白車身揮發性有機化合物散發特性檢測方法的研究

姚謙　王焰孟　王崇　武金娜　商碩

摘 要：本文使用《車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》（HJ/T 400—2007）檢測車內揮發性有機化合物（VOC）的方法，對鋁箔封堵的白車身進行了VOC散發特性的研究，確定了白車身本身存在VOC的散發。同時，采用CO2標記法對該方法測試的白車身的氣密性進行了研究。結果表明，該方法雖然可以反映白車身的VOC散發，但氣密性仍與實車存在差異，不能完全反映其VOC特性。

關鍵詞：白車身;VOC散發;氣密性

中圖分類號：TU50文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）13-0116-03

Research on the Detection Method of VOC Emission Characteristics of BIW

YAO Qian WANG Yanmeng WANG Chong WU Jinna SHANG Shuo

（China Automotive Technology&Research Center Co.， Ltd.，TianJing300300）

Abstract： Using the Sampling and Measurement Method of Volatile Organic Compounds and Aldehydes and Ketones in Vehicles"（HJ/T 400—2007） to detect VOCs in vehicles， the VOC emission characteristics of the body-in-white body sealed by aluminum foil were studied to determine the body-in-white VOC itself exists in this paper.At the same time， the airtightness of the body-in-white tested by this method was studied using the CO2 labeling method.The results show that although this method can reflect the VOC emission of body-in-white， the air tightness is still different from that of the real car， and it cannot fully reflect its VOC characteristics.

Keywords： body-in-white;VOC emission;air tightness

近年來，人們在購買車輛時更加關注車輛的環保屬性[1]，其中車內異味更是消費者最為關注的問題[2]，連續多年被消費者評選為最嚴重的新車質量問題[3]。針對甲醛等車內有害物質，國家也出臺了《乘用車內空氣質量評價指南》（GB/T 27630—2011）等規范來提升車內空氣質量[4]，保障消費者的健康。世界范圍內，其他國家也出臺了相應的測試規范，例如，日本于2007年推出了《降低汽車內 VOC的自主舉措》，國際標準化組織（ISO）發布了《道路車輛的內部空氣第1部分：整車試驗室客艙內飾的揮發性有機化合物測定規范和方法》（ISO 12219-1—2012）[5]等。以往主機廠在解決VOC散發問題時，主要考慮車內軟內飾對車內VOC的影響，但車體白車身是否會散發VOC呢？現有白車身VOC的檢測方法是否可以完全反映白車身狀態呢？本文基于這兩個問題對白車身的散發特性及密閉性進行了研究。

1 試驗部分

1.1 試驗設備及試劑

整車VOC試驗艙（愛斯佩克），大氣采樣泵（島津技邇），GC-MS（美國 Agilent 公司），HPLC（美國Agilent公司），便攜式氣體檢測儀（美國華瑞），Tenax管（英國MARKES），DNPH管（日本島津），二氧化碳（99.99%）白車身，鋁箔，乙腈（色譜純）等。

1.2 試驗過程

1.2.1 白車身VOC測試方法。選取一個白車身放入整車VOC試驗艙，分階段使用鋁箔和聚四氟乙烯材質的低VOC膠帶封堵白車身的開孔及縫隙，在封堵車輛時，保障主駕位置的車門可以從車外開啟且具有一定的密封性，方便進行開門預處理，每個階段封堵完成后將車輛預處理6 h，之后按照《車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》（HJ/T 400—2007）的方式布置采樣點（由于白車身沒有前排座椅，使用鐵絲將采樣導管通過B柱懸掛固定于車輛中心，相當于主副駕頭枕之間），按照該標準檢測方法，測定車內空間的國標八項和TVOC指標。

1.2.2 車輛氣密性測試方法。密封車輛的同時從車頂引入車內一根導管用于通入CO2氣體，用于完成VOC后測試氣密性指標，車輛有空隙時，車外存在氣流擾動，車內氣體便會與車外氣體進行交換，車內某些指標性氣體（如CO2）濃度就會發生顯著變化，當縫隙較大時，氣體交換速率加快，指示性氣體濃度變化較大。據此，氣密性測試的具體方案為，通過頂部導管向車內導入高純CO2氣體，在車外VOC采樣處使用便攜式氣體檢測儀進行CO2濃度的實時檢測，將CO2與時間的關系繪制成曲線，并在此基礎上研究不同狀態下CO2濃度隨時間的變化規律曲線，通過濃度變化率來反映該狀態下車輛的密封性。

