汽車內飾材料有機污染物檢測實驗室的建設

廖文榕

汽車內飾材料有機污染物檢測實驗室的建設

廖文榕

福建奔馳汽車工業有限公司

隨著車內環境以及排放國家標準的出臺，車內空氣污染控制、檢測與汽車內飾環保材料應用，成為整個汽車行業迫切需要解決的問題。該文以當前國家標準和德國企業行業的技術規范及標準需求為導向，結合車內主要的有機污染物來源，探討如何建立一個進行汽車內飾材料有機污染物檢測的實驗室。

汽車 內飾材料 有機污染物 檢測標準 實驗室建設

隨著汽車工業的發展，與汽車息息相關的污染問題也日益突出，主要表現在兩個方面，一是汽車排放的尾氣污染物和噪聲對車外環境的污染；二是車體材料釋放的有害物質造成的車內環境污染。對于汽車排放污染和噪聲污染，國家已經制定并頒布了相關法律和一系列汽車大氣污染物、噪聲排放標準，并實施了汽車型式核準、生產一致性檢查和在用車排放檢查制度，對控制汽車外部環境污染發揮了重要作用。對于車內環境污染，國家制定了檢測車內空氣污染的標準——HJ/T 400-2007《車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》[1]，并從2008年3月1日起正式實施的。2011年，國家又出臺了GB-T 27630-2011《乘用車內部空氣質量空氣指南》[2]，主要作為新車的車內環境評價標準，并于2012年3月1日開始實施。

要改善污染對環境的影響，必須從零部件及原材料著手，而零部件產品是否能滿足設計要求，首先要通過檢測來評定，因此，檢驗和測試是選擇、控制及篩選材料的有效途徑；通過檢測可以將不符合材料功能要求的產品，重新優化設計，從而滿足要求，可以將不符合環保要求的材料進行整改或重新選擇，從而在源頭上將污染控制。

1 車內污染物的主要來源

新車車內空氣污染主要來源有：一是車內各種配件，如隔音墊、密封件、橡膠件、塑料件、坐椅等不環保化學配方設計；二是車內飾，如車內地板、門內護板、車頂棚襯里、窗簾等；三是生產中使用的油漆、稀釋劑和黏合用的膠粘劑等。

2 主要檢測產品

根據污染的主要來源，需要分別對非金屬材料、零部件和整車進行有機污染物的檢測。

在零部件供應商試生產階段，對零部件和材料進行嚴格的首樣放行，依據公司產品技術規范的標準要求，同時對以下零部件和材料進行污染物檢測。

零部件：頂蓬，座椅總成，地毯，密封條、隔音隔熱墊、線束、橡膠塞、門飾板，儀表盤，方向盤，遮陽板，行李箱蓋板，空調，音響等內飾件。

材料：塑料、橡膠、發泡材料、地毯革、皮革、紡織品、薄膜、涂料、膠粘劑、附著力促進劑、脫模劑、清洗劑等[3]。

整車：在總裝結束，成品車下線后，依據國家標準要求對整車室內空氣污染物進行檢測。

3 符合國標及歐標需求的主要檢測標準及測試方法

車內揮發性有機物污染物（VOC）的測試，可以從廣義和狹義上來進行分類。廣義的VOC測試有三類：氣味評價(odor)，主要靠人的感官嗅覺進行氣體難聞等級評價(VDA270)[4]；霧化試驗(Fogging)，包括重量法或光澤度法(如DIN75201B)[5]；定量分析VOC，包括氣相頂空法，熱脫附法，HPLC法等。狹義的VOC測試根據定量分析的檢測物質概括為：醛酮類物質，如甲醛，乙醛，丙烯醛等；以及揮發性有機物，如苯，甲苯，二甲苯，乙苯，苯乙烯，TVOC等組分。

筆者所在的德系車企，對于汽車內飾材料所必須符合的國家標準及企業技術規范需求，將從整車到零部件再到材料的細分上，對車內有機污染物的檢測標準和方法概括如下。

關于整車的測試方法及有機污染物限值要求，主要依據國家標準進行測試并評價，以符合國標需求：HJ/T 400-2007《車內揮發性有機物和醛酮類物質采樣測定方法》及GB-T 27630-2011《乘用車內部空氣質量評價指南》[1,2]。

關于總成零部件的檢測標準及測試方法，主要依據企業產品技術規范所要求的標準：VDA 276 用1立方米的試驗箱測定汽車內部零件的有機物排放量（part 1 標準排放測試； part 2 用平衡濃度法測定內飾件中的甲醛、苯酚、氨）[6]。

關于零部件及材料的檢測標準及測試方法，主要依據企業產品技術規范所要求的標準：VDA270 機動車內飾件的氣味測試[4]；VDA275 用氣瓶法檢測內飾件中的甲醛[7]；VDA277 車內非金屬材料的揮發性有機物檢測[8]；VDA278車內非金屬材料的總揮發性有機化合物檢測[9]；以及DIN75201 汽車內飾材料的霧化性能測試[5]。

