【技術專欄】汽車座椅發(fā)泡技術，玩的不是軟綿綿，還有硬技術！

無論開車、乘車，一直坐在柔軟的座椅上，接觸的也只是皮質或布藝，卻從未關注過座墊或靠墊內的世界，就像喝水從不關注水源從哪里來一樣。好奇心打開后，就想揭開那一層“面紗”，深入探究下提供舒適性和支撐力的座椅泡沫背后的故事。

究竟它是如何形成的？生產工藝有哪些？材質的選擇上如何考究？如何區(qū)分其好壞……，作為記者的天性自然永遠有無數個問號旋轉，不過亦有諸多對此興趣盎然之人，蓋世記者經過多方問題搜集，共匯總出十大問題，具體整理報道如下，與業(yè)內共饗！

問題一：發(fā)泡如何形成的？

汽車座椅發(fā)泡說得簡單一點，實際上感覺和做饅頭差不多——將面粉、水、酵母混合之后進行搓揉，然后上爐子蒸。不過這當中肯定有本質的區(qū)別，蒸饅頭是通過酵母進行物理發(fā)泡的過程。

而汽車座椅的泡沫制造實際上是將聚醚，異氰酸酯，如苯二異氰酸酯（

TolueneDiisocyanate，簡稱TDI）、二苯基甲烷二異氰酸酯（Methylenediphenyl Diisocyanate，簡稱MDI）之類的以及水和添加劑混合后反應生成的。其中，水和異氰酸酯反應產生二氧化碳和聚脲，聚醚和異氰酸酯反應生成了聚氨酯，而所有的這些混合之后像發(fā)面一樣的形成泡沫。

在實際生產中我們會利用模具使得泡沫發(fā)起后形成我們需要的形狀，我們稱之為反應模塑。之后就是后期處理，這個過程較為簡單，就是將它放在自由狀態(tài)下進行熟化。因為泡沫是一種粘彈性物質，它的特性會隨著時間、速度而產生變化，因此我們一般會把它靜止8到24個小時，讓它的硬度穩(wěn)定之后，再拿到總裝工廠去包覆，這就是一個座椅泡沫的生產過程。

問題二：制造工藝中熱發(fā)泡與冷發(fā)泡的區(qū)別？

目前的發(fā)泡制作通常有兩種工藝：熱發(fā)泡和冷發(fā)泡。所謂熱發(fā)泡就是澆注完成后,模具經過烘箱來完成反應，這個烘箱的溫度一般情況下應該在攝氏220度到250度，低一點的在180度。

通過此工藝生產出來的泡沫優(yōu)勢是密度低，熱老化性能很好，而且不需要單獨開孔。另外，該工藝模具成本很低，在歐洲一些主機廠還是比較熱衷于熱發(fā)泡的性能。然該工藝劣勢是能源消耗比較大，同時因為模具上的排氣孔會產生較多的“蘑菇頭”，化料浪費較多,而且后期現場清理和設備維護也會比較麻煩。

而冷發(fā)泡并不是說模具是冷的（溫度大概在50度到70度），只是相對熱發(fā)泡來說較低。冷發(fā)泡反應過程跟熱發(fā)泡是一樣的，只不過模具通過熱水或電來加熱,較為復雜.但它的制造現場會比較干凈，能源消耗較低, 這種工藝目前應用較多。

在同樣密度條件下,兩種工藝成本差不多，熱發(fā)泡相對低一些。

問題三：發(fā)泡材料TDI與MDI的應用范圍與區(qū)別？

TDI、MDI的選擇是根據不同地區(qū)的需求來確定的，拿我們的客戶來舉例，北美的客戶，以前主要使用的是純TDI，現在有些公司開始轉用TM8020；日本傾向采用的是TDI，而歐洲用的則是MDI。而中國的客戶則是非常多元的。

MDI與TDI的區(qū)別在于，MDI能夠提高泡沫的耐濕熱老化性，耐久度,但反應活性比TDI高，因此MDI用于泡沫生產的時候密度比較高?，F在歐系車一般密度要求都會在60kg/m3以上。TDI泡沫彈性較好,一般可以做到密度35kg/m3,最低據我所知是28 kg/m3的密度,但28的時候物理性能是個挑戰(zhàn)。這樣在同樣硬度時,TDI可以做到更低密度,從成本上能夠節(jié)約很多。但是TDI因為蒸氣壓較高,氣味大,揮發(fā)毒性較MDI高,在生產中,需要更多關注對員工健康和環(huán)境的影響。

問題四：生物基作為一種更環(huán)保的材料，目前開發(fā)和市場應用情況如何？其提取是否更為困難？成本是否也會很高？

生物基的種類很多，如大豆油聚醚、蓖麻油聚醚、棕櫚油聚醚。現在在國外很多車型上已經應用了，如福特、克萊斯勒等。在中國，目前主機廠沒有這方面的需求，但隨著國家對乘用車車內空氣質量和VOC的要求越來越高，石油來源越來越少，國內的主機廠也會往生物基聚醚方向轉變。

至于提煉上目前并不是特別困難，現在市場上的生物基聚醚并不是100%生物基。而是將生物基油提取出來之后結合常規(guī)的聚醚合成技術，生產出來一種新的聚醚叫生物基聚醚,真正的生物基含量往往不到20%。

