汽车内饰件挥发性有机化合物散发的影响因素研究

熊芬 黄江玲 刘丹丹 赵怡青 姚响林430058) (东风汽车公司技术中心,武汉

Automobile Technology & Material - - MATERIAL APPLICATION -

2 000 L VOC)摘要:采用 袋子法作为零部件挥发性有机化合物( 的试验方法,研究检测温VOC度、零件材料种类、工艺、零件表面积及质量对零件 的影响,测试结果表明,温度提高可加VOC VOC速乘员舱内零部件 的挥发,同时环保材料的应用对整车 挥发的改善明显。最后,根据温度、材料种类、零件表面积等方面对车用材料的选择给出了可行性建议。VOC关键词: : 袋子法 温度 材料U467.3 B Doi:10.19710/j.cnki.1003-8817.20170138中图分类号: 文献标识码: 1 前言

为满足消费者对汽车舒适性的要求,生产企业不断改进汽车内饰结构设计,使用更多的新技术、新材料、新工艺,尤其是大量应用非金属材料和黏合剂,导致车内污染物积聚,危害人体健康。Volatile Organic Com⁃车内挥发性有机化合物( pounds,voc)和异味已经成为消费者投诉最为集2011 GB/T 27630中的问题之一。 年, 《乘用车内空气质量评价指南》发布,对乘用车内散发的苯、甲8苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛 种有机挥发物提出了限值要求。VOC由于目前中国整车 的测试标准温度为常25 ℃,温 而车辆使用环境的温度差异较大,如夏季65 ℃ VOC密闭的车内温度可达 以上,车内 浓度升VOC高快,由此可见高温对车内 挥发的影响非常VOC明显,而车内 的散发主要来源于汽车内饰 1979—),作者简介:熊芬( 女,高级工程师,硕士,研究方向为非金属材料技术。 VOC件。目前,针对零部件的 检测标准尚未发布, 1 m3大部分整车企业采用日系袋子法或欧系 舱40 ℃ 60 ℃ 65 ℃ 80 ℃法,试验温度包括 、 、 、 等。本文从汽车内饰零部件角度出发,研究汽车内饰件VOC散发的影响因素。

2 试验研究2.1 试验对象和条件

1本文的研究对象及其材料组成如表 所示,试2验条件如表 所示。

2.2 试验方法

将零部件总成放入密封的聚四氟乙烯采样袋

60%中,充入 体积的氮气,采样袋放入环境舱中按Tenax照规定时间进行高温处理后,采用 管采集采-样袋内的挥发性有机物,使用热脱附仪 气相色谱ATD- GCMS) Tenax质谱联用仪( 对 管采集的气体DNPH进行定性和定量分析;采用 管采集采样袋内HPLC)的醛酮类物质,使用高效液相色谱仪( 对DNPH管采集的气体进行定性和定量分析。测试1方法如图 所示。

3 试验结果分析3.1 温度的影响

零部件测试温度依据夏季整车在阳光下暴晒所达到的车内温度设定,车身腰线以上的零件长时间受高温的影响,对温度的敏感度高,采用的测60 ℃ 65 ℃,试温度为 或 腰线以下的零件采用的测40 ℃ VOC试温度为 。为更准确地反映温度对零件40 ℃ 65 ℃ 65 ℃ 80 ℃散发的影响,进行 和 以及 和 两VOC个温度段的零部件 挥发量对比分析。3.1.1 40 ℃ 65 ℃与 的影响按照日系袋子法的测试标准及试验时间要求VOC探讨相同挥发时间下温度对车内零件 挥发的影响,考察对象为前地板地毯和顶棚总成。地毯总VOC 2 3成、顶棚总成 挥发对比分析分别如图 、图 、4 2图 所示。由图 可以看出,温度的变化对甲苯、二 甲苯、苯乙烯、甲醛和乙醛的影响较大。除甲醛外,

