汽車座椅零部件VOC來源分析改善

摘要：汽車座椅VOC主要來源于面套、泡沫、塑料件揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）苯乙烯和甲醛的揮發(fā)量，尤其是泡沫脫模劑、泡沫原料MDI、塑料件增塑劑、阻燃劑、脫模劑，面料配方里添加了多種助劑，含有大量苯、甲苯等有害物質(zhì)，極易殘留在座椅零部件內(nèi)部并釋放出來，為了從根本上解決座椅揮發(fā)性有害物質(zhì)含量超標(biāo)問題，各企業(yè)需加強(qiáng)VOC源頭控制，研發(fā)VOC泡沫有效替代材料及配方，指出了車用座椅正朝著綠色、環(huán)保、低毒低害的趨勢發(fā)展，分析了汽車座椅的主要污染源。

關(guān)鍵詞：汽車座椅；零部件；VOC

一、面套原料：

1.座椅皮革概述：

紡織：紡織或針織材料為底基、聚氯乙烯樹脂為涂層；

PVC：以聚氨酯（PU）樹脂為原料生產(chǎn)的PU合成革；

超細(xì)纖維：無紡布與PU為基礎(chǔ)的纖維合成革；

2.皮革生產(chǎn)工藝介紹：

2.1 PVC人造革生產(chǎn)工藝介紹

PVC人造革主要由PVC樹脂、增塑劑、穩(wěn)定劑、顏料、填充材料組成，PVC人造革電鏡圖見圖1。PVC人造革的生產(chǎn)方法有涂布法、壓延法兩種。方法在基布上進(jìn)行上糊處理?；几稍锬z后同聚氱乙烯壓延嗅進(jìn)行一次或多次熱復(fù)合，經(jīng)塑化烘箱進(jìn)一步塑化并發(fā)泡后壓花，最后在進(jìn)行革表面處理等工藝制成。生產(chǎn)工藝流程圖見圖2。

2.2 PU合成革的電鏡圖

超纖革是一沖物質(zhì)以微細(xì)而分狀態(tài)被另一沖物質(zhì)包圍著，好像海中有許多島嶼。其島成分和海成分在纖維軸向上是連續(xù)、密集、均勻分散的。將海成分去掉，就可以得到集束狀的超細(xì)纖維束。具體過程如下：海島短纖維經(jīng)過幵松、梳理成網(wǎng)，經(jīng)過針刺使纖維相互纏結(jié)，制成三維結(jié)構(gòu)基布。將上述三維結(jié)構(gòu)基布浸漬在性能優(yōu)異且具有微孔結(jié)構(gòu)高韌性的聚氨酯樹脂中，形成類似天然皮革形態(tài)的貝斯（半成品），將加工成的貝斯浸入甲苯或者氫氧化鈉溶液中，在規(guī)定溫度下反復(fù)浸漬，目的是將海島纖維中“?！钡某煞州腿〕鰜?，得到“島”形成的集束狀超細(xì)纖維。再用刮涂的方式將由聚氨酯樹脂調(diào)配成的漿料涂于離型紙上，等溶劑揮發(fā)后形成聚氨酯薄膜；然后將聚氨酯薄膜轉(zhuǎn)移復(fù)合到超纖皮表面，形成具有一定顏色和花紋的超纖革。

3.皮革氣味來源分析及改善

3.1 PVC人造革VOC來源分析及改善

PVC人造革常見氣味類型為墨臭味，墨臭味來源于增塑劑。增塑劑是一沖加入到聚合物中，以增加塑型，改善加工性。增塑劑為鄰苯二甲酸酯類，因鄰苯二甲酸酯類增塑劑易揮發(fā)，進(jìn)而PVC人造革產(chǎn)生墨臭味。氣味改善方案為環(huán)氧植物油代替鄰苯二甲酸酯類增塑劑，環(huán)氧化植物油具有無毒、無污染、不易遷移、的大分子類增塑劑，是一沖綠色、環(huán)保的產(chǎn)品。

