聚氨酯汽車座椅發(fā)泡模具防粘涂料性能分析

曹偉

摘要：為有效防止汽車座椅發(fā)泡模具與聚氨酯泡沫中的異氰酸酯形成鍵合作用，造成模具與聚氨酯泡沫之間粘結，采用自制配方涂料形成脫模劑，通過該脫模劑可以將模具的損害降至最小;從而實現節(jié)約成本以及環(huán)保節(jié)能的目的，為汽車座椅營造了良好的制作環(huán)境。

關鍵詞：聚氨酯發(fā)泡模具;脫模劑;防粘涂料;低溫固化

中圖分類號：TQ630.1 文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2022）07-0045-04

Performance analysis of anti-sticking coating for

polyurethane car seat foaming mold

CAO Wei

（Department of Mechanical and Electrical Engineering， Yantai Automobile

Engineering Professional College， Yantai 265500， Shandong China）

Abstract：In order to effectively prevent the formation of a bond between the car seat foaming mold and the isocyanate in the polyurethane foamcaus the adhesion between the mold and the polyurethane foam， a self-made formulation coating is used to form a mold release agent. The mold release agent can be used to form a release agent. The damage of the car seat is minimized， so as to realize the purpose of cost saving and environmental protection and energy savingand create a good manufacturing environment for the car seat.

Key words：polyurethane foam mold; release agent; anti-stick coating; low temperature curing

脫模劑的使用可以有效防止聚氨酯泡沫與模具表面形成粘結狀態(tài)。聚氨酯泡沫模具在成型加工過程中的主要原材料為鋁合金，此類高導熱材料與聚氨酯泡沫中的異氰酸酯接觸時將會產生一定的鍵合作用，此時將脫模劑加入其中可以有效避免聚氨酯泡沫與模具進行粘結，有利于模具順利脫模;但脫模劑揮發(fā)至空氣中將會對人體造成一定的損害，因此防粘涂料的開發(fā)利用具有重要意義，其可以有效預防人體因空氣污染而造成的健康問題。

1聚氨酯汽車座椅發(fā)泡成型實驗

1.1汽車座椅發(fā)泡成型實驗方案設計

在實驗之前應針對實驗材料以及試驗設備進行選擇。為保證實驗的準確性，將采用自制的方式對材料進行配置，本次試驗主要包含4種配方涂料，分別是氟碳涂料（FEVE）基防粘涂料、含氟丙烯酸樹脂基防粘涂料、聚四氟乙烯 （PTEF）基防粘涂料以及氟化乙烯丙烯共聚物（FEP）基防粘涂料，其配方序號按順序依次為1、2、3、4。其中，FEVE基防粘涂料包含的主要成分為三氟氯乙烯和羥烷基乙烯基醚，通過二者形成的聚合物，將其作為配方1的主要成分;而PTFE基防粘涂料的主要成分包括聚四氟乙烯;FEP基防粘涂料的主要成分為四氟乙烯和六氟丙烯的聚合物，其設備可以選擇36工位生產線以及高壓澆注機，將4種配方材料通過噴槍的高壓作用，在距離物件表面35 cm處進行噴涂，可采取連續(xù)多次的方式進行噴涂，該方法可將厚度進行控制，使其保持在一定范圍內。為保證涂料可以充分附著于物件表面，將針對被噴涂物件表面進行噴砂處理，并采用無水乙醇進行清洗，清洗完畢后將物件進行烘干。除此之外，本次實驗的配方涂料對于固化溫度的掌控十分嚴格，其中配方1以及配方2應將溫度控制在90 ℃以內;配方3應將溫度控制在380 ℃;配方4應將溫度控制在260 ℃，溫度高于該范圍將會造成涂料性質發(fā)生改變，使配方涂料的粘性下降，從而造成實驗結果出現偏差[1]。

