車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)與管控方式的研究

薛振榮+楊靜娜+王曉虎+初艷春+李月柳

摘 要：介紹了車內(nèi)空氣質(zhì)量國外管控現(xiàn)狀以及某公司車內(nèi)空氣設(shè)計研發(fā)體系與管控方式，即在車型構(gòu)想階段，通過材料認可篩選出低VOC的材料與禁用材料清單，根據(jù)車型內(nèi)飾零部件設(shè)計構(gòu)想書，對認可后的材料方案進行設(shè)計提案，通過同步研討與模擬驗證兩大工具證明材料方案的可行性；最后通過零部件VOC數(shù)據(jù)庫中的大數(shù)據(jù)制定研發(fā)車零部件TOP10抽檢清單，即高危風險零部件清單。抽檢結(jié)束后，在PT階段進行實車驗證，進入量產(chǎn)階段通過抽檢機制與處理機制對供應商進行一致性管控。

關(guān)鍵詞：VOC；禁用材料清單；同步研討；模擬驗證

中圖分類號：U463.8 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2017）03-0056-04

In-car Air Quality Development And Control Way Of Research

XUE Zhen-rong， YANG Jing-na， WANG Xiao-hu， CHU Yan-chun， LI Yue-liu

（ Great Wall motor co.， LTD Technology Center， Baoding071000， china ）

Abstract： The paper introduces the in-vihicle air quality control status of abroad and a company vihicle air design research and development system and control mode， It is the design concept stage， through the recognition of materials selected material and disable bill of materials， low VOC based on vehicle interior parts design vision book， after approval of the material plan to carry on the design proposal， through SD discussion with simulations verify two tools to prove the feasibility of material plan； Finally through parts VOC big data in the database set research and development of parts need checking list， the highest risk parts list. After the sampling， verifies the real vehicle in PT phase， has entered into the phase of mass production by sampling and processing mechanism of consistency control suppliers.

Key Words： VOC； SD discussion； simulation verify； disable the bill of materials

1 前言

隨著汽車保有量的逐步增加，汽車逐步演變成為人們的“第二生活空間”。VOC（揮發(fā)性有機化合物）是指在常壓下，沸點為50～260℃的各種有機化合物。車內(nèi)VOC濃度是表征車內(nèi)空氣質(zhì)量的重要指標，直接關(guān)系到司乘人員的健康。2012年《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》的標準發(fā)布，標準限制車內(nèi)空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛八項物質(zhì)的最高濃度，促使汽車生產(chǎn)企業(yè)更加重視車內(nèi)空氣質(zhì)量問題。

車內(nèi)VOC的來源主要為汽車內(nèi)飾零部件，這些零部件主要由塑料、膠黏劑、皮革、聚氨酯材料、橡膠、纖維材料的組合，其中VOC主要來源于以下五方面：

1.橡塑材料合成用助劑：由單體制備合成樹脂、合成橡膠等高分子材料的過程所需要的助劑，如阻聚劑、引發(fā)劑、乳化劑和分散劑等。

2. 橡塑材料改性用添加劑：在塑料和橡膠改性加工中添加的各種助劑，用以改善生產(chǎn)工藝和提高材料性能，如發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑和阻燃劑等。

3.零部件制造和加工過程：內(nèi)飾件在制造和加工過程中產(chǎn)生的有機小分子物質(zhì)。

4.非金屬材料降解：高分子材料在光和熱作用下降解所產(chǎn)生的VOC。

5.其他：倉儲環(huán)境和運輸過程中的交叉污染等。

2 國外車內(nèi)空氣質(zhì)量管控現(xiàn)狀

美國把室內(nèi)和車內(nèi)污染作為人類健康的五大危害之一，美國環(huán)保局要求汽車制造廠所使用的材料必須申報，經(jīng)審查確保對環(huán)境和人體危害程度達到最低點后才能使用。

2004年俄羅斯頒布《汽車交通工具乘客廂和駕駛室空氣中污染物含量實驗標準和方法》（P51206-2004），把駕駛室中的CO、NO、NO2、極限脂族烴（C2-C10）甲醛、甲烷的最高濃度分別作出限制，以控制車內(nèi)空氣的污染。

