環(huán)境對車內(nèi)VOC影響的研究

鐘廣亮，周 鍇，王 卓，安林林，王曉旭 Zhong Guangliang，Zhou Kai，Wang Zhuo，An Linlin，Wang Xiaoxu

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環(huán)境對車內(nèi)VOC影響的研究

鐘廣亮，周 鍇，王 卓，安林林，王曉旭 Zhong Guangliang，Zhou Kai，Wang Zhuo，An Linlin，Wang Xiaoxu

（北汽集團(tuán)越野車研究院，北京 101300）

主要介紹汽車所處環(huán)境對車內(nèi)VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）的影響，對車輛在不同靜止時(shí)間、不同光照條件下車內(nèi)VOC的不同進(jìn)行對比研究，探索汽車所處環(huán)境對車內(nèi)VOC的影響，從而更科學(xué)、客觀地評價(jià)車內(nèi)空氣質(zhì)量，對車內(nèi)空氣質(zhì)量問題給出應(yīng)對策略。對日常人們使用汽車的狀態(tài)進(jìn)行模擬，進(jìn)行車內(nèi)VOC數(shù)據(jù)測試，對比分析模擬測試方法與國標(biāo)測試方法的差異，規(guī)范人們對車內(nèi)VOC的正確認(rèn)識，為提高車內(nèi)空氣質(zhì)量研究提供經(jīng)驗(yàn)。

VOC；光照；時(shí)間；對比

0 引 言

車內(nèi)空氣質(zhì)量越來越引起消費(fèi)者和各個(gè)主機(jī)廠的關(guān)注，國家于2011年發(fā)布GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》，并計(jì)劃2017年底修訂成強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。車內(nèi)氣味及有毒環(huán)境的投訴越來越多，給汽車產(chǎn)品的品牌形象造成很大影響，在消費(fèi)者滿意度和關(guān)注項(xiàng)調(diào)查中，氣味性在各車型中都位列前3位。

目前，國內(nèi)外主機(jī)廠對車內(nèi)VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）均投入大量人力和試驗(yàn)設(shè)備，進(jìn)行多年的研究和管控，主要應(yīng)對國標(biāo)法規(guī)，針對汽車實(shí)際使用情況從消費(fèi)者角度進(jìn)行研究與改進(jìn)。在日常情況下，汽車經(jīng)常停放在露天場所，經(jīng)歷夏日暴曬后車內(nèi)溫度不止是國標(biāo)設(shè)定的25 ℃，在此條件下車內(nèi)VOC會(huì)隨之升高；而且通常人們并不是每16個(gè)小時(shí)就會(huì)使用汽車一次。汽車的各種不同放置環(huán)境及使用條件對車內(nèi)VOC產(chǎn)生何種影響，即是研究的內(nèi)容，也為按照消費(fèi)者實(shí)際使用需求來提高車內(nèi)空氣質(zhì)量提供對策。

1 檢測車內(nèi)VOC模擬環(huán)境參數(shù)設(shè)定

影響車內(nèi)VOC濃度的環(huán)境參數(shù)主要有3個(gè)：汽車車內(nèi)空氣及各零部件溫度、汽車封閉靜止時(shí)間和陽光照射能量。

1.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備

1）驗(yàn)車準(zhǔn)備

選取3輛不同內(nèi)飾材料的樣車，每輛樣車均為由OTS（Off Tooling Sample，工裝樣件）按照正常總裝工藝制造的新車（行駛里程不超過50 km，下線日期在15±5天內(nèi)）。其他事項(xiàng)符合HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》對樣車的要求。

2）環(huán)境倉設(shè)置

（1）環(huán)境溫度：25.0 ±1.0 ℃；

（2）環(huán)境相對濕度：50%±10%；

（3）環(huán)境氣流速度≤0.3 m/s；

（4）環(huán)境污染物背景濃度值：甲苯濃度≤0.02 mg/m3、甲醛濃度≤0.02 mg/m3；

（5）環(huán)境倉內(nèi)通風(fēng)良好，空氣置換率應(yīng)為每小時(shí)2次或更高。

3）加熱系統(tǒng)

按照ISO 12219—1—2012《道路車輛的內(nèi)部空氣—第1部分：整車試驗(yàn)室—測定車廂內(nèi)部揮發(fā)性有機(jī)化合物的規(guī)范與方法》設(shè)置紅外加熱器裝置。

