采樣袋法檢測汽車內(nèi)飾零部件VOC及結(jié)果分析

孫成武，陳林萍，曹維福

(江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230022)

采樣袋法檢測汽車內(nèi)飾零部件VOC及結(jié)果分析

孫成武，陳林萍，曹維福

(江淮汽車股份有限公司，安徽合肥 230022)

為滿足GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》的要求，利用采樣袋法對汽車內(nèi)飾零部件VOC進(jìn)行檢測和管控，采樣袋法包括預(yù)處理、氣體采集分析及結(jié)果處理3個步驟。主要介紹了對汽車內(nèi)飾零部件VOC檢測結(jié)果的分析管控方式。

汽車內(nèi)飾零部件；VOC；采樣袋；分析管控

Abstract:In order to meet requirement of GB/T 27630 《Guidelines to evaluate interior air quality of vehicles》，the VOC component of automotive interior trim parts was tested and controlled with the sampling bags method. Three steps of previous processing，sample collection and data analysis were included in the sampling bags method. It was focused on introducing the way of analyzing and controlling test results of VOC of automotive interior trim parts.

Keywords:Interior trim parts; VOC; Sampling bag; Analyzing and controlling

0 前言

隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，人們停留在車內(nèi)的時間越來越長，車內(nèi)空氣質(zhì)量也越來越受到消費者的關(guān)注和重視。車內(nèi)低劣的空氣質(zhì)量嚴(yán)重威脅著人們的健康，研究發(fā)現(xiàn)，車內(nèi)的空氣污染程度有時會高于車外的10倍[1]。GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》[2]的實施使汽車生產(chǎn)企業(yè)更加關(guān)注汽車內(nèi)飾零部件的選材和制造工藝過程，同時也更加重視車內(nèi)空氣質(zhì)量問題。

VOC(Volatile Organic Compounds)指揮發(fā)性有機化合物，世界衛(wèi)生組織將VOC定義為：常壓下，沸點范圍在50～260 ℃間、室溫下飽和蒸氣壓超過133.32 kPa的一系列易揮發(fā)性有機化合物。汽車內(nèi)部污染空氣主要來源于內(nèi)飾部件VOC，包括甲醛、烷烴、苯、甲苯、二甲苯及醛類等，此類VOC易引發(fā)呼吸道以及神經(jīng)系統(tǒng)等方面的疾病。

1 VOC檢測方法

目前VOC的檢測方法主要有以下幾種：采樣袋法、檢測艙法、項空法、熱解析法和甲醛揮發(fā)法[3]。國際上通用的檢測方法一般有歐美的檢測艙法和日系的采樣袋法，其中采樣袋法是國內(nèi)VOC檢測的主流方法，主要檢測項目為苯烴類和醛類物質(zhì)。

1.1 原理

模擬樣品在車內(nèi)的使用狀況，將樣品放入密封袋中，充入適量氮氣，加熱，VOC氣體散發(fā)，用TENAX管吸附苯烴類物質(zhì)，用ATD-GC/MS檢測。用DNPH管吸附醛酮類物質(zhì)，洗脫后用HPLC檢測。實驗裝置示意圖見圖1，吸附管見圖2。

1.2 檢測步驟

檢測步驟如圖3所示。

圖3 檢測步驟

(1)采樣袋前處理

先將樣袋密封后抽空樣袋內(nèi)空氣，再向樣袋中充入占其容積50%左右的純氮氣(純度為99.99%以上)；在60 ℃恒溫箱內(nèi)放置2 h后，用真空泵迅速將袋內(nèi)的氣體抽出。

