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汽车内饰VOC 气味改进提升建议

返回列表 来源:未知 浏览: 发布日期:2019-02-21 08:59【
文章导读:根据对汽车内饰零件VOC 及气味的整改经验,归纳总结了汽车主要内饰件包括塑料类零件、PVC 人造革、座椅PU 发泡等7 种内饰零件及内饰用胶水的VOC 及气味常见问题。并从零件的原材料、加工工艺过程、仓储方面产生VOC 及气味不合格问题的原因进行分析,给出了相应零件及材料的改进提升建议,以期对正向开发设计阶段的原材料选择以及模具设计等方面有所帮助,从而达到降低车内VOC 及气味的目的。
随着GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》上升为国家标准的日期日益临近,中国生态汽车评价(C-ECAP)热度不断提升,促使各大主机厂提升改善车内空气质量的步伐不断加快。那么如何快速有效降低车内VOC、保证车内气味纯净,成了整个汽车行业的共同研究方向。本文阐述了对影响车内空气质量的主要零部件的VOC 及气味改进提升措施,以期对提升整车车内空气质量有所帮助!
 
1、内饰VOC 气味改进提升建议


 1.1 塑料内饰件

塑料是乘用类汽车常用的非金属材料之一,中级轿车塑料的用量已经占到整车质量的12%~15%。内饰塑料件主要集中在仪表板本体骨架、副仪表板本体、门护板本体、立柱护板、背门护板及行李箱左右护面(塑料制)。
    
 塑料VOC 及气味常见问题:气味性较差、乙醛含量过高、TVOC 不稳定。

  问题原因分析:

  气味主要来源是原材料或注塑成型后零件内小分子物质含量过高,如小分子烷烃、醛酮类物质,以及注塑过程使用的模具防锈油、脱模剂等均会对总成零件气味有贡献。

  乙醛主要是由于材料氧化降解所产生的;回料的使用,也导致了长链高分子的断裂,生成短链小分子,易被氧化生成醛类物质。

  改进提升建议:

  原材料选择:低VOC、低气味、小分子含量少纯度高的原材料,优化原材料配方,合理使用各类添加剂,确保添加剂的低散发性以及低降解性;在原材料造粒过程中,控制整个过程塑料所受到的剪切热、挤出受热温度;对原材料粒子进行适温适时的烘烤有利于小分子的挥发,目前业内常用的在线脱挥技术可降低原材料内小分子含量。

  注塑工艺:注塑前烘料提高粒子纯度。大量实验研究表明,注塑温度越高,零件乙醛的含量就越高,气味性也越差。故在保证产品质量的前提下,尽量降低注塑整个过程的温度很有必要。在模具设计阶段就应当考虑降低注塑过程温度的问题(合理的浇口形状及大小选择、流道布局和注塑压力控制等),好的模具设计还可避免一些产品缺陷,例如,熔接痕,明显的熔接痕缺陷需要用到表面修补漆,同样会对产品表面造成污染。零件生产过程中尽量不使用脱模剂、防锈油、洗模液等能够带入VOC 的化学产品。

  
 1.2 PVC 革

  PVC 人造革被广泛用于包覆用表皮:遮阳板、门板、座椅、副仪表板扶手、手刹护套和方向盘。PVC 人造革有天那水的味道,具有理化性能低、透气性差、不耐低温、含有氯以及有毒等缺点。

  VOC 及气味常见问题:气味性差,常温下即有臭、刺激性表现;冷凝(雾化)值高,即可挥发、可冷凝物质较多,甲苯、二甲苯含量偏高。

  问题原因分析:

  PVC 革原材料:PVC 粉、增塑剂、稳定剂、颜料、其他添加剂(抗老化剂、抗氧化剂、耐刮擦剂等)等,使这些原材料变成糊状必须使用到溶剂(二甲基酰胺、甲苯、甲乙酮、丁酮、四氢呋喃),天那水也作为溶剂使用,其主要成分为:乙酸乙酯、苯、甲苯、丙酮、乙醇、丁醇等化学试剂。由此可见,甲苯、乙苯、二甲苯和苯乙烯都有可能在原材料中引入。

  加工工艺:调整颜色、光泽、防水、防污等作用的表面处理过程所使用的处理剂也会带入VOC。

  改进提升建议:

  原材料选择:调整PVC 树脂糊所使用的溶剂类型,减少挥发性有机物引入;选用新型水性表面处理剂代替含大量VOC 的溶剂型处理剂。对于可挥发、可冷凝物质的控制,可选择长链高分子的增塑剂(C10 代替C9 的DOP 降低雾化),以减少迁出。

 

  1.3 座椅PU 发泡

  PU 是由异氰酸酯和羟基化合物通过逐步聚合反应生成的一类聚合物。在反应过程中同时加入催化剂、交联剂、发泡剂、泡沫稳定剂等促进和完善化学反应。

  VOC 及气味常见问题:具有特殊臭味;甲苯,二甲苯以及苯乙烯含量偏高。

  问题原因分析:

  座椅发泡使用的胺类催化剂对气味贡献很大;发泡工艺中添加的增塑剂以及使用的脱模剂中均含有苯、甲苯和二甲苯等有机物。

  改进提升建议:

