门板中嵌缝线发霉失效案例研究.pdf

上海塑料第51卷第3 期SHANGHAI PLASTICS门板中嵌缝线发霉失效案例研究Vol.51 No.32023D0I:10.16777/ki.issn.1009-5993.2023.03.011孙晓晓（上汽集团股份有限公司乘用车公司，上海2 0 18 0 4）摘要：汽车门板中嵌缝线发霉会影响汽车的使用寿命与感观质量。采用霉菌成分分析、能谱元素分析及气相色谱质谱（GCMS)分析对汽车门板中嵌缝线发霉的原因进行了探讨，并对门板中嵌缝线进行了失效模拟。结果表明：失效的主要原因是门板中嵌缝线受雨水等无机物污染后会析出无机物，同时导致门板海绵中的阻燃剂、缝线中的硅蜡等析出。关键词：汽车；门板；缝线；发霉；失效分析中图分类号：U463.83；T Q 3 2 5文献标志码：A文章编号：10 0 9-59 9 3(2 0 2 3)0 3-0 0 6 3-0 6A Case Study on the Failure of Moldy Suture Line in the Door PanelSUNXiaoxiao(Center Lab of SAIC Motor,Shanghai 201804,China)Abstract:The mildew of the suture line in the automobile door panel will affect the service life and sensory quality of theautomobile.The reasons for the mildew of the suture line in the automobile door panel were investigated using mold com-position analysis,energy dispersive elemental analysis,and gas chromatography-mass spectrometry(GCMS)analysis,and failure simulations were conducted on the suture lines in the automobile door panels.The results show that the mainreason for the failure is that the suture line in the door panel will precipitate inorganic substances after being contamina-ted by rainwater and other inorganic substances,and at the same time,it will cause the precipitation of flame retardantsin the door panel sponge and silicon wax in the suture line.Key words:automobile;door panel;suture line;mildew;failure analysis0前言汽车是现代社会不可或缺的工具，在汽车的开发过程中,经常会遇到各种失效问题需要分析和解决。非金属材料的失效分析通常比金属材料更加复杂,在失效分析的过程中,不仅需要了解零件的材料工艺情况、失效背景、结构受力等，还需要对材料的性能、成分等进行检测和比较,并对推测的情况进行复现及验证。非金属材料的失效分析随着非金属制品产量越来越高而受到重视，分析的结果可以对后续产品的开发提供参考。汽车门板是汽车的重要部件之一。门板的内部构造往往由织物皮革、缝线等构成，但由于汽车门板处于车辆的内部,且长期处于相对密闭的环境中，在特殊分环境下会出现缝线发霉的情况，这会影响到汽车的感观质量及车辆的服务寿命，也会影响品牌的推广。因此,对汽车门板缝线发霉的原因进行分析十分必要。1试验部分1.1先失效件初步分析某基地提供一款门板中嵌缝线发霉失效件。作者简介：孙晓晓（19 8 9 一），女，硕士，工程师，主要从事汽车内饰零件的认可与非金属零件的失效分析工作；。64经了解，发霉门板为库存车上的零件，该库存车库存3 4个月，其间曾返修并淋雨,共计失效4块门板。对返回零件进行失效分析。在显微镜下观察，发现缝线表面有白色异物,白色异物有类似结晶的结构（见图1、图2）。经初步分析，白色异物可能为霉菌或者析出物。图1 失效件上海塑料（2）扫描电镜分析试验：对不同物质喷金后用胶带固定放入扫描电镜中，然后对不同物质进行能谱扫面及分析。（3）热裂解气相色谱质谱联用仪分析试验：使用干净的镊子或刀片截取测试所需样品质量（0.1mg)进行分析试验。测试设备参数分别为：气象色谱进样口温度3 2 0；质谱扫描范围2 9 6 0 0(质荷比）。2结果与讨论2.1霉菌成分分析将失效件寄至第三方进行菌类检测 1,检测结果表明，在显微镜下未观察到完整的霉菌结构，初步判断该异物不是霉菌（见图3）。2023年第51卷500 m图3 染染色后失效件显微图片2.2成分分析2.2.1能谱元素分析对失效件和新件的表皮、缝线、海绵及白色异物进行能谱元素分析 2-3 ,结果见表1。从表1可500m以看出：失效件白色异物中有N、C l、Si、Na、P、C a等元素，由于失效件曾淋雨，以上元素可能为雨水图2 失效件显微镜照片污染或者材料析出。