PU合成革在汽车内饰中的应用

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  摘要:阐述了汽车内饰革由传统的聚氯乙烯(PVC)人造革逐渐向高性能聚氨酯(PU)合成革发展的趋势,对各类汽车内饰革的不同生产工艺、制作方法及性能特点进行了分析,同时提出了汽车内饰革发展循环经济的目标。
  关键词:汽车内饰;PU合成革;应用
  随着社会经济水平的不断提高以及消费者健康、安全意识的增强,人们在追求汽车外形和动力的同时,也越来越关注汽车内饰的功能和美感,关注乘坐的舒适性,以及更加关注内饰材料的气味、环保和健康危害问题,功能化、绿色的汽车内饰革产品也因此将成为汽车内饰革厂家竞相开发的重点。因此提高汽车内饰革的档次和质量,加速PU合成革在汽车内饰中的研发应用,成为国内合成革生产企业发展的重要机遇。
  一、汽车内饰革的研发设计
  汽车内饰革的研发设计主要基于以下几个方面的需求:
  1.人们对内饰材料整体美感、舒适感的需求。包括内饰材料手感柔软、触感舒适,光泽、花纹与整车设计相协调。
  2.对功能化、低成本化的需求。包括内饰材料具有高强度、耐老化、耐磨、耐汗、透气、阻燃、抗光热、耐菌、耐化学品等物性。同时有利于汽车零部件降低成本。
  3.二次加工的工艺适应性需求。
  4.对环保的需求。使得废弃后的汽车内饰材料不成为环境负担,能够回收循环利用。
  因此功能化、绿色环保的汽车内饰革产品将成为汽车内饰革厂家竞相开发的重点。
  二、汽车PU内饰革的应用及发展
  随着PU合成革技术的迅速发展以及欧盟即将限制使用PVC汽车革的用量,目前国际品牌的一些新车型已逐步使用PU合成革,且趋向于高性能的PU合成革。国内合成革企业在PVC革技术的起步和发展远落后于欧洲,但在PU合成革研究和应用方面紧跟国际技术潮流,起步早、起点高,发展速度迅猛,已成为世界PU合成革的中心。
  1.干法PU汽车内饰革
  干法PU合成革的加工就是在织物表面上涂上一层PU树脂,目前应用的织物主要是加密弹力针织布,在加工过程中通过分段加温干燥使浆料中的溶剂挥发,PU树脂被固化,与织物层紧密结合,从而形成致密层。为了提高树脂与基布的粘合强度,可使用双组分粘接树脂;同时在加工过程中,也可通过预发泡或者添加表面活性剂等方法,在织物表面形成微孔的聚合物层,从而具备与湿法工艺相似的透气微孔。虽然干法PU合成革在手感丰满度,回弹性方面较差,但其在耐磨、耐刮性、耐水解、耐候性方面却较好,同时生产加工过程中VOC含量低,基本无气味,并且价格较低、手感柔软、轻薄,表面真皮感强,因此目前已被广泛地应用于汽车靠手和坐垫上。
  2.湿式PU汽车内饰革
  湿式聚氨酯合成革生产工艺主要是将聚氨酯树脂通过浸渍或涂覆于基材上,然后进行水洗使附着于基布上的树脂凝结固化成半成品,结合离型纸贴面、磨面、压花及其它后处理工艺制成不同种类、风格各异的产品,是天然皮革的优良替代品。其一般特点是:合成革的耐低温性及透气、透湿性较好,手感丰满,回弹性好,整体真皮感强。但耐水解性、耐刮性稍差,成本相对干法PU革较高。
  目前,国内实力雄厚的PU合成革生产企业,正积极开发应用新型功能性PU树脂浆料,这种树脂采用了耐久性好的聚碳酸酯、聚己内酯多元醇及耐黄变的异佛尔酮二异氢酸酯等作为主要原料聚合而成。由这种树脂制成的PU合成革具有更优良的力学性能及耐水解性、耐热性、耐氧化性、耐磨性,因此已广泛应用于汽车扶手、座椅、门护板等方面,具有真皮感强、手感柔软、弹性好、外观豪华、光泽自然等特点。这种PU合成革已逐步为汽车生产厂商所认同并深受欢迎,发展前途非常广阔。
  3.环保型PU汽车内饰革
