پلییورتان در مسیر آذینگری (تزیین) اتاق داخلی خودروها با توجه به محیط زیست حرکت میکند
برگردان: مهندس مهتاب قاسمی تودشکچوئی
بیش از ۶۰ سال است که از پلییورتان بهطور گسترده در ساخت و آذین اتاق داخلی خودروها استفاده میشود. اما آیا تلاش سازندگان خودرو برای دستیابی به زیستپایداری بیشتر، منجر به کنار گذاشتن پلییورتان خواهد شد؟
پلییورتان (PU) و پلییورتان گرمانرم (TPU) مدتهاست که دوست صنعت خودرو بودهاند. از اواخر دهه ۱۹۵۰، از
پلی¬یورتان برای تولید صندلیهای اسفنجی، روکش سقف داخلی، ستونهای وسط (B-pillar، ستون وسط خودرو بین در جلو و در عقب، مترجم)، قاببندهای عایق (insultation panel) اسفنج سخت، عایقهای سامانهی تعلیق و سپر خودرو و سطوح نرملمس(soft touch) استفاده شده که زیردست مناسب
(good-feel factor) را در خودروهای گرانقیمت ایجاد میکنند. در طول ۶۰ سال گذشته، طراحان و مهندسان همچنین به پلییورتان متوسل شدهاند تا وسایل نقلیه را ایمنتر، مقرونبهصرفهتر، عایقبندی بهتر، سبکتر، بادوامتر، سازگارتر با محیط زیست و دوستدار کاهش انتشار آلایندهها، و مهمتر از همه، قابل بازیافتتر کنند.
امروزه، پلییورتان بخشی اساسی از طراحی و مهندسی خودرو محسوب میشود. با بزرگتر شدن خودروها و پر شدن آنها از تجهیزات ایمنی، سامانههای سرگرمی داخل خودرو و کمکهای راننده، نیاز به موادی مانند پلییورتان که وزن کم، عایق صوتی خوب، کاهش هزینه سوخت و بهبود ایمنی و رفاه را فراهم میکنند، باعث شده تا اعتبار پلییورتان در صنعت خودرو استوار بماند. با این حال در سالهای اخیر، پلییورتان بخشی از درخشش خود را از دست داده است. با اینکه مسائل زیستمحیطی در تمام بخشها به چشم میآید، عموم مردم شروع به فهمیدن این موضوع کردهاند که پلییورتان همهجا حضور دارد و اینکه اسفنج پلییورتان که در مبلمان، کفشها و عایقکاری خانهها یافت میشود، نوعی اسفنج یا لاستیک نیست، بلکه یک گرمانرم است. و این گرمانرم بهراحتی قابل بازیافت نیست (یا حداقل به شکلی که عموم مردم تصور میکنند بازیافت انجام شود).
آیا واکنش منفی نسبت به گرمانرمها به دنیای تخصصی آذین اتاق داخلی خودرو هم رسیده است؟ و اگر چنین است، طراحان و مهندسان خودرو چه اقداماتی را برای کاهش این اثر انجام میدهند؟ در اینجا، بهدقت بررسی میکنیم که چگونه سازندگان پیشرو خودرو، تولیدکنندگان تجهیزات اصلی (OEM) و تامینکنندگان سطح یک به آذین داخلی خودرو نگاه میکنند و اینکه آیا پلییورتان در خودروهای آینده جایی دارد یا خیر.
یک خودرو تمام اسفنجی؟
پلییورتان (PU) و پلییورتان گرمانرم (TPU) مدتهاست که دوست صنعت خودرو بودهاند. از اواخر دهه ۱۹۵۰، از
پلییورتان برای تولید صندلیهای اسفنجی، روکش سقف داخلی، ستونهای وسط (B-pillar، ستون وسط خودرو بین در جلو و در عقب، مترجم)، قاببندهای عایق (insultation panel) اسفنج سخت، عایقهای سامانهی تعلیق و سپر خودرو و سطوح نرملمس (softtouch) استفاده شده که زیردست مناسب
(good-feel factor) را در خودروهای گرانقیمت ایجاد میکنند. در طول ۶۰ سال گذشته، طراحان و مهندسان همچنین به پلییورتان متوسل شدهاند تا وسایل نقلیه را ایمنتر، مقرونبهصرفهتر، عایقبندی بهتر، سبکتر، بادوامتر، سازگارتر با محیط زیست و دوستدار کاهش انتشار آلایندهها، و مهمتر از همه، قابل بازیافتتر کنند.
