汽車座椅發(fā)泡技術(shù)解析20180222

1、揭開“面紗” “十問”汽車座椅發(fā)泡技術(shù) 無論開車、乘車，一直坐在柔軟的座椅上，接觸的也只是皮質(zhì)或布藝，卻從未關(guān)注過座墊或靠墊內(nèi)的世界，就像喝水從不關(guān)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(chǎn)工藝有哪些？材質(zhì)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(yuǎn)有無數(shù)個(gè)問號旋轉(zhuǎn)，不過亦有諸多對此興趣盎然之人，蓋世記者經(jīng)過多方問題搜集， 共匯總出十大問題， 并攜其采訪到江森自控專業(yè)汽車內(nèi)飾集團(tuán)泡沫制造高級經(jīng)理倪海峰先生，以尋究竟！具體整理報(bào)道如下，與業(yè)內(nèi)共饗！ 圖為：江森自控專業(yè)汽車內(nèi)飾集團(tuán)泡沫制造高級經(jīng)

2、理 倪海峰 問題一：發(fā)泡如何形成的？問題一：發(fā)泡如何形成的？ 倪海峰： 汽車座椅發(fā)泡說得簡單一點(diǎn)，實(shí)際上感覺和做饅頭差不多將面粉、水、酵母混合之后進(jìn)行搓揉，然后上爐子蒸。不過這當(dāng)中肯定有本質(zhì)的區(qū)別，蒸饅頭是通過酵母進(jìn)行物理發(fā)泡的過程。 而汽車座椅的泡沫制造實(shí)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(yīng)生成的。其中，水和異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳和聚脲， 聚醚和異氰酸酯反應(yīng)生成了聚氨酯， 而所有的這些混合之后像發(fā)面一樣的

3、形成泡沫。 在實(shí)際生產(chǎn)中我們會(huì)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(yīng)模塑。之后就是后期處理，這個(gè)過程較為簡單，就是將它放在自由狀態(tài)下進(jìn)行熟化。因?yàn)榕菽且环N粘彈性物質(zhì)，它的特性會(huì)隨著時(shí)間、速度而產(chǎn)生變化，因此我們一般會(huì)把它靜止 8到 24 個(gè)小時(shí)，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(gè)座椅泡沫的生產(chǎn)過程。 問題二：制造工藝中熱發(fā)泡與冷發(fā)泡的區(qū)別？問題二：制造工藝中熱發(fā)泡與冷發(fā)泡的區(qū)別？ 倪海峰： 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(jīng)過烘箱來完成反應(yīng)， 這個(gè)烘箱的溫度一般情況下應(yīng)該在攝氏 220 度到 250 度， 低一

4、點(diǎn)的在180 度。 通過此工藝生產(chǎn)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(dú)開孔。另外，該工藝模具成本很低，在歐洲一些主機(jī)廠還是比較熱衷于熱發(fā)泡的性能，江森在奧地利的工廠有一條熱發(fā)泡生產(chǎn)線， 主要給寶馬奧迪等廠商來供貨。 然該工藝劣勢是能源消耗比較大，同時(shí)因?yàn)槟＞呱系呐艢饪讜?huì)產(chǎn)生較多的“蘑菇頭”，化料浪費(fèi)較多,而且后期現(xiàn)場清理和設(shè)備維護(hù)也會(huì)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(yīng)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(fù)雜.但它的制造現(xiàn)場會(huì)比較干凈，能源消耗較低, 這種工藝目前應(yīng)用較多。

5、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，江森自控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)目前正在研究熱發(fā)泡如何克服之前的劣勢，同時(shí)又能確保其客戶青睞的性能。 上海延鋒江森座椅有限公司發(fā)泡工廠 問題三：發(fā)泡材料問題三：發(fā)泡材料 tdi 與與 mdi 的應(yīng)用范圍與區(qū)別？的應(yīng)用范圍與區(qū)別？ 倪海峰： tdi、 mdi 的選擇是根據(jù)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(xiàn)在有些公司開始轉(zhuǎn)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，江森在中國異氰酸酯范圍較為寬泛，有tm8020，、mdi、和 mt（ tdi 混在 md

