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月1日起开始生效），以及2000年欧盟制订的旧汽车回收法规等。
根据上述情况，欧盟批准一个为期4年的研究项目（代号BRPR—CT96—0292），旨在研究开发适合汽车内饰衬垫用的可回收利用无纺织布。从使用特性、制造方法以及经济学角度来考虑，这种复合材料必须达到下列要求：
*表层材质和垫层材质一致；
*能完全回收利用；
*可使用再生纤维；
*要求和使用特性得到保证；
*改善座椅套的温度条件；
*减少弥雾和不良气味；
*采用不污染环境的胶和工艺；
*生产成本低。
传统的汽车座椅套复合材料由3层构成：覆层是机织或针织的面料，其中聚酯是最主要的纤维材料，占90%左右；中间层是厚度2?8mm的PU泡沫层，底层则是由聚酯纤维或聚氨酯网眼覆盖，聚氨酯是用来粘结这两层的胶剂。
用PU泡沫复合材料制成的椅套有复原能力强及制作工艺先进等优点，但在多年的使用时暴露了几个主要缺点：由於采用火焰胶和工艺，生产过程产生的燃烧物排放到空气引起污染；这些物质还会散布在新生产的汽车里，散发不良的气味；另外，它的透气性很差，影响了乘坐的舒适性。该复合材料的另一个缺点是不能回收再利用，主要因为其构成材料不同，含聚氨酯泡沫的胶和织物不能分解，不能把制作过程中产生的边脚料和废旧物回收利用。
德国萨克森开姆尼斯纺织研究所(S?hsisches Textilforschungsinstitut    e.V., Chemnitz,Germany)开发一种可回收利用的立体组织无纺布，以取代PU泡沫复合材料。
目前，无纺织物於汽车内部装饰的应用日趋普遍，如车门面板和座椅椅套。它的生产成本合理，且结构多样。新开发的立体组织无纺布由内、外2个毛圈层和在两层之间垂直排列的绒头层构成(图1b)，这种垂直排列的纤维使Multiknit无纺布在承压後拥有良好的回弹能力。
这种立体组织无纺布毛圈层和绒头层被胶和在一起。根据生产厂商的现行标准及供货条件进行的试验表明，该产品具有
良好的回弹性、耐撕破和耐磨特性。
无纺布的生产
为了保持椅套的特性，立体组织无纺布采用马利莫线圈技术的Kunit和Multiknit方法生产，具有本身的特性谱系，单面或双面配置的毛圈层及绒头层类，仿效现时由PU泡沫层与底部聚酯和聚氨酯网眼层的组合。
立体组织无纺布可在现有的机器上生产，但要修改下列的工艺参数和机械参数：机械隔距、线圈长度、表面材料、厚度、刷毛杆的偏心距。在Kunit型马利莫线圈机上加工这种无纺布时使用的最佳机器参数为：机器隔距F18，刷毛杆偏心距17mm，线圈长度约2.3mm。相应地，在Multiknit型马利莫新型线圈机上的机器隔距为F14或F18，线圈长度约2.3mm。
纤维使用方面，根据生产成本最低、使用价值可靠的要求，最好使用纤维混合物。其组份分别为：纤维细度5?7dtex的PES-原始纤维，加入15%的热型性纤维，以及30?40%的再生纤维；考虑到其後的热胶和工序，可以选用具有不同熔点的无定型及结晶聚酯双组份纤维，这种纤维在混合物占的比例为12?18%。为了针对性地影响产品的性能，可以相应地利用不同材料混合。
就剪裁批量加工而言，要求套在座椅上的椅套表面要光滑，经过Kunit-无纺布的热处理形成平滑而密实的表面，使能满足这方面的要求。如果想提高光滑性，可以采用Multiknit-无纺布的第二个毛圈层。