3.2 PVC人造革VOC來源分析及改善

超纖革常見氣味類型為溶劑味，溶劑味來源于表面涂層，涂層通過離型紙進(jìn)行轉(zhuǎn)移，涂層由聚氨酉旨樹脂、色漿、溶劑及助劑組成，按要求混合并攪拌均勻，然后進(jìn)行脫泡處理，得到的混合物即為涂層漿料，溶劑含有甲苯、二甲苯等有機(jī)物質(zhì)，故產(chǎn)生溶劑味。氣味改善方案為表面涂怖中使用水性涂層代替溶劑涂層，水性涂層以水作為分散系，無明顯可識(shí)別氣味。

4.過程控制

生產(chǎn)過程中為了達(dá)到特有的性能，在配方里添加了多種助劑，如需要滿足VOC限值要求，供應(yīng)商必須從原料及配方控制，同時(shí)還要保證面料原定性能不變，產(chǎn)品物性是否達(dá)標(biāo)可通試驗(yàn)抽查。

二、泡沫原料：

1.1原料與聚醚組分基礎(chǔ)配方：

聚醚多元醇：TEP330N ；GEP330N ；Caradol MD3602 ；GEP828；

接枝聚醚：GEP36/28；

表面活性劑： B4113 ； B8715 LF2 ； B4690 ； B8708 ；B8734LF2；

催化劑： Dabco33Lv ； DabcoA1 ；Jeffcat DPA ； JeffcatZF10；Dabco DMEA；Dabco DMAPA；

異氰酸酯：TDI/粗MDI（70/30）；改性MDI 等。

聚醚多元醇，質(zhì)量份：60～100；按枝聚醚多元醇，40～0；蛙油，質(zhì)量份：0.5～1催化劑組合，質(zhì)量份：質(zhì)量份：0.5～1；水，質(zhì)量份：2.5～4；異氰酸酯：TDI/MDI或改性MDI指數(shù)采用0.8～1.05.

1.2泡沫生產(chǎn)工藝介紹：

正常發(fā)泡采用模內(nèi)發(fā)泡，如采用模內(nèi)發(fā)泡，必然使用脫模劑，由于目前市場上使用的脫模劑大多為溶劑型蠟質(zhì)脫模劑。根據(jù)設(shè)計(jì)的配方配好組合聚醚，控制料溫20～25℃，將異氰酸酯倒入組合聚醚，攪拌3～6s，注入模具內(nèi)。

2.泡沫氣味來源分析及改善

泡沫制品檢測出VOC，其來源主要有：催化劑；硅油；聚醚/接枝聚醚；異氰酸酯以及其它添加劑（如抗氧劑，阻燃劑等）對(duì)VOC 的影響。

2.1泡沫配方介紹與選擇

TM體系：TM體系指的是ISO是以TDI為主的配方，列如：TDI：MDI=7：3，TDI：MDI=8：2 MT配方：MT配方指的是ISO是以MDI為主的配方，MDI在汽車行業(yè)一般使用兩種，改性MDI（8019、2412等）和聚合MDI（5005、PM200、M20S、44V20等），純MDI 103C等產(chǎn)品用量較少，在改善物理性能時(shí)可以用到，列如：MT=改性MDI：粗MDI：TDI=1：3：1MDI體系：MDI體系指的是ISO為全MDI（全改性MDI或加聚合MDI），比如生產(chǎn)高端家具產(chǎn)品，ISO就直接使用全改性MDI。列如：常用的改性MDI-2412，改性MDI-8019

3.過程控制

下線后通過真空吸后發(fā)泡掛在懸掛蓮上倉儲(chǔ)，保持空氣流暢確保泡沫在懸掛鏈?zhǔn)旎^程二次污染。

三、塑料件：

1.塑料件材介紹及材料說明

塑料件作為汽車內(nèi)飾的主要組成部分，其中VOC揮發(fā)量對(duì)于整車VOC的影響不容小視，尤其是在塑料生產(chǎn)成型過程中使用增塑劑，阻燃劑，脫模劑等含有大量苯，甲苯等有害物質(zhì)，極易殘留在塑料制品內(nèi)部并釋放出來，在座椅上通常會(huì)使用到的塑料件材料有聚丙烯（PP）、POM這兩種材料。

