聚氨酯泡沫在汽車地毯上的應用研究

尹程

【摘 要】文章主要介紹了聚氨酯泡沫材料在汽車地毯上的應用及聚氨酯泡沫的配方分配含量，通過相關(guān)實驗數(shù)據(jù)舉證聚氨酯泡沫配方中各類助劑在汽車地毯中的揮發(fā)性有機化合物的含量，給后續(xù)聚氨酯配方在整車揮發(fā)性有機化合物（簡稱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材料在汽車地毯總成中VOC的含量，從而達到國家整車環(huán)保要求。

【關(guān)鍵詞】聚氨酯泡沫；發(fā)泡；汽車地毯

【中圖分類號】U465 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）06-0146-02

0 前言

隨著中國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，消費者對汽車認知能力不斷提高，汽車內(nèi)飾材料的舒適性、安全性受到了消費者越來越高的關(guān)注與重視。汽車地毯作為汽車重要的內(nèi)飾件，除了自身的功能外，汽車地毯材料的緩沖性、隔熱保溫、吸音降噪和VOC性能都至關(guān)重要，同時也是評價整車舒適性、安全性的重要考量項，而聚氨酯泡沫兼具以上優(yōu)異性能而被廣泛應用。聚氨酯泡沫及汽車地毯的生產(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)工藝設計過程中，需要充分進行驗證，使后期的批量生產(chǎn)達到預期的生產(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)聚合反應發(fā)泡制成的分子鏈，是具有氨基甲酸酯基重復單位結(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。在汽車內(nèi)飾上以軟質(zhì)為主，它具有極佳的彈性、柔軟性、伸長率和壓縮強度；化學穩(wěn)定性好，耐溶劑和油類；耐磨性優(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)得到廣泛應用。

2 聚氨酯泡沫汽車地毯上的應用

軟質(zhì)聚氨酯泡沫不僅具有極佳的回復彈性、觸感柔軟舒適性、化學穩(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，比強度高，吸音降噪性能好，能滿足當下汽車工業(yè)輕量化、節(jié)能環(huán)保、舒適安全的發(fā)展要求。

2.1 汽車地毯結(jié)構(gòu)組成

汽車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。

由于主機廠車型的需求不同，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候，盡量選擇在模具成型過程，通過本體材料遇熱后自動帶膠高溫粘貼的方式，減少使用二次膠水裝配增加整車VOC揮發(fā)量的后工藝，無論從經(jīng)濟成本還是整車環(huán)保性均相對二次裝配的工藝優(yōu)秀。

2.2 聚氨酯泡沫在汽車地毯中的作用

聚氨酯泡沫用于地毯中主要起以下幾個作用。

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發(fā)泡、固化成型。它是一個由液體變成固體材料的轉(zhuǎn)化過程，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)車身型面設計發(fā)泡模具，可以做出與車身貼合很好的聚氨酯泡沫產(chǎn)品，這是其他材料無法比擬的。

其次，起緩沖減震的作用，軟質(zhì)聚氨酯泡沫具有優(yōu)異的彈性回復性，同時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，能提高車輛的乘坐舒適性。

第三，聚氨酯泡沫密度小，比強度高，用于汽車地毯可達到輕量化設計需求。

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；醛酮類主要有甲醛、乙醛、丙烯醛、丙酮。它們對人體均會產(chǎn)生不同程度的危害，輕則引起呼吸類疾病，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)，部分苯類物質(zhì)還存在致癌可能。2002年12月北京朝陽區(qū)開庭受理的寶馬車空氣質(zhì)量超標頭疼等事件也不乏少數(shù)，因此整車VOC的管控迫在眉睫。

3.2 聚氨酯泡沫配方結(jié)構(gòu)及VOC的來源

從表1可知，VOC的來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、阻燃劑及反應型的催化劑等。

以上主要是從聚氨酯泡沫配方中的各類原材料的含量進行的分析，當然除材料本身外，厚道加工及原材料存放、現(xiàn)場環(huán)境的管控，工廠增加多次烘烤散發(fā)，排風通風設施的使用，也能有效地預防和減少二次過程的污染，對VOC含量也能有效地管控，從而改善VOC的排放。

3.3 VOC對比測試結(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，進行氣味、霧化和VOC測試，測試結(jié)果見表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，通過相關(guān)實驗和測試對比，改善組合配方材料可以有效降低揮發(fā)有機化合物，達到空氣質(zhì)量管控的目的。

4 結(jié)語

隨著中國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，消費者對汽車認知能力不斷提高，汽車內(nèi)飾材料的舒適性、安全性受到了消費者的廣泛關(guān)注。汽車地毯作為汽車重要的內(nèi)飾件，除了自身的功能外，汽車地毯材料的舒適性、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，而被廣泛應用于汽車內(nèi)飾產(chǎn)品。

地毯聚氨酯泡沫VOC的來源有多元醇、穩(wěn)泡劑、催化劑、阻燃劑及異氰酸酯等，經(jīng)過優(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，能夠充分滿足客戶對汽車內(nèi)飾材料的環(huán)保性能要求。

中國《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評估指南》規(guī)范法則的頒布，為未來汽車行業(yè)環(huán)保工作的開展提出了新的挑戰(zhàn)。當前，我國的汽車行業(yè)快速發(fā)展，車內(nèi)空氣質(zhì)量的規(guī)范向全社會征求看法，是一次全社會對車內(nèi)空氣質(zhì)量的環(huán)保意識的提升，也是督導汽車行業(yè)前進的動力，促使汽車內(nèi)飾零部件提升，也為車內(nèi)空氣環(huán)境凈化管理行業(yè)提供了平臺。汽車整車空氣質(zhì)量改善，提升舒適性指數(shù)仍將是未來汽車工業(yè)人研究的重要課題。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]