汽車內(nèi)飾零部件VOC產(chǎn)生原因分析及控制方法研究

楊豪

摘 要：近年來，車內(nèi)空氣質(zhì)量對于民眾健康出行的影響逐漸成為消費(fèi)者購買家轎的重要考量指標(biāo)，對于車企而言，汽車空氣質(zhì)量的改善也必將成為中國汽車行業(yè)新的競爭領(lǐng)域。2011年10月，環(huán)保部與國家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》（以下簡稱《指南》），《指南》規(guī)定了車內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的濃度要求。對于現(xiàn)行的《指南》，預(yù)計(jì)2015年底即將修改升級成強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，這可能會是全球范圍內(nèi)最嚴(yán)格的車內(nèi)空氣質(zhì)量控制強(qiáng)制性法規(guī)，由于汽車內(nèi)飾是車內(nèi)空氣污染的重要來源，這對于汽車內(nèi)飾產(chǎn)品將是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。VOC測試分為3個(gè)級別：整車測試，總成零部件測試和材料測試，通過逐級控制的方法達(dá)到車內(nèi)有機(jī)揮發(fā)物的控制，本文對于整車測試方法及過程不做研究，重點(diǎn)從零部件及材料生產(chǎn)過程VOC測試及控制方面進(jìn)行分析研究。

關(guān)鍵詞：汽車內(nèi)飾；零部件；COC原因；控制方法；分析

引言：隨著我國汽車保有量的不斷增長，汽車與人們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系更加密切，車內(nèi)空氣質(zhì)量也越來越受到消費(fèi)者的關(guān)注和重視。近年來，由車內(nèi)空氣污染引發(fā)的糾紛和訴訟日漸增多，但是由于沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù)，有關(guān)部門無法對消費(fèi)者的權(quán)益實(shí)施有效保護(hù)。因此本文主要是對汽車內(nèi)飾零部件VOC產(chǎn)生原因分析及控制方法進(jìn)行了一定的分析，在這個(gè)基礎(chǔ)上提出下文中的一些內(nèi)容，希望為相同行業(yè)工作人員提供出一定的參考。

1.VOC測試要求

1.1測試樣品

零部件及材料：一是零部件測試標(biāo)準(zhǔn)參考《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》及企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)《整車及車內(nèi)非金屬零部件揮發(fā)性有機(jī)物和醛類物質(zhì)限制要求》執(zhí)行。二是內(nèi)飾材料檢測方案：注塑樣板，試樣板規(guī)格要求：100mm×200mm，放入PE袋子送樣，實(shí)驗(yàn)室接收試樣7天內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)前將試樣按GB/T-2918-1988中的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下放置（24±1）h。

1.2試樣采集、封裝及測試要求

測試條件：60℃烘箱放置2H，10L袋子封裝，依據(jù)Q/CC SY248-2011封裝規(guī)范執(zhí)行。

1.3控制限值和接收規(guī)范汽車乘員艙內(nèi)

VOC主要來源于熱塑性、熱固性高分子材料（如塑料、橡膠、PU泡沫、面料等）皮革以及涂敷材料、粘接劑等，車內(nèi)VOC的接收限值按表1要求。

2.VOC概述

VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物（volatile organic compounds）的英文縮寫。

例如，美國ASTM D3960-98標(biāo)準(zhǔn)將VOC定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。美國聯(lián)邦環(huán)保署（EPA）的定義：揮發(fā)性有機(jī)化合物是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物。

世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）對總揮發(fā)性有機(jī)化合物（TVOC）的定義為，熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50～260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。

有關(guān)色漆和清漆通用術(shù)語的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標(biāo)準(zhǔn)對VOC的定義是，原則上，在常溫常壓下，任何能自發(fā)揮發(fā)的有機(jī)液體和/或固體。同時(shí)，德國DIN 55649-2000標(biāo)準(zhǔn)在測定VOC含量時(shí)，又做了一個(gè)限定，即在通常壓力條件下，沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)低于或等于250℃的任何有機(jī)化合物。

巴斯夫公司則認(rèn)為，最方便和最常見的方法是根據(jù)沸點(diǎn)來界定哪些物質(zhì)屬于VOC，而最普遍的共識認(rèn)為VOC是指那些沸點(diǎn)等于或低于250℃的化學(xué)物質(zhì)。所以沸點(diǎn)超過250℃的那些物質(zhì)不歸入VOC的范疇，往往被稱為增塑劑。

