楊豪
摘 要:近年來,車內(nèi)空氣質(zhì)量對于民眾健康出行的影響逐漸成為消費(fèi)者購買家轎的重要考量指標(biāo),對于車企而言,汽車空氣質(zhì)量的改善也必將成為中國汽車行業(yè)新的競爭領(lǐng)域。2011年10月,環(huán)保部與國家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價(jià)指南》(以下簡稱《指南》),《指南》規(guī)定了車內(nèi)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(xiàn)行的《指南》,預(yù)計(jì)2015年底即將修改升級成強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),這可能會是全球范圍內(nèi)最嚴(yán)格的車內(nèi)空氣質(zhì)量控制強(qiáng)制性法規(guī),由于汽車內(nèi)飾是車內(nèi)空氣污染的重要來源,這對于汽車內(nèi)飾產(chǎn)品將是嚴(yán)峻的考驗(yàn)。VOC測試分為3個(gè)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(dá)到車內(nèi)有機(jī)揮發(fā)物的控制,本文對于整車測試方法及過程不做研究,重點(diǎn)從零部件及材料生產(chǎn)過程VOC測試及控制方面進(jìn)行分析研究。
關(guān)鍵詞:汽車內(nèi)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?nèi)粘I畹年P(guān)系更加密切,車內(nèi)空氣質(zhì)量也越來越受到消費(fèi)者的關(guān)注和重視。近年來,由車內(nèi)空氣污染引發(fā)的糾紛和訴訟日漸增多,但是由于沒有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作為依據(jù),有關(guān)部門無法對消費(fèi)者的權(quán)益實(shí)施有效保護(hù)。因此本文主要是對汽車內(nèi)飾零部件VOC產(chǎn)生原因分析及控制方法進(jìn)行了一定的分析,在這個(gè)基礎(chǔ)上提出下文中的一些內(nèi)容,希望為相同行業(yè)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(biāo)準(zhǔn)參考《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法》及企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)《整車及車內(nèi)非金屬零部件揮發(fā)性有機(jī)物和醛類物質(zhì)限制要求》執(zhí)行。二是內(nèi)飾材料檢測方案:注塑樣板,試樣板規(guī)格要求:100mm×200mm,放入PE袋子送樣,實(shí)驗(yàn)室接收試樣7天內(nèi)試驗(yàn),試驗(yàn)前將試樣按GB/T-2918-1988中的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)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(jù)Q/CC SY248-2011封裝規(guī)范執(zhí)行。
1.3控制限值和接收規(guī)范汽車乘員艙內(nèi)
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(nèi)VOC的接收限值按表1要求。
2.VOC概述
VOC是揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫。
例如,美國ASTM D3960-98標(biāo)準(zhǔn)將VOC定義為任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。美國聯(lián)邦環(huán)保署(EPA)的定義:揮發(fā)性有機(jī)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(xué)反應(yīng)的碳化合物。
世界衛(wèi)生組織(WHO,1989)對總揮發(fā)性有機(jī)化合物(TVOC)的定義為,熔點(diǎn)低于室溫而沸點(diǎn)在50~260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。
有關(guān)色漆和清漆通用術(shù)語的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標(biāo)準(zhǔn)對VOC的定義是,原則上,在常溫常壓下,任何能自發(fā)揮發(fā)的有機(jī)液體和/或固體。同時(shí),德國DIN 55649-2000標(biāo)準(zhǔn)在測定VOC含量時(shí),又做了一個(gè)限定,即在通常壓力條件下,沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)低于或等于250℃的任何有機(jī)化合物。