امروزه، پلییورتان بخشی اساسی از طراحی و مهندسی خودرو محسوب میشود. با بزرگتر شدن خودروها و پر شدن آنها از تجهیزات ایمنی، سامانههای سرگرمی داخل خودرو و کمکهای راننده، نیاز به موادی مانند پلییورتان که وزن کم، عایق صوتی خوب، کاهش هزینه سوخت و بهبود ایمنی و رفاه را فراهم میکنند، باعث شده تا اعتبار پلییورتان در صنعت خودرو استوار بماند.
با این حال در سالهای اخیر، پلییورتان بخشی از درخشش خود را از دست داده است. با اینکه مسائل زیستمحیطی در تمام بخشها به چشم میآید، عموم مردم شروع به فهمیدن این موضوع کردهاند که پلییورتان همهجا حضور دارد و اینکه اسفنج پلییورتان که در مبلمان، کفشها و عایقکاری خانهها یافت میشود، نوعی اسفنج یا لاستیک نیست، بلکه یک گرمانرم است. و این گرمانرم بهراحتی قابل بازیافت نیست (یا حداقل به شکلی که عموم مردم تصور میکنند بازیافت انجام شود).
آیا واکنش منفی نسبت به گرمانرمها به دنیای تخصصی آذین اتاق داخلی خودرو هم رسیده است؟ و اگر چنین است، طراحان و مهندسان خودرو چه اقداماتی را برای کاهش این اثر انجام میدهند؟ در اینجا، بهدقت بررسی میکنیم که چگونه سازندگان پیشرو خودرو، تولیدکنندگان تجهیزات اصلی (OEM) و تامینکنندگان سطح یک به آذین داخلی خودرو نگاه میکنند و اینکه آیا پلییورتان در خودروهای آینده جایی دارد یا خیر.
در ارائهای که معاون ارشد اجرایی شرکت Adient برای منطقه اروپا، خاورمیانه و آفریقا (EMEA)، در همایشEuroPUR 2022 در مورد آذین داخلی خودرو و پایداری داد، گفت که دو شرکت بیش از سایرین سخنان خود درباره زیستپایداری را با اقداماتشان همراه کردهاند: Mercedes و Volvo. Volvo، که بخشی از گروه بزرگ خودروسازی چینی Geely است، بهدلیل کارهایش در زمینه طراحی داخلی در واقع نوآورانه شایان توجه است. تا سال ۲۰۲۵، این خودروساز سوئدی قصد دارد ۲۵ درصد از مواد بهکار رفته در خودروهای جدیدش را از مواد بازیافتی و زیستمحیطی تشکیل دهد و تا سال ۲۰۴۰ به یک کسبوکار چرخشی کامل تبدیل شود.
با این هدف، شرکت Volvo از طریق سبد فناوری خودروهای خود در Bcomp سرمایهگذاری کرده است. Bcomp شرکتی سوئیسی است که ترکیبات سبکوزن با الیاف طبیعی و رزین اپوکسی را با عملکرد بالا توسعه میدهد. Volvo از مواد Bcomp بهطور گسترده در خودروی مفهومی برقی اخیر خود، استفاده کرده است. Bcomp ادعا میکند که در مقایسه با قطعات گرمانرم معمولی، ترکیبات مبتنی بر الیاف طبیعی آنها تا ۵۰ درصد سبکتر بوده، تا ۷۰ درصد کمتر از گرمانرم استفاده میکنند و تا ۶۲ درصد انتشار CO2 کمتری دارند. اگر این مواد وارد تولید انبوه شوند، تحولی بزرگ در نحوه بازیافت آذین داخلی خودرو ایجاد خواهند کرد. اما برای کسانی که به دنبال سطوح نرملمس هستند، این خبر بدی برای صنعت پلییورتان نیست، چرا که قاببندهای Bcomp را میتوان با مواد روکشی در تماس با سرنشین، از جمله چرم و چوب پنبه و هم¬چنین مواد حاوی پلییورتان مانند Alcantara، لایهچینی کرد.
خواهر Volvo به نام Polestarبه دلیل نوآوری در آذین داخلی شهرت دارد و بهعنوان اولین شرکتی که پارچه پلییورتان را به عنوان «چرم گیاهی» بازاریابی کرد، شناخته میشود. قطعات نرم داخلی خودروی مفهومی O2 Polestar شامل اسفنج، چسب، الیاف بافت سه بعدی و لایهچینی بدون بافت، همگی فقط از پلیاستر بازیافتی ساخته شدهاند که بهراحتی قابل بازیافتتر از پلییورتان است. این شرکت، همچون برادر بزرگترش، همچنین در حال بررسی استفاده از مواد ترکیبی الیاف طبیعی Bcomp است.
