皮革的几种常用物理性能及测试方法
皮革是由动物皮经过一系列物理与化学的加工处理所制成的一种坚固、耐用物质，它因具有良好的热稳定性、耐热性和耐寒性、透气性和排湿性，以及较好的着色能力，深受人们的青睐。皮革在人们的日常生活中有着不可取代的位置，它制成的服装、日用品得到人们长久的利用。
随着科技水平的提高，制革工艺得到不断发展，新材料接连研制成功。随着社会的进步和经济的发展，人们的生活水平越来越高，使得皮革制品的需求越来越旺。在经济全球化的背景下，各国有关皮革和箱包的法规不断推陈出新，消费者们也越来越关注皮革的质量安全问题。为了满足消费者日益增长的对高品质皮革的要求，提高皮革产品的性能指标，有必要对其常用物理性能以及测试方法有一全面了解，以便更好地完成测试，提供准确数据，指导生产实践。
1 皮革的分类
皮革的分类相当复杂。按鞣制方法，可包括铬鞣革、植鞣革、油鞣革、醛鞣革和结合鞣革等。按层次分，有头层革和二层革，其中头层革有全粒面革和修面革；二层革又有猪二层革和牛二层革等。
除上述分类方法，由于皮革用料的种类很多，一般我们还是较习惯于按照其种类来进行分类。主要分为天然皮革和代用革两种。
天然皮革即我们所称的“真皮”，大多由牛皮、羊皮、猪皮、杂皮、修面革等组成，其中，牛皮、羊皮和猪皮是制革所用原料的三大皮种。代用革即我们所称的“假皮”，是 PVC 和 PU 等人造材料的总称。因为合成革或其他似真皮，实际是由基本化工原料人工合成的产品。
1.1 天然皮革
1.1.1 牛皮（革）
牛皮主要有黄牛皮和水牛皮两种。黄牛皮毛孔细小而浅，呈圆形分布，均匀而紧密，毛孔较直而伸向里面，手感丰满，光滑光亮、柔软、纹细，坚实富有弹性，可分六层使用。水牛皮毛稀，毛根粗大而深，表皮厚，革面粗糙，质地较差。一般用于鞋底、皮鞋、腰带、夹克、牛皮绳、牛皮凉席等。
牛皮加工后的牛皮革面细，强度高，具有天然皮革良好的透气性和良好的透水汽性。它张幅大、毛孔细，乳突平缓，部位差小，粒面平整，毛孔排列较为有序，是皮革制品的原料，经常被用来制作皮包、皮鞋、皮衣等日常用品，适宜制作皮鞋。
1.1.2 羊皮（革）
羊皮主要有山羊皮和绵羊皮两种。山羊皮面革纹路呈半圆的弧，弧上排列着2-4个针毛孔，周围有大量的细绒毛孔，毛孔呈鱼鳞状
排列，手感富有延伸性。
绵羊皮革面平整光洁，皮板薄，毛孔细小，呈扁圆形，由几个毛孔组成一组排成长列，颜色均匀一致，革身丰满、柔软，富有延伸性，革里清洁，无油腻感，但强度较低。
羊皮加工后的羊皮革柔软、轻薄，是皮革服装的理想面料，常被用来作为高档衣料。但它强度低，容易烂，只能做皮革服装、手套，不能做鞋面和手袋。
1.1.3 猪皮（革）
猪皮的面革粗糙，有明显的毛眼孔，呈三角形排列，弹性差，美观效果差，但耐穿，牢固性强。猪皮加工后的猪皮革透气、透水汽性能较好，粒面粗糙，纤维紧密，丰满，弹性较差，可用于各种皮革制品的制作。有较大的强度和耐磨性，强度与牛皮革相近，比羊皮革强度大，因此制品穿用耐久。但其美观性较差，韧性较差，一般只能用来制作里衬，或者部分装饰作用，不易掉色。
1.2 代用革
1.2.1 人造革
人造革也叫仿皮或胶料，是PVC和PU等人造材料的总称。它是在纺织布基或无纺布基上，由各种不同配方的PVC和PU等发泡或覆膜加工制作而成，可以根据不同强度、耐磨度、耐寒度和色彩、光泽、花纹图案等要求加工制成，具有花色品种繁多、防水性能好、边幅整齐、利用率高和价格相对真皮便宜的特点。
人造革是极为流行的一类材料，被普遍用来制作各种皮革制品，或替代部分的真皮材料。它日益的制作工艺，正被二层皮的加工制作广泛采用。如今，极似真皮特性的人造革已有生产面市，它的表面工艺及其基料的纤维组织，几乎达到真皮的效果，其价格与国产头层皮的价格不相上下。
