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      一種裝置對車內VOC和氣味的影響研究

      2019-01-04 01:52:42馬立璞馬國蓮張忠輝MaLipuMaGuolianZhangZhonghuiCuiBing
      北京汽車 2018年6期
      關鍵詞:頂棚氣味方案

      馬立璞,馬國蓮,張忠輝,崔 冰 Ma Lipu,Ma Guolian,Zhang Zhonghui,Cui Bing

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      一種裝置對車內VOC和氣味的影響研究

      馬立璞,馬國蓮,張忠輝,崔 冰 Ma Lipu,Ma Guolian,Zhang Zhonghui,Cui Bing

      (北京汽車研究總院有限公司 越野車研究院試驗部,北京 101300)

      介紹影響車內VOC和氣味的來源和影響因素,針對車內VOC超標和氣味較重的情況,提出優(yōu)化方案,即在頂棚總成中放置VOC和氣味導出裝置,將車內產生的VOC和氣味及時導出到車外;選擇有代表性的3款車,對優(yōu)化前后的車內VOC和氣味進行試驗,并對試驗數據進行分析說明,驗證了優(yōu)化方案的有效性。

      整車VOC;整車氣味;優(yōu)化方案

      0 引 言

      VOC(Volatile Organic Compounds,揮發(fā)性有機化合物)是影響車內空氣質量的重要原因,主要包括烷烴、烯烴、芳烴、醛類或酮類[1-2]等物質,具有特殊的刺激性氣味,而且部分已被列為致癌物。當車內VOC達到一定濃度時,短時間內人會感到頭痛、惡心等,嚴重時會出現抽搐,并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統(tǒng),對人體健康產生重大危害[3]。我國已經于2011年10月27日發(fā)布了GB/T 27630—2011《乘用車內空氣質量評價指南》,對乘用車室內VOC規(guī)定了限值[4-5],該標準已于2017年列入汽車強檢項目,車內VOC滿足該標準后方可銷售,且適用召回條例,各大主機廠已采取措施加強對整車VOC限值的控制。

      1 VOC和氣味來源及影響因素

      1.1 VOC和氣味來源

      VOC和氣味的來源主要有:

      1)加工用助劑(添加劑):在產品生產或加工過程中所需添加的各種輔助化學品,如發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑和阻燃劑等,主要存在于皮革、面料、發(fā)泡、隔音吸音材料等;

      2)合成助劑:單體制備合成樹脂、合成橡膠等高分子材料過程所需要的助劑,如阻聚劑、引發(fā)劑、乳化劑和分散劑,主要指內飾零部件所用的膠黏劑類;

      3)降解:高分子材料在熱氧作用下降解所產生的VOC,主要涉及注塑類零部件;

      4)倉儲污染:倉儲環(huán)境中交叉污染。

      1.2 VOC和氣味的來源分析

      1.2.1 VOC和氣味貢獻量分析

      對車內VOC和氣味貢獻量較多的汽車內飾零部件有副儀表板、車門板、地毯、頂棚(頂蓋)、隔音墊、座椅、線束等。

      1.2.2 VOC和氣味來源分析

      汽車內飾零部件VOC和氣味的主要污染物及來源見表1。

      表1 主要污染物及來源

      名稱主要污染物來源 地毯乙醛EVA發(fā)泡層 甲醛、苯系物膠黏劑 座椅甲苯、二甲苯、乙醛PUR 甲醛面料 紡織品甲醛面料生產助劑(阻燃、防皺劑) 塑料乙醛、甲醛PP原料 涂料甲苯、二甲苯合成樹脂

      續(xù)表1

      名稱主要污染物來源 工藝膠甲醛、苯系物溶劑 塑料產品芳香烴類氣味高分子中間體 橡膠產品硫磺類氣味硫化工藝引起 毛氈產品醛類刺激性氣味膠黏劑引起 瀝青產品芳香烴類氣味雜環(huán)類原料引起 皮革產品醛類刺激性氣味、動物皮毛類氣味附加劑引起 線束產品芳香烴類氣味增塑劑、潤滑劑引起 涂料產品溶劑類氣味添加劑引起

