白车身挥发性有机化合物散发特性检测方法的研究

姚谦　王焰孟　王崇　武金娜　商硕

摘 要：本文使用《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》（HJ/T 400—2007）检测车内挥发性有机化合物（VOC）的方法，对铝箔封堵的白车身进行了VOC散发特性的研究，确定了白车身本身存在VOC的散发。同时，采用CO2标记法对该方法测试的白车身的气密性进行了研究。结果表明，该方法虽然可以反映白车身的VOC散发，但气密性仍與实车存在差异，不能完全反映其VOC特性。

关键词：白车身;VOC散发;气密性

中图分类号：TU50文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）13-0116-03

Research on the Detection Method of VOC Emission Characteristics of BIW

YAO Qian WANG Yanmeng WANG Chong WU Jinna SHANG Shuo

（China Automotive Technology&Research Center Co.， Ltd.，TianJing300300）

Abstract： Using the Sampling and Measurement Method of Volatile Organic Compounds and Aldehydes and Ketones in Vehicles"（HJ/T 400—2007） to detect VOCs in vehicles， the VOC emission characteristics of the body-in-white body sealed by aluminum foil were studied to determine the body-in-white VOC itself exists in this paper.At the same time， the airtightness of the body-in-white tested by this method was studied using the CO2 labeling method.The results show that although this method can reflect the VOC emission of body-in-white， the air tightness is still different from that of the real car， and it cannot fully reflect its VOC characteristics.

Keywords： body-in-white;VOC emission;air tightness

近年来，人们在购买车辆时更加关注车辆的环保属性[1]，其中车内异味更是消费者最为关注的问题[2]，连续多年被消费者评选为最严重的新车质量问题[3]。针对甲醛等车内有害物质，国家也出台了《乘用车内空气质量评价指南》（GB/T 27630—2011）等规范来提升车内空气质量[4]，保障消费者的健康。世界范围内，其他国家也出台了相应的测试规范，例如，日本于2007年推出了《降低汽车内 VOC的自主举措》，国际标准化组织（ISO）发布了《道路车辆的内部空气第1部分：整车试验室客舱内饰的挥发性有机化合物测定规范和方法》（ISO 12219-1—2012）[5]等。以往主机厂在解决VOC散发问题时，主要考虑车内软内饰对车内VOC的影响，但车体白车身是否会散发VOC呢？现有白车身VOC的检测方法是否可以完全反映白车身状态呢？本文基于这两个问题对白车身的散发特性及密闭性进行了研究。

1 试验部分

1.1 试验设备及试剂

整车VOC试验舱（爱斯佩克），大气采样泵（岛津技迩），GC-MS（美国 Agilent 公司），HPLC（美国Agilent公司），便携式气体检测仪（美国华瑞），Tenax管（英国MARKES），DNPH管（日本岛津），二氧化碳（99.99%）白车身，铝箔，乙腈（色谱纯）等。

1.2 试验过程

1.2.1 白车身VOC测试方法。选取一个白车身放入整车VOC试验舱，分阶段使用铝箔和聚四氟乙烯材质的低VOC胶带封堵白车身的开孔及缝隙，在封堵车辆时，保障主驾位置的车门可以从车外开启且具有一定的密封性，方便进行开门预处理，每个阶段封堵完成后将车辆预处理6 h，之后按照《车内挥发性有机物和醛酮类物质采样测定方法》（HJ/T 400—2007）的方式布置采样点（由于白车身没有前排座椅，使用铁丝将采样导管通过B柱悬挂固定于车辆中心，相当于主副驾头枕之间），按照该标准检测方法，测定车内空间的国标八项和TVOC指标。

1.2.2 车辆气密性测试方法。密封车辆的同时从车顶引入车内一根导管用于通入CO2气体，用于完成VOC后测试气密性指标，车辆有空隙时，车外存在气流扰动，车内气体便会与车外气体进行交换，车内某些指标性气体（如CO2）浓度就会发生显著变化，当缝隙较大时，气体交换速率加快，指示性气体浓度变化较大。据此，气密性测试的具体方案为，通过顶部导管向车内导入高纯CO2气体，在车外VOC采样处使用便携式气体检测仪进行CO2浓度的实时检测，将CO2与时间的关系绘制成曲线，并在此基础上研究不同状态下CO2浓度随时间的变化规律曲线，通过浓度变化率来反映该状态下车辆的密封性。

