李韶茂

（廣汽三菱汽車有限公司，長(zhǎng)沙 410100）

1 前言

近年來，隨著汽車保有量的增加，車內(nèi)空氣質(zhì)量受到越來越多消費(fèi)者的關(guān)注，相比車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），消費(fèi)者對(duì)車內(nèi)氣味的感官更加直接，可以說車內(nèi)氣味的情況能直接反應(yīng)車內(nèi)飾材料的好壞[1]。據(jù)中汽數(shù)據(jù)中心調(diào)研結(jié)果顯示，2010年到2020年，車內(nèi)氣味累計(jì)投訴量達(dá)到26 084 宗，年平均增長(zhǎng)率明顯高于汽車保有量的增長(zhǎng)[2]。

由于消費(fèi)者對(duì)車內(nèi)氣味的關(guān)注，目前各大主機(jī)廠以及監(jiān)管部門正在積極采取措施改善車內(nèi)空氣質(zhì)量，提高用戶的滿意度。但由于影響氣味的因數(shù)很多，如使用的材料、制作工藝、物流運(yùn)輸?shù)?，而且?nèi)飾材料種類很多，所以成功完成整車氣味改善的案例報(bào)道較少[3]。

目前整車氣味改善方法主要是通過整車-零件-材料的3 級(jí)正向氣味溯源分析法找出氣味來源，對(duì)應(yīng)實(shí)施整改，該方法采用氣相色譜質(zhì)譜Sniffer 設(shè)備，能較為系統(tǒng)分析車內(nèi)異味物質(zhì)來源，解決車內(nèi)異味問題，但是該方法周期較長(zhǎng)，費(fèi)用較高[4]。本研究主要探討了采用氣味抽查法+氣味溯源方法對(duì)車內(nèi)異味整改的效果、周期和費(fèi)用情況，并介紹了各氣味較大部品的整改對(duì)策，對(duì)于其他主機(jī)廠進(jìn)行車內(nèi)異味整改具有借鑒意義。

2 整車氣味改善方法

2.1 氣味改善實(shí)施流程

2.1.1 正向氣味溯源分析法

正向氣味溯源分析法如圖1所示，首先對(duì)整車進(jìn)行主觀氣味測(cè)試（VOI），并通過氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)動(dòng)儀+Sniffer 設(shè)備測(cè)試車內(nèi)氣味物質(zhì)的類型、含量和氣味相對(duì)強(qiáng)度（GCOMS）；接著對(duì)所有車內(nèi)零件進(jìn)行VOI 和GCOMS 測(cè)試。通過分析測(cè)試結(jié)果，找出和整車氣味類型和氣味物質(zhì)相近的內(nèi)飾件，按照材料類別對(duì)內(nèi)飾件進(jìn)行拆解，分別進(jìn)行VOI和GCOMS 測(cè)試，找出和整車氣味類型和氣味物質(zhì)相近的材料，通過物理/化學(xué)分析手段對(duì)材料成分進(jìn)行分析，找出氣味最終來源，降低/去除該氣味相關(guān)原料，或者采用低氣味/無氣味原料替代等方式，達(dá)到改善材料氣味的目的，然后從材料、零件、整車進(jìn)行VOI 和GCOMS 測(cè)試，考察最終整改效果[5]。

圖1 正向氣味溯源分析法

2.1.2 氣味抽查+氣味溯源法

氣味抽查+氣味溯源法如圖2所示，首先進(jìn)行整車VOI 和GCOMS 測(cè)試，得到整車氣味強(qiáng)度、主要味型和氣味物質(zhì)，然后根據(jù)內(nèi)飾件使用材料種類、材料氣味風(fēng)險(xiǎn)、材料氣味散發(fā)面積等特性篩選并抽查可能造成整車氣味的風(fēng)險(xiǎn)材料，然后對(duì)氣味較大的材料實(shí)施氣味溯源和整改，整改后進(jìn)行材料和整車的氣味測(cè)試，驗(yàn)證整改效果。

