汽車內(nèi)飾聚丙烯材料耐污性研究

程發(fā)祥，陳浩然，蘇英霞，吳純

1.吉利汽車研究院(寧波)有限公司，浙江寧波 315336；2.佳施加德士(蘇州)塑料有限公司，江蘇蘇州 215200

0 引言

汽車內(nèi)飾零件是乘客接觸最多的區(qū)域，如門板、扶手箱、儀表板、座椅等，經(jīng)常會(huì)受到如化妝品、飲料、鞋油等外部污染的可能性。而且汽車內(nèi)飾隨著客戶審美的提升，出現(xiàn)了各種各樣的材料，并且顏色從之前的深色逐漸向淺色轉(zhuǎn)變，在此情況下，內(nèi)飾零件受到外部污染的可見性越來越高，乘客對(duì)此方面的關(guān)注度也逐年提升。為提升客戶的乘坐及使用體驗(yàn)感，針對(duì)汽車內(nèi)飾的防污研究越來越深入。賀麗麗等從聚丙烯材料、顏色及皮紋幾個(gè)方向評(píng)估了番茄醬、巧克力、可樂等常用污劑的影響情況，結(jié)果表明材料配方影響不大，皮紋及顏色有一定影響。尹朝清等發(fā)明了一種低介電疏水耐污聚丙烯材料，通過引入含氟烷基的功能化有機(jī)聚硅氧烷提升材料的耐污性。本文結(jié)合前人經(jīng)驗(yàn)從使用角度將耐污分為易污性和去污性兩個(gè)方面進(jìn)行研究。易污性是評(píng)估零件沾上污劑后人的主觀視覺效果，與零件本身的顏色、紋理及材料的表面極性等相關(guān)。去污性是零件沾上污劑后去除污劑的難易程度為評(píng)價(jià)依據(jù)，一般會(huì)有規(guī)定的擦拭流程，然后評(píng)估擦拭后的污劑殘留。污劑殘留越少去污性越好，污劑殘留越多去污性越差，殘留的程度以前后的灰度對(duì)比為主。無論何種評(píng)價(jià)方法，材料與污劑的相互作用是影響零件耐污性能的主要因素，為此本文從易污性和去污性兩個(gè)方面評(píng)估常用聚丙烯內(nèi)飾材料對(duì)不同污劑的耐污表現(xiàn)，為后續(xù)的材料耐污提供優(yōu)化方向性的指導(dǎo)。

1 污劑的種類及配制方法

根據(jù)乘客能正常接觸到或頻繁使用的情況，將可樂、果汁、咖啡、汗液、番茄醬、鞋油及土列為評(píng)估的主要污劑物，污劑種類及配比見表1。

表1 污劑種類及配比

2 易污性測(cè)試方法

材料的易污性有客觀評(píng)價(jià)和主觀評(píng)價(jià)兩種方法，客觀評(píng)價(jià)體系中分為污染布法和接觸角法，主觀評(píng)價(jià)體系有記號(hào)筆測(cè)試和固定污劑滯留性評(píng)估。本文分別以污染布測(cè)試法和滯留性評(píng)估研究聚丙烯材料的易污性。

2.1 污染布測(cè)試法

使用EMPA污染布(104號(hào))及牛仔布(2550Y)，用摩擦色牢度儀Y571B，在負(fù)載9 N的條件下摩擦樣板25次。摩擦處理后，依據(jù)ISO 105-A02《紡織品 色牢度評(píng)定變色用灰色樣卡》或GB/T 250《紡織品 色牢度評(píng)定變色用灰色樣卡》評(píng)級(jí)，在D65光源下采用比色卡評(píng)級(jí)，灰度級(jí)別越大材料越容易臟污，灰度標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)要求不小于4.0級(jí)。

2.2 滯留性評(píng)估

在距離樣板頂端2 cm處分別滴3 g亨氏或梅林番茄醬、美孚速霸2000發(fā)動(dòng)機(jī)油5W-30、標(biāo)準(zhǔn)土混合液，將樣板傾斜45°，觀察液體流動(dòng)性。流痕中殘留污染物越少，流動(dòng)越順滑，材料越不容易臟污。