(2)樣品存放及制取

①測量并記錄樣件的尺寸(mm)，組合樣品按照最大樣件尺寸記錄；

②向處理過的樣袋中投入樣件后密封；

③向樣袋內(nèi)充入樣袋容積30%左右的純氮氣后，用泵將氣體抽出，反復(fù)兩次；

④在25 ℃下注入樣袋容積50%左右的純氮氣。

(3)采集氣體

①輕揉裝有零件的樣袋，使內(nèi)部的氣體均勻化，微開閥門，擠出管道內(nèi)殘留氣體；

②在管道1上安裝TENAX管，在管道2上安裝DNPH管；

③打開管道1、管道2的閥門開始采樣；

④管道1的TENAX管采樣完成后，關(guān)閉管道1的閥門，立即將新的TENAX管裝在管道1上，然后再打開與管對齊的閥門繼續(xù)采樣；

⑤管道2的DNPH管采完樣后立即關(guān)閉管道2的閥門；

⑥管道1采完樣后立即關(guān)閉管道1的閥門，采完樣的捕集管應(yīng)立即關(guān)閉兩端。

1.3 TENAX管、DNPH管的采樣條件

按照圖1所示安裝配管、TENAX管、DNPH管后，開始采集氣體。采集條件見表1。

表1 采集條件

在上述條件下，TENAX捕集管進(jìn)行2次采樣。已捕集完的捕集管應(yīng)立即進(jìn)行分析。如不能立即進(jìn)行分析，應(yīng)用鋁箔包好捕集管后在陰涼黑暗處保管(10 ℃以下)，保管期限最多為7天。

在上述條件下，DNPH管捕集管進(jìn)行1次采樣。如不能立即進(jìn)行分析，應(yīng)用鋁箔包好捕集管后在陰涼黑暗處保管(10 ℃以下)，保管期限最多為7天。

1.4 數(shù)據(jù)處理

揮發(fā)濃度按照下列公式計算：

式中：C為樣件揮發(fā)量，μg/m3；W為捕集管所測得化合物量，μg；Q0為按照25 ℃換算樣袋內(nèi)所填充的純氮氣量，L。

2 結(jié)果分析

按照HJ/T 400-2007規(guī)定測定車內(nèi)空氣有機物濃度[4]，根據(jù)GB/T 27630《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南》，整車內(nèi)空氣中有機物濃度要求見表2。

表2車內(nèi)空氣中有機物濃度要求1 000 μg/m3

序號項目濃度要求1苯≤0.112甲苯≤1.103二甲苯≤1.504乙苯≤1.505苯乙烯≤0.266甲醛≤0.107乙醛≤0.058丙烯醛≤0.05

國家推薦標(biāo)準(zhǔn)中只對整車內(nèi)部空氣有機物濃度提出了限值要求，而不是針對具體的零部件，各大主機廠對整車內(nèi)部VOC的目標(biāo)則是通過對零部件甚至是原材料和制造工藝的控制來實現(xiàn)的。整車內(nèi)飾零部件材料類型如圖4所示。

整車內(nèi)飾零部件所含有的揮發(fā)性有機物見表3。

表3 內(nèi)飾材料所含有的揮發(fā)性有機物

2.1 “對癥下藥”

一般通過控制零部件VOC有效實現(xiàn)整車內(nèi)部空氣VOC濃度目標(biāo)的方法為“對癥下藥”，具體實施手段是：先根據(jù)整車測試結(jié)果反饋超標(biāo)物質(zhì)鎖定需要整改的零部件，再通過控制此零部件的原材料及制造工藝來降低超標(biāo)物質(zhì)含量，進(jìn)而有效實現(xiàn)整車內(nèi)部空氣VOC濃度目標(biāo)。

例如，某汽車主機廠檢測某新車型車內(nèi)空氣VOC濃度，發(fā)現(xiàn)甲苯含量為2 300 μg/m3，根據(jù)表3，查詢對應(yīng)的零部件種類可知影響整車內(nèi)部空氣甲苯濃度的零部件可能有座椅面料、地毯、頂棚及遮陽板面料；通過對這幾種零部件VOC的檢測，找出甲苯濃度貢獻(xiàn)最大的一種或幾種零部件，如座椅面料貢獻(xiàn)的甲苯濃度為1 800 μg/m3，則通過對座椅面料的原材料進(jìn)行檢測控制、對座椅制造過程中的溶劑助劑進(jìn)行更換等方法來整改座椅，最終使整車車內(nèi)空氣甲苯濃度在1 100 μg/m3以下。

此方法簡單有效，直接達(dá)到降低整車內(nèi)部空氣VOC的效果，但是難以形成可依據(jù)的數(shù)據(jù)庫，無法快速找到源頭，當(dāng)幾種零部件的貢獻(xiàn)度相當(dāng)時，只能同時控制整改這幾種零部件，浪費資源，且會引起零部件廠商的抱怨。