圖2 氣味抽查+氣味溯源法

2.2 2種氣味改善方法對(duì)比

正向氣味溯源分析法是目前常用的整車氣味整改方法，通常能全面解決車內(nèi)異味問題，同時(shí)整改過程數(shù)據(jù)對(duì)車型后期車內(nèi)氣味管控有更好的指導(dǎo)作用，但整改周期長(zhǎng)，整改費(fèi)用高。

相比正向氣味溯源分析法，氣味抽查+氣味溯源法能更快的找到整車氣味不合格的材料，并實(shí)施整改，成本較低，周期較短。下面采用氣味抽查+氣味溯源法對(duì)某車型進(jìn)行氣味改善。

3 車內(nèi)氣味改善

3.1 氣味測(cè)試方法

3.1.1 整車氣味評(píng)價(jià)

參考T/CMIF 13—2016《汽車車內(nèi)空氣的氣味評(píng)價(jià)規(guī)范》[6]，測(cè)試整車常溫下座艙以及行李艙的氣味強(qiáng)度和味型，評(píng)價(jià)人員5 位。

3.1.2 材料氣味評(píng)價(jià)

參考GMMC 的標(biāo)準(zhǔn)，采用60 mL 氣味瓶法，氣味瓶清洗，烘干后，取0.06 g 試樣放置在氣味瓶中，加蓋密封，轉(zhuǎn)移至烘箱中，70 ℃烘烤2 h，取出后1 h 內(nèi)完成氣味評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)人員≥5 人，判定參考表1，結(jié)果取平均值，氣味強(qiáng)度合格判定≤2.5 級(jí)。

表1 氣味等級(jí)判定

3.2 氣味物質(zhì)測(cè)試方法

3.2.1 整車GCOMS 測(cè)試

按照HJ/T 400—2007《車內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物和醛酮類物質(zhì)采樣測(cè)定方法》的要求進(jìn)行采樣[7]。

采樣完成后，將采樣管放置氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)動(dòng)儀的進(jìn)樣口，開啟設(shè)備，氣味嗅辨員在Sniffer設(shè)備的嗅辨口進(jìn)行嗅辨，嗅辨到一種氣體，立即用手持的打分器進(jìn)行打分，按氣味相對(duì)強(qiáng)弱打0～4 級(jí)，質(zhì)譜儀同步進(jìn)行氣味物質(zhì)成分和含量的測(cè)試，結(jié)果用甲苯半定量法進(jìn)行分析。

3.2.2 材料GCOMS 測(cè)試

采用20 L 袋子法，優(yōu)先從零件上直接取樣，零件上不方便取樣的，采用相同工藝條件制樣，樣件尺寸100 mm×100 mm，取樣后放入袋子并密封，用純凈空氣沖洗袋子3 次，抽出袋內(nèi)氣體后充入16 L的純凈空氣，轉(zhuǎn)至烘箱中70 ℃保溫2 h，然后進(jìn)行GCOMS 測(cè)試。

3.3 初始整車氣味測(cè)試和分析

整車氣味評(píng)價(jià)情況如表2，氣味強(qiáng)度為3.5 級(jí)，主要味型為皮革味、膠皮、塑料、溶劑和潮味。

表2 整車氣味評(píng)價(jià)結(jié)果（初始）

通過整車氣味物質(zhì)測(cè)試[8-10]，有明顯氣味的物質(zhì)如表3，結(jié)果顯示，氣味物質(zhì)最多的是烷烴類物質(zhì)，其次是苯系物、醇類和酮類物質(zhì)，占到總氣味物質(zhì)含量的88%，剩余的是烯烴、胺類和醛類物質(zhì)。

表3 整車氣味物質(zhì)測(cè)試結(jié)果（初始）mg/m3

通常烷烴類氣味物質(zhì)主要來源于塑料件、地毯、吸隔音件，溶劑類氣味物質(zhì)主要來源包括涂飾殘留、有機(jī)合成溶劑、膠水，烯烴主要來源是烯烴聚合殘留，胺類通常來源于PU 發(fā)泡，還有其他胺類催化劑、pH 調(diào)節(jié)殘留，醛類來源于POM 合成、酯類氧化等。

