一種新車異味評價及其改善方法

朱大業(yè)，吳峰，趙興福

(廣汽豐田汽車有限公司，廣東廣州 511455)

0 引言

隨著人們生活水平的提升，消費者對車內(nèi)空氣質(zhì)量提出了更高的要求，車內(nèi)空氣質(zhì)量差不僅會影響乘員的身心健康，嚴重時會導(dǎo)致司乘人員頭暈、惡心、目眩等不良癥狀，從而誘發(fā)交通事故，影響行車安全。對于車內(nèi)空氣質(zhì)量，主要包括：揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds，VOC)、氣味、霧化、PM2.5、霉菌等方面。目前對于VOC已有強制國標規(guī)定[1]，需要管控的物質(zhì)有甲醛、乙醛、丙烯醛、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯，共8種。但對于氣味，目前僅有相關(guān)評價方法和規(guī)范，無強制國標要求。根據(jù)POWER君迪新車質(zhì)量調(diào)查(Initial Quality Study,IQS)結(jié)果，新車異味是中國用戶抱怨最多的新車質(zhì)量問題之一[2]，已成為消費者購車意愿的一個重要指標。

目前對于氣味的評價主要還是以主觀評價為主，即常說的“鼻子團隊”。一般“鼻子團隊”需要設(shè)置5人以上，并需要通過氣味強度識別和氣味性質(zhì)區(qū)分測試，測試合格者才有資格擔當氣味評價員[3]。由于這種檢測方法人員的不確定性，且沒有從客觀物質(zhì)含量角度找到氣味物質(zhì)，因此近年來發(fā)展出了“電子鼻”，利用全譜分析，基于客觀檢測數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)分析方法，建立氣味模型，使氣味溯源結(jié)果更加科學[4-5]。但目前市售電子鼻由于操作和維護成本高，氣味數(shù)據(jù)庫不全，氣味建模成本高，難以較準確找到主要氣味物質(zhì)。因此目前主流評價方法仍為主觀評價，且該種方法除去人的不穩(wěn)定因素外，其他所有因素都能進行規(guī)定，在人員經(jīng)過訓(xùn)練后，即使不同評價員進行測試也能保證測試結(jié)果的穩(wěn)定性和可操作性[6]。

本文作者基于某新車異味投訴較高車型，通過規(guī)定整車及零部件氣味評價方法，特定出對整車氣味影響度較大的零部件，并通過一步步分解，從原材料、制造工藝和存儲等方面，針對性地提出減小新車異味的措施。

1 氣味來源及強度規(guī)定

1.1 氣味產(chǎn)生機制和來源

顧客對于車內(nèi)氣味的感知，主要是由各種有機材料揮發(fā)出的氣味分子，在空氣中混合，經(jīng)由人體嗅覺器官反應(yīng)，進而識別出來的一種官能感受，氣味分子濃度越高，車內(nèi)乘員感受到的強度越大。車內(nèi)揮發(fā)氣味分子的零部件包括座椅、頂棚、儀表板、地毯以及其他樹脂內(nèi)飾件等，而這些零部件是由各種皮革、塑料、黏合劑、橡膠等組成，這些原材料在加工過程中由于某些特殊工藝也會產(chǎn)生新的氣味分子。因此乘客在車內(nèi)所聞到異味實際是從各個零部件材料中散發(fā)的混合氣體，且不同車型由于原材料和制造工藝不同產(chǎn)生的氣味物質(zhì)和濃度也不同，這給汽車廠商控制車內(nèi)異味帶來了很大的困難。

1.2 氣味強度及舒適度規(guī)定

為了能夠較好地表示車內(nèi)氣體分子的濃度及乘員對氣味的好感或反感程度，引入了氣味強度和舒適度的概念，目前主流劃分方法為將氣味強度分為1—6級、舒適度分為-3—+3級[7]，如表1所示，文中主要基于該規(guī)定對車內(nèi)氣味進行研究。

