采样袋法检测汽车内饰零部件VOC及结果分析

2014-09-20孙成武陈林萍曹维福

汽车零部件 2014年6期

关键词：主机厂挥发性内饰

孙成武，陈林萍，曹维福

(江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230022)

采样袋法检测汽车内饰零部件VOC及结果分析

孙成武，陈林萍，曹维福

(江淮汽车股份有限公司，安徽合肥 230022)

为满足GB/T 27630《乘用车内空气质量评价指南》的要求，利用采样袋法对汽车内饰零部件VOC进行检测和管控，采样袋法包括预处理、气体采集分析及结果处理3个步骤。主要介绍了对汽车内饰零部件VOC检测结果的分析管控方式。

汽车内饰零部件；VOC；采样袋；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

随着汽车工业的迅猛发展，人们停留在车内的时间越来越长，车内空气质量也越来越受到消费者的关注和重视。车内低劣的空气质量严重威胁着人们的健康，研究发现，车内的空气污染程度有时会高于车外的10倍[1]。GB/T 27630《乘用车内空气质量评价指南》[2]的实施使汽车生产企业更加关注汽车内饰零部件的选材和制造工艺过程，同时也更加重视车内空气质量问题。

VOC(Volatile Organic Compounds)指挥发性有机化合物，世界卫生组织将VOC定义为：常压下，沸点范围在50～260 ℃间、室温下饱和蒸气压超过133.32 kPa的一系列易挥发性有机化合物。汽车内部污染空气主要来源于内饰部件VOC，包括甲醛、烷烃、苯、甲苯、二甲苯及醛类等，此类VOC易引发呼吸道以及神经系统等方面的疾病。

1 VOC检测方法

目前VOC的检测方法主要有以下几种：采样袋法、检测舱法、项空法、热解析法和甲醛挥发法[3]。国际上通用的检测方法一般有欧美的检测舱法和日系的采样袋法，其中采样袋法是国内VOC检测的主流方法，主要检测项目为苯烃类和醛类物质。

1.1 原理

模拟样品在车内的使用状况，将样品放入密封袋中，充入适量氮气，加热，VOC气体散发，用TENAX管吸附苯烃类物质，用ATD-GC/MS检测。用DNPH管吸附醛酮类物质，洗脱后用HPLC检测。实验装置示意图见图1，吸附管见图2。

1.2 检测步骤

检测步骤如图3所示。

图3 检测步骤

(1)采样袋前处理

先将样袋密封后抽空样袋内空气，再向样袋中充入占其容积50%左右的纯氮气(纯度为99.99%以上)；在60 ℃恒温箱内放置2 h后，用真空泵迅速将袋内的气体抽出。

(2)样品存放及制取

①测量并记录样件的尺寸(mm)，组合样品按照最大样件尺寸记录；

②向处理过的样袋中投入样件后密封；

③向样袋内充入样袋容积30%左右的纯氮气后，用泵将气体抽出，反复两次；

④在25 ℃下注入样袋容积50%左右的纯氮气。

(3)采集气体

①轻揉装有零件的样袋，使内部的气体均匀化，微开阀门，挤出管道内残留气体；

②在管道1上安装TENAX管，在管道2上安装DNPH管；

③打开管道1、管道2的阀门开始采样；

④管道1的TENAX管采样完成后，关闭管道1的阀门，立即将新的TENAX管装在管道1上，然后再打开与管对齐的阀门继续采样；

⑤管道2的DNPH管采完样后立即关闭管道2的阀门；

⑥管道1采完样后立即关闭管道1的阀门，采完样的捕集管应立即关闭两端。

1.3 TENAX管、DNPH管的采样条件

按照图1所示安装配管、TENAX管、DNPH管后，开始采集气体。采集条件见表1。

表1 采集条件

在上述条件下，TENAX捕集管进行2次采样。已捕集完的捕集管应立即进行分析。如不能立即进行分析，应用铝箔包好捕集管后在阴凉黑暗处保管(10 ℃以下)，保管期限最多为7天。

