汽車(chē)座椅用聚氨酯高回彈泡沫塑料概述

黎 松

（南京美思德新材料有限公司，江蘇南京 210047）

高回彈軟質(zhì)泡沫塑料通常情況下也被稱為HR 泡沫，該泡沫塑料是新出現(xiàn)的一種聚氨酯泡沫。這種泡沫塑料本身具有冷熟化、加工工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)工業(yè)制造過(guò)程中應(yīng)用非常普遍，而且通常情況下是應(yīng)用在汽車(chē)座椅的軟墊制作過(guò)程中。

1 聚氨酯高回彈泡沫塑料特征分析

與常規(guī)的熱熟化泡沫塑料相比，聚氨酯高回彈泡沫塑料具有以下一些優(yōu)點(diǎn)。

1.1 機(jī)械性能優(yōu)良

良好的回彈性和低滯后損失，壓縮負(fù)荷比高，手感舒適，透氣性良好是聚氨酯高回彈泡沫塑料與普通泡沫制品相比較最大的優(yōu)點(diǎn)[1]。

1.2 能量消耗低

高回彈泡沫塑料在制作過(guò)程中主要采取的是冷熟化方法，而且整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)經(jīng)過(guò)熱熟化處理，從而使得產(chǎn)品制造過(guò)程中的能耗相對(duì)較低。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，每生產(chǎn)1kg高回彈泡沫塑料實(shí)際消耗的能量為670×103J，其能量消耗是熱熟化處理過(guò)程中1/5～1/6[2]。

1.3 生產(chǎn)成本低

高回彈泡沫塑料具有較高的固化速度，在規(guī)模相等的情況下，生產(chǎn)過(guò)程中需要的模具非常少，而且設(shè)備生產(chǎn)效率比較高，因此整體生產(chǎn)成本較低。

1.4 阻燃性良好

由于高回彈泡沫塑料具有獨(dú)特的內(nèi)在分子結(jié)構(gòu)，因此與普通的泡沫塑料制品相比，其可燃性較低。高回彈泡沫塑料制品在含有少量阻燃劑或者是不添加阻燃劑的情況下就能夠達(dá)到自熄級(jí)的燃燒，因此能夠充分保障汽車(chē)座椅的安全性。

2 汽車(chē)座椅用聚氨酯高回彈泡沫塑料成型原理

汽車(chē)用聚氨酯高回彈泡沫塑料在沉浸過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程中，會(huì)有很多因素會(huì)對(duì)泡沫的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響。

1）多異氰酸酯在和末端羥基含量較高的聚醚多元醇經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)后最終形成了聚氨基甲酸酯。

2）異氰酸酯與水的反應(yīng)。含有異氰酸基的化合物在與水發(fā)生反應(yīng)后會(huì)形成相對(duì)不穩(wěn)定的氨基甲酸，氨基甲酸還會(huì)進(jìn)一步分解形成胺和二氧化碳；胺基會(huì)與異氰酸酯基團(tuán)繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，最終形成含有脲基的高聚物[3]。

3）氨基甲酸酯基團(tuán)上含有的氫和異氰酸酯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成脲基甲酸酯。

上述描述過(guò)程中的各種化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)1和2都屬于鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，而且反應(yīng)2在生反應(yīng)過(guò)程中還會(huì)生成二氧化碳。因此通常情況下也可以將其看成是鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，而且一些情況下也可以將其當(dāng)成是發(fā)泡反應(yīng)。而上述描述過(guò)程中的反應(yīng)3，屬于一種交鏈型反應(yīng)。在制作聚氨酯泡沫塑料的過(guò)程中，上述這幾種反應(yīng)通常情況下都是以很快的速度同時(shí)進(jìn)行，在反應(yīng)過(guò)程中通過(guò)合理的加入催化劑、交聯(lián)劑、擴(kuò)鏈劑等一些助劑，能夠進(jìn)一步完善上述各種化學(xué)反應(yīng)。最終能夠生產(chǎn)出分子量相對(duì)較高，而且具備一定交聯(lián)度的泡沫。

3 汽車(chē)座椅用聚氨酯高回彈泡沫生產(chǎn)工藝分析

隨著當(dāng)今汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，以及人們對(duì)汽車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量和舒適性要求的不斷提升，在汽車(chē)座椅的制造過(guò)程中，聚氨酯高回彈泡沫塑料制品得到了廣泛應(yīng)用，在進(jìn)一步提升汽車(chē)座椅舒適性的同時(shí)，也使得整體的汽車(chē)產(chǎn)品質(zhì)量得以全面提升。汽車(chē)座椅使用的聚氨酯高回彈泡沫在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分結(jié)合了人體工程學(xué)，在制造過(guò)程中泡沫會(huì)形成符合人體工程學(xué)的一個(gè)曲面，而這種工藝如果利用箱式工藝發(fā)泡很難實(shí)現(xiàn)，因此在生產(chǎn)過(guò)程中只能利用模塑發(fā)泡工藝。

在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中通常情況下會(huì)采取一部分或者是模塑發(fā)泡工藝來(lái)生產(chǎn)高回彈泡沫。其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 高回彈泡沫生產(chǎn)工藝

