一种装置对车内VOC和气味的影响研究

马立璞，马国莲，张忠辉，崔 冰 Ma Lipu，Ma Guolian，Zhang Zhonghui，Cui Bing



一种装置对车内VOC和气味的影响研究

马立璞，马国莲，张忠辉，崔 冰 Ma Lipu，Ma Guolian，Zhang Zhonghui，Cui Bing

（北京汽车研究总院有限公司 越野车研究院试验部，北京 101300）

介绍影响车内VOC和气味的来源和影响因素，针对车内VOC超标和气味较重的情况，提出优化方案，即在顶棚总成中放置VOC和气味导出装置，将车内产生的VOC和气味及时导出到车外；选择有代表性的3款车，对优化前后的车内VOC和气味进行试验，并对试验数据进行分析说明，验证了优化方案的有效性。

整车VOC；整车气味；优化方案

0 引 言

VOC（Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物）是影响车内空气质量的重要原因，主要包括烷烃、烯烃、芳烃、醛类或酮类[1-2]等物质，具有特殊的刺激性气味，而且部分已被列为致癌物。当车内VOC达到一定浓度时，短时间内人会感到头痛、恶心等，严重时会出现抽搐，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，对人体健康产生重大危害[3]。我国已经于2011年10月27日发布了GB/T 27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》，对乘用车室内VOC规定了限值[4-5]，该标准已于2017年列入汽车强检项目，车内VOC满足该标准后方可销售，且适用召回条例，各大主机厂已采取措施加强对整车VOC限值的控制。

1 VOC和气味来源及影响因素

1.1 VOC和气味来源

VOC和气味的来源主要有：

1）加工用助剂（添加剂）：在产品生产或加工过程中所需添加的各种辅助化学品，如发泡剂、增塑剂、抗氧剂、稳定剂和阻燃剂等，主要存在于皮革、面料、发泡、隔音吸音材料等；

2）合成助剂：单体制备合成树脂、合成橡胶等高分子材料过程所需要的助剂，如阻聚剂、引发剂、乳化剂和分散剂，主要指内饰零部件所用的胶黏剂类；

3）降解：高分子材料在热氧作用下降解所产生的VOC，主要涉及注塑类零部件；

4）仓储污染：仓储环境中交叉污染。

1.2 VOC和气味的来源分析

1.2.1 VOC和气味贡献量分析

对车内VOC和气味贡献量较多的汽车内饰零部件有副仪表板、车门板、地毯、顶棚（顶盖）、隔音垫、座椅、线束等。

1.2.2 VOC和气味来源分析

汽车内饰零部件VOC和气味的主要污染物及来源见表1。

表1 主要污染物及来源

名称主要污染物来源 地毯乙醛EVA发泡层 甲醛、苯系物胶黏剂 座椅甲苯、二甲苯、乙醛PUR 甲醛面料 纺织品甲醛面料生产助剂（阻燃、防皱剂） 塑料乙醛、甲醛PP原料 涂料甲苯、二甲苯合成树脂

续表1

名称主要污染物来源 工艺胶甲醛、苯系物溶剂 塑料产品芳香烃类气味高分子中间体 橡胶产品硫磺类气味硫化工艺引起 毛毡产品醛类刺激性气味胶黏剂引起 沥青产品芳香烃类气味杂环类原料引起 皮革产品醛类刺激性气味、动物皮毛类气味附加剂引起 线束产品芳香烃类气味增塑剂、润滑剂引起 涂料产品溶剂类气味添加剂引起

1.3 VOC和气味的影响因素

车内VOC和气味的影响因素多种多样，大致归为以下几类。

1.3.1 选材因素

传统材料，比如备胎盖板常用的木粉板、麻纤维板，隔音垫用的再生PU、再生PET，阻尼板常用的沥青，密封条常用的EPDM等传统材料，往往会造成VOC超标、气味性较大，但若采用PP长玻纤蜂窝板、纯净直立棉、双组份棉、聚烯烃、TPO、TPE、天然生物基材料、聚丙烯材料、轻质GMT材料、淀粉、聚乳酸类、纤维素类生物工程塑料等环保材料，零部件的VOC和气味会降低很多。

1.3.2 生产工艺

传统工艺，如后备厢盖板和隔音垫的胶水粘结工艺、顶棚的包边胶黏工艺、侧围内饰板的真皮/面料包覆、扶手饰条的喷漆、模具中脱模剂防锈剂的使用、模温高低、熟化时间、注塑温度、注塑压力等，都会影响VOC和气味。

1.3.3 下线时间

随着放置时间的增加，车内大部分VOC物质和气味呈现下降趋势，一个月左右后，VOC和气味衰减速度减缓。

1.3.4 内饰零部件存储方式

装车前的零部件存放环境及存放时间是影响车内VOC和气味的重要因素。延长零部件存放时间、保持适当存放间隔、加强通风、冬季提高存放环境温度、合适的样件包装等均有利于VOC和气味的释放。

