新冰箱氣味分析與改善探究

劉國海 沈劍 魯俊 達(dá)令 楊樂庭 李彬

合肥華凌股份有限公司 安徽合肥 230000

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)展和人們生活水平的日益提高，冰箱作為與消費(fèi)者生活息息相關(guān)的產(chǎn)品，用戶體驗(yàn)越來越重要，其中新冰箱的開箱異味也引起了消費(fèi)者的關(guān)注[1]。新冰箱異味會引發(fā)消費(fèi)者對材質(zhì)健康安全的質(zhì)疑，對產(chǎn)品品質(zhì)和形象有一定的負(fù)面影響。近年來，各冰箱品牌均收到不少用戶對新冰箱異味的差評與投訴，這個(gè)現(xiàn)象也成為了冰箱行業(yè)的共性問題。

異味評價(jià)的研究目前在汽車和家居行業(yè)得到了一定的發(fā)展，主要分為氣味感官等級評價(jià)和有害氣體成分分析兩個(gè)方向。各大汽車主機(jī)廠都有專業(yè)的嗅辨員團(tuán)隊(duì)，對汽車部件及整車按照等級評價(jià)表進(jìn)行評價(jià)，如大眾、雪鐵龍采用6級評價(jià)方法。此外，有害氣體成分分析在汽車領(lǐng)域得到應(yīng)用，其狹義上定義VOC包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛8類物質(zhì)，并明確規(guī)定了8種物質(zhì)的限值。

本文以市場上6款冰箱為研究對象，利用氣味評價(jià)方法對新冰箱氣味的現(xiàn)狀進(jìn)行摸底，并利用氣相色譜分析手段對氣味的主要構(gòu)成進(jìn)行了分析，進(jìn)一步確認(rèn)異味源頭。同時(shí)，新冰箱材料部件和整機(jī)的氣味改善探究也為后續(xù)研究提供了理論指導(dǎo)。

2 材料方法

2.1 氣味等級評價(jià)

氣味評價(jià)方法是一種基于人的嗅覺感官和舒適度的主觀評價(jià)。本文測評的冰箱為選自3個(gè)品牌的6款生產(chǎn)期超過3個(gè)月的新冰箱，測試員為參考國標(biāo)GB/T 14675篩選的6名嗅辨員。6名嗅辨員分別模擬用戶打開新冰箱的場景，按表1進(jìn)行氣味等級的評定，評定結(jié)果的計(jì)算方式為去掉一個(gè)最高分，去掉一個(gè)最低分后，計(jì)算算術(shù)平均值，取四舍五入后的整數(shù)值作為最終評定結(jié)果。

2.2 氣體成分分析

新冰箱異味往往由幾十種甚至更多的氣體種類組成，氣體成分分析雖然無法直接表征氣味等級，但可以幫助我們進(jìn)行氣味來源的分析，進(jìn)而為品質(zhì)改善提供支持。本文采用的氣體測試儀器為便攜式氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，整個(gè)分析過程包括氣體采集、吸附、解析、GCMS分析，分析判定采用的是半定量法。

3 結(jié)果分析

3.1 新冰箱氣味評價(jià)

本文選擇的6款機(jī)型氣味評價(jià)結(jié)果見表2。結(jié)果表明，3個(gè)品牌的6款機(jī)型在首次開門體驗(yàn)上氣味強(qiáng)度均是4級以上（有明顯的氣味，且令人反感），這在一定程度上反映了不少用戶投訴的問題。

3.2 新冰箱氣體成分分析

6款機(jī)型的氣體成分分析結(jié)果如表3所示。由表3看出，新冰箱內(nèi)含有的氣體種類有烷烴類、苯類、醛類和酯類。2-甲基丁烷、正戊烷和環(huán)戊烷的含量最高，一般用作發(fā)泡劑，主要來源于EPS防護(hù)泡沫材料；此外，冰箱用聚氨酯發(fā)泡材料雖然有內(nèi)膽阻隔，但不排除氣體分子通過拼接處擴(kuò)散，也有可能是來源之一。乙酸乙酯、苯乙烯、甲苯、乙苯、間二甲苯等成分含量次之，這些物質(zhì)都是重要的有機(jī)化工原料和工業(yè)溶劑，主要來源于冰箱內(nèi)的塑料部件和膠黏材料[2][3]，如HIPS內(nèi)膽、ABS內(nèi)膽、EPS泡沫、TPP膠帶、PE膠帶等。

圖1 材料部件氣味等級

表1 氣味強(qiáng)度等級

表2 新冰箱氣味評價(jià)結(jié)果

表3 氣體成分分析結(jié)果μg/m3

苯類和醛類往往對人體有危害，加上其他復(fù)雜的揮發(fā)性成分，不但會降低消費(fèi)者的喜愛度，而且會存在潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)[4]。

