聚氨酯泡沫在汽車(chē)地毯上的應(yīng)用研究

尹程

【摘 要】文章主要介紹了聚氨酯泡沫材料在汽車(chē)地毯上的應(yīng)用及聚氨酯泡沫的配方分配含量，通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)舉證聚氨酯泡沫配方中各類(lèi)助劑在汽車(chē)地毯中的揮發(fā)性有機(jī)化合物的含量，給后續(xù)聚氨酯配方在整車(chē)揮發(fā)性有機(jī)化合物（簡(jiǎn)稱(chēng)VOC）提供有效的參照管控指南，為后續(xù)更有效地控制聚氨酯類(lèi)材料在汽車(chē)地毯總成中VOC的含量，從而達(dá)到國(guó)家整車(chē)環(huán)保要求。

【關(guān)鍵詞】聚氨酯泡沫；發(fā)泡；汽車(chē)地毯

【中圖分類(lèi)號(hào)】U465 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）06-0146-02

0 前言

隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)認(rèn)知能力不斷提高，汽車(chē)內(nèi)飾材料的舒適性、安全性受到了消費(fèi)者越來(lái)越高的關(guān)注與重視。汽車(chē)地毯作為汽車(chē)重要的內(nèi)飾件，除了自身的功能外，汽車(chē)地毯材料的緩沖性、隔熱保溫、吸音降噪和VOC性能都至關(guān)重要，同時(shí)也是評(píng)價(jià)整車(chē)舒適性、安全性的重要考量項(xiàng)，而聚氨酯泡沫兼具以上優(yōu)異性能而被廣泛應(yīng)用。聚氨酯泡沫及汽車(chē)地毯的生產(chǎn)工藝，直接影響了生產(chǎn)效率及生產(chǎn)成本，因此為了盡可能地降低生產(chǎn)成本，其零件在生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要充分進(jìn)行驗(yàn)證，使后期的批量生產(chǎn)達(dá)到預(yù)期的生產(chǎn)效益。

1 聚氨酯泡沫材料

聚氨酯泡沫塑料是由多異氰酸酯和多羥基化合物經(jīng)聚合反應(yīng)發(fā)泡制成的分子鏈，是具有氨基甲酸酯基重復(fù)單位結(jié)構(gòu)的高分子化合物。它一般分為軟質(zhì)、硬質(zhì)和半硬質(zhì)三大類(lèi)。在汽車(chē)內(nèi)飾上以軟質(zhì)為主，它具有極佳的彈性、柔軟性、伸長(zhǎng)率和壓縮強(qiáng)度；化學(xué)穩(wěn)定性好，耐溶劑和油類(lèi)；耐磨性?xún)?yōu)良，還有優(yōu)良的加工性、絕熱性、黏合性等性能，是一種性能優(yōu)良的緩沖材料，在交通工具、家具和服裝等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

2 聚氨酯泡沫汽車(chē)地毯上的應(yīng)用

軟質(zhì)聚氨酯泡沫不僅具有極佳的回復(fù)彈性、觸感柔軟舒適性、化學(xué)穩(wěn)定性，耐油耐溶劑，還具有優(yōu)良的加工性、絕熱性、黏合性等性能，是一種性能優(yōu)良的緩沖材料；此外，聚氨酯泡沫質(zhì)輕，比強(qiáng)度高，吸音降噪性能好，能滿(mǎn)足當(dāng)下汽車(chē)工業(yè)輕量化、節(jié)能環(huán)保、舒適安全的發(fā)展要求。

2.1 汽車(chē)地毯結(jié)構(gòu)組成

汽車(chē)地毯一般由地毯針刺面料（PET+定型膠）面料、膠粘劑、背襯材料（背層材料有EPP、聚氨酯泡沫、PET毛氈、吸音棉）等組成。聚氨酯整體發(fā)泡由于具有優(yōu)良的觸感及吸音隔音效果，因此目前在行業(yè)內(nèi)使用比例較大。

由于主機(jī)廠車(chē)型的需求不同，所以地毯背面的裝配輔件也各不相同，有各類(lèi)型發(fā)泡墊塊等輕質(zhì)降噪吸音材料，在裝配以上輔件的時(shí)候，盡量選擇在模具成型過(guò)程，通過(guò)本體材料遇熱后自動(dòng)帶膠高溫粘貼的方式，減少使用二次膠水裝配增加整車(chē)VOC揮發(fā)量的后工藝，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)成本還是整車(chē)環(huán)保性均相對(duì)二次裝配的工藝優(yōu)秀。