4）采樣設(shè)備

按照HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》來設(shè)置采樣泵、采樣管、導(dǎo)氣管和采樣點(diǎn)。

1.2 國標(biāo)檢測車內(nèi)VOC的采樣過程

國標(biāo)HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》中檢測車內(nèi)VOC的采樣過程見表1。

表1 國標(biāo)法采樣過程

參 數(shù)參數(shù)值 模式平衡模式靜止模式 車輛門窗全開門窗全閉 時(shí)間/h 2 16.5 環(huán)境設(shè)置/℃25 25 車內(nèi)空氣采樣（樣本采集）30 min∣---→（樣本采集）30 min∣---→ 環(huán)境空白采樣（樣本采集）30 min∣---→ 時(shí)間軸---------------→---------------------→

溫度檢測包括采樣時(shí)車內(nèi)空氣溫度、前排座椅坐墊上表面中心位置表面溫度和儀表板上表面中心位置表面溫度。

1.3 模擬光照試驗(yàn)方法檢測車內(nèi)VOC的采樣過程

模擬光照試驗(yàn)方法檢測車內(nèi)VOC的采樣過程見表2。

表2 模擬光照法采樣過程

參 數(shù)參數(shù)值 模式平衡模式靜止模式光照模式 車輛門窗全開門窗全閉門窗全閉 時(shí)間/h 2 16.5 4.5 環(huán)境設(shè)置25℃25℃ISO 12219—1—2012中400±50 W/m2模擬光照射 車內(nèi)空氣采樣（樣本采集）30 min ∣---→（樣本采集）30 min∣---→ 環(huán)境空白采樣（樣本采集）30 min ∣---→ 時(shí)間軸--------------→---------→----------------→

溫度檢測位置與國標(biāo)法下完全一致。

1.4 樣品分析

按照HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》附錄B和附錄C中揮發(fā)性有機(jī)組分分析方法（熱脫附/毛細(xì)管氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法）、醛酮組分測定方法（固相吸附/高效液相色譜法）分析苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛成分含量，并計(jì)算車內(nèi)相應(yīng)氣體濃度。

2 車內(nèi)VOC檢測數(shù)據(jù)對比

按照國內(nèi)通行技術(shù)要求采用HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》對GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》中要求的8種有機(jī)物進(jìn)行檢測，結(jié)果見表3。

表3 國標(biāo)法下VOC檢測數(shù)據(jù) mg/m

樣車揮發(fā)濃度 苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯甲醛乙醛丙烯醛 車A0.0540.1440.1720.3820.0600.0370.0250.000 車B0.0010.0500.0140.0400.0060.0210.0200.000 車C0.0000.0260.0550.1850.0270.0000.0000.000 車D0.0020.0350.0070.0270.0060.0050.0030.000 車E0.0220.0110.0360.0000.0140.0000.0000.000

各位置溫度檢測見表4。

表4 溫度測量值 ℃

車內(nèi)溫度測量值 空氣溫度25 座椅表面溫度25 儀表板表面溫度25

按照模擬光照試驗(yàn)方法對GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》中所要求的8種有機(jī)物進(jìn)行檢測，結(jié)果見表5。

表5 模擬光照法下VOC檢測數(shù)據(jù) mg/m

樣車揮發(fā)濃度 苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯甲醛乙醛丙烯醛 車A0.2941.0683.3937.8392.6950.7190.2550.000 車B0.0040.2000.0600.1560.0220.2020.0850.000 車C0.0590.1460.3311.0290.5310.4050.0670.000 車D0.0040.1340.0230.0860.0140.1550.0720.000 車E0.1100.0930.2010.0200.4500.0840.0000.000

各位置溫度檢測見表6。

表6 溫度測量值 ℃

車內(nèi)溫度測量值 空氣溫度55 座椅表面溫度65 儀表板表面溫度80

GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》中8種有機(jī)物限值是按照HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》中試驗(yàn)方法的要求，不適用于更嚴(yán)格的模擬光照試驗(yàn)方法。

兩種測試結(jié)果數(shù)據(jù)對比見表7。

表7 模擬光照法與國標(biāo)法檢測結(jié)果的比值

樣車比值 苯甲苯乙苯二甲苯苯乙烯甲醛乙醛丙烯醛 車A572021451910— 車B44444104— 車C—66620——— 車D243323124— 車E586—32———