6、i 里面）。 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(yīng)活性比 tdi高，因此 mdi 用于泡沫生產(chǎn)的時(shí)候密度比較高?，F(xiàn)在歐系車一般密度要求都會(huì)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(jù)我所知是 28 kg/m3 的密度,但28 的時(shí)候物理性能是個(gè)挑戰(zhàn)。 這樣在同樣硬度時(shí),tdi 可以做到更低密度,從成本上能夠節(jié)約很多。 但是 tdi 因?yàn)檎魵鈮狠^高,氣味大,揮發(fā)毒性較 mdi 高,在生產(chǎn)中,需要更多關(guān)注對員工健康和環(huán)境的影響. 不過，江森自控自 2008 年開始研發(fā) mdi 和 tdi 混線生產(chǎn)的方式，目前已

7、經(jīng)在工廠里面開始量產(chǎn)。這條線的特殊性在于既可以生產(chǎn) mdi 產(chǎn)品，又可生產(chǎn) tdi 產(chǎn)品，另一方面從舒適性考慮，在一塊泡沫上部分用 mdi，部分用 tdi，滿足不同客戶需求。今年的上海車展大家會(huì)看到這樣的產(chǎn)品. 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(yīng)用情況如何？其提取是否更為困難？成本是否也會(huì)很高？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(yīng)用情況如何？其提取是否更為困難？成本是否也會(huì)很高？ 倪海峰： 生物基的種類很多，如江森自控就有大豆油聚醚、蓖麻油聚醚、棕櫚油聚醚?，F(xiàn)在在國外很多車型上已經(jīng)應(yīng)用了，如福特、克萊斯勒等。在中國，目前主機(jī)廠沒有這方面的需求，但隨著國家對乘用

8、車車內(nèi)空氣質(zhì)量和 voc 的要求越來越高， 石油來源越來越少， 國內(nèi)的主機(jī)廠也會(huì)往生物基聚醚方向轉(zhuǎn)變。 至于提煉上目前并不是特別困難，現(xiàn)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(jié)合常規(guī)的聚醚合成技術(shù)，生產(chǎn)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(nèi)價(jià)格上隨市場波動(dòng)較大,沒有形成大規(guī)模、批量化的生產(chǎn)，價(jià)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(shù)的成熟度？問題五：如何衡量企業(yè)發(fā)泡技術(shù)的成熟度？ 倪海峰：倪海峰： 我們會(huì)從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”這五個(gè)方面去考慮。我們會(huì)從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”這五個(gè)方面去考慮。 人：

9、是指有經(jīng)驗(yàn)的發(fā)泡專家，能夠保證產(chǎn)品滿足客戶的要求。我們江森自控在中國的發(fā)泡專家有超過 40 多名，針對工廠的整個(gè)制造流程會(huì)給出很多指導(dǎo)性的意見。 機(jī)：即生產(chǎn)設(shè)備的可靠性要高，有穩(wěn)定的輸出，以保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。江森自控跟全球頂級的三家發(fā)泡設(shè)備供應(yīng)商克勞斯瑪菲（kraussmaffei）、亨內(nèi)基（hennecke）、意大利的 cannon 都有合作。同時(shí)對設(shè)備供應(yīng)商亦不斷提出引領(lǐng)行業(yè)的技術(shù)要求，包括設(shè)備流量的控制、壓力控制等，充分保證了設(shè)備輸出的可靠性。 料：指的是要有一個(gè)可靠的原材料供應(yīng)。以中國為例，江森和國內(nèi)外知名的、有品質(zhì)保證的供應(yīng)商合作。我們的異氰酸酯供應(yīng)商主要是拜耳、巴斯夫和亨斯邁（hu

10、ntsman）三家，還有國內(nèi)最大的異氰酸酯供應(yīng)商萬華。 聚醚這一塊國內(nèi)我們主要和上海高橋石化、 天津三石化、藍(lán)星東大,南京可利亞這些中國首屈一指的聚醚生產(chǎn)廠家合作。同時(shí)我們在原材料入廠之前都會(huì)進(jìn)行一系列的檢驗(yàn)，保證原材料的可靠性。 法：主要指的是制造方法和檢測方法。在制造方法方面，江森自控采用全球運(yùn)營體系（global operations）和標(biāo)準(zhǔn)。另外，江森自控的 joint commission satellite network制造體系：全球的工廠設(shè)備、制造標(biāo)準(zhǔn)流程、檢測設(shè)備亦是統(tǒng)一的，這樣各個(gè)工廠生產(chǎn)的產(chǎn)品可以進(jìn)行比照。 環(huán)：主要指的環(huán)境保護(hù)。江森自控一直以來非常注重對環(huán)境和員工健康的

