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【座椅】如何改善汽车座椅聚氨酯发泡VOC

2024-07-11 10:25:27·  来源：AUTO内饰行家  
　

摘要


通过分析座椅聚氨酯发泡VOC的来源，从原料及工艺两方面提出了优化方法。


VOC浓度要求规定


挥发性有机化合物VOC（Volatile Organic Compounds），是指在常温状态下容易挥发的有机化合物。环保部发布的征求意见稿《乘用车内空气质量评价指南》，对于汽车车内空气有机物浓度要求：


图片

（▲车内空气有机物浓度 单位：mg/m3）


聚氨酯发泡VOC来源


聚氨酯硬泡是由按照一定比例的A、B组分料混合后，经一系列化学反应后形成的具有防水和保温隔热功能的泡沫塑料。


A组分料是由多元醇（聚醚或聚酯）及发泡剂、催化剂、稳定剂、阻燃剂等添加剂组成的组合料，俗称白料。B组分料的主要成分为异氰酸酯，是一种棕色液体，俗称黑料。聚氨酯所用原料，导致VOC有以下来源：


多元醇

从理论上讲，聚氨酯材料中残留的微量多元醇会产生低分子的醛类、醇类、羧酸类物质。


异氰酸酯

游离的异氰酸酯单体存于聚氨酯发泡中，因其低沸点和高蒸汽压的特点，在日后的使用过程中慢慢释放出来，产生挥发性物质，危害人体健康。


催化剂

叔胺类催化剂能对聚氨酯的发泡反应和凝胶反应提供催化性能，但大多数不参与反应。反应完成后，胺类催化剂一部分在生产过程中挥发，其余会游离在泡沫中。由于聚氨酯发泡的多孔结构，游离的叔胺类催化剂会慢慢游离到泡沫表面而挥发出来。


泡沫稳定剂

硬泡所用有机硅稳定剂，俗称“硅油”，主要结构是聚硅氧烷-氧化烯烃嵌段共聚物，作用是提高泡孔的闭孔率，使泡沫稳定、均化。低相对分子质量的硅氧烷小分子，会直接进入到成品中，且不参与发泡反应，只能残留在泡沫内部，增加了聚氨酯泡沫硅氧烷类VOC的挥发。


其他辅助剂

为保持产品的特性，在生产座椅聚氨酯泡沫的过程中，还会添加诸如发泡剂、阻燃剂、抗氧剂、脱模剂及抗老剂等多种助剂。由于反应程度的不完全，少量残留的游离单体和一些低相对分子质量的物质，很容易从聚氨酯泡沫中挥发出来。


聚氨酯发泡VOC改善方法


材料选择


目前异氰酸酯在PU发泡生产中尚不可替代，只能采取适当的措施，去降低VOC，主要体现在以下几方面：


（1）采用聚酯多元醇取代聚醚多元醇，其活性较高，可降低催化剂用量；


（2）异氰酸酯采用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)体系配方，不使用甲苯二异氰酸酯(TDI）；


（3）催化剂采用高效、低挥发型物质，如三亚乙基二胺代替二甲基环己胺中等活性胺类催化剂；


（4）减少助剂的使用，如多元醇中引入具有阻燃作用的元素代替阻燃剂的使用；


（5）在混料过程中添加醛类消除剂。



工艺处理


在改善原材料应用的同时，工艺采用生产过程管控及后处理的方式，可进一步降低VOC，主要有以下几方面：


（1）发泡浇注由人工浇注改为机器人浇注，使得原料充分混合，同时确保A、B料用量比为1:3，发泡温度为50℃～70℃，模内熟化时间为4min；


（2）发泡真空开泡机的开泡排气通过管道排入户外，并保证真空度0.6Mbar-0.7Mbar；


（3）碾压式发泡开泡机经过两次碾压开泡，开泡充分，发泡内无气体残留；


（4）发泡上悬挂链，熟化时间至少 8h，悬挂链循环一周时间约24h；


（5）采用通风措施，诸如发泡工位增加真空排放，厂房顶部增加排风装置及车间窗户的玻璃被有间断的打开等。


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