巴斯夫公司則認(rèn)為,最方便和最常見的方法是根據(jù)沸點(diǎn)來界定哪些物質(zhì)屬于VOC,而最普遍的共識認(rèn)為VOC是指那些沸點(diǎn)等于或低于250℃的化學(xué)物質(zhì)。所以沸點(diǎn)超過250℃的那些物質(zhì)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(cè)重如美國的定義,對沸點(diǎn)初餾點(diǎn)不作限定,強(qiáng)調(diào)參加大氣光化學(xué)反應(yīng)。不參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的就叫作豁免溶劑,如丙酮、四氯乙烷等。而世界衛(wèi)生組織和巴斯夫則對沸點(diǎn)或初餾點(diǎn)作限定,不管其是否參加大氣光化學(xué)反應(yīng)。國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4618/1-1998和德國DIN 55649-2000標(biāo)準(zhǔn)對沸點(diǎn)初餾點(diǎn)不作限定,也不管是否參加大氣光化學(xué)反應(yīng),只強(qiáng)調(diào)在常溫常壓下能自發(fā)揮發(fā)。
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(fā)性有機(jī)物,或者是在什么條件下是揮發(fā)性有機(jī)物;另一類是環(huán)保意義上的定義,也就是說,是活潑的那一類揮發(fā)性有機(jī)物,即會產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機(jī)物。非常明顯,從環(huán)保意義上說,揮發(fā)和參加大氣光化學(xué)反應(yīng)這兩點(diǎn)是十分重要的。不揮發(fā)或不參加大氣光化學(xué)反應(yīng)就不構(gòu)成危害。這也就是歐洲將溶劑按光化臭氧產(chǎn)生潛力來分類的原因。
3.測試及驗(yàn)證過程
通過對整個(gè)塑料件生產(chǎn)過程進(jìn)行分析,開展對比試驗(yàn),確認(rèn)影響內(nèi)飾VOC的原因:
試驗(yàn)一:選取某車型門板總成進(jìn)行零部件測試,全塑料件測試結(jié)果顯示乙醛超標(biāo),選擇低散發(fā)材料只是保證車內(nèi)空氣質(zhì)量的第一步,材料注塑加工工藝同樣影響著內(nèi)飾件的VOC散發(fā),尤其聚丙烯改性材料,其在加工過程中受到強(qiáng)剪切和熱的作用產(chǎn)生新的VOC散發(fā)小分子物質(zhì)乙醛,該類小分子物質(zhì)無法通過設(shè)備進(jìn)行完全脫除,留在制件上,進(jìn)而造成內(nèi)飾件VOC散發(fā)偏高;相同條件下生產(chǎn)的塑料件加涂膠、包覆測試數(shù)據(jù)顯示甲苯、乙醛超標(biāo),分析顯示膠水中含有苯類物質(zhì)及醛類物質(zhì),皮革成為甲苯的主要貢獻(xiàn)源;水切及丙綸氈成為苯類物質(zhì)的主要貢獻(xiàn)源。
試驗(yàn)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(zhì),因此對于塑料件在注塑生產(chǎn)過程中要注意盡量不采用脫模劑,這在研發(fā)試制過程要加強(qiáng)模具驗(yàn)收過程確認(rèn),保證產(chǎn)品脫模順暢;涂裝生產(chǎn)及修復(fù)漆使用上要注意采用環(huán)保型涂料。烘料過程在保證含水量降低的同時(shí),促進(jìn)原材料本身所含有的小分子物質(zhì)揮發(fā),這同樣對于上游原材料供應(yīng)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(zhì)的產(chǎn)生。二次料的使用同樣成為VOC的貢獻(xiàn)源,在回添使用過程,再次經(jīng)過剪切和熱作用,加大了小分子醛類物質(zhì)的產(chǎn)生,因此要注意二次料的使用比例控制,內(nèi)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(dòng)影響,再次證明高壓剪切作用及高熱加速乙醛的產(chǎn)生,因此想要得到一個(gè)低散發(fā)特性的內(nèi)飾件,就必需在一定的范圍內(nèi)對加工條件進(jìn)行有效的控制,經(jīng)對比驗(yàn)證,對于聚丙烯材料注塑溫度建議在210℃-220℃。
總結(jié):車內(nèi)空氣質(zhì)量的提升是一個(gè)持續(xù)的系統(tǒng)過程,現(xiàn)最大的問題在于材料級控制標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)控制源頭材料供應(yīng)商低VOC材料的選擇應(yīng)用,同時(shí)要注意注塑生產(chǎn)過程工藝控制,適當(dāng)?shù)偷淖⑺軠囟燃皦毫x擇;再次組裝裝配過程輔材的選擇控制同樣極為重要。
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