1.3.5 季节因素

夏日温度较高，阳光暴晒后车内VOC和气味急剧上升，令消费者难以接受；冬日温度较低，日晒强度较小，车内VOC和气味相对较弱。

车内VOC和气味一旦出现不合格，整改方案要兼顾可操作性、成本可控性、技术可行性等，往往难度较大。选材和加工制造工艺一般量产后很难改变，下线时间和样件存储方式受主机厂装车时间和数量限制难以操控，季节因素更是不可控。提出一种简便易操作的改进方案，即在顶棚总成中放置一种VOC和气味导出装置，将车内产生的VOC和气味及时导出至车外，以降低车内VOC和气味。此改进方案避免了上述困难，并通过数据验证了改进效果。

2 试验设备介绍

试验设备见表2。

表2 试验设备

3 试验方法及改进方案

选3款有代表性整车，试验车辆信息见表3，分别在改进方案实施前后进行VOC和气味检测。

表3 车辆信息表

3.1 改进方案实施前

1）去除受检车辆内部表面覆盖物，并将受检车辆放入采样环境舱中；

2）将受检车辆车门、车窗完全打开，静置6 h；

3）安装好采样装置，关闭所有的车门和车窗，车辆密封16 h；

4）采集车内样品，用铝箔纸密封，低温（<4℃）保存；

5）由3名气味评价员分别在左前、右前、后中座椅位置评价车辆气味等级；

6）用GCMS（Gas Chromatography Mass Spectrometry，气质联用仪）和HPLC（High Performance Liquid Chromatography，高效液相色谱仪）对样品进行检测，确定VOC和TVOC含量。

3.2 改进方案的实施及成果

实施方案中车辆顶衬饰板总成主要由气体通路、排风系统、气体检测装置、温度传感器、排风电机、单向导通阀等构成；主要功用是通过在饰板本体上设置气体通路，气体通路内设置排风系统，气体检测装置和温度传感器用于控制排风系统工作，以将车内空气排到车外，保证车内空气指标和车内温度，保护乘车人员健康。

3.3 改进方案实施后

在车辆顶棚中安装VOC和气味导出装置3天后，按照改进方案实施前的步骤检测VOC含量和评价气味等级。

4 试验结果及数据分析

4.1 VOC的变化

3种车型优化方案实施前、后的VOC对比，如图1～3所示。

图1 C级轿车车内VOC变化图

图2 小型SUV车内VOC变化图

图3 豪华越野车车内VOC变化图

通过对比可以看出，优化方案实施前，3款车型车内VOC较高，且部分物质超出了国标限值要求；优化方案实施后，车内VOC显著下降，且都低于国标限值要求。

3种车型优化方案实施前、后的TVOC对比如图4所示。

图4 TVOC变化图

优化方案实施后，3款车型的TVOC均有大幅度下降。

4.2 气味等级的变化

在车辆顶棚内部安装VOC和气味导出装置后，气味等级变化如图5～7所示。

图5 C级轿车气味等级对比图

图6 小型SUV气味等级对比图

图7 豪华越野车气味等级对比图

从图中可以看出，采用改进方案后，轿车车内气味等级下降0.5～1.0个等级，小型SUV车内气味等级下降0.5～1.0个等级，豪华越野车车内气味等级下降0.5～1.5个等级。可见，该优化方案能够较大幅度降低车内气味。

5 结 论

1）通过试验数据对比和分析，优化方案的实施能够显著降低车内8项有毒有害物质，也能大幅减少车内的TVOC含量；

2）采用改进方案后，整车气味等级平均下降1.0个等级，且豪华车型气味等级下降明显；

3）在顶棚中安装VOC和气味导出装置，能够将车内产生的VOC和气味及时导出至车外，从而有效降低车内VOC和气味等级；试验结果证明该方案是一种良好的优化方案。

6 试验能力展望

目前VOC试验能力已经初步建成，整车VOC环境舱的建成对现已开发、正在开发车型项目整车VOC试验和气味评价试验，对整车车内空气质量改善起到了很好的数据支持和促进产品开发的作用，推动了车内空气质量的提升。随着2018年实施的整车VOC限值强制标准及零部件VOC试验标准征求意见稿，我国自主品牌各大汽车主机厂都在采取措施积极应对。因此，零部件VOC试验已成为汽车产品开发过程中必不可少的重要环节，筹建零部件VOC采样舱迫在眉睫。未来零部件采样舱（具备环境模拟功能）的建成将完善现有试验能力，将对开展非金属内饰件的VOC试验，包括样件的开发和问题验证，起到积极的促进作用，保证车辆的内饰环保性符合国标要求。

[1]陈振贺，方小丹，何万清，等. 超高效液相色谱法测定餐饮油烟中的十五种醛酮[J]. 分析试验室，2014，33（10）：1211-1215.

[2]周志军，刘应希，曾俊宁，等. 空气中13种醛酮类有机污染物的高效液相色谱同时测定法[J]. 环境与健康杂志，2005，22（4）：297.

[3]唐建辉，王新明，冯艳丽，等. 大气中C1～C10羰基化合物的分析测定[J]. 分析化学研究简报，2003，31（12）：1468-1472.

[4]乘用车内空气质量评价指南征求意见稿：GB/T 27630—2016 [S].

[5]车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法：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