1.前言

老化是產(chǎn)品在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的不可逆的變化。即使產(chǎn)品使用的精確條件是未知的，也必須要考慮到產(chǎn)品的保質(zhì)期，這是制造商面臨的一大難題。因此，模擬產(chǎn)品的使用條件和數(shù)年后自然發(fā)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(fā)生在實(shí)際使用過程中，人工老化與自然老化之間的相關(guān)性差，這也是有可能的 。在實(shí)踐中，用于坐墊革的老化條件為這類情況提供了例子

2.試驗(yàn)過程

這意味著，測試方法要求與正常使用相關(guān)聯(lián)并且足夠靈敏以確定老化的細(xì)微變化。一個(gè)可行的方法是彎曲剛度的測定，如 LG R 開發(fā)的，并在人工老化試樣上測試過 [3，4] 。

將皮革于室內(nèi)暴露在人工條件和自然條件下老化 18 個(gè)月，確定此試驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┯嘘P(guān)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(xiàn)出兩種照射類型之間的相關(guān)性。選擇了 6 種不同的皮革進(jìn)行比較，見表 1。

2.試驗(yàn)過程

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(cè)。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(nèi)條件下。這使有關(guān)暴露在陽光下產(chǎn)生的影響能夠在室內(nèi)條件下進(jìn)行直接的比較。

使用一在線溫度測量裝置

2.2 人工老化方法

此外，每 2 至 3 個(gè)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(qiáng)度，撕裂強(qiáng)度，粘合性，撓曲性，耐擦堅(jiān)牢度 (D IN EN ISO 105-B02)，脂肪含量。

人工老化在烘箱中進(jìn)行，熱處理溫度為 80 ℃，時(shí)間間隔 24 h，最長處理時(shí)間為 144 h。皮革樣品至少處理 24 h，然后在下一個(gè) 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(guān)性。

3 老化結(jié)果

3.1 自然老化的彎曲剛度

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

根據(jù)皮革老化先前的經(jīng)驗(yàn)，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(yīng)引起的，而必定是由光效應(yīng)引起的。

在陽光下曝光和不曝光之間產(chǎn)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(yīng)引起的差異非常小。平均兩到三個(gè)月的時(shí)間，這些變化示于圖 2。

然而，與人工老化數(shù)據(jù)的比較表明彎曲剛度的改變與環(huán)境溫度的改變密切相關(guān)，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(guān)的這些變化也可能與水分含量有關(guān)。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(shí)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(hù)使其太陽效應(yīng)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(yīng)可忽略不計(jì)。

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

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(fā)現(xiàn)使皮革之間可以直接比較，但是自然老化沒有數(shù)學(xué)聯(lián)系。雖然應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到陽光因子不存在人工老化試驗(yàn)中，但是認(rèn)識(shí)人工老化與自然老化之間的聯(lián)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?yàn)樽匀焕匣膹澢鷦偠葲]有以線性方式表現(xiàn)出來，所以不可能給出這兩種老化方式之間的數(shù)學(xué)關(guān)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(shí)間和人工老化所得的值。

人工老化與自然老化的近似關(guān)系見表 5。這些結(jié)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(yàn)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(guān)性。

4 結(jié)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(jīng)過一段時(shí)間的老化，自然老化與人工老化是否相關(guān)。從研究結(jié)果可以看出，測定彎曲剛度是最有預(yù)見性的方法，可以在老化的實(shí)際研究中使用。很明顯，老化發(fā)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(gè)優(yōu)勢，即該測試不會(huì)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(shí)候特別有用，因?yàn)榭梢栽谕粯悠分袦y定水分含量和面積損失。

通過使用這種方法，有可能跟進(jìn)溫度變化對老化產(chǎn)生的影響。例如，在一年中的寒冷時(shí)期，皮革變動(dòng)少于溫暖時(shí)期。

進(jìn)一步的彎曲剛度的變化與不同的鞣劑有關(guān)。鉻鞣革的變化比無鉻鞣革多得多，與標(biāo)準(zhǔn)報(bào)價(jià)相比有可能通過穩(wěn)定的加脂劑創(chuàng)建效益。

因?yàn)樽匀焕匣臈l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(shù)學(xué)上的時(shí)間等價(jià)關(guān)系。但有跡象表明，80 ℃下人工老化 4 h 大致等價(jià)于自然老化 5~12 個(gè)月以內(nèi)。