白車身分3次進行封堵，形成4個狀態，每封堵一次均進行VOC的測試和氣密性測試。第一次封堵時只封堵白車身的前后玻璃開孔、四門上的窗口和全景天窗開口;第二次封堵，在第一次基礎上將車內所有肉眼可見的透光孔進行封堵，包括車門框架處的縫隙;第三次封堵，進一步封堵透光的小孔洞;第四封封堵，將除主駕外的三個門均進行封堵固定，無須開啟，將這三個門、尾門及其他車體焊接處的縫隙使用擠壓后的鋁箔條進行塞緊，主駕完成預處理進入封車階段時也進行類似操作，以保證整車使用該方法能最大限度地密封。

2 結果與討論

2.1 VOC檢測結果

使用GC-MS和HPLC對四個階段采集的樣品進行分析，匯總得到VOC測試結果，如表1所示。

通過分析圖1和圖2柱形圖，八項物質只有甲醛發生了較為明顯的增加，可以反映出封堵的效果，其他物質濃度較低，基本未出現增加。TVOC隨著封堵有著明顯的上升，可以反映車輛密封取得一定效果，但無法反映出車輛已經達到商品車的密封程度。

2.2 氣密性測試結果

車輛完成每次VOC測試后，加入CO2氣體，通過便攜式氣體檢測儀檢測濃度穩定后，開始連續檢測CO2濃度的變化，并以此繪制濃度變化曲線，如圖3所示。由于加入氣體的總量不同，且CO2平衡需要一定時間，因而開始濃度存在差異，濃度變化率可以反映氣密性，即濃度關于時間的導數。如圖4所示，隨著封堵車輛密封性的逐漸提升，最大濃度變化率由最初不封堵時的12 000 mg/（m3·h）變為4 000 mg/（m3·h）左右，封堵效果較為明顯。

為了對比此時車輛的密封性與商品車的差異，測試了相同類型的車輛在商品車裝配完成后的數據，如圖5所示，商品車狀態下車輛的密封性要好很多，最大濃度變化僅為2 750 mg/（m3·h）左右。目前采取的密封方式仍然達不到實際用車時的密封效果，因而使用該方法檢測白車身內部VOC釋放量仍存在一定偏差。但針對不同車型，該方式仍可以比較車輛的密封性狀況。

3 結論

使用鋁箔和低VOC膠帶封堵白車身，可以避免封堵材料對車內空氣質量的影響，又盡可能檢測了白車身自身的散發特性，結果表明，白車身本身會存在VOC的散發，并且會對整車的VOC產生影響。使用標記氣體CO2和便攜式氣體檢測儀，在不破壞車輛結構和VOC散發特性的基礎上，檢測了車輛的密封性，結果表明，使用鋁箔逐步封堵可以提高白車身的密閉性，進而研究車內VOC的變化狀況。由于密封性與實車存在差異，最終的檢測結果無法作為定量結果，但仍具有指導意義。

參考文獻：

[1]張仲榮，丁瑾，姚慧，等.基于環境艙法的車內空氣VOC釋放特性分析[J].汽車工程師，2017（6）：45-50.

[2]王焰孟，胡俊艷，姚謙，等.PP類材料氣味改善提升方法研究[J].天津科技，2019（5）：55-57.

[3]JD POWER.一張圖帶你讀懂2019中國新車質量研究[EB/OL].（2019-08-13）[2020-04-11].https：//www.sohu.com/a/333800383_376062.

[4]環境保護部，國家質量監督檢驗檢疫總局.乘用車內空氣質量評價指南：GB/T 27630—2011[S].北京：中國標準出版社，2011.

[5]國際標準化組織（ISO）.道路車輛的室內空氣第1部分：整車試驗室客艙內飾的揮發性有機化合物測定規范和方法：ISO 12219-1—2012[S].日內瓦：國際標準化組織，2012.

收稿日期：2020-04-27

作者簡介：姚謙（1991—），男，碩士，助理工程師，研究方向：車內空氣質量及氣味。