弗雷特汽车座椅发泡车间可以做吗工艺流程是怎样的

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-12-25 17:36 标签： 汽车座椅发泡车间可以做吗

摘要：某款车型座椅开发过程中在整车路试时发现汽车驾驶一段时间以后，能明显感觉到座椅座垫对乘员局部支撑不足使乘员身体感觉到酸痛。分析该座椅压力分布發现座椅座垫对乘员支撑不均匀，局部压力过大简单提高发泡硬度，可以解决驾乘动态舒适性问题但是会导致乘员抱怨座椅偏硬，影响静态舒适性文章合理配置汽车座椅发泡车间可以做吗在不同区域的硬度分布，通过多硬度发泡的应用使座椅保持了乘员进入整车時的静态舒适性，同时有效地改善了座椅在驾乘过程中的动态舒适性

关键词：汽车座椅；发泡硬度；舒适性

汽车座椅作为消费者驾驶、塖坐和享受汽车的主要安全件和功能件，受到消费者的特别关注和评价座椅的乘坐舒适性已经成为汽车厂商关注的主要内容之一，其包括静态舒适性和动态舒适性前者主要与尺寸参数、表面质量以及调节特征有关，后者则需要保证驾驶员较长时间工作而不感觉到疲劳目前汽车座椅系统的机械结构主要由头枕、靠背、座垫、滑道等总成组成。其中座椅座垫由座垫骨架、弹性元件、座垫发泡以及面套组成有研究表明，调节座垫发泡的密度以及硬度可以有效地改善乘坐舒适性。文章通过大量的客观试验分析了发泡硬度分布对乘坐舒适性的影响；通过对座垫不同区域发泡硬度的定义，在保持静态舒适性的同时改善了汽车驾乘过程中的动态舒适性；综合主观试验评价对研究成果进行了验证。

1、座椅舒适性因素与多硬度发泡

1.1 影响舒适性的关键因素

H点（Hip-Point）是指二维或三维人体模型样板中人体躯干与大腿的连接点即胯点。H点既是整车总布置的基准点也是座椅设计的基准点。H点的位置是决定与驾驶员操作方便性、乘坐舒适性相关的车内尺寸嘚基准如果实际H点与设计H点相差较大，将直接影响座椅的舒适性同时也与国家法规相违背，因此对H点的控制对座椅舒适性特别重要

1.1.2 發泡压陷力与压陷系数

发泡压陷力（F）是把发泡压缩到原始厚度的50%所需的载荷，一般定义为50%IFD如图1所示。发泡压陷力将直接影响到乘员在塖坐时的压陷量以及人体的受力均匀性，最终影响静态舒适性该值越大，说明发泡越硬所以又称之为硬度。

图1 发泡压陷力（50% IFD）示意圖

一般来讲长距离乘坐时，硬度高的发泡体会比硬度低的发泡体给人带来更好的动态乘坐舒适性人不容易疲劳；但是，短距离乘坐或處于静态时硬度低的发泡体反而会提供更高的静态舒适性。

发泡压陷系数（Sag Factor）一般是指65%IFD除以25%IFD的值该值越高，在长距离驾乘过程中动態舒适性会越好。在汽车用座椅的发泡体中一般要求该值大于2.7。

座椅的发泡设计在座椅的舒适性开发过程中起着尤为重要的作用一方媔，汽车座椅发泡车间可以做吗在经过面套包覆后需要满足整椅H点的法规要求以及造型的外观需求；另一方面，发泡作为主要支撑零件需要满足乘员的舒适性要求。由1.1.2节可知：发泡硬度值越高动态舒适性越好；发泡硬度值越低，静态舒适性越好这形成了一对天然的技术矛盾。通过TRIZ的空间分离原则对不同区域的发泡硬度分别定义，如图2所示用来更好地平衡汽车座椅的静态舒适性与动态舒适性。图2Φ可以定义：区域2 硬度值最低，主要用来满足乘员进入汽车时的静态舒适性要求；区域1硬度值中等主要用来满足乘员的侧向支撑需求；区域3 硬度值最高，主要用来满足乘员的动态舒适性要求

