氣味強(qiáng)度曲線在整車氣味管控中的應(yīng)用

劉亞林 姚謙 王焰孟 李傳杰 李驪璇 胡俊艷

（1.中汽研汽車零部件檢驗(yàn)中心（寧波）有限公司，寧波 315104；2.中汽研汽車檢驗(yàn)中心（天津）有限公司，天津 300300）

1 前言

近年來，消費(fèi)者在選車、購(gòu)車的過程中對(duì)汽車環(huán)保屬性的關(guān)注程度越來越高，車內(nèi)異味在汽車質(zhì)量投訴中的比重越來越高。各企業(yè)為了解決車內(nèi)異味、提升車內(nèi)空氣質(zhì)量水平等問題，投入了大量人力、物力、財(cái)力資源。汽車行業(yè)各協(xié)會(huì)、學(xué)會(huì)也應(yīng)對(duì)行業(yè)需求，發(fā)布了一系列檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（如T/CMIF 12—2016《汽車零部件及材料的氣味評(píng)價(jià)規(guī)范》[1]）。在企業(yè)方法和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，氣味評(píng)價(jià)由經(jīng)過培訓(xùn)的氣味評(píng)價(jià)員對(duì)車內(nèi)、零部件和材料的氣味強(qiáng)度等級(jí)及氣味類型進(jìn)行主觀性描述及評(píng)價(jià)。一般材料氣味評(píng)價(jià)流程為氣味瓶清洗、樣品預(yù)處理、取樣、樣品在氣味瓶中恒溫存放、氣味評(píng)價(jià)員評(píng)價(jià)。

主觀評(píng)價(jià)方法能快速的對(duì)樣品的氣味狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)和描述，并能較好反應(yīng)消費(fèi)者的主觀感受，因此得到廣泛的應(yīng)用。但在進(jìn)行樣品氣味問題分析，氣味來源的查找和分析時(shí)，往往需要相對(duì)客觀的方法進(jìn)行表述。目前汽車行業(yè)提出了多種用于氣味溯源與分析的方法，如TVOC 計(jì)算輔助氣味評(píng)價(jià)法、GCO 儀器輔助氣味評(píng)價(jià)法、氣味動(dòng)態(tài)稀釋評(píng)價(jià)法等[2]。

氣味強(qiáng)度曲線是基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制、擬合的氣味強(qiáng)度曲線，首先通過對(duì)同一樣品的收集的氣體進(jìn)行采集，然后對(duì)不同稀釋濃度的氣體樣本進(jìn)行氣味評(píng)價(jià)，從而得到氣味強(qiáng)度與氣味濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系。氣味強(qiáng)度曲線擬合完成后，可以對(duì)氣味強(qiáng)度與濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行確認(rèn)，然后進(jìn)一步應(yīng)用于樣品的氣味管控、氣味改善提升、氣味評(píng)價(jià)方法優(yōu)化、氣味評(píng)價(jià)人員培訓(xùn)等項(xiàng)目。

2 試驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)儀器與材料

Olfactometer TO 8 氣味嗅辨儀，生產(chǎn)商為德國(guó)ecoma GmbH 公司；高溫箱，上海愛斯派克；鋼瓶空氣鋼瓶氮?dú)?，純度?9.999%；無臭采樣袋；微量進(jìn)樣針，品牌為安捷倫；雙甲胺基乙基醚（分析純），生產(chǎn)商為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；PP 材料注塑樣板，規(guī)格為100 mm×200 mm×3 mm。

2.2 測(cè)試過程

使用微量進(jìn)樣針分別取10 μL 壬醛和1 μL 雙甲胺基乙基醚注入充有10 L 高純氮?dú)獾臒o臭采樣袋中，在已升溫至40 ℃的高溫箱內(nèi)加熱60 min。

將PP 材料注塑樣板放入已預(yù)處理的10 L 無臭采樣袋中，充入5 L 高純氮?dú)?，在已升溫?5 ℃高溫箱內(nèi)加熱120 min。

2.3 氣味評(píng)價(jià)