白车身分3次进行封堵，形成4个状态，每封堵一次均进行VOC的测试和气密性测试。第一次封堵时只封堵白车身的前后玻璃开孔、四门上的窗口和全景天窗开口;第二次封堵，在第一次基础上将车内所有肉眼可见的透光孔进行封堵，包括车门框架处的缝隙;第三次封堵，进一步封堵透光的小孔洞;第四封封堵，将除主驾外的三个门均进行封堵固定，无须开启，将这三个门、尾门及其他车体焊接处的缝隙使用挤压后的铝箔条进行塞紧，主驾完成预处理进入封车阶段时也进行类似操作，以保证整车使用该方法能最大限度地密封。

2 结果与讨论

2.1 VOC检测结果

使用GC-MS和HPLC对四个阶段采集的样品进行分析，汇总得到VOC测试结果，如表1所示。

通过分析图1和图2柱形图，八项物质只有甲醛发生了较为明显的增加，可以反映出封堵的效果，其他物质浓度较低，基本未出现增加。TVOC随着封堵有着明显的上升，可以反映车辆密封取得一定效果，但无法反映出车辆已经达到商品车的密封程度。

2.2 气密性测试结果

车辆完成每次VOC测试后，加入CO2气体，通过便携式气体检测仪检测浓度稳定后，开始连续检测CO2浓度的变化，并以此绘制浓度变化曲线，如图3所示。由于加入气体的总量不同，且CO2平衡需要一定时间，因而开始浓度存在差异，浓度变化率可以反映气密性，即浓度关于时间的导数。如图4所示，随着封堵车辆密封性的逐渐提升，最大浓度变化率由最初不封堵时的12 000 mg/（m3·h）变为4 000 mg/（m3·h）左右，封堵效果较为明显。

为了对比此时车辆的密封性与商品车的差异，测试了相同类型的车辆在商品车装配完成后的数据，如图5所示，商品车状态下车辆的密封性要好很多，最大浓度变化仅为2 750 mg/（m3·h）左右。目前采取的密封方式仍然达不到实际用车时的密封效果，因而使用该方法检测白车身內部VOC释放量仍存在一定偏差。但针对不同车型，该方式仍可以比较车辆的密封性状况。

3 结论

使用铝箔和低VOC胶带封堵白车身，可以避免封堵材料对车内空气质量的影响，又尽可能检测了白车身自身的散发特性，结果表明，白车身本身会存在VOC的散发，并且会对整车的VOC产生影响。使用标记气体CO2和便携式气体检测仪，在不破坏车辆结构和VOC散发特性的基础上，检测了车辆的密封性，结果表明，使用铝箔逐步封堵可以提高白车身的密闭性，进而研究车内VOC的变化状况。由于密封性与实车存在差异，最终的检测结果无法作为定量结果，但仍具有指导意义。

参考文献：

[1]张仲荣，丁瑾，姚慧，等.基于环境舱法的车内空气VOC释放特性分析[J].汽车工程师，2017（6）：45-50.

[2]王焰孟，胡俊艳，姚谦，等.PP类材料气味改善提升方法研究[J].天津科技，2019（5）：55-57.

[3]JD POWER.一张图带你读懂2019中国新车质量研究[EB/OL].（2019-08-13）[2020-04-11].https：//www.sohu.com/a/333800383_376062.

[4]环境保护部，国家质量监督检验检疫总局.乘用车内空气质量评价指南：GB/T 27630—2011[S].北京：中国标准出版社，2011.

[5]国际标准化组织（ISO）.道路车辆的室内空气第1部分：整车试验室客舱内饰的挥发性有机化合物测定规范和方法：ISO 12219-1—2012[S].日内瓦：国际标准化组织，2012.

收稿日期：2020-04-27

作者简介：姚谦（1991—），男，硕士，助理工程师，研究方向：车内空气质量及气味。