3.4 氣味整改材料篩選

氣味風(fēng)險(xiǎn)材料篩選如圖3所示，第1 步挑選車內(nèi)散發(fā)面積較大的零件，零件按單一材料進(jìn)行分解，材料和加工工藝相同的，只挑選一個(gè)；第2 步結(jié)合整車氣味分析結(jié)果和零件使用材料，選出與整車氣味關(guān)聯(lián)較大的零件材料，作為氣味風(fēng)險(xiǎn)材料；第3 步對(duì)選出的零件進(jìn)行材料取樣和氣味測(cè)試，最終找到需要進(jìn)行氣味改善的材料。

圖3 氣味風(fēng)險(xiǎn)材料篩選

通過篩選和測(cè)試，最終確定12 種材料為氣味整改材料，具體情況如表4。

表4 篩選需要?dú)馕墩牡牟牧锨鍐?/p>

3.5 材料氣味溯源分析和整改

3.5.1 門飾板氣味整改——PP 塑料整改

氣味味型主要是塑膠味，主要是塑料中殘留的低分子量的烷烴物質(zhì)導(dǎo)致，分析氣味來源和對(duì)策如下。

來源1：塑料粒子原料中殘留；對(duì)策1：原材料中添加吸附異味的物質(zhì)，擠出螺桿長(zhǎng)徑比40∶1 改為48∶1，采用雙真空抽提，真空度增加至-0.08 MPa，增加烘烤、通風(fēng)后處理工序。

來源2：零件注塑時(shí)材料分解產(chǎn)生；對(duì)策2：降低注塑溫度、注塑壓力、注塑速率。

改善后氣味測(cè)試結(jié)果如表5，從表中可以看出，僅采用對(duì)策2，塑料氣味測(cè)試結(jié)果改善不明顯，采用對(duì)策1 或?qū)Σ?+對(duì)策2，塑料氣味測(cè)試結(jié)果均合格。

表5 PP塑料采用不同整改對(duì)策后的氣味測(cè)試結(jié)果 級(jí)

結(jié)合以上分析，可以確定氣味主要來源于塑料粒子原料，最終確定采用對(duì)策1 進(jìn)行氣味整改。

3.5.2 門飾板氣味整改——雜棉吸音棉整改

對(duì)材料進(jìn)行氣味物質(zhì)測(cè)試，如圖4，主要?dú)馕段镔|(zhì)分析結(jié)果如下。

圖4 雜棉樣品GC譜及嗅辨氣味譜

a.醛類：占比47.81%，主要味型：溶劑、略酸；

b.腈類：占比16.00%，主要味型：溶劑；

c.酯類：占比11.72%，主要味型：?jiǎn)芪叮?/p>

d.酚類：占比10.76%，主要味型：輕微糊味；

e.烷烴類：占比1.59%，主要味型：溶劑味。

分析可能來源。

a.醛類、酯類、烷烴類物質(zhì)的可能來源為設(shè)備機(jī)油污染；

b.腈類的可能來源為腈綸纖維；

c.酚類的可能來源為抗氧劑。

針對(duì)以上情況，采用以下對(duì)策，對(duì)策后產(chǎn)品氣味由4 級(jí)降低至2 級(jí)，氣味明顯降低。

a.排查生產(chǎn)過程中設(shè)備給零件帶來的機(jī)油污染點(diǎn)，定期徹底清潔；

b.減少低熔點(diǎn)纖維含量，并適當(dāng)降低制備溫度；

c.雜棉浸泡阻燃劑后，梳理并烘干2 次，產(chǎn)品制備后增加后烘烤工序，80 ℃/2 h。

3.5.3 儀表臺(tái)隔音墊氣味整改

儀表臺(tái)內(nèi)部隔音墊測(cè)試的主要味型為糊味、胺味，其結(jié)構(gòu)由3 層組成，具體如圖5，對(duì)每層分別進(jìn)行氣味測(cè)試，發(fā)現(xiàn)氣味主要來源于無紡布和半固化棉氈。

