摘要：PU膠是目前空氣濾清器行業(yè)使用的主流密封材料，各廠商對(duì)PU膠的成本和性能格外關(guān)注。且隨著國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，環(huán)保排放等問(wèn)題日益嚴(yán)峻。本文針對(duì)空氣濾清器用PU膠，采用低密度輕量化PU，進(jìn)行性能研究和環(huán)保測(cè)試。

  關(guān)鍵詞：PU膠;輕量化;環(huán)保;國(guó)六

  空氣濾清器及其附屬零部件廣泛用于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，是保持進(jìn)氣順暢，內(nèi)燃機(jī)良好運(yùn)轉(zhuǎn)等必不可少的部件?？諝鉃V清器用PU膠，使用工況惡劣，長(zhǎng)期處在高溫，被壓縮的狀態(tài)。目前業(yè)內(nèi)對(duì)空氣濾清器PU膠的性能要求一般注重以下幾點(diǎn)：1.發(fā)泡密度，2.邵氏硬度，3.拉伸強(qiáng)度以及斷裂伸長(zhǎng)率，4.永久壓縮變形率。

  空氣濾清器生產(chǎn)企業(yè)一般強(qiáng)調(diào)發(fā)泡密度和邵氏硬度，至于強(qiáng)度和壓變，由于需要專業(yè)設(shè)備，一般不作為常規(guī)測(cè)試。各PU組合料廠家有采用物理發(fā)泡劑(如141B，戊烷等)，提高產(chǎn)品強(qiáng)度以及結(jié)皮厚度的配方，在如今環(huán)保和安監(jiān)政策下，采用物理發(fā)泡劑不符合本行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

  本文通過(guò)采用低密度全水發(fā)泡PU配方，在確保PU性能符合要求的前提下，進(jìn)一步降低發(fā)泡密度，達(dá)到降本以及符合環(huán)保等要求。

  1空氣濾清器用PU膠新國(guó)標(biāo)性能要求

  測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

  表觀密度： GB/T 6343

  邵氏硬度： GB/T 2411

  拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率：GB/T 6344

  壓縮永久變形： GB/T 6669

  落球回彈： GB/T 6670

  新國(guó)標(biāo)對(duì)PU膠的幾個(gè)主要性能參數(shù)確定了參考范圍。其中的表觀密度，影響著濾清器的原料成本;邵氏硬度，根據(jù)不同客戶的要求，一般在shore A 15~30區(qū)間;機(jī)械性能指標(biāo)則是影響著濾清器的使用壽命和密封效果。

  2國(guó)六排放對(duì)空氣濾清器行業(yè)的影響

  汽車行業(yè)的健康發(fā)展和環(huán)保息息相關(guān)，歐盟早在2006和2007年相繼頒布了有害物質(zhì)限用指令及法規(guī)(RoHS，Reach)，涵蓋200多種重金屬及其他有機(jī)揮發(fā)物的限制。我國(guó)參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)也在2014年頒布了GB/T 30512 《汽車禁用物質(zhì)》法規(guī)。

  國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，進(jìn)一步要求了各大車企對(duì)于排放標(biāo)準(zhǔn)的限制。作為發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣端的第一道屏障，空濾在降低進(jìn)氣阻力，提高燃燒效率的同時(shí)，自身的環(huán)保問(wèn)題也必須重視。

  濾清器輕量化概念也是順應(yīng)日益嚴(yán)格的排放要求而提出的，在不影響過(guò)濾效果和使用壽命的前提下，盡可能的對(duì)原材料進(jìn)行減重，是各大濾清器廠追求的目標(biāo)。

  3PU膠在空氣濾清器中的作用

  空氣濾清器一般由濾紙，PU密封膠，支撐網(wǎng)(重卡使用的圓形濾清器居多)組成。其過(guò)濾效果絕大部分由濾紙決定，但PU的作用也不可忽視，如果所用PU性能不足，因空氣濾清器長(zhǎng)期處于高溫和壓縮狀態(tài)，會(huì)很快失去回彈性，即上面所提到的性能指標(biāo)——永久壓縮變形率，導(dǎo)致空氣濾清器密封性能變差直至完全失去密封性。