图2 多硬度汽车汽车座椅发泡车间可以做吗

2、多硬度发泡的客观以及主观评价

2.1 客觀性评价试验

2.1.1 发泡压陷系数与压缩系数

为了更好地分析发泡的硬度对舒适性的影响，分别对传统发泡与多硬度发泡进行压陷系数与压缩系數的测量如表1所示。

表1 常规发泡与多硬度发泡相关系数

由表1可以看出多硬度发泡与传统发泡的压陷系数比较接近，这表明多硬度发泡茬短距离乘坐时可以提供常规发泡的静态舒适性；而多硬度发泡的压缩系数比传统发泡的压缩系数高很多，可以使座椅的压力分布更加均匀从而在长距离驾乘时提供较好的动态舒适性。

2.1.2 整椅的H点测量以及压力分布

汽车座椅不仅需要发泡同时还需要经过面套的包覆。面套材料的选择（皮面套还是织物面套）、材料的延伸率、回弹率和手感等对整椅的H点以及舒适性均有一定影响通过选用不同材料的面套對多硬度发泡进行包覆，测量出整椅实际H点以及压力分布表2示出汽车座椅多硬度发泡H点测量值。

表2 汽车座椅多硬度发泡H点测量表mm

由表2可知多硬度发泡在经过包覆后，整椅的实际H点能够满足整车的H点要求即与理论H点距离小于20mm，驾乘人员能够在驾乘过程中将坐姿调整到设計的舒适性坐姿从而获得很好的支撑以及操控舒适性。

为了更形象地体现多硬度发泡对座椅舒适性的改善分别对传统发泡以及多硬度發泡包覆的座垫进行了发泡压陷对比测试以及人体压力分布测试，图3示出发泡压陷对比测试图

图3 汽车坐垫发泡压陷对比测试图

由图3可知，在发泡压陷对比测试中在压陷量小于40%时，垂直双硬度发泡比普通发泡更软能让人感觉到柔软；压陷量大于40%时，垂直双硬度发泡比普通发泡更硬能给人提供更均匀的支撑，获得更好的舒适性

人体压力分布是指乘员坐在座椅上时，人体与座椅之间接触区域的压力变化图4示出汽车座椅座垫压力分布云图。从图4可以看出传统发泡在座垫中间位置出现了局部压力过大的红点，而多硬度发泡的座垫比传统發泡的座垫压力分布更加均匀这表明多硬度发泡可以解决局部压力过大的问题，从而给人体提供更加均匀的支撑这种均匀支撑可以使身体的各部分肌肉处于放松状态。同时多硬度发泡的座垫压力峰值也比传统发泡的压力峰值低，这可以使得驾乘人员在长途驾驶过程中鈈会感受到局部发酸发麻

图4 汽车座椅座垫压力分布云图

2.2 主观性评价试验

为了更加清晰地说明客观分析的结果对驾乘舒适性的影响，分别邀请了10位不同百分位的人员参与主观性评价试验如表3所示。

表3 汽车座椅舒适性主观评价测评人员身高体质量表

座椅舒适性主观评价表洳表4所示。分别从座垫的侧向支撑、对尾骨的压力、大腿下面的支撑等维度进行分析最终每位测评者根据表格对座垫的总体舒适性进行主观打分。

表4 座椅舒适性主观评估表

测评者在经过10min的静态评估以后发动整车，经过1h的动态驾乘再次对座椅进行1h的动态评估打分。10位测評人员的主观评价分值如图5所示。通过主观测评可以看出尽管测评人员的性别、身高、体质量不同，但使用多硬度发泡的座椅不仅具囿相当的静态舒适性而且提供了更加优越的动态舒适性，进一步验证了客观试验的结果

图5 座椅舒适性主观评估对比

研究表明，通过对發泡硬度在不同区域的分别定义可以较好地平衡汽车座椅的静态舒适性与动态舒适性的矛盾，明显改善座垫对人体的支撑使人体臀部壓力减小，保持肌肉处于放松状态从而提高驾乘人员的驾乘舒适性。同时结合主观与客观评价的研究方法，能更好地反映出汽车座椅舒适性的真实状态

来源：中国汽车材料网  编辑：奎博士

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无论开车、乘车一直坐在柔软嘚座椅上，接触的也只是皮质或布艺却从未关注过座垫或靠垫内的世界，就像喝水从不关注水源从哪里来一样好奇心打开后，就想揭開那一层“面纱”深入探究下提供舒适性和支撑力的座椅泡沫背后的故事。

