新型汽車車身空腔阻斷材料在汽車內(nèi)飾中的應(yīng)用

宋曉雯 楊玉好

摘要：汽車內(nèi)飾材料選用不當(dāng)會(huì)在車內(nèi)產(chǎn)生有害氣體，危害司機(jī)和乘員的健康。為了提高行車舒適性，降低行車噪音，文章基于雙組分新型聚氨酯泡沬材料在汽車降噪上的應(yīng)用，通過檢測改材料的散發(fā)四項(xiàng)和VOC檢測數(shù)值，確定其應(yīng)用性。改材料是在聚丙烯PP/PE-TD20的基礎(chǔ)上，用5%無機(jī)多孔頁巖蛋白石粉代替5%滑石粉。通過分析檢測結(jié)果得出該材料散發(fā)四項(xiàng)和VOC檢測數(shù)值均較低，可有效阻斷噪音在車身空腔內(nèi)部的傳播，降噪效果達(dá)到了預(yù)期要求。

關(guān)鍵詞：低VOC;聚丙烯;頁巖蛋白石粉;空腔阻斷;新型聚氨酯

0 ?引言

當(dāng)前，汽車是人們生活的重要組成部分，車內(nèi)空氣質(zhì)量對司機(jī)及乘員的健康帶來很大影響。醫(yī)學(xué)研究表明，車內(nèi)惡劣的空氣質(zhì)量會(huì)對人體造成極大的傷害。因此，嚴(yán)格控制車內(nèi)空氣質(zhì)量，對規(guī)范汽車行業(yè)管理，促進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)和選用材料的優(yōu)化，減少車內(nèi)的有害化合物的含量，保障乘客的身體健康。

在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的同時(shí)人們對車輛的要求除了速度以外對車的舒適要求也變得越來越高，車企對行車安全性和舒適性的越來越重視，其中NVH性能衡量乘坐舒適性的重要指標(biāo)之一。各國車企采用普遍采用RIM工藝，解決了車輛NVH相關(guān)問題，并達(dá)到減重、隔音和抑制噪聲的目的。

車輛在不斷加速行駛的過程中，由于車身對于空氣的擠壓使得周圍氣流對車輛的壓力也會(huì)越來越大，這個(gè)壓力的大小與速度的大小是正相關(guān)的。汽車車身一般設(shè)計(jì)為單體化車身，車身兩旁由兩個(gè)薄壁鋼板加工而成，這樣的制作過程有很大概率使鋼板之間形成一個(gè)空腔結(jié)構(gòu)。車身各部分的空腔通過門檻空腔貫通，造成在車輛行駛過程中由于高壓空氣在空腔內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生較大的噪音。空腔側(cè)圍內(nèi)壁工藝孔洞的衍射作用把氣動(dòng)噪聲放大，這樣會(huì)使得車內(nèi)噪音加大，嚴(yán)重影響駕駛員及乘客，長此以往還會(huì)對人的健康造成不利的影響。因此設(shè)計(jì)空腔阻斷和車身密封對降低車內(nèi)噪聲非常重要。

RIM注射工藝通過其生產(chǎn)的雙組分新型聚氨酯泡沬材料能阻斷空腔從而達(dá)到降噪的作用，而且這種工藝對于車體的密閉性也有較大的提升。但是RIM工藝在設(shè)計(jì)注射時(shí)需要根據(jù)空腔的大小及數(shù)量考慮注射量，以免過度膨脹導(dǎo)致車體損壞。

1 ?原理分析

本文基于汽車內(nèi)飾常用的改性聚丙烯PP/PE-TD20 材料，將5%的頁巖蛋白石粉替換5%的滑石粉，通過測量這兩種材料下的相關(guān)指標(biāo)來確定其優(yōu)劣性。

為了能夠有效地抑制車內(nèi)的噪聲，對于車內(nèi)的主要空腔部分進(jìn)行多點(diǎn)泡沫原液（雙組分新型聚氨酯泡沬材料）注射。注射之前，需要合理的計(jì)算出所需要的注射量，注射時(shí)要求瞬間混合射出。這樣才會(huì)使得注射的雙組分原料充分反應(yīng)，在反應(yīng)時(shí)雙組分新型聚氨酯泡沬材料會(huì)迅速膨脹，從而達(dá)到空腔阻斷的目的。

同時(shí)DOW公司生產(chǎn)的這種新型聚氨酯泡沫材料具有很好的環(huán)保性。該產(chǎn)品在聚氨酯的生成過程中大大減少了自由MDI的釋放量（由通常的55%降低到4%），比標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值要低的多。同時(shí)經(jīng)過相應(yīng)的市場調(diào)查，根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)表明一些汽車制造廠產(chǎn)生的MDI只有1ppb，這樣微量的MDI不會(huì)對人體產(chǎn)生傷害，為工作人員的健康提供了極大的保障。同時(shí)也能減少工廠對于MDI消除的費(fèi)用，極大的節(jié)約了生產(chǎn)成本。