將準(zhǔn)備好的氣味袋連接在氣味嗅辨儀上，設(shè)定好稀釋程序，由氣味評(píng)價(jià)員對(duì)同一樣品的不同稀釋倍數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)（稀釋氣體使用高純氮?dú)猓?。評(píng)價(jià)等級(jí)按T/CMIF 12—2016《汽車零部件及材料的氣味評(píng)價(jià)規(guī)范》進(jìn)行，氣味主觀強(qiáng)度評(píng)價(jià)等級(jí)描述如表1所示。

表1 氣味強(qiáng)度評(píng)分等級(jí)

不同樣品的數(shù)據(jù)記錄如下表2～表4所示。

表2 壬醛氣味強(qiáng)度結(jié)果表

表3 雙甲胺基乙基醚氣味強(qiáng)度結(jié)果表

表4 PP樣板氣味強(qiáng)度結(jié)果表

3 數(shù)據(jù)分析

基于第2 部分的分析結(jié)果，對(duì)壬醛、雙甲胺基乙基醚及PP 板的分析結(jié)果進(jìn)行分析，以樣品濃度為橫坐標(biāo)，氣味強(qiáng)度等級(jí)為縱坐標(biāo)進(jìn)行擬合，可見曲線呈對(duì)數(shù)關(guān)系，如圖1、圖3、圖5 所示。同時(shí)按氣味強(qiáng)度數(shù)（無量綱數(shù)值）與濃度對(duì)數(shù)（無量綱數(shù)值）進(jìn)行擬合，可見擬合曲線呈線性關(guān)系，如圖2、圖4、圖6 所示。

圖1 壬醛強(qiáng)度-濃度曲線

圖2 壬醛強(qiáng)度-濃度對(duì)數(shù)曲線

圖3 雙甲胺基乙基醚強(qiáng)度-濃度曲線

圖4 雙甲胺基乙基醚強(qiáng)度-濃度對(duì)數(shù)曲線

由圖1、圖2 可知，壬醛樣品的氣味強(qiáng)度與濃度呈對(duì)數(shù)關(guān)系，氣味強(qiáng)度數(shù)（無量綱數(shù)值）與樣品濃度對(duì)數(shù)（無量綱數(shù)值）呈線性，且呈現(xiàn)較好的線性關(guān)系。該壬醛樣品的擬合參數(shù)見表5。

圖5 PP板強(qiáng)度-濃度曲線

圖6 PP板強(qiáng)度-濃度對(duì)數(shù)曲線

表5 不同樣品的擬合參數(shù)

由圖1 可得，在低濃度區(qū)間曲線斜率較大，較小的氣味濃度變化會(huì)導(dǎo)致較大的氣味強(qiáng)度變化。高濃度區(qū)間曲線逐步平緩，等量的濃度變化對(duì)氣味強(qiáng)度的影響不明顯，這是因?yàn)樵诟邼舛葏^(qū)間，樣品的濃度已經(jīng)接近人的嗅覺分辨能力的極限，氣味物質(zhì)濃度的變化不再會(huì)對(duì)嗅辨人員的主觀感受造成量級(jí)上的影響。依據(jù)圖2 壬醛強(qiáng)度-濃度曲線，可以得出不同等級(jí)壬醛對(duì)應(yīng)的化合物濃度。按本試驗(yàn)擬合的曲線計(jì)算可得，當(dāng)氣味強(qiáng)度為2 級(jí)時(shí)，壬醛的化合物濃度為0.01 ng/mL，由此可以得到壬醛的感知閾值濃度為0.01 ng/mL。同時(shí)依據(jù)圖2 可以計(jì)算得到任意壬醛濃度對(duì)應(yīng)的氣味等級(jí)。

