汽车座椅用PU发泡软垫的制造工艺.pdf

汽车座椅用PU发泡软垫的制造工艺

座椅用PU发泡软垫一般采用发泡机模塑成型工艺。
发泡机可分为低压发泡机和高压发泡机。低压发泡机是把A组分（异氰酸酯）和B组分
（多元醇+发泡剂+催化剂+其他辅助材料）经计量泵输送到浇注头的搅拌室中，经搅拌后注入
发泡模内成型。其缺点是每次浇注后搅拌室要用溶剂将残余物洗净，浪费溶剂，污染环境，
但设备投资低。高压发泡机是A、B两组分经高压泵送入高压浇注头的混合室中，在15～18MPa
高压下瞬间混合后即浇入模内发泡成型。其优点是混料均匀，不需要用溶剂清洗，但设备投
资较高。
座椅垫模压成型可采用热硫化法或冷硫化法。
热硫化工艺是把A、B两种组分浇入模具后，需在160℃以上温度下硫化10～14min，模
具冷却后脱模即得制件。由150～250℃的热风炉提供热能，在模内进行聚合、发泡、硬化等
工序，完成一隔周期（包括脱模时间）约10～15min。
这种工艺需要把模具反复加热和冷却，工业上多采用金属模具，铝合金模尤其适宜。同
时需采用大型烘道，因此好能大。而且金属模具具有优良的导热性能，不易变形和清洗方便。
由于PU对于大多数材料具有较强的粘结性，为了便于制品脱模，通常使用高熔点微晶蜡的溶
液或水溶液以及聚乙烯分散液，或采用长效期脱模剂，如各种硅、氟树脂。
在热硫化模压工艺中，为得到满意的模塑制品，必须采用有效的硫化条件。通常在发泡
结束之后，模具必须在1min内迅速加热，以补充模具表面的热量损失。但加热太快易造成泡
沫的不温度因素，引起部分塌泡，但过多的热量易使脱模剂液化被泡沫体所吸收，易造成黏
附在模具表面。如加热太慢，则影响硫化，影响制品的压缩变形性能。加热热源可采用气体
燃料或其他辐射加热等方法，加热后还需在烘道中进行保温。由于上述装置占地面积大，能
量损耗可观，目前多采用微波加热。微波加热是通过激化内部的物料分子使温度升高，加热
速度快，在模温较低的情况下，物料能迅速硫化，设备紧凑，厂房占地面积少，能量损耗较
少。
近年来冷硫化模压工艺得到了发展。此法节约能量，生产效率提高，且可以采用廉价的
非金属模具，逐渐取代了热硫化工艺。但是，热硫化法利用较廉价的聚醚多元醇可得到具有
低密度、高伸长率、压缩永久变形小的制品。因此在日本和欧洲仍由很多公司用热流化法生
产汽车座椅垫，尤其是靠垫和后排座的泡沫垫。

影响泡沫塑料性能的因素
一、加工因素

泡沫塑料性能受加工因素的影响，主要有设备、工艺过程的控制和加工人员的操作经验。
泡沫塑料在加工过程中特别是在发泡膨胀过程中，受控制因素的影响，使生成的气泡变形，
从圆形变化到椭圆形或细长型。这样泡壁沿膨胀方向拉长，致使泡沫塑料出现各向异性。结
果沿拉力方向的力学性能增大（纵向强度增大），而垂直于取向方向的强度降低。对聚氨酯
泡沫塑料所做的实验表明，泡孔的拉伸度越大，则相应的压缩应力比和模量比也越大，故泡
沫塑料的各向异性程度也越大。作为泡沫塑料应尽量避免各向异性。

二、泡孔尺寸

泡孔尺寸大小是影响泡沫塑料压缩强度的重要因素之一。用光谱显微镜对两种泡孔大小
不同的泡沫塑料样品所做的压缩实验表明，大泡孔（0.5～1.5mm）泡沫塑料样品被压缩10%
时，外层泡孔肋架开始弯曲，当被压缩到25%时，外层泡孔崩塌，内层泡孔开始弯曲，泡沫
体中心的泡孔开始变形。对于小泡孔（0.025～0.075mm）泡沫塑料样品，当被压缩时泡孔呈
等量压缩，即泡沫体的内外泡孔可均匀地吸收外加压缩能量，一般认为小泡孔泡沫塑料压缩
性能好于大泡孔泡沫塑料。

三、泡孔结构

同一种泡沫其开孔和闭孔所表现的性能是不一样的。实验结果表明，随开孔率提高其压
缩强度明显下降。压缩强度是衡量泡沫塑料主要性能的指标之一，要生产高压缩度的泡沫塑
料，应提高闭孔率，反之则应提高开孔率。另外，泡孔的大小还会影响其吸水率，即泡孔直
径越大，吸水率不久越大。

四、发泡倍率

泡沫塑料的性能还取决于树脂性能、发泡剂用量、泡沫体密度等因素，这些因素又与成
型条件又直接关系。随着发泡倍率的增大，泡沫体的拉伸强度、弯曲强度、热变形温度等都
随之下降，而制品的成型收缩率增加。

汽车座椅:PU泡沫复合材料的生态替代品

欧洲联盟内每年有700至900万辆汽车报废，废旧汽车上材料的回收再利用率占汽车材
料总量的75%左右，其馀的25%成了特殊垃圾粉碎机下的简单馏出物，包括塑料、纺织品、
玻璃和金属混合物。对於现有汽车组件在材料和结构方面的再生处理要求，欧洲各个国家制
订了内部法规及国际条例，例如1997年颁布关于旧汽车报废及无环境污染处理条件（简称汽
车条例，德文简写为AltautoV）、1996年制订关于经济循环法框架内有关符合环境要求和旧
汽车（PKW）回收利用的个人自主责任法（以上两个德国法规从1998年4