11、保護(hù),歐洲、北美、中國、東南亞的分支機(jī)構(gòu)之間在工廠布局方面的歷史數(shù)據(jù)，員工的健康安全、有毒有害氣體的排放，以及工廠的通風(fēng)系統(tǒng),新技術(shù)和手段等方面經(jīng)常會(huì)展開討論分享，最終實(shí)現(xiàn)既保證員工的身體健康，又不讓有毒有害的物質(zhì)揮發(fā)到大氣中去。 總的來說，人、機(jī)、料、法、環(huán)是衡量發(fā)泡技術(shù)成熟程度的關(guān)鍵。 江森自控 r-comfort 技術(shù) 問題六：如何保持座椅泡沫長久不變形同時(shí)又保持它的舒適度？問題六：如何保持座椅泡沫長久不變形同時(shí)又保持它的舒適度？ 倪海峰：倪海峰： 其實(shí)這是泡沫回彈性的一個(gè)問題，我們需要從配方,生產(chǎn),和工藝角度來保證,同時(shí)兼顧考慮泡沫密度和硬度的最佳范圍,最終把泡沫結(jié)構(gòu)從配方上和生產(chǎn)工藝

12、上保證其穩(wěn)定性。 江森自控在配方體系和泡沫歷史數(shù)據(jù)的積累上有自己的獨(dú)到之處， 其次我們會(huì)根據(jù)座椅的實(shí)際使用情況,采用模擬測試的方法,如反復(fù)壓縮實(shí)驗(yàn),假臀試驗(yàn),移入移出等,對泡沫或座椅進(jìn)行檢測。通過這一系列的手段保證座椅在使用過程當(dāng)中規(guī)避掉“坐塌陷”的問題。 在舒適性方面， 江森自控在這方面為我們提出的是雙硬度產(chǎn)品或者是多硬度產(chǎn)品， 我們會(huì)在泡沫不同區(qū)域給出不同的硬度來支撐，比如腰椎這個(gè)地方，延緩長時(shí)間駕駛的疲勞感。這次上海車展我們推出的 r-comfort,dhh 泡沫既可以提高泡沫的短途駕駛的舒適性又能夠延緩長途駕駛帶來的不舒適. 江森自控水平分層發(fā)泡（dhh） 問題七：座椅泡沫是車內(nèi)污染源

13、的一部分，關(guān)鍵控制措施有哪些？問題七：座椅泡沫是車內(nèi)污染源的一部分，關(guān)鍵控制措施有哪些？ 倪海峰： 泡沫揮發(fā)物主要有兩種來源：一個(gè)是從原材料里面來（包括聚醚和催化劑、添加物），一個(gè)是反應(yīng)過程當(dāng)中產(chǎn)生的。 江森自控目前的做法第一個(gè)是原材料的控制， 我們有攻關(guān)小組，會(huì)跟原材料供應(yīng)商展開垂直的整合， 將我們的問題帶給他們， 之后再經(jīng)過反復(fù)的測試、 檢測、反饋及修改， 進(jìn)而得到最佳解決方案， 這樣我們先從原材料上面已經(jīng)達(dá)到或者超過了國家對voc 的要求。在反應(yīng)過程也是一樣，我們會(huì)采用一些添加劑或者其他一些方法，對配方進(jìn)行優(yōu)化，來降低反應(yīng)過程當(dāng)中產(chǎn)生的揮發(fā)物，從而能夠保證我們的產(chǎn)品做得非常環(huán)保。 事實(shí)上

