l,No.3,No.4,No.7)或與MIE法相當(dāng)(No.2,No.5,No.6)。這表明，采用MAR測試法測試PU合成革的耐磨性，不僅可以提高效率，而且測試結(jié)果準(zhǔn)確。
進(jìn)一步觀察可以看出，PU合成革表面光澤度在前1600次內(nèi)明顯提高，繼續(xù)試驗(yàn)則表面光澤不再有大的改變，表明試樣表面磨損效果趨于穩(wěn)定。圖2為典型試樣(No.4)的0～1600次MAR耐磨性測試結(jié)果。結(jié)果表明，可以將PU合成革耐磨性的標(biāo)準(zhǔn)摩擦次數(shù)定為1600次。這樣，既省時(shí)，又能保證測試結(jié)果的可靠性。
試樣的光澤度在約400次之前上升較快，而后上升趨勢減緩。因此，可以嘗試將400次作為快速觀察材料磨損情況的有效觀察點(diǎn)。為了論證這一結(jié)論的可行性，對7件試樣進(jìn)行0～400次的MAR摩擦測試，并每隔50次記錄材料表面的光澤度值(為更詳細(xì)觀察試驗(yàn)初始時(shí)期材料表面光澤度變化情況，在0～100次期間每25次取值一次)。
試樣表面光澤度在300次以前增加很快，在300次和400次之間初次達(dá)到了相對穩(wěn)定狀態(tài)((No.5和No.7除外)，這說明將400次作為快速觀察材料磨損情況的一個(gè)觀察點(diǎn)的設(shè)想是可行的。
總之，在0～400次摩擦之間，試樣的表面光澤度迅速上升，表面產(chǎn)生迅速磨損，而在400次之后，試樣表面光澤度緩慢增加，磨損速度減緩。
在模擬實(shí)際使用的過程中，根據(jù)測試樣在磨損時(shí)的狀態(tài)特征可以分為平磨、曲磨、翻動磨與擺動磨等。
（1）平磨
就是對測試樣以一定的運(yùn)動形式作平面摩擦，模擬的是衣服袖部、臀部、襪底等處的磨損形態(tài)。織物平磨儀的種類很多，目前測試行業(yè)用得最多的是馬丁代爾儀。常用的標(biāo)準(zhǔn)有ASTMD 4966、ISO 12947。試驗(yàn)時(shí)將一定尺寸的測試樣在規(guī)定壓力下與標(biāo)準(zhǔn)磨料互相接觸，并使試樣以利薩如軌跡相對于磨料運(yùn)動，使測試樣受到多方向的均勻磨損。判斷其耐磨性指標(biāo)有三種方法，即終點(diǎn)法、質(zhì)量損失法與外觀變化法。
終點(diǎn)法：當(dāng)機(jī)織物兩根不同經(jīng)緯的紗線斷裂，針織物一根紗線斷裂時(shí)，非織造布出現(xiàn)一個(gè)不小于0.5mm的洞，起絨織物的絨全部被磨掉，記下摩擦次數(shù)作為耐磨性指標(biāo)。
質(zhì)量損失法：試樣在測試前稱得質(zhì)量A，經(jīng)過一定的摩擦次數(shù)后稱得的質(zhì)量B，則質(zhì)量損失A-B，或者質(zhì)量損失百分比（A - B）/A ×100％作為耐磨性指標(biāo)。
外觀變化法：測試樣經(jīng)過一定的摩擦次數(shù)后，觀察其外觀變化，如顏色變化，有無起毛起球現(xiàn)象，磨損程度等，外觀變化的程度作為耐磨性指標(biāo)。
（2）曲磨
是使織物試樣在彎曲狀態(tài)下受到反復(fù)摩擦。常用的標(biāo)準(zhǔn)有ASTMD 3885和ASTMD 3886。ASTM D3885模擬衣服的袖口和領(lǐng)子口；褲子的褲管口的磨損狀態(tài)。測試樣繞過一把作為磨料的刀片，然后兩端分別被夾持在上下平板的夾頭內(nèi)，刀片借重錘給予一定的張力。隨著下平板的往復(fù)運(yùn)動，試樣受到反復(fù)磨損和彎曲作用，直到試樣斷裂為止，記錄下摩擦次數(shù)作為耐磨性指標(biāo)。也可以把測試樣摩擦一定次數(shù)后，在強(qiáng)力機(jī)上測試其拉伸強(qiáng)度下降率。ASTMD 3886模擬衣褲的肘部與膝蓋的磨損狀態(tài)。測試樣放置于一脹氣膜上，脹氣膜受到的壓強(qiáng)為4psi，使試樣處于拱弧的狀態(tài)，在1lb的壓力下與砂紙進(jìn)行摩擦，直到有紗線斷裂，記錄下摩擦次數(shù)作為耐磨性指標(biāo)。
（3）翻動磨
試驗(yàn)前，先將織物試樣的四周用粘合劑粘合，防止邊緣的紗線脫落，并稱取試樣質(zhì)量。然后將試樣投入儀器的試驗(yàn)筒內(nèi)，試驗(yàn)筒內(nèi)壁襯有不同的磨料，如塑料層、橡膠層或金剛砂層等，根據(jù)需要來選擇，試驗(yàn)筒內(nèi)安裝有葉片。試驗(yàn)時(shí)，葉片進(jìn)行高速回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速一般為2000轉(zhuǎn)每分鐘，試樣在葉片的翻動下連續(xù)受到摩擦、撞擊、彎曲、壓縮與拉伸等作用。經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間后，一般為5分鐘，取出試樣，再稱其質(zhì)量，計(jì)算其質(zhì)量損失率，損失率越小，表示織物越耐磨，反之則耐磨性差。經(jīng)翻動磨的織物磨損情況和經(jīng)實(shí)際使用、洗滌后紗線與織物的結(jié)構(gòu)變化特征較為相似。常用的標(biāo)準(zhǔn)有AATCC93。
（4）擺動磨
用鋼絲網(wǎng)作為磨料，磨料裝在儀器的半圓柱上，試樣受到一定的張力和壓力，與在做擺動運(yùn)動的裝在半圓柱上的磨料進(jìn)行摩擦，直到紗線斷裂為止，記錄下摩擦次數(shù)作為耐磨性指標(biāo)。也可以把測試樣摩擦一定次數(shù)后，在強(qiáng)力機(jī)上測試其拉伸強(qiáng)度下降率。擺動磨比較適用于裝飾面料，如窗簾布、沙發(fā)布等。常用的標(biāo)準(zhǔn)有ASTMD 4157。
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