究竟它是如何形成的生产工艺有哪些？材质的选择上如何栲究如何区分其好坏……，作为的天性自然永远有无数个问号旋转不过亦有诸多对此兴趣盎然之人，盖世经过多方问题搜集共汇总絀十大问题，并携其采访到江森自控专业汽车内饰集团泡沫制造高级经理倪海峰先生以寻究竟！具体整理报道如下，与业内共飨！

图为：江森自控专业汽车内饰集团泡沫制造高级经理 倪海峰

问题一：发泡如何形成的

倪海峰：汽车汽车座椅发泡车间可以做吗说得简单一点，实际上感觉和做馒头差不多——将面粉、水、酵母混合之后进行搓揉然后上炉子蒸。不过这当中肯定有本质的区别蒸馒头是通过酵毋进行物理发泡的过程。

而汽车座椅的泡沫制造实际上是将聚醚异氰酸酯，如苯二异氰酸酯（TolueneDiisocyanate简称TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（Methylenediphenyl Diisocyanate，简稱MDI）之类的以及水和添加剂混合后反应生成的其中，水和异氰酸酯反应产生二氧化碳和聚脲聚醚和异氰酸酯反应生成了聚氨酯，而所囿的这些混合之后像发面一样的形成泡沫

在实际生产中我们会利用模具使得泡沫发起后形成我们需要的形状，我们称之为反应模塑之後就是后期处理，这个过程较为简单就是将它放在自由状态下进行熟化。因为泡沫是一种粘弹性物质它的特性会随着时间、速度而产苼变化，因此我们一般会把它静止8到24个小时让它的硬度稳定之后，再拿到总装工厂去包覆这就是一个座椅泡沫的生产过程。

问题二：淛造工艺中热发泡与冷发泡的区别

倪海峰：目前的发泡制作通常有两种工艺：热发泡和冷发泡。所谓热发泡就是浇注完成后,模具经过烘箱来完成反应这个烘箱的温度一般情况下应该在摄氏220度到250度，低一点的在180度

通过此工艺生产出来的泡沫优势是密度低，热老化性能很恏而且不需要单独开孔。另外该工艺模具成本很低，在欧洲一些主机厂还是比较热衷于热发泡的性能然该工艺劣势是能源消耗比较夶，同时因为模具上的排气孔会产生较多的“蘑菇头”化料浪费较多,而且后期现场清理和设备维护也会比较麻烦。

而冷发泡并不是说模具是冷的（温度大概在50度到70度）只是相对热发泡来说较低。冷发泡反应过程跟热发泡是一样的只不过模具通过热水或电来加热,较为复雜.但它的制造现场会比较干净，能源消耗较低, 这种工艺目前应用较多

在同样密度条件下,两种工艺成本差不多，热发泡相对低一些江森洎控创新团队目前正在研究热发泡如何克服之前的劣势，同时又能确保其客户青睐的性能

上海延锋江森座椅有限公司发泡工厂

问题三：發泡材料TDI与MDI的应用范围与区别？

倪海峰：TDI、MDI的选择是根据不同地区的需求来确定的拿我们的客户来举例，北美的客户以前主要使用的昰纯TDI，现在有些公司开始转用TM8020；日本倾向采用的是TDI而欧洲用的则是MDI。而中国的客户则是非常多元的江森在中国异氰酸酯范围较为宽泛，有TM8020、MDI、和MT（ TDI混在MDI里面）。

MDI与TDI的区别在于MDI能够提高泡沫的耐湿热老化性，耐久度,但反应活性比TDI高因此MDI用于泡沫生产的时候密度比较高。现在欧系车一般密度要求都会在60kg/m3以上TDI泡沫弹性较好,一般可以做到密度35kg/m3,最低据我所知是28 kg/m3的密度,但28的时候物理性能是个挑战。这样在同樣硬度时,TDI可以做到更低密度,从成本上能够节约很多但是TDI因为蒸气压较高,气味大,挥发毒性较MDI高,在生产中,需要更多关注对员工健康和环境的影响.

不过，江森自控自2008年开始研发MDI和TDI混线生产的方式目前已经在工厂里面开始量产。这条线的特殊性在于既可以生产MDI产品又可生产TDI产品，另一方面从舒适性考虑在一块泡沫上部分用 MDI，部分用 TDI满足不同客户需求。今年的上海车展大家会看到这样的产品.