圖5 儀表臺(tái)隔音墊組成結(jié)構(gòu)示意

對(duì)無紡布和半固化棉氈進(jìn)一步進(jìn)行材料分解和分析，結(jié)果如表6所示。

表6 隔音墊氣味來源分析

根據(jù)氣味來源的分析結(jié)果，采用以下對(duì)策。

a.將酚醛樹脂中的固化劑六次甲基四胺降低2%，適當(dāng)延長(zhǎng)半固化棉氈的熱壓時(shí)間，確保固化效果；

b.確保阻燃要求的前提下將阻燃纖維含量降低5%。

改善后，氣味強(qiáng)度由3.5 級(jí)降低至2.8 級(jí)，主要味型為胺味，仍然不滿足≤2.5 級(jí)的要求，但由于材料和單品成本的限制，進(jìn)一步改善困難，只能讓步接受。

3.5.4 頂棚氣味整改——PU 玻纖基材整改

頂棚由玻璃纖維增強(qiáng)PU 發(fā)泡層和表層織物壓合而成，對(duì)2 層分別進(jìn)行氣味測(cè)試，發(fā)現(xiàn)PU 發(fā)泡層氣味較大，主要是PU 發(fā)泡料中殘留的多元醇[11]，在后續(xù)加熱分解產(chǎn)生小分子的氣味物質(zhì)，通過配方優(yōu)化，減少PU 發(fā)泡中多元醇含量，同時(shí)對(duì)頂棚成品進(jìn)行通風(fēng)晾置除味，改善后測(cè)試氣味降低至2.5 級(jí)，滿足零件氣味要求。

3.5.5 頂棚氣味整改——PET 吸音棉整改

從人機(jī)料法環(huán)5 個(gè)因素對(duì)影響PET 吸音棉氣味的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了全面分析，如表7所示，發(fā)現(xiàn)“機(jī)”因素氣味風(fēng)險(xiǎn)最高，進(jìn)一步考察發(fā)現(xiàn)梳理線用的烘箱是與其他棉纖維梳理時(shí)共用，而且烘箱沒有進(jìn)行定期清理，所以死角長(zhǎng)期殘留纖維，氣味污染PET 材料。

表7 PET吸音棉氣味風(fēng)險(xiǎn)分析

根據(jù)以上分析結(jié)果，采用以下對(duì)策。

a.PET 產(chǎn)品生產(chǎn)前，對(duì)設(shè)備進(jìn)行徹底清掃，特別是一些死角，使用氣泵吹掃再采用PET 纖維進(jìn)行2 次梳理，清理設(shè)備棉倉(cāng)、梳理機(jī)內(nèi)的棉維纖；

b.設(shè)備清理后烘箱溫度220 ℃保溫15 min，使得殘留棉纖維的氣味揮發(fā)掉，同時(shí)在烘箱處增加熱鼓風(fēng)機(jī)，排出殘留氣味。

氣味整改后，PET 吸音棉氣味降低至2.5 級(jí)，滿足材料氣味要求。

3.5.6 地毯氣味整改——PET+EVA 整改

對(duì)材料進(jìn)行氣味物質(zhì)測(cè)試，如圖6，主要?dú)馕段镔|(zhì)分析如表8，主要為烷烴類物質(zhì)，其中α-蒎烯和正庚烷來源是有機(jī)合成及溶劑，進(jìn)一步分析主要原因如下。

表8 地毯樣品主要?dú)馕段镔|(zhì)成分

圖6 地毯樣品氣質(zhì)色譜總離子流

a.面毯的PET 纖維絲中的油劑殘留；

b.針刺起絨時(shí)抗靜電劑的油劑殘留；

c.EVA 樹脂老化散發(fā)小分子氣味物質(zhì)。

基于以上分析，將油性抗靜電劑改用水性，調(diào)整EVA 生產(chǎn)工藝，降低加工溫度，由原來200～210 ℃降到180～190 ℃，PET 纖維每批次到貨氣味檢測(cè)，要求供應(yīng)商油劑添加量控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，改善后氣味降至2.1 級(jí)。