1.2性能測試

為保證該涂層的性能，將針對涂層的微觀結構、三維表面形貌、接觸角、摩擦性能以及脫模力進行相關測試。其中，微觀結構測試主要采用電子顯微鏡對樣品進行觀察，測試之前將在樣品表面通過噴槍進行噴金處理;為保證測試結果的準確性，將電子顯微鏡的倍數調節(jié)至高倍狀態(tài)。三維表面形貌測試將采用激光的方式，通過共聚焦顯微鏡針對樣品表面涂層進行全方位的掃描，形成三維形貌掃描。接觸角測試將通過宏觀角度對涂層進行分析以及測量。摩擦性能測試過程中主要應用的儀器為萬能摩擦磨損試驗儀。脫模力測試主要針對聚氨酯泡沫進行分析，測試模具的脫模能力，聚氨酯泡沫脫模力測試裝置示意圖如圖1所示[2]。

2聚氨酯汽車座椅發(fā)泡模具防粘涂料性能測試

2.1微觀形貌分析

通過電子顯微鏡對樣品進行全方位觀察，并且通過觀察發(fā)現，使用配方1的樣品涂層表面存在島狀結構;而使用配方2的樣品涂層以半球狀形式突出，該現象造成涂層表面的接觸角增大，對涂料的性能造成一定的影響;配方4相對于配方3而言表面更加平整，該現象說明，在不同溫度的作用下，涂層表面的性能將會隨之改變。若想實現涂層起伏度最低化發(fā)展，應嚴格控制固化溫度，使涂料的組成成分處于凹、凸均勻狀態(tài)，良好的凹、凸結構有利于起伏度的良性變化[3]。

2.2涂層表面的3D形貌分析

通過3D掃描可以看出配方2和配方4比配方1和配方3的分布能力強，其原因可能是配方1黏度較小，流動性好，其根本原因是配方1的涂層表面結構分散性較差;而配方3在持續(xù)的高溫烘烤下造成涂料表面光滑，流動性好。

2.3接觸角測試

涂層的接觸角趨勢如圖2所示。從圖2中可以看到，配方2的接觸角在眾多配方中最大，其原因是凹、凸有致的起伏程度在氟硅烷的作用下，使其具有一定的疏水能力所致;而配方4的接觸角在4個配方中處于最小狀態(tài)，其原因是配方4內部結構分布較差所致。除此之外，配方4中氟含量相對較小，種種原因造成接觸角較小，該現象說明接觸角的大小由微觀以及宏觀角度共同決定。

2.4涂層摩擦性能測試

本文將對涂層的摩擦性能進行測試，該過程將選用萬能摩擦磨損試驗機進行模擬實驗，其實驗條件將測量過程中的壓力設置為100 N，測試時間規(guī)定為20 min，轉輪的轉速定義為30 r/min。實驗結果表明，配方1的初始摩擦系數數據較為良好，隨著時間的推移，摩擦系數逐漸增大，在600 s后摩擦系數轉為平穩(wěn)狀態(tài)，該現象表明配方1具有較好的耐磨性，并且具有一定的潤滑作用。配方2的摩擦系數由于涂層表面的結構變化較大，造成配方2的粗糙程度增加，促使配方2的摩擦系數呈先增大后減小的趨勢變化，該現象表明配方2的耐磨性能較差。而配方3在400 s之前處于平穩(wěn)狀態(tài)發(fā)展，表明配方3在初始狀態(tài)具有較好的潤滑效果，但是耐磨性較差;除此之外，實驗結果還表明，配方3具有較強的自潤滑能力;而配方4初期摩擦系數與時間成正比關系，后期基本處于平穩(wěn)狀態(tài)。

2.5聚氨酯泡沫脫模力測試

本文的脫模力測試將發(fā)泡方式定義為自由發(fā)泡，該方式具有較自由的發(fā)揮空間，涂層脫模力測試如圖3所示。從圖3中可以觀察到，配方3涂層的脫模力最小，其原因是配方3具有較強的自潤滑能力，通過配方3制作的涂層表面光滑，脫模效果較好。在聚氨酯泡沫脫模力測試中脫模力最大的是由配方2噴涂形成的涂層，其原因是配方2中具有納-微米分級結構，通過該結構可增加物件表面的粗糙程度。通過測試可知影響脫模力的因素分為兩種：一種是物體表面能的高低;二是接觸面的粗糙程度，滿足上述兩個條件，脫模力將越小。