1.2.2 合成革
以无纺布为底基，经过新型树脂材料涂浸后制成。吸湿性、透气性很好，涂层是新型材料聚氨脂，手感好，耐磨，耐弯曲，强力比人造革好。
1.2.3 再生革
把皮革的边角料、废料粉碎成纤维状，加植物纤维粘合剂及各种配合剂，压制成型而制成，多用于旅游鞋，皮带。由于生产再生革的原材料主要是天然皮革的废料，所以再生革有一定的吸湿性和透水、透气性，也有一定的耐热性、耐磨性和弹性，但强度小，撕裂性能差。
2 常用的几种物理性能测试
2.1 耐折性能测试
耐折性能是皮革产品质量的重要基础指标之一。皮革在穿用的过程中，在常温低温条件下，若没有很好的耐折性能，就会出现裂纹（裂浆或裂面）等质量问题，进而影响皮革的使用寿命，故需要对皮革的耐折性能进行测试。
目前比较普遍采用的测试方法是：常温耐折牢度的测定、低温耐折牢度的测定。两种方法都是通过以一定频率和幅度来屈挠试样，模拟在曲折过程中对皮革材料的屈挠作用，两种方法都适用于各种皮革材料的测试。试验结束后，在良好的光线下目测观察和用放大镜检查，通过观察皮革材料表面破裂及裂纹（包括裂浆或裂面）的方式判断出皮革耐折性能。
2.1.1 常温耐折牢度的测定
（1）参考标准：《QB/T 2714-2005 皮革 物理和机械试验 耐折牢度的测定》。
（2）试验仪器：皮革耐挠性试验机
（3）试验原理：根据试验条件（20士2℃，65士5%）在试验开始前根据测试要求，选择曲挠次数。在试验结束后，停止试验机，取出试样，沿纵向向轴将试样反向折叠，检查记录被曲挠部分的任何破损，以此来判断皮革的耐折性。试样上部测试面向折叠被夹在可运动的夹具内，下部测试面向外折叠被夹在固定的夹具内，上部运动的夹具带动试样运动，由此检查试样产生的缺陷。
（4）试验方法：将皮革试样的测试面向内折叠，使两个长边并在一起，夹住折叠的试样，使其垂直伸展装入夹持器。夹持器的屈挠角度为(22.5±0.5)°，屈挠频率为(100±5)次/min，并按预置屈挠次数使之实验完毕自动停车。
（5）试验数据（表1）：
\
2.1.2 低温耐折牢度的测定
（1）参考标准：《QB/T 2714-2005 皮革 物理和机械试验 耐折牢度的测定》。
（2）试验仪器：立式低温试验机
（3）试验原理：根据低温试验条件，在试验开始前根据测试要求，选择曲挠次数。在试验结束后，停止试验机，取出试样，沿纵向向轴将试样反向折叠，检查记录被曲挠部分的任何破损，以此来判断皮革的耐折性。
试样上部测试面向折叠被夹在可运动的夹具内，下部测试面向外折叠被夹在固定的夹具内，上部运动的夹具带动试样运动，由此检查试样产生的缺陷。
（4）试验方法：将皮革试样的测试面向内折叠，使两个长边并在一起，夹住折叠的试样，使其垂直伸展装入夹持器。夹持器的屈挠角度为(22.5±0.5)°，屈挠频率为(100±5)次/min，并按预置屈挠次数使之实验完毕自动停车。
（5）试验数据（表2）：
\
从以上实验结果可发现，在低温情况下，质地相对较软的皮革不管是未经加工过的天然皮革，还是较薄软的代用革如PU革，随着温度的变化，耐折性能都较好。反之，那些经过涂层加工过的皮革即使是天然皮革，也会由于粒面层的纤维束较网状层的更为纤细脆弱，随着温度的下降，在重复弯曲之下，粒面层往往先出现裂痕，涂饰薄膜与革身的粘着牢度也会在多次弯曲作用下而减弱，因此较易出现裂纹。综上所述，低温环境下，温度对天然皮革的影响不是很大，而涂饰薄膜革受低温环境影响，材料容易产生脆裂，从而产生不同程度的破裂。在实际测试中，送样材料质量的好坏，也是影响试验结果的重要因素之一。
