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[其他] 汽车座椅聚氨酯发泡技术汇总及高弹性泡沫发展趋势

非金属材料与化学品 非金属材料与化学品 57 人阅读 | 0 人回复

发表于 2020-9-8 09:46:34 | 显示全部楼层 |阅读模式

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【汽车材料网】汽车座椅聚氨酯发泡技术汇总及高弹性泡沫发展趋势
发泡技术
一、以模温来区分
1、热发泡:
浇注完成后的模具置于220-250℃(不低于180℃)的烘箱内,完成反应后取出脱模。
优点:泡沫密度低,热老化性能好,无需单独开孔。模具成本低。
缺点:能耗较大。排气孔易产生“蘑菇头”,导致化料浪费多。后期现场清理和设备维护较麻烦。欧洲一些主机厂热衷于此法,国内几乎没有。至于该工艺如何设计为生产化的流水线,笔者尚未实地观摩过,推测可能类似下图,长体式大烘箱,座椅模具浇注后通过转盘缓慢进出烘箱完成发泡反应。



2、冷发泡
一般设计为多工位的转盘式生产线。模具一般使用模温机加热至45-70℃,然后通过浇注PU料发泡反应完成后脱模。脱模后制品需要使用破泡机帮助开孔。优点:能耗低点,设备整洁易维护缺点:设备复杂些,设备成本高。泡沫热化性能一般。


喷涂脱模剂的工位


真空破泡机

二、以表层吸附来区分
1、裸体发泡:
与吸附发泡的概念相反而命名的,模具内不会预先放置面料,发泡后的制品表面就是PU层。面套类都是后加工装配上去的。乘用车多采用该种发泡工艺。
2、吸附发泡
浇注前,先把面料放置在模腔内,通过抽气吸附,使其完全贴合,然后再浇注PU料,发泡后取模的PU制品表层就于面料紧密的贴合在一起了。工程机械座椅比较多的采用这种发泡工艺。



三、以硬度来区分
1、单硬度发泡:
就是最简单的发泡,单配方、单浇注、无其他辅助手段,呈现出来的泡沫制品只有单一的一种硬度。

2、双硬度发泡
双硬度发泡是很多豪华车宣传的卖点,乘坐区域较软,两侧支撑区域较硬,可以提供更多的舒适性。实现的方法是采用乘坐区域和两侧区域分别浇注,通过模具摆放角度、在两侧翼与乘坐区域之间增加隔料槽、泡沫两侧加嵌件等方法来达成产品双硬度或多硬度区分。这种发泡工艺也可以做到三硬度,但一般不会更多了。业界也有叫双密度发泡,其实是一种口误,工艺的目的是为了获得不同的硬度,而不是密度。而且有时一种密度也可以做出两种不同的硬度。掌握这种发泡工艺的厂家一般需要配备对组合料调整在行的技术人员,因为需要掌握多配方的变化调整。



四、新技术
新技术延伸:安道拓的水平发泡DHH和R-comfort技术。
1、水平发泡DHH
也叫双层发泡技术,上下两层发泡强度和硬度不同,上层更加柔软,下层又能保证平均的应力分布,可以提升长途驾驶舒适性。由于新技术信息分享有限,笔者推测类似双层鞋底的发泡工艺(如下图):设计一个假盖,先进行底层浇注并发泡固化,打开假盖后,再通过上盖闭模浇注,这样通过不同的配方及不同的浇注构成双层泡沫。如推测有误,还请专家指正。



2、R-comfort
该技术呈现在座椅泡沫上表面会有各种纹路。一方面保证了短途驾驶的柔软性, 并且加快气体的流动,帮助长时间乘坐所造成的热量的散发,同时又保证泡沫的舒适性。由于新技术信息分享有限,未能了解更多细节。笔者曾经在某豪华车型座椅发泡线上见过该类型的泡沫及其成型的模具,感觉泡沫表面复杂的纹路和网格更多是通过复杂的模具来塑型的,至于发泡工艺上有哪些微调整,暂未了解到。下图为示意图。






高弹性聚氨酯泡沫是否能成为未来汽车座椅标配?



现代汽车公司在蔚山的工厂将专门使用巴斯夫的Elastoflex聚氨酯软泡组合料生产汽车座椅。这款高弹性聚氨酯泡沫的VOC含量低,主要用于生产汽车座椅和头枕等。与传统泡沫相比,Elastoflex可提高座椅和头枕等的舒适度、弹性和承载性能。为了满足最严苛的排放控制法规,巴斯夫还优化了聚醚多元醇的生产工艺。聚醚多元醇用于生产Elastoflex聚氨酯泡沫,而后者用于生产高舒适度的座椅。优化过的生产工艺使巴斯夫能够生产低成本、高性能和低VOC排放的特种聚醚多元醇。在全球领先的测试机构SGSKorea进行的测试中,Elastoflex的乙醛和甲醛排放量减少了30%以上,有助于改善车内空气质量和汽车司机的健康。现场试验还表明,新开发的聚氨酯组合料具有优异的流动性,产品缺陷率降低,从而使生产线的生产率得到提高。



