汽車內(nèi)飾材料能力驗(yàn)證關(guān)鍵點(diǎn)分析

張若塵，李海濤，劉　妍

汽車內(nèi)飾材料能力驗(yàn)證關(guān)鍵點(diǎn)分析

張若塵，李海濤，劉妍

Zhang Ruochen，Li Haitao，Liu Yan

（中檢西部檢測有限公司，陜西西安721300）

汽車內(nèi)飾材料是汽車內(nèi)部的主要組件之一。GB 8410—2006《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》規(guī)定了汽車內(nèi)飾材料相關(guān)試驗(yàn)內(nèi)容，根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，對內(nèi)飾材料的燃燒機(jī)理進(jìn)行闡釋，并對能力驗(yàn)證進(jìn)行說明，梳理出汽車內(nèi)飾材料能力驗(yàn)證關(guān)鍵點(diǎn)，提煉出標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確的試驗(yàn)細(xì)節(jié)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)供同行借鑒。

汽車內(nèi)飾材料；阻燃；能力驗(yàn)證；風(fēng)速

0　引言

內(nèi)飾材料作為汽車組件之一覆蓋了車輛內(nèi)部絕大部分空間，其與人體直接接觸，其質(zhì)量優(yōu)劣對乘員的安全健康具有很大影響。汽車內(nèi)飾材料的安全評價(jià)主要分為3個方面：（1）車內(nèi)空氣質(zhì)量，即揮發(fā)性氣體是否會在玻璃上產(chǎn)生霧氣影響駕駛、揮發(fā)性氣體是否會對人體造成傷害，包括霧度測試和VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）測試，前者的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)目前參照德國DIN 75201、美國SAE J1756、ISO 6452等，后者的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T 27630—2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》、HJ/T400《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測試方法》；（2）燃燒性能，主要考察內(nèi)飾件的耐燃性能和阻燃性能，為保證駕駛員在汽車著火時具有充足的逃生時間，內(nèi)飾材料需具備一定耐燃、阻燃特性，檢測標(biāo)準(zhǔn)有GB 8410—2006《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》、GB 7258—2019《機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件》、美國FMVSS 571. 302、ISO 3795以及歐洲議會與理事會指令95/28/EC；（3）目前，主機(jī)廠對汽車內(nèi)飾材料會進(jìn)行環(huán)境耐久性測試，如氙燈老化、高溫、低溫、鹽霧、耐磨性等，以各自企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行控制。本文通過GB 8410—2006[1]對內(nèi)飾材料的燃燒原理進(jìn)行闡釋，對能力驗(yàn)證結(jié)果評價(jià)和過程進(jìn)行說明，總結(jié)出內(nèi)飾材料能力驗(yàn)證關(guān)鍵點(diǎn)。汽車內(nèi)飾材料的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中參數(shù)要求較多，需控制多組變量才能確保試驗(yàn)結(jié)果相對穩(wěn)定。

1　內(nèi)飾材料燃燒及阻燃機(jī)理

汽車內(nèi)飾材料燃燒分為3個步驟：（1）加熱分解，內(nèi)飾材料經(jīng)過受熱后分解，產(chǎn)生可燃?xì)怏w如甲烷、助燃?xì)怏w如一氧化氮等；（2）點(diǎn)燃，當(dāng)可燃?xì)怏w達(dá)到一定濃度且溫度達(dá)到燃點(diǎn)，并存在足夠氧氣，則燃燒進(jìn)行；（3）蔓延，燃燒釋放熱量產(chǎn)生自由基，引起連鎖反應(yīng)不斷產(chǎn)生可燃?xì)怏w，使燃燒持續(xù)蔓延。內(nèi)飾材料阻燃的目的不是完全阻止燃燒，而是減緩燃燒和阻止燃燒，只要確保具有足夠的人員逃生時間，則內(nèi)飾材料滿足要求，所以不燃燒、燃燒速度足夠慢、燃燒過程中可以自動熄滅的內(nèi)飾材料均合格。由此得出阻燃方法有3種：（1）通過添加氫氧化鋁、氫氧化鎂等進(jìn)行吸熱脫水降低燃燒周邊溫度；（2）切斷燃燒自由基或者增加不具有燃燒特性的阻燃劑；（3）使燃燒生成碳化膜阻擋可燃物與空氣接觸。通過這3種方法可以有效減緩內(nèi)飾材料的燃燒過程。