2.2 撕裂性能测试
撕裂强度是皮革的重要机械性质，它是测定己有裂口的革试样在外力作用下再被撕开的强度，即测定裂口再裂的强度，了解革在外力作用下耐撕裂的强度，以便使用革制成的鞋、服装等在穿着过程中针线缝制或胶粘处保证不再被损坏。撕裂力是服装用皮革的关键指标，基本反映了皮革耐用性能。其中羊皮革的撕裂力应大于11N，牛皮革、猪皮革应大于13N；其他类型的皮革应大于9N。如果皮革没有较好撕裂性能，就会影响皮革服装穿着寿命，故需对皮革的撕裂力进行测定。
目前比较普遍采用的测试方法是双边撕裂法。
参考标准：《QB/T 2711-2005 皮革 物理和机械试验 撕裂力的测定:双边撕裂》。试验仪器：INSTRON拉力试验机。测试钩为钢质、条形，弯曲成直角钩状。尺寸为宽度（10±0.1）mm，厚度（2±0.1）mm，弯钩部分长度（12±0.1）mm。
试验原理：规定形状的矩形试样（中间开有孔洞）被放置在拉力试验机的上下两个夹具的测试钩上，拉力试验机运行时达到的大力值为试验的撕裂力。
试验方法：将试样的孔洞套入两个测试钩的弯钩部分，测试钩的宽边平行于试样孔洞的直边，使试样不能脱落，开动拉力试验机，以一定速度——夹具以（100±20）mm/min的速率做匀速运动，直至试样撕裂为止，记录大的力值，来表示皮革的撕裂性能。
试验数据（表3）：
\
测试结果表明，厚度是皮革撕裂力关键的衡量依据。牛皮与猪皮的撕裂力基本相差不大，牛皮略好。羊皮的撕裂力则相对较小。而在实际测试过程中，对于不同的皮革测试样品，由于取样部位都不一样，导致实验样品厚度不同，因而所测试结果会存在一定的误差。
2.3 皮革厚度的测定
皮革厚度是表征皮革的机械及物理特性的一项重要基本参数。在测定皮革抗张强度、伸长度以及在计算横断面积时，其厚度是否合乎标准是较为关键的衡量依据。
（1）参考标准：《QB/T 2709-2005 皮革 物理和机械试验 厚度的测定》。
（2）试验仪器：皮革厚度仪。大测厚(mm)有 10、20、30 可选择。小分辨值为 0.01mm。测试台的直径为（10.00±0.05)mm，高（3.0 ± 0.1)mm。压脚直径为（10.00 ±0.05)mm。负荷为393±10g（49.1kPa）。
（3）试验原理：在规定的负荷、规定的时间内通过圆形压脚测得皮革厚度。
（4）试验方法：根据试验条件，在试验开始前，将皮革粒面向上放在试片台上，仪器压脚缓缓全部接触试片5s后，记取读数。测试数据需准确至0.01mm，来表示皮革的厚度结果。
（5）试验数据（表4）：
\
对于皮革厚度的测试结果，在规定时间内对样品施加的定重负荷为主要影响因素，施加的压力越大，厚度越小。
2.4 耐磨性能测试
皮革的耐磨性能，是皮革所具有的抵抗磨损的特性。皮革的磨损是造成皮革损坏的重要原因。虽然皮革的磨损牢度目前尚未作为国家标准进行考核，但皮革的耐磨性实验仍是衡量其质量所不可缺少的，它对评定皮革的服用牢度有着极其重要的意义。
2.4.1 判断方法
判断皮革耐磨性能指标有两种方法，即终点法与外观变化法。
终点法：磨去l mm皮革所需旋转的次数为耐磨性的厚度指数，记下摩擦旋转次数作为耐磨性指标。
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，磨损程度等外观变化的程度作为耐磨性指标。
2.4.2 试验方法
根据试验用的不同仪器，常用有两种方法。
2.4.2.1 平磨法（10000次）
