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行業(yè)資訊

北海市汽車座椅聚氨酯發(fā)泡 VOC 優(yōu)化方法

作者:錄入 日期:2022-06-29 人氣:31518

引言 

    座椅系統(tǒng)主要由座椅骨架、座椅聚氨酯發(fā)泡和座椅面套組成。座椅作為車輛內(nèi)飾的重要組成部分,其聚氨酯發(fā)泡的VOC揮發(fā)量對車內(nèi)VOC的影響比較大??紤]車內(nèi)空氣質(zhì)量對人體健康的危害,目前國家發(fā)布了強制標準征求意見稿,各主機廠也在制定相應(yīng)的檢測方法及零部件限制來改善車內(nèi)空氣質(zhì)量。

1VOC濃度要求

    揮發(fā)性有機化合物VOC(Volatile Organic Compounds),是指在常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機化合物。環(huán)保部官網(wǎng)發(fā)布的征求意見稿《乘用車車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》,對于汽車車內(nèi)空氣有機物濃度要求,見表1。

聚氨酯發(fā)泡VOC來源及改善方法

聚氨酯發(fā)泡VOC來源

    聚氨酯硬泡是由按照一定比例的A、B組分料混合后,經(jīng)一系列化學反應(yīng)后形成的具有防水和保溫隔熱功能的泡沫塑料。A組分料是由多元醇(聚醚或聚酯)及發(fā)泡劑、催化劑、穩(wěn)定劑、阻燃劑等添加劑組成的組合料,俗稱白料。B組分料的主要成分為異氰酸酯,是一種棕色液體,俗稱黑料。聚氨酯所用原料,導致VOC有以下來源。

多元醇

    從理論上講,聚氨酯材料中殘留的微量多元醇會產(chǎn)生低分子的醛類、醇類、羧酸類物質(zhì)。

異氰酸酯

    游離的異氰酸酯單體存于聚氨酯發(fā)泡中,因其低沸點和高蒸汽壓的特點,在日后的使用過程中慢慢釋放出來,產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì),危害人體健康。

催化劑

    叔胺類催化劑能對聚氨酯的發(fā)泡反應(yīng)和凝膠反應(yīng)提供催化性能,但大多數(shù)不參與反應(yīng)。反應(yīng)完成后,胺類催化劑一部分在生產(chǎn)過程中揮發(fā),其余會游離在泡沫中。由于聚氨酯發(fā)泡的多孔結(jié)構(gòu),游離的叔胺類催化劑會慢慢游離到泡沫表面而揮發(fā)出來。

泡沫穩(wěn)定劑

    硬泡所用有機硅穩(wěn)定劑,俗稱“硅油”,主要結(jié)構(gòu)是聚硅氧烷-氧化烯烴嵌段共聚物,作用是提高泡孔的閉孔率,使泡沫穩(wěn)定、均化。低相對分子質(zhì)量的硅氧烷小分子,會直接進入到成品中,且不參與發(fā)泡反應(yīng),只能殘留在泡沫內(nèi)部,增加了聚氨酯泡沫硅氧烷類VOC的揮發(fā)。

其他助劑

    為保持產(chǎn)品的特性,在生產(chǎn)座椅聚氨酯泡沫的過程中,還會添加諸如發(fā)泡劑、阻燃劑、抗氧劑、脫模劑及抗老劑等多種助劑。由于反應(yīng)程度的不完全,少量殘留的游離單體和一些低相對分子質(zhì)量的物質(zhì),很容易從聚氨酯泡沫中揮發(fā)出來。

聚氨酯發(fā)泡VOC改善方法

材料選擇

    目前異氰酸酯在PU發(fā)泡生產(chǎn)中尚不可替代,只能采取適當?shù)拇胧ソ档蚔OC,主要體現(xiàn)在以下幾方面:

(1)采用聚酯多元醇取代聚醚多元醇,其活性較高,可降低催化劑用量;

(2)異氰酸酯采用二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)體系配方,不使用甲苯二異氰酸酯(TDI);

(3)催化劑采用高效、低揮發(fā)型物質(zhì),如三亞乙基二胺代替二甲基環(huán)己胺中等活性胺類催化劑;

(4)減少助劑的使用,如多元醇中引入具有阻燃作用的元素代替阻燃劑的使用;

(5)在混料過程中添加醛類消除劑。

工藝處理

    在改善原材料應(yīng)用的同時,工藝采用生產(chǎn)過程管控及后處理的方式,可進一步降低VOC,主要有以下幾方面:

(1)發(fā)泡澆注由人工澆注改為機器人澆注,使得原料充分混合,同時確保A、B料用量比為1:3,發(fā)泡溫度為50℃~70℃,模內(nèi)熟化時間為4min;

(2)發(fā)泡真空開泡機的開泡排氣通過管道排入戶外,并保證真空度0.6Mbar-0.7Mbar;

(3)碾壓式發(fā)泡開泡機經(jīng)過兩次碾壓開泡,開泡充分,發(fā)泡內(nèi)無氣體殘留;

(4)發(fā)泡上懸掛鏈,熟化時間至少 8h,懸掛鏈循環(huán)一周時間約24h;

(5)采用通風措施,諸如發(fā)泡工位增加真空排放,廠房頂部增加排風裝置及車間窗戶的玻璃被有間斷的打開等。

座椅VOC試驗方法及結(jié)果

座椅VOC試驗方法

    樣件要求:樣件應(yīng)為下線后通常狀態(tài)下保管15天以內(nèi)的零部件,試驗樣袋采用2000L體積進行封裝,樣品按照車內(nèi)實際使用狀態(tài)進行放置。

預處理:試驗前樣件預處理按GB/T2918-1998《塑料試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)和試驗的標準環(huán)境》中標準環(huán)境下(空氣溫度23℃±1℃,相對濕度50%±15%)放置24h。

氣體捕集:樣品在65℃下恒溫2h后,按照圖1所示裝置進行采樣。

圖1采樣裝置簡圖

數(shù)據(jù)分析及處理:按照 HJ/T400-2007《車內(nèi)空氣揮發(fā)性有機物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》中的5.2的規(guī)定進行測量,并按揮發(fā)濃度C=集管所測得化合物量W/捕集管采集氣體量Q進行計算。

試驗結(jié)果

采用本文中的改善方法,并在第三方檢測機構(gòu),進行多輪試驗測試,取其平均值,其結(jié)果見表3。

表3某車型座椅VOC測試結(jié)果

由表3可得出,改善方法在一定程度可改善VOC的揮發(fā),其他類似座椅聚氨酯發(fā)泡材料可參考。在試驗過程中發(fā)現(xiàn),環(huán)境溫度、生產(chǎn)倉儲及運輸方式對VOC測試有一定的影響,建議保證生產(chǎn)車間適宜的溫度,良好的通風,運輸中塑料件包裝改為無紡布。

結(jié)論

“節(jié)能、環(huán)保、安全”是汽車發(fā)展永恒的主題,車內(nèi)空氣質(zhì)量作為汽車環(huán)保、安全的重要面,越來越受消費者重視。車內(nèi)空氣質(zhì)量控制,要從源頭出發(fā),懷著對消費者負責任的態(tài)度,從根本上解決車內(nèi)VOC問題,大限度地降低其對乘車人員的危害。


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