2.聚丙烯（PP）

聚丙烯是有聚丙烯合而制得的一種熱性樹脂，具有優(yōu)異的耐熱性、剛性、可加工性。PP塑料在汽車中應(yīng)用較廣，在汽車座椅上使用在外側(cè)護(hù)板、頭枕導(dǎo)套以及調(diào)角手柄等

3.聚甲醇

聚甲醇是一種沒有側(cè)鏈的高密度，高結(jié)晶性的線型聚合物，具有極高的強(qiáng)度、剛性和韌性，特別是它還具有突出的耐疲勞性能以及優(yōu)良的耐水性。在汽車內(nèi)飾件中主要應(yīng)用于座椅的安全帶口，把手以及鉸鏈襯套等。

4.材料優(yōu)化改進(jìn)

4.1 PP材料優(yōu)化改進(jìn)

汽車座椅塑料件約占車用塑料總量的30℅現(xiàn)階段可從以下幾方面對(duì)PP材料進(jìn)行低VOC技術(shù)改進(jìn)。

（1）添加活性炭，多孔氧化鋁、硅藻土等多孔物質(zhì)，特別是一種多孔的鋁硅酸鹽無機(jī)物質(zhì)，這種添加劑對(duì)低分子有機(jī)化合物具有很強(qiáng)的吸附能力，并且在較高溫度下也不會(huì)解吸附，從而使得材料的VOC含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

（2）采用自然脫揮，真空脫揮相結(jié)合的方式，使用專業(yè)的脫揮設(shè)備與工藝在聚丙烯改性過程中進(jìn)行處理，采用這種辦法雖然效率較高，但成本也相對(duì)較高

4.2 POM材料優(yōu)化改進(jìn)

成型加工時(shí)，POM中殘留的或是新生成的不安定組分極易分解產(chǎn)生甲醇，可從以下幾個(gè)方面對(duì)POM進(jìn)行低VOC技術(shù)改進(jìn)，減少料粒中殘存的甲醇，減少分子段，可從以下幾個(gè)方面對(duì)PU進(jìn)行低VOC技術(shù)改進(jìn)。

（1）開發(fā)水性聚氨酯材料。水性聚氨酯以水為介質(zhì)，不含VOC能顯著降低揮發(fā)物毒性，可用水稀釋，應(yīng)用方便，對(duì)環(huán)境友好，其綜合性能接近溶劑型聚氨酯，可廣泛應(yīng)用于皮革涂飾劑，固色劑等。

（2）擴(kuò)大熱塑性聚氨酯彈性體的應(yīng)用范圍，聚氨酯彈性具體有諸多優(yōu)異性能，如彈性好、耐磨、耐疲勞、耐輻射及優(yōu)良的可加工性，其內(nèi)部所含的VOC組分含量低。

結(jié)語：從根本上解決車內(nèi)揮發(fā)性有害物質(zhì)含量超標(biāo)問題，各企業(yè)需加強(qiáng)VOC源頭控制，研發(fā)低VOC塑料或有效代替材料。座椅作為內(nèi)飾件的重要組成部分，更應(yīng)以高度重視，通過控制設(shè)計(jì)，生產(chǎn)、加工個(gè)環(huán)節(jié)最大限度的降低其對(duì)乘車人員的危害，從而構(gòu)建良好的乘車環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

[1]張勇，朱申敏（上海交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海200240）

[2]莊夢夢，徐耀宗，劉雪峰，劉偉（中國汽車技術(shù)研究中心，天津300300）

[3]方禹聲，朱呂民.聚氨酯泡沫塑料[M].（第二版）.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994：296.

[4]朱呂民.聚氨酯合成材料[M].南京：江蘇科學(xué)出版社，2002：191.

[5]夏慶云.汽車車內(nèi)有機(jī)揮發(fā)物[VOC]的檢測[J].環(huán)境技術(shù)，2010（8）：40-43.

作者簡介：

張戰(zhàn)；性別：男，籍貫：廣西壯族自治區(qū)玉林市人，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于：電子科技大學(xué)；現(xiàn)有職稱：助理工程師；研究方向：汽車座椅泡沫中VOC 來源分析；