3.5.7 地毯氣味整改——地毯下PU發(fā)泡墊塊整改

經(jīng)過氣味物質(zhì)測(cè)試，確定主要?dú)馕段镔|(zhì)為1,1-二氯-1-氟乙烷、二氯甲烷、丙酮、甲醛、乙醛、癸醛、二乙胺、三乙胺、N,N-二甲基環(huán)己胺等，但是1,1-二氯-1-氟乙烷、二氯甲烷、丙酮、甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于對(duì)應(yīng)物質(zhì)的氣味閾值，無需對(duì)應(yīng)，結(jié)合氣味嗅辨主要是胺味，對(duì)策重點(diǎn)考慮降低胺類物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

為此對(duì)所有輔料及主料進(jìn)行了排查，最終將原有的胺類催化劑換成無氣味味的催化劑，改善后氣味降低至2.5 級(jí)，滿足要求。

3.5.8 前圍隔音墊PET+EVA 氣味整改

通過對(duì)材料組分進(jìn)行氣味溯源分析，如表9，發(fā)現(xiàn)氣味主要來源有EVA 樹脂中殘留的甲酰胺與低熔點(diǎn)纖維。

表9 前圍隔音墊氣味來源分析

基于以上分析采用以下對(duì)策，整改后氣味等級(jí)降至2.5 級(jí)，胺味去除。

a.更換純度更高的EVA 樹脂，適當(dāng)降低EVA樹脂和PET 棉氈的熱復(fù)合溫度；

b.降低低熔點(diǎn)纖維使用比例，使用量走下偏差，減少低熔點(diǎn)纖維分解產(chǎn)生的酯類氣味物質(zhì)；

c.庫(kù)房?jī)?nèi)產(chǎn)品擺放間距增加，增加通風(fēng)設(shè)施。

3.5.9 地板阻尼板氣味整改

地板阻尼板主要是瀝青和填料組成，氣味主要是瀝青中殘留的氣味物質(zhì)散發(fā)產(chǎn)生，為避免使用瀝青阻尼板帶來氣味和VOC 超標(biāo)問題，很多車企均采用噴涂水性樹脂代替鋪貼瀝青阻尼板，但成本較高。

為此采用在阻尼板表面涂覆一層致密的隔離層，改變阻尼板-空氣界面，減少產(chǎn)品的氣味物質(zhì)擴(kuò)散系數(shù)和表面初始濃度，達(dá)到降低阻尼板向車內(nèi)散發(fā)氣味物質(zhì)的目的。

將改善后的阻尼板貼敷在鋼板上，按照白車身電泳烘烤的條件進(jìn)行烘烤，然后進(jìn)行氣味評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果2.5 級(jí)，滿足技術(shù)要求。

為避免瀝青阻尼板儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中阻尼板之間粘連，供應(yīng)商在阻尼板單面貼一層隔離紙，鋪貼到車身上前需要撕除離型紙，而本次瀝青阻尼板表面涂覆了一層隔離層，能起到避免阻尼板粘連的作用，隔離紙可以取消，零件成本無增加。