2.2 零部件VOC的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過不斷的探索，某些主機廠總結(jié)“對癥下藥”管控零部件VOC含量的經(jīng)驗，建立起零部件VOC限值的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，直接管控零部件以間接滿足國家推薦標(biāo)準(zhǔn)。

此企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形成是通過對車型的多次檢測，逐一找出合格濃度的揮發(fā)性有機物，檢測此揮發(fā)性有機物合格濃度的車型上所有的內(nèi)飾零部件，將多次檢測結(jié)果取平均值，形成數(shù)據(jù)庫，成為評價零部件VOC的依據(jù)。例如，對某主機廠的某車型及其內(nèi)飾零部件進(jìn)行多次抽檢，結(jié)果顯示車內(nèi)空氣苯乙烯濃度滿足國家推薦標(biāo)準(zhǔn)，則將內(nèi)飾零部件的多次檢測結(jié)果中苯乙烯濃度值取平均值。此主機廠的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的零部件揮發(fā)性苯乙烯濃度限值如表4所示[5]。

表4某主機廠內(nèi)飾零部件揮發(fā)性苯乙烯濃度限值μg/m3

阻尼板總成40隔音隔熱墊(包含吸音棉、頂棚隔熱墊)50側(cè)圍內(nèi)飾板總成、注塑類衣帽架20方向盤總成70遮陽板總成40室內(nèi)線束30車門內(nèi)飾板60備胎蓋板40車門密封條、玻璃呢槽40衣帽架40儀表板、副儀表板100行李箱護(hù)面、行李箱地毯20防火墻隔音墊50空調(diào)主機總成40后座椅總成40地毯50頂棚30前座椅總成50

此方法需要經(jīng)過多次反復(fù)的檢測形成可依據(jù)的數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫再對相關(guān)零部件進(jìn)行管控，更加有效、直接，能夠快速找到引起某揮發(fā)性有機物濃度超標(biāo)的零部件，同時也有了整改的目標(biāo)。各大主機廠都在摸索零部件VOC的評價標(biāo)準(zhǔn)，此方法逐漸被廣泛地接受和使用。

3 總結(jié)

近年來，由車內(nèi)空氣污染引發(fā)的糾紛和訴訟日漸增多，在零部件VOC的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)推出之前，各大主機廠都在極力地完善自己的檢測評價方法，以有效地控制車內(nèi)空氣VOC濃度，有的主機廠通過建立評價數(shù)據(jù)庫，有的主機廠通過控制零部件的制造過程及工藝。

隨著汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展和各種新材料的應(yīng)用，具有低VOC的原料將充分應(yīng)用在汽車零部件的制造中。如日之升推出低VOC聚丙烯復(fù)合材料，已成功用于安全帶護(hù)殼、耐刮擦門板上，且此材料具有優(yōu)異的綜合性能，同時易于大型制件的成型加工，滿足汽車內(nèi)飾件的力學(xué)性能及加工方面的要求。

【1】 王新，丁鐘.汽車車室內(nèi)VOC探討及膠粘劑解決對策[J].化工新材料，2013,41(2)：157-159,167.

【2】 環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司.GB/T 27630 乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評價指南[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011:1.

【3】 王亮，黃江玲，劉丹丹.汽車內(nèi)飾零部件及其材料VOC含量分析的采樣方法[J].汽車工藝與材料，2012(12)：12-17.

【4】 環(huán)境保護(hù)部科技標(biāo)準(zhǔn)司.HJ/T 400-2007 車內(nèi)揮發(fā)性有機物和醛酮類物質(zhì)采樣測定方法[S].2007：1-21.

【5】 陳林萍，王偉，曹維福.Q/JQ 11159車內(nèi)零部件揮發(fā)性有機物要求及測試方法[S].合肥：江淮汽車股份有限公司，2012：3-9.

VOCTestofAutomotiveInteriorTrimPartsUsingSamplingBagsMethodandResultAnalysis

SUN Chengwu,CHEN Linping,CAO Weifu

(Jianghuai Automotive Co., Ltd., Hefei Anhui 230022, China)

2014-01-27

孫成武(1987—)，男，工學(xué)碩士，工程師，從事汽車軟內(nèi)飾材料結(jié)構(gòu)設(shè)計。E-mail：ai041031@163.com。