注：—為國標(biāo)法下未檢測到。

對于車內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)溫度，經(jīng)過模擬光照后各監(jiān)測點(diǎn)溫度顯著升高。光線直射區(qū)的儀表板表面溫度升高最多，車內(nèi)空氣溫度達(dá)到高溫55 ℃，與一般夏季車輛受日曬后的情況較為一致。

對于有機(jī)物苯，在常溫狀態(tài)下未檢測到或檢測到的數(shù)值極低，在光照狀態(tài)下車A、車B、車C均檢測到。苯的揮發(fā)性受車輛內(nèi)飾材料影響大，光照狀態(tài)下濃度是常溫狀態(tài)下4～6倍，揮發(fā)性增強(qiáng)。

對于有機(jī)物甲苯、乙苯和二甲苯，光照狀態(tài)下濃度高于常溫狀態(tài)，且揮發(fā)性受光照加強(qiáng)和溫度升高而增強(qiáng)。

對于有機(jī)物苯乙烯，車A、車B和車C的數(shù)值不一樣。苯乙烯揮發(fā)性受車輛內(nèi)飾材料影響大。

對于有機(jī)物甲醛，車A、車B和車C的數(shù)值不一樣，受車輛內(nèi)飾材料影響大，其中車A、車B中兩種方法檢測結(jié)果的比值達(dá)到19倍和10倍，甲醛揮發(fā)性因光照加強(qiáng)和溫度升高而增強(qiáng)。

對于有機(jī)物乙醛，在常溫狀態(tài)下未檢測到或檢測數(shù)值較低，在光照狀態(tài)4輛車均檢測到，且數(shù)值相對較高。乙醛揮發(fā)性受車輛內(nèi)飾材料影響大，光照狀態(tài)下濃度高于常溫狀態(tài)下，揮發(fā)性增強(qiáng)。

對于有機(jī)物丙烯醛，兩種試驗(yàn)狀態(tài)下均未檢測到，一般車輛含此類揮發(fā)物較少。

分析各車型VOC比值的差異，由于各車型配置、造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和市場定位等不同，車內(nèi)各零部件選用的材料種類、材料性能不同，各零部件的制造工藝及工藝參數(shù)也不相同。除了環(huán)境因素外，材料種類、材料性能參數(shù)、制造工藝、工藝參數(shù)也是車內(nèi)VOC的重要影響因素，各車型VOC比值差異較大，盡管如此，各比值的趨勢和范圍還是有規(guī)律的，說明環(huán)境對車內(nèi)VOC具有影響。

3 小 結(jié)

介紹車內(nèi)VOC檢測參數(shù)設(shè)置并對比不同參數(shù)設(shè)置下車內(nèi)VOC的實(shí)測數(shù)據(jù)。

1）參數(shù)設(shè)置：科學(xué)合理地設(shè)定車內(nèi)VOC檢測模擬環(huán)境參數(shù)；

2）對比車內(nèi)VOC的實(shí)測數(shù)據(jù)：采用國標(biāo)方法檢測各項(xiàng)揮發(fā)物均符合GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》的技術(shù)要求，采用模擬光照方法檢測除丙烯醛外其他有機(jī)揮發(fā)物揮發(fā)量均出現(xiàn)升高，說明在長時(shí)間靜止并經(jīng)光照升溫后車內(nèi)VOC顯著升高；

3）車內(nèi)VOC控制不應(yīng)僅停留在國標(biāo)上，應(yīng)擴(kuò)展范圍，面向廣泛的客戶實(shí)際使用情況。車內(nèi)VOC在長時(shí)間靜止并經(jīng)日曬后顯著升高，因此在日常使用汽車時(shí)，特別是長時(shí)間不用和經(jīng)過日曬后應(yīng)先適當(dāng)開門通風(fēng)或開啟空調(diào)換氣后再使用。

[1]道路車輛的內(nèi)部空氣—第1部分：整車試驗(yàn)室—測定車廂內(nèi)部揮發(fā)性有機(jī)化合物的規(guī)范與方法：ISO 12219—1—2012[S].

[2]乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南：GB/T 27630[S].

[3]車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法：HJ/T 400—2007[S].

2017-02-15

1002-4581（2017）04-0001-03

X831

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2017.04.001