轎車車門橡膠密封條的脫膠原因及解決措施

趙建才，姜麗麗，汪先林

（建新趙氏集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315615）

轎車車門橡膠密封條的設(shè)計應(yīng)具有以下幾點要求：（1）防水和防塵；（2）低風(fēng)噪；（3）關(guān)門舒適性；（4）良好的外觀[1-3]。為了滿足設(shè)計要求，高檔轎車車門一般采用3道密封，第1道密封為導(dǎo)槽的唇邊與車身鈑金的配合密封；第2道密封為頭道橡膠密封條與車身鈑金的配合密封；第3道密封為門框條與車門的配合密封[4-5]。頭道橡膠密封條與車身鈑金的連接通常采用卡扣連接和雙面膠粘帶連接。與雙面膠粘帶連接方式相比，卡扣連接方式對灰塵和水的密封效果較差，且關(guān)門舒適性不可調(diào)整，目前僅有少部分車型使用，大部分車型使用雙面膠粘帶連接方式。

隨著雙面膠粘帶連接方式在中高檔轎車中的廣泛應(yīng)用，橡膠密封條的脫膠問題日顯突出。脫膠是一個系統(tǒng)性的問題，影響因素眾多。賈妮等[6]從膠粘帶本身粘合性能、膠粘帶與粘合表面發(fā)生作用的時間、粘合表面能和粘合表面清潔方式、車門內(nèi)板與側(cè)框外板間隙、頭道橡膠密封條壓縮力、頭道橡膠密封條安裝工藝等方面對車門頭道橡膠密封條脫膠失效進(jìn)行了探討。李洪濤[7]主要對車門橡膠密封條粘合設(shè)備使用過程中發(fā)生的橡膠密封條脫膠問題進(jìn)行了分析。袁軍等[8]從生產(chǎn)工藝過程進(jìn)行分析，找出車門橡膠密封條脫膠問題產(chǎn)生的主要因素，給出了有效解決方法。

在車門橡膠密封條氣味、彎曲起皺、安裝脫落、鋁帶斷裂和泡管褶皺問題研究基礎(chǔ)上[9-13]，本工作根據(jù)雙面膠粘帶粘合機(jī)理和現(xiàn)場安裝經(jīng)驗，分析影響轎車車門橡膠密封條雙面膠粘帶粘合的主要因素，并進(jìn)行橡膠密封條的受熱伸長量對比試驗，提出橡膠密封條脫膠問題的解決措施。

1 雙面膠粘帶粘合機(jī)理

雙面膠粘帶的粘合是因為雙面膠粘帶的膠粘劑與被粘物之間存在粘合力和膠粘劑存在內(nèi)聚力，如圖1所示。粘合力是膠粘劑與被粘物表面之間的力，用剝離力衡量；內(nèi)聚力是粘合劑內(nèi)部的力，用剪切力衡量。

圖1 雙面膠粘帶粘合機(jī)理Fig.1 Double-sided adhesive tape adhesion mechanism

雙面膠粘帶與被粘物之間達(dá)到良好的粘合需要具備以下2個條件[14]。

（1）膠粘劑能很好地潤濕被粘物表面。液體膠粘劑向被粘物表面擴(kuò)散，逐漸潤濕被粘物表面并滲入表面微孔中，取代并解吸被粘物表面吸附的氣體，膠粘劑與被粘物由點接觸變?yōu)槊娼佑|。

（2）膠粘劑與被粘物之間要有較強(qiáng)的相互作用力，產(chǎn)生吸附作用形成次價鍵或主價鍵。

2 影響雙面膠粘帶粘合的主要因素

影響車門橡膠密封條雙面膠粘帶粘合的主要因素如下[15-16]。

（1）鈑金表面質(zhì)量和粘合型面。鈑金表面質(zhì)量主要包括表面清潔度、表面粗糙度和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)。為了提高鈑金表面質(zhì)量，需要選擇合適的清擦劑和清擦方式，去除鈑金表面蠟污染，提升漆面表面能。鈑金粘合型面形狀要合理，尺寸穩(wěn)定性好。

（2）橡膠密封條質(zhì)量。一方面橡膠密封條的口型形狀要合理，長度裁切公差和受熱伸長率要穩(wěn)定；另一方面橡膠密封條的運(yùn)輸條件和存儲條件要合理，使其斷面不變形。

（3）雙面膠粘帶質(zhì)量。雙面膠粘帶的類型為一面熱敏（與密封條粘合）、一面壓敏（與鈑金粘合），粘合力要與鈑金漆面相匹配。

（4）粘合工藝。選擇合理的橡膠密封條粘合位置、粘合壓力及其分布。

（5）安裝環(huán)境。安裝環(huán)境濕度要小于50%，粘合溫度恒定。

針對高溫下某款車型車門橡膠密封條出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象，對上述因素進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)橡膠密封條的受熱伸長率變化較大，因此進(jìn)行了橡膠密封條的受熱伸長量對比試驗。

