汽車高危零件氣味降低辦法

邵方方 （上汽商用車技術(shù)中心，上海 200438）

0 引言

車內(nèi)氣味是一種乘駕人員的主觀感受，近年來車內(nèi)氣味問題受到社會各界的廣泛關(guān)注，汽車內(nèi)飾非金屬材料釋放的VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）、霉菌、外部有害氣體或顆粒物進(jìn)入車內(nèi)，都有可能對車內(nèi)氣味造成影響。不同的人對同一輛車的氣味類型感受可能不一樣，氣味類型包括但不限于：瀝青味、魚腥味、臭雞蛋味、發(fā)霉味、酸臭味、焦糊味、橡膠味、汽油/機(jī)油/柴油味、溶劑味、香味、青草味、奶油味、真皮味、人造革味、辣味、發(fā)酵味、酒精味、汗液味等，其中瀝青味、魚腥味、臭雞蛋味、發(fā)霉味、酸臭味、焦糊味為令人厭惡的氣味。

引發(fā)氣味的揮發(fā)性有機(jī)物種類有很多，一輛車內(nèi)有氣味的物質(zhì)可能有幾十種或者幾百種，常見的有烷烴類、烯烴類、酯類、苯類、醇類、胺類、醚類、硅氧烷類、硅烷類等幾大類，表1為車內(nèi)常見的揮發(fā)性有機(jī)物種類及其對應(yīng)的氣味類型。

表1 車內(nèi)常見的揮發(fā)性有機(jī)物種類和對應(yīng)的氣味類型Table 1 Types of volatile organic compounds commonly found in vehicles and corresponding odor types

1 汽車內(nèi)飾氣味高危零件種類和原因分析

車內(nèi)氣味主要來源于汽車內(nèi)飾非金屬零件，按照零件材料、尺寸和質(zhì)量等綜合評估，主要內(nèi)飾零件對車內(nèi)氣味的貢獻(xiàn)度如圖1所示。

圖1 主要內(nèi)飾零件對車內(nèi)氣味的貢獻(xiàn)度圖示Figure 1 Graphical representation of the contribution of major interior components to interior odour

由圖1的數(shù)據(jù)可知，座椅、地毯、內(nèi)前圍隔音墊、儀表板、側(cè)圍、門板等是車內(nèi)氣味的主要貢獻(xiàn)零件。

內(nèi)飾零件是由塑料、PU（polyurethane，聚氨酯）發(fā)泡、EVA（ethylene-vinyl acetate copolymer，乙烯-醋酸乙烯共聚物）、合成皮革、膠黏劑等材料加工而成，以下從材料方面分析引起零件氣味的原因。

（1） 座椅，對車內(nèi)氣味貢獻(xiàn)最大的零件，使用了大量的面料和PU發(fā)泡材料。座椅面料主要包括織物面料、真皮面料、PVC（polyvinyl chloride，聚氯乙烯）革、PU革等，面料類材料受原料配方、表面處理劑、鞣質(zhì)劑、染料及助劑、酸洗、中和等多方面因素影響，極易造成氣味問題。由于座椅面料面積大，且是直接暴露在車內(nèi)環(huán)境中，對車內(nèi)氣味貢獻(xiàn)極大。PU發(fā)泡材料中的A料、B料、催化劑、勻泡劑、引發(fā)劑等原料，若選擇不當(dāng)，極易引起氣味和醛類物質(zhì)的超標(biāo)。

（2） 地毯、內(nèi)前圍等軟飾件，采用較多的PU發(fā)泡、EVA材料等。地毯和內(nèi)前圍中PU發(fā)泡材料氣味超標(biāo)的原因同座椅中PU發(fā)泡材料類似，在此不再贅述。地毯和內(nèi)前圍中的EVA材料易受光照作用，氧化分解產(chǎn)生氣味和乙醛問題，且很多EVA廠家在生產(chǎn)制造過程中使用大量回料，回料的添加和反復(fù)使用，造成零件氣味超標(biāo)。另外，地毯和內(nèi)前圍這類軟飾件本身極易吸收氣味分子，產(chǎn)生二次污染。

（3） 硬質(zhì)塑料，如IP（instrument panel，儀表板）、門板等，使用較多的是PP類塑料。PP類塑料的原料基材、抗氧劑、潤滑劑、光老化助劑、偶聯(lián)劑、色母等選擇不當(dāng)易引起氣味問題，零件加工時(shí)注塑過程控制不當(dāng)也會產(chǎn)生氣味問題。

引起車內(nèi)氣味的物質(zhì)和零件種類非常多，原材料、加工工藝、后處理和倉儲物流環(huán)境直接影響零件的氣味。選擇低散發(fā)的原材料、在零件成型時(shí)選擇合適的加工溫度和時(shí)間、零件成型后增加烘烤等后處理工藝、優(yōu)化倉儲物流環(huán)境等均對降低零件氣味有促進(jìn)作用。