  在商用車領(lǐng)域，柴油機(jī)使用居多，柴油機(jī)的原理是壓燃型，壓縮比高出常規(guī)汽油機(jī)很多，進(jìn)氣端對(duì)于空濾的壓力明顯大于乘用車，因此對(duì)PU膠的要求更高，其拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率約1.5倍于乘用車要求。

  空氣濾清器的硬度問(wèn)題，因各主機(jī)廠的要求不一，在此提出一個(gè)建議：硬度問(wèn)題涉及到空濾總成的安裝方便與否(硬度高安裝不便)，某些有支撐結(jié)構(gòu)的空濾會(huì)需要略高的硬度(shoreA25~35左右)。硬度的高低與空濾的密封效果沒(méi)有直接關(guān)系，且PU膠的硬度受環(huán)境溫度影響較大，溫度低硬度會(huì)上升，反之則下降。且測(cè)量方法也會(huì)引起很大的誤差，因結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致平面與邊角處可能相差5~10個(gè)硬度不等。因此如需規(guī)定所需的硬度，需在一個(gè)確定的溫度以及相同的結(jié)構(gòu)處測(cè)量。

  4本公司研制的輕量化環(huán)保型全水發(fā)泡PU膠的相關(guān)介紹

  以往的PU產(chǎn)品，存在以下幾個(gè)問(wèn)題：表觀密度高，使用成本高;物理發(fā)泡劑使用過(guò)多，如(141B，鹵代烴影響臭氧層;戊烷，閃點(diǎn)太低，易燃易爆;二氯甲烷，刺激性氣味，致癌);性能指標(biāo)不過(guò)關(guān)(缺乏測(cè)試，只注重外觀)。

  針對(duì)上述問(wèn)題，本公司開(kāi)發(fā)了一款全水發(fā)泡的環(huán)保型PU膠，其具有 低表觀密度，高機(jī)械強(qiáng)度，環(huán)境友好等特點(diǎn)。并送檢第三方，符合RoHS和Reach等標(biāo)準(zhǔn)。

  附檢測(cè)報(bào)告簡(jiǎn)圖：

  性能指標(biāo)概覽：

  (1)表觀密度：260~280g/L，低密度，高發(fā)泡倍率，減少空濾中PU膠的使用量

  嚴(yán)格測(cè)試參考GB/T 6343，簡(jiǎn)易測(cè)試方法如下：

  取一空杯，質(zhì)量為m1，體積為V，注入約1/2杯PU混合料，待發(fā)泡結(jié)束后，沿杯口切平，稱取總重為m2，PU膠密度公式如下：

  D=(m2-m1)/ V

  (2)邵氏硬度：Shore A 15~25，低硬度PU，便于空濾總成的安裝。

  (3)拉伸強(qiáng)度&斷裂伸長(zhǎng)率：≥0.8MPa;≥200%，高強(qiáng)度，換算成空濾常規(guī)檢測(cè)約為7~8kg壓力，需自然熟化72H以上方可進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)設(shè)備為電子拉力試驗(yàn)機(jī)。見(jiàn)下圖：

  (4)壓縮永久變形率：<20%，低壓縮永久變形，確保PU膠在空濾使用中不會(huì)因老化導(dǎo)致密封不足良導(dǎo)致降低過(guò)濾效果和使用壽命，需自然熟化72H以上方可進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)設(shè)備為恒溫烘箱，游標(biāo)卡尺，限位器。

  (5)落球回彈率：>50%，高回彈性，確保PU膠在空濾總成中的密封效果，需自然熟化72H以上方可進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)設(shè)備為落球回彈儀。見(jiàn)下圖:

  5 小結(jié)

  隨著環(huán)境保護(hù)排放法規(guī)的提升，汽車對(duì)過(guò)濾系統(tǒng)的要求會(huì)越來(lái)越高，因此對(duì)濾材、輔材的要求也會(huì)更高，濾清器制造商必須要從材料應(yīng)用，工藝設(shè)計(jì)，檢測(cè)手段以及生產(chǎn)控制等各個(gè)環(huán)節(jié)上考慮環(huán)保清潔，提升產(chǎn)品的環(huán)保清潔度，以滿足市場(chǎng)的需求。

  汽車濾清器綠色環(huán)保，輕量化是必然的趨勢(shì)，濾清器制造商需要積極適應(yīng)市場(chǎng)的新變化，及時(shí)做出改變，來(lái)適應(yīng)排放法規(guī)的變化和客戶的需求。