  由于国内外PU合成革生产工艺中普遍采用DMF为溶剂,其湿法工艺通过水萃取湿法浆料中的溶剂使聚氨酯树脂凝固在织物上,其中可挥发溶剂质量分数达30%~40%,因此不利于操作人员健康,同时对环境造成影响。
  环保型的PU合成革,主要是由水性树脂、高固含量树脂、以及TPU所生产。由于水性树脂及TPU不含溶剂,高固含量树脂仅含少量溶剂,因此生产过程中对环境影响小,所生产的合成革残留溶剂少,VOC含量低,且能耗低。但水性树脂生产的PU合成革因比溶剂型的PU合成革在强度、耐刮、耐磨等方面略有欠缺,且价格昂贵,而采用TPU生产的合成革则加工过程较为困难,因此环保型汽车聚氨酯合成革开发方向主要是采用高固含量树脂生产。
  国内外PU合成革公司在高固含量树脂的应用方面进行了积极的探索,如以德国拜耳的高固含量树脂为原料,其中树脂质量分数为98%,少量为溶剂,加入匹配的架桥剂和促进剂,通过多刀涂敷,并在一定温度下固化,形成面层、可发泡的中间层、粘接层,达到真皮的手感和强度,同时能大幅度地减少溶剂的使用。但目前由于高固含量树脂生产的合成革成本很高,因此这种合成革在国内外汽车内饰方面的应用还没有重大突破。
  4.超细纤维PU汽车内饰革
  随着超细纤维技术的发展,国内已有很多厂家能够生产超细纤维PU合成革,它是采用与天然皮革中束状胶原纤维结构与性能相似的超细纤维,制成具有三维网络结构的高密度无纺布,再填充性能优异且具有开式微孔结构的PU树脂加工处理而成。这种PU合成革在外观、机械强度、弹性、耐化学物质稳定性等方面都与天然皮革十分相似,并且手感也非常轻薄。
  中国、日本、韩国等超细纤维企业已进行了这方面的研发工作,目前正积极向汽车领域推广,拓展了超细纤维PU合成革在汽车内饰革领域中的应用。
  三、汽车内饰革的循环发展经济
  随着科技的进步,社会对清洁化、节约化生产提出了越来越高的要求,发展循环经济成为企业追求的目标。在报废车辆处理方面,欧盟法律要求:汽车制造商到2006年要负责处置所有报废汽车,至少汽车总质量85%的材料都必须回收利用,其它15%材料采用垃圾掩埋法处理;到2015年这2个比例将分别为95%和5%。
  当前国内金属材料部分已经能够充分回收利用,而非金属材料包括座椅和内饰材料,由于回收成本较高且回收工艺复杂,在回收PU汽车合成革方面尚没有成熟的技术,可持续生产的回收几乎为零。
  据了解,国外大的汽车革制造商,已研发投产了回收软PVC树脂装置,采用VinyLoop批量工艺,可从1万t/a废塑料(大多由PVC组成)再生出8500t/a PVC。該技术采用丁酮混合物在100~140C和加压下溶解PVC及其添加剂,然后利用离心沉淀生成均相的软PVC,其中丁酮混合溶剂可循环使用。通过该装置所回收的PVC树脂其纯度较高,并可连续生产PVC人造革,从而实现了PVC人造革的循环发展经济。PU合成革是否可以借鉴回收PVC合成革的方法,发展循环经济,从而达到回收PU革废料,使之变废为宝,也是当今一项重要的研究课题。
  近年来,中国无论是PVC人造革还是PU合成革,在产量及质量方面,都有了显著地进步,特别是PU合成革产量和规模更是居世界领先。但国内目前PU合成革的应用还主要集中在箱包、鞋、靴、文具等低技术含量、低附加值的产品上。随着汽车内饰对PU合成革需求的不断增长,国内PU合成革厂商必须抓住汽车零部件对PU合成革需求增长的机遇,重视技术研究,强化自主创新能力,掌握核心技术,积极探索PU合成革在汽车内饰产品中的应用,不断开发新材料、新工艺,树立国内PU合成革在汽车内饰应用领域具有核心竞争力的自主品牌。
  参考文献:
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