本研究主要對座椅、EVA+PU發(fā)泡類的內(nèi)前圍、PET（polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二醇酯）+EVA+PU發(fā)泡類的地毯進(jìn)行氣味溯源，并提出相應(yīng)的降低氣味的手段，其他內(nèi)飾高危零件的氣味溯源和氣味降低手段不在本研究范圍之內(nèi)。

本研究將氣味分為6個(gè)等級，具體分級方法見表2。

表2 氣味等級及描述Table 2 Odor grades and description

2 車內(nèi)典型高危零件氣味原因分析和優(yōu)化辦法

2.1 座椅的氣味原因分析和優(yōu)化辦法

2.1.1 座椅的氣味原因分析

對超纖PU+PVC皮革面料的座椅進(jìn)行氣味評估，評估結(jié)果如表3所示。

表3 座椅的氣味評估結(jié)果Table 3 Seat odor assessment results

從表3中的數(shù)據(jù)可知，座椅總成表現(xiàn)為魚腥味，酸味、溶劑味，氣味強(qiáng)度達(dá)到4級。

采用熱脫附-電子嗅辨儀-氣質(zhì)聯(lián)用的方法對座椅和座椅各子零件進(jìn)行氣味溯源，結(jié)果如表4所示。

表4 座椅及其子零件的氣味溯源分析結(jié)果Table 4 Results of odor traceability analysis of seat and its sub-parts

從表4的數(shù)據(jù)可知，引起座椅氣味的物質(zhì)很多，根據(jù)各物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)等級，鎖定引起座椅氣味超標(biāo)的主要因素為甲苯、2-n-丁氧基乙醇、三乙烯二胺、二氯乙醚等4種物質(zhì)。甲苯表現(xiàn)為芳香味、溶劑味，主要來源于超纖PU面料，超纖PU面料的“開纖”工藝需使用甲苯溶劑，雖然在超纖PU面料生產(chǎn)中會采用水洗工藝去除甲苯，但面料中依舊會有一部分甲苯殘留。2-n-丁氧基乙醇主要表現(xiàn)為溶劑味，來源于坐墊/靠背/頭枕海綿，是坐墊/靠背/頭枕/扶手海綿硅油中的雜質(zhì)。三乙烯二胺主要表現(xiàn)為魚腥味、發(fā)泡味，具有刺激性，來源于坐墊/靠背/頭枕/扶手海綿，是坐墊/靠背/頭枕/扶手海綿的催化劑。二氯乙醚具有刺激性溶劑味，來源于座椅面套背襯海綿，是座椅面套背襯海綿的阻燃劑。

2.1.2 座椅的氣味優(yōu)化方法

根據(jù)2.1.1的分析結(jié)果，針對超纖PU面料、坐墊/靠背/頭枕/扶手海綿和座椅面套背襯海綿進(jìn)行氣味優(yōu)化。

針對超纖PU面料的氣味優(yōu)化，可采用以下方法：在超纖PU面料生產(chǎn)工藝過程中，增加將面料加熱至100 ℃，持續(xù)時(shí)間0.5 h的后處理工藝。同時(shí)在PU復(fù)合革的生產(chǎn)工藝過程中，延長PU復(fù)合革的烘烤時(shí)間，將烘烤時(shí)間由5 min提升到16 min。

針對坐墊/靠背/頭枕海綿/扶手海綿的2-n-丁氧基乙醇?xì)馕秲?yōu)化，可采用以下方法：提升硅油的純度，硅油成分中的STB PU-1254，VOC由75 mg/kg降低至30 mg/kg以下；STB PU-123，VOC由75～100 mg/kg降低至35～45 mg/kg。

針對坐墊/靠背/頭枕海綿/扶手海綿的三乙烯二胺氣味優(yōu)化，可采用以下方法：將現(xiàn)有三乙烯二胺催化劑改為反應(yīng)型凝膠催化劑，同時(shí)延長復(fù)合海綿的熟化時(shí)間，將熟化時(shí)間由48 h提升至72 h。

