座艙內(nèi)異味—胺臭的溯源及改善

孫大興

摘? 要：市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果顯示，胺臭為汽車(chē)座艙內(nèi)最被厭惡的氣味類(lèi)型之一。通過(guò)對(duì)座艙內(nèi)零件材料進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，座椅聚氨酯泡沫是胺臭味的主要來(lái)源。本文分析了座椅胺臭氣味的材料來(lái)源，并從材料及制造工藝等方面提出了優(yōu)化方法。最后從單品及整車(chē)評(píng)價(jià)兩個(gè)維度進(jìn)行驗(yàn)證，印證了優(yōu)化方法的可行性，對(duì)汽車(chē)座艙內(nèi)異味控制有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：車(chē)內(nèi)異味;胺臭;聚氨酯發(fā)泡

中圖分類(lèi)號(hào)：U465? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1005-2550（2021）002-0062-04

Abstract： Market survey results show that amine odor is one of the most disgusting odor types in car cabins. After analyzing the materials in the cockpit， it is found that PU foam is the main source of amine odor. This article analyzes the source of the amine odor of the seat， and proposes an optimization method from the material and manufacturing process. Finally， it was verified from the two dimensions of single product and vehicle evaluation， which confirmed the feasibility of the optimization method， and had certain guiding significance for the control of odor in the car cabin.

Key Words： Car Odor; Amine Odor; PU Foam

1? ? 前言

隨著環(huán)境意識(shí)和自我保護(hù)意識(shí)的不斷提高，公眾對(duì)人體健康息息相關(guān)的車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量有更高的期待和更嚴(yán)格的要求。車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量主要包括：VOC（Volatile Organic Compounds，揮發(fā)性有機(jī)化合物）、氣味、霧化、PM2.5、霉菌等方面。目前已有推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GT/T27630對(duì)整車(chē)VOC 提出了相關(guān)控制要求[1]。但對(duì)于氣味，僅有相關(guān)評(píng)價(jià)方法和規(guī)范，其控制要求尚無(wú)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

研究發(fā)現(xiàn)車(chē)內(nèi)空氣中的氣體有800 多種， 并且絕大多數(shù)物質(zhì)都是有氣味的[2]。市場(chǎng)調(diào)研表明，胺臭為消費(fèi)者高度厭惡的氣味之一，因此，為改善車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量，對(duì)座艙內(nèi)異味進(jìn)行溯源是重要且必需的。

通過(guò)對(duì)座艙內(nèi)異味進(jìn)行溯源后發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致胺臭味的零部件主要有座椅、頂棚、門(mén)護(hù)板以及其它內(nèi)飾件等。座椅作為車(chē)輛內(nèi)飾的重要組成部分，其聚氨酯泡沫是氨臭味的主要來(lái)源。

針對(duì)某款異味投訴較高的車(chē)型，本文結(jié)合座椅制造過(guò)程，分析了胺臭的材料來(lái)源，并通過(guò)材料及制造工藝改善了座艙內(nèi)胺臭味。

2? ? 氣味評(píng)價(jià)方法

關(guān)于氣味評(píng)價(jià)的方法，目前沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，各主機(jī)廠采用企標(biāo)進(jìn)行管控，主要從氣味強(qiáng)度、氣味舒適度2個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前主流劃分方法，氣味強(qiáng)度按照6個(gè)等級(jí)進(jìn)行評(píng)價(jià)（1級(jí)為純水的氣味，6級(jí)為純正丁醇的氣味）;氣味舒適度根據(jù)評(píng)價(jià)者對(duì)氣味的直觀感受，評(píng)價(jià)氣味是否讓評(píng)價(jià)者覺(jué)得厭惡或者舒適，氣味舒適度一般分為-3-+3級(jí)[3]，如表1所示。

2.1? ?整車(chē)氣味評(píng)價(jià)方法

為了模擬顧客實(shí)際用車(chē)場(chǎng)景，同時(shí)保證每次試驗(yàn)的一致性，采用環(huán)境艙內(nèi)陽(yáng)光照射的方式對(duì)整車(chē)加熱后進(jìn)行評(píng)價(jià)。測(cè)試車(chē)輛為新下線(xiàn)（28±5）天以?xún)?nèi)，不得進(jìn)行任何影響車(chē)內(nèi)空氣質(zhì)量的改造。首先對(duì)車(chē)輛進(jìn)行換氣操作，一定時(shí)間后關(guān)閉車(chē)門(mén)開(kāi)始評(píng)價(jià)。車(chē)輛經(jīng)過(guò)加熱、保溫、降溫后，由5位氣味評(píng)價(jià)師上車(chē)一次性完成評(píng)價(jià)，最后取其平均值作為最終的評(píng)價(jià)結(jié)果。圖1為整車(chē)環(huán)境設(shè)定條件。

2.2? ?零部件氣味評(píng)價(jià)方法

對(duì)零部件氣味進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法類(lèi)似于整車(chē)，通過(guò)袋子法進(jìn)行評(píng)價(jià)。主要依據(jù)是假想車(chē)內(nèi)空間等比例縮小至容器大小，與整車(chē)同等條件下，單個(gè)零件揮發(fā)出的氣體強(qiáng)度及舒適度。