2　能力驗(yàn)證

2.1　能力驗(yàn)證的意義

能力驗(yàn)證的實(shí)質(zhì)是多個實(shí)驗(yàn)室間比對。所有參加比對的實(shí)驗(yàn)室按照主辦方預(yù)先制定的準(zhǔn)則進(jìn)行試驗(yàn)，通過對試驗(yàn)結(jié)果的判定確定該實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量體系運(yùn)行是否正常，這是評價(jià)實(shí)驗(yàn)室水平的核心方法之一。在CNAS（China National Accreditation Service for Conformity Assessment，中國合格評定國家認(rèn)可委員會）實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可規(guī)范中將實(shí)驗(yàn)室有無參加年度能力驗(yàn)證作為評審必須文件之一[2]，CNAS-CL03《能力驗(yàn)證提供者認(rèn)可準(zhǔn)則》[3]中也給出了能力驗(yàn)證計(jì)劃的具體要求。

2.2　能力驗(yàn)證的結(jié)果評價(jià)

評價(jià)能力驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)果可以采用分?jǐn)?shù)或E分?jǐn)?shù)，其中分?jǐn)?shù)應(yīng)用較廣，當(dāng)評審方擁有樣品測試標(biāo)準(zhǔn)值時推薦使用，即

式中：為第家被審方的測試結(jié)果；pt為測試結(jié)果指定值；pt為能力評定標(biāo)準(zhǔn)差。

分?jǐn)?shù)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：??≤2.0，滿意結(jié)果；2.0＜??＜3.0，警告結(jié)果；??≥3.0，不滿意結(jié)果。

E分?jǐn)?shù)通過不確定度進(jìn)行評價(jià)，評價(jià)樣本與指定值的偏差是否在指定值的不確定度內(nèi)。

式中：為第家被審方的測試結(jié)果；pt為測試結(jié)果指定值；()為被審方測試結(jié)果的擴(kuò)展不確定度；(pt)為測試結(jié)果指定值的擴(kuò)展不確定度。

E分?jǐn)?shù)評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：?E?＜1，滿意結(jié)果； ?E?≥1，不滿意結(jié)果。

能力驗(yàn)證過程中，對最終測試的評價(jià)結(jié)果依據(jù)所有被審方試驗(yàn)結(jié)果的分?jǐn)?shù)或E分?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)得出[4]。被審方是否取得滿意結(jié)果取決于本次能力驗(yàn)證整體測試結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)差，如果與整體測試結(jié)果偏離過大，則可能會獲得不滿意結(jié)果。對于實(shí)驗(yàn)室能力驗(yàn)證試驗(yàn)，有兩種相對復(fù)雜：（1）采用參數(shù)較多、測試技術(shù)較復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)，每一個單獨(dú)參數(shù)對試驗(yàn)結(jié)果均有影響，容易產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差，須逐一確認(rèn)試驗(yàn)細(xì)節(jié)；（2）采用較早版本標(biāo)準(zhǔn)，部分試驗(yàn)細(xì)節(jié)未給出詳細(xì)規(guī)定，要求試驗(yàn)人員具有一定的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。目前汽車內(nèi)飾材料的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)既要求了較多參數(shù)，又未規(guī)定部分細(xì)節(jié)。

3　內(nèi)飾材料能力驗(yàn)證關(guān)鍵點(diǎn)

3.1　風(fēng)速影響

由試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)可知，風(fēng)速控制是影響試驗(yàn)結(jié)果的重要因素之一。試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中要求風(fēng)速為0.10～0.30 m/s。控制風(fēng)速的3個關(guān)鍵影響因素為：（1）風(fēng)速儀的精度和風(fēng)速儀的測試位置；（2）風(fēng)量控制；（3）通風(fēng)櫥體積。

3.1.1風(fēng)速儀

目前手持式風(fēng)速儀的測量精度為小數(shù)點(diǎn)后1位，而試驗(yàn)中風(fēng)量測量值的最小增幅為0.1 m/s，則風(fēng)速儀不能完全反應(yīng)出風(fēng)量對試驗(yàn)的影響。當(dāng)風(fēng)量以0.05 m/s增幅從0.10 m/s增至0.30 m/s時，燃燒速度出現(xiàn)顯著不同。為了確保試驗(yàn)精度，在試驗(yàn)?zāi)芰︱?yàn)證過程中須使用0.01 m/s的高精度風(fēng)速儀，如圖1所示。