新型材料有强大的的优越性。汽车座椅在汽车的制作中,使用面积占用大,这也直接决定了用料的数量也是比较大。汽车逐渐影响人们的生活方式,使人们的出行变得越来越便捷,传统的汽车座椅多为皮革制品,里面多数为海绵等材料,缺少一定的舒适度,现如今,软质聚氨酯泡沫塑料被作为汽车座椅的生产材料之一,物美价廉,逐渐被生产厂商应用到大量的汽车生产中去。“聚氨酯泡沫是一种具有一定弹性的一类较为柔软的新型材料,其自身多气孔,密度脚底、回弹性好、吸音、透气、保温性好等性能,应用在生活中的方方面面。众多厂家选择用高弹性聚氨酯泡沫作为汽车座椅的制作材料,而这种材料展现出来的性能,也逐渐被人们所接受。
汽车座椅的静态舒适性,是指汽车座椅与人体的匹配关系是否可以为使用者提供舒适的坐姿条件,座椅的静态舒适性与座椅的尺寸参数,表面治疗及调节特性有关,汽车座椅的组成多为弹性较高的泡沫材料,密度较低,能够防止物质的燃烧。而现今,我国政府对汽车材料的要求更为严格,要求其燃烧的最大值≤70mm/min,这样的规定大大增加了汽车自身的安全性,而用这种燃速标准的软质聚氨酯泡沫塑料做车座也逐渐出现在生产厂商的视野中。软质聚氨酯泡沫塑料的自身的耐磨性,被作为汽车座椅的原材料,众多塑料制成品其自身的脆弱性使其不能长时间使用,但软质聚氨酯泡沫塑料拥有良好的耐磨性,其自身拉伸度强、并且耐撕裂,使其具有优越的使用性能,相比传统的汽车座椅,其造价低,使用时间长,可塑性强,可以与汽车相适用,逐渐引来汽车生产厂商的青睐。



聚氨酯泡沫行业的发展离不开产能的提升作为最受关注的世界六大合成材料之一,近年来聚氨酯产业规模迅速扩大。据博思数据发布的《2016-2022年中国聚氨酯工业市场趋势预测与趋势预测研究报告》:全球聚氨酯产品产量已超过2100万吨,其中泡沫体系及非泡沫体系产品各占半壁江山,其巨大增长潜力备受关注。生产规模化趋势明显在生产上,聚氨酯工业和大多数化工产业一样,集约化和规模化的趋势日益明显。随着聚氨酯生产技术越来越成熟,产品越来越大众化及应用领域不断扩大,生产商们发现,为了保持一定的盈利水平,必须拥有一定的规模效益。于是,新企业规模越来越大,产能也迅速提高。消费者接受情况尚不明朗,待改进细节较多上面说了高弹性聚氨酯泡沫属于新型的材料,人们对于其的特性还没有很深的了解,所以目前尚未形成较大的市场认知。由于汽车在被人们购买后与人们的生活息息相关,并且因为其高昂的价格,许多家庭一旦在购买这辆车后,很长一段时间都不会更换,为此,许多家庭在挑选汽车时会综合评价其各种性能,利用软质聚氨酯泡沫塑料制作的座椅也逐渐成为人们关注的焦点之一。

与传统的座椅相比,新型的软质聚氨酯泡沫塑料制作的座椅具有很多不确定因素。所以在消费者心中尚未成为必选对象。首先,“聚氨酯泡沫”自身的化学反应,软质聚氨酯泡沫塑料在制作为汽车座椅后,由于长时间的阳光照射,汽车的密闭性又较高,车内温度会极高,如果泡沫产生化学反应,释放有毒的气体,会严重危害驾驶人员的生命安全,根据相关调查结果显示,大量的硅氧烷在制作时会进入许多汽车成品中去,其自身成分不能够直接产生有毒物质,但是在一定的挥发过程中,硅氧烷会逐渐散落至汽车座椅中的软质聚氨酯泡沫塑料中,增强软质聚氨酯泡沫塑料的挥发性,产生有毒气体,所以,要积极改进这种材料,降低其活跃性。另外,根据人体工程学需求,汽车座椅需要设计成具有一定曲面的产品,这对于“聚氨酯泡沫”的箱式发泡工艺来说是难以实现的,因此,目前只能采用模塑发泡工艺,一定程度制约了“高弹性聚氨酯泡沫”的发展。众所周知,在夏季,阳光直射进汽车内部,由于汽车较好的封闭性会在车内行车高温,如果该种泡沫有毒,那么由于汽车内部的高温和不透风性会导致车内人员中毒,同时,泡沫内部如果含有大量的有机物,如果在高温中融化挥发,大量有机物会挥发到汽车的玻璃表面,严重影响汽车驾驶人的视野,造成交通事故,因此,对该种泡沫的性能要做全面的了解,只有这样,才能更好使用这种材料,逐渐被驾驶员接受,被众多的消费者接受。从消费者认知教育,和负面评价的情绪来看,高弹性聚氨酯泡沫要成为未来汽车座椅的标配还任重道远。
但是从长远来看,虽然高弹性聚氨酯泡沫自身具有一定的缺陷,但它的优点更为重要,相信,在不久的未来,随着人们科技水平的提高,软质聚氨酯泡沫塑料的缺点会被一一克服,汽车生产技术和汽车的安全系数得到进一步提高。到那个时候,高弹性聚氨酯泡沫才有机会成为未来汽车座椅的标配。
来源:焉知汽车座椅
来源:焉知汽车座椅


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