      1.3 VOC和氣味的影響因素

      車內VOC和氣味的影響因素多種多樣,大致歸為以下幾類。

      1.3.1 選材因素

      傳統(tǒng)材料,比如備胎蓋板常用的木粉板、麻纖維板,隔音墊用的再生PU、再生PET,阻尼板常用的瀝青,密封條常用的EPDM等傳統(tǒng)材料,往往會造成VOC超標、氣味性較大,但若采用PP長玻纖蜂窩板、純凈直立棉、雙組份棉、聚烯烴、TPO、TPE、天然生物基材料、聚丙烯材料、輕質GMT材料、淀粉、聚乳酸類、纖維素類生物工程塑料等環(huán)保材料,零部件的VOC和氣味會降低很多。

      1.3.2 生產工藝

      傳統(tǒng)工藝,如后備廂蓋板和隔音墊的膠水粘結工藝、頂棚的包邊膠黏工藝、側圍內飾板的真皮/面料包覆、扶手飾條的噴漆、模具中脫模劑防銹劑的使用、模溫高低、熟化時間、注塑溫度、注塑壓力等,都會影響VOC和氣味。

      1.3.3 下線時間

      隨著放置時間的增加,車內大部分VOC物質和氣味呈現下降趨勢,一個月左右后,VOC和氣味衰減速度減緩。

      1.3.4 內飾零部件存儲方式

      裝車前的零部件存放環(huán)境及存放時間是影響車內VOC和氣味的重要因素。延長零部件存放時間、保持適當存放間隔、加強通風、冬季提高存放環(huán)境溫度、合適的樣件包裝等均有利于VOC和氣味的釋放。

      1.3.5 季節(jié)因素

      夏日溫度較高,陽光暴曬后車內VOC和氣味急劇上升,令消費者難以接受;冬日溫度較低,日曬強度較小,車內VOC和氣味相對較弱。

      車內VOC和氣味一旦出現不合格,整改方案要兼顧可操作性、成本可控性、技術可行性等,往往難度較大。選材和加工制造工藝一般量產后很難改變,下線時間和樣件存儲方式受主機廠裝車時間和數量限制難以操控,季節(jié)因素更是不可控。提出一種簡便易操作的改進方案,即在頂棚總成中放置一種VOC和氣味導出裝置,將車內產生的VOC和氣味及時導出至車外,以降低車內VOC和氣味。此改進方案避免了上述困難,并通過數據驗證了改進效果。

      2 試驗設備介紹

      試驗設備見表2。

      表2 試驗設備

      3 試驗方法及改進方案

      選3款有代表性整車,試驗車輛信息見表3,分別在改進方案實施前后進行VOC和氣味檢測。

      表3 車輛信息表

      3.1 改進方案實施前

      1)去除受檢車輛內部表面覆蓋物,并將受檢車輛放入采樣環(huán)境艙中;

      2)將受檢車輛車門、車窗完全打開,靜置6 h;

      3)安裝好采樣裝置,關閉所有的車門和車窗,車輛密封16 h;

      4)采集車內樣品,用鋁箔紙密封,低溫(<4℃)保存;

      5)由3名氣味評價員分別在左前、右前、后中座椅位置評價車輛氣味等級;

      6)用GCMS(Gas Chromatography Mass Spectrometry,氣質聯(lián)用儀)和HPLC(High Performance Liquid Chromatography,高效液相色譜儀)對樣品進行檢測,確定VOC和TVOC含量。

      3.2 改進方案的實施及成果

      實施方案中車輛頂襯飾板總成主要由氣體通路、排風系統(tǒng)、氣體檢測裝置、溫度傳感器、排風電機、單向導通閥等構成;主要功用是通過在飾板本體上設置氣體通路,氣體通路內設置排風系統(tǒng),氣體檢測裝置和溫度傳感器用于控制排風系統(tǒng)工作,以將車內空氣排到車外,保證車內空氣指標和車內溫度,保護乘車人員健康。

