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汽车内饰材料安全标准评价、测试及解决方案

2018-12-25 14:16:15      点击:

汽车内饰材料安全标准评价、测试及解决方案

 

 

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,车内的环境质量将更大限度地影响着人们的健康,也因此越来越受到关注。车内环境质量的重要污染源是汽车内饰材料,这主要是由纺织品、皮革和塑料等汽车内饰材料在生产加工时残留的有机溶剂造成的,包括苯、甲醛、二甲苯等挥发性化合物,这种原因引起的污染在刚购买的新车中尤其突出。

 

 

本文针对汽车内饰材料的安全性能,从车内环境质量控制的几个方面阐述了汽车内饰材料环保安全性能评价指标、相关标准和测试方法,以及车内污染物来源和应对措施。

 

一、汽车内饰材料安全性能评价指标

 

现有的汽车内饰材料安全性能评价指标主要有雾化值阻燃性、气味、甲醛含量、挥发性化合物散发气体。国内由于没有适用的车内环境污染物控制标准,一些企业对车内环境污染没有引起足够的重视并未采取相应的措施。缺乏标准限值的污染物,如多环芳烃等致癌物质将很有可能造成污染物“黑洞”。因此,加强对车内环境的监督和检测,增加车内污染物的监测项目,制定车内污染物限值,以客观反映车内空气质量状况,推动车内环境污染的防治,保障消费者的身心健康已迫在眉睫。

 

 

 

 

1.1 车内空气质量评价

1.1.1车内空气污染物的来源车内污染物

一是来源于汽车主体材料中所含有害物质的释放;

二是来源于车内装饰材料中所含有害物质的释放;

三是来源于外界污染物的进入;

四是来源于车内驾乘人员的生活习惯。

 

汽车主体用塑料、橡胶和化学纤维等高分子物质中未参加聚合的小分子物质如苯乙烯、醋酸乙烯、丙烯、酚醛类及聚合度较小的分子的释放;车内装饰材料自身及其使用的各种胶粘剂中都会含有污染物并造成车内空气的二次污染,污染物主要有甲醛、苯、甲苯、氯仿、丙酮、二甲苯、烯烃、氯代烃和芳香烃等;

外界污染物主要有一氧化碳、碳氢化合物、氢氧化物等,汽车尾气及车内空调蒸发器长期使用后管道内积累的污染物也会进入车内;驾乘人员为改善新车的气味所喷的空气清新剂、甲醛清除剂、车用香料等也是车内空气的二次污染源,驾乘人员在车内吸烟也会增加挥发性有害物质和尘埃之类的空气污染物水平。

 

1.1.2车内空气污染的危害

汽车在行驶过程中,车内是一个相对封闭的环境,驾乘人员长期处于受污染严重的车内环境中,会出现头痛、乏力等症状,严重时会出现皮炎、哮喘、免疫力低下,甚至是白细胞减少。因此,必须建立完善的测试标准以评价车内环境的污染程度。

 

1.2 阻燃性能

汽车内饰材料必须要有很好的延烧和阻燃性能,为驾乘人员提供一定的生存和逃生时间。发达国家对此制定了严格的法规,如:美国联邦法规FMVSS 571. 302、国际标准化组织ISO 3795以及欧洲会议理事会指令95/28/EC针对汽车内饰材料的燃烧特性均有规定。

我国于1987年也制定了相应的强制性标准GB 84101987,经1994年和2006年先后两次修订,形成了GB 84102006,该标准对应于FMVSS 571.302。我国标准GB 84102006对阻燃性能要求太低,不足以有效防止和延缓火灾的发生,其中对所有汽车内饰材料的阻燃性能只有一个简单要求,就是在相关测试条件下水平燃烧速度不大于100 mm/min。这道门槛非常低,以至于大多数塑料,特别是热塑性塑料几乎不用经过任何阻燃处理就能满足要求。这样的内饰材料在发生火灾时,实际上却成了“助燃材料”。因此,可同时考虑加入汽车内饰材料的阻燃等级、氧指数和烟密度等指标。

 

1.3 雾化性能

雾化性能是汽车内饰材料至关重要的指标。汽车内饰材料如皮革、塑料、纺织物以及粘结材料的胶粘剂等,都含有一些挥发性物质,在一定条件下会挥发出来在汽车窗户或挡风玻璃上凝结,严重影响驾驶者的视线和行车安全。目前国内尚未有对雾化性能的统一要求,国内外部分汽车标准化组织和汽车品牌生产商对汽车内饰用皮革的雾化值要求一般为≤2mg5mg

 

1.4 其他指标

1.4.1 多环芳烃

近年来,媒体多次报道国内多款汽车被检出强致癌物多环芳烃(PAHs),由于PAHs的危害,多个国家和地区对其进行了限制,如:欧盟指令2005/69/EC 76/769/EEC指令之第27次修订版)要求添加油和轮胎中的苯并(a)芘(BaP)含量<1 mg/kg或者8种多环芳烃(PAHs)的总含量<10mg/kg,美国环境署则要求优先评估的16PAHs不得含有,德国GS认证标准ZEK 01.4-08要求BaP限值为1 mg/kg或者18PAHs总含量限值为10 mg/kg(第二类材料)。国内对车内空气质量有所限定的国标,如GB/T 27630 2011《乘用车内空气质量评价指南》、GB/T17729 2009《长途客车内空气质量要求》,却未涵盖这项致癌物。因此,多环芳烃含量作为汽车内装饰材料安全评价的指标也是必要的。

