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汽车内饰材料的安全性和评价指标分析

作者:未知 更新时间:2018-03-15 浏览次数:
汽车内饰材料的安全性和评价指标分析

汽车内饰材料的广泛采用使其安全性成为了一项重要的研究课题,介绍了内饰材料的安全现状和对人体、环境的影响,综述了汽车内饰材料的安全性评价指标、标准和测试方法,以及车内污染物的构成。
 
汽车内饰材料包括织物复合、蒙皮发泡复合、结构发泡成型、注塑成型及真空成型薄壳内饰,以及用于汽车座椅面料、顶篷织物、地毯、窗帘和车门内壁饰布等。日前有关部门对使用期均在三年以内的百辆汽车进行了车内空气质量检测,发现有46%存在不同程度的污染。汽车内饰材料的安全性涉及多个方面,其中车内空气污染的问题尤为突出。2008年国家环保总局召开《车内空气挥发性有机物浓度要求》限值标准讨论会议,初步确定车内空气污染物要控制的八个项目和限制,对甲醛和苯的浓度限值按照GB/T1883-2002《国家室内空气质量标准》的规定设为0.10和0.11mg/m3。在我国对车内空气质量规定总挥发性有机化合物TVOCs(Total Volatile Organic Compounds)8h平均含量不可超过600μg/m3,甲醛每小时平均含量不可超过100μg/m3,而汽车内部TVOCs含量一般都远高于这个标准;因此有必要建立一套系统的汽车内饰材料安全性能评价体系来规范汽车制造和销售市场,对汽车使用特别是购买初期过程中驾驶室内污染进行安全性检测。
 
1 汽车内饰材料安全性评价指标
2004年国家标准化管理委员会和国家环保总局开始着手制定《车内空气污染物浓度限值及测量方法》国家标准,依据国内汽车发展状况及可能引发的安全问题对车内空气污染进行立法控制。2008年该标准颁布实施。同时参照HJ/T400—2007《
车内空气污染物测量方法》环境保护行业标准,国家环境保护总局组织有关科研机构对车内空气污染问题进行了调查研究,并于2009年颁布了《车内空气中挥发性有机物浓度要求》
编制说明。这一系列工作的目标就是要控制车辆车内构件和装饰材料造成的空气污染。
 
1.1 车内空气污染物浓度
(1)车内污染的危害 司乘人员长期处于污染严重的车内环境,会出现不适症状。新车车内有害气体的浓度更高,夏季开空调时车窗紧闭,驾驶人员会出现头晕、困倦、咳嗽,危害驾乘人员的身心健康及人车安全。因此,必须建立多种测试标准以评价车内污染程度。
(2)污染气体来源 车内污染物主要由汽车内饰件和车内装饰用非金属材料中所含有害物质的释放、进入车内的车外污染物及进入车内的汽车自身排放的污染物三部分组成。汽车使用的塑料、
橡胶、织物、油漆涂料、
黏合剂等含有的有机溶剂、助剂、添加剂等挥发性成分都会形成有害物质的释放,污染物主要有苯、甲苯、甲醛、碳氢化合物等;外界进入的污染物主要有碳氢化合物,一氧化碳,二氧化碳,氢氧化物等;汽车自身通过排气管、曲轴箱、燃油蒸发等途经排放的污染物及汽车空调长期使用后风道内积累的污物也会进入车内,这类污染物主要有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、苯、烯烃、芳香烃等。
 
1.2 阻燃
GB8410-1994《汽车内饰材料的燃烧特性》于1995年1月正式实施,作为强制性国家标准促进了我国汽车产业的健康发展。随着国内汽车消费格局的迅速变化,2006年对此重新修订并发布了新标准GB8410-2006,并于2006年7月正式实施,
新标准更有利于开展质量检验及结果的表述。与此相对应的FMVSS302是美国联邦汽车安全内部材料的阻燃性标准,该标准适用于各种汽车如轿车、多功能车、卡车和客车等的任何组件如坐垫、
靠背、窗帘等。
 
1.3 其他指标
(1)雾化值 毛皮中含有的较多高沸点物质在一定条件下挥发、遇冷后,会在车窗特别是挡风玻璃上形成一层薄雾。雾化值适用于汽车内饰件材料中挥发性有机物质如PVC、纺织品、皮革、非织造布、橡塑产品等材料在高温下其挥发性成分起雾性情况的评价,
亦可用于车前氙气灯高温雾化现象的测定。虽然毛皮内饰材料如坐垫、靠背、方向盘套等已大量使用,但目前尚没有对雾化值的具体要求,且市场上汽车内饰毛皮材质相差较大,有的雾化值超过25mg。按DIN75201-B方法,国内外部分汽车品牌和生产厂商对坐垫革雾化值的要求一般是≤3~5mg。
(2)抗静电性 静电会使乘坐者(特别是穿着化纤服装时)
感到不适,离开座位时产生摩擦放电现象。车内可能存在汽油蒸汽或由于吸烟产生的烟气,在静电作用下容易引起火灾。一般的导电纤维根据其纺织时的混用率,通常其比电阻为102~105Ω·cm时,织物就具有较好的抗静电性能。
 