表1 氣味強度及舒適度規(guī)定

1.3 氣味評價師要求和選定

針對氣味評價師要求，需要具備能夠辨別物質(zhì)有無氣味以及能夠區(qū)分出氣味強度的能力。選定的方法為：(1)將1張試紙放入有氣味的基準試劑中，其余4張紙放入無氣味基準試劑中，取出后，將5張紙順序打亂讓被試驗者嗅，如能指出哪張試紙是有氣味的則通過評價1。(2)準備3張試紙分別放入強度為1(無氣味基準液)、2和3的基準試劑中，打亂順序后讓被試驗者嗅，如能答對各個試紙對應(yīng)的強度則通過評價2。(3)換成其他氣味基準試劑再對被實驗者進行評價2的考查，如均能答對，則通過評價3。以上3種評價測試均需通過才能認定為氣味評價師。

2 氣味評價方法

2.1 整車氣味評價方法

2.1.1 試驗條件及準備

試驗前準備好待評價的車輛，將其放入試驗評價環(huán)境倉中，為減小對評價結(jié)果的影響，環(huán)境倉所在場所應(yīng)無異味，且環(huán)境倉應(yīng)具備日照系統(tǒng)以及溫度采集系統(tǒng)，使得試驗過程中能讓車內(nèi)溫度達到額定溫度。針對車輛內(nèi)部的設(shè)置，以用戶使用狀態(tài)為原則，應(yīng)拆除車輛零部件以外的東西，如座椅透明膠套、遮陽板透明膠套等。為盡可能減小試驗對車輛的損傷，在車輛外部樹脂件應(yīng)用鋁箔紙等對其進行保護，使用膠布粘接的地方應(yīng)使用耐高溫膠布，使其受熱后剝下不留下痕跡。為減少試驗誤差，評價人員應(yīng)設(shè)置為5人，且需準備不同濃度大小的標準氣味試劑對試驗人員進行標定。

標定方法為：分別使用強度為1—4的基準試劑讓評價師嗅，更換其他標準氣味試劑進行相同操作，目的是使評價師在試驗過程中能夠辨別出對應(yīng)的氣味性質(zhì)以及減少評價結(jié)果誤差，利于后續(xù)針對性地進行對策。

整車氣味評價前，評價師應(yīng)禁止吸煙、飲食有氣味食物及使用香水及其他有氣味的產(chǎn)品。

2.1.2 評價方法

在環(huán)境倉加熱之前先對車輛和環(huán)境倉進行換氣操作，即將車輛門窗及環(huán)境倉門全開，一定時間后關(guān)閉車門和倉門。之后對環(huán)境倉進行升溫并開啟日照系統(tǒng)，使車內(nèi)溫度達到(65±4)℃，以模擬用戶夏天露天停車場暴曬后的車內(nèi)溫度，另外溫度升高過快可能會損傷車輛，可控制日照強度調(diào)整升溫速率。

保持車內(nèi)溫度(65±4)℃ 3 h后，迅速進入車內(nèi)開啟發(fā)動機及空調(diào)，并迅速出來關(guān)好車門，以防止高溫揮發(fā)出的氣體泄漏至車外。

空調(diào)在工作30 min后停止空調(diào)及發(fā)動機，同樣需要迅速完成，在空調(diào)關(guān)閉的同時關(guān)閉日照系統(tǒng)，因為空調(diào)的作用，車內(nèi)溫度低于40 ℃。此時因為環(huán)境倉的余熱，車內(nèi)溫度會慢慢升至40 ℃，可以利用該時間段對評價員進行氣味等級標定。

當車內(nèi)溫度恢復(fù)到40 ℃時，由5名評價師依次進入車內(nèi)進行評價，后一位評價師進入車內(nèi)需等前一位進入關(guān)好車門的情況下才可入內(nèi)，避免兩扇門同時開啟的情況出現(xiàn)。

試驗開始后記錄剛進車時的氣味強度和舒適度，并描述此時車內(nèi)的氣味性質(zhì)。

試驗結(jié)束后將車輛開出環(huán)境倉，并恢復(fù)艙內(nèi)設(shè)置，之后對5位評價師的結(jié)果(氣味強度、舒適度)進行整理，數(shù)據(jù)取5人的平均值。

2.2 零部件氣味評價方法

對零部件氣味進行評價的方法類似于整車，是假想車內(nèi)空間等比例縮小至容器大小，車內(nèi)零件僅為需評價的零件，評價在同等條件下單個零件揮發(fā)出的氣體強度及舒適度。