（1）参考标准：《GB/T 21196-2007 马丁代尔法织物耐磨性的测定》。
（2）试验仪器：织物平磨仪的种类很多，目前测试行业用得多的是马丁旦尔仪，因此平磨法又常被称为MARTINDALE摩擦试验机法。
（3）试验原理：安装在马丁代尔耐磨试验仪试样夹具内的圆形试样，在规定的负荷下，以李莎茹（Lissajous）图形的平面运动与磨料（即标准织物）进行摩擦，试样夹具可绕其与水平面垂直的轴自由转动。根据试样破损的总摩擦次数，确定皮革的耐磨性能。
\
（4）试验方法：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，并使试样以李莎茹轨迹相对于磨料运动，使测试样受到多方向的均匀磨损。
（5）试验数据（表5）：
2.4.2.2 Taber耐磨法（1000次）
（1）参考标准：《GB/T 2726-2005 皮革物理和机械试验耐磨性能的测定》。
（2）试验仪器：TABER 耐磨耗性试验机
（3）试验原理：预磨25转，将被测试的试样放在TABER耐磨试验机水平平台上旋转，两个磨轮被赋予特定的压力压在试片上选装，磨轮的轴与水平面相平行，一个磨轮朝外，另一个朝内，在一定的时间内，记录测试片的所有变化。
（4）试验方法：用裁刀裁取外径 108mm，内径8mm的样品。然后在样品的背面贴上尺寸一样的硬贴纸。将样品中心孔置于螺杆之橡胶垫上，将垫片套上，用压紧螺帽将试样固定。再将固定环套上，用扳手将固定环螺丝锁紧。将两个H18 磨轮，安装到支撑臂上，每个磨轮对被测试样施加250±10g的力，保证有标签的一面朝外，使磨轮的负重为500g，连接吸尘器，将吸尘器的吸尘管接到机器左侧的接头上，启动吸尘器。按标准规定设定测试次数，并设定回转速度为72转。然后起动开始键，开动旋转速度为60±5次/min的仪器，水平旋转，按照要求的次数进行测试。试验中，用毛刷刷去试样表面附着物，观察试验的磨损情况，将皮革磨到指定终点，记录终转数。
（5）试验数据（例）：
从上述两种试验的测试方法来看，对于不同材料耐磨性能测试方法的结果的表示是不尽相同的。MARTINDALE 摩擦试验机法是通过终点与外观变化来表示耐磨性能。TABER磨耗试验机法是记录下摩擦次数作为耐磨性指标。
通过对不同材料、采用相同的实验方法测试所得的测试结果进行比较的意义不大，但这些结果得出的结论一致。因此，任何一种方法都可以独立地对材料的耐磨性能进行量化的评估。比较上述测试结果可知，在一般情况下，天然皮革的材料较软，因此耐磨性能较差。涂层革质地较硬，不易磨损，因此耐磨性能较好。
对于皮革制品而言，耐磨性能还和制品的尺寸、造型、测试环境、服用环境、主观误差、仪器精确度等有关系，因此我们在判断皮革的耐磨性能时，需要尽可能多方面地考虑各项因素，得到较为客观的答案。
4 结语
本文简单介绍了几种常见的皮革材料，其中牛皮、猪皮以及羊皮，是皮革制品的常用材料。在判断皮革制品物理性能时，耐折性能、撕裂性能、厚度、耐磨性能是为关键也是为常用的指标。通过分析针对各项物理性能的不同试验方法，我们可对皮革的物理测试有较为直观、实际的认识。
由于选择材料的面比较窄，所得的测试结果也存在一定的局限性。而现在的实际生产过程中，各个生产厂家为降低生产成本，所用的材料中可能掺有很多其他材料，加大了检测人员对皮革制品性能测试的难度。在实际工作中，还需要我们进一步磨练测试技巧，比较分析实验数据，选取既简便又准确的测试方法，期望能更好地为皮革生产商提高其生产工艺水平提供动态结论分析，又为消费者辨别皮革产品质量好坏提供技术服务保障。
2018-05-30 17:16