3 去污性測(cè)試方法

去污性是評(píng)估零件在接觸到污染物后被清除的難易程度，也是材料耐污性能影響較大的一個(gè)環(huán)節(jié)，能否容易去污會(huì)影響客戶的使用體驗(yàn)感。測(cè)試方法如下。

3.1 污染方法

對(duì)液體狀污染物使用滴管移取污染物從距離測(cè)試樣板表面5 cm的高度滴至10 cm×10 cm的測(cè)試板表面，如圖1所示的4個(gè)位置各滴2滴，其中鞋油為1滴。每種污染物需測(cè)試兩塊樣板，如上處理，其中一塊放在65 ℃高溫保存24 h，取出冷卻至室溫后評(píng)價(jià)去污性能，另一塊常溫放置24 h。

圖1 樣板點(diǎn)位示意

對(duì)糊狀污染物，如番茄醬用塑料匙在如圖1所示的4個(gè)位置各均勻涂抹0.1 g，各處直徑約1 cm。如上處理兩塊樣板，其中一塊放在65 ℃高溫保存24 h，取出冷卻至室溫后評(píng)價(jià)去污性能，另一塊常溫放置24 h。

3.2 污劑清洗

清洗步驟按照干擦()—水擦()—洗滌劑擦()—酒精擦()先后順序進(jìn)行。具體過程為：

(1)用干凈細(xì)棉布以中等力度來回擦拭20次，等級(jí)記錄為-，其中表示擦拭次數(shù)；

(2)用干凈細(xì)棉布沾水以中等力度來回擦拭20次,等級(jí)記錄為-；

(3)用干凈細(xì)棉布沾洗滌劑以中等力度來回擦拭20次，等級(jí)記錄為-；

(4)用干凈細(xì)棉布沾酒精以中等力度來回擦拭20次，等級(jí)記錄為-。

分別評(píng)價(jià)經(jīng)歷各清理過程后去污等級(jí)，若已達(dá)5級(jí)，則無須進(jìn)行后續(xù)清理方式擦拭評(píng)價(jià)。分別測(cè)試3次并記錄結(jié)果，其中4號(hào)點(diǎn)為測(cè)試對(duì)比點(diǎn)。

3.3 污劑等級(jí)評(píng)價(jià)

通過相應(yīng)的清洗方式處理后，對(duì)比測(cè)試樣板未被清洗的位置(4號(hào)位置)，參照?qǐng)D2示例要求分別對(duì)樣板各污染位置的污染物擦除及測(cè)試樣板變色情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1級(jí)：測(cè)試的污染物幾乎未被清除；

2級(jí)：測(cè)試的污染物被少量清除，大多數(shù)污染物仍在；

3級(jí)：測(cè)試的污染物被清除超過50%，污染處中度變色；

4級(jí)：測(cè)試的大部分污染物被清除干凈，污染處輕微變色；

5級(jí)：測(cè)試的污染物被完全清除。

圖2 去污評(píng)價(jià)示例

4 皮紋板制作

內(nèi)飾聚丙烯材料選擇常用的PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20兩種體系，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)造粒后進(jìn)行制板測(cè)試。分別選取淺米色(淺色)和深灰色(深色)制成皮紋板進(jìn)行耐污評(píng)價(jià)。

5 結(jié)果與討論

5.1 易污性測(cè)試結(jié)果

污染布摩擦后的測(cè)試結(jié)果見表2，其灰度等級(jí)測(cè)試結(jié)果見表3。

表2 污染布摩擦后的測(cè)試結(jié)果

表3 灰度等級(jí)測(cè)試結(jié)果

由表2和表3可以看出，經(jīng)過污染布摩擦后的樣板表面均有顏色變化，PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20不同規(guī)格的材料結(jié)果差異不大，灰度等級(jí)均能達(dá)到4.0～5.0級(jí)。

番茄醬滯留性測(cè)試結(jié)果見表4。由表可以看出，番茄醬呈膏狀，在PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20的不同顏色狀態(tài)下，均無法順滑流動(dòng)，對(duì)去污有較大影響。