零部件氣味評價需要在恒溫恒濕的環(huán)境中進行，對評價師的要求與整車評價一致。

2.2.1 試驗片取樣

試驗片取樣應(yīng)取兩周內(nèi)生產(chǎn)的零件，如果制造場所和實驗場所相距較遠，則應(yīng)將試驗片密封在透氣性極小的袋子中進行運輸。所取試驗片的大小如式(1)所示。

(1)

式中：S1為試驗片的表面積(cm2)；S0為零部件的表面積(cm2)；V1為試驗容器的容積(L)；V0為車廂內(nèi)部的容積(L)。

2.2.2 試驗片處理

試驗按第2.2.1節(jié)規(guī)定截取試驗樣片，將其放入對應(yīng)容量的容器中，蓋好蓋子后放入干燥器中加熱1 h，各零部件采取的加熱溫度參考表2，加熱后，從干燥器中取出容器，直至冷卻至室溫。

表2 零部件加熱溫度規(guī)定

2.2.3 評價實施

按照第2.1.1節(jié)方法對評價師進行氣味校準后，稍微打開容器蓋，但需保證內(nèi)部樣件不可看到，減少評價師對零部件先入為主的想法，使評價結(jié)果更客觀。之后讓各評價師逐一聞氣味，并記錄該零部件氣味強度和舒適度以及氣味性質(zhì)。

3 某車型氣味評價結(jié)果及討論

抽取市場氣味投訴率較高的某車型作為重點車型進行評價，參照文中提及的整車及零部件評價方法，評價的零部件為車內(nèi)覆蓋面積較大以及離乘員鼻子較近的內(nèi)飾件，所得評價結(jié)果如圖1所示，其中整車氣味評價結(jié)果為剛進車時的數(shù)值。圖中：①為儀表板發(fā)泡材料；②為車門膠條；③為地毯隔音墊；④為后擱物板；⑤為座椅發(fā)泡；⑥為頂棚；⑦為遮陽板；⑧為門內(nèi)飾板；⑨為座椅表皮；⑩為地毯；為立柱飾板；為隔音棉。

圖1 某車型氣味評價結(jié)果

從圖1可以看出，該車型整車氣味強度為3.7，舒適度為-1.7，即車內(nèi)氣味能夠比較明顯地感受到，舒適度也比較不舒適。且大部分零部件氣味強度在3.5～4之間，舒適度在-1.7～-1.4之間，說明整車的氣味強度為各個零部件揮發(fā)出的氣味分子綜合影響的結(jié)果，而整車氣味舒適性主要體現(xiàn)在單個舒適性最差的零部件上。因此，針對整車氣味改善，以揮發(fā)出氣味分子數(shù)量較大的零部件為重點改善對象，降低各個零部件的氣味強度以及提高舒適度最差的那個零部件的舒適度。

4 某車型氣味改善措施

4.1 針對材料及加工工藝的氣味改善

汽車內(nèi)飾件由多種材料構(gòu)成，包括塑料、皮革、織布、PU發(fā)泡、橡膠、各類棉絮以及黏合劑和膠水等，改善各零部件氣味水平，從源頭上來講就是改善其構(gòu)成材料的氣味性以及減少原材料在加工過程中產(chǎn)生的其他氣味，下面將針對某車型內(nèi)飾材料提出有效氣味改善措施。

儀表板本體、門內(nèi)飾板、立柱護板、行李箱飾板和背門飾板等主要由塑料成型而成。針對塑料的氣味改善，選擇低氣味、純度高的原材料以及低揮發(fā)性添加劑等，并合理優(yōu)化原材料配方。在塑料顆粒加工工藝上，通過降低擠出溫度，提高設(shè)備真空度以及優(yōu)化螺桿組合均可改善產(chǎn)品氣味。成型注塑之前，對原材料顆粒在適宜溫度下烘烤適當時間有利于小分子物質(zhì)的揮發(fā)，降低成品氣味。注塑成型過程中，通過適當降低成型溫度，可有效減少乙醛的產(chǎn)生，另外通過合理設(shè)計模具結(jié)構(gòu)及壽命可以避免一些產(chǎn)品缺陷，如熔接痕以及模具老化造成氣花等，避免表面修補漆的使用。

