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浅谈水性脱模剂对车内环境质量的影响

发布时间: 2021-01-06      浏览:242

2019年中国汽车产量2572.1万辆,销量2576.9万辆,连续11年成为全球汽车产销第一大国。2020年虽然受疫情影响,但由于中国防疫的成功,使得中国车市已经成为全球车企的避风港,毫无疑问今年的产销量仍将独占鳌头。 

车辆的普及,用户基础的庞大,推动了产业的快速发展,近几年汽车行业加速了重组和洗牌,市场竞争白热化,这使得消费者有了更多的选择,车辆的品质被日益关注。车内环境质量由于直接影响到司乘人员的健康,更是关注的焦点。


车内空间狭小,人口密度大;密闭性强,不利于有害气体扩散;在高温下,车内零部件及装饰材料中的有害物质更易挥发出来。这些特殊因素导致了控制车内环境的质量,必须从内饰件生产的原材料抓起,从源头管控起才能逐级保证整车VOC和气味的达标。


汽车内饰件绝大部分都是从模具中生产出来的,例如汽车座椅、地毯、顶棚、前围、方向盘、备胎盖板、仪表板等,都是需要应用到脱模剂来帮助制品脱模,正常情况下,脱模剂会有10%-30%随制品带出,从而对制品的VOC和气味造成影响。


本文将从车内管控的VOC物质谈起,分析VOC来源,以及有多少是和脱模剂相关联的,最后谈谈脱模剂厂商如何用水性脱模剂系统性的改善车内环境质量的问题。


一、车内管控哪些VOC物质


VOC是Volatile Organic Compounds的缩写,是易挥发的有机化合物。目前综合所有机构VOC最普遍的共识认为VOC是指那些沸点等于或低于250℃的挥发性有机物质。这些挥发性有机物质主要包括:苯系物、醛酮、有机氯化物、氟利昂系列、胺、醇、醚、酯、酸等氰化物。


当车中的VOC达到一定浓度时,短时间内人们会感到头痛、恶心等,严重时会出现抽搐,并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。


二、车内VOC来源


车内VOC主要来源以下几个渠道:

1、橡胶类,例如密封条:胶料配方和软化剂可能带来铅、亚硝胺、胺类、苯类、醛类等有害物质。

2、织物/衬背:生产使用的助剂可能带来甲醛。

3、塑料件:使用的增塑剂、阻燃剂、脱模剂可能含苯、甲苯等有害物质。
4、地毯、毡制品:粘结材料使用的酚醛树脂可能带来甲醛。
5、胶黏剂:使用过程中可能会释放甲醛、苯类等有害物质。
6、附着力促进剂:使用时要用一些有机稀释剂,是VOC的主要来源。
7、皮革制品:在鞣制和复鞣中产生大多数甲醛。
8、涂料:挥发气体中最常见的是脂肪烃、芳香烃(甲苯、二甲苯)醇、酯等。
9、清洗剂:使用的有机溶剂可能含苯系物、醛酮、有机氯化物等。

严格来说,脱模剂不算是主要VOC来源,但由于在汽车内饰件上用途广泛,如果能系统性的进行改善,也能显著的提升车内环境质量。


三、脱模剂的类型和成分


常用在汽车内饰件生产的脱模剂主要分为以下几种类型:

1、有机溶剂型蜡型脱模剂
以挥发速度较快的碳氢类溶剂为载体,主要脱模成分是微晶蜡或石蜡等,对VOC的影响需要关注苯系物、醛酮、醚等物质含量是否超标。
2、有机硅脱模剂
以挥发速度较快的碳氢类溶剂为载体,主要脱模成分是有机硅,对VOC的影响需要关注苯系物、醛酮、醚等物质含量是否超标。
3、水性脱模剂

以蒸馏水为载体,主要脱模成分是聚丁烯等,由于水的零VOC零气味,使得水性脱模剂整体对VOC的影响很小。


四、水性脱模剂的应用


目前在汽车内饰件的生产上普及水性脱模剂的应用是大势所趋,接下来介绍相关已经推广或测试成功的水性脱模剂的应用领域:


1、汽车座椅

汽车座椅海绵由坐垫、靠垫、头枕三部分组成,皆是通过浇注PU料到模具内模塑而成,属于高回弹泡沫。汽车座椅海绵线节奏快(喷涂脱模剂到注料工位长则90秒,短则十几秒),模温低(MDI主导的50℃左右,TDI主导的55-65℃),高回弹配方对水分也较为敏感(容易表面消泡),残留的水膜也容易造成模具积垢加快。
所以应用的水性脱模剂有几点要求:
(1)需要脱模剂有较快的挥发速度;
(2)喷涂时良好的雾化;
(3)配有吹干工序。
苛刻的要求导致目前主流还是采用有机溶剂作为载体的蜡型脱模剂,然后厦门凯平通过多年来的经验,开创性的推出一款新型水性脱模剂FSW-67 LT-58,可以满足汽车座椅海绵批量生产的脱模需求,同时大幅改善了座椅泡沫的VOC和气味的表现。

表格1 新型水性脱模剂和传统脱模剂的对比

类型

脱模力

制品表面

VOC和气味

用量

溶剂型蜡型脱模剂

干爽

不合格

新型水性脱模剂

一般

干爽

合格

一般

 

2、汽车地毯

中高端车型采用背部PU发泡的汽车地毯,是通过浇注PU料到复合片材上再用模具热压而成,也运用了高回弹泡沫。汽车地毯虽然节奏也快(喷涂脱模剂后基本1分钟内进行热压),但是模温较高(80℃以上),其配方对水分的宽容度较高。但应用水性脱模剂仍需关注几个点:
(1)制品表面是否干爽;
(2)模具积垢速度,以及清模难度;
(3)制品表面是否完好。
由于汽车地毯的大面积,对于车内环境的影响比重较大,传统的有机溶剂型脱模剂已经无法满足VOC和气味的考核,我司通过多年来的测试和应用经验,推出了两款可市场化的水性脱模剂:

表格2 两款主流地毯水性脱模剂的对比

型号

脱模力

制品表面

VOC和气味

用量

KW-135-50X系列

偏油,可消音

合格

一般

FA-1275-1180系列

一般

干爽

合格

一般


3、汽车顶棚

汽车顶棚是热压成型的复合板材,面积大,对于车内环境的影响比重较大。在热压模具中同样使用到脱模剂,目前主流都是水性脱模剂,主导要求是:

(1)脱模持续性好,喷一次脱模剂能连续脱模3-5模最佳;
(2)VOC和气味达标。
这两年期间我司在国内龙头生产商内主推测试一款水性脱模剂IADC-114-43PHB,获得良好的反馈,不论是脱模性能上,还是产品性价比上,都具有很强的市场竞争力。

表格3 两款主流顶棚水性脱模剂的对比

型号

脱模力

脱模次数

VOC和气味

用量

肯天产品

3-5

合格

IADC-114-43PHB

3-5

合格

 

4、汽车方向盘

经济车型的汽车方向盘多采用PU浇注到模具内发泡包覆金属骨架而成,是距离司机最近且直接接触的汽车内饰件,所以对VOC和气味的要求也不低。
在实际生产中,对脱模剂有几点特殊的要求:
(1)方向盘模具槽呈圆圈状,浅而窄,应用脱模剂需要流量小、宽幅小且雾化充足。
(2)方向盘生产应用到了模内漆,通常是模具内先喷脱模剂后再喷模内漆,好的脱模剂需要和模内漆相契合。
(3)方向盘制品表面通常有花纹,是通过模具表面花纹塑型的,这就要求脱模剂结垢不能太快。结垢厚,制品花纹模糊就不是合格品,需要停线清模,从而影响生产效率。
市面上主流的水性脱模剂,能做到流量小、脱模力佳、积垢少、相容性高等特点,从而满足了厂商切换水性脱模剂来改善制品VOC和气味的需求。

