李茹，袁愛春

(1.上汽大眾汽車有限公司，上海 201805；2.上汽大眾汽車有限公司質(zhì)量保證部，上海 201805)

1 前言

曝曬試驗(yàn)作為耐候性試驗(yàn)的一種，是研究汽車?yán)匣闹匾侄沃唬彩擒嚻螽a(chǎn)品開發(fā)和質(zhì)量改進(jìn)的重要手段之一。因此，曝曬試驗(yàn)中產(chǎn)生的問題，都要研究并解決。在某次曝曬試驗(yàn)中，在試驗(yàn)場曝曬13個(gè)月后，部分車型的座椅真皮出現(xiàn)變硬的現(xiàn)象，被試驗(yàn)部門抱怨。任何物質(zhì)都有老化過程，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，長期曝曬條件下真皮變硬應(yīng)該屬于自然現(xiàn)象，但是本次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，不同廠家的產(chǎn)品變硬程度有所不同，有些屬于正常老化，可以接受，但部分零件嚴(yán)重變硬，給乘客的觸感以及乘坐舒適度都造成負(fù)面感受，如果不研究解決，在某些特殊環(huán)境下，有可能引起客戶抱怨。因此，接收到該問題后，我們立即開始與真皮廠家、材料試驗(yàn)室組成攻關(guān)小組，共同研究，尋找原因并嘗試給出解決方案。

2 原因分析

2.1 曝曬試驗(yàn)前后真皮結(jié)構(gòu)分析

拿到試驗(yàn)后零件，我們首先分析真皮結(jié)構(gòu)發(fā)生了什么變化，通過顯微鏡可以看到，常態(tài)下皮革纖維的蓬松度好，手感柔軟，但老化后樣件，框架結(jié)構(gòu)受到破壞，纖維微小空隙消失，纖維重新粘連。由此推測，長期曝曬環(huán)境中，在高溫紫外線輻射作用下，真皮內(nèi)某些物質(zhì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致纖維粘連，其表現(xiàn)形式就是變硬。

2.2 曝曬試驗(yàn)前后真皮的關(guān)鍵成分分析

接下來我們對曝曬前后真皮的柔軟度做了對比，結(jié)果顯示，曝曬前BLC軟度值為3.5mm，曝曬后BLC軟度值為2.5mm。這里采用ST-300皮革柔軟度測試儀，BLC軟度數(shù)值越高表示真皮越柔軟。接下來我們計(jì)劃找到某種試驗(yàn)方法，模擬曝曬環(huán)境，更快得出真皮在曝曬條件下，硬度隨時(shí)間變化趨勢，以及皮革內(nèi)相關(guān)物質(zhì)含量變化趨勢。由于曝曬條件下，座椅表面最高溫度>105攝氏度，因此我們采用120度高溫環(huán)境模擬曝曬條件。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，皮革經(jīng)過長時(shí)間曝曬高溫后，皮革中的油脂和水分逐漸消失，是導(dǎo)致皮革變硬的重要因素。因此，將水份和油脂作為分析目標(biāo)，記錄硬度、油脂含量、水份含量的變化趨勢，每兩天記錄一次數(shù)據(jù)。通過本次試驗(yàn)，得出如下數(shù)據(jù)。其中，水份會(huì)在一天時(shí)間內(nèi)散發(fā)至接近絕干，之后穩(wěn)定，幾乎不再變化。

8天后，硬度接近曝曬試驗(yàn)后，油脂含量低于曝曬試驗(yàn)后。從上述圖表可以看出，隨著時(shí)間推移，真皮在急劇變硬，與此同時(shí)，真皮中水份快速接近絕干狀態(tài)，油脂含量也幾乎直線下降，真皮硬度變化趨勢與油脂含量變化趨勢接近。因此推斷，如果減緩油脂衰減速度，即盡量鎖住皮革中的水份和油脂，可以緩解真皮變硬情況。

3 提出解決方案并驗(yàn)證

3.1 增加加脂工序中的油脂投入量

通過對曝曬試驗(yàn)前后真皮結(jié)構(gòu)分析，以及模擬試驗(yàn)前后硬度，水，油脂含量的趨勢分析，我們認(rèn)為想辦法提高試驗(yàn)后真皮油脂及水含量，就能達(dá)到相應(yīng)柔軟度。首先想到最直接的方法，是提高初始狀態(tài)的油脂及水含量，△值不變的話，可以達(dá)到目的。為此我們做了相應(yīng)方案，加脂環(huán)節(jié)提高油脂，磷脂，聚合物投入比例，見下表。三者投入量從批量的11%提高到15%。然后開始對比試驗(yàn)，我們可以看到，試驗(yàn)前油脂含量從9.15%提高到9.61%，硬度由3.538mm改善到3.748mm。