日本汽車工業(yè)協(xié)會（JAMA）將汽車內(nèi)空間視為居住空間的一部分，制定了《汽車內(nèi)VOC檢測方法》和《降低汽車內(nèi)VOC的自主舉措》。自主舉措要求乘用車從2007年度發(fā)售的新車型、貨車和客車等商用車需達到厚生勞動省規(guī)定的室內(nèi)13種物質(zhì)的濃度指導值。

2007年6月，韓國建設(shè)部頒布了《新規(guī)制作汽車的室內(nèi)空氣質(zhì)量管理標準》，該管理標準規(guī)定新生產(chǎn)汽車的揮發(fā)性污染物排放檢測方法和標準。

3 某研發(fā)車型車內(nèi)空氣質(zhì)量設(shè)計開發(fā)與管控方案

3.1 整車級目標制定

根據(jù)某研發(fā)車市場定位將整車車內(nèi)空氣質(zhì)量目標設(shè)定為中國生態(tài)汽車評價C-ECAP得分達到14.6分。

C-ECAP簡稱中國生態(tài)汽車評價，是基于生態(tài)設(shè)計的理念，針對汽車產(chǎn)品全生命周期主要環(huán)境影響指標進行的綜合性評價。評價指標分為5個維度，分別為車內(nèi)空氣質(zhì)量、車內(nèi)噪聲、有害物質(zhì)、綜合油耗、尾氣排放總分100分，車內(nèi)空氣質(zhì)量占16分，車內(nèi)空氣質(zhì)量的8項VOC物質(zhì)每項物質(zhì)各占2分。以《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》（GB/T27630-2011）中的基準值要求為零分基準，以基準值X0.1為滿分基準。以測量值/基準值所獲得結(jié)果作為得分系數(shù)的判定依據(jù)，車內(nèi)空氣質(zhì)量得分系數(shù)如表1所示。每項VOC物質(zhì)所占的2分乘以得分系數(shù)即為該項VOC物質(zhì)的最終得分。

3.2 車內(nèi)空氣質(zhì)量整車級目標分解

汽車內(nèi)飾原材料是車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要源頭，抓住了源頭實質(zhì)上就抓住了問題的本質(zhì)。根據(jù)VOC來源制定了“由整體到局部”由“局部到個體”的設(shè)計策略，即把整車控制目標分解到零部件，再將零部件控制目標分解到材料，通過控制材料的目標來達到控制整車空氣質(zhì)量的達成，示意圖如圖1所示：

3.3 車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)與管控方式

車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)與管控包括兩個方面：1是研發(fā)車開發(fā)階段的車內(nèi)空氣質(zhì)量的設(shè)計與驗證；2是研發(fā)車進入批量生產(chǎn)階段車內(nèi)空氣質(zhì)量的控制。

整車開發(fā)流程一般分為項目策劃、概念設(shè)計（產(chǎn)品構(gòu)想）、設(shè)計開發(fā)、試制車（ET車、PT車）、生產(chǎn)準備、量產(chǎn)6個階段。車內(nèi)空氣質(zhì)量性能開發(fā)工作需要依據(jù)整車開發(fā)流程在各個研發(fā)階段進行分步管控。各階段具體工作如表2所示。

3.3.1 材料認可與禁用清單

對內(nèi)飾材料搭建環(huán)保材料數(shù)據(jù)庫，全面開展材料認可工作，掌握材料選用的主動權(quán)，要求零部件供應商在指定的范圍內(nèi)選擇材料種類。同時建立VOC禁用材料清單，即禁止使用的材料清單，如溶劑型膠水，非反應型催化劑等從源頭上杜絕其使用，“倒逼”零部件供應商從材料選用進行改善。

3.3.2 設(shè)計提案

根據(jù)零部件設(shè)計構(gòu)想針對每個零部件編制VOC性能達成方案即設(shè)計提案，提案中應明確材料類型，特性，且提案中禁止出現(xiàn)供應商名稱。設(shè)計提案向材料開發(fā)部門進行傳遞。（例如在頂棚粘接附件的膠水開發(fā)中，應該明確膠水的類型為氯丁膠水，且膠水中的溶劑禁止使用甲苯與丁酮等具有刺激性氣味的物質(zhì)，但不指定氯丁膠水的廠家。）為材料的選用提供依據(jù)。在設(shè)計之初提供綠色環(huán)保材料選用的方案，提前規(guī)避零部件VOC超標風險。

