一種裝置對車內VOC和氣味的影響研究

馬立璞，馬國蓮，張忠輝，崔 冰 Ma Lipu，Ma Guolian，Zhang Zhonghui，Cui Bing

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一種裝置對車內VOC和氣味的影響研究

馬立璞，馬國蓮，張忠輝，崔 冰 Ma Lipu，Ma Guolian，Zhang Zhonghui，Cui Bing

（北京汽車研究總院有限公司 越野車研究院試驗部，北京 101300）

介紹影響車內VOC和氣味的來源和影響因素，針對車內VOC超標和氣味較重的情況，提出優化方案，即在頂棚總成中放置VOC和氣味導出裝置，將車內產生的VOC和氣味及時導出到車外；選擇有代表性的3款車，對優化前后的車內VOC和氣味進行試驗，并對試驗數據進行分析說明，驗證了優化方案的有效性。

整車VOC；整車氣味；優化方案

0 引 言

VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）是影響車內空氣質量的重要原因，主要包括烷烴、烯烴、芳烴、醛類或酮類[1-2]等物質，具有特殊的刺激性氣味，而且部分已被列為致癌物。當車內VOC達到一定濃度時，短時間內人會感到頭痛、惡心等，嚴重時會出現抽搐，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經系統，對人體健康產生重大危害[3]。我國已經于2011年10月27日發布了GB/T 27630—2011《乘用車內空氣質量評價指南》，對乘用車室內VOC規定了限值[4-5]，該標準已于2017年列入汽車強檢項目，車內VOC滿足該標準后方可銷售，且適用召回條例，各大主機廠已采取措施加強對整車VOC限值的控制。

1 VOC和氣味來源及影響因素

1.1 VOC和氣味來源

VOC和氣味的來源主要有：

1）加工用助劑（添加劑）：在產品生產或加工過程中所需添加的各種輔助化學品，如發泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩定劑和阻燃劑等，主要存在于皮革、面料、發泡、隔音吸音材料等；

2）合成助劑：單體制備合成樹脂、合成橡膠等高分子材料過程所需要的助劑，如阻聚劑、引發劑、乳化劑和分散劑，主要指內飾零部件所用的膠黏劑類；

3）降解：高分子材料在熱氧作用下降解所產生的VOC，主要涉及注塑類零部件；

4）倉儲污染：倉儲環境中交叉污染。

1.2 VOC和氣味的來源分析

1.2.1 VOC和氣味貢獻量分析

對車內VOC和氣味貢獻量較多的汽車內飾零部件有副儀表板、車門板、地毯、頂棚（頂蓋）、隔音墊、座椅、線束等。

1.2.2 VOC和氣味來源分析

汽車內飾零部件VOC和氣味的主要污染物及來源見表1。

表1 主要污染物及來源

名稱主要污染物來源 地毯乙醛EVA發泡層 甲醛、苯系物膠黏劑 座椅甲苯、二甲苯、乙醛PUR 甲醛面料 紡織品甲醛面料生產助劑（阻燃、防皺劑） 塑料乙醛、甲醛PP原料 涂料甲苯、二甲苯合成樹脂

續表1

名稱主要污染物來源 工藝膠甲醛、苯系物溶劑 塑料產品芳香烴類氣味高分子中間體 橡膠產品硫磺類氣味硫化工藝引起 毛氈產品醛類刺激性氣味膠黏劑引起 瀝青產品芳香烴類氣味雜環類原料引起 皮革產品醛類刺激性氣味、動物皮毛類氣味附加劑引起 線束產品芳香烴類氣味增塑劑、潤滑劑引起 涂料產品溶劑類氣味添加劑引起

1.3 VOC和氣味的影響因素

車內VOC和氣味的影響因素多種多樣，大致歸為以下幾類。

1.3.1 選材因素

傳統材料，比如備胎蓋板常用的木粉板、麻纖維板，隔音墊用的再生PU、再生PET，阻尼板常用的瀝青，密封條常用的EPDM等傳統材料，往往會造成VOC超標、氣味性較大，但若采用PP長玻纖蜂窩板、純凈直立棉、雙組份棉、聚烯烴、TPO、TPE、天然生物基材料、聚丙烯材料、輕質GMT材料、淀粉、聚乳酸類、纖維素類生物工程塑料等環保材料，零部件的VOC和氣味會降低很多。

1.3.2 生產工藝

傳統工藝，如后備廂蓋板和隔音墊的膠水粘結工藝、頂棚的包邊膠黏工藝、側圍內飾板的真皮/面料包覆、扶手飾條的噴漆、模具中脫模劑防銹劑的使用、模溫高低、熟化時間、注塑溫度、注塑壓力等，都會影響VOC和氣味。

1.3.3 下線時間

隨著放置時間的增加，車內大部分VOC物質和氣味呈現下降趨勢，一個月左右后，VOC和氣味衰減速度減緩。

1.3.4 內飾零部件存儲方式

裝車前的零部件存放環境及存放時間是影響車內VOC和氣味的重要因素。延長零部件存放時間、保持適當存放間隔、加強通風、冬季提高存放環境溫度、合適的樣件包裝等均有利于VOC和氣味的釋放。