聚醚的活性通常情況下較低，因此必須經(jīng)過(guò)加熱之后才能完全實(shí)現(xiàn)熟化；活性較高的聚醚在低溫環(huán)境下就能夠參與到化學(xué)反應(yīng)中，通過(guò)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量就能夠完成熟化過(guò)程。因此對(duì)于高回彈泡沫塑料的冷熟化生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，高活性聚醚多元醇是關(guān)鍵所在。

4 汽車(chē)座椅用聚氨酯高回彈泡沫性能影響因素分析

泡沫在加工過(guò)程中的組分溫度、模具溫度、注料方式、模具的模型以及整個(gè)加工過(guò)程所使用的原料和配方都會(huì)對(duì)最終的產(chǎn)品性能產(chǎn)生直接影響[4]。

4.1 原料配方

泡沫塑料實(shí)際的化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)聚氨酯高回彈泡沫的物理性能和結(jié)構(gòu)起到了決定性作用。也就是說(shuō)，聚氨酯高回彈泡沫產(chǎn)品的最終性能在很大程度上直接取決于發(fā)泡原料的配方。

4.2 組分溫度

聚氨酯泡沫的密度、收縮性能、流動(dòng)性能、多孔性以及產(chǎn)品最終的性能都會(huì)在不同程度上受到所使用物料組分溫度的影響。異氰酸酯溫度在保持不變的情況下，其他組分的溫度在24～40℃產(chǎn)生變化時(shí)，溫度的上升和下降都會(huì)導(dǎo)致泡沫密度產(chǎn)生變化，溫度越高泡沫的密度越低，而且泡沫的硬度也會(huì)相應(yīng)下降；隨著組分溫度的不斷上升，泡沫的收縮性能會(huì)出現(xiàn)逐步增加現(xiàn)象，但是流動(dòng)性能逐漸下降，這樣非常容易導(dǎo)致泡沫表面出現(xiàn)缺陷問(wèn)題。

4.3 模具溫度

模具溫度在一定程度上也會(huì)對(duì)泡沫產(chǎn)品的表面質(zhì)量、流動(dòng)性、多孔性等產(chǎn)生一定影響。當(dāng)模具溫度在40～63℃變化時(shí)，泡沫制品的質(zhì)量不會(huì)受到巨大影響，但是當(dāng)溫度超出這一范圍必然會(huì)導(dǎo)致泡沫表面質(zhì)量下降，例如在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)泡沫表面松散、空隙、塌陷等一些現(xiàn)象。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)對(duì)泡沫產(chǎn)品的物理力學(xué)性能產(chǎn)生直接影響。

4.4 注料因素

注料過(guò)程中必須要保證實(shí)際的澆注量要超出模具實(shí)際所需量的5%左右，在這種情況下才能充分保證泡沫制品達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)要求。注料的位置要盡可能保障物料能夠均勻的流向模具的凹槽內(nèi)。與此同時(shí)還要充分保證每一道處理工序能夠保持穩(wěn)定，模具在應(yīng)用過(guò)程中要盡量避免受到震動(dòng)。在此情況下才能夠充分保證泡沫制品的硬度具有均勻性，而且能夠進(jìn)一步提升表面質(zhì)量。

4.5 脫模劑

通過(guò)鑄鋁制作而成的具有光滑表面的模具是生產(chǎn)泡沫最理想的模具。整個(gè)模具上下各個(gè)部分要保持緊密，才能避免在模具的結(jié)合位置出現(xiàn)泡沫流失現(xiàn)象，從而減少泡沫產(chǎn)品出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題。模具的表面直接決定泡沫多孔表面的結(jié)構(gòu)。為了保證泡沫產(chǎn)品不出現(xiàn)缺陷，必須要對(duì)模具的出氣孔數(shù)量和型號(hào)進(jìn)行合理選擇，同時(shí)還要對(duì)模具氣體的析出進(jìn)行合理控制。通常情況下，要盡可能保證模具出氣孔更小，但在此過(guò)程中還要保障出氣孔的通暢性。

5 結(jié)束語(yǔ)

主要針對(duì)汽車(chē)座椅用聚氨酯高回彈泡沫塑料產(chǎn)品的具體情況進(jìn)行了概述，但是對(duì)聚氨酯高回彈泡沫塑料產(chǎn)品的敘述還存在一定的不完善之處。因此在后續(xù)的研究過(guò)程中應(yīng)該進(jìn)一步針對(duì)汽車(chē)座椅用聚氨酯高回彈泡沫塑料產(chǎn)品不斷加深研究，同時(shí)各個(gè)汽車(chē)座椅生產(chǎn)廠家也應(yīng)該針對(duì)聚氨酯高回彈泡沫塑料展開(kāi)深入研究，在此基礎(chǔ)上才能夠全面提升我國(guó)汽車(chē)座椅產(chǎn)品質(zhì)量和舒適性，才能夠充分保障汽車(chē)座椅產(chǎn)品的安全性和舒適型，為客戶提供更多高質(zhì)量產(chǎn)品。