白車身揮發(fā)性有機(jī)化合物散發(fā)特性檢測方法的研究

姚謙　王焰孟　王崇　武金娜　商碩

摘 要：本文使用《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）檢測車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的方法，對鋁箔封堵的白車身進(jìn)行了VOC散發(fā)特性的研究，確定了白車身本身存在VOC的散發(fā)。同時(shí)，采用CO2標(biāo)記法對該方法測試的白車身的氣密性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，該方法雖然可以反映白車身的VOC散發(fā)，但氣密性仍與實(shí)車存在差異，不能完全反映其VOC特性。

關(guān)鍵詞：白車身;VOC散發(fā);氣密性

中圖分類號：TU50文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）13-0116-03

Research on the Detection Method of VOC Emission Characteristics of BIW

YAO Qian WANG Yanmeng WANG Chong WU Jinna SHANG Shuo

（China Automotive Technology&Research Center Co.， Ltd.，TianJing300300）

Abstract： Using the Sampling and Measurement Method of Volatile Organic Compounds and Aldehydes and Ketones in Vehicles"（HJ/T 400—2007） to detect VOCs in vehicles， the VOC emission characteristics of the body-in-white body sealed by aluminum foil were studied to determine the body-in-white VOC itself exists in this paper.At the same time， the airtightness of the body-in-white tested by this method was studied using the CO2 labeling method.The results show that although this method can reflect the VOC emission of body-in-white， the air tightness is still different from that of the real car， and it cannot fully reflect its VOC characteristics.

Keywords： body-in-white;VOC emission;air tightness

近年來，人們在購買車輛時(shí)更加關(guān)注車輛的環(huán)保屬性[1]，其中車內(nèi)異味更是消費(fèi)者最為關(guān)注的問題[2]，連續(xù)多年被消費(fèi)者評選為最嚴(yán)重的新車質(zhì)量問題[3]。針對甲醛等車內(nèi)有害物質(zhì)，國家也出臺了《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》（GB/T 27630—2011）等規(guī)范來提升車內(nèi)空氣質(zhì)量[4]，保障消費(fèi)者的健康。世界范圍內(nèi)，其他國家也出臺了相應(yīng)的測試規(guī)范，例如，日本于2007年推出了《降低汽車內(nèi) VOC的自主舉措》，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）發(fā)布了《道路車輛的內(nèi)部空氣第1部分：整車試驗(yàn)室客艙內(nèi)飾的揮發(fā)性有機(jī)化合物測定規(guī)范和方法》（ISO 12219-1—2012）[5]等。以往主機(jī)廠在解決VOC散發(fā)問題時(shí)，主要考慮車內(nèi)軟內(nèi)飾對車內(nèi)VOC的影響，但車體白車身是否會散發(fā)VOC呢？現(xiàn)有白車身VOC的檢測方法是否可以完全反映白車身狀態(tài)呢？本文基于這兩個(gè)問題對白車身的散發(fā)特性及密閉性進(jìn)行了研究。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)設(shè)備及試劑

整車VOC試驗(yàn)艙（愛斯佩克），大氣采樣泵（島津技邇），GC-MS（美國 Agilent 公司），HPLC（美國Agilent公司），便攜式氣體檢測儀（美國華瑞），Tenax管（英國MARKES），DNPH管（日本島津），二氧化碳（99.99%）白車身，鋁箔，乙腈（色譜純）等。

1.2 試驗(yàn)過程

1.2.1 白車身VOC測試方法。選取一個(gè)白車身放入整車VOC試驗(yàn)艙，分階段使用鋁箔和聚四氟乙烯材質(zhì)的低VOC膠帶封堵白車身的開孔及縫隙，在封堵車輛時(shí)，保障主駕位置的車門可以從車外開啟且具有一定的密封性，方便進(jìn)行開門預(yù)處理，每個(gè)階段封堵完成后將車輛預(yù)處理6 h，之后按照《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）的方式布置采樣點(diǎn)（由于白車身沒有前排座椅，使用鐵絲將采樣導(dǎo)管通過B柱懸掛固定于車輛中心，相當(dāng)于主副駕頭枕之間），按照該標(biāo)準(zhǔn)檢測方法，測定車內(nèi)空間的國標(biāo)八項(xiàng)和TVOC指標(biāo)。

1.2.2 車輛氣密性測試方法。密封車輛的同時(shí)從車頂引入車內(nèi)一根導(dǎo)管用于通入CO2氣體，用于完成VOC后測試氣密性指標(biāo)，車輛有空隙時(shí)，車外存在氣流擾動，車內(nèi)氣體便會與車外氣體進(jìn)行交換，車內(nèi)某些指標(biāo)性氣體（如CO2）濃度就會發(fā)生顯著變化，當(dāng)縫隙較大時(shí)，氣體交換速率加快，指示性氣體濃度變化較大。據(jù)此，氣密性測試的具體方案為，通過頂部導(dǎo)管向車內(nèi)導(dǎo)入高純CO2氣體，在車外VOC采樣處使用便攜式氣體檢測儀進(jìn)行CO2濃度的實(shí)時(shí)檢測，將CO2與時(shí)間的關(guān)系繪制成曲線，并在此基礎(chǔ)上研究不同狀態(tài)下CO2濃度隨時(shí)間的變化規(guī)律曲線，通過濃度變化率來反映該狀態(tài)下車輛的密封性。