3.3 材料部件氣味分析

為了進(jìn)一步地了解新冰箱的氣味來源，本文選擇了一款冰箱進(jìn)行各部件的氣味評價(jià)，具體包括HIPS內(nèi)膽、PP抽屜、TPP膠帶、EPS泡沫、GPPS瓶框和PE膠帶，將部件按整機(jī)容積與使用重量等比例縮小至500 mL玻璃瓶，在70℃、2 h環(huán)境下激發(fā)，由嗅辨員按表1進(jìn)行氣味等級的評定，結(jié)果如圖1所示。

由圖1看出，EPS泡沫和HIPS內(nèi)膽是冰箱內(nèi)異味較嚴(yán)重的部件。主要原因是：（1）EPS泡沫和HIPS內(nèi)膽石油產(chǎn)品的衍生材料，有大量的殘余單體、著色劑、增塑劑、溶劑等會釋放出不同的味道；（2）冰箱HIPS內(nèi)膽在冰箱內(nèi)的使用量較大，且表面積大；（3）EPS泡沫中發(fā)泡劑沸點(diǎn)極低，容易揮發(fā)出氣味分子。PP抽屜和TPP膠帶氣味等級仍需要進(jìn)一步改善。

4 討論

新冰箱異味很大程度上是由于冰箱材料在長期存密閉空間中富集而來，在拆除防護(hù)后氣味會大大降低，隨著通電使用后氣味會更低甚至消失。然而，這種新冰箱異味會使得消費(fèi)者初次體驗(yàn)感較差，相關(guān)的改善研究也開始受到重視。

4.1 材料部件氣味改善

冰箱內(nèi)塑料件為ABS、HIPS、PP、GPPS等材料，其氣味主要來自于材料自身成分和多次加工中產(chǎn)生的小分子[5]，目前可考慮的改善手段為減少回料添加量、生產(chǎn)中增加抽提來提取小分子、粒子中增加除味劑或萃取劑、使用低殘單的原材料等。

冰箱內(nèi)使用EPS泡沫較為普遍，為改善異味可采取最直接的方法就是使用低氣味的防護(hù)材料，如紙塑、EPP泡沫、EPE泡沫。通過改善EPS泡沫件氣味相對困難，因?yàn)閷?shí)際生產(chǎn)中為保證EPS發(fā)泡成型的效率，發(fā)泡劑種類和含量相對固定，可考慮的改善手段主要是在熟化和烘干過程中延長時(shí)間，增加散味，泡沫在工藝過程中的發(fā)泡劑變化可參考圖2。

新冰箱內(nèi)的膠帶主要用于固定防護(hù)，膠水的氣味主要來自于溶劑，溶質(zhì)次之。目前可通過以下4個(gè)方面改善：（1）溶劑種類和配比，增加低氣味無害溶劑的使用；（2）涂覆基材的影響，開孔類基材（如海綿）會將溶劑吸收進(jìn)去，溶劑將更難揮發(fā)完全，使用閉孔類基材會明顯改善工藝過程影響；（3）工藝方法上促進(jìn)溶劑揮發(fā)，如加熱、吸附、真空等；（4）使用無溶劑或水性類膠水能夠從根本上杜絕溶劑。

4.2 整機(jī)氣味改善

整機(jī)氣味的改善除了通過改善冰箱各組成材料部件的氣味，還可以通過除味塊吸附、香味遮蓋、觸媒除味等[6][7]。除味塊除味最普遍的就是炭塊除味，其可以有效地吸附氣味分子，但存在吸附飽和和二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。香味遮蓋在整機(jī)氣味等級較低的時(shí)候還是有一定效果，但在氣味等級較高時(shí)難以遮蓋原有氣味，可能會帶來更難聞的混合氣味。觸媒除味對大分子氣體有一定的吸附分解作用，但對烷烴類小分子的分解作用有限，凈味效果也大打折扣。

5 結(jié)論

本文以市場上6款新冰箱為研究對象，通過氣味評價(jià)和氣體成分分析，探究了冰箱異味來源，并探討了材料部件和整機(jī)氣味改善的方法。主要結(jié)論如下：

（1）3個(gè)品牌的6款新冰箱在首次開門體驗(yàn)上氣味強(qiáng)度均是4級以上。

圖2 EPS泡沫在工藝過程中發(fā)泡劑含量變化

（2）新冰箱內(nèi)含有的氣體種類有烷烴類、苯類、醛類和酯類。2-甲基丁烷、正戊烷和環(huán)戊烷的含量最高，主要來源于EPS防護(hù)泡沫材料；乙酸乙酯、苯乙烯、甲苯、乙苯、間二甲苯等成分含量次之，主要來源于冰箱內(nèi)的塑料部件和膠黏材料。

（3）EPS泡沫和HIPS內(nèi)膽是冰箱內(nèi)異味較嚴(yán)重的部件。

（4）新冰箱氣味改善除了可以通過改善各組成材料部件的氣味，還可以通過除味塊吸附、香味遮蓋、觸媒除味等整機(jī)除味方法。

本文的研究主要針對篩選的6款冰箱，可能存在一定的局限性，后續(xù)會進(jìn)行進(jìn)一步的研究與補(bǔ)充。