3 車門橡膠密封條受熱伸長量對比試驗

選取脫膠現(xiàn)象嚴(yán)重、較重和較輕的車門橡膠密封條，在26 ℃環(huán)境中各截取900 mm長的橡膠密封條放置在氣候試驗箱中（如圖2所示），分別加熱至50和70 ℃并保溫3 h，然后測量受熱橡膠密封條的長度，測量結(jié)果見表1。

圖2 氣候試驗箱中的車門橡膠密封條Fig.2 Car door rubber sealing strip in climate test chamber

表1 車門橡膠密封條受熱伸長量試驗結(jié)果Tab.1 Test results of heated elongation of car door rubber sealing strips

從表1可以看出：脫膠嚴(yán)重的橡膠密封條伸長率遠(yuǎn)大于脫膠較輕的橡膠密封條，按整車橡膠密封條總長度為3 440 mm計算，70 ℃環(huán)境下脫膠嚴(yán)重的橡膠密封條總變長量為42 mm。

4 車門橡膠密封條脫膠原因及解決措施

車門橡膠密封條是通過膠粘帶粘貼在車門鈑金上的，通過橡膠密封條受熱伸長量對比試驗可知：橡膠密封條在高溫環(huán)境下受熱伸長，而車門鈑金受熱伸長有限，它們之間顯著的伸長差異是導(dǎo)致橡膠密封條脫膠的應(yīng)力來源之一。

當(dāng)降溫后橡膠密封條冷縮到原始長度，也會對貼在車門上的膠粘帶造成剪切方向的作用力，對粘合產(chǎn)生一定程度的負(fù)面影響。

如果受熱伸長或降溫冷縮導(dǎo)致橡膠密封條粘合部位的局部剪切力過大，加之鈑金漆面表面能不滿足技術(shù)要求，橡膠密封條與鈑金就很難被膠粘帶粘合，從而導(dǎo)致橡膠密封條局部脫膠現(xiàn)象發(fā)生。

為了控制橡膠密封條脫膠現(xiàn)象的發(fā)生，在其實際生產(chǎn)和安裝過程中采取如下措施。

（1）在橡膠密封條中增置玻璃纖維繩以降低橡膠密封條的伸長率。玻璃纖維繩經(jīng)特殊工藝編織而成，耐熱性能優(yōu)良，最高使用溫度為600 ℃，具有高強(qiáng)度及優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。為了減小橡膠密封條的受熱伸長率，在其與膠粘帶粘合的部位增置直徑為0.5 mm的玻璃纖維繩，如圖3所示。經(jīng)過受熱伸長量試驗得出，增置玻璃纖維繩的橡膠密封條加熱至70 ℃時的伸長率為0.68%，與未放置玻璃纖維繩的脫膠較輕的橡膠密封條接近，其裝車使用后脫膠現(xiàn)象未再出現(xiàn)。

圖3 增置玻璃纖維繩的車門橡膠密封條斷面結(jié)構(gòu)Fig.3 Sectional structure of car door rubber sealing strip with glass fiber rope

（2）提高膠粘帶與鈑金漆面的粘合力。目前，車門橡膠密封條與鈑金的粘合大多采用丙烯酸泡沫雙面膠粘帶，若膠粘帶與鈑金漆面的粘合力不足以抵抗溫度變化時橡膠密封條與鈑金伸長差異產(chǎn)生的應(yīng)力，將造成橡膠密封條脫膠現(xiàn)象發(fā)生，如圖4所示。

圖4 車門橡膠密封條脫膠現(xiàn)象Fig.4 Degumming phenomenon of car door rubber sealing strip

為了提高膠粘帶與鈑金漆面的粘合力，在橡膠密封條安裝過程中采取以下2種方法。

（1）清擦劑由異丙醇改為Sika205清潔劑，清擦?xí)r易脫膠位置反復(fù)清擦2次，以利于提高鈑金漆面表面能。

（2）鈑金漆面采用底涂工藝，底漆填充鈑金漆面孔隙后形成的一層膜與膠粘帶之間粘合力以抵抗溫度變化時橡膠密封條與鈑金的伸長差異產(chǎn)生的應(yīng)力。通過試驗測試，底涂區(qū)域橡膠密條的粘合效果明顯好于無底涂區(qū)域。

5 結(jié)論

（1）脫膠嚴(yán)重的車門橡膠密封條受熱伸長率大于脫膠較輕的車門橡膠密封條。

（2）受熱伸長或降溫冷縮使車門橡膠密封條粘合部位的局部剪切力過大，加之車門鈑金漆面表面能不滿足技術(shù)要求，導(dǎo)致了橡膠密封條脫膠現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）車門橡膠密封條與膠粘帶粘合的部位增置玻璃纖維繩或提高膠粘帶與車門鈑金漆面的粘合力可以有效減少橡膠密封條脫膠現(xiàn)象。