汽車內(nèi)飾聚丙烯材料耐污性研究

程發(fā)祥，陳浩然，蘇英霞，吳純

1.吉利汽車研究院(寧波)有限公司，浙江寧波 315336；2.佳施加德士(蘇州)塑料有限公司，江蘇蘇州 215200

0 引言

汽車內(nèi)飾零件是乘客接觸最多的區(qū)域，如門板、扶手箱、儀表板、座椅等，經(jīng)常會受到如化妝品、飲料、鞋油等外部污染的可能性。而且汽車內(nèi)飾隨著客戶審美的提升，出現(xiàn)了各種各樣的材料，并且顏色從之前的深色逐漸向淺色轉(zhuǎn)變，在此情況下，內(nèi)飾零件受到外部污染的可見性越來越高，乘客對此方面的關(guān)注度也逐年提升。為提升客戶的乘坐及使用體驗感，針對汽車內(nèi)飾的防污研究越來越深入。賀麗麗等從聚丙烯材料、顏色及皮紋幾個方向評估了番茄醬、巧克力、可樂等常用污劑的影響情況，結(jié)果表明材料配方影響不大，皮紋及顏色有一定影響。尹朝清等發(fā)明了一種低介電疏水耐污聚丙烯材料，通過引入含氟烷基的功能化有機聚硅氧烷提升材料的耐污性。本文結(jié)合前人經(jīng)驗從使用角度將耐污分為易污性和去污性兩個方面進行研究。易污性是評估零件沾上污劑后人的主觀視覺效果，與零件本身的顏色、紋理及材料的表面極性等相關(guān)。去污性是零件沾上污劑后去除污劑的難易程度為評價依據(jù)，一般會有規(guī)定的擦拭流程，然后評估擦拭后的污劑殘留。污劑殘留越少去污性越好，污劑殘留越多去污性越差，殘留的程度以前后的灰度對比為主。無論何種評價方法，材料與污劑的相互作用是影響零件耐污性能的主要因素，為此本文從易污性和去污性兩個方面評估常用聚丙烯內(nèi)飾材料對不同污劑的耐污表現(xiàn)，為后續(xù)的材料耐污提供優(yōu)化方向性的指導(dǎo)。

1 污劑的種類及配制方法

根據(jù)乘客能正常接觸到或頻繁使用的情況，將可樂、果汁、咖啡、汗液、番茄醬、鞋油及土列為評估的主要污劑物，污劑種類及配比見表1。

表1 污劑種類及配比

2 易污性測試方法

材料的易污性有客觀評價和主觀評價兩種方法，客觀評價體系中分為污染布法和接觸角法，主觀評價體系有記號筆測試和固定污劑滯留性評估。本文分別以污染布測試法和滯留性評估研究聚丙烯材料的易污性。

2.1 污染布測試法

使用EMPA污染布(104號)及牛仔布(2550Y)，用摩擦色牢度儀Y571B，在負(fù)載9 N的條件下摩擦樣板25次。摩擦處理后，依據(jù)ISO 105-A02《紡織品 色牢度評定變色用灰色樣卡》或GB/T 250《紡織品 色牢度評定變色用灰色樣卡》評級，在D65光源下采用比色卡評級，灰度級別越大材料越容易臟污，灰度標(biāo)準(zhǔn)等級要求不小于4.0級。

2.2 滯留性評估

在距離樣板頂端2 cm處分別滴3 g亨氏或梅林番茄醬、美孚速霸2000發(fā)動機油5W-30、標(biāo)準(zhǔn)土混合液，將樣板傾斜45°，觀察液體流動性。流痕中殘留污染物越少，流動越順滑，材料越不容易臟污。

3 去污性測試方法

去污性是評估零件在接觸到污染物后被清除的難易程度，也是材料耐污性能影響較大的一個環(huán)節(jié)，能否容易去污會影響客戶的使用體驗感。測試方法如下。

3.1 污染方法

對液體狀污染物使用滴管移取污染物從距離測試樣板表面5 cm的高度滴至10 cm×10 cm的測試板表面，如圖1所示的4個位置各滴2滴，其中鞋油為1滴。每種污染物需測試兩塊樣板，如上處理，其中一塊放在65 ℃高溫保存24 h，取出冷卻至室溫后評價去污性能，另一塊常溫放置24 h。

圖1 樣板點位示意

對糊狀污染物，如番茄醬用塑料匙在如圖1所示的4個位置各均勻涂抹0.1 g，各處直徑約1 cm。如上處理兩塊樣板，其中一塊放在65 ℃高溫保存24 h，取出冷卻至室溫后評價去污性能，另一塊常溫放置24 h。