1.2主要设备与仪器2.2.2气相色谱质谱(GCMS)成分分析立体显微镜，VHX-2000E，日本基恩士公司；对新件及失效件的海绵及白色异物进行GC-扫描电镜，ZVOMA25，德国蔡司有限公司；MS分析,结果见图4。失效件白色异物GCMS图热裂解气相色谱质谱联用仪，QP2010Ultra，日谱中，12.5min及16.7 min是磷酸酯类化合本岛津公司。物一磷酸三(2-氯丙基)酯,其质谱图见图5,主1.3仪器分析试验方法要特征离子质荷比为9 9、12 5、2 0 1；中间14min是（1）立体显微镜分析试验：用干净的镊子将白三聚氰胺，其质谱图见图6，主要特征离子质荷比色异物取出放在玻璃片上，然后将白色异物染色为43.6 8、8 5、12 6;2 0 min之后峰是邻苯二甲酸酯，后,在10 0 0 倍的立体显微镜下观察是否有霉菌其质谱图见图7，主要特征离子质荷比为43、57、结构。71,149,167。第3 期项目w(C)/%W(N)/%w(0)/%w(Cl)/%w(Si)/%w(Na)/%w(P)/%w(Ca)/%w(S)/%w(K)/%w(A1)/%w(Ti)/%w(Fe)/%2.57.5图4海绵与白色异物的GCMS图谱100r99%/50454344957071406080100120140160180200质荷比图5磷酸三(2-氯丙基)酯质谱图100孙晓晓：门板中嵌缝线发霉失效案例研究表1能谱分析结果缝线海绵异物失效件51.467.719.030.513.206.50.34.00.93.30.31.80.10.90.100.100.100000021-新件海绵2-失效件白色异物112.5时间/min12511777819.87.931071365表皮新件失效件68.866.029.823.309.50.10.71.30.10000.3000000000000100%/5017.522.5157175139151.165山新件66.427.27.20.6000.40000.20027.5574371298376104017山1030507090110130150170质荷比图7邻苯二甲酸酯质谱图201通过比较发现白色异物中的某些组分与海绵中的添加剂可以对应,图4框内磷酸酯类及三聚氰胺出峰基本一致,但是海绵中的量相对较少。经了187解，海绵中含有三聚氰胺及磷系阻燃剂。山图8 为缝线GCMS图谱。经与白色异物比较，新件缝线无磷酸酯类及三聚氰胺，且其图谱结果与失效件异物无对应。126失效件63.520.809.84.70.500.100.200.2011365.l3121132新件64.019.4011.25.10.100.100000.1149167162l%/504385680LL121416181102030405060708090100110 120质荷比图6三聚氰胺质谱图2729384L.53.5658163.67/699399o1252.57.5图8 缝线GCMS结果12.5时间/min17.522.527.5.66图9 为表皮聚氯乙烯（PVC)GCMS图谱。经比较,新件PVC表皮无磷酸酯类及三聚氰胺，且其图谱结果与失效件异物无对应。2.57.5图9 PVC表皮GCMS结果综上,失效件白色异物中的某些组分与海绵中上海塑料的添加剂可以对应,经了解,海绵中含有三聚氰胺及磷系阻燃剂,结合元素分析，失效件可能为淋雨后无机盐析出的同时析出了海绵的阻燃剂。3失效模拟分别使用纯水、雨水（pH为8.4，用河水代替）、5%（质量分数，下同）盐水、10%盐水充分淋湿门板中嵌表皮,然后对不同被污染的表皮进行试12.517.5时间/min2023年第51卷22.527.5验观察，看是否有类似失效。试验条件分别为：(1)23、50%相对湿度;(2）40;(3）6 0;（4）2 5、9 0%相对湿度（适合霉菌生长）。7 d后结果见图10、图11 4-6 (a）纯水-条件1(b）纯水-条件2(c）纯水-条件3(d）纯水-条件4(e）雨水-条件1(f)雨水-条件2图10纯水和雨水模拟结果(g）雨水-条件3(h）雨水-条件4(a）5%盐水-条件1(b）5%盐水-条件2(c）5%盐水-条件3(d）5%盐水-条件4（e）10%盐水-条件1失效模拟统计结果见表2。由表2 可以看出：用纯水浸湿后的表皮在4个条件下均无异物析出；(f)10%盐水-条件2图115%盐水和10%盐水模拟结果用雨水浸湿后的表皮在条件1、条件2、条件3 烘箱放置后产生白色异物，与失效件相似；用5%盐水(g)10%盐水-条件3(h）10%盐水-条件4第3 期和10%盐水浸湿后的表皮在条件1、条件2、条件3烘箱放置后均有白色异物析出，与失效件相似；而表皮在条件4下均无类似异物产生。表2 失效模拟结果条件纯水1无2无3无4无对模拟件的白色析出物进行元素能谱分析及GCMS分析,结果见表3 及图12。由表3 可以看出：雨水模拟的析出物其元素基本和失效件白色异物一致。由图12 可以看出：在雨水和盐水模拟析出物中均测出了三聚氰胺物质,此结果与失效件异物 GCMS结果基本一致。表3 模拟件元素能谱结果模拟件-雨水模拟件-5%盐水项目异物析出物(40)w(C)/%51.4w(0)/%19.0W(N)/%13.2w(Cl)/%6.5w(Si)/%4.0w(Na)/%3.3w(P)/%1.8w(Ca)/%0.9w(S)/%02.57.5图12模拟件GCMS 谱图该款门板中嵌海绵使用的是聚醚海绵,而其他门板项目一般都使用聚酯海绵。因此,对不同海绵复合的表皮被盐水污染后是否均会有异物析出进行研究。