1.3.5 季節因素

夏日溫度較高，陽光暴曬后車內VOC和氣味急劇上升，令消費者難以接受；冬日溫度較低，日曬強度較小，車內VOC和氣味相對較弱。

車內VOC和氣味一旦出現不合格，整改方案要兼顧可操作性、成本可控性、技術可行性等，往往難度較大。選材和加工制造工藝一般量產后很難改變，下線時間和樣件存儲方式受主機廠裝車時間和數量限制難以操控，季節因素更是不可控。提出一種簡便易操作的改進方案，即在頂棚總成中放置一種VOC和氣味導出裝置，將車內產生的VOC和氣味及時導出至車外，以降低車內VOC和氣味。此改進方案避免了上述困難，并通過數據驗證了改進效果。

2 試驗設備介紹

試驗設備見表2。

表2 試驗設備

3 試驗方法及改進方案

選3款有代表性整車，試驗車輛信息見表3，分別在改進方案實施前后進行VOC和氣味檢測。

表3 車輛信息表

3.1 改進方案實施前

1）去除受檢車輛內部表面覆蓋物，并將受檢車輛放入采樣環境艙中；

2）將受檢車輛車門、車窗完全打開，靜置6 h；

3）安裝好采樣裝置，關閉所有的車門和車窗，車輛密封16 h；

4）采集車內樣品，用鋁箔紙密封，低溫（<4℃）保存；

5）由3名氣味評價員分別在左前、右前、后中座椅位置評價車輛氣味等級；

6）用GCMS（Gas Chromatography Mass Spectrometry，氣質聯用儀）和HPLC（High Performance Liquid Chromatography，高效液相色譜儀）對樣品進行檢測，確定VOC和TVOC含量。

3.2 改進方案的實施及成果

實施方案中車輛頂襯飾板總成主要由氣體通路、排風系統、氣體檢測裝置、溫度傳感器、排風電機、單向導通閥等構成；主要功用是通過在飾板本體上設置氣體通路，氣體通路內設置排風系統，氣體檢測裝置和溫度傳感器用于控制排風系統工作，以將車內空氣排到車外，保證車內空氣指標和車內溫度，保護乘車人員健康。

3.3 改進方案實施后

在車輛頂棚中安裝VOC和氣味導出裝置3天后，按照改進方案實施前的步驟檢測VOC含量和評價氣味等級。

4 試驗結果及數據分析

4.1 VOC的變化

3種車型優化方案實施前、后的VOC對比，如圖1～3所示。

圖1 C級轎車車內VOC變化圖

圖2 小型SUV車內VOC變化圖

圖3 豪華越野車車內VOC變化圖

通過對比可以看出，優化方案實施前，3款車型車內VOC較高，且部分物質超出了國標限值要求；優化方案實施后，車內VOC顯著下降，且都低于國標限值要求。

3種車型優化方案實施前、后的TVOC對比如圖4所示。

圖4 TVOC變化圖

優化方案實施后，3款車型的TVOC均有大幅度下降。

4.2 氣味等級的變化

在車輛頂棚內部安裝VOC和氣味導出裝置后，氣味等級變化如圖5～7所示。

圖5 C級轎車氣味等級對比圖

圖6 小型SUV氣味等級對比圖

圖7 豪華越野車氣味等級對比圖

從圖中可以看出，采用改進方案后，轎車車內氣味等級下降0.5～1.0個等級，小型SUV車內氣味等級下降0.5～1.0個等級，豪華越野車車內氣味等級下降0.5～1.5個等級?？梢?，該優化方案能夠較大幅度降低車內氣味。

5 結 論

1）通過試驗數據對比和分析，優化方案的實施能夠顯著降低車內8項有毒有害物質，也能大幅減少車內的TVOC含量；

2）采用改進方案后，整車氣味等級平均下降1.0個等級，且豪華車型氣味等級下降明顯；

3）在頂棚中安裝VOC和氣味導出裝置，能夠將車內產生的VOC和氣味及時導出至車外，從而有效降低車內VOC和氣味等級；試驗結果證明該方案是一種良好的優化方案。

6 試驗能力展望

目前VOC試驗能力已經初步建成，整車VOC環境艙的建成對現已開發、正在開發車型項目整車VOC試驗和氣味評價試驗，對整車車內空氣質量改善起到了很好的數據支持和促進產品開發的作用，推動了車內空氣質量的提升。隨著2018年實施的整車VOC限值強制標準及零部件VOC試驗標準征求意見稿，我國自主品牌各大汽車主機廠都在采取措施積極應對。因此，零部件VOC試驗已成為汽車產品開發過程中必不可少的重要環節，籌建零部件VOC采樣艙迫在眉睫。未來零部件采樣艙（具備環境模擬功能）的建成將完善現有試驗能力，將對開展非金屬內飾件的VOC試驗，包括樣件的開發和問題驗證，起到積極的促進作用，保證車輛的內飾環保性符合國標要求。

[1]陳振賀，方小丹，何萬清，等. 超高效液相色譜法測定餐飲油煙中的十五種醛酮[J]. 分析試驗室，2014，33（10）：1211-1215.

[2]周志軍，劉應希，曾俊寧，等. 空氣中13種醛酮類有機污染物的高效液相色譜同時測定法[J]. 環境與健康雜志，2005，22（4）：297.

[3]唐建輝，王新明，馮艷麗，等. 大氣中C1～C10羰基化合物的分析測定[J]. 分析化學研究簡報，2003，31（12）：1468-1472.

[4]乘用車內空氣質量評價指南征求意見稿：GB/T 27630—2016 [S].

[5]車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法：HJ/T 400—2007[S].

2018-09-10

1002-4581（2018）06-0035-04

U463.83

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2018.06.011