雙甲胺基乙基醚氣味強(qiáng)度與濃度擬合曲線與壬醛曲線一樣也呈對(duì)數(shù)關(guān)系。由擬合曲線可計(jì)算得雙甲胺基乙基醚的感知閾值濃度為0.024 ng/mL。在與壬醛相比除了不同化合物的感知閾值不同，氣味評(píng)價(jià)員對(duì)雙甲胺基乙基醚的耐受程度更窄，通過比較相同氣味強(qiáng)度等級(jí)下2種化合物的濃度可知雙甲胺基乙基醚更易引起人們的氣味敏感性。

PP 板樣品濃度與強(qiáng)度與壬醛曲線類似呈對(duì)數(shù)關(guān)系，在低濃度時(shí)氣味強(qiáng)度隨濃度增加顯著，高濃度時(shí)氣味強(qiáng)度隨濃度增加緩慢。在氣味強(qiáng)度2 級(jí)時(shí)的氣味濃度即為該氣味的感知閾值，在氣味強(qiáng)度到達(dá)5 級(jí)以后，氣味評(píng)價(jià)員的氣味強(qiáng)度分析能力下降，忍受能力逐漸接近極值。

4 氣味強(qiáng)度曲線的應(yīng)用

通過第3 部分的示例分析，結(jié)合汽車行業(yè)目前面臨的氣味溯源難、整改難的現(xiàn)狀，可以概括氣味強(qiáng)度曲線在汽車及汽車內(nèi)飾非金屬材料氣味性評(píng)價(jià)與改善方面的2 個(gè)應(yīng)用。

4.1 樣品氣味管控

基于試驗(yàn)得到的PP 材料氣味強(qiáng)度曲線，可以得出各個(gè)氣味強(qiáng)度的理論化合物濃度，由此可以找出期望濃度與當(dāng)前濃度的差距，明確氣味改善的方向和程度。通過成分分析及GC-O 耦合聯(lián)用分析[3]，總結(jié)出某材料的各個(gè)特征氣味化合物，便可以得到各化合物的氣味特征、供獻(xiàn)量以及供獻(xiàn)比例，即可以通過對(duì)各化合物的管控從而達(dá)到管控整個(gè)材料氣味水平的效果。

4.2 氣味改善

整車氣味由多種零部件總成、材料散發(fā)的各類氣味共同構(gòu)成，在氣味正向開發(fā)和整車氣味溯源的零部件排查過程中，都需要對(duì)各零部件總成及材料的氣味貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)得到高風(fēng)險(xiǎn)零部件材料，并對(duì)其進(jìn)行整改和管控。通過對(duì)不同零部件總成及材料的氣味強(qiáng)度曲線進(jìn)行試驗(yàn)和分析，可以很容易的比較出不同零部件總成及材料目前所處的氣味強(qiáng)度狀態(tài)，以及需要達(dá)標(biāo)時(shí)的差距。由此，可以更客觀的篩選出高風(fēng)險(xiǎn)的零部件及材料。同理，對(duì)單一材料、均質(zhì)材料、復(fù)合材料、零部件總成最終到整車進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)真正意義的正向設(shè)計(jì)與管控。

5 結(jié)論

通過氣味強(qiáng)度與濃度關(guān)系曲線的建立與分析，重點(diǎn)考察了2 種汽車氣味常見化合物和1 種汽車常用材料的曲線特征，并由此引出了氣味強(qiáng)度曲線在汽車氣味評(píng)價(jià)、汽車材料氣味分析以及汽車氣味改善方面的應(yīng)用，通過氣味強(qiáng)度曲線的應(yīng)用能更客觀更有效的對(duì)汽車材料進(jìn)行設(shè)計(jì)與管控，通過客觀化的手段對(duì)產(chǎn)品氣味進(jìn)行分析，目標(biāo)化的降低特定氣味物質(zhì)濃度，改善特定氣味物質(zhì)的氣味強(qiáng)度及類型，在降本增效的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品氣味的改善及管控的目標(biāo)。