14、，從 2007 年開始江森自控在中國就開始研發(fā)低揮發(fā)的配方，目前很多工廠，包括通用、大眾的諸多車型用的都是我們的低揮發(fā)配方產(chǎn)品。 問題八：座椅泡沫本身很輕了，有無促其更輕的辦法？問題八：座椅泡沫本身很輕了，有無促其更輕的辦法？ 倪海峰： 江森就有，我們主要通過模具的特殊設(shè)計(jì)，生產(chǎn)工藝的革新，不斷讓泡沫變薄，同時(shí)保證泡沫的舒適性和耐久度。 歡迎你來今年上海車展的江森展臺, 屆時(shí)我可以給你展示我們的兩個(gè)新技術(shù)。 第一個(gè)是水平發(fā)泡 dhh， 這個(gè)是雙層發(fā)泡的技術(shù)， 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(cè)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

15、,又能夠保證平均的應(yīng)力分布，提供長途駕駛的舒適性。另外一個(gè)技術(shù)叫 r-comfort， 呈現(xiàn)在座椅泡沫上表面會(huì)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(dòng)，幫助長時(shí)間乘坐所造成的熱量的散發(fā)，同時(shí)又保證泡沫的舒適性。 另外,江森還在不斷尋求新的原材料,使得產(chǎn)品在低密度情況下,仍能保持好的物理性能. 問題九：座椅泡沫在降低成本上有哪些措施？問題九：座椅泡沫在降低成本上有哪些措施？ 倪海峰： 泡沫的成本主要由兩塊構(gòu)成，一個(gè)是材料成本，一個(gè)是生產(chǎn)運(yùn)營成本。 材料降本： 江森自控?fù)碛凶约旱呐浞襟w系, 我們只是從原料供應(yīng)商那里購買原料， 包括催化劑，這在成本和技術(shù)上都有優(yōu)勢。 至于生產(chǎn)

16、運(yùn)營成本， 我們主要的努力方向是通過自動(dòng)化、 精益生產(chǎn)這兩個(gè)方面來降低我們生產(chǎn)運(yùn)營的成本。 問題十：在發(fā)泡技術(shù)方面目前還有哪些技術(shù)瓶頸難逾越或者存在哪些空間？未來技術(shù)趨向是什么？問題十：在發(fā)泡技術(shù)方面目前還有哪些技術(shù)瓶頸難逾越或者存在哪些空間？未來技術(shù)趨向是什么？ 倪海峰 聚氨酯生產(chǎn)是汽車座椅泡沫是行業(yè)內(nèi)的通用方法.任何一種技術(shù)，都存在相應(yīng)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(chǎn)過程中并不能保證材料成分的單一性, 而是會(huì)有很多的雜質(zhì)或副產(chǎn)品， 而這些物質(zhì)在目前的生產(chǎn)工藝條件下是無法完全消除的，這就會(huì)對我們最終的制品無論從 voc方

17、向還是從性能方向都會(huì)帶來影響。 舉個(gè)簡單例子，聚醚的分子量，我們要求在質(zhì)譜圖上,分子量的峰值寬度給做的越窄越好，但是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)的復(fù)雜性，這個(gè)峰值寬度可能會(huì)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(huì)對泡沫性能影響非常大。江森自控在中國現(xiàn)在有三個(gè)主要的研發(fā)中心（上海、長春、重慶），對原材料會(huì)用專業(yè)設(shè)備進(jìn)行檢測來保證入廠的穩(wěn)定性。當(dāng)然這種檢測只是治標(biāo)不治本的一項(xiàng)工作，最關(guān)鍵還是原材料的改善上。目前我們還沒有找到一個(gè)非常好的替代產(chǎn)品，特殊的有，但是沒有大規(guī)模的業(yè)務(wù)，且只是在實(shí)驗(yàn)?zāi)壳安]有非常成功的案例。 需要提升的第二個(gè)方面就是泡沫的生產(chǎn)工藝。 泡沫生產(chǎn)是一種閉模反應(yīng)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(shè)置好，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品偏差可能就在幾之內(nèi)的， 先后連續(xù)出來的泡沫都不可能是一樣的。 我們經(jīng)常會(huì)碰到的問題是，同一個(gè)澆注路線，澆注配方，同樣的設(shè)備和參數(shù), 前面生產(chǎn)都沒有問題，突然就會(huì)出現(xiàn)問題，往往還是不重現(xiàn)的, 這些常是由模具,設(shè)備等因素造成的。然而整個(gè)生產(chǎn)是我們看不見的，無法做出精確的判斷。