目前生物基聚醚在國內價格上隨市場波動較大,沒有形成大規(guī)模、批量化的生產，價格和常規(guī)聚醚相比沒有優(yōu)勢。

問題五：如何衡量企業(yè)發(fā)泡技術的成熟度？

我們會從“人、機、料、法、環(huán)”這五個方面去考慮。

人：是指有經驗的發(fā)泡專家，能夠保證產品滿足客戶的要求。

機：即生產設備的可靠性要高，有穩(wěn)定的輸出，以保證產品的穩(wěn)定性。料：指的是要有一個可靠的原材料供應。

法：主要指的是制造方法和檢測方法。

環(huán)：主要指的環(huán)境保護。,歐洲、北美、中國、東南亞的分支機構之間在工廠布局方面的歷史數據，員工的健康安全、有毒有害氣體的排放，以及工廠的通風系統,新技術和手段等方面經常會展開討論分享，最終實現既保證員工的身體健康，又不讓有毒有害的物質揮發(fā)到大氣中去。

總的來說，人、機、料、法、環(huán)是衡量發(fā)泡技術成熟程度的關鍵。

問題六：如何保持座椅泡沫長久不變形同時又保持它的舒適度？

其實這是泡沫回彈性的一個問題，我們需要從配方,生產,和工藝角度來保證,同時兼顧考慮泡沫密度和硬度的最佳范圍,最終把泡沫結構從配方上和生產工藝上保證其穩(wěn)定性。

 其次我們會根據座椅的實際使用情況,采用模擬測試的方法,如反復壓縮實驗,假臀試驗,移入移出等,對泡沫或座椅進行檢測。通過這一系列的手段保證座椅在使用過程當中規(guī)避掉“坐塌陷”的問題。

在舒適性方面，我們會在泡沫不同區(qū)域給出不同的硬度來支撐，比如腰椎這個地方，延緩長時間駕駛的疲勞感。

問題七：座椅泡沫是車內污染源的一部分，關鍵控制措施有哪些？

泡沫揮發(fā)物主要有兩種來源：一個是從原材料里面來（包括聚醚和催化劑、添加物），一個是反應過程當中產生的。

問題八：座椅泡沫本身很輕了，有無促其更輕的辦法？

第一個是水平發(fā)泡DHH，這個是雙層發(fā)泡的技術，我們可以將泡沫底層做得比較硬一些，上面一層做得比較軟一些。側翼也可以做到是同樣的雙層發(fā)泡，也可以是不同硬度。這樣一方面有非常好表面柔軟性,又能夠保證平均的應力分布，提供長途駕駛的舒適性。另外一個技術叫R-comfort，呈現在座椅泡沫上表面會有各種紋路。一方面保證了短途駕駛的柔軟性, 并且加快氣體的流動，幫助長時間乘坐所造成的熱量的散發(fā)，同時又保證泡沫的舒適性。

問題九：座椅泡沫在降低成本上有哪些措施？

泡沫的成本主要由兩塊構成，一個是材料成本，一個是生產運營成本。

材料降本：我們只是從原料供應商那里購買原料，包括催化劑，這在成本和技術上都有優(yōu)勢。

至于生產運營成本，我們主要的努力方向是通過自動化、精益生產這兩個方面來降低我們生產運營的成本。

問題十：在發(fā)泡技術方面目前還有哪些技術瓶頸難逾越或者存在哪些空間？未來技術趨向是什么？

聚氨酯生產是汽車座椅泡沫是行業(yè)內的通用方法.任何一種技術，都存在相應的瓶頸和空間。做泡沫這么多年，我感覺首先原材料需要提升，目前我們的原材料都是通過石油提煉出來的，在生產過程中并不能保證材料成分的單一性, 而是會有很多的雜質或副產品，而這些物質在目前的生產工藝條件下是無法完全消除的，這就會對我們最終的制品無論從VOC方向還是從性能方向都會帶來影響。

舉個簡單例子，聚醚的分子量，我們要求在質譜圖上,分子量的峰值寬度給做的越窄越好，但是因為化學反應的復雜性，這個峰值寬度可能會很寬，也就是平均分子量能夠做到要求，但是它里面大分子、小分子很多，最終就會對泡沫性能影響非常大。

需要提升的第二個方面就是泡沫的生產工藝。泡沫生產是一種閉模反應過程，我們不知道合上了模具之后里面是什么一種情況。泡沫不像金屬零件，只要設置好，生產出來的產品偏差可能就在幾μ之內的，先后連續(xù)出來的泡沫都不可能是一樣的。我們經常會碰到的問題是，同一個澆注路線，澆注配方，同樣的設備和參數, 前面生產都沒有問題，突然就會出現問題，往往還是不重現的, 這些常是由模具,設備等因素造成的。然而整個生產是我們看不見的，無法做出精確的判斷。

第三個是政策法規(guī)的具體實施上面，比如VOC的出臺和完善。

所以，我個人認為主要困難的地方和需要提升的地方是原材料、設備和政策法規(guī)的實施三個方面。

至于技術趨勢，我認為主要有四個方面：環(huán)保低揮發(fā)、舒適性、耐久性、靈活性和多樣性。