  原材料选择:选择环保型发泡剂、选用反应型胺类催化剂、降低反应副产物含量,提高反应率是降低VOC 的主要改善方向。苯乙烯等小分子挥发性有机物主要需通过所使用的石油原材料来降低。由于水是发泡剂,故不能使用水性脱模剂,只能选择VOC 含量低的脱模剂。

  成品存放:从根本上改善PU 发泡的气味目前尚属行业难题,随着下线时间变长,其气味可能会变好,但是由于光老化降解导致了甲醛、乙醛含量的升高。故建立良好的避光通风仓储环境有利于VOC、气味的改善。

 

  1.4 顶棚

  汽车顶棚是汽车内饰材料的重要组成部分,是车内表面积最大的内饰之一,其VOC 及气味的优劣对整车贡献度也非常大。

  VOC 及气味常见问题:气味表现差。

  问题原因分析:

  顶棚的气味主要由面料+ 聚氨酯发泡基材而来:(1)PU 发泡在制作过程中需要胺类的催化剂(叔胺类催化剂),气味很大;(2)顶棚针织面料一般使用火焰复合PU 发泡,复合时PU层会有些烧焦味。

  改进提升建议:

  改进加工工艺:对于顶棚复合面料可以通过加热烘烤处理来降低气味和VOC,可将此工序固化在生产工艺阶段。

 

  1.5 车内主地毯

  车内主地毯主要由面料层(常使用的是针刺地毯PET)、背涂层(一般使用PE 或EVA 涂层)和填充层(根据设计要求一般会使用到PU 或废纤毡)组成。

  VOC 及气味常见问题:气味表现为油味、刺激等。

  问题原因分析:

  面料层使用的涤纶原材料是从石油中提取,本身具有一部分气味;涤纶生产主要是拉丝工艺,在拉丝过程中需要添加一种拉丝油剂,油剂主要起到润滑的作用。如果不使用油剂,拉丝过程会起热,导致拉丝工艺不能完成,这也是主地毯油味的主要来源。

  背涂层主要是物理变化过程,如果该过程温度过高则会使其分解,产生挥发性有机物。

  填充层使用再生纤维毡(废纤毡),因回收再生纤维材料不一、来源广泛,其气味极差,VOC 不可控。

  改进提升建议:

  原材料选择:内饰材料中尽量不使用废纤毡,用其他材料代替废纤毡,开发新工艺来生产等密不等厚要求的毛毡。

  加工工艺:工艺拉丝工艺过程中,控制油剂使用量控,使用纯度高的油剂。控制好背涂层涂覆物熔融温度,避免高温分解。

 

  1.6 行李箱地毯

  行李箱地毯总成一般由起固定支撑作用的针刺毯坯、木纤维板或蜂窝板和无纺布构成。

  VOC 及气味常见问题:甲苯、二甲苯含量偏高,木纤维板甲醛含量超高,针刺毯坯的油味也比较明显。

  问题原因分析:

  行李箱地毯总成生产工艺是将木纤维板或蜂窝板双面涂胶后将针刺毯坯和无纺布粘合在一起,人工喷胶,喷胶量并不固定。木纤维板制造过程中会使用大量胶黏剂将木纤维粘合在一起制成板材。胶是VOC 的主要来源。

  行李箱针刺毯坯工艺基本同主地毯针刺毯坯,其油味主要来自于拉丝工艺用油,改善方式同主地毯针刺毯坯。

  改进提升建议:

  原材料选择:将粘合过程中所使用的粘合剂改成水性胶黏剂,量化并锁定每个工艺所使用的最低用胶量。或使用PP 粉加热进行粘结,对VOC 和气味均有改善。

  尽量不使用木纤维板,用PP 蜂窝板来代替,其VOC 含量远低于木纤维板,在质量方面也有优势。

 

  1.7 内饰用胶水

  各种胶粘剂、密封剂在汽车中的应用非常广泛,其品种已达到数十种,单车用胶量为20~40 kg。汽车内饰中使用到多种溶剂型胶,如:风挡玻璃胶、顶棚包边胶等。

  VOC 及气味常见问题:溶剂型胶粘剂会产生苯、甲苯、二甲苯、甲醛、等挥发性有机物,且气味性差。

  问题原因分析:

  溶剂型胶所产生的挥发性有机物是由不同溶剂种类所决定的。

  改进提升建议:

  开发水性胶粘剂;使用热熔胶粘剂;对胶粘剂使用后进行处理,加快VOC 散发;用毒性小的溶剂替代毒性大的溶剂。制定车用胶粘剂VOC含量的国家标准,使车用胶粘剂的VOC 限量有标准可依。

 

2 、结语

  优化整车VOC 及气味最根本的途径是优化原材料,选择低VOC、低气味的原材料,合理使用添加剂,减少溶剂的使用,开发水溶性产品;调整适当的生产工艺过程,减少VOC 带入成品件,增加适当的烘烤工序;建立良好的通风仓储环境,避免交叉污染的同时加快成品件的VOC 散发。随着国家相关法规的出台,全汽车产业链对车内空气质量改善的重视,必将使相关原材料、汽车零部件、整车制造业整体水平得到提升,向绿色环保转型升级。


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来源:农业装备与车辆工程

作者:付鑫

(吉林省 长春市 一汽轿车股份有限公司)

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