3? ? 國(guó)內(nèi)顧客厭惡氣味調(diào)查

雖然國(guó)內(nèi)消費(fèi)者常常抱怨車(chē)內(nèi)異味，但對(duì)于氣味種類(lèi)均沒(méi)有明確的認(rèn)知。消費(fèi)者對(duì)車(chē)內(nèi)氣味類(lèi)型識(shí)別度較低，對(duì)于車(chē)內(nèi)異味的判斷相對(duì)主觀。客戶(hù)對(duì)于不同的氣味種類(lèi)，表示“所有材質(zhì)聞起來(lái)都很差”、“像化學(xué)品的氣味”的原話(huà)最多，抱怨較少的是“送出的風(fēng)有霉味/異味”、“像汽油的氣味”等。

一般而言，汽油是導(dǎo)致“車(chē)內(nèi)汽油味”的主要原因，空調(diào)是“車(chē)內(nèi)霉味”的重要來(lái)源，“像化學(xué)品的刺激性氣味”等主要來(lái)源于座椅、門(mén)護(hù)板、頂棚等內(nèi)飾件原材料及加工工藝等，其中原材料主要包括塑料、皮革、織布、聚氨酯泡沫、橡膠、粘合劑和膠水等。通過(guò)對(duì)各種原材料氣味性質(zhì)的分析（例如聚氨酯對(duì)應(yīng)胺臭，膠水對(duì)應(yīng)溶劑臭等），并結(jié)合氣味評(píng)價(jià)師的嗅變能力，本文將座艙內(nèi)異味歸納為胺臭、溶劑臭、真皮等八大氣味類(lèi)型。

為了更準(zhǔn)確地把握用戶(hù)針對(duì)氣味抱怨的痛點(diǎn)，結(jié)合前述氣味類(lèi)型，生成了氣味調(diào)查問(wèn)卷并展開(kāi)了市場(chǎng)調(diào)研。本次調(diào)查的調(diào)研對(duì)象分布于國(guó)內(nèi)32個(gè)省級(jí)行政區(qū)，涵蓋國(guó)內(nèi)、外主流汽車(chē)品牌，車(chē)齡主要在3年以?xún)?nèi)。調(diào)研采用網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷的形式隨機(jī)發(fā)放并按時(shí)回收[4]。

對(duì)回收的問(wèn)卷進(jìn)行人工核查，剔除無(wú)用數(shù)據(jù)后，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，胺臭、塑料味、真皮味是用戶(hù)最厭惡的三大氣味類(lèi)型。其中胺臭占調(diào)研數(shù)據(jù)的70%左右，是車(chē)內(nèi)典型的氣味類(lèi)型（見(jiàn)圖2），本次僅對(duì)胺臭進(jìn)行溯源及改善。

4? ? 胺臭的來(lái)源分析

胺臭主要來(lái)源于聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫對(duì)應(yīng)車(chē)上零部件主要有座椅、頂棚和儀表板等。因?yàn)樽蔚恼归_(kāi)面積和質(zhì)量都非常大，因此座椅氣味的好壞，將對(duì)座艙內(nèi)胺臭的控制水平產(chǎn)生直接影響。

聚氨酯泡沫主要用于座椅總成坐墊、靠背、頭枕、復(fù)合面料背襯等。聚氨酯泡沫是由多元組分按一定比例混合后，經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)后形成的泡沫塑料。這些組分主要有：聚醚、聚酯或其它多元醇，異氰酸酯、催化劑，穩(wěn)定劑以及其他助劑（如發(fā)泡劑，抗老劑，阻燃劑、抗靜電劑等）。故聚氨酯泡沫氣味主要有以下來(lái)源[5]。

4.1? ?多元醇

現(xiàn)在用于汽車(chē)內(nèi)飾泡沫原材料的多元醇絕大多數(shù)是聚醚多元醇。聚醚多元醇的生產(chǎn)，主要有聚合和后處理兩道環(huán)節(jié)。在聚合過(guò)程中，單體、起始劑、催化劑可能帶入醛及其他多羥基化合物等雜質(zhì)，在合成工藝過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生部分醛、酮及有機(jī)烴類(lèi)等低分子副產(chǎn)物。

4.2? ?異氰酸酯

用于汽車(chē)座椅泡沫生產(chǎn)的的異氰酸酯通常為甲苯二異氰酸酯（簡(jiǎn)稱(chēng)TDI），TDI基泡沫制品由于其高承載和高彈性的特點(diǎn)主要用于軟質(zhì)泡沫的生產(chǎn)，游離的異氰酸酯單體存于聚氨酯泡沫中，因其具有較高的揮發(fā)性，在日后的使用過(guò)程中慢慢釋放出來(lái)，產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)，對(duì)人體造成危害。