无纺布的胶和
生产无纺布需要进行热胶和，随後进行机械结合以稳定绒头，藉以改善弹性，同时使Kunit 无纺布外部及闭合的毛圈层的松散结构变得平坦。要达到以上的效果，可以采用一级胶和或二级胶和的生产工艺。
采用一级式生产时，无纺布在一道工序里同时进行覆层面料与纤维网的热胶和及层压处理，二级式方法则把无纺布的热胶和及层压处理分开进行。这种无纺布既可以在普通的火焰胶和装置上，也可以在平板胶和装置等其它胶和系统上进行生产。进行无纺布热处理时，最好采用平板式胶和定型设备，以求针对性地在冷、热区与胶和罗拉间调节加热履带和筘齿间隙温度，从而使产品的特性达到要求。这套设备除了进行热胶和之外，还可根据要求在一道工序同时完成与座椅套表层无纺布的胶和。
座椅套生产厂现有的剪裁和加工机器上，适合加工各种椅套胶和织物，热胶和剂生产厂提供的工艺方法也几乎可以全部采用，从经济角度考虑，最好采用粉末状粘合剂。由于无纺布与泡沫材料的组织结构不同，在精确裁剪时每刀只能切较少层数的织物。另外，其剪裁形状要求达到最佳状态，以确保完成缝制的座套与座椅相匹配。
回收利用
在生产立体组织无纺布时，面料的纤维材料使用聚酯，如使用同类聚酯能保证椅套材料可以重复利用。
其次，通过对无纺布和纺织面料制成的复合材料进行剪切和撕拉试验，如改变产品的收缩速度、延伸几何形状、撕拉缝
隙、滚筒植针和磨损速度等工艺参数，证明无纺布具有很强的再循环功能，而且回收纤维可以再应用到无纺布的生产。研究也表明，回收纤维的质量很大程度上取决于椅套的面料和材料结构。
试验发现，对含有100%的原始纤维，或含有一定再生纤维成份制成的无纺布复合材料，按照Malimo-缝制工艺进行椅套加工，也具有较好的压力弹性，而且在其厚度为2.0?2.5mm 时，使用起来效果更加理想。
椅套测试
在汽车制造厂的汽车座椅实验臺上，对由100%PES-原始纤维构成的无纺布加工而成的汽车椅套垫层进行长时间测试，其中包括把椅套装在待试验的汽车上，在椅套承载各种负荷情况下，汽车模拟行驶了16,000公里的液压脉冲试验。测试的结果十分理想，证明可以与常用产品抗衡。测试结果反映新型无纺布的多种优点：
*采用单面有毛圈层的Kunit-无纺布做汽车椅套，可以满足使用的要求。如要提高使用价值，可以采用双面带毛圈层的Multiknit-无纺布；
*利用新材料制造的材料可以重复利用，而且不会污染环境，十分透气，使乘坐更加舒适；*当把座椅负荷调整为100kg/m3时，两种复合材料测得的特性数据为：按[a30-5H%]方法测量，PU泡沫复合材料椅套的压力弹性约30，无纺布椅套的压力弹性为40；按[a30-E3%]方法测量时，PU泡沫复合材料椅套的压力弹性约95；无纺布椅套的压力弹性约92。两种产品的永久定型（乾燥）分别为8%和17?20%左右，二者的压缩强度均为5kPa左右。
与一般复合材料相比，无纺布胶和织物的性能和技术参数都具有明显优势，表现在物质层数减少，有良好的回收利用性，环保特性提高，加上透气性良好，使座椅更加舒适。
产品发展前景
基于多年的优化调整，汽车椅套用复合材料的生产成本仍然比新产品低。但是，通过新产品的生产工艺进一步改进和使用再生纤维，总成本自有下调的潜力。边脚余料作为原材料回收利用，可以免除余料堆放的费用；新产品更可以改善废旧汽车的处理情况。将经济和生态学的各种情况综合考虑，新产品的生产成本可以与过往的产品媲美。