10其他几种化学物质含量均呈现 倍以上的增长,

40℃ 65 ℃特别是苯乙烯在 时未检测到,而在 时检

139 μg/m3 3测出 的含量。由图 可知,在温度不变的情况下,随时间增加,其挥发物仍然有增加的趋

4势。由图 可以看出,顶棚总成甲苯、二甲苯、甲醛和乙醛挥发量随温度的升高而增加。顶棚的制造工艺一般分为干法和湿法,干法采用胶膜,而湿法采用胶黏剂,湿法工艺有一步法和二步法,主要与生产工艺及产品的厚度、材料面密度有关。现行成熟工艺采用湿法一步法,使用水性胶黏剂达到产品VOC

管控的要求。 3.1.2 65 ℃ 80 ℃与 的影响VOC考虑零件高温状态下对整车 贡的献度,以座椅总成为对象,研究整车高温与常温的影响。VOC 5后排座椅总成 变化情况如图 所示,温度对甲醛的变化影响最大。试验座椅表面材料为超纤,由于超纤表面喷有处理剂,可以提高皮革结构稳定性和耐磨稳定性,这种类似于涂层的材料为溶

剂型,往往含有苯系物,因此,甲苯和乙苯在温度升高时逐步挥发。醛类物质主要来源于座椅泡沫,因此建议筛选出适当的化工材料和配方,如聚氨酯皮革表层的涂饰剂乙二醇单丁醚、二乙二醇丁醚,可促进成膜,是一种环保型助剂,建议减少其使用量,同时使用无溶剂双组分的皮革发泡浆料,或使用脱挥设备脱除。座椅泡沫采用聚醚低聚物,可能造成聚醚多元醇合成单体的残留,建议使用高分子量、低挥发性的聚醚多元醇,或用高品质、低挥发的多元醇原料。使用偶氮二异丁腈作为引发剂,建议减

AC少添加量,或用 发泡剂代替。

25 ℃,16 h 3.1.3 VOC温度对整车 的影响为验证零部件温度与整车温度变化的对应关HJ/T 400— 2007系,按 《车内挥发性有机物和醛酮ISO 12219类物质采样测定方法》[1]的要求以及 《道VOC路车辆内空气》[2]的高温 测试条件,进行了零部件和整车常温与高温条件下的对比分析。从图6 VOC可以看出,整车 种类随温度变化与零部件VOC变化趋势保持一致,高温状态(即车内温度65 ℃) VOC 60%下,其 相比常温条件下提高 以上。

3.2 材料种类的影响

3.2.1 VOC复合材料对 的影响传统车型行李箱地毯应用的材料为纤维板、PP VOC蜂窝板,除影响产品感知质量外,对车内PHC的贡献比较大,应用 材料可极大改善整车VOC的水平。 VOC 7 7复合材料的 挥发情况如图 所示,从图PP PHC可以看出,纤维板、 蜂窝板以及 材料的VOC PHC检测的差异较大。 材料的甲苯、甲醛和TVOC含量远低于其他两种材料。早期纤维板材料含有大量的溶剂性胶,胶的种类为酚醛树脂,对VOC生产环境以及零件 都有极大影响。车内地毯VOC挥发量较高,这与其制造过程中使用的粘结材料酚醛树脂直接相关,酚醛树脂胶粘剂采用的合成原料为甲醛,若反应不完全,胶粘剂中会含有PP游离甲醛,并在使用过程中释放。 蜂窝板相比于纤维板,其原材料基材本身有改善,使用的胶水PHC变成了聚氨酯类的溶剂性胶水。 为夹层结构,它以芯材为基板,上、下复合面层,表面复合装饰层而成。根据产品需要,其表面装饰层可以复PVC合面料、无纺布和 革等材料。面层材料通常PU采用玻纤或碳纤维毡材料喷涂 组合料。芯材可采用蜂窝纸板,因其强度高、可压缩且运输成本低,一些平面形状的产品(如备胎盖板和搁物板) VOC大多采用蜂窝纸板。喷涂胶多为热熔胶。在PHC释放量方面, 的甲醛、甲苯数据均低于纤维TVOC板,对 的改善效果也非常明显。 3.2.2 VOC塑料材料对 的影响随着汽车产品设计能力及功能要求的提升, PET行李箱装饰件也由原来的 毛毡变更为改性热塑性材料。两种材料在成型工艺、材料本身特点VOC等方面的差异造成了其 挥发量的差异性。改性热塑性材料通常采用普通注塑工艺,且注塑过180~220 ℃,程的温度高达 注塑过程中低分子的挥PET发物均可以通过注塑工艺排放出去,而 毛毡材料往往会添加大量的胶黏剂,通常为溶剂性胶黏剂,生产工艺也是热压复合方式,一般通过红外加热原材料,通过冷模热压而成。由此可以看出,

