新冰箱气味分析与改善探究

刘国海 沈剑 鲁俊 达令 杨乐庭 李彬

合肥华凌股份有限公司 安徽合肥 230000

1 引言

随着经济的转型发展和人们生活水平的日益提高，冰箱作为与消费者生活息息相关的产品，用户体验越来越重要，其中新冰箱的开箱异味也引起了消费者的关注[1]。新冰箱异味会引发消费者对材质健康安全的质疑，对产品品质和形象有一定的负面影响。近年来，各冰箱品牌均收到不少用户对新冰箱异味的差评与投诉，这个现象也成为了冰箱行业的共性问题。

异味评价的研究目前在汽车和家居行业得到了一定的发展，主要分为气味感官等级评价和有害气体成分分析两个方向。各大汽车主机厂都有专业的嗅辨员团队，对汽车部件及整车按照等级评价表进行评价，如大众、雪铁龙采用6级评价方法。此外，有害气体成分分析在汽车领域得到应用，其狭义上定义VOC包括苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛8类物质，并明确规定了8种物质的限值。

本文以市场上6款冰箱为研究对象，利用气味评价方法对新冰箱气味的现状进行摸底，并利用气相色谱分析手段对气味的主要构成进行了分析，进一步确认异味源头。同时，新冰箱材料部件和整机的气味改善探究也为后续研究提供了理论指导。

2 材料方法

2.1 气味等级评价

气味评价方法是一种基于人的嗅觉感官和舒适度的主观评价。本文测评的冰箱为选自3个品牌的6款生产期超过3个月的新冰箱，测试员为参考国标GB/T 14675筛选的6名嗅辨员。6名嗅辨员分别模拟用户打开新冰箱的场景，按表1进行气味等级的评定，评定结果的计算方式为去掉一个最高分，去掉一个最低分后，计算算术平均值，取四舍五入后的整数值作为最终评定结果。

2.2 气体成分分析

新冰箱异味往往由几十种甚至更多的气体种类组成，气体成分分析虽然无法直接表征气味等级，但可以帮助我们进行气味来源的分析，进而为品质改善提供支持。本文采用的气体测试仪器为便携式气相色谱质谱联用仪，整个分析过程包括气体采集、吸附、解析、GCMS分析，分析判定采用的是半定量法。

3 结果分析

3.1 新冰箱气味评价

本文选择的6款机型气味评价结果见表2。结果表明，3个品牌的6款机型在首次开门体验上气味强度均是4级以上（有明显的气味，且令人反感），这在一定程度上反映了不少用户投诉的问题。

3.2 新冰箱气体成分分析

6款机型的气体成分分析结果如表3所示。由表3看出，新冰箱内含有的气体种类有烷烃类、苯类、醛类和酯类。2-甲基丁烷、正戊烷和环戊烷的含量最高，一般用作发泡剂，主要来源于EPS防护泡沫材料；此外，冰箱用聚氨酯发泡材料虽然有内胆阻隔，但不排除气体分子通过拼接处扩散，也有可能是来源之一。乙酸乙酯、苯乙烯、甲苯、乙苯、间二甲苯等成分含量次之，这些物质都是重要的有机化工原料和工业溶剂，主要来源于冰箱内的塑料部件和胶黏材料[2][3]，如HIPS内胆、ABS内胆、EPS泡沫、TPP胶带、PE胶带等。

图1 材料部件气味等级

表1 气味强度等级

表2 新冰箱气味评价结果

表3 气体成分分析结果μg/m3

苯类和醛类往往对人体有危害，加上其他复杂的挥发性成分，不但会降低消费者的喜爱度，而且会存在潜在的健康风险[4]。

3.3 材料部件气味分析

为了进一步地了解新冰箱的气味来源，本文选择了一款冰箱进行各部件的气味评价，具体包括HIPS内胆、PP抽屉、TPP胶带、EPS泡沫、GPPS瓶框和PE胶带，将部件按整机容积与使用重量等比例缩小至500 mL玻璃瓶，在70℃、2 h环境下激发，由嗅辨员按表1进行气味等级的评定，结果如图1所示。