3.5.10 座椅面套氣味整改——牛皮整改

座椅牛皮氣味物質(zhì)測(cè)試情況如圖7和表10，發(fā)現(xiàn)對(duì)氣味貢獻(xiàn)較大的物質(zhì)主要有4 類。

圖7 牛皮樣品氣質(zhì)色譜總離子流

表10 牛皮樣品揮發(fā)成分測(cè)試結(jié)果

a.醛類：正丁醛、正庚醛、苯甲醛、正己醛；

b.醇類：異丙醇、2-乙基-1-十二醇；

c.酯類：丙烯酸丁酯、亞硫酸十八烷基2-戊酯；

d.酮類：丙酮。

對(duì)牛皮加工工序和試劑進(jìn)行分析，氣味來源如下。

a.牛皮脫脂不充分，殘留酯類受熱分解產(chǎn)生低分子酯類，氧化后生成醛類；

b.涂飾溶劑未完全揮發(fā)，在皮革中殘留。

基于以上分析，采用以下對(duì)策，采用對(duì)策后測(cè)試，氣味改善明顯，氣味強(qiáng)度降低至2 級(jí)。

a.采用高效脫脂劑，加強(qiáng)牛皮脫脂效果；

b.涂飾用交聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)由50%提升至98%；

c.涂飾后烘烤溫度適當(dāng)提升，降低溶劑殘留；

d.在皮胚背封中增加除臭劑。

3.5.11 座椅面套氣味整改——PVC 革整改

PVC 表皮氣味物質(zhì)分析如表11，主要?dú)馕段镔|(zhì)類型為酮類、醇類和胺類，分析主要來源為表皮表面涂飾劑的溶劑殘留。

表11 PVC革樣品主要?dú)馕段镔|(zhì)測(cè)試結(jié)果

根據(jù)供應(yīng)商設(shè)備能力，PVC 革成品后增加一道除臭工序，除臭設(shè)備帶開卷和收卷裝置，帶新風(fēng)系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)。

經(jīng)過改善后，PVC 革氣味降至2.5 級(jí)，滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.5.12 座椅面套氣味整改——PU 泡棉整改

對(duì)表皮下貼合的泡棉進(jìn)行氣味評(píng)價(jià)，主要?dú)馕段缎蜑榘肺?，分析主要是PU 發(fā)泡料中的胺類催化劑殘留，為此采用以下對(duì)策[12]。

a.催化劑使用量質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.3%降低至0.22%；

b.生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)增加排風(fēng)扇，增加產(chǎn)品氣味物質(zhì)散發(fā)；

c.泡棉和表皮貼合后在70 ℃烘箱中烘烤2 h。

對(duì)策后氣味降至2.5 級(jí)，胺味降低，滿足設(shè)計(jì)要求。

4 整車整改后氣味測(cè)試

4.1 整車氣味測(cè)試

整改后整車氣味評(píng)價(jià)情況如表12，氣味強(qiáng)度由改善前的3.5級(jí)降至3級(jí)，主要味型為皮革味、塑料味。

表12 整車氣味評(píng)價(jià)結(jié)果（整改后）

5 整改費(fèi)用和周期對(duì)比分析

采用氣味抽查+氣味溯源法和正向氣味溯源分析法分別進(jìn)行整車氣味整改，整改費(fèi)用和整改周期如圖8，采用氣味抽查+氣味溯源法進(jìn)行整車氣味整改，費(fèi)用節(jié)約35.06 萬(wàn)元，整改周期減少18周。

圖8 不同整車氣味整改方法費(fèi)用和周期對(duì)比

6 結(jié)束語(yǔ)

采用氣味抽查+氣味溯源法對(duì)某車型進(jìn)行氣味整改，整車氣味降低至3 級(jí)，提升了乘員的感官舒適性，通過本次整改證明氣味抽查+氣味溯源法進(jìn)行車內(nèi)氣味整改是可行的。另外還有以下3 個(gè)方面的成果。

a.借助整車VOI+GCOMS 測(cè)試找出車內(nèi)主要?dú)馕逗蜌馕段镔|(zhì)，然后篩選出車內(nèi)氣味散發(fā)面積大和整車氣味關(guān)聯(lián)性高的材料，對(duì)這些材料進(jìn)行VOI測(cè)試，找出氣味大的材料，建立了氣味與材料種類的參考系；

b.本次氣味整改獲得的低氣味材料和材料低氣味處理措施，對(duì)車型的低氣味材料定義提供了依據(jù)；

c.采用氣味抽查+氣味溯源法進(jìn)行車內(nèi)氣味整改，相比常規(guī)的正向氣味溯源分析法節(jié)約測(cè)試費(fèi)用約78%，整改周期縮短70%，減少工時(shí)126 h/人/天。