摘要： 為改善汽車密封條氣味，研究了汽車密封條氣味的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)比了各主機(jī)廠和國(guó)際主流的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)目前在用的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析和歸納。對(duì)密封條氣味產(chǎn)生的原因和改善措施進(jìn)行了討論，從混煉過(guò)程中原材料的選擇優(yōu)化、生產(chǎn)過(guò)程中使用水基涂料、存儲(chǔ)過(guò)程中適當(dāng)提高存儲(chǔ)溫度等不同方面提出了改善方案。

關(guān)鍵詞：汽車密封條 氣味試驗(yàn) 氣味標(biāo)準(zhǔn) 改善措施

1. 前言

密封條是汽車上重要的密封零件，多用于四門(mén)兩蓋等經(jīng)常開(kāi)閉的部位，具有隔音、防塵、防水、減振的作用，同時(shí)起到維護(hù)車內(nèi)環(huán)境、保護(hù)車內(nèi)乘員的作用[1-2]。由于很多密封條裸露在乘員艙內(nèi)，所以對(duì)其有氣味要求。汽車密封條一般分為動(dòng)態(tài)密封條和靜態(tài)密封條，動(dòng)態(tài)密封條包括車門(mén)條、門(mén)框條、門(mén)檻條、輪罩條、前發(fā)動(dòng)機(jī)罩密封條、尾箱密封條等，靜態(tài)密封條包括玻璃導(dǎo)槽、內(nèi)水切、外水切等。

氣味試驗(yàn)是一種主觀感覺(jué)的試驗(yàn)，需要由具有資質(zhì)的特定試驗(yàn)人員完成。氣味性是材料或零部件在規(guī)定的溫度和氣候條件存放時(shí)，釋放出具有主觀可覺(jué)察到的揮發(fā)性組分的特性[3]。車內(nèi)的氣味來(lái)源較為復(fù)雜，車身鈑金以內(nèi)的所有材料都是氣味的來(lái)源，但密封條主要用于內(nèi)外飾的密封，車身內(nèi)部、外部均有布置，因此，密封條在整個(gè)氣味體系中的貢獻(xiàn)率不大，但關(guān)于密封條的氣味投訴也時(shí)有發(fā)生。目前的氣味要求主要針對(duì)于裸露在駕駛艙內(nèi)的車門(mén)條、門(mén)框條、尾箱密封條、內(nèi)水切等，對(duì)裸露在外部的密封條零件沒(méi)有氣味要求。

目前，各大主機(jī)廠均有關(guān)于汽車零部件氣味試驗(yàn)的方法和要求，但每個(gè)主機(jī)廠的要求不盡相同。目前，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)在此領(lǐng)域還不完善，但汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)比較成熟。本文對(duì)比不同主機(jī)廠關(guān)于密封條氣味試驗(yàn)的方法、要求，并給出改善方案。

2. 試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)備與條件

試驗(yàn)所需設(shè)備有空氣循環(huán)烘箱，一般要求溫度波動(dòng)≤±2 ℃；試驗(yàn)所需容器為帶有無(wú)氣味封口蓋子的廣口玻璃容器，需要帶金屬網(wǎng)架且具有良好的密封性，圖1 所示為試驗(yàn)所用的1 L 廣口瓶，容器在每次評(píng)價(jià)前應(yīng)清洗干凈，保證清潔、干燥、無(wú)氣味。

圖1 試驗(yàn)所用的廣口瓶（1 L）

制備好的樣件需要用鋁箔紙或薄膜進(jìn)行密封，再用干凈的聚乙烯（Polyethylene，PE）袋或保鮮膜包裹后送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)。取樣質(zhì)量為(20±2) g。取樣時(shí)間應(yīng)在生產(chǎn)完成后的7～15 天內(nèi)，開(kāi)始檢測(cè)時(shí)間為生產(chǎn)完成后3周內(nèi)。氣味試驗(yàn)要求的環(huán)境背景氣味等級(jí)在1.0 級(jí)及以下。樣品到達(dá)試驗(yàn)室后，需在溫度為(23.0±2.0) ℃、相對(duì)濕度為50%±10%的恒溫恒濕環(huán)境中靜置24 h后再進(jìn)行后續(xù)測(cè)試。