问题四：生物基莋为一种更环保的材料目前开发和市场应用情况如何？其提取是否更为困难成本是否也会很高？

倪海峰：生物基的种类很多如江森洎控就有大豆油聚醚、蓖麻油聚醚、棕榈油聚醚。现在在国外很多车型上已经应用了如福特、克莱斯勒等。在中国目前主机厂没有这方面的需求，但随着国家对乘用车车内空气质量和VOC的要求越来越高石油来源越来越少，国内的主机厂也会往生物基聚醚方向转变

至于提炼上目前并不是特别困难，现在市场上的生物基聚醚并不是100%生物基而是将生物基油提取出来之后结合常规的聚醚合成技术，生产出来┅种新的聚醚叫生物基聚醚,真正的生物基含量往往不到20%.

目前生物基聚醚在国内价格上随市场波动较大,没有形成大规模、批量化的生产价格和常规聚醚相比没有优势。

问题五：如何衡量企业发泡技术的成熟度

倪海峰：我们会从“人、机、料、法、环”这五个方面去考虑。

囚：是指有经验的发泡专家能够保证产品满足客户的要求。我们江森自控在中国的发泡专家有超过40多名针对工厂的整个制造流程会给絀很多指导性的意见。

机：即生产设备的可靠性要高有稳定的输出，以保证产品的稳定性江森自控跟全球顶级的三家发泡设备供应商嘟有合作。同时对设备供应商亦不断提出引领行业的技术要求包括设备流量的控制、压力控制等，充分保证了设备输出的可靠性

料：指的是要有一个可靠的原材料供应。以中国为例江森自控和国内外知名的、有品质保证的供应商合作。同时我们在原材料入厂之前都会進行一系列的检验保证原材料的可靠性。

法：主要指的是制造方法和检测方法在制造方法方面，江森自控采用全球运营体系（Global Operations）和标准另外，江森自控的Joint Commission Satellite Network制造体系：全球的工厂设备、制造标准流程、检测设备亦是统一的这样各个工厂生产的产品可以进行比照。

环：主要指的环境保护江森自控一直以来非常注重对环境和员工健康的保护,欧洲、北美、中国、东南亚的分支机构之间在工厂布局方面的历史数据，员工的健康安全、有毒有害气体的排放以及工厂的通风系统,新技术和手段等方面经常会展开讨论分享，最终实现既保证员工的身体健康又不让有毒有害的物质挥发到大气中去。

总的来说人、机、料、法、环是衡量发泡技术成熟程度的关键。

问题六：如何保持座椅泡沫长久不变形同时又保持它的舒适度

倪海峰：其实这是泡沫回弹性的一个问题，我们需要从配方,生产,和工艺角度来保证,同时兼顾栲虑泡沫密度和硬度的最佳范围,最终把泡沫结构从配方上和生产工艺上保证其稳定性

江森自控在配方体系和泡沫历史数据的积累上有自巳的独到之处， 其次我们会根据座椅的实际使用情况,采用模拟测试的方法,如反复压缩实验,假臀试验,移入移出等,对泡沫或座椅进行检测通過这一系列的手段保证座椅在使用过程当中规避掉“坐塌陷”的问题。

在舒适性方面江森自控在这方面为我们提出的是双硬度产品或者昰多硬度产品，我们会在泡沫不同区域给出不同的硬度来支撑比如腰椎这个地方，延缓长时间驾驶的疲劳感这次上海车展我们推出的R-Comfort,DHH泡沫既可以提高泡沫的短途驾驶的舒适性又能够延缓长途驾驶带来的不舒适.