4.3? ?催化劑

胺類(lèi)催化劑能對(duì)聚氨酯發(fā)泡反應(yīng)和凝膠反應(yīng)提供催化性能，但大多數(shù)不參與反應(yīng)。反應(yīng)完成后，一部分催化劑在生產(chǎn)過(guò)程中揮發(fā)，剩下的會(huì)游離在泡沫中。由于座椅泡沫的多孔結(jié)構(gòu)，游離的胺類(lèi)催化劑會(huì)慢慢游離到泡沫表面，如果環(huán)境溫度較高，上述物質(zhì)會(huì)從座椅中揮發(fā)到座艙內(nèi)，導(dǎo)致車(chē)內(nèi)環(huán)境變差。

4.4? ?穩(wěn)定劑以及其他助劑

使用低沸點(diǎn)的有機(jī)硅等表面活性劑，其主要結(jié)構(gòu)是聚硅氧烷-氧化烯烴嵌段共聚物，作用是提高泡沫的閉孔率，使泡沫穩(wěn)定。其中硅氧烷小分子，會(huì)直接進(jìn)入到成品中，且不參與發(fā)泡反應(yīng)，只能殘留在泡沫內(nèi)部，在車(chē)輛的使用過(guò)程中會(huì)逐步揮發(fā)出來(lái)，影響車(chē)輛的氣味水平。

對(duì)于其他助劑來(lái)講，如發(fā)泡劑，抗老劑，阻燃劑、抗靜電劑等，由于反應(yīng)過(guò)程不充分，低沸點(diǎn)、小分子質(zhì)量物質(zhì)（例：烴類(lèi)化合物、阻酚類(lèi)化合物等）會(huì)或多或少地殘存于泡沫成品中，最終會(huì)影響到成品的氣味水平。

5? ? 聚氨酯發(fā)泡改善方法

5.1? ?原材料改善

明確了胺臭的主要?dú)馕秮?lái)源后，開(kāi)發(fā)出一系列低氣味、低揮發(fā)性等聚氨酯材料，并優(yōu)先應(yīng)用于座椅部品中。

5.1.1優(yōu)化聚醚多元醇的合成路線(xiàn)或改善分子結(jié)構(gòu)，提高活性，減少低活性的片段和雜質(zhì)。

5.1.2異氰酸酯采用低毒和低揮發(fā)的二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）體系配方，如采用碳化二亞胺改性，同時(shí)對(duì)MDI的合成工藝進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步減少雜質(zhì)的殘留。

5.1.3泡沫配方采用低揮發(fā)、低氣味的反應(yīng)型催化劑二甲基胺基乙氧基乙醇（DMAEE）和二甲基胺及丙基胺（DMAPA），但這一催化體系存在影響材料力學(xué)機(jī)械性能的風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)這一風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)發(fā)出了無(wú)揮發(fā)的高分子量叔胺催化劑，不僅降低了材料中可揮發(fā)性物質(zhì)的含量，提升了氣味品質(zhì)，而且保證了材料性能。

5.1.4開(kāi)發(fā)高沸點(diǎn)、低揮發(fā)有機(jī)硅表面活性劑，采用其他低毒、低揮發(fā)的抗氧化劑替代。減少助劑的使用，如多元醇中引入具有阻燃作用的元素代替阻燃劑的使用等手段，進(jìn)一步優(yōu)化聚氨酯材料發(fā)泡技術(shù)來(lái)削減氣味。

5.2? ?針對(duì)后工程的氣味改善

座椅裝車(chē)前，可采取系列措施改善其氣味強(qiáng)度。如后工序增加烘烤工序，即采用適宜的烘烤溫度對(duì)其進(jìn)行烘烤。此外，還可以采取延長(zhǎng)其倉(cāng)儲(chǔ)停留時(shí)間，并保持倉(cāng)儲(chǔ)通風(fēng)。在零部件運(yùn)輸過(guò)程中，在不導(dǎo)致其臟污的情況下，采用透風(fēng)運(yùn)輸?shù)却胧Ｒ陨隙际菫榱思铀倨湓谘b車(chē)前的氣味分子的揮發(fā)速率。

6? ? 效果驗(yàn)證

通過(guò)座椅單品和整車(chē)兩個(gè)維度進(jìn)行效果驗(yàn)證，使用低揮發(fā)性聚氨酯原材料以及工藝提升后，改善效果明顯。前排座椅總成的氣味強(qiáng)度降低0.5，氣味舒適度提升0.4;整車(chē)的氣味強(qiáng)度降低0.3，舒適度提升0.2，如圖3、圖4所示：

氣味水平得到明顯改善，同時(shí)對(duì)座椅總成的VOC水平進(jìn)行測(cè)試，第三方機(jī)構(gòu)檢測(cè)結(jié)果顯示，在改善前已經(jīng)滿(mǎn)足VOC標(biāo)準(zhǔn)的情況下，改善后VOC含量還有一定程度的降低，如圖5所示：

7? ? 總結(jié)

通過(guò)調(diào)整原材料配方和優(yōu)化多元醇及MDI的合成工藝，減少催化劑、穩(wěn)定劑等助劑的用量，選擇低揮發(fā)、低毒性的助劑等，并結(jié)合產(chǎn)品生產(chǎn)完成后的通風(fēng)及包裝的改善，有效地削減了整車(chē)的胺臭氣味，提高了整車(chē)氣味的舒適度。

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