      3.3 改進方案實施后

      在車輛頂棚中安裝VOC和氣味導出裝置3天后,按照改進方案實施前的步驟檢測VOC含量和評價氣味等級。

      4 試驗結果及數據分析

      4.1 VOC的變化

      3種車型優(yōu)化方案實施前、后的VOC對比,如圖1~3所示。

      圖1 C級轎車車內VOC變化圖

      圖2 小型SUV車內VOC變化圖

      圖3 豪華越野車車內VOC變化圖

      通過對比可以看出,優(yōu)化方案實施前,3款車型車內VOC較高,且部分物質超出了國標限值要求;優(yōu)化方案實施后,車內VOC顯著下降,且都低于國標限值要求。

      3種車型優(yōu)化方案實施前、后的TVOC對比如圖4所示。

      圖4 TVOC變化圖

      優(yōu)化方案實施后,3款車型的TVOC均有大幅度下降。

      4.2 氣味等級的變化

      在車輛頂棚內部安裝VOC和氣味導出裝置后,氣味等級變化如圖5~7所示。

      圖5 C級轎車氣味等級對比圖

      圖6 小型SUV氣味等級對比圖

      圖7 豪華越野車氣味等級對比圖

      從圖中可以看出,采用改進方案后,轎車車內氣味等級下降0.5~1.0個等級,小型SUV車內氣味等級下降0.5~1.0個等級,豪華越野車車內氣味等級下降0.5~1.5個等級。可見,該優(yōu)化方案能夠較大幅度降低車內氣味。

      5 結 論

      1)通過試驗數據對比和分析,優(yōu)化方案的實施能夠顯著降低車內8項有毒有害物質,也能大幅減少車內的TVOC含量;

      2)采用改進方案后,整車氣味等級平均下降1.0個等級,且豪華車型氣味等級下降明顯;

      3)在頂棚中安裝VOC和氣味導出裝置,能夠將車內產生的VOC和氣味及時導出至車外,從而有效降低車內VOC和氣味等級;試驗結果證明該方案是一種良好的優(yōu)化方案。

      6 試驗能力展望

      目前VOC試驗能力已經初步建成,整車VOC環(huán)境艙的建成對現已開發(fā)、正在開發(fā)車型項目整車VOC試驗和氣味評價試驗,對整車車內空氣質量改善起到了很好的數據支持和促進產品開發(fā)的作用,推動了車內空氣質量的提升。隨著2018年實施的整車VOC限值強制標準及零部件VOC試驗標準征求意見稿,我國自主品牌各大汽車主機廠都在采取措施積極應對。因此,零部件VOC試驗已成為汽車產品開發(fā)過程中必不可少的重要環(huán)節(jié),籌建零部件VOC采樣艙迫在眉睫。未來零部件采樣艙(具備環(huán)境模擬功能)的建成將完善現有試驗能力,將對開展非金屬內飾件的VOC試驗,包括樣件的開發(fā)和問題驗證,起到積極的促進作用,保證車輛的內飾環(huán)保性符合國標要求。

      [1]陳振賀,方小丹,何萬清,等. 超高效液相色譜法測定餐飲油煙中的十五種醛酮[J]. 分析試驗室,2014,33(10):1211-1215.

      [2]周志軍,劉應希,曾俊寧,等. 空氣中13種醛酮類有機污染物的高效液相色譜同時測定法[J]. 環(huán)境與健康雜志,2005,22(4):297.

      [3]唐建輝,王新明,馮艷麗,等. 大氣中C1~C10羰基化合物的分析測定[J]. 分析化學研究簡報,2003,31(12):1468-1472.

      [4]乘用車內空氣質量評價指南征求意見稿:GB/T 27630—2016 [S].

      [5]車內揮發(fā)性有機物和醛酮類物質采樣測定方法:HJ/T 400—2007[S].

      2018-09-10

      1002-4581(2018)06-0035-04

      U463.83

      A

      10.14175/j.issn.1002-4581.2018.06.011

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