使用5%盐水浸润聚酯海绵复合表皮和聚醚海绵复合表皮,放人40 烘箱中进行观察,结孙晓晓：门板中嵌缝线发霉失效案例研究雨水5%盐水有有有有有有无无析出物(40)49.727.68.52.27.5018.843.20.80.413.426.60.200.700.301-雨水模拟件2-盐水模拟件212.517.5时间/min67果见图13。由图13 可以看出：1d后聚酯海绵复合的表皮缝线表面析出白色异物，与聚醚海绵复合的表皮及失效件的表观一致。对表皮缝线表面析出白色异物进行能谱元素分析,结果见表4。由表4可以看出：表皮缝线表面析出白色异物的元素分10%盐水析一致，少量的Si元素可能为缝线中硅蜡的析出。有由此可见,海绵类型不影响无机物的析出。对聚酯有海绵复合的表皮缝线表面析出白色异物进行GC-有MS测试,结果显示为空白图,无三聚氰胺等阻燃无成分（聚酯海绵无阻燃剂,聚醚海绵含有三聚氰胺阻燃剂)。123(a)聚醚海绵图13 海绵及缝线模拟分析表4模拟件元素能谱结果模拟件-5%盐水析出物模拟件-5%盐水析出物项目(40)-聚醚海绵w(C)/%36.4w(0)/%2.5w(Cl)/%34.4w(Si)/%0.7w(Na)/%26.0对缝线有无是否会影响无机物的析出进行研究。图13 中：1#样品为用5%盐水浸润缝线；2#样品为拆除缝线后，用5%盐水浸润缝线孔洞及周围表皮；3#样品为5%盐水浸润缝线后再拆除缝线，22.527.54(b)聚酯海绵(40)-聚酯海绵27.62.243.20.426.6放人40 烘箱中1d。由图13 可以看出：1#、2#、3#样品试验后均有白色异物析出，且缝线在浸润盐水后也会单独析出白色异物。由此证明,缝线、表皮受无机物污染后也会有无机物的析出。4结语综上，门板中嵌表皮缝线并非真正的发霉，白色异物无霉菌结构,而是受雨水等无机物污染后析68出无机物，同时导致海绵中的阻燃剂、缝线中的硅蜡等析出。海绵的类型对表皮受污染后的无机物析出无明显影响。缝线及打孔的PVC在受到无机物污染后也会出现析出现象。因此建议零件应尽量避免淋雨或者淋雨后及时擦干。参考文献：1 RRICO-MUNOZ E,SAMSON R A,HOUBRAKEN J.Mould spoilage of foods and beverages:Using the rightmethodologyJ.Fo o d M i c r o b i o lo g y，2 0 19，8 1:51-62.2HAYES E,CNUTS D,ROTS V.Integrating SEM-EDSin a sequential residue analysis protocol:Benefits andchallenges J.Journal of Archaeological Science:Re-ports,2019,23:116-126.5335335335353535巴斯夫获颁丰田2 0 2 2 年度“优秀”环境行动奖巴斯夫和丰田在实现碳中和方面拥有共同目标认可巴斯夫根据客户需求不断开发环境可持续产品巴斯夫在位于东京举办的丰田供应商大会上，荣获丰田汽车公司（以下简称“丰田”）颁发的2022年度“优秀”环境行动奖。该奖项主要授予在整个产品开发和供应链中推动环保举措的供应商。自19 9 0 年初以来，巴斯夫一直致力减少其温室气体排放。巴斯夫还设定目标：在增长其生产量的同时，计划到2 0 3 0 年将二氧化碳排放量减少25%，到2 0 50 年实现净零排放。巴斯夫和丰田在开发和投资新技术以实现碳中和方面，都拥有共同的雄心。而这一奖项是为了表彰这些努力并致力上海塑料3GEORGETF,WILSONW,SCRIVENERK L.Edxia:Microstructure characterisation from quantified SEM-EDS hypermaps J.Cement and Concrete Research,2021,141:106327.4HUANG Z M,SAYED H.Failure analysis M.NewYork:Intech Open,2019.5 SHAH V.Handbook of plastics testing and failure anal-ysisM.New York:John Wiley&Sons,2020.6SHANMUGAM V,RAJENDRAN D J J,BABU K,et al.The mechanical testing and performance analysisof polymer-fibre composites prepared through the addi-tive manufacturing J.Polymer Testing,2021,93:106925.(收稿日期:2 0 2 3-0 6-16)实现“丰田环境挑战2 0 50”一旨在到2 0 50 年尽可能将车辆制造和行驶对环境的负面影响减少近零,并对社会带来净正面影响。巴斯夫集团代表，负责汽车可持续解决方案的巴斯夫特性材料部亚太区高级副总裁鲍磊伟（An-dyPostlethwaite）表示：“我们很高兴能够通过我们的可持续解决方案为客户创造附加值，并为一个更美好的未来做出积极贡献。我们对于实现碳中和的承诺不仅体现在言语中,更在于采取行动。由此可见，我们与丰田汽车公司有着共同的志向。”2023年第51卷欢迎投稿A上海塑料投稿邮箱:sh-plastics A欢迎订阅欢迎利登广告