摘要：为解决汽车PHC行李箱盖板挥发性有机化合物（VOC）中甲醛散发量超标的问题，从行李箱盖板原材料角度分析了污染物来源。结果表明，是行李箱盖板原材料之一的蜂窝纸芯中使用的玉米淀粉胶导致了甲醛超标，通过优化蜂窝纸芯用胶粘剂，即将玉米淀粉胶更换为白乳胶后，PHC行李箱盖板的VOC性能满足了有关要求。
1、前言：
挥发性有机化合物（Volatile Organic Com⁃pounds，VOC）通常指在常温下容易挥发的有机化合物，较常见的有苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醇、TVOC（6～16个碳的烷烃）等。2012年3 月1 日，环保部与国家质检总局联合发布GB/T27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》，表明车内空气质量问题引起了国家相关部门的高度重视。随着材料技术的进步，行李箱的材料种类变得更为多元化，对整车VOC的贡献度也将加大，因此行李箱盖板的VOC管控显得更为重要。
2、PHC 技术
PHC 是指以蜂窝纸芯为支撑，在蜂窝纸芯的上、下两个表面分别铺放1层玻纤，然后喷涂聚氨酯并热压成型为轻量化聚氨酯复合材料的技术。PHC行李箱盖板为夹层结构（图1），由骨架与包覆层两部分构成。
骨架由蜂窝纸芯、玻纤和聚氨酯组成，包覆层由面料和热熔胶组成，一共涉及5种材料。PHC行李箱盖板的成型步骤主要如下。
a.将裁好的玻纤、蜂窝纸芯按照顺序叠放成3层结构（中间是蜂窝纸芯，两侧是玻纤）的复合层；
b.用机械手将复合层夹住，对两侧玻纤喷涂聚氨酯发泡；
c.用加热后的模具对喷好聚氨酯发泡的复合材料进行模压；
d.用热熔胶粘接面料。
图1 PHC 行李箱盖板结构
3、PHC 行李箱盖板VOC 含量的检测方法与结果
3.1 检测方法
采用袋子法检测VOC含量。将采样后的1 000 L采样袋放入60 ℃试验舱，加热2 h后使用DNPH管和TENAX采样管采集袋子中PHC行李箱盖板的挥发性有机物，通过HPLC（高效液相色谱仪）及GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）对其中的苯、乙苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、甲醛、乙醛和丙烯醛8项物质进行检测，最终计算出PHC行李箱盖板的VOC含量。
3.2 检测结果
PHC行李箱盖板的VOC测试结果如表1所示。从中看出，除甲醛外，PHC行李箱盖板按照原材料组合方案测试出的其它7项物质均满足性能要求。
4、PHC 行李箱盖板VOC 性能的改进
4.1 PHC 行李箱盖板VOC 来源分析
以某车型行李箱盖板为例，分别用1 000 L 采样袋取1 033 mm×743 mm×10 mm（长×宽×厚）的骨架与包覆层进行VOC 测试，结果如表2 所示。从中可以看出，骨架对PHC 行李箱盖板甲醛影响较大，PHC行李箱盖板甲醛的散发量上限为100 μg，而骨架的甲醛散发量竟达110.6 μg。
骨架由蜂窝纸芯、聚氨酯和玻纤组成，将等量的聚氨酯喷涂于铝箔，再取同种规格的蜂窝纸芯与玻纤，分别放入1 000 L 采样袋进行VOC 测试，结果如表3所示。从中可以看出，蜂窝纸芯对骨架的甲醛散发性能影响较大。
4.2 试验结论
从上述试验结果可知，造成PHC 行李箱盖板甲醛散发量超标的材料为蜂窝纸芯。
4.3 蜂窝纸芯甲醛散发性能的分析及改进
蜂窝纸芯由上、下表面涂胶的蜂窝状原浆纸复合而成。可见蜂窝纸芯的生产主要需要两类原材料，即原纸和胶粘剂。原纸是由树木发酵得到的原浆制作的，其成分含有95%的原生木浆，经蒸、煮、洗等造纸工序制作，制作工艺比较环保，一般没有甲醛等物质产生。
蜂窝纸芯用胶粘剂为玉米淀粉胶，该类胶粘剂的生产过程包含氧化过程，氧化是淀粉在一定温度下与强氧化剂发生的氧化反应，在淀粉的葡萄糖单元中有5个羟基，其中1个是伯醇，化学性质活泼，很容易在常温下被氧化为醛基，故玉米淀粉胶中会生成醛类物质，进而导致蜂窝纸芯甲醛超标。
目前蜂窝纸芯用胶粘剂除玉米淀粉胶外还有白乳胶。白乳胶是以乙酸乙烯酯为主要原料，在分散介质中与乳液聚合而制得的一种热塑性胶，主要有聚醋酸乙烯均聚乳液（PVAC）、醋酸乙烯-乙烯共聚乳液（VAE）、醋酸乙烯-丙烯酸丁酯共聚乳液（VAB）等。
白乳胶是无毒、无公害的绿色产品，而且质量稳定，制成率和拉伸率都很高，干燥快，故改进方案为以白乳胶替换玉米淀粉胶。取50 cm×50 cm 的蜂窝纸放入50 L 袋子进行VOC 性能测试，改善前、后的蜂窝纸对比数据如表4 所示。从中可见，变更胶粘剂后，蜂窝纸甲醛散发量降低，对提升行李箱盖板VOC性能有明显效果。
5、改进措施验证
采用1 000 L 袋子测试改进后的行李箱盖板VOC 性能，并与性能要求对比，结果如图2 所示。从图中可以看出，将玉米淀粉胶变更为白乳胶后，PHC行李箱盖板VOC性能有了很大改善，8项物质散发性能均符合性能要求。
图2 优化后PHC 行李箱盖板VOC 散发与性能要求对比
6、结论
综上所述，通过对PHC 行李箱盖板各组成材料的VOC 散发性能进行分析和验证，确定了改进PHC 行李箱盖板VOC 性能的措施，即在满足成型工艺要求的前提下，将玉米淀粉胶替换为白乳胶，使行李箱盖板VOC 散发量得到有效控制，从而使行李箱盖板VOC 散发性能满足企标要求，对其它使用蜂窝纸芯的内饰件VOC 性能提升有借鉴作用。
来源：AT&M视界