2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)前試樣的存放條件如表1 所示。

表1 試驗(yàn)存放條件

測(cè)試步驟[4]如下：

a. 對(duì)于濕式試驗(yàn)條件，在容器中加入50 mL 去離子水，對(duì)于干式試驗(yàn)條件，無(wú)需加水；

b. 將測(cè)試樣品放在氣味瓶?jī)?nèi)的不銹鋼支架上，必要時(shí)可使用鐵絲網(wǎng)固定，避免測(cè)試樣品與水直接接觸；

c. 將氣味瓶容器緊閉，放入設(shè)定好溫度且已穩(wěn)定運(yùn)行的烘箱里；

d. 對(duì)于濕式試驗(yàn)，當(dāng)將氣味瓶容器從烘箱內(nèi)取出容器時(shí)，立即進(jìn)行氣味測(cè)評(píng)；

e. 對(duì)于干式試驗(yàn)，當(dāng)將氣味瓶容器從烘箱里取出冷卻至測(cè)試實(shí)驗(yàn)室溫度（60±5） ℃后進(jìn)行評(píng)價(jià)；

f. 測(cè)試人員為3 人，當(dāng)測(cè)試人員所評(píng)價(jià)的結(jié)果差距超過(guò)1 個(gè)等級(jí)時(shí)，測(cè)試人員須增加到至少5 人進(jìn)行復(fù)測(cè)。仲裁測(cè)試時(shí)，測(cè)試人員不得少于5 人。

3. 氣味試驗(yàn)的評(píng)價(jià)方法

氣味評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分為1 級(jí)～6 級(jí)，介于2 種評(píng)價(jià)等級(jí)之間的狀態(tài)記為0.5級(jí)，評(píng)價(jià)須在沒(méi)有通風(fēng)和污染物氣味的環(huán)境中進(jìn)行。評(píng)價(jià)人員須經(jīng)過(guò)相關(guān)培訓(xùn)后才能進(jìn)行氣味評(píng)定試驗(yàn)，并定期進(jìn)行培訓(xùn)及標(biāo)定。

氣味評(píng)價(jià)員在參加氣味評(píng)價(jià)前1 h 應(yīng)避免影響氣味評(píng)價(jià)的飲食、著裝和行為，如吸煙、飲酒、咀嚼口香糖、濃妝、帶有特殊氣味的皮草著裝等。

評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)將容器蓋滑動(dòng)3～4 cm 后打開(kāi)容器蓋，評(píng)價(jià)人員的鼻子在靠近瓶子邊緣5 cm 處，用手在瓶子口輕輕扇動(dòng)，使少量氣體飄進(jìn)評(píng)價(jià)人員的鼻孔。單個(gè)評(píng)價(jià)員評(píng)定1個(gè)樣件須在30 s內(nèi)完成，評(píng)定結(jié)束后，立即蓋上容器蓋，供下一位評(píng)價(jià)員進(jìn)行評(píng)價(jià)，3 個(gè)評(píng)價(jià)員須在2 min 內(nèi)完成單個(gè)樣件的評(píng)價(jià)。三元乙丙橡膠（Ethylene-Propylene-Diene Monomer，EPDM）材料固有的生膠味道不屬于干擾性氣味。

測(cè)試結(jié)果為所有測(cè)試人員評(píng)定等級(jí)的算術(shù)平均值并修約到最近的半級(jí)，等級(jí)的描述如表2所示。

表2 試驗(yàn)的評(píng)價(jià)等級(jí)描述

4. 氣味試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

2012 年3 月，GB/T 27630—2011《乘用車內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》正式實(shí)施，表3 所示為該標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的要求。該標(biāo)準(zhǔn)僅考慮了客觀的、儀器可以檢測(cè)的揮發(fā)性有機(jī)物含量，而對(duì)于影響乘員主觀感受、心情且影響乘員安全的氣味性測(cè)試卻未能給出明確的方案。