 

1.4.2 禁用阻燃剂

目前,我国汽车塑料配件在汽车总量份额中的比例已经达到10%左右,特别是汽车塑料内饰件一般都要求阻燃。阻燃性是汽车内饰材料最重要的安全特性,利用阻燃剂进行整理可以赋予一定的阻燃性能[3],而现用阻燃剂中有些品种本身有毒,或燃烧时产生有毒物质,部分阻燃剂具有生物累积性和致癌性。因此,此类阻燃剂的限量也应成为评价汽车内饰材料安全性能的指标之一。此外,一些常规的指标如偶氮染料、可萃取重金属、五氯苯酚等也应列入汽车内装饰材料安全评价的范畴。其测定可按照相应材料的国标检测方法进行。

 

二、指标测试方法

2.1 车内空气污染物含量测定

根据污染物来源,分别对非金属材料、零部件和整车进行空气污染物的检测。车内空气污染物的测试主要有三类:气味评价,主要靠人的感官嗅觉进行等级评价(VDA270),也可采用电子鼻测定(SAE J351);挥发性有机污染物(VOC)定量分析,包括顶空气相色谱法、热脱附法、高效液相色谱法等;碳氮氧化物含量测定,可采用不分光红外线气体测定法(GB/T 28370)。

目前,国内对整车VOC的检测已发布相关标准,而对非金属零部件的VOC检测尚无相关标准,国内对非金属零部件的VOC检测方法不统一。关于零部件及材料的检测标准包括:ISO 12219VDA 270DIN 13130DIN EN 13725 VDA 275VDA277VDA 278SAE J351等多项标准。关于整车的测试方法及有机污染物限值要求,主要依据国家标准HJ/T 4002007GB/T 276302011进行测试并评价。

 

2.2 阻燃性测试

阻燃性测试就是被测物推迟火焰延续、蔓延、扩散等能力的试验方法。经过多年的发展,阻燃性测试已经形成多种标准,成为相关业界非常重点的检测项目。大多数的车用内饰材料燃烧性能测试都要求在苛刻的试验环境下,采用标准规定的火源,对试验材料进行不同的火源撞击,然后观察和评价材料的燃烧现象。如,GB 84102006中规定了汽车内饰材料燃烧特性的试验方法和评价指标。阻燃性测试还可参照下列标准:DIN 75200ISO 3795ASTM D 5132FMVSS 302JIS D1201UL 94等。

2.3 雾化性能

通过对汽车内装饰材料进行雾化试验,实现对这些材料中可挥发性物质的控制,以有效地降低车内环境污染,已经成为汽车及汽车内饰材料生产企业控制产品质量的一个重要手段。

目前,汽车内饰材料的雾化试验方法,包括重量法、光泽度法和雾度法,其成雾原理相同,都是利用物质的挥发—冷凝这一原理来实现成雾的过程,区别在于测量的参数是冷凝组分、成雾值还是雾度。可参照的标准有德国标准DIN 75201,美国标准SAE J1756 ASTM D5393,英国标准BS EN 14288,国际标准ISO 6452

 

2.4 其他性能测定

2.4.1多环芳烃

多环芳烃测试原理为:将代表性样品剪碎,用合适溶剂(如甲苯、环己烷等)超声或索氏萃取,净化后用气相色谱-质谱联用仪或高效液相色谱进行分析。德国GS认证标准ZEK 01.4-08明确规定了多环芳烃的限量要求和测试方法,用该法测定的每种PAH的检出限为0.2 mg/kg。此外,可参照的标准还有:ISO/TC 45/SC 3EPA-TO-13ANF X43-404-12-2009VDI 4300 Blatt 2等。

 

2.4.2禁用阻燃剂

虽然阻燃剂能使易燃物质燃烧减慢、终止或难以燃烧,但因其对人体和环境都会造成危害,部分阻燃剂(如含溴阻燃剂)已被列入禁用名单,如欧盟76/769/EEC指令明确规定禁用溴系阻燃剂。禁用阻燃剂的测试过程一般为:样品用溶剂超声萃取,过滤浓缩萃取液,GC-MS/LCMS/GC-NPD 检测。可参照GB/T 305122014《汽车禁用物质要求》中规定的方法进行检测。

 

三、车内污染物应对措施

据调查,车内环境污染是车外的10倍以上,想要从根本上遏制它,可通过源头控制和末端处理两种途径进行。

 

3.1 源头控制

目前,国内针对汽车内饰材料环保安全的标准主要有GB/T 276302011《乘用车内空气质量评价指南》、GB/T305122014《汽车禁用物质要求》等,标准中要求的指标不全面,部分指标,如阻燃性,要求太低,国家或行业应出台更全面、更严格的相关标准,避免污染物“黑洞的出现”。另外,各生产厂家应该执行更严格的标准,选用环保型材料,从源头上控制污染物的产生。

 

3.2 末端处理

对车内环境空气污染物的末端处理,建议如下:多开窗通风;在车内放置活性炭、竹炭等吸附性净化材料;安装车载空气净化器,如汽车氧吧、光触媒车载空气净化器、太阳能车载空气净化器等;使用生物酶分解有害物质。

 

总结

随着汽车进入消费者的日常生活,汽车内饰材料造成的污染与人体健康联系日益密切,已成为不容忽视的问题,需要采用更为严格的车内污染物评价标准,来控制车内环境,保障驾乘人员身体健康。