表格4 新型水性脱模剂和传统脱模剂的对比

类型

脱模力

制品表面

VOC和气味

用量

溶剂型脱模剂

干爽

不合格

凯平水性脱模剂

一般

干爽或偏油

合格

 

5、汽车天窗

汽车天窗采用RIM-PU注射发泡天窗密封条,属于PU弹性体,在司乘人员头顶上方,应用传统溶剂型产品生产能提供半永久脱模,但并不环保,主流还是采用水性脱模剂。对水性脱模剂也有几点要求:
(1)制品表面光亮度要求;
(2)制品表面尽量干爽不油腻;
(3)模具结垢慢。
我司正在国内针对性的调整测试几款天窗水性脱模剂,对标肯天产品,争取在明年推向市场。

表格5 主推天窗水性脱模剂的对比

型号

脱模力

表面

VOC和气味

用量

肯天产品

干爽

合格

LX RMA-08 INT

偏油

合格

LX RMA-09 WE

偏油

合格

 

6、汽车遮阳板

汽车遮阳板是为遮挡司机或前排乘客前面和侧面的阳光所必需的。PU发泡是其主流生产制造工艺之一。
PU遮阳板属于聚氨酯半硬质泡沫,能提供一定的缓冲撞击的功能,生产采用PU-RIM注塑模具发泡工艺,将聚氨酯充分混合后注入模具于钢丝交联固化,在其间形成要求形状泡沫的加工工艺,泡沫连接了钢丝,即具备了强度,又改善零件的手感。模具通常置于多工位的圆盘生产线上循环生产。
这个过程需要在模具内喷涂合适的脱模剂产品来帮助制品脱模。传统脱模剂通常采用溶剂型蜡型脱模剂,脱模效果好,成本低,但容易造成遮阳板VOC和气味上的超标。所以制造商对脱模剂厂商提出了水性化的需求。
我司推出了RA-11系列适用于硬质、半硬质泡沫的水性脱模剂,在几个主流厂商应用取得不错的反响。

表格6 新型水性脱模剂和传统脱模剂的对比

型号

脱模力

表面

VOC和气味

用量

溶剂型蜡型脱模剂

干爽

不合格

RA-11系列

一般

偏油

合格

一般


7、汽车备胎盖板

汽车备胎盖板(也有称作后备箱/行李箱地毯)是设置在汽车后备箱内,面积也不小,其VOC和气味也会直接影响车内环境。主流采用的工艺是通过热压成型的PHC蜂窝板和PU复合板材。
对水性脱模剂的需求类似汽车顶棚,水性脱模剂IADC-114-43PHB在该领域也取得良好的应用效果。

8、汽车仪表板

仪表板按照软硬的触感可区分为硬塑仪表板和软质仪表板。
硬塑仪表板一般通过熔融塑料材料(如PP、ABS、PC等)注入模具内一次整体成型的方法制得。生产效率高,成本低,但触感不佳,能提供的吸音减震很有限,多用于经济车型。
软质仪表板,也可称为半硬质仪表板,工艺相对复杂些,但能提供良好的吸音减震,多用于中高端车型,也是今后主流的发展方向。
在软质仪表板上,RA-11系列水性脱模剂,也能很好满足生产需求。


9、汽车前围

汽车前围利用高回弹泡沫层包裹汽车发动机,来起到隔音、降噪的作用,生产工艺类似汽车地毯,节奏快,高模温。和地毯采用相同的水性脱模剂产品。

五、结论和展望

水脱模剂已经能满足大多数汽车内饰件的生产,是安全、环保、易操作的脱模剂产品。未来如何进一步降低脱模剂的VOC、如何将水性脱模剂成熟的运用到各个领域的生产线上,不仅限于汽车行业,例如鞋底、弹性体、玻璃钢等行业,将是脱模剂厂商研究和应用的热点。厦门凯平化工有限公司也在积极推动相关水性脱模剂导入市场应用,为环保发展尽一份凯平人的义务。


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