问题七：座椅泡沫是车内污染源的一部分，关键控制措施有哪些

倪海峰：泡沫挥发物主要有两种来源：一个是从原材料里面来（包括聚醚和催化剂、添加物），一个是反应过程当中产生的江森自控目前的做法第一个是原材料的控制，我们有攻关小组会跟原材料供应商展开垂直的整合，将我们的问题带给他们之后再经过反复的測试、检测、反馈及修改，进而得到最佳解决方案这样我们先从原材料上面已经达到或者超过了国家对VOC的要求。在反应过程也是一样峩们会采用一些添加剂或者其他一些方法，对配方进行优化来降低反应过程当中产生的挥发物，从而能够保证我们的产品做得非常环保

江森自控水平分层发泡（DHH）

事实上，从2007年开始江森自控在中国就开始研发低挥发的配方目前很多工厂，包括通用、大众的诸多车型用嘚都是我们的低挥发配方产品

问题八：座椅泡沫本身很轻了，有无促其更轻的办法

倪海峰：江森就有，我们主要通过模具的特殊设计生产工艺的革新，不断让泡沫变薄同时保证泡沫的舒适性和耐久度。欢迎你来今年上海车展的江森展台, 届时我可以给你展示我们的两個新技术

第一个是水平发泡DHH，这个是双层发泡的技术我们可以将泡沫底层做得比较硬一些，上面一层做得比较软一些侧翼也可以做箌是同样的双层发泡，也可以是不同硬度这样一方面有非常好表面柔软性,又能够保证平均的应力分布，提供长途驾驶的舒适性另外一個技术叫R-comfort，呈现在座椅泡沫上表面会有各种纹路一方面保证了短途驾驶的柔软性, 并且加快气体的流动，帮助长时间乘坐所造成的热量的散发同时又保证泡沫的舒适性。

另外,江森自控还在不断寻求新的原材料,使得产品在低密度情况下,仍能保持好的物理性能.

问题九：座椅泡沫在降低成本上有哪些措施

倪海峰：泡沫的成本主要由两块构成，一个是材料成本一个是生产运营成本。

材料降本：江森自控拥有自巳的配方体系, 我们只是从原料供应商那里购买原料包括催化剂，这在成本和技术上都有优势

至于生产运营成本，我们主要的努力方向昰通过自动化、精益生产这两个方面来降低我们生产运营的成本

问题十：在发泡技术方面目前还有哪些技术瓶颈难逾越或者存在哪些空間？未来技术趋向是什么

倪海峰：聚氨酯生产是汽车座椅泡沫是行业内的通用方法.任何一种技术，都存在相应的瓶颈和空间做泡沫这麼多年，我感觉首先原材料需要提升目前我们的原材料都是通过石油提炼出来的，在生产过程中并不能保证材料成分的单一性, 而是会有佷多的杂质或副产品而这些物质在目前的生产工艺条件下是无法完全消除的，这就会对我们最终的制品无论从VOC方向还是从性能方向都会帶来影响

举个简单例子，聚醚的分子量我们要求在质谱图上,分子量的峰值宽度给做的越窄越好，但是因为化学反应的复杂性这个峰徝宽度可能会很宽，也就是平均分子量能够做到要求但是它里面大分子、小分子很多，最终就会对泡沫性能影响非常大江森自控在中國现在有三个主要的研发中心（上海、长春、重庆），对原材料会用专业设备进行检测来保证入厂的稳定性当然这种检测只是治标不治夲的一项工作，最关键还是原材料的改善上

需要提升的第二个方面就是泡沫的生产工艺。泡沫生产是一种闭模反应过程我们不知道合仩了模具之后里面是什么一种情况。泡沫不像金属零件只要设置好，生产出来的产品偏差可能就在几μ之内的，先后连续出来的泡沫都不可能是一样的。我们经常会碰到的问题是，同一个浇注路线浇注配方，同样的设备和参数, 前面生产都没有问题突然就会出现问题，往往还是不重现的, 这些常是由模具,设备等因素造成的然而整个生产是我们看不见的，无法做出精确的判断

第三个是政策法规的具体实施仩面，比如VOC的出台和完善

所以，我个人认为主要困难的地方和需要提升的地方是原材料、设备和政策法规的实施三个方面

至于技术趋勢，我认为主要有四个方面：环保低挥发、舒适性、耐久性、灵活性和多样性

盖世小结：在此特别感谢倪海峰先生的深度剖析和讲解！囸所谓“完美出自于细节”，发泡仅仅是内饰中或许并不起眼的一部分但其工序的严谨性、工艺的精湛追求以及材质的慎重选择等让我們为之惊叹。无论您是向我一样的门外汉还是行业专业人士希望本文能对感兴趣的你起到参考作用，如果您也有疑惑或有更好的想法和建议不妨一起探寻！

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