汽車內飾零部件VOC產生原因分析及控制方法研究

楊豪

摘 要：近年來，車內空氣質量對于民眾健康出行的影響逐漸成為消費者購買家轎的重要考量指標，對于車企而言，汽車空氣質量的改善也必將成為中國汽車行業新的競爭領域。2011年10月，環保部與國家質檢總局聯合發布《乘用車內空氣質量評價指南》（以下簡稱《指南》），《指南》規定了車內空氣中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的濃度要求。對于現行的《指南》，預計2015年底即將修改升級成強制性標準，這可能會是全球范圍內最嚴格的車內空氣質量控制強制性法規，由于汽車內飾是車內空氣污染的重要來源，這對于汽車內飾產品將是嚴峻的考驗。VOC測試分為3個級別：整車測試，總成零部件測試和材料測試，通過逐級控制的方法達到車內有機揮發物的控制，本文對于整車測試方法及過程不做研究，重點從零部件及材料生產過程VOC測試及控制方面進行分析研究。

關鍵詞：汽車內飾；零部件；COC原因；控制方法；分析

引言：隨著我國汽車保有量的不斷增長，汽車與人們日常生活的關系更加密切，車內空氣質量也越來越受到消費者的關注和重視。近年來，由車內空氣污染引發的糾紛和訴訟日漸增多，但是由于沒有相關標準作為依據，有關部門無法對消費者的權益實施有效保護。因此本文主要是對汽車內飾零部件VOC產生原因分析及控制方法進行了一定的分析，在這個基礎上提出下文中的一些內容，希望為相同行業工作人員提供出一定的參考。

1.VOC測試要求

1.1測試樣品

零部件及材料：一是零部件測試標準參考《車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》及企業內部標準《整車及車內非金屬零部件揮發性有機物和醛類物質限制要求》執行。二是內飾材料檢測方案：注塑樣板，試樣板規格要求：100mm×200mm，放入PE袋子送樣，實驗室接收試樣7天內試驗，試驗前將試樣按GB/T-2918-1988中的標準環境下放置（24±1）h。

1.2試樣采集、封裝及測試要求

測試條件：60℃烘箱放置2H，10L袋子封裝，依據Q/CC SY248-2011封裝規范執行。

1.3控制限值和接收規范汽車乘員艙內

VOC主要來源于熱塑性、熱固性高分子材料（如塑料、橡膠、PU泡沫、面料等）皮革以及涂敷材料、粘接劑等，車內VOC的接收限值按表1要求。

2.VOC概述

VOC是揮發性有機化合物（volatile organic compounds）的英文縮寫。

例如，美國ASTM D3960-98標準將VOC定義為任何能參加大氣光化學反應的有機化合物。美國聯邦環保署（EPA）的定義：揮發性有機化合物是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學反應的碳化合物。

世界衛生組織（WHO，1989）對總揮發性有機化合物（TVOC）的定義為，熔點低于室溫而沸點在50～260℃之間的揮發性有機化合物的總稱。

有關色漆和清漆通用術語的國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標準對VOC的定義是，原則上，在常溫常壓下，任何能自發揮發的有機液體和/或固體。同時，德國DIN 55649-2000標準在測定VOC含量時，又做了一個限定，即在通常壓力條件下，沸點或初餾點低于或等于250℃的任何有機化合物。

巴斯夫公司則認為，最方便和最常見的方法是根據沸點來界定哪些物質屬于VOC，而最普遍的共識認為VOC是指那些沸點等于或低于250℃的化學物質。所以沸點超過250℃的那些物質不歸入VOC的范疇，往往被稱為增塑劑。

這些定義有相同之處，但也各有側重如美國的定義，對沸點初餾點不作限定，強調參加大氣光化學反應。不參加大氣光化學反應的就叫作豁免溶劑，如丙酮、四氯乙烷等。而世界衛生組織和巴斯夫則對沸點或初餾點作限定，不管其是否參加大氣光化學反應。國際標準ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標準對沸點初餾點不作限定，也不管是否參加大氣光化學反應，只強調在常溫常壓下能自發揮發。