表3 車內(nèi)空氣中有機(jī)物濃度要求mg/m3

目前各大主機(jī)廠均有對(duì)氣味主觀評(píng)價(jià)的試驗(yàn)要求，均在努力提升車內(nèi)空氣質(zhì)量，目前各主機(jī)廠對(duì)氣味的評(píng)判越來(lái)越嚴(yán)格，要求越來(lái)越高。

4.1 美國(guó)氣味標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

目前，美國(guó)3 大汽車企業(yè)和美國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)對(duì)車內(nèi)空氣質(zhì)量均有要求，與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)方法基本類似，表4所示為美國(guó)車企的氣味標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。

表4 美國(guó)主要車企的氣味試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

由表4 可知，北美車企氣味試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)雖與我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)描述有所差異，但試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)方法類似。

以通用為代表的美國(guó)車企參考了德國(guó)的方法，將樣品按照在車內(nèi)位置分為直接照射和非直接照射，直接照射的樣品在105 ℃溫度下恒溫3 h，非直接照射的樣品在40 ℃或70 ℃溫度下恒溫24 h，其試驗(yàn)加熱溫度比德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求溫度要高。評(píng)價(jià)結(jié)果按1～10 級(jí)氣味強(qiáng)度評(píng)定，10 級(jí)為最優(yōu)等級(jí)。

4.2 歐洲氣味標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

歐洲氣味標(biāo)準(zhǔn)以德國(guó)行業(yè)協(xié)會(huì)和大眾汽車企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主，是比較成熟的氣味評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)體系，其他企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大多參考?xì)W洲的方法制定，如沃爾沃、奇瑞、長(zhǎng)城、福特等，表5 所示為歐洲主要車企和國(guó)際組織的氣味標(biāo)準(zhǔn)。

表5 歐洲主要車企的相關(guān)的氣味試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

由表5 可知，歐洲標(biāo)準(zhǔn)比較類似，是將樣品分別加熱至3 個(gè)溫度（23 ℃、40 ℃、80 ℃），其中，前2個(gè)溫度下為濕態(tài)，保溫24 h，80 ℃條件下是干態(tài)，保溫2 h，隨后由試驗(yàn)人員按評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分，一般按6 級(jí)氣味強(qiáng)度評(píng)定氣味等級(jí)，分為1～6 級(jí)，1 級(jí)為最優(yōu)等級(jí)。

4.3 日韓系標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

日韓系各車企的氣味評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法間有很大不同，試驗(yàn)方法和試驗(yàn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)較為復(fù)雜。表6 所示為日韓主要車企和國(guó)際組織的氣味標(biāo)準(zhǔn)。

表6 日韓主要車企的相關(guān)的氣味試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

由表6 可知，日韓系車企標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)均不同于歐美車企。豐田汽車的樣品要進(jìn)行最初的氣味試驗(yàn)和老化后的氣味試驗(yàn)，加熱溫度與美系相同，直接照射和非直接照射樣品的加熱溫度不同，評(píng)判要求相對(duì)復(fù)雜，等級(jí)更為細(xì)致，氣味等級(jí)的排序不同。

4.4 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比

國(guó)內(nèi)主機(jī)廠的氣味標(biāo)準(zhǔn)與歐美標(biāo)準(zhǔn)較為類似。表7 所示為中國(guó)主要車企和國(guó)際組織的氣味標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比。

表7 中國(guó)主要車企的相關(guān)的氣味試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

由表7 可知，我國(guó)大多數(shù)主機(jī)廠是將樣品分別加熱至3 個(gè)溫度（23 ℃、40 ℃、80 ℃），其中前2 個(gè)溫度為濕態(tài)，保溫24 h，80 ℃條件下為干態(tài)，保溫2 h，隨后由試驗(yàn)人員分別按評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)分。一般按6級(jí)氣味強(qiáng)度來(lái)評(píng)定氣味等級(jí)，且1級(jí)為最優(yōu)等級(jí)。

