汽车内饰零部件VOC产生原因分析及控制方法研究

杨豪

摘 要：近年来，车内空气质量对于民众健康出行的影响逐渐成为消费者购买家轿的重要考量指标，对于车企而言，汽车空气质量的改善也必将成为中国汽车行业新的竞争领域。2011年10月，环保部与国家质检总局联合发布《乘用车内空气质量评价指南》（以下简称《指南》），《指南》规定了车内空气中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的浓度要求。对于现行的《指南》，预计2015年底即将修改升级成强制性标准，这可能会是全球范围内最严格的车内空气质量控制强制性法规，由于汽车内饰是车内空气污染的重要来源，这对于汽车内饰产品将是严峻的考验。VOC测试分为3个级别：整车测试，总成零部件测试和材料测试，通过逐级控制的方法达到车内有机挥发物的控制，本文对于整车测试方法及过程不做研究，重点从零部件及材料生产过程VOC测试及控制方面进行分析研究。

关键词：汽车内饰；零部件；COC原因；控制方法；分析

引言：随着我国汽车保有量的不断增长，汽车与人们日常生活的关系更加密切，车内空气质量也越来越受到消费者的关注和重视。近年来，由车内空气污染引发的纠纷和诉讼日渐增多，但是由于没有相关标准作为依据，有关部门无法对消费者的权益实施有效保护。因此本文主要是对汽车内饰零部件VOC产生原因分析及控制方法进行了一定的分析，在这个基础上提出下文中的一些内容，希望为相同行业工作人员提供出一定的参考。

1.VOC测试要求

1.1测试样品

零部件及材料：一是零部件测试标准参考《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》及企业内部标准《整车及车内非金属零部件挥发性有机物和醛类物质限制要求》执行。二是内饰材料检测方案：注塑样板，试样板规格要求：100mm×200mm，放入PE袋子送样，实验室接收试样7天内试验，试验前将试样按GB/T-2918-1988中的标准环境下放置（24±1）h。

1.2试样采集、封装及测试要求

测试条件：60℃烘箱放置2H，10L袋子封装，依据Q/CC SY248-2011封装规范执行。

1.3控制限值和接收规范汽车乘员舱内

VOC主要来源于热塑性、热固性高分子材料（如塑料、橡胶、PU泡沫、面料等）皮革以及涂敷材料、粘接剂等，车内VOC的接收限值按表1要求。

2.VOC概述

VOC是挥发性有机化合物（volatile organic compounds）的英文缩写。

例如，美国ASTM D3960-98标准将VOC定义为任何能参加大气光化学反应的有机化合物。美国联邦环保署（EPA）的定义：挥发性有机化合物是除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物。

世界卫生组织（WHO，1989）对总挥发性有机化合物（TVOC）的定义为，熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。

有关色漆和清漆通用术语的国际标准ISO 4618/1-1998和德国DIN 55649-2000标准对VOC的定义是，原则上，在常温常压下，任何能自发挥发的有机液体和/或固体。同时，德国DIN 55649-2000标准在测定VOC含量时，又做了一个限定，即在通常压力条件下，沸点或初馏点低于或等于250℃的任何有机化合物。

巴斯夫公司则认为，最方便和最常见的方法是根据沸点来界定哪些物质属于VOC，而最普遍的共识认为VOC是指那些沸点等于或低于250℃的化学物质。所以沸点超过250℃的那些物质不归入VOC的范畴，往往被称为增塑剂。

这些定义有相同之处，但也各有侧重如美国的定义，对沸点初馏点不作限定，强调参加大气光化学反应。不参加大气光化学反应的就叫作豁免溶剂，如丙酮、四氯乙烷等。而世界卫生组织和巴斯夫则对沸点或初馏点作限定，不管其是否参加大气光化学反应。国际标准ISO 4618/1-1998和德国DIN 55649-2000标准对沸点初馏点不作限定，也不管是否参加大气光化学反应，只强调在常温常压下能自发挥发。

可将这些VOC的定义分为二类：

一类是普通意义上的VOC定义，只说明什么是挥发性有机物，或者是在什么条件下是挥发性有机物；另一类是环保意义上的定义，也就是说，是活泼的那一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。非常明显，从环保意义上说，挥发和参加大气光化学反应这两点是十分重要的。不挥发或不参加大气光化学反应就不构成危害。这也就是欧洲将溶剂按光化臭氧产生潜力来分类的原因。

3.测试及验证过程

通过对整个塑料件生产过程进行分析，开展对比试验，确认影响内饰VOC的原因：

试验一：选取某车型门板总成进行零部件测试，全塑料件测试结果显示乙醛超标，选择低散发材料只是保证车内空气质量的第一步，材料注塑加工工艺同样影响着内饰件的VOC散发，尤其聚丙烯改性材料，其在加工过程中受到强剪切和热的作用产生新的VOC散发小分子物质乙醛，该类小分子物质无法通过设备进行完全脱除，留在制件上，进而造成内饰件VOC散发偏高；相同条件下生产的塑料件加涂胶、包覆测试数据显示甲苯、乙醛超标，分析显示胶水中含有苯类物质及醛类物质，皮革成为甲苯的主要贡献源；水切及丙纶毡成为苯类物质的主要贡献源。

试验二：对比测试同一零部件不同表面处理工艺影响，油漆中稀释剂、脱模剂等含有苯类物质，因此对于塑料件在注塑生产过程中要注意尽量不采用脱模剂，這在研发试制过程要加强模具验收过程确认，保证产品脱模顺畅；涂装生产及修复漆使用上要注意采用环保型涂料。烘料过程在保证含水量降低的同时，促进原材料本身所含有的小分子物质挥发，这同样对于上游原材料供应商提出了课题：一是其在原材料树脂及配方添加剂选择上要考虑低VOC材料配方体系；二是其改性加工造粒过程抽真空等工序降低小分子物质的产生。二次料的使用同样成为VOC的贡献源，在回添使用过程，再次经过剪切和热作用，加大了小分子醛类物质的产生，因此要注意二次料的使用比例控制，内饰件不建议添加二次料。注塑过程中，识别温度与压力对乙醛波动影响，再次证明高压剪切作用及高热加速乙醛的产生，因此想要得到一个低散发特性的内饰件，就必需在一定的范围内对加工条件进行有效的控制，经对比验证，对于聚丙烯材料注塑温度建议在210℃-220℃。

总结：车内空气质量的提升是一个持续的系统过程，现最大的问题在于材料级控制标准如何支撑零部件级及整车的VOC，而材料级到零部件级需要重点控制源头材料供应商低VOC材料的选择应用，同时要注意注塑生产过程工艺控制，适当低的注塑温度及压力选择；再次组装装配过程辅材的选择控制同样极为重要。

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