可將這些VOC的定義分為二類：

一類是普通意義上的VOC定義，只說明什么是揮發性有機物，或者是在什么條件下是揮發性有機物；另一類是環保意義上的定義，也就是說，是活潑的那一類揮發性有機物，即會產生危害的那一類揮發性有機物。非常明顯，從環保意義上說，揮發和參加大氣光化學反應這兩點是十分重要的。不揮發或不參加大氣光化學反應就不構成危害。這也就是歐洲將溶劑按光化臭氧產生潛力來分類的原因。

3.測試及驗證過程

通過對整個塑料件生產過程進行分析，開展對比試驗，確認影響內飾VOC的原因：

試驗一：選取某車型門板總成進行零部件測試，全塑料件測試結果顯示乙醛超標，選擇低散發材料只是保證車內空氣質量的第一步，材料注塑加工工藝同樣影響著內飾件的VOC散發，尤其聚丙烯改性材料，其在加工過程中受到強剪切和熱的作用產生新的VOC散發小分子物質乙醛，該類小分子物質無法通過設備進行完全脫除，留在制件上，進而造成內飾件VOC散發偏高；相同條件下生產的塑料件加涂膠、包覆測試數據顯示甲苯、乙醛超標，分析顯示膠水中含有苯類物質及醛類物質，皮革成為甲苯的主要貢獻源；水切及丙綸氈成為苯類物質的主要貢獻源。

試驗二：對比測試同一零部件不同表面處理工藝影響，油漆中稀釋劑、脫模劑等含有苯類物質，因此對于塑料件在注塑生產過程中要注意盡量不采用脫模劑，這在研發試制過程要加強模具驗收過程確認，保證產品脫模順暢；涂裝生產及修復漆使用上要注意采用環保型涂料。烘料過程在保證含水量降低的同時，促進原材料本身所含有的小分子物質揮發，這同樣對于上游原材料供應商提出了課題：一是其在原材料樹脂及配方添加劑選擇上要考慮低VOC材料配方體系；二是其改性加工造粒過程抽真空等工序降低小分子物質的產生。二次料的使用同樣成為VOC的貢獻源，在回添使用過程，再次經過剪切和熱作用，加大了小分子醛類物質的產生，因此要注意二次料的使用比例控制，內飾件不建議添加二次料。注塑過程中，識別溫度與壓力對乙醛波動影響，再次證明高壓剪切作用及高熱加速乙醛的產生，因此想要得到一個低散發特性的內飾件，就必需在一定的范圍內對加工條件進行有效的控制，經對比驗證，對于聚丙烯材料注塑溫度建議在210℃-220℃。

總結：車內空氣質量的提升是一個持續的系統過程，現最大的問題在于材料級控制標準如何支撐零部件級及整車的VOC，而材料級到零部件級需要重點控制源頭材料供應商低VOC材料的選擇應用，同時要注意注塑生產過程工藝控制，適當低的注塑溫度及壓力選擇；再次組裝裝配過程輔材的選擇控制同樣極為重要。

參考文獻：

[1]陳云菊.汽車內飾零部件的防錯方法[J].機械，2017，44（09）：45-50.

[2]張靜波.采樣袋法測試汽車內飾零部件VOC檢測結果質量的影響因素[J].上海汽車，2017（07）：48-50.

[3].在成型汽車內飾零部件中高性能TPE的加工優勢[J].塑料科技，2016，44（12）：91.

[4]雷春梅，歐遠輝，蔡淑瓊.汽車內飾零部件及材料VOC檢測過程質量控制[J].現代測量與實驗室管理，2016，24（05）：19-21.

[5]田永，韋俊.汽車內飾零部件材料的選擇與應用[J].汽車與配件，2014（02）：74-77.

[6]陳拯.汽車內、外飾零部件老化問題的試驗分析[J].汽車工藝與材料，2011（12）：45-51.