4 完成測試所需的主要儀器設備

滿足HJ/T 400-2007、VDA277及VDA278中揮發性有機污染物的采樣及檢測需求所需配備的儀器設備有：完成采樣需求所需的恒流采樣泵、校準用皂膜流量計、捕集烴類物質的TENAX采樣管等；解析及測試樣品所需的全自動熱脫附儀、老化儀、氣相色譜質譜聯用儀GC/MS等[1,8, 9]。

滿足HJ/T 400-2007中醛酮類物質的采樣及檢測需求所需配備的儀器設備有：采集樣品所需的恒流采樣泵、校準用皂膜流量計、捕集醛酮類物質的DNPH采樣管；萃取測試樣品所需的固相萃取儀、高效液相色譜儀HPLC等[1]。

滿足DIN75201中汽車內飾材料的霧化性能測試所需的霧化測試儀[5]。

其他相關的輔助設備：切割普通塑料樣品所需的切割機、漆膜樣品切割所需的專用切割機、稱量樣品需要的準確度為0.1mg的天平、配置溶液及清洗器皿等所需水質為電阻率18.2兆歐的超純水設備、加熱烘烤樣品所需烘箱、混勻溶液及清洗器皿所需超聲波清洗機、保存樣品及標準溶液所需的實驗室冰箱等。

5 實驗室基礎設施建設

5.1 實驗室布局及硬件需求。參照有機分析實驗室分為樣品前處理室、天平室、色譜儀器室等。樣品前處理室主要選擇環氧樹脂臺面，以適應有機室實驗常用到的酸、堿、有機溶劑；儀器室、天平室宜采用平整性好的經拋光處理的大尺寸花崗石或大理石作臺面，平穩及承重能力強；所有地面采用大理石或瓷磚材料，防塵且易清潔[10]。

5.2 不間斷電源及恒溫恒濕系統。儀器室里長時間運行的色譜、質譜儀等大型精密設備，需要穩定的電壓保證正常工作，還需要防止斷電產生的電流對設備的損壞，所以需要配備不間斷電源。同時規劃全室恒溫恒濕系統（23±1℃，50±5Rh%），保證精密儀器設備的穩定工作環境。

5.3 通風櫥與整體新風系統。為了降低試驗對人體的危害，必須在樣品前處理室布設通風櫥，進行有毒有害操作。由于通風櫥風機關閉后室內空氣對流，導致實驗室內部還是充斥著部分試劑、溶液、樣品等揮發出的各種氣味。所以有必要在整個實驗室內部設立新風系統，確保在一定時間間隔內可以做到室內全部換氣，以保證檢測人員的身體健康。

5.4 壓縮空氣及高純氣體配備。實驗室內部，有機前處理吹掃，色譜、質譜儀等設備都需要用到各種氣體。一般使用到的氣體有：普通壓縮空氣、高純氮氣、高純氦氣、高純氫氣、高純氧氣/空氣等。其中壓縮空氣采用全室管道集體輸送，各高純氣體集中安置于防爆通風安全柜內。

5.5 尾氣處理。設置尾氣收集裝置，在不影響實驗室內部排氣效率的前提下，讓廢氣集中后通過填充水洗塔，活性碳吸附塔，高分子濾材吸附設備，用水噴淋、吸附吸收、燃燒等方法，降低對環境的危害。

5.6 廢液處理。在實驗室總排污口，布設小型污水處理設施，通過吸附、中和、厭氧、曝氧，對污水進行前期處理，減輕后段污水處理廠的工作壓力。

5.7 安全急救設施。實驗室里，試驗涉及部分有毒有害的有機溶劑及腐蝕性強的酸堿化學試劑的使用，遇到突發狀況時，需要采取緊急救護措施，專門配備緊急噴淋裝置及洗眼器、滅火器、醫藥箱等，以保證工作人員的安全[11]。

6 結語

筆者站在一個中德合資的車企立場，結合國家標準和德國企業標準需求，對檢測產品、測試方法、儀器設備及實驗室基礎設施進行探討，希望能夠建立一個完善的、合理規劃布局的汽車內飾材料有機污染物檢測實驗室，為汽車零部件及原材料的環保把關，將造成車內環境污染的元兇拒之門外。

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

[2] GB/T 27630—2011, 乘用車內空氣質量評價指南[S].

[3] 張江萍. 乘用汽車內飾材料的發展趨勢及選材方法[J]. 武漢理工大學學報?信息與管理工程版, 2009, 31(4): 606-609.

[4] VDA 270 Determination of the Odour Behaviour of Materials used in the Internal Fittings of Vehicles.

[5] DIN75201 Determination of the fogging characteristics of trim materials in the interior of automobiles.

[6] VDA 276 Determination of Organic Substances as Emitted from Automotive Interior Products Using a 1 m3 Test Chamber.

[7] VDA 275 Determination of Formaldehyde from Vehicle Interior with Modified Flask Method.

[8] VDA 277 Determination of Organic Emission of Non-metallic materials from vehicles Interior [9] VDA 278 Thermodesorption Analysis of Organic Emissions for the Characterization of Non-metallic Automobile Interior Materials.

[10] 劉玉玉. 有機化學實驗室建設的探索與實踐[J]. 科技信息, 2011,(15): 171.

[11] 錢初洪,等. 高校化學實驗室的建設與設計方案[J]. 肇慶學院學報, 2011, 32(5):53-56.