خودروساز آلمانی BMW در سالهای اخیر گامهای بزرگی به سوی زیست¬پایداری برداشته است (شکل 2). خودروی مفهومی چهار نفرهBMW i Vision Circular ، نمایی برقی از اینکه یک خودروی شاسیبلند در سال ۲۰۴۰ چه شکلی خواهد بود، ادعا دارد که آذین داخلی آن ۱۰۰ درصد قابل بازیافت است. این خودرو به طور کامل از مواد گرمانرم بازیافتی ساخته شده و فاقد مواد ترکیبی است و BMW طراحی داخلی و کل خودرو را به گونهای انجام داده که در پایان عمر مفیدش بهراحتی قابل تجزیه باشد و بازکاربرد آسانی داشته باشد. i Vision چشماندازی واقعبینانه از آنچه ما ۲۰ سال دیگر خواهیم راند را ارائه میدهد و تعهد BMW به توسعه اقتصاد چرخشی را بهوضوح نشان میدهد.
آینده تجملی: حشرات و میگو
سازنده خودروی Munich همچنین در حال توسعه مجموعهای از مواد قابل بازیافت و دوستدار محیط زیست برای استفاده در آذین داخلی خودروهاست، از جمله جلینه پایه قارچ (fungus-based mycelium)، الیاف کنف، ساقه کنف و پوسته ی سخت کیتوسانی که از غلاف سخت پوستان دریایی و حشرات تهیه میشود.
Audi که بخشی از گروه Volkswagen است، خودروساز آلمانی دیگری است که به دنبال اعتبار زیستمحیطی است. خودروی مفهومی شهری (Urbansphere) آن یک محیط آزمایشی است که به شرکت اجازه میدهد طیفی از مواد
زیستپایدار را بررسی کند. در حالی که برخی از مواد بسیار عجیب خودرو مانند روکشهای چوب ممرز (hornbeam veneer) زیستپایدار احتمالا به تولید نمیرسند، بالشتک صندلی بازیافتی Econyl از پلیآمید (PA) و پارچه گرانروی بامبو وارد تولید خواهند شد.
در حالی که بسیاری از تولیدکنندگان در مسابقهای برای رسیدن به ۱۰۰ درصد زیستپایداری شرکت کردهاند، ماده صندلی مصنوعی SofTex تولیدی Toyota (شکل 3)، برای استفاده در آذین داخلی خودروها مورد مناسبی به نظر میرسد. SofTex که از TPU ساخته شده، بهدلیل تولید حدود ۸۵ درصد کمتر انتشار CO2 و ۹۹ درصد کمتر ترکیبات آلی فرار (VOC) نسبت به چرم مصنوعی معمولی مشهور است. همچنین تنفسپذیری بالاتری نسبت به چرم سنتی دارد و خواص گرمایی بهتری دارد، به این معنا که مسافران در حال حرکت خنکتر خواهند ماند، زیرا این پارچه میتواند پرتوهای خورشید را بهطور موثرتری منعکس کند. برخلاف بسیاری از مفاهیم دیدهشده در اینجا، SofTex قبلا وارد یک خودروی تولیدی شده است: RAV4 جدید تویوتا.
Mercedes: چشماندازی از بازیافت
Mercedes Benz در حال تعیین سرعت برای مواد زیستپایداری است که در حال حاضر وارد تولید انبوه شدهاند. این شرکت آلمانی قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ میزان استفاده از مواد بازیافتی را در هر وسیله نقلیه را به ۴۰ درصد افزایش دهد. به عنوان مثال، خودروی برقی Vision EQXX (شکل 4) این شرکت در زمینه نوآوری داخلی زیستپایدار، چندین گام فراتر میرود. این خودرو در سراسر فضای داخلی حداقلی و پیشرفته خود، از مواد زیستپایدار و سبک وزن متعددی بهره میبرد که از قارچ گرفته تا بامبو، از کاکتوس گرفته تا ابریشم گیاهی تهیه شدهاند. صندلیها حاویMylo ، یک جایگزین چرم گیاهی ساخته شده از جلینه قارچ (مادهای که BMW نیز در حال آزمایش آن است) و Deserttex هستند که از الیاف کاکتوس پودر شده ترکیب شده با یک پایه زیستی پایدار ساخته شده است، در حالی که فرشهای کف از الیاف بامبو ساخته شدهاند.
سایر قسمتهای داخلی دارای مادهای به نام UBQ هستند، یک ماده بازیافتی که از هر چیزی در زبالههای خانگی و شهری جدا از فلزات و مواد معدنی ساخته میشود، اما شامل پوشکهای کثیف، پلییورتان، گرمانرمها و زبالههای غذایی نیز میشود. فرایند UBQ مواد آلی را به ساختارهای ذرهای آنها لیگنین، سلولز، الیاف و قندها تجزیه میکند، سپس آنها را در بستری از گرمانرمهای بازیافتی دوباره ترکیب میکند و ممکن است که بازیافت مجدد آنها در پایان عمر بالقوه دشوار باشد. به خاطر داشته باشید که مفهومVision EQXX، اگرچه یک خودروی تکساخت است، اما یک خودروی واقعی و قابل رانندگی است، نه یک چشمانداز نظری از آینده.