這些定義有相同之處，但也各有側(cè)重如美國的定義，對沸點(diǎn)初餾點(diǎn)不作限定，強(qiáng)調(diào)參加大氣光化學(xué)反應(yīng)。不參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的就叫作豁免溶劑，如丙酮、四氯乙烷等。而世界衛(wèi)生組織和巴斯夫則對沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)作限定，不管其是否參加大氣光化學(xué)反應(yīng)。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標(biāo)準(zhǔn)對沸點(diǎn)初餾點(diǎn)不作限定，也不管是否參加大氣光化學(xué)反應(yīng)，只強(qiáng)調(diào)在常溫常壓下能自發(fā)揮發(fā)。

可將這些VOC的定義分為二類：

一類是普通意義上的VOC定義，只說明什么是揮發(fā)性有機(jī)物，或者是在什么條件下是揮發(fā)性有機(jī)物；另一類是環(huán)保意義上的定義，也就是說，是活潑的那一類揮發(fā)性有機(jī)物，即會產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機(jī)物。非常明顯，從環(huán)保意義上說，揮發(fā)和參加大氣光化學(xué)反應(yīng)這兩點(diǎn)是十分重要的。不揮發(fā)或不參加大氣光化學(xué)反應(yīng)就不構(gòu)成危害。這也就是歐洲將溶劑按光化臭氧產(chǎn)生潛力來分類的原因。

3.測試及驗(yàn)證過程

通過對整個(gè)塑料件生產(chǎn)過程進(jìn)行分析，開展對比試驗(yàn)，確認(rèn)影響內(nèi)飾VOC的原因：

試驗(yàn)一：選取某車型門板總成進(jìn)行零部件測試，全塑料件測試結(jié)果顯示乙醛超標(biāo)，選擇低散發(fā)材料只是保證車內(nèi)空氣質(zhì)量的第一步，材料注塑加工工藝同樣影響著內(nèi)飾件的VOC散發(fā)，尤其聚丙烯改性材料，其在加工過程中受到強(qiáng)剪切和熱的作用產(chǎn)生新的VOC散發(fā)小分子物質(zhì)乙醛，該類小分子物質(zhì)無法通過設(shè)備進(jìn)行完全脫除，留在制件上，進(jìn)而造成內(nèi)飾件VOC散發(fā)偏高；相同條件下生產(chǎn)的塑料件加涂膠、包覆測試數(shù)據(jù)顯示甲苯、乙醛超標(biāo)，分析顯示膠水中含有苯類物質(zhì)及醛類物質(zhì)，皮革成為甲苯的主要貢獻(xiàn)源；水切及丙綸氈成為苯類物質(zhì)的主要貢獻(xiàn)源。

試驗(yàn)二：對比測試同一零部件不同表面處理工藝影響，油漆中稀釋劑、脫模劑等含有苯類物質(zhì)，因此對于塑料件在注塑生產(chǎn)過程中要注意盡量不采用脫模劑，這在研發(fā)試制過程要加強(qiáng)模具驗(yàn)收過程確認(rèn)，保證產(chǎn)品脫模順暢；涂裝生產(chǎn)及修復(fù)漆使用上要注意采用環(huán)保型涂料。烘料過程在保證含水量降低的同時(shí)，促進(jìn)原材料本身所含有的小分子物質(zhì)揮發(fā)，這同樣對于上游原材料供應(yīng)商提出了課題：一是其在原材料樹脂及配方添加劑選擇上要考慮低VOC材料配方體系；二是其改性加工造粒過程抽真空等工序降低小分子物質(zhì)的產(chǎn)生。二次料的使用同樣成為VOC的貢獻(xiàn)源，在回添使用過程，再次經(jīng)過剪切和熱作用，加大了小分子醛類物質(zhì)的產(chǎn)生，因此要注意二次料的使用比例控制，內(nèi)飾件不建議添加二次料。注塑過程中，識別溫度與壓力對乙醛波動(dòng)影響，再次證明高壓剪切作用及高熱加速乙醛的產(chǎn)生，因此想要得到一個(gè)低散發(fā)特性的內(nèi)飾件，就必需在一定的范圍內(nèi)對加工條件進(jìn)行有效的控制，經(jīng)對比驗(yàn)證，對于聚丙烯材料注塑溫度建議在210℃-220℃。

總結(jié)：車內(nèi)空氣質(zhì)量的提升是一個(gè)持續(xù)的系統(tǒng)過程，現(xiàn)最大的問題在于材料級控制標(biāo)準(zhǔn)如何支撐零部件級及整車的VOC，而材料級到零部件級需要重點(diǎn)控制源頭材料供應(yīng)商低VOC材料的選擇應(yīng)用，同時(shí)要注意注塑生產(chǎn)過程工藝控制，適當(dāng)?shù)偷淖⑺軠囟燃皦毫x擇；再次組裝裝配過程輔材的選擇控制同樣極為重要。

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