汽車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、加工工藝簡單、性能優越等優點，在汽車工業制造過程中應用非常普遍，而且通常情況下是應用在汽車座椅的軟墊制作過程中。

1 聚氨酯高回彈泡沫塑料特征分析

與常規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點。

1.1 機械性能優良

良好的回彈性和低滯后損失，壓縮負荷比高，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點[1]。

1.2 能量消耗低

高回彈泡沫塑料在制作過程中主要采取的是冷熟化方法，而且整個生產過程不會經過熱熟化處理，從而使得產品制造過程中的能耗相對較低。根據相關數據統計發現，每生產1kg高回彈泡沫塑料實際消耗的能量為670×103J，其能量消耗是熱熟化處理過程中1/5～1/6[2]。

1.3 生產成本低

高回彈泡沫塑料具有較高的固化速度，在規模相等的情況下，生產過程中需要的模具非常少，而且設備生產效率比較高，因此整體生產成本較低。

1.4 阻燃性良好

由于高回彈泡沫塑料具有獨特的內在分子結構，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到自熄級的燃燒，因此能夠充分保障汽車座椅的安全性。

2 汽車座椅用聚氨酯高回彈泡沫塑料成型原理

汽車用聚氨酯高回彈泡沫塑料在沉浸過程中會發生一系列非常復雜的化學反應。在發生化學反應的過程中，會有很多因素會對泡沫的結構和性能產生影響。

1）多異氰酸酯在和末端羥基含量較高的聚醚多元醇經過化學反應后最終形成了聚氨基甲酸酯。

2）異氰酸酯與水的反應。含有異氰酸基的化合物在與水發生反應后會形成相對不穩定的氨基甲酸，氨基甲酸還會進一步分解形成胺和二氧化碳；胺基會與異氰酸酯基團繼續發生反應，最終形成含有脲基的高聚物[3]。

3）氨基甲酸酯基團上含有的氫和異氰酸酯發生化學反應，最終形成脲基甲酸酯。

上述描述過程中的各種化學反應，反應1和2都屬于鏈增長反應，而且反應2在生反應過程中還會生成二氧化碳。因此通常情況下也可以將其看成是鏈增長反應，而且一些情況下也可以將其當成是發泡反應。而上述描述過程中的反應3，屬于一種交鏈型反應。在制作聚氨酯泡沫塑料的過程中，上述這幾種反應通常情況下都是以很快的速度同時進行，在反應過程中通過合理的加入催化劑、交聯劑、擴鏈劑等一些助劑，能夠進一步完善上述各種化學反應。最終能夠生產出分子量相對較高，而且具備一定交聯度的泡沫。

3 汽車座椅用聚氨酯高回彈泡沫生產工藝分析

隨著當今汽車工業的快速發展，以及人們對汽車產品質量和舒適性要求的不斷提升，在汽車座椅的制造過程中，聚氨酯高回彈泡沫塑料制品得到了廣泛應用，在進一步提升汽車座椅舒適性的同時，也使得整體的汽車產品質量得以全面提升。汽車座椅使用的聚氨酯高回彈泡沫在設計過程中充分結合了人體工程學，在制造過程中泡沫會形成符合人體工程學的一個曲面，而這種工藝如果利用箱式工藝發泡很難實現，因此在生產過程中只能利用模塑發泡工藝。

在當前的工業生產過程中通常情況下會采取一部分或者是模塑發泡工藝來生產高回彈泡沫。其生產工藝流程如圖1所示。

圖1 高回彈泡沫生產工藝

聚醚的活性通常情況下較低，因此必須經過加熱之后才能完全實現熟化；活性較高的聚醚在低溫環境下就能夠參與到化學反應中，通過反應過程中產生的熱量就能夠完成熟化過程。因此對于高回彈泡沫塑料的冷熟化生產來說，高活性聚醚多元醇是關鍵所在。

4 汽車座椅用聚氨酯高回彈泡沫性能影響因素分析

泡沫在加工過程中的組分溫度、模具溫度、注料方式、模具的模型以及整個加工過程所使用的原料和配方都會對最終的產品性能產生直接影響[4]。

4.1 原料配方

泡沫塑料實際的化學結構對聚氨酯高回彈泡沫的物理性能和結構起到了決定性作用。也就是說，聚氨酯高回彈泡沫產品的最終性能在很大程度上直接取決于發泡原料的配方。

4.2 組分溫度

聚氨酯泡沫的密度、收縮性能、流動性能、多孔性以及產品最終的性能都會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℃產生變化時，溫度的上升和下降都會導致泡沫密度產生變化，溫度越高泡沫的密度越低，而且泡沫的硬度也會相應下降；隨著組分溫度的不斷上升，泡沫的收縮性能會出現逐步增加現象，但是流動性能逐漸下降，這樣非常容易導致泡沫表面出現缺陷問題。

4.3 模具溫度

模具溫度在一定程度上也會對泡沫產品的表面質量、流動性、多孔性等產生一定影響。當模具溫度在40～63℃變化時，泡沫制品的質量不會受到巨大影響，但是當溫度超出這一范圍必然會導致泡沫表面質量下降，例如在生產過程中經常會出現泡沫表面松散、空隙、塌陷等一些現象。這些現象的出現會對泡沫產品的物理力學性能產生直接影響。

4.4 注料因素

注料過程中必須要保證實際的澆注量要超出模具實際所需量的5%左右，在這種情況下才能充分保證泡沫制品達到生產標準要求。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。與此同時還要充分保證每一道處理工序能夠保持穩定，模具在應用過程中要盡量避免受到震動。在此情況下才能夠充分保證泡沫制品的硬度具有均勻性，而且能夠進一步提升表面質量。

4.5 脫模劑

通過鑄鋁制作而成的具有光滑表面的模具是生產泡沫最理想的模具。整個模具上下各個部分要保持緊密，才能避免在模具的結合位置出現泡沫流失現象，從而減少泡沫產品出現開裂問題。模具的表面直接決定泡沫多孔表面的結構。為了保證泡沫產品不出現缺陷，必須要對模具的出氣孔數量和型號進行合理選擇，同時還要對模具氣體的析出進行合理控制。通常情況下，要盡可能保證模具出氣孔更小，但在此過程中還要保障出氣孔的通暢性。

5 結束語

主要針對汽車座椅用聚氨酯高回彈泡沫塑料產品的具體情況進行了概述，但是對聚氨酯高回彈泡沫塑料產品的敘述還存在一定的不完善之處。因此在后續的研究過程中應該進一步針對汽車座椅用聚氨酯高回彈泡沫塑料產品不斷加深研究，同時各個汽車座椅生產廠家也應該針對聚氨酯高回彈泡沫塑料展開深入研究，在此基礎上才能夠全面提升我國汽車座椅產品質量和舒適性，才能夠充分保障汽車座椅產品的安全性和舒適型，為客戶提供更多高質量產品。