在上述条件下，DNPH管捕集管进行1次采样。如不能立即进行分析，应用铝箔包好捕集管后在阴凉黑暗处保管(10 ℃以下)，保管期限最多为7天。

1.4 数据处理

挥发浓度按照下列公式计算：

式中：C为样件挥发量，μg/m3；W为捕集管所测得化合物量，μg；Q0为按照25 ℃换算样袋内所填充的纯氮气量，L。

2 结果分析

按照HJ/T 400-2007规定测定车内空气有机物浓度[4]，根据GB/T 27630《乘用车内空气质量评价指南》，整车内空气中有机物浓度要求见表2。

表2车内空气中有机物浓度要求1 000 μg/m3

序号项目浓度要求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

国家推荐标准中只对整车内部空气有机物浓度提出了限值要求，而不是针对具体的零部件，各大主机厂对整车内部VOC的目标则是通过对零部件甚至是原材料和制造工艺的控制来实现的。整车内饰零部件材料类型如图4所示。

整车内饰零部件所含有的挥发性有机物见表3。

表3 内饰材料所含有的挥发性有机物

2.1 “对症下药”

一般通过控制零部件VOC有效实现整车内部空气VOC浓度目标的方法为“对症下药”，具体实施手段是：先根据整车测试结果反馈超标物质锁定需要整改的零部件，再通过控制此零部件的原材料及制造工艺来降低超标物质含量，进而有效实现整车内部空气VOC浓度目标。

例如，某汽车主机厂检测某新车型车内空气VOC浓度，发现甲苯含量为2 300 μg/m3，根据表3，查询对应的零部件种类可知影响整车内部空气甲苯浓度的零部件可能有座椅面料、地毯、顶棚及遮阳板面料；通过对这几种零部件VOC的检测，找出甲苯浓度贡献最大的一种或几种零部件，如座椅面料贡献的甲苯浓度为1 800 μg/m3，则通过对座椅面料的原材料进行检测控制、对座椅制造过程中的溶剂助剂进行更换等方法来整改座椅，最终使整车车内空气甲苯浓度在1 100 μg/m3以下。

此方法简单有效，直接达到降低整车内部空气VOC的效果，但是难以形成可依据的数据库，无法快速找到源头，当几种零部件的贡献度相当时，只能同时控制整改这几种零部件，浪费资源，且会引起零部件厂商的抱怨。

2.2 零部件VOC的企业标准

经过不断的探索，某些主机厂总结“对症下药”管控零部件VOC含量的经验，建立起零部件VOC限值的企业标准，直接管控零部件以间接满足国家推荐标准。

此企业标准的形成是通过对车型的多次检测，逐一找出合格浓度的挥发性有机物，检测此挥发性有机物合格浓度的车型上所有的内饰零部件，将多次检测结果取平均值，形成数据库，成为评价零部件VOC的依据。例如，对某主机厂的某车型及其内饰零部件进行多次抽检，结果显示车内空气苯乙烯浓度满足国家推荐标准，则将内饰零部件的多次检测结果中苯乙烯浓度值取平均值。此主机厂的企业标准中所规定的零部件挥发性苯乙烯浓度限值如表4所示[5]。

表4某主机厂内饰零部件挥发性苯乙烯浓度限值μg/m3

阻尼板总成40隔音隔热垫(包含吸音棉、顶棚隔热垫)50侧围内饰板总成、注塑类衣帽架20方向盘总成70遮阳板总成40室内线束30车门内饰板60备胎盖板40车门密封条、玻璃呢槽40衣帽架40仪表板、副仪表板100行李箱护面、行李箱地毯20防火墙隔音垫50空调主机总成40后座椅总成40地毯50顶棚30前座椅总成50

此方法需要经过多次反复的检测形成可依据的数据库，通过数据库再对相关零部件进行管控，更加有效、直接，能够快速找到引起某挥发性有机物浓度超标的零部件，同时也有了整改的目标。各大主机厂都在摸索零部件VOC的评价标准，此方法逐渐被广泛地接受和使用。