汽车座椅耐磨性及其测试

汽车座椅耐磨性是业界人士普遍关注的问题，合成革是现代汽车座椅设计中纤常采用的三大柔性材料之一，具有近似天然真皮的外观。由于天然真皮资源有限、价格高、加工过程的环保要求高，因此各大汽车生产商纷纷研发汽车内饰用合成革，其中的PU涂层织物是目前常见的汽车内饰用合成革材料。

　　耐磨性是评价汽车座椅用PU合成革性能的主要指标之一，现行的测试座椅用合成革耐磨性的方法为MIE耐磨性测试法，多被法国汽车企业采用，摩擦方式为“往返式双向摩擦”，测试时间可分为8，12和16h。由于这种测试方法具有耗时久、摩擦路线单一等缺陷，摩擦效果不理想，因此应寻找一种更有效的耐磨性测试替代方法，以期达到更好的测试效果。

　　由于MIE耐磨性测试和MAR耐磨性测试初都用于织物起毛/起球性的测试，两者均采用标准羊毛织物作为摩擦介质，而MAR耐磨性测试法在织物起毛/起球的试验中具有非常好的测试效果。例如，MAR测试仪可同时测试多件试样，有利于提高测试效率另外，试样与摩擦介质之间为低压持续换向摩擦，摩擦相对轨迹为Lissajous轨迹，使得试样各处受摩擦的几率相同，摩擦方向均匀。基于MAR耐磨性测试法的优势，本文将探索用MAR测试法替代MIE测试法测试汽车座椅用合成革耐磨性的可行性。

　　试验及结果

　　评价汽车座椅用合成革耐磨性的参数为由表面磨损而引起的合成革表面光泽度的变化。崭新的合成革表面具有一定纹路，并不光滑，经过一段时间的摩擦后，纹路会渐渐消失，材料表面日趋光滑。采用光泽度计(Gloss Meter 60°)测量PU合成革的表面光泽度，通过比较合成革表面磨损前/后的光泽度变化来反映PU革表面的磨损程度。

　　为了准确评价MIE测试法和MAR测试法对汽车座椅用合成革耐磨性的测试效果，试验所用试样均取自欧洲某知名汽车厂家常用的7种座椅合成革，其样式、质地和性能各不相同，以保证试验结果具有代表性。每种试样均采用MIE和MAR两种不同的测试方法进行耐磨性测试。

　　MIE耐磨性测试根据标准RenaultPSA D44 1073 (汽车内饰用材料磨损测试)进行，测试时间为8h，MAR耐磨性测试根据标准Renault PSA D 441846(纺织品起毛、起球测试)进行，测试仪器型号为M ARTINDALE 103 (4头型)。根据对PU合成革耐磨性的试验先例，选择重锤质量为1400g，摩擦次数为3200次(约60min)，并在1600次(约30min)时记录PU合成革表面的光泽度值。测试条件符合试验标准规定，即温度为23±2℃，湿度为50%±5%。

　　观察整个耐磨试验过程，测试中未出现合成革被撕破、变形和表面温度剧烈升高等异常现象。图1为耐磨试验的测试结果，图中MAR1600表示摩擦次数为1600次、MAR3200表T摩擦次数为3200次。另外，应厂商要求，试样信息不予公布，图中用阿拉伯数字表示7种试样编号。

　　耐磨试验测试结果经过耐磨试验后，所有试样的光泽度变化均大于零，表明试样经摩擦后表面光泽度有了不同程度的提高。而且，MAR法的试验效果明显优于MIE法，即在提高试验效率的前提下，试验前/后试样光泽度的差异明显No.l,No.3,No.4,No.7)或与MIE法相当(No.2,No.5,No.6)。这表明，采用MAR测试法测试PU合成革的耐磨性，不仅可以提高效率，而且测试结果准确。

　　进一步观察可以看出，PU合成革表面光泽度在前1600次内明显提高，继续试验则表面光泽不再有大的改变，表明试样表面磨损效果趋于稳定。图2为典型试样(No.4)的0～1600次MAR耐磨性测试结果。结果表明，可以将PU合成革耐磨性的标准摩擦次数定为1600次。这样，既省时，又能保证测试结果的可靠性。