展望将来，汽车椅套可以用聚酯生产的复合材料和无纺布胶和织物进行组合生产，如用Kunit和Multiknit无纺布生产汽车座椅套的覆层和底衬，椅套侧面使用马利弗里斯（Malivlies）-无纺布。这种组合生产的方法，已在奔驰小型运输车驾驶者座椅椅套的生产上成功应用。
除了汽车椅套外，该产品也可应用在汽车内部其它2?7mm的底衬，以及门板的纺织装饰、立柱装饰，以致皮革饰面的底衬。
聚氨酯发泡材料在汽车上应用的新技术
聚氨酯材料的正确使用，可以满足汽车在动力性、舒适性、外观、内饰软化、轻量化、使用寿命等方面的高性能要求，是现代汽车制造中不可缺少的重要材料。
1聚氨酯材料的应用概况
聚氯酯材料在汽车工业中的应用越来越广泛，已经成为汽车上用量最大的塑料品种之一，全球汽车制造业每年聚氨酯的使用量超过100万t。2006年，我国汽车工业年产量超过720万辆，聚氨酯的总用量将达到10万t以上。聚氨酯一般占车用塑胶的15％.平均每辆车的使用量为15kg，多数采用MDI系列产品。
根据汽车构件的不同，聚氨酯以泡沫塑料、弹性体、胶粘剂等不同的形态和性能来适应不同的要求。比如聚氨酯泡沫塑料随着配方的改变，具有质量轻、隔热、回弹性好、舒适性好、低温性能好、耐用、安全性和吸振性较高等特点，其优越性是其他材料不能比拟的。
汽车和家电产品的废泡沫塑料回收已越来越受到人们的重视。最近，国外汽车生产商已经能够回收使用30％的废泡沫塑料，其生产过程是将废泡沫塑料进行清洗、粉碎、干燥，最后用粘合剂将这些废泡沫塑料粘在一起，即可用于生产地毯衬背及其他垫材。
2汽车内饰件
2.1仪表板
（1）表皮材料
目前，汽车制造商在汽车内饰方面追求进一步提高车内部空间的舒适、安全和美观，可以说，汽车内饰越来越向高级化的方向发展。这种高级化首先体现在采用了多种性能各异的材料（纤维织物、真皮革、植毛），使车内所有表面软饰化并力求美化（花纹深粗、木纹、颜匹配）。软饰表面材料与内部吸音、吸振材料和骨架材料复合成车内顶棚、豪华仪表板、转向盘、座椅等。这种发展实际上与材料再生利用、降低成本自相矛盾。因此，开发既能满足内饰高级化、软饰化、个性化，又能满足轻量化、低成本、材料再生利用要求的内饰用新材料是当务之急。
BASF公司开发了一种用于汽车内部装饰的聚氨酯弹性体蒙皮材料（TPU）Elastoskin，用于仪表板和门板内饰件面层，其性能优于目前采用的聚氯乙烯（PVC）及其他蒙皮材料，成本比PVC等蒙皮材料还低，是PVC理想的替代品。该材料具有优异的机械性能、非常好的皮革粒面感、柔韧性和豪华感，可用于双制品；优异的耐久性（耐气候、耐高低温、耐擦伤）使其成为高品质C级以上轿车内饰件表皮材料的首选。该材料已用于Bujck Park Avenue、OIdsmobiie Aurora及凯迪拉克CTS等轿车的仪表板和门内板，还将用于Cadillac Seville 和Cadillac Deville等新车型，总之，该材料在汽车内饰件方面的应用才刚刚开始。使用芳香族聚氨酯喷涂成型表皮的更大意义在于为生产聚氨酯一体化（聚氯酯喷涂表皮+低密度聚氨酯缓冲泡沫+聚氨酯短切纤维骨架）的可回收仪表板提供了一条有效途径。
另外，Bayer的热塑性聚氨酯采用吹塑成型工艺，用于汽车仪表板和门板。据称，该工艺比浇注成型可节省70％的时间。
（2）仪表板缓冲层
仪表板外表皮采用真空成形后，中间填充半硬质聚氨酯泡沫塑料，并与金属或塑料骨架固定。半硬质聚氨酯泡沫塑料的