در نمایشگاه داخلی خودرو سال 2021 در Stuttgart، آلمان، یک تامینکننده تجهیزات اصلی به نام شرکت Continental، خودرویAmbienc3 (شکل 5) خود را به نمایش گذاشت که به دلیل استفاده از مواد روکش قابل تنفس و نفوذپذیر هوا Laif VyP این شرکت قابل توجه بود.Laif VyP که با استفاده از ترکیبی از اجزای وینیل و پلییورتان ساخته شده و از یک فرایند تولید با صرفهجویی در منابع و بهرهوری در مصرف انرژی بهره میبرد و کاملا زیستپایدار است که از هیچ جزء حیوانی استفاده نمیکند و ردپای سبز دارد. آیا این میتواند پایان راه چرم اصل باشد؟ همچنین شرکت Continental در یک کارخانه جدید تولید مواد سطحی در Pune هند سرمایهگذاری کرده است.
شرکت تامینکننده خودرو، گروه Antolin، یک زیرلایه برای سقف خودرو توسعه داده است که با شکلدهی گرمایی اسفنج پلییورتان با مواد ساخته شده از زبالههای پلاستیکی شهری و پس از مصرف و همچنین لاستیکهای فرسوده تولید میشود. حدود ۵۰ درصد از وزن سقف خودرو بازیافت میشود و ۱۰۰ درصد از پارچهها، ۷۰ درصد از اسفنج اصلی و ۷۰ درصد از قاب تقویتکننده پلاستیکی سقف باز خودرو، از زبالههایی به دست آمدهاند که به هیچ روش دیگری قابل بازیافت نیستند.
آیندهای بدون کربن
واضح است که تولیدکنندگان بزرگ خودرو بیش از پیش به نیاز به زیستپایداری، انتشار صفر کربن و اقتصاد چرخشی در بخش خودرو آگاه میشوند. و با این امر، نیاز به درک کامل تمام مواد اولیهای که در تولید هر قطعه در یک وسیله نقلیه به کار رفته است، افزایش مییابد.
نگاهی به این مجموعه از جدیدترین نوآوریها در فضای داخلی خودرو، گواه این است که خودروسازان بزرگ سخت در تلاش برای آیندهای زیستپایدار و بدون کربن هستند. مواد جدیدی مانند چندسازههای الیاف طبیعی، پلیآمید بازیافتی و روکش صندلیهای Econyl در مسیری پیشرو هستند که فضای داخلی خودروهای ما را تمیزتر و سبزتر میکند، اما این بدان معنا نیست که پلییورتانها دیگر نقشی در ساختار آنها نخواهند داشت.
در حالی که مواد مصنوعی صندلی SofTex تویوتا به درستی به دلیل تولید حدود ۸۵ درصد انتشار CO2 کمتر نسبت به چرم اصل و به دلیل بازدهی گرمایی بسیار بالاتر، مورد ستایش قرار گرفته است، هنوز از TPU ساخته میشود. بسیاری از خودروهای مفهومی، که با جدیدترین مواد پیشرفته پر شدهاند، هنوز از پلییورتان برای روکش صندلی و سطوح نرم استفاده میکنند، زیرا این بهترین راه حل است.
اما درست است که بگوییم بازیافت اسفنجهای پلییورتان از صندلیها و فضای داخلی خودرو همچنان یک چالش است، خودروسازان اکنون شروع به تاکید بیشتر بر بازیافت قطعات در پایان عمر خودرو کردهاند. بنابراین، اگرچه به احتمال زیاد پلییورتانها در آیندهای قابل پیشبینی بخشی از فضای داخلی خودرو باقی خواهند ماند، اما مواد اطراف آنها از نظر
زیستپایداری و بازیافت با دقت بیشتری مورد بررسی قرار خواهند گرفت و در نهایت، با بالغ شدن روشهای بازیافت شیمیایی، بازیافت خود پلییورتانها با گذشت زمان آسانتر و ارزانتر خواهد شد. به رغم مفاهیم خودروسازی که پیشبینی میکنند ما روی چندسازههایی از قارچها و پوستههای حشرات خواهیم نشست، به نظر میرسد که رابطه بین فضای داخلی خودرو و پلییورتانها هنوز به پایان نرسیده است.
منبع
Luke Ponsford, “PU drives on the road to eco-interiors”, International Urethanes Technology, June/July 2022, 26 to 28.