3.3.3 同步研討

同步研討指從車型初期階段開始，相關(guān)單位全部參與，同步實施研討，將各部門的所有要求在會議中進行研討，通過會議各部門達成共識輸出明確書，明確書是各相關(guān)部門對零部件提出具體設(shè)計要求，達成一致意見后輸出的文件。未達成共識輸出告知書。告知書是項目研發(fā)過程中，對研發(fā)中未達成的問題給出原因說明并記錄問題的文件。同步研討與傳統(tǒng)研發(fā)模式相比提高了部門間溝通效率，提高了研發(fā)進程。傳統(tǒng)研發(fā)模式與同步研討示意圖如圖2所示：

舉例子來說某研發(fā)車型頂蓋內(nèi)飾板聚氨酯發(fā)泡板的厚度為7.0mm，考慮到VOC消減方案，VOC主責部門建議發(fā)泡板由7.0mm厚度變更為6mm，但6mm泡沫板的吸音性能會有所改變，此時就需要開展同步研討，VOC主責部門、產(chǎn)品設(shè)計部門、聲學包主責部門三方參與，如果方案通過，VOC主責部門向產(chǎn)品設(shè)計部門與聲學包主責部門輸出明確書，如果方案不通過由聲學包主責部門向VOC主責部門與產(chǎn)品設(shè)計部門向提出告知書，告知書中需聲學包主責部門詳細闡述不采納的原因。

3.3.4 模擬驗證

模擬驗證是在工裝樣件即批量生產(chǎn)零件的模具、檢具還未開發(fā)的條件下，依據(jù)零部件用材設(shè)計提案中確定的材料，利用現(xiàn)有零部件模具進行試制的方式開展，確認設(shè)計提案的有效性。

采用設(shè)計提案的材料組合使用與研發(fā)車大小、結(jié)構(gòu)相近的量產(chǎn)車型的零部件模具進行試制，將試制的零部件進行VOC檢測。譬如，某研發(fā)車型C的頂蓋內(nèi)飾板的用材為方案1，方案1與方案2用材不完全相同見表3所示，方案1中材料組合按照量產(chǎn)車D的頂蓋內(nèi)飾板模具進行樣件試制來驗證方案1是否可行有效。

3.3.5 工裝樣件抽檢

在ET準入之前完成工裝樣件抽檢，按照企業(yè)標準應抽檢20類零部件，但目前零部件用材平臺化程度高，各個車型的零部件用材與工藝大致相同，只是型面大小略有差異，為避免抽檢導致的人力、物力資源的浪費，根據(jù)以往研發(fā)車型的零部件數(shù)據(jù)庫會整理出TOP10高危風險零部件抽檢清單，這些高危零部件均是首次抽檢不合格率高于20%的零部件，其中包括座椅、頂棚、地毯、車門內(nèi)護板、行李箱蓋板、空調(diào)總成、車門密封條、儀表板、前圍隔熱墊、副儀表板。

3.3.6 整車VOC驗證

在PT階段進行整車VOC驗證，整車VOC驗證的前提條件為抽檢的TOP10工裝樣件均滿足要求VOC性能要求，且車輛內(nèi)飾零部件均為工藝固化的工裝樣件，且裝配完整，狀態(tài)良好。

3.3.7 一致性管控

進入批量生產(chǎn)階段的零部件VOC一致性管控主要分為兩個方面：一是抽檢機制；二是處理機制。抽檢機制指整車廠每季度或者定期派專人到供應商工廠對零部件取樣進行VOC檢測。處理機制即VOC超標時進行一系列措施，比如整改、罰款等，同時要求供應商對于零部件整改進度及時匯報，實施有效持續(xù)的跟蹤。

4 結(jié)語

車內(nèi)空氣污染正逐漸凸現(xiàn)，越來越受到人們的重視，整車廠在設(shè)計開發(fā)環(huán)節(jié)，需要建立車內(nèi)空氣質(zhì)量開發(fā)流程，零部件供應商應考慮模溫和模壓帶來的非金屬材料的降解，并合理使用脫模劑，根據(jù)實際適當延長零部件存放周期，材料供應商應從配方、種類角度考慮選擇低揮發(fā)性組合與材料，從而建立材料、零部件、整車企業(yè)共同參與的管控機制，以確保零部件及整車的車內(nèi)空氣品質(zhì)。

參考文獻：

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