复合材料的甲醛较热塑性塑料高很多。VOC 7 8塑料材料的 挥发情况如图 所示,从图来看,材料种类的变更特别是采用复合型的原材料,零件的苯系物或者醛类物质相比热塑性塑料VOC高很多,这也是整车 的主要来源之一。 3.2.3 VOC整车 的变化影响VOC VOC通过低 、低气味材料的应用,整车 的VOC水平相比采用非环保材料的 值有所改善,特别是甲苯、苯乙烯、甲醛和乙醛的含量下降明显, 70% 9下降比例达 以上,如图 所示。因此,整车VOC VOC改善的方法在于原材料定义,材料的 含量下降,使用环保材料生产的零部件,在保证生产VOC工艺环保的基础上,可确保整车 浓度的下降。 图9 变更材料后整车VOC变化3.3 零件质量及表面积对VOC的影响3.3.1 仪表板总成VOC为研究零件质量及表面积对整车 的贡献VOC度,对不同车型同一零件的 进行了同条件下VOC 10的袋子法 检测,测试结果如图 所示。随着零件质量的增加,甲苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛和乙3醛的挥发量均增加。同时,对此 个车型的零件表面积进行了测算,发现苯系物与零件表面的挥发无规律对应关系,但甲醛和乙醛含量随着零件在3车内展开面积的增加而增加。 款车型仪表板总1成的材料及工艺不同:车型为改性聚丙烯注塑2 TPO PP 3件,车型 为 表皮与 吸塑成型,车型 为搪PVC塑 发泡型。由此可见,同条件下的醛类受零 件表面积的影响较大,表面积越大,车内的挥发量也越大。 3.3.2 密封条总成EPDM,密封条的材料主要是 由于成型过程中添加了大量增塑剂、润滑剂等助剂改善材料的耐溶剂、耐老化等性能,其添加的助剂多为小分子化11合物,在高温条件下缓慢释放。从图 中可以看VOC出,零件的质量及表面积对 的挥发有着不同程度的对应关系。

11图 中,苯乙烯、乙苯和二甲苯挥发量随质量的增加呈上升趋势,而甲苯和苯则无规律对应关系。通过车型零件材料组成分析可知,这是由于合成橡EPDM胶中硫化剂、防老剂等配方对 的影响造成的。甲醛和乙醛同样随零部件表面积的增加而增加。

4 结束语

从本文的试验数据可知:随温度提高,车内零VOC VOC件 挥发加速;复合材料因其工艺特点, 较VOC塑料件的挥发量高。在车型 管控过程中,复合材料类可列为高危风险零件,同时,零件的表面VOC积也直接影响 的挥发。 VOC从改善零部件 的角度来看,选择合适温度、少挥发的材料、少带入的工艺则尤为重要。建议整车厂在材料定义阶段明确材料种类,推广使VOC用低 材料,提高整车车内空气质量。参考文献: [1] .国家环境保护总局车内挥发性有机物和醛酮类物质采: HJ/T 400—2007[S]. :样测定方法 北京 中国环境科学, 2008.出版社[2] ISO. Interior Air of Road Vehicles: ISO 12219[S]. Switzer⁃ land: ISO, 2012.

Newspapers in Chinese (Simplified)

Newspapers from China

© PressReader. All rights reserved.