特点是具有较高的压缩负荷、突出的减振性能，非常适于制造汽车仪表板以及扶手、门柱等部件的防护垫层材料。
（3）骨架材料
一种聚氯酯结构反应模塑（SRlM）技术在欧美已有广泛使用，可以有效减轻零部件的质量。其工艺过程是：先预成型表皮，将玻纤毡放入模具，然后再注入聚氯酯树脂，熟化成型（微发泡）。用这种工艺可生产多种汽车饰件，如门内饰板、衣帽架、仪表板骨架和顶棚骨架等。SRIM的优点是可以根据零部件力学性能的不同，灵活设计壁厚、弧度或加强筋。与注塑等产品相比，SRIM具有较低的车内哚声，还能提高产品的物理性能，如密度更低、延伸率更高、不容易产生臭味及发霉问题等，可以创造出舒适的车内环境。
国内现有的车门板的生产技术是，事先在模具中铺入玻璃纤维，然后注入组合料，合模后熟化模塑出所需的汽车仪表板、门板、空调罩等内饰件。另一种技术是短切玻璃纤维喷射成型。
RIM、RRIM技术成型的聚氨酯制品在汽车上主要用于转向盘、保险杠、车身壁板、发动机罩、行李箱盖、散热器格栅、挡泥板、扰流板等。RRIM制品的质量只有钢材的55％，但零件表面质量和尺寸稳定性需进一步改进，用量不是很大。
2.2汽车的座垫、靠背和头枕
座垫、靠背和头枕是聚氨酯泡沫塑料在汽车上用量很大的部位，也是人们乘坐舒适性最敏感的地方，因而对产品的性能要求也很严格。目前，国内汽车用的聚氯酯泡沫座垫大多为均一密度的冷熟化产品。近几年发展起来的新型汽车座垫采
用的是双硬度或多硬度泡沫，这种双硬度座垫的生产既可以采用聚醚多元醇和异氰酸酯经由双头或多头混合头注入模具来实现，也可以采用全MDI冷模塑工艺，通过改变异氰酸酯指数来准确控制座垫不同部位的硬度——座垫中部柔软、两侧较硬。软泡沫给人以舒适感.两侧坚硬部分提供支撑性能，当汽车高速行驶或转弯时，有助于保持驾驶员和乘客的身体稳定、提高乘坐的安全性。一汽集团富奥公司已采用3组分混合技术生产出双硬度和多硬度泡沫，技术在国内居于领先地位。
2.3车门扶手
扶手的结构是中间有钢骨架与门板固定、外层覆盖自结皮半硬质聚氨酯泡沫塑料，表面具有装饰性花纹，使人们在乘坐时有舒适感和安全感。在轿车的左、右门内护板上也有搁手，其材质有自结皮半硬质聚氨酯泡沫塑料，也有搪塑表皮中填泡沫塑料结构。使用在该部位的材质应耐汗、无气味、硬度指标和高、低温性能等都好。
2.4转向盘总成
我国乘用车的方向盘基本上都是以半硬质自结皮聚氨酯泡沫塑料做为外覆盖层，内部由钢骨架经焊接而成，现已逐渐转向铝镁合金整体压铸。覆盖层的硬度一般在Shore A60-80。
2.5隔音、隔热用途的泡沫塑料
（1）汽车顶棚、门内板
汽车椅套
车内顶棚是采用各种材料复合加工成型的制品，要求具有隔热、吸音、隔音、吸振等多种功能。软质顶棚采用聚氨酯泡沫塑料复合纤维织物、无纺布及人造革等材料制成，硬质顶棚是采用织物纤维、玻璃纤维、纸板和聚氨酯泡沫经过层合压制得到的。
汽车上使用聚氨酯泡沫塑料片材的地方也较多，如座椅的面料目前采用较多的是纺织物+PU+针织合成纤维。顶内饰采用PVC薄膜+PU复合后，在其表面冲有小孔，再用粘接剂贴于驾驶室顶内。
门立柱装饰板材料常常采用PP和PPO。考虑到材料成本，将来高流动性、高刚性、抗冲击性良好的PP材料具有一定的优势。门立柱装饰板的表面泽必须与车内整体颜匹配，要求防静电、耐擦伤、美观，因此发展丙烯板材与表面装饰材料一体真空成型或热压成型的生产技术能够满足批量不是很大的轿车生产的需求。
（2）密封用聚氨酯泡沫塑料