3.2 污劑清洗

清洗步驟按照干擦()—水擦()—洗滌劑擦()—酒精擦()先后順序進行。具體過程為：

(1)用干凈細(xì)棉布以中等力度來回擦拭20次，等級記錄為-，其中表示擦拭次數(shù)；

(2)用干凈細(xì)棉布沾水以中等力度來回擦拭20次,等級記錄為-；

(3)用干凈細(xì)棉布沾洗滌劑以中等力度來回擦拭20次，等級記錄為-；

(4)用干凈細(xì)棉布沾酒精以中等力度來回擦拭20次，等級記錄為-。

分別評價經(jīng)歷各清理過程后去污等級，若已達5級，則無須進行后續(xù)清理方式擦拭評價。分別測試3次并記錄結(jié)果，其中4號點為測試對比點。

3.3 污劑等級評價

通過相應(yīng)的清洗方式處理后，對比測試樣板未被清洗的位置(4號位置)，參照圖2示例要求分別對樣板各污染位置的污染物擦除及測試樣板變色情況進行評價。

1級：測試的污染物幾乎未被清除；

2級：測試的污染物被少量清除，大多數(shù)污染物仍在；

3級：測試的污染物被清除超過50%，污染處中度變色；

4級：測試的大部分污染物被清除干凈，污染處輕微變色；

5級：測試的污染物被完全清除。

圖2 去污評價示例

4 皮紋板制作

內(nèi)飾聚丙烯材料選擇常用的PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20兩種體系，經(jīng)過雙螺桿擠出機造粒后進行制板測試。分別選取淺米色(淺色)和深灰色(深色)制成皮紋板進行耐污評價。

5 結(jié)果與討論

5.1 易污性測試結(jié)果

污染布摩擦后的測試結(jié)果見表2，其灰度等級測試結(jié)果見表3。

表2 污染布摩擦后的測試結(jié)果

表3 灰度等級測試結(jié)果

由表2和表3可以看出，經(jīng)過污染布摩擦后的樣板表面均有顏色變化，PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20不同規(guī)格的材料結(jié)果差異不大，灰度等級均能達到4.0～5.0級。

番茄醬滯留性測試結(jié)果見表4。由表可以看出，番茄醬呈膏狀，在PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20的不同顏色狀態(tài)下，均無法順滑流動，對去污有較大影響。

表4 番茄醬滯留性測試結(jié)果

機油滯留性測試結(jié)果見表5。PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20不同材料規(guī)格對機油的滯留性影響不大，在表面均能順滑地流動，殘留量在50%左右。深色材料樣板的殘留視覺效果會比淺色明顯。

表5 機油滯留性測試結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)土混合液滯留性測試結(jié)果見表6。標(biāo)準(zhǔn)土混合液在樣板表面也能順暢地流動，且殘留很少，在深色樣板表面的污劑較淺色樣板明顯。PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20不同規(guī)格的樣板滯留性未發(fā)現(xiàn)有差異。

表6 標(biāo)準(zhǔn)土混合液滯留性測試結(jié)果

5.2 去污性測試結(jié)果

使用污劑可樂分別在常溫和高溫條件下對聚丙烯材料淺色、深色樣板進行去污測試，其測試結(jié)果見表7。在常溫干擦狀態(tài)下可樂可以很輕松地去除，且不同顏色對去污的結(jié)果影響不大。在高溫狀態(tài)下，干擦已經(jīng)無法完全去除，經(jīng)過洗滌劑的10次擦拭可以完全去除。

表7 可樂在常溫和高溫條件下的測試結(jié)果

本文還使用了果汁、咖啡、汗液、鞋油、標(biāo)準(zhǔn)土混合液、番茄醬、白板筆及中性筆測試聚丙烯材料的去污性。不同聚丙烯材料常溫污劑去污測試結(jié)果見表8，其高溫污劑去污測試結(jié)果見表9。

表8 不同聚丙烯材料常溫污劑去污測試結(jié)果

表9 不同聚丙烯材料高溫污劑去污測試結(jié)果

從測試結(jié)果來看，去污性按照從易到難依次排序為標(biāo)準(zhǔn)土混合液=汗液>果汁=可樂>咖啡>鞋油>白板筆>中性筆>番茄醬。耐污性較差的試劑，在去污性上表現(xiàn)較難的去除趨勢，如鞋油及番茄醬經(jīng)過水洗及酒精才可以去除。顏色對易污性的影響不是太大，溫度高的條件下，試劑的易去污性會變差。

6 結(jié)論

本文通過污染布測試法和滯留性評估研究了聚丙烯材料的易污性，得出了污染布在不同材料規(guī)格的樣板上均有明顯的污痕，兩種不同規(guī)格材料間的差異很小，用此方法較難全面篩選材料的耐污性能；番茄醬滯留性評估基本沒有太大作用，不同規(guī)格材料、顏色殘留量并未減少，流動順滑度差，用此方法難以區(qū)分材料的耐污性能；機油在不同樣板上的殘留量在50%左右，流動順滑度較好，對不同顏色的視覺影響不同，可以作為聚丙烯材料耐污性能的參考方法；標(biāo)準(zhǔn)土混合液的流動順滑度最高，在不同樣板上的殘留量很少，材料對此種污劑不易污染，滯留后深色較淺色視覺效果更為明顯。

通過污染方法、污劑清洗、污劑等級評價研究了材料的去污性。得到了PP+EPDM-TD10和PP+EPEM-TD20的材料規(guī)格、深顏色和淺顏色對所有試劑的去污性試驗結(jié)果未見明顯差異;可樂、果汁、咖啡、汗液、鞋油、標(biāo)準(zhǔn)土混合液，在常溫、高溫儲存條件下試驗結(jié)果均為5級，可以滿足去污要求;白板筆常溫下為5級，高溫下為4級，總體為4.5級滿足去污要求;在常溫、高溫儲存條件下，中性筆在黑色板上能滿足去污要求，在淺色板上不能滿足;在高溫條件下，大部分試劑較常溫狀態(tài)下表現(xiàn)出較難的去污性;番茄醬在常溫及高溫條件下均無法滿足去污性要求。