雙組分聚氨酯泡沫材料可以在室溫下快速反應(yīng)，發(fā)泡和成型，對側(cè)圍空腔進(jìn)行密封，有效阻止空氣流動(dòng)，降低噪音的影響。聚氨酯泡沫材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有許多小孔，可以吸收腔體傳導(dǎo)的聲波。當(dāng)聲波穿過多孔材料內(nèi)部時(shí)，聲波產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)使小孔內(nèi)部的空氣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，使空氣和孔壁之間的摩擦。而緊靠孔壁和纖維表面的空氣受孔壁的影響不易發(fā)生運(yùn)動(dòng)，部分聲能轉(zhuǎn)化為熱能，造成聲波的衰減，從而達(dá)到降低噪音的目的。

在聚丙烯（PP）改性過程中，可通過加入一定比例的礦物填料，玻璃纖維等輔助材料和添加劑，而這些材料在使用過程中會(huì)因?yàn)楦邷鼗蚋呒羟凶饔卯a(chǎn)生有害氣體。物理吸附從理論上來講，這些組成材料能夠吸附一些由于車內(nèi)生產(chǎn)部件所揮發(fā)產(chǎn)生的小分子化合物。隨著對不同化合物的組合實(shí)驗(yàn)研究，化合物的物理吸附性的不斷的提升，產(chǎn)生了一些有代表性物理吸附體系，其中就有以化合物類型命名的活性炭體系、硅膠體系以及分子篩體系等，這些化合物產(chǎn)品分布在產(chǎn)生小分子化合物的器件周圍時(shí)，它們均能對器件中產(chǎn)生的氣味或是揮發(fā)性小分子進(jìn)行吸附。與之類似，頁巖蛋白石粉的作用原理為物理吸附原理，對改性聚丙烯中揮發(fā)的有機(jī)小分子進(jìn)行吸附和捕捉，如圖1所示。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 添加頁巖蛋白粉后對制件散發(fā)四項(xiàng)的影響

散發(fā)四項(xiàng)是對氣味、總碳、霧度、甲醛進(jìn)行檢測。根據(jù) PV3900汽車內(nèi)飾件氣味檢測標(biāo)準(zhǔn)，氣味評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)可分6級，從表1中數(shù)據(jù)讀出，由5%頁巖蛋白石粉代替5%滑石粉后，氣味由5級降低到4級?？偺紲y試的是材料中總的有機(jī)小分子揮發(fā)物;甲醛的限制主要考慮甲醛的揮發(fā)對人體的傷害;冷凝是用來檢測溫度100℃左右材料中揮發(fā)出來的小分子的量，用來模擬車內(nèi)高溫環(huán)境下，儀表板等零件中揮發(fā)出來的小分子凝結(jié)在風(fēng)擋上對車內(nèi)環(huán)境造成的污染以及對視線造成影響等問題。表1數(shù)據(jù)表明，制件1#和2#的總碳、甲醛和冷凝測試結(jié)果均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但2#件的數(shù)值更低。綜合來看，5%頁巖蛋白石粉代替5%滑石粉，對PP材料的氣味等降低起到很大作用。

2.2 添加頁巖蛋白石粉對VOC的效果分析

VOCS（volatile organic compounds），主要產(chǎn)生原因使由于車內(nèi)的生產(chǎn)部件隨著時(shí)間的推移所產(chǎn)生的一些有害化合物，主要包括苯系物、醛酮類物質(zhì)以及酯類化合物等。按照一汽轎車Q/FC-CD05-011標(biāo)準(zhǔn)，用10L袋子評價(jià)方法的規(guī)定對2種樣品進(jìn)行VOC檢測，檢測的主要成分包括有一些有害化合物例如苯、甲苯、二甲苯、乙苯等，這些數(shù)據(jù)測量統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。從表中數(shù)據(jù)可看出，由5%頁巖蛋白石粉代替5%滑石粉后，除了甲苯的檢測值略有升高、苯的檢測值保持不變外均大幅度下降。同時(shí)，1#樣品二甲苯、乙苯和乙醛的檢測結(jié)果不合格，2#樣品測試結(jié)果均在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。從VOC測試結(jié)果上看，2#樣品是一種低VOC環(huán)保型聚丙烯材料。

3 ?結(jié)論

本文基于汽車內(nèi)飾常用的改性聚丙烯PP/PE-TD20材料，將5%的頁巖蛋白石粉替換5%的滑石粉，并對這兩種材料進(jìn)行對比研究。研究表明新材料的物理性能和外觀試驗(yàn)檢測均滿足客戶試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)散發(fā)四項(xiàng)和VOC檢測數(shù)值明顯降低，說明PP/EP-MD20是一種健康環(huán)保低VOC改性聚丙烯汽車內(nèi)飾材料，可進(jìn)一步推廣應(yīng)用綜上，雙組分聚氨酯RIM發(fā)泡注射工藝有如下優(yōu)點(diǎn)。三維可靠封阻，由于制造的這種材料具有34倍的膨脹倍率，這種效果使得這種材料對噪聲的削減作用大大的提升。這種材料普遍的使用與市面上的車型。不需要使用固定的模具，減少了成本的開支。注射模式可隨時(shí)調(diào)整?？梢灾苯友赜迷谖磥碥囆推脚_(tái)而無需注射設(shè)備改造。

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作者簡介：宋曉雯（1987-），女，四川雅安人，本科，講師，研究方向?yàn)檐囕v工程;楊玉好（1988-），女，四川雅安人，本科，講師，研究方向?yàn)橥ㄐ殴こ獭?/p>