5.密封條氣味的產(chǎn)生與改善措施

5.1 氣味的產(chǎn)生

汽車密封條產(chǎn)品中用量最多的材質(zhì)為三元乙丙橡膠（EPDM），占78%，其次是聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC），約占20%，熱塑性彈性體（Thermoplastic Elastomer，TPV）約占1.2%[5]，早期也使用氯丁橡膠（Neoprene，CR）、天然橡膠（Natural Rubber，NR）、丁晴橡膠（Nitrile Butadiene Rubber，NBR）等作為密封條原料，但現(xiàn)在用量越來(lái)越少。橡膠類產(chǎn)品帶有一定的氣味，是橡膠產(chǎn)品的特性之一。

汽車密封條的生產(chǎn)過(guò)程主要包括混煉、改性、復(fù)合擠出、硫化、植絨、噴涂、沖切等[6]，在生膠混煉和改性過(guò)程中會(huì)加入化學(xué)助劑以及配方外的設(shè)備潤(rùn)滑劑等，在擠出加工的過(guò)程中使用多種配合劑，如促進(jìn)劑等，橡膠在硫化過(guò)程多數(shù)情況下會(huì)產(chǎn)生硫化物，在噴涂涂層過(guò)程中會(huì)帶來(lái)特殊氣味等。

5.2 氣味的改善措施

目前，氣味改善措施主要從原材料、助劑和添加劑、生產(chǎn)過(guò)程、存儲(chǔ)過(guò)程方面著手。

5.2.1 混煉過(guò)程中的原材料

傳統(tǒng)的Ziegler-Natta 催化劑效率較低，溶劑聚合后，殘留的部分單體無(wú)法有效脫單分離，導(dǎo)致小分子異味的產(chǎn)生。選用茂金屬催化或Keltan ACE催化技術(shù)合成的EPDM 生膠體系，合成效率較高，可有效降低殘留單體含量[7]。

5.2.2 改性過(guò)程中的各種助劑和添加劑

使用篩余物質(zhì)量分?jǐn)?shù)小的炭黑（如GN550等），使用低芳香烴含量、高閃點(diǎn)的石蠟油（如2158等），使用更多環(huán)保型促進(jìn)劑等均可降低氣味等級(jí)，試驗(yàn)表明，最多可降低1.7～2 個(gè)等級(jí)[8]。

5.2.3 優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程

采用新型水基涂料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的甲苯、二甲苯溶劑型涂料對(duì)密封條性能影響較小，但可有效降低氣味等級(jí)。在硫化過(guò)程中，提高微波熱風(fēng)硫化爐的溫度也能有效降低產(chǎn)品的揮發(fā)性有機(jī)物殘留量[9]。用貼絨代替植絨，可減少植絨過(guò)程大量的膠水的應(yīng)用，減少產(chǎn)生揮發(fā)性氣味。

5.2.4 優(yōu)化存儲(chǔ)過(guò)程

提高密封條的存儲(chǔ)溫度可加速揮發(fā)有毒有害氣味。

6. 結(jié)束語(yǔ)

氣味性能是汽車密封條的重要性能，各主機(jī)廠和國(guó)際組織均有相關(guān)要求，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，美國(guó)、歐洲、中國(guó)汽車主機(jī)廠氣味標(biāo)準(zhǔn)比較類似，所采用的試驗(yàn)方法覆蓋了高溫度、高濕度等極端條件，評(píng)判等級(jí)的劃分較為一致。日韓主機(jī)廠的氣味標(biāo)準(zhǔn)則較為復(fù)雜，試驗(yàn)方法和評(píng)判方法分為更多的檔次。密封條的氣味性能可從生膠混煉過(guò)程、改性過(guò)程、生產(chǎn)過(guò)程、存儲(chǔ)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，可采用茂金屬催化或Keltan ACE 催化技術(shù)合成的EPDM 生膠體系、改性中使用更多環(huán)保型促進(jìn)劑、提高微波熱風(fēng)硫化爐的溫度、提高密封條的存儲(chǔ)溫度等措施改善氣味的散發(fā)狀況。

來(lái)源：期刊《汽車工藝與材料》作者：田永 馬保林（奇瑞汽車股份有限公司汽車工程技術(shù)研發(fā)總院，蕪湖 241000）