座椅、遮陽板、方向盤、換擋桿護套、門板和中控扶手等零部件的包覆表皮包括真皮和合成皮。針對真皮的氣味改善，在其加工過程中，采用植物鞣劑代替鉻鞣可有效減少酸味，提高真皮氣味舒適度。改善真皮表面涂裝成分，取消或替代某些高氣味性成分可改善真皮氣味。針對PVC合皮的氣味改善，通過變更為低臭增塑劑和穩(wěn)定劑，選用水性處理劑等措施能有效將氣味強度降低。另外皮革在后工程與海綿附合過程中，通過優(yōu)化火焰附合參數(shù)可降低在附合過程中產(chǎn)生的焦味等氣味。

座椅的坐墊、儀表板軟層、頂棚基材等地方主要采用PU發(fā)泡工藝，散發(fā)的氣味性質(zhì)主要為胺味。氣味改善的措施為使用環(huán)保型發(fā)泡劑，選用反應(yīng)型胺類催化劑以及使用成本更高的低胺臭發(fā)泡材料等。

地毯、隔音墊、隔音棉等車內(nèi)提高NV性能的零部件的主要成分為棉絮，其氣味來源主要有高臭阻燃劑的添加、回收棉重復(fù)利用以及雜物含量過高等。使用低臭阻燃劑、避免回收棉的使用，以及在原材料方面適當添加吸臭劑以及控制雜物含量在一定水平以下等均可改善零部件氣味。

在不同材料的黏接、值毛、密封等加工工序上主要運用黏合劑、密封劑等膠水，其氣味來源主要為溶劑揮發(fā)的氣體導(dǎo)致，因此改善方向為使用水性膠水來代替溶劑型膠水。

4.2 針對后工程的氣味改善

在各個零部件生產(chǎn)完后裝車之前，仍有一些措施改善其氣味強度，如后工序增加烘烤工程，即使用適宜的烘烤溫度對生產(chǎn)出的零部件進行烘烤一定的時間，加速氣味分子的揮發(fā)。通過延長庫存時間，讓氣味分子揮發(fā)充分，儲存?zhèn)}庫應(yīng)保持通風，避免揮發(fā)出的氣味分子聚集使零部件氣味散發(fā)過慢。零部件運輸過程中，在不導(dǎo)致其臟污情況下，盡量采用透風運輸?shù)姆绞剑康耐瑯邮羌铀俨考馕斗肿拥膿]發(fā)。另外裝車完后在車內(nèi)追加活性炭包等方式吸收剩余的氣味分子，在交到顧客手中時，車內(nèi)氣味也能得到進一步改善，提高顧客的認可度。

4.3 某車型氣味改善結(jié)果

通過上述措施對零部件材料以及加工工藝和后工程進行改善后，再次對該車型整車以及各零部件氣味性進行評價，為減少主觀評價的實驗誤差和對比性，改善后氣味評價師需保持與改善前一致。所得結(jié)果如圖2所示。

圖2 某車型改善后氣味評價結(jié)果

從圖2可看出，該車型改善后各零部件氣味性得到不同程度的改善，其中改善效果最明顯的為座椅發(fā)泡及儀表板發(fā)泡材料，氣味強度降低0.5，舒適度提高0.4左右。整車氣味由(3.7，-1.7)改善到(3.4，-1.5)，即整車氣味由能夠比較明顯地感受到，舒適度比較不舒適改善到氣味能感受到但不是非常明顯，舒適度也有所提高。

5 結(jié)束語

文中簡述了目前新車異味的研究現(xiàn)狀，說明了整車氣味來源以及對于氣味評價師的要求;提出一種整車及零部件主觀氣味評價方法，并運用該方法對某車型進行氣味性評價，結(jié)果顯示整車的氣味強度為各個零部件揮發(fā)出的氣味分子綜合影響的結(jié)果，而整車氣味舒適性主要體現(xiàn)在單個舒適性最差的零部件上;在材料及加工工藝的層面上提出了一些有效可行的減少新車出廠時異味的對策，減少了整車氣味強度，提高了氣味舒適性。