圖1　高精度風(fēng)速儀

風(fēng)速儀的測量位置在標(biāo)準(zhǔn)中未有規(guī)定，建議在樣件水平處100 mm前、后分別進(jìn)行測量。為減少測試誤差，建議使用支架固定風(fēng)速儀探頭，如圖2所示。

圖2　夾具加持的風(fēng)速儀探頭

3.1.2風(fēng)量控制

早期通風(fēng)櫥基本采用定頻電機(jī)進(jìn)行抽風(fēng)，通常風(fēng)量過小，風(fēng)速在0.10 m/s以下，無法達(dá)到試驗(yàn)要求，為此對通風(fēng)櫥進(jìn)行改裝，增加變頻電機(jī)控制試驗(yàn)箱內(nèi)的風(fēng)速，如圖3所示，建議風(fēng)機(jī)提前預(yù)熱后再進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)，待風(fēng)速穩(wěn)定后進(jìn)行試驗(yàn)。

圖3　變頻電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)

3.1.3通風(fēng)櫥體積

通風(fēng)櫥體積對試驗(yàn)也有一定影響，標(biāo)準(zhǔn)中要求通風(fēng)櫥長、寬、高尺寸不超過另兩個尺寸的2.5倍，推薦容積為燃燒箱體積20～110倍。燃燒箱體積過大或者過小均影響通風(fēng)櫥內(nèi)氧氣含量，進(jìn)而對樣品燃燒產(chǎn)生影響。

3.2　設(shè)備參數(shù)

內(nèi)飾件燃燒測試設(shè)備參數(shù)多，具體見表1，其中實(shí)物燃燒箱對應(yīng)參數(shù)如圖4所示，實(shí)物試驗(yàn)支架對應(yīng)參數(shù)如圖5、6所示，實(shí)物燃?xì)鉄魧?yīng)參數(shù)如圖7所示，實(shí)物金屬梳對應(yīng)參數(shù)如圖8所示。

表1　燃燒箱內(nèi)設(shè)備參數(shù)

續(xù)表1

圖4　實(shí)物燃燒箱及表1中對應(yīng)參數(shù)

圖5　燃燒箱中的試驗(yàn)支架及表1中對應(yīng)參數(shù)

圖6　實(shí)物試驗(yàn)支架及表1中對應(yīng)參數(shù)

圖7　實(shí)物燃?xì)鉄艏氨?中對應(yīng)參數(shù)

圖8　實(shí)物金屬梳及表1中對應(yīng)參數(shù)

表1中參數(shù)不需要每年進(jìn)行計(jì)量，通常在設(shè)備驗(yàn)收前、能力驗(yàn)證前、常年未計(jì)量時進(jìn)行確認(rèn)。由于火焰高度決定測試樣件能否被點(diǎn)燃，火焰寬度決定火焰接觸樣件面積，所以需重點(diǎn)關(guān)注燃?xì)鉄舻膬?nèi)徑和燃?xì)鉄襞c試樣自由端的距離。

某內(nèi)飾樣件燃燒試驗(yàn)如圖9所示。

圖9　內(nèi)飾樣件燃燒試驗(yàn)

3.3　燃?xì)膺x擇

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定可以選擇35～38 MJ/m3的可燃?xì)怏w，如天然氣、城市煤氣，須在購置樣氣時計(jì)量熱值；標(biāo)準(zhǔn)也推薦使用罐裝液化氣，其熱值遠(yuǎn)超天然氣和城市煤氣，避免因熱值不夠?qū)?nèi)飾件點(diǎn)燃的不利影響，也可減少計(jì)量熱值環(huán)節(jié)，建議測試過程使用罐裝液化氣。