試驗(yàn)8天后，其BLC值比項(xiàng)目狀態(tài)略高，情況稍有改善，但對于目標(biāo)還有一定距離，并不能完全達(dá)到目的。分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，如果保持現(xiàn)有油脂類型不變，僅提高其投入量，即使初始狀態(tài)油脂含量會(huì)有所增加，但試驗(yàn)后油脂損失很大，最終留在真皮中的油脂并沒有預(yù)測中那么多，因此對于改善硬度效果有限。因此可作為改善方法之一，在此基礎(chǔ)上還需繼續(xù)尋找其它方案。此外，皮革含水量受環(huán)境濕度影響較大，例如在干熱環(huán)境中皮革含水量非常少，但同一塊皮拿到濕度較大的環(huán)境中，含水量會(huì)很快增加，因此接下來的分析中，將不再考慮水含量，僅從油脂角度分析。

表1 方案1對比試驗(yàn)結(jié)果

3.2 篩選穩(wěn)定性較好的油脂

基于上述分析，接下來將分析重點(diǎn)放在如何提高油脂穩(wěn)定性上面。眾所周知，真皮加工流程中，復(fù)鞣是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，真皮的很多性能都取決于復(fù)鞣劑的成分及含量。油脂越穩(wěn)定，越不容易分解或揮發(fā)，皮革越不容易老化變硬。基于此，我們首先開始單材料油脂穩(wěn)定性試樣，經(jīng)過與化料供應(yīng)商合作，兩個(gè)月時(shí)間，我們完成了19份加脂劑單材料試樣和測試，篩選出耐高溫試驗(yàn)后后油脂含量較穩(wěn)定的方案。推薦4#，7#，14#

以上19種油脂中包括有2種類型，合成油脂和磷脂，我們將表現(xiàn)優(yōu)異的單油脂按照不同比例與聚合物進(jìn)行組合，做了6個(gè)方案用于成品試樣，試制產(chǎn)品，測試驗(yàn)證。按照下表中卵磷脂，聚合物，合成油的比例進(jìn)行，通過測試得出，出方案1，3，4表現(xiàn)優(yōu)異，老化試驗(yàn)后油脂含量及軟硬度都有明顯改善。因此，接下來要復(fù)制三個(gè)方案，做進(jìn)一步驗(yàn)證

通過復(fù)制方案，綜合考慮工藝，成本，氣味等因素，最終選出方案3作為優(yōu)化方案。最后將該方案試制樣件做陽光模擬實(shí)驗(yàn)，與之前狀態(tài)做對比驗(yàn)證，結(jié)論是，效果良好，相較之前狀態(tài)有較大改善，該抱怨被成功解決。

方案卵磷脂%預(yù)加脂預(yù)加脂聚合物%合成油%測試項(xiàng)目原樣120℃/2days120℃/6days評價(jià)方案1556BLC軟度(mm)3.8263.3023.191含油量/%8.658.517.92優(yōu)方案2557BLC軟度(mm)3.8363.3163.209含油量/%8.798.086.78方案3457BLC軟度(mm)4.4683.9923.539含油量/%9.948.748.23優(yōu)方案42356BLC軟度(mm)4.4393.663.326含油量/%9.866.455.86優(yōu)方案52357BLC軟度(mm)3.3822.982.826含油量/%8.955.974.35差方案62258BLC軟度(mm)4.2663.483.066含油量/%11.036.985.8

4 結(jié)論

文章從發(fā)現(xiàn)問題開始，從真皮結(jié)構(gòu)變化為切入點(diǎn)進(jìn)行分析，通過模擬實(shí)驗(yàn)探索研究，找到了導(dǎo)致大氣曝曬試驗(yàn)中真皮異常變硬的主要原因，并最終給出該問題的解決方案：1.通過實(shí)驗(yàn)挑選出耐高溫曝曬后穩(wěn)定性好的加脂劑材料；2.使用耐高溫老化特性較優(yōu)的加脂劑并調(diào)整不同加脂劑使用比例，改善真皮老化實(shí)驗(yàn)中油脂的衰減速度和油脂對纖維的潤滑能力；3.本改進(jìn)方案中增加了2%的磷脂，即加脂時(shí)磷脂從原來的2%增加到4%，提高皮革在經(jīng)歷高溫或曝曬時(shí)水份保持能力即改善皮纖維與水的結(jié)合強(qiáng)度和鎖水能力，使產(chǎn)品在經(jīng)歷高溫曝曬后皮中仍含有較多的結(jié)合水，使真皮能保持良好的柔軟性。

實(shí)際分析過程比正文描述更加復(fù)雜，必須綜合考慮多種因素的影響，例如，在篩選穩(wěn)定性較好的加脂材料時(shí)，我們把氣味及VOC作為重要的考核指標(biāo)，在氣味和VOC表現(xiàn)較好的材料中尋找目標(biāo)，等等。要找到各種性能的平衡點(diǎn)，從而得到最優(yōu)解決方案。