汽车座椅用聚氨酯高回弹泡沫塑料概述

黎 松

（南京美思德新材料有限公司，江苏南京 210047）

高回弹软质泡沫塑料通常情况下也被称为HR 泡沫，该泡沫塑料是新出现的一种聚氨酯泡沫。这种泡沫塑料本身具有冷熟化、加工工艺简单、性能优越等优点，在汽车工业制造过程中应用非常普遍，而且通常情况下是应用在汽车座椅的软垫制作过程中。

1 聚氨酯高回弹泡沫塑料特征分析

与常规的热熟化泡沫塑料相比，聚氨酯高回弹泡沫塑料具有以下一些优点。

1.1 机械性能优良

良好的回弹性和低滞后损失，压缩负荷比高，手感舒适，透气性良好是聚氨酯高回弹泡沫塑料与普通泡沫制品相比较最大的优点[1]。

1.2 能量消耗低

高回弹泡沫塑料在制作过程中主要采取的是冷熟化方法，而且整个生产过程不会经过热熟化处理，从而使得产品制造过程中的能耗相对较低。根据相关数据统计发现，每生产1kg高回弹泡沫塑料实际消耗的能量为670×103J，其能量消耗是热熟化处理过程中1/5～1/6[2]。

1.3 生产成本低

高回弹泡沫塑料具有较高的固化速度，在规模相等的情况下，生产过程中需要的模具非常少，而且设备生产效率比较高，因此整体生产成本较低。

1.4 阻燃性良好

由于高回弹泡沫塑料具有独特的内在分子结构，因此与普通的泡沫塑料制品相比，其可燃性较低。高回弹泡沫塑料制品在含有少量阻燃剂或者是不添加阻燃剂的情况下就能够达到自熄级的燃烧，因此能够充分保障汽车座椅的安全性。

2 汽车座椅用聚氨酯高回弹泡沫塑料成型原理

汽车用聚氨酯高回弹泡沫塑料在沉浸过程中会发生一系列非常复杂的化学反应。在发生化学反应的过程中，会有很多因素会对泡沫的结构和性能产生影响。

1）多异氰酸酯在和末端羟基含量较高的聚醚多元醇经过化学反应后最终形成了聚氨基甲酸酯。

2）异氰酸酯与水的反应。含有异氰酸基的化合物在与水发生反应后会形成相对不稳定的氨基甲酸，氨基甲酸还会进一步分解形成胺和二氧化碳；胺基会与异氰酸酯基团继续发生反应，最终形成含有脲基的高聚物[3]。

3）氨基甲酸酯基团上含有的氢和异氰酸酯发生化学反应，最终形成脲基甲酸酯。

上述描述过程中的各种化学反应，反应1和2都属于链增长反应，而且反应2在生反应过程中还会生成二氧化碳。因此通常情况下也可以将其看成是链增长反应，而且一些情况下也可以将其当成是发泡反应。而上述描述过程中的反应3，属于一种交链型反应。在制作聚氨酯泡沫塑料的过程中，上述这几种反应通常情况下都是以很快的速度同时进行，在反应过程中通过合理的加入催化剂、交联剂、扩链剂等一些助剂，能够进一步完善上述各种化学反应。最终能够生产出分子量相对较高，而且具备一定交联度的泡沫。

3 汽车座椅用聚氨酯高回弹泡沫生产工艺分析

随着当今汽车工业的快速发展，以及人们对汽车产品质量和舒适性要求的不断提升，在汽车座椅的制造过程中，聚氨酯高回弹泡沫塑料制品得到了广泛应用，在进一步提升汽车座椅舒适性的同时，也使得整体的汽车产品质量得以全面提升。汽车座椅使用的聚氨酯高回弹泡沫在设计过程中充分结合了人体工程学，在制造过程中泡沫会形成符合人体工程学的一个曲面，而这种工艺如果利用箱式工艺发泡很难实现，因此在生产过程中只能利用模塑发泡工艺。

在当前的工业生产过程中通常情况下会采取一部分或者是模塑发泡工艺来生产高回弹泡沫。其生产工艺流程如图1所示。

图1 高回弹泡沫生产工艺

聚醚的活性通常情况下较低，因此必须经过加热之后才能完全实现熟化；活性较高的聚醚在低温环境下就能够参与到化学反应中，通过反应过程中产生的热量就能够完成熟化过程。因此对于高回弹泡沫塑料的冷熟化生产来说，高活性聚醚多元醇是关键所在。

4 汽车座椅用聚氨酯高回弹泡沫性能影响因素分析

泡沫在加工过程中的组分温度、模具温度、注料方式、模具的模型以及整个加工过程所使用的原料和配方都会对最终的产品性能产生直接影响[4]。

4.1 原料配方

泡沫塑料实际的化学结构对聚氨酯高回弹泡沫的物理性能和结构起到了决定性作用。也就是说，聚氨酯高回弹泡沫产品的最终性能在很大程度上直接取决于发泡原料的配方。

4.2 组分温度

聚氨酯泡沫的密度、收缩性能、流动性能、多孔性以及产品最终的性能都会在不同程度上受到所使用物料组分温度的影响。异氰酸酯温度在保持不变的情况下，其他组分的温度在24～40℃产生变化时，温度的上升和下降都会导致泡沫密度产生变化，温度越高泡沫的密度越低，而且泡沫的硬度也会相应下降；随着组分温度的不断上升，泡沫的收缩性能会出现逐步增加现象，但是流动性能逐渐下降，这样非常容易导致泡沫表面出现缺陷问题。

4.3 模具温度

模具温度在一定程度上也会对泡沫产品的表面质量、流动性、多孔性等产生一定影响。当模具温度在40～63℃变化时，泡沫制品的质量不会受到巨大影响，但是当温度超出这一范围必然会导致泡沫表面质量下降，例如在生产过程中经常会出现泡沫表面松散、空隙、塌陷等一些现象。这些现象的出现会对泡沫产品的物理力学性能产生直接影响。

4.4 注料因素

注料过程中必须要保证实际的浇注量要超出模具实际所需量的5%左右，在这种情况下才能充分保证泡沫制品达到生产标准要求。注料的位置要尽可能保障物料能够均匀的流向模具的凹槽内。与此同时还要充分保证每一道处理工序能够保持稳定，模具在应用过程中要尽量避免受到震动。在此情况下才能够充分保证泡沫制品的硬度具有均匀性，而且能够进一步提升表面质量。

4.5 脱模剂

通过铸铝制作而成的具有光滑表面的模具是生产泡沫最理想的模具。整个模具上下各个部分要保持紧密，才能避免在模具的结合位置出现泡沫流失现象，从而减少泡沫产品出现开裂问题。模具的表面直接决定泡沫多孔表面的结构。为了保证泡沫产品不出现缺陷，必须要对模具的出气孔数量和型号进行合理选择，同时还要对模具气体的析出进行合理控制。通常情况下，要尽可能保证模具出气孔更小，但在此过程中还要保障出气孔的通畅性。

5 结束语

主要针对汽车座椅用聚氨酯高回弹泡沫塑料产品的具体情况进行了概述，但是对聚氨酯高回弹泡沫塑料产品的叙述还存在一定的不完善之处。因此在后续的研究过程中应该进一步针对汽车座椅用聚氨酯高回弹泡沫塑料产品不断加深研究，同时各个汽车座椅生产厂家也应该针对聚氨酯高回弹泡沫塑料展开深入研究，在此基础上才能够全面提升我国汽车座椅产品质量和舒适性，才能够充分保障汽车座椅产品的安全性和舒适型，为客户提供更多高质量产品。