3.4　非標(biāo)樣品燃燒的特殊判定

標(biāo)準(zhǔn)中允許將寬度大于60 mm、長度大于138 mm的內(nèi)飾材料作為非標(biāo)樣品進(jìn)行試驗(yàn)，燃燒距離采用從第一標(biāo)線到火焰熄滅的距離或從第一標(biāo)線開始至試樣末端的距離。行業(yè)內(nèi)對“第一標(biāo)線開始至試樣末端的距離”的判定理解有一定爭議，部分測試人員認(rèn)為火焰燃燒至試樣末端是受樣品長度所限被迫自熄，假設(shè)樣件長度為356 mm，則存在兩種可能：燃燒至第二標(biāo)線、中途自熄；另有測試人員認(rèn)為應(yīng)按照樣品實(shí)際長度進(jìn)行試驗(yàn)，由于樣件長度不滿足356 mm，火焰會在兩個測量標(biāo)線之間熄滅。由于不能將假設(shè)情況作為判定理由，所以目前后者比較主流且更有說服力。

3.5　其他重點(diǎn)細(xì)節(jié)

3.5.1樣品預(yù)處理

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試驗(yàn)前樣品需在溫度（23±2）℃、相對濕度（50±5）%的環(huán)境下進(jìn)行24～168 h預(yù)處理，主要目的是對各組試驗(yàn)樣品進(jìn)行調(diào)制處理，保證試樣的一致性。內(nèi)飾件主要由PP（Polypropylene，聚丙烯）、PVC（Polyvinyl chloride，聚氯乙烯）、PU（Polyurethane，聚氨酯）、ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene Copolymers，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、人造革、真皮等材料構(gòu)成，由于真皮類樣品均具有一定含水量，這會降低試驗(yàn)箱內(nèi)周邊溫度，從而對試驗(yàn)結(jié)果造成影響，所以試驗(yàn)前須進(jìn)行預(yù)處理，蒸發(fā)掉水分，使材質(zhì)穩(wěn)定后再進(jìn)行試驗(yàn)。

標(biāo)準(zhǔn)中未對結(jié)束預(yù)處理至開始試驗(yàn)的時間間隔給出規(guī)定，參考GB/T 5169.11—2017《電工電子產(chǎn)品著火危險(xiǎn)試驗(yàn)第11部分：灼熱絲/熱絲基本試驗(yàn)方法成品的灼熱絲可燃性試驗(yàn)方法》，要求灼熱絲試驗(yàn)在預(yù)處理半小時內(nèi)開始，因此建議預(yù)處理的試驗(yàn)箱和汽車內(nèi)飾件燃燒試驗(yàn)機(jī)盡量放置在同一試驗(yàn)室或盡量接近，并在完成預(yù)處理后15 min內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，否則空氣中水分重新進(jìn)入樣品內(nèi)部，產(chǎn)生試驗(yàn)偏差，影響試驗(yàn)結(jié)果。

3.5.2試驗(yàn)箱和試樣支架的溫度

試驗(yàn)必須在關(guān)閉櫥窗空氣進(jìn)口的情況下進(jìn)行，不然會使氧氣含量升高，火苗高度和寬度發(fā)生變化，這對火焰接觸內(nèi)飾材料的初始點(diǎn)燃狀態(tài)具有一定影響。每一個樣件完成試驗(yàn)后需重新測量試驗(yàn)箱和試樣支架的溫度，均不能高于30 ℃?？梢允褂貌逶谙渥觾?nèi)的竹節(jié)棒溫度計(jì)測量試驗(yàn)箱溫度，使用熱電偶式溫度計(jì)測量試樣支架。支架溫度降低較慢，對于完全燃燒樣件其冷卻時間在0.5 h以上，需對支架多處分別測溫確保所有點(diǎn)溫度均在30 ℃時才可以進(jìn)行試驗(yàn)。

3.5.3樣品支架的選擇

標(biāo)準(zhǔn)中對樣品支架沒有明確要求，通常硬質(zhì)材質(zhì)、標(biāo)準(zhǔn)尺寸樣品選擇不帶有金屬絲的支架進(jìn)行試驗(yàn)；軟性材質(zhì)、非標(biāo)尺寸樣品選擇帶有金屬絲的支架進(jìn)行試驗(yàn)；部分材質(zhì)樣品雖然在未燃燒時具有一定硬度，但在燃燒過程中出現(xiàn)自由端卷曲或者下垂，這時如果選擇不帶金屬絲支架，會造成試樣在水平和垂直兩個方向同時燃燒，使燃燒速度加快，F(xiàn)MVSS302[5]規(guī)定，試驗(yàn)開始時先不選用帶金屬絲支架，若試驗(yàn)中出現(xiàn)試樣卷曲，則選擇帶金屬絲支架重新進(jìn)行試驗(yàn)，因此建議能力驗(yàn)證中統(tǒng)一采用帶金屬絲的支架[6]。