3聚氨酯汽車座椅發(fā)泡模具清模方式

本文將針對聚氨酯汽車座椅發(fā)泡模具進行分析，使用聚氨酯制作的汽車發(fā)泡模具材質主要由鋁合金制作，并且每個模具都具有固定的模腔，通過該模具即可生產該類型的泡沫。因此，這類模具有固定的模腔，即固定化的模具對生產有一定影響，倘若該類型的汽車得不到良好的銷售，將會造成模具被淘汰的局面，大量模具被淘汰將造成利益的損失。此外，模具清潔不到位將影響模具的使用年限，為保證模具使用年限，將針對不同類型模具進行清洗。

3.1手工清模法

利用手工的方法對模具進行清洗屬于目前最簡單，也是最粗暴的方法，通過該方法可以實現低成本運營的同時將清洗工具重復利用。但是利用該方法對模具進行清洗時，通常采用鋼絲球或者鏟刀等工具，高級別者將利用高壓氣體將其吹出;該方法將造成模具的損壞，且傷害將不可逆。

3.2化學清模法

化學清模法主要通過化學清洗劑對蠟垢進行溶解，該方法可以對有機殘留物進行充分溶解，將化學溶劑加溫至60 ℃，可發(fā)揮該溶劑的最大效果;該方法具有一定的優(yōu)勢，即將其通過噴槍噴灑至模具表面，可融化并使其脫離于模具表面。但是該方法具有一定的缺點，比如成本方面具有一定的劣勢，如通過化學溶劑的方法對模具進行清洗時，需要將大量的化學溶劑放置于模具內進行浸泡，對于較厚的蠟垢將需要更大劑量的溶劑，計量無法預估;該方法效果較差且廢料無法直接處理，造成二次污染。除此之外，化學溶劑味道較重，長期使用將造成健康損害以及模具的腐蝕，若清洗完畢后，未對其進行清水沖洗，制造的汽車座椅對人體的危害較大[4]。

3.3熱清模法

[JP3]普通脫模劑的蠟垢熔點在60 ℃左右，該狀態(tài)下的蠟垢較容易被處理。但是，蠟垢中混入聚氨酯后使其熔點上升至110～120 ℃，且加熱狀態(tài)應持續(xù)至40 min，此時的蠟垢被充分溶解，使用工具進行擦拭即可;該方法可以保證模具不被損害，對于生產制品沒有損害。其缺點為在一定程度上會造成生產效率的降低。

3.4干冰清模法

干冰清模法主要通過干冰清洗機將處于-78.5 ℃的干冰以顆粒的形式噴涂于模具的蠟垢表面，該過程對于速度的要求極高，甚至需要高于聲速進行噴涂，模具表面的蠟垢遇冷后將會形成龜裂，此時的干冰將進入縫隙迅速氣化，使模具表面蠟垢的體積瞬間膨脹至600～800倍，從而達到使蠟垢脫離于模具表面的目的;該方法可以使模具不受到損害且沒有二次污染，缺點為成本較高。

通過上文闡述的4種清理模具表面蠟垢的方法，將其特點匯總如表1所示。

從表1中可以看出，熱清模法為當前最有效的方法，可以將其應用于汽車座椅發(fā)泡廠家[5]。

4結語

聚氨酯泡沫的不斷發(fā)展將彌補汽車座椅在發(fā)泡過程中成型的缺陷問題，通過聚氨酯泡沫的廣泛使用，將在一定程度上提升汽車座椅的安全性能，并達到節(jié)能環(huán)保的目的。但是通過微觀形勢觀察配方的防粘性能時發(fā)現配方1具有良好的分散程度，可以使其與基底界面形成良好的結合;而配方2、3、4與基體界限相對來說無明顯缺陷，可以保持良好的結合能力。從接觸角方面觀察配方4具有較小的接觸角，配方2較大?？傊?，配方1將成為聚氨酯泡沫的替代涂料，可在一定程度上實現節(jié)能的目的。

【參考文獻】

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[3]王凡，吳曉青，孫謙等.自著色水性聚氨酯型織物染色劑的合成及性能[J].聚氨酯工業(yè)，2018（1）：12-15.

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