2.2 聚氨酯泡沫在汽車(chē)地毯中的作用

聚氨酯泡沫用于地毯中主要起以下幾個(gè)作用。

首先，聚氨酯加工方便，由A料（多元醇組分）與B料（異氰酸酯組分）在一定條件下充分混合后反應(yīng)發(fā)泡、固化成型。它是一個(gè)由液體變成固體材料的轉(zhuǎn)化過(guò)程，因此只要有模具，聚氨酯就可以做成任何形狀的產(chǎn)品。根據(jù)車(chē)身型面設(shè)計(jì)發(fā)泡模具，可以做出與車(chē)身貼合很好的聚氨酯泡沫產(chǎn)品，這是其他材料無(wú)法比擬的。

其次，起緩沖減震的作用，軟質(zhì)聚氨酯泡沫具有優(yōu)異的彈性回復(fù)性，同時(shí)在地毯背部加入聚氨酯泡沫起到隔熱保溫、吸音降噪的作用，能提高車(chē)輛的乘坐舒適性。

第三，聚氨酯泡沫密度小，比強(qiáng)度高，用于汽車(chē)地毯可達(dá)到輕量化設(shè)計(jì)需求。

3 地毯聚氨酯泡沫塑料VOC性能的改善研究

3.1 VOC的危害

揮發(fā)性有機(jī)物VOC包含的主要物質(zhì)是苯、甲苯、乙酸丁酯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、十一（碳）烷；醛酮類(lèi)主要有甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮。它們對(duì)人體均會(huì)產(chǎn)生不同程度的危害，輕則引起呼吸類(lèi)疾病，頭暈、嘔吐、疲倦，重則引起心臟、哮喘、肝腎肺等疾病及損傷造血系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)，部分苯類(lèi)物質(zhì)還存在致癌可能。2002年12月北京朝陽(yáng)區(qū)開(kāi)庭受理的寶馬車(chē)空氣質(zhì)量超標(biāo)頭疼等事件也不乏少數(shù)，因此整車(chē)VOC的管控迫在眉睫。

3.2 聚氨酯泡沫配方結(jié)構(gòu)及VOC的來(lái)源

從表1可知，VOC的來(lái)源主要是聚醚多元醇、聚合物多元醇和異氰酸酯，要降低泡沫的VOC，首先要選擇低氣味、低VOC多元醇和異氰酸酯，其次用低霧化的穩(wěn)泡劑、阻燃劑及反應(yīng)型的催化劑等。

以上主要是從聚氨酯泡沫配方中的各類(lèi)原材料的含量進(jìn)行的分析，當(dāng)然除材料本身外，厚道加工及原材料存放、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的管控，工廠增加多次烘烤散發(fā)，排風(fēng)通風(fēng)設(shè)施的使用，也能有效地預(yù)防和減少二次過(guò)程的污染，對(duì)VOC含量也能有效地管控，從而改善VOC的排放。

3.3 VOC對(duì)比測(cè)試結(jié)果

在同等工藝條件下，分別用普通的原材料和優(yōu)化原材料發(fā)泡，進(jìn)行氣味、霧化和VOC測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

從表2和表3可知，優(yōu)化料PU泡沫比普通料PU泡沫的散發(fā)性能降低很多，改善有效，通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)和測(cè)試對(duì)比，改善組合配方材料可以有效降低揮發(fā)有機(jī)化合物，達(dá)到空氣質(zhì)量管控的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)認(rèn)知能力不斷提高，汽車(chē)內(nèi)飾材料的舒適性、安全性受到了消費(fèi)者的廣泛關(guān)注。汽車(chē)地毯作為汽車(chē)重要的內(nèi)飾件，除了自身的功能外，汽車(chē)地毯材料的舒適性、安全性至關(guān)重要。而軟質(zhì)聚氨酯泡沫材料因其具有高彈性、高比強(qiáng)度，質(zhì)量輕、耐溶劑、耐磨，能保溫隔熱、能吸音減振等諸多優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾產(chǎn)品。

地毯聚氨酯泡沫VOC的來(lái)源有多元醇、穩(wěn)泡劑、催化劑、阻燃劑及異氰酸酯等，經(jīng)過(guò)優(yōu)選優(yōu)質(zhì)的原材料，可以大幅降低泡沫的氣味、霧化值和VOC，能夠充分滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)汽車(chē)內(nèi)飾材料的環(huán)保性能要求。

中國(guó)《乘用車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)估指南》規(guī)范法則的頒布，為未來(lái)汽車(chē)行業(yè)環(huán)保工作的開(kāi)展提出了新的挑戰(zhàn)。當(dāng)前，我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)快速發(fā)展，車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的規(guī)范向全社會(huì)征求看法，是一次全社會(huì)對(duì)車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的環(huán)保意識(shí)的提升，也是督導(dǎo)汽車(chē)行業(yè)前進(jìn)的動(dòng)力，促使汽車(chē)內(nèi)飾零部件提升，也為車(chē)內(nèi)空氣環(huán)境凈化管理行業(yè)提供了平臺(tái)。汽車(chē)整車(chē)空氣質(zhì)量改善，提升舒適性指數(shù)仍將是未來(lái)汽車(chē)工業(yè)人研究的重要課題。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]