3.5.4樣品燃燒計(jì)時過程

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定當(dāng)火焰根部通過第一標(biāo)記線后開始計(jì)時，但未規(guī)定火焰哪一部分通過第二標(biāo)線后試驗(yàn)結(jié)束。在實(shí)際應(yīng)用中，不論試驗(yàn)的開始或結(jié)束，火焰根部最右側(cè)的燃燒速度最快，所以將火焰根部最快處基準(zhǔn)通過第二標(biāo)線作為結(jié)束計(jì)時信號。試驗(yàn)結(jié)束時樣品有時會產(chǎn)生大量濃煙影響觀測，這時可以采用輔助手段，例如在樣品的第二標(biāo)線處標(biāo)記鮮艷顏色，行業(yè)內(nèi)也有采用細(xì)線吊著金屬球放置在樣品下部，當(dāng)火焰根部燒斷細(xì)線金屬球下落時結(jié)束試驗(yàn)計(jì)時[7]。

3.5.5針織層積復(fù)合材料樣品的處理

層積復(fù)合材料中部分以針織工藝為主，其在各個方向上紋路不同則燃燒結(jié)果也不同。為對燃燒進(jìn)行全面測試，需從各個方向裁剪并分別試驗(yàn)，通常有橫向裁剪、縱向裁剪、45°斜面裁剪[8]，取三者中燃燒速度的最大值最為試驗(yàn)結(jié)果。若樣品為整塊樣板，則首先觀察樣板是否具有紋路，是否需要按照不同方向進(jìn)行裁剪。

4　結(jié)束語

汽車內(nèi)飾材料燃燒試驗(yàn)在實(shí)際操作中有很多細(xì)節(jié)需要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)確認(rèn)。本文介紹了能力驗(yàn)證的意義，對能力驗(yàn)證的符合性判定給出說明，重點(diǎn)介紹了能力驗(yàn)證前設(shè)備參數(shù)的確認(rèn)，以及日常試驗(yàn)中重點(diǎn)細(xì)節(jié)的處理思路，為同行開展內(nèi)飾材料燃燒試驗(yàn)提供一定經(jīng)驗(yàn)借鑒。

[1]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性：GB8410—2006 [S]. 北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[2]中國合格評定國家認(rèn)可委員會.能力驗(yàn)證結(jié)果的統(tǒng)計(jì)處理和能力評價(jià)指南:CNAS-GL002[S/OL]. (2020-09-08)[2022-11-10]. https:// www.cnas.org.cn/images/rkgf/sysrk/rkzn/2020/09/08/1599547068717003710.pdf.

[3]中國合格評定國家認(rèn)可委員會.能力驗(yàn)證提供者認(rèn)可準(zhǔn)則:CNAS-CL03[S/OL].（2019-03-18）[2022-11-10]. https://www.cnas. org.cn/fwzl/nlyzzl/nlyzxgzcyzl/images/2019/03/18/391BF0ACFDC4BCEAA9A3027300075E67.pdf.

[4]馬捷，關(guān)淑君，茅祖興. 能力驗(yàn)證及其結(jié)果處理與評價(jià)[M]. 北京：中國質(zhì)檢出版社，2016.

[5]美國國家公路交通安全管理局.聯(lián)邦機(jī)動車輛安全標(biāo)準(zhǔn)—第571.302條汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性: FMVSS 302[S].1998.

[6]陳杰. GB 8410與GB 7258中內(nèi)飾材料試驗(yàn)存在的問題與建議[J]. 客車技術(shù)與研究，2014，36（5）：50-52.

[7]史瑞祥，張凱慶，陳杰. 汽車內(nèi)飾材料燃燒特性試驗(yàn)中存在的問題與建議[J]. 客車技術(shù)與研究，2014，36（4）：60-62.

[8]陳杰，程晉平. 汽車內(nèi)飾材料的分類及燃燒特性分析[J]. 客車技術(shù)與研究，2015，37（3）：40-42.

2022-11-11

1002-4581（2023）02-0007-05

U465.6

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2023.02.002