　　试样的光泽度在约400次之前上升较快，而后上升趋势减缓。因此，可以尝试将400次作为快速观察材料磨损情况的有效观察点。为了论证这一结论的可行性，对7件试样进行0～400次的MAR摩擦测试，并每隔50次记录材料表面的光泽度值(为更详细观察试验初始时期材料表面光泽度变化情况，在0～100次期间每25次取值一次)。

　　试样表面光泽度在300次以前增加很快，在300次和400次之间初次达到了相对稳定状态((No.5和No.7除外)，这说明将400次作为快速观察材料磨损情况的一个观察点的设想是可行的。

　　总之，在0～400次摩擦之间，试样的表面光泽度迅速上升，表面产生迅速磨损，而在400次之后，试样表面光泽度缓慢增加，磨损速度减缓。

　　在模拟实际使用的过程中，根据测试样在磨损时的状态特征可以分为平磨、曲磨、翻动磨与摆动磨等。

　　（1）平磨

　　就是对测试样以一定的运动形式作平面摩擦，模拟的是衣服袖部、臀部、袜底等处的磨损形态。织物平磨仪的种类很多，目前测试行业用得多的是马丁代尔仪。常用的标准有ASTMD 4966、ISO 12947。试验时将一定尺寸的测试样在规定压力下与标准磨料互相接触，并使试样以利萨如轨迹相对于磨料运动，使测试样受到多方向的均匀磨损。判断其耐磨性指标有三种方法，即终点法、质量损失法与外观变化法。

　　终点法：当机织物两根不同经纬的纱线断裂，针织物一根纱线断裂时，非织造布出现一个不小于0.5mm的洞，起绒织物的绒全部被磨掉，记下摩擦次数作为耐磨性指标。

　　质量损失法：试样在测试前称得质量A，经过一定的摩擦次数后称得的质量B，则质量损失A-B，或者质量损失百分比（A - B）/A ×100％作为耐磨性指标。

　　外观变化法：测试样经过一定的摩擦次数后，观察其外观变化，如颜色变化，有无起毛起球现象，磨损程度等，外观变化的程度作为耐磨性指标。

　　（2）曲磨

　　是使织物试样在弯曲状态下受到反复摩擦。常用的标准有ASTMD 3885和ASTMD 3886。ASTM D3885模拟衣服的袖口和领子口；裤子的裤管口的磨损状态。测试样绕过一把作为磨料的刀片，然后两端分别被夹持在上下平板的夹头内，刀片借重锤给予一定的张力。随着下平板的往复运动，试样受到反复磨损和弯曲作用，直到试样断裂为止，记录下摩擦次数作为耐磨性指标。也可以把测试样摩擦一定次数后，在强力机上测试其拉伸强度下降率。ASTMD 3886模拟衣裤的肘部与膝盖的磨损状态。测试样放置于一胀气膜上，胀气膜受到的压强为4psi，使试样处于拱弧的状态，在1lb的压力下与砂纸进行摩擦，直到有纱线断裂，记录下摩擦次数作为耐磨性指标。

　　（3）翻动磨

　　试验前，先将织物试样的四周用粘合剂粘合，防止边缘的纱线脱落，并称取试样质量。然后将试样投入仪器的试验筒内，试验筒内壁衬有不同的磨料，如塑料层、橡胶层或金刚砂层等，根据需要来选择，试验筒内安装有叶片。试验时，叶片进行高速回转，转速一般为2000转每分钟，试样在叶片的翻动下连续受到摩擦、撞击、弯曲、压缩与拉伸等作用。经过规定的时间后，一般为5分钟，取出试样，再称其质量，计算其质量损失率，损失率越小，表示织物越耐磨，反之则耐磨性差。经翻动磨的织物磨损情况和经实际使用、洗涤后纱线与织物的结构变化特征较为相似。常用的标准有AATCC93。

　　（4）摆动磨

　　用钢丝网作为磨料，磨料装在仪器的半圆柱上，试样受到一定的张力和压力，与在做摆动运动的装在半圆柱上的磨料进行摩擦，直到纱线断裂为止，记录下摩擦次数作为耐磨性指标。也可以把测试样摩擦一定次数后，在强力机上测试其拉伸强度下降率。摆动磨比较适用于装饰面料，如窗帘布、沙发布等。常用的标准有ASTMD 4157。