白車身分3次進(jìn)行封堵，形成4個(gè)狀態(tài)，每封堵一次均進(jìn)行VOC的測試和氣密性測試。第一次封堵時(shí)只封堵白車身的前后玻璃開孔、四門上的窗口和全景天窗開口;第二次封堵，在第一次基礎(chǔ)上將車內(nèi)所有肉眼可見的透光孔進(jìn)行封堵，包括車門框架處的縫隙;第三次封堵，進(jìn)一步封堵透光的小孔洞;第四封封堵，將除主駕外的三個(gè)門均進(jìn)行封堵固定，無須開啟，將這三個(gè)門、尾門及其他車體焊接處的縫隙使用擠壓后的鋁箔條進(jìn)行塞緊，主駕完成預(yù)處理進(jìn)入封車階段時(shí)也進(jìn)行類似操作，以保證整車使用該方法能最大限度地密封。

2 結(jié)果與討論

2.1 VOC檢測結(jié)果

使用GC-MS和HPLC對四個(gè)階段采集的樣品進(jìn)行分析，匯總得到VOC測試結(jié)果，如表1所示。

通過分析圖1和圖2柱形圖，八項(xiàng)物質(zhì)只有甲醛發(fā)生了較為明顯的增加，可以反映出封堵的效果，其他物質(zhì)濃度較低，基本未出現(xiàn)增加。TVOC隨著封堵有著明顯的上升，可以反映車輛密封取得一定效果，但無法反映出車輛已經(jīng)達(dá)到商品車的密封程度。

2.2 氣密性測試結(jié)果

車輛完成每次VOC測試后，加入CO2氣體，通過便攜式氣體檢測儀檢測濃度穩(wěn)定后，開始連續(xù)檢測CO2濃度的變化，并以此繪制濃度變化曲線，如圖3所示。由于加入氣體的總量不同，且CO2平衡需要一定時(shí)間，因而開始濃度存在差異，濃度變化率可以反映氣密性，即濃度關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。如圖4所示，隨著封堵車輛密封性的逐漸提升，最大濃度變化率由最初不封堵時(shí)的12 000 mg/（m3·h）變?yōu)? 000 mg/（m3·h）左右，封堵效果較為明顯。

為了對比此時(shí)車輛的密封性與商品車的差異，測試了相同類型的車輛在商品車裝配完成后的數(shù)據(jù)，如圖5所示，商品車狀態(tài)下車輛的密封性要好很多，最大濃度變化僅為2 750 mg/（m3·h）左右。目前采取的密封方式仍然達(dá)不到實(shí)際用車時(shí)的密封效果，因而使用該方法檢測白車身內(nèi)部VOC釋放量仍存在一定偏差。但針對不同車型，該方式仍可以比較車輛的密封性狀況。

3 結(jié)論

使用鋁箔和低VOC膠帶封堵白車身，可以避免封堵材料對車內(nèi)空氣質(zhì)量的影響，又盡可能檢測了白車身自身的散發(fā)特性，結(jié)果表明，白車身本身會存在VOC的散發(fā)，并且會對整車的VOC產(chǎn)生影響。使用標(biāo)記氣體CO2和便攜式氣體檢測儀，在不破壞車輛結(jié)構(gòu)和VOC散發(fā)特性的基礎(chǔ)上，檢測了車輛的密封性，結(jié)果表明，使用鋁箔逐步封堵可以提高白車身的密閉性，進(jìn)而研究車內(nèi)VOC的變化狀況。由于密封性與實(shí)車存在差異，最終的檢測結(jié)果無法作為定量結(jié)果，但仍具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張仲榮，丁瑾，姚慧，等.基于環(huán)境艙法的車內(nèi)空氣VOC釋放特性分析[J].汽車工程師，2017（6）：45-50.

[2]王焰孟，胡俊艷，姚謙，等.PP類材料氣味改善提升方法研究[J].天津科技，2019（5）：55-57.

[3]JD POWER.一張圖帶你讀懂2019中國新車質(zhì)量研究[EB/OL].（2019-08-13）[2020-04-11].https：//www.sohu.com/a/333800383_376062.

[4]環(huán)境保護(hù)部，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南：GB/T 27630—2011[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[5]國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）.道路車輛的室內(nèi)空氣第1部分：整車試驗(yàn)室客艙內(nèi)飾的揮發(fā)性有機(jī)化合物測定規(guī)范和方法：ISO 12219-1—2012[S].日內(nèi)瓦：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織，2012.

收稿日期：2020-04-27

作者簡介：姚謙（1991—），男，碩士，助理工程師，研究方向：車內(nèi)空氣質(zhì)量及氣味。