針對座椅面套背襯海綿的氣味優(yōu)化，可采用以下方法：將反應(yīng)型阻燃劑改為小分子添加型阻燃劑。

采用上述方法對座椅氣味進(jìn)行整改，變更前后的座椅氣味評估結(jié)果見表5，通過表5中的數(shù)據(jù)可知，整改后座椅氣味等級得到有效提升。

2.2 地毯的氣味原因分析和優(yōu)化方法

2.2.1 地毯的氣味原因分析

對PET+EVA+PU發(fā)泡材質(zhì)的地毯進(jìn)行氣味評估，評估結(jié)果如表6所示。

從表6中的數(shù)據(jù)可知，地毯表現(xiàn)為魚腥味、發(fā)泡味，氣味強(qiáng)度達(dá)到4級。

采用熱脫附-電子嗅辨儀-氣質(zhì)聯(lián)用的方法對地毯及其各子零件進(jìn)行氣味溯源，結(jié)果如表7所示。由表7中的數(shù)據(jù)可知，引起地毯氣味的物質(zhì)很多，根據(jù)各物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)程度，鎖定引起地毯氣味超標(biāo)的主要因素為C8～12烷烴/烯烴、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺。C8～12烷烴/烯烴主要來源于EVA生產(chǎn)和加工過程的老化降解；三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺為地毯PU發(fā)泡材料中的常用催化劑。

表7 地毯及其子零件的氣味溯源分析結(jié)果Table 7 Results of odor traceability analysis of carpet and its sub-parts

2.2.2 地毯的氣味優(yōu)化方法

根據(jù)2.2.1的分析結(jié)果，針對EVA生產(chǎn)和PU發(fā)泡進(jìn)行氣味優(yōu)化。將現(xiàn)有地毯的催化劑換成反應(yīng)型凝膠催化劑，并將零件的通風(fēng)時(shí)間從48 h延長至72 h，變更前后地毯的氣味評估結(jié)果見表8。通過表8中的數(shù)據(jù)可知，改變催化劑種類和延長通風(fēng)時(shí)間可以降低地毯總成的氣味。

表8 地毯氣味優(yōu)化前后的評估結(jié)果比對Table 8 Comparison of evaluation results before and after carpet odor optimization

2.3 內(nèi)前圍氣味原因分析和優(yōu)化方法

2.3.1 內(nèi)前圍的氣味原因分析對內(nèi)前圍進(jìn)行氣味評估，評估結(jié)果如表9所示。

表9 內(nèi)前圍的氣味評估結(jié)果Table 9 Odor assessment results of the inner front circumference

從表9中的數(shù)據(jù)可知，內(nèi)前圍表現(xiàn)為霉味、魚腥味、發(fā)泡味，氣味強(qiáng)度達(dá)到4.5級。

采用熱脫附-電子嗅辨儀-氣質(zhì)聯(lián)用的方法對內(nèi)前圍及其各子零件進(jìn)行氣味溯源，結(jié)果如表10所示。

由表10中的數(shù)據(jù)可知，引起內(nèi)前圍氣味的物質(zhì)很多，根據(jù)各物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)程度，鎖定引起內(nèi)前圍氣味超標(biāo)的主要因素為1-辛烯、反-2-辛烯、C8～12烷烴/烯烴、2-乙基己醇、正丁醇、異丁醇、三乙烯二胺、五甲基二乙烯三胺、乙酸乙酯、丙烯酸丁酯。1-辛烯，反-2-辛烯，C8～12烷烴/烯烴、主要來源于EVA生產(chǎn)和加工過程的老化降解；2-乙基己醇、正丁醇、異丁醇來源于PU原料及發(fā)泡劑雜質(zhì)；三乙烯二胺來源于PU發(fā)泡的催化劑。

表10 內(nèi)前圍及其子零件的氣味溯源分析結(jié)果Table 10 Results of odor traceability analysis of inner front circumference and its sub-parts

2.3.2 內(nèi)前圍的氣味優(yōu)化方法

根據(jù)2.3.1的分析結(jié)果，針對EVA和PU發(fā)泡進(jìn)行氣味優(yōu)化。

針對EVA的氣味優(yōu)化，可采用以下方法：更換內(nèi)前圍EVA，提高EVA偶聯(lián)劑的耐熱溫度，EVA烘烤溫度由240 ℃改為230 ℃，烘烤時(shí)間由130 s改為140 s。

針對PU發(fā)泡的氣味優(yōu)化，可采用以下方法：變更PU發(fā)泡材料AB料牌號，由普通牌號變更為低散發(fā)牌號，同時(shí)更改PU發(fā)泡催化劑的種類。變更前后內(nèi)前圍的氣味評估結(jié)果見表11，通過表11中的數(shù)據(jù)可知，整改后內(nèi)前圍的氣味等級得到有效提升。

表11 內(nèi)前圍氣味優(yōu)化前后評估結(jié)果比對Table 11 Comparison of evaluation results before and after inner front circumference odor optimization

3 結(jié)語

汽車非金屬內(nèi)飾零件氣味優(yōu)化工作是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)性工作，對影響車內(nèi)氣味的3類零件進(jìn)行氣味溯源，分析零件產(chǎn)生氣味的根本原因，并有針對性的提出整改意見，大大提高了整改周期和效率。