2 指标测试方法
2.1 车内空气污染物浓度测定
2.1.1测定要素
测定要素包括:车型、使用时间、内饰材料组成,起始时车内空气质量、车外空气质量,日照强度和车内温度、车窗开启状态、汽车发动状态及车速、空调开启情况、取样位置。
2.1.2测试方法
(1)器材 出租车、私家车及公交车各6辆,空气采样仪,温度计,光度计,遮阳网等。
(2)试验方法 选出车龄分别在新车、3年、6年,内饰材料分为纺织品不含皮革和皮革座位两种的出租车、私家车、公交车各六辆;开窗车棚内停放一夜,闭窗测量起始车内空气污染物浓度。车停放日光下,采样驾驶员头部位置的车内外空气。每隔30min取样,同时测量光照强度和温度,绘制成车内空气污染物浓度、温度、光照强度随时间的变化曲线。在其他条件不变下分别进行:①用遮阳网挡住阳光;②发动汽车,不开空调,不行驶;③发动汽车,开空调,不行驶;④分别开空调和不开空调在高速公路上行驶;⑤不开空调,不开窗,半开窗和全开窗在高速公路上行驶;⑥开空调,其余条件同⑤。对每项测试均画出变化曲线。
(3)测试结果分析 根据变化曲线,得出车内空气污染物浓度同各个影响因素的函数关系,以确定不同情况下车内空气污染物浓度限值的标准。
(4)限制值的确定 绘制内饰材料分别含皮革和不含皮革的车内空气污染物浓度两张表格,依据将每种测试获得最高值时的条件作为标准测试条件,再依据GB/T 1883-2002《国家室内空气质量标准》确定每种车内空气污染物浓度的限制值。
 
2.2 汽车内饰材料的阻燃性
汽车内饰材料应具有良好的延烧和阻燃性能,以保证一旦汽车着火后乘客有足够时间离开。燃烧性能包括内饰材料的可燃性、熔融滴落性和燃烧过程中挥发出的有害气体含量可燃性测试分为有限氧指数和燃烧特性,前者是维持材料火焰时空气中所需的最低氧气含量。燃烧特性包括离开火源材料能否续燃,续燃的快慢,能否无焰燃烧及熔融滴落性能。这些性能与材料的成分、厚度、表面是否起毛、竖绒等有关。在进行测试时每种内饰材料先选取四块样品,放入燃烧箱内,
先用点燃的香烟鼓入充分空气,观察其是否能够点燃内饰材料。用火源点燃材料逐步增加箱内氧气浓度,记录材料能够续燃的氧气浓度。续燃时观察续燃的速度(mm/min)和长度(mm)。如果烟头可以将材料引燃,则试样为易燃材料;阻燃材料则为试样置于火焰中20s,离焰后不能继续燃烧。
 
2.3 其他安全性能
2.3.1抗静电性
(1)抗静电性纤维材料的标准 普通合成纤维的比电阻为1013Ω·cm以上,共混有抗静电纤维时为108~1010Ω·cm,加碳黑导电纤维可降低至10-2~105Ω·cm。一般的导电纤维其比电阻为102~105Ω·cm时,织物有较好的抗静电性能
(2)提高抗静电性的一般方法①用表面活性剂对纤维或织物进行亲水化处理,以提高纤维或织物的吸湿性,加快电荷的散逸;②在纤维高聚物上引入亲水性基团,或利用纤维极性的搭配消除静电或制取抗静电纤维;③应用导电纤维包括金属纤维,碳纤维,导电聚合物复合型和涂覆型以减小纤维的电阻率。
2.3.2抗雾化
(1)雾化测试原理 试样在起雾杯中被加热并开始挥发,挥发气体在已经被冷却腔降温的玻璃板或铝箔上冷凝;冷凝结束后取下玻璃板或铝箔,通过对玻璃板或铝箔上冷凝成分的雾化值或重量进行测量,并和未冷凝前的数据相对比,从而得出试样的雾化挥发特性。
(2)抗雾化性能标准 包括DIN 75201、ISO6452、SAE J1756、QB/T 2728、PV 3920、PV 
3015、NES M0161等多项标准。
 
3 结语
随着消费者对汽车舒适度和安全性要求的日益提高,如何科学评价汽车内饰材料的安全性便成了汽车制造业和汽车使用者的共同要求。对车内空气质量的关注和制定限制值,将有助于汽车和其零部件生产企业逐步建立和完善产品空气挥发性有机物释放性能的检测和监控体系。为此,进行汽车内饰材料的安全性分析,将为建立评价指标体系和标准提供可供参考的相应理论依据和基础实验数据。