由图1看出，EPS泡沫和HIPS内胆是冰箱内异味较严重的部件。主要原因是：（1）EPS泡沫和HIPS内胆石油产品的衍生材料，有大量的残余单体、着色剂、增塑剂、溶剂等会释放出不同的味道；（2）冰箱HIPS内胆在冰箱内的使用量较大，且表面积大；（3）EPS泡沫中发泡剂沸点极低，容易挥发出气味分子。PP抽屉和TPP胶带气味等级仍需要进一步改善。

4 讨论

新冰箱异味很大程度上是由于冰箱材料在长期存密闭空间中富集而来，在拆除防护后气味会大大降低，随着通电使用后气味会更低甚至消失。然而，这种新冰箱异味会使得消费者初次体验感较差，相关的改善研究也开始受到重视。

4.1 材料部件气味改善

冰箱内塑料件为ABS、HIPS、PP、GPPS等材料，其气味主要来自于材料自身成分和多次加工中产生的小分子[5]，目前可考虑的改善手段为减少回料添加量、生产中增加抽提来提取小分子、粒子中增加除味剂或萃取剂、使用低残单的原材料等。

冰箱内使用EPS泡沫较为普遍，为改善异味可采取最直接的方法就是使用低气味的防护材料，如纸塑、EPP泡沫、EPE泡沫。通过改善EPS泡沫件气味相对困难，因为实际生产中为保证EPS发泡成型的效率，发泡剂种类和含量相对固定，可考虑的改善手段主要是在熟化和烘干过程中延长时间，增加散味，泡沫在工艺过程中的发泡剂变化可参考图2。

新冰箱内的胶带主要用于固定防护，胶水的气味主要来自于溶剂，溶质次之。目前可通过以下4个方面改善：（1）溶剂种类和配比，增加低气味无害溶剂的使用；（2）涂覆基材的影响，开孔类基材（如海绵）会将溶剂吸收进去，溶剂将更难挥发完全，使用闭孔类基材会明显改善工艺过程影响；（3）工艺方法上促进溶剂挥发，如加热、吸附、真空等；（4）使用无溶剂或水性类胶水能够从根本上杜绝溶剂。

4.2 整机气味改善

整机气味的改善除了通过改善冰箱各组成材料部件的气味，还可以通过除味块吸附、香味遮盖、触媒除味等[6][7]。除味块除味最普遍的就是炭块除味，其可以有效地吸附气味分子，但存在吸附饱和和二次污染的风险。香味遮盖在整机气味等级较低的时候还是有一定效果，但在气味等级较高时难以遮盖原有气味，可能会带来更难闻的混合气味。触媒除味对大分子气体有一定的吸附分解作用，但对烷烃类小分子的分解作用有限，净味效果也大打折扣。

5 结论

本文以市场上6款新冰箱为研究对象，通过气味评价和气体成分分析，探究了冰箱异味来源，并探讨了材料部件和整机气味改善的方法。主要结论如下：

（1）3个品牌的6款新冰箱在首次开门体验上气味强度均是4级以上。

图2 EPS泡沫在工艺过程中发泡剂含量变化

（2）新冰箱内含有的气体种类有烷烃类、苯类、醛类和酯类。2-甲基丁烷、正戊烷和环戊烷的含量最高，主要来源于EPS防护泡沫材料；乙酸乙酯、苯乙烯、甲苯、乙苯、间二甲苯等成分含量次之，主要来源于冰箱内的塑料部件和胶黏材料。

（3）EPS泡沫和HIPS内胆是冰箱内异味较严重的部件。

（4）新冰箱气味改善除了可以通过改善各组成材料部件的气味，还可以通过除味块吸附、香味遮盖、触媒除味等整机除味方法。

本文的研究主要针对筛选的6款冰箱，可能存在一定的局限性，后续会进行进一步的研究与补充。