谈谈汽车车内线束VOC问题及应对方法

2021年11月22日
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汽车线束的VOC问题,一直困扰着主机厂和供应商。本文线束工程师之家主要介绍汽车车内线束VOC问题及应对方法。

由于其VOC挥发量较大,而且又靠近仪表板,靠近前排座椅,导致其不仅对整车VOC数值影响较大,也对整车气味及用户体验有不小的影响。仪表板线束总成,由于其线束量多,各种管材插头数量多,涉及及材质较多(电线电缆,线束包扎带、插座插头、橡胶接头等),整改的难度大。本节就针对这些问题以实际测试的数据进行分析,如何针对性的解决线束的VOC问题。

谈谈汽车车内线束VOC问题及应对方法

一、初步分析可能造成VOC挥发的材质。

1、PVC电线电缆

如图1,线束总成中大量使用,大都包裹在其内部。

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我们知道,PVC电缆料是以聚氯乙烯为基础树脂,添加稳定剂、邻苯二甲酸二辛酯,邻苯二甲酸二异癸酯,对苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯等增塑剂以及碳酸钙等无机填充物,助剂和润滑剂等添加剂,经过混配捏合挤出而制备的材料,我们从其制备工艺可以看出其VOC挥发,特别是苯系物挥发不会小,因为其助剂的原料中含有大量苯系物。或许会严重的影响对零件总成的VOC水平。

2、电缆和电线的外部包扎以及缠绕的胶带

如图2到图6,这些材料几乎完全暴露在表面,也极有可能对VOC挥发至关重要。

a,线束扎用PP波纹管,PP材料的挥发主要原因是原材料的小分子带入和添加剂带入,主要以甲苯,甲醛为主。

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b,PVC软管,如图。普通用PVC材料普遍具有较大的VOC,主要是由于其有增塑剂和稳定剂等带入产生VOC挥发。

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c,胶带或海绵胶带等。胶带用来在线束外部全缠或是花缠、个别部位用泡绵胶带直接黏贴。

谈谈汽车车内线束VOC问题及应对方法其中,材料本身而言PVC胶带的挥发较大,绒布胶带的挥发相对会小很多。对于胶带中使用的胶,则含有大量的醛酮类物质,对甲醛的挥发值等影响巨大,不过市场上也有专门应对甲醛挥发大而生产的环保类产品,可以要求胶带供应商提供更环保的产品来应用。

泡棉胶带以EVA或PE泡棉为基材,其VOC挥发量也不会挥发太大。

3、橡胶封接头。

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橡胶制品中有大量的VOC挥发,例如丁苯橡胶,原料就有我们监控的苯乙烯。像EPDM(三元乙丙橡胶),其硫化过程所需醌类,树脂等,会产生苯系物的挥发所以其苯系物的挥发也不容小视。

4、塑料接座插头等。

插座大都用PC,或是PC/ABS,也具有一定的VOC挥发,但此件占整个零件比重较少,而且很难整改或是更换材料,固可适当的忽略。

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二、具体数据分析。

我们以一组实例,来解读如何研究管控VOC,通过系统分析数据,得到整改关键点。

如表1,是我国某线束供应商的袋式法测试结果,和其主机厂的限值要求。

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我们可以明显的看出,其线束总成件的甲苯和甲醛超标严重,其他各项数值在可接受的范围。而其甲苯和甲醛,又是主机厂整车VOC重点管控的项目。线束总成所含VOC通过仪表板上空调出风口等部位可以扩散到车内,对车内空气质量影响较大。

对于零部件管控VOC,我们还是按照老步骤,先研究其各材质的VOC挥发,通过数据分析各组分的VOC挥发贡献,从而有效的对零件进行整改,达到环保要求。

1,对零件VOC进行摸底测试。

对以上指出的典型材料,分别取特定的小量,放入其指定的10L袋子,测试其VOC的挥发量,再换算到零部件用量,得出单个材质的VOC挥发数值。结果如表2

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2,对得到的数据解读

由各材质的VOC挥发数据,我们对照表1和表2,抽丝剥茧的找到造成线束总成VOC挥发的关键环节。

PVC电线:表2-1可见,其VOC挥发值相当高。反倒是总成件的VOC低于其所用材质的VOC数值。这是由于在实际线束总成中,它是包在波纹管,软管之中,没有暴露在外。而单独测试时,是取少量样品,使表面是完全暴露出来的,所以数值巨大。我们得出初步结论,内部电线所带的VOC小分子无发挥发出来,在包扎好的状态下,对线束总成影响较低。

虽然是可以初步忽略其挥发,但是,一旦线束的包裹出现问题,或许会导致总成件的VOC挥发量大到无法控制。所以,还是要严格控制线束总成的生产工艺的紧密性,使其VOC无法爆发出来。

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如表2-2,小型橡胶件和泡棉胶带:由于其使用量很少,固也有少量的挥发,其VOC的挥发量影响有限。

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PP波纹管、PVC软管和外部大量使用的PVC胶粘带:对比表1,的总成件的VOC数值,他们与总成件的挥值相当匹配。而且,在线束总成中它们也是暴露在最外面的材质,在测试中可以充分的挥发出来。所以,我们整改的重中之重,肯定就放在这3个材质上。

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由表2-4 PVC胶粘带与绒布胶带VOC数据对比,可以看出新的绒布胶带的VOC挥发值中甲苯和甲醛都较PVC胶带小。可以使用绒布胶带来替换PVC胶粘带,使其改善总成件的VOC的挥发使其VOC合格。

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最终经过针对性的分析整改后,该产品的VOC挥发量达到了该主机厂的标准。

同过此例,我们不仅仅对各个材质进行分析,而且通过对数值的分析,做到有的放矢,有效管控了VOC。

三、总结

对于袋式法VOC测试,由于是零件是呈整体放入袋子中,所以其最外层表面是挥发最为彻底的地方。最外层的材质所释放的VOC如果管控不好,很可能直接影响总成件的VOC水平。而其内部的电线电缆等,虽然单独测试中有巨大VOC挥发量,但由于总成件中它是最晚受到加热影响的,而且外面有波纹管、软管和胶带等的包扎,导致其VOC无法挥发到外界,所以其对总成件的VOC影响不大,但是要严格注意电缆电线的包覆,以防止其挥发出来造成VOC污染。

通过分析数据,我们看到,对于线束总成的VOC管控,重中之重是其最外层的材质的VOC挥发,特别是黏胶带、波纹管等、软管等材料的VOC挥发水平。通过更换新材料(使用绒布胶带),或要求下级供应商提供低VOC挥发的环保产品等方式,来控制整个总成件VOC的挥发水平保持在可控范围内。

另外,线束总成的生产和仓储也要注意通风,最好能够有单独存放产品的通风仓库,以便使产品的VOC在供货之前就得到一定的释放。也可以在其出厂包装上设置一些气孔,这样在车辆运送过程中随着气流的吹动,也能进一步的释放其VOC。

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