表4 番茄醬滯留性測(cè)試結(jié)果

機(jī)油滯留性測(cè)試結(jié)果見表5。PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20不同材料規(guī)格對(duì)機(jī)油的滯留性影響不大，在表面均能順滑地流動(dòng)，殘留量在50%左右。深色材料樣板的殘留視覺效果會(huì)比淺色明顯。

表5 機(jī)油滯留性測(cè)試結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)土混合液滯留性測(cè)試結(jié)果見表6。標(biāo)準(zhǔn)土混合液在樣板表面也能順暢地流動(dòng)，且殘留很少，在深色樣板表面的污劑較淺色樣板明顯。PP+EPDM-TD10和PP+EPDM-TD20不同規(guī)格的樣板滯留性未發(fā)現(xiàn)有差異。

表6 標(biāo)準(zhǔn)土混合液滯留性測(cè)試結(jié)果

5.2 去污性測(cè)試結(jié)果

使用污劑可樂分別在常溫和高溫條件下對(duì)聚丙烯材料淺色、深色樣板進(jìn)行去污測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果見表7。在常溫干擦狀態(tài)下可樂可以很輕松地去除，且不同顏色對(duì)去污的結(jié)果影響不大。在高溫狀態(tài)下，干擦已經(jīng)無法完全去除，經(jīng)過洗滌劑的10次擦拭可以完全去除。

表7 可樂在常溫和高溫條件下的測(cè)試結(jié)果

本文還使用了果汁、咖啡、汗液、鞋油、標(biāo)準(zhǔn)土混合液、番茄醬、白板筆及中性筆測(cè)試聚丙烯材料的去污性。不同聚丙烯材料常溫污劑去污測(cè)試結(jié)果見表8，其高溫污劑去污測(cè)試結(jié)果見表9。

表8 不同聚丙烯材料常溫污劑去污測(cè)試結(jié)果

表9 不同聚丙烯材料高溫污劑去污測(cè)試結(jié)果

從測(cè)試結(jié)果來看，去污性按照從易到難依次排序?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)土混合液=汗液>果汁=可樂>咖啡>鞋油>白板筆>中性筆>番茄醬。耐污性較差的試劑，在去污性上表現(xiàn)較難的去除趨勢(shì)，如鞋油及番茄醬經(jīng)過水洗及酒精才可以去除。顏色對(duì)易污性的影響不是太大，溫度高的條件下，試劑的易去污性會(huì)變差。

6 結(jié)論

本文通過污染布測(cè)試法和滯留性評(píng)估研究了聚丙烯材料的易污性，得出了污染布在不同材料規(guī)格的樣板上均有明顯的污痕，兩種不同規(guī)格材料間的差異很小，用此方法較難全面篩選材料的耐污性能；番茄醬滯留性評(píng)估基本沒有太大作用，不同規(guī)格材料、顏色殘留量并未減少，流動(dòng)順滑度差，用此方法難以區(qū)分材料的耐污性能；機(jī)油在不同樣板上的殘留量在50%左右，流動(dòng)順滑度較好，對(duì)不同顏色的視覺影響不同，可以作為聚丙烯材料耐污性能的參考方法；標(biāo)準(zhǔn)土混合液的流動(dòng)順滑度最高，在不同樣板上的殘留量很少，材料對(duì)此種污劑不易污染，滯留后深色較淺色視覺效果更為明顯。

通過污染方法、污劑清洗、污劑等級(jí)評(píng)價(jià)研究了材料的去污性。得到了PP+EPDM-TD10和PP+EPEM-TD20的材料規(guī)格、深顏色和淺顏色對(duì)所有試劑的去污性試驗(yàn)結(jié)果未見明顯差異;可樂、果汁、咖啡、汗液、鞋油、標(biāo)準(zhǔn)土混合液，在常溫、高溫儲(chǔ)存條件下試驗(yàn)結(jié)果均為5級(jí)，可以滿足去污要求;白板筆常溫下為5級(jí)，高溫下為4級(jí)，總體為4.5級(jí)滿足去污要求;在常溫、高溫儲(chǔ)存條件下，中性筆在黑色板上能滿足去污要求，在淺色板上不能滿足;在高溫條件下，大部分試劑較常溫狀態(tài)下表現(xiàn)出較難的去污性;番茄醬在常溫及高溫條件下均無法滿足去污性要求。