某乘用車密封件對車身油漆污染研究

摘要：文章以實際產(chǎn)品為例，詳細分析了密封件對車身油漆污染的發(fā)生機理，對工藝和設計進行進一步的改進，并驗證了方案的可行性和效果。

關鍵詞：汽車;密封件;車身油漆

中圖分類號：U465 文獻標識碼：A

0引言

門窗密封條是轎車的重要部分，具有隔音、防滲水、防塵、減振和裝飾等功能，其通常采用EPDM、PVC以及TPE類材料。由于車身油漆也屬于高分子化合物，車輛使用中密封條與車身緊密接觸，在環(huán)境、溫度等因素的影響下，門窗密封條易與車身油漆發(fā)生化學反應，引起顏色變化，尤以白色車身顏色變化最為明顯，該現(xiàn)象被稱為油漆污染。

本文以實際產(chǎn)品為例，針對車輛出現(xiàn)的油漆污染問題，詳細介紹了其現(xiàn)狀和調查進展，為行業(yè)內解決同類問題提供借鑒。

1汽車橡膠密封條與車身油漆污染現(xiàn)象的關系

1.1問題背景

某橡膠密封條生產(chǎn)廠家為某汽車企業(yè)提供了一批汽車橡膠密封條，密封條按照要求安裝完畢。車輛停放3個月后，準備出廠時發(fā)現(xiàn)在密封條附近的白色車身油漆發(fā)黃，位置集中在后門鎖扣下方的轉彎區(qū)和踏板位置，發(fā)生部位為門膠條頭道B條與車身接觸位置。

1.2根據(jù)現(xiàn)狀進行發(fā)生條件假設

（1）溫度要求：汽車停放時間區(qū)間為5月-7月，正值廣東炎熱的夏季，白天日均氣溫達31℃，車內溫度最高可達90℃，且高溫條件下密封件會加速老化，內部不穩(wěn)定物質容易析出。

假設1：高溫環(huán)境下會出現(xiàn)密封件污染車身油漆。

（2）濕度要求：前后門頭道B條都為同一批次，前門區(qū)域沒有出現(xiàn)發(fā)黃，而后門車身急轉彎處，容易造成雨水的積累，而出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。

假設2：高濕環(huán)境下會出現(xiàn)密封件污染油漆。

（3）發(fā)生時間的差異：確認過近1個月時間內的下線車輛，并未發(fā)現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。

假設3：發(fā)黃的產(chǎn)生過程需要經(jīng)過一段時間的反應之后才出現(xiàn)。

1.3根據(jù)發(fā)生條件假設制定驗證方案

方案1：在高溫（80℃）、負載4.41 N環(huán)境下放置26 h，每2 h觀察1次。

方案2：常溫環(huán)境、加自來水（1次/h）以及負載4.41 N環(huán)境下放置26 h，每2 h觀察1次。

方案3：在高溫（80℃）、加自來水（1次/h）以及負載4.41 N環(huán)境下放置26h，每2 h觀察1次。

結論：高溫或高濕單一條件下不產(chǎn)生發(fā)黃，高溫+高濕的環(huán)境下經(jīng)過一段時間（26h）的反應之后才出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象（圖1）。

2發(fā)黃原因分析

2.1發(fā)黃物質分析

由于車身油漆板的發(fā)黃物質不能被有效提取，對缺陷件中帶有的發(fā)黃位置進行光譜分析。檢查發(fā)現(xiàn)靠近排水孔位置一側，泡釘與車身不良位置出現(xiàn)類似于車身變色的現(xiàn)象（圖2），其他與車身非接觸位置沒有變色現(xiàn)象。對膠釘上發(fā)黃物質進行光譜分析，確認正常區(qū)域與變色區(qū)域的試驗結果均為0：57.72 wt%、C：42.28 wt%，未發(fā)現(xiàn)區(qū)別，因此無法識別出發(fā)黃物質。

2.2故障膠條分析

從膠條本身進行油漆污染風險分析，有3個可疑風險點：涂層脫落，涂層物質污染油漆;硫化不足，膠條中的材料析出污染油漆;原材料反應不充分，導致膠條在高溫、高濕的狀態(tài)下析出原材料。根據(jù)這3個可疑風險點分別進行驗證。

（1）檢查是否存在涂層脫落。檢查缺陷件外觀沒有磨損痕跡，確認涂層沒有脫落，對故障件涂層附著力測試，即百格試驗。確認故障件在試驗的膠布上涂料無明顯殘留，排除涂層脫落導致車身污染變色。

（2）確認橡膠材料在擠出過程中的硫化程度。采用電解銅試驗來檢測膠料中的游離硫含量，當硫化不足時，膠料中的游離硫與銅板反應導致接觸部位發(fā)黑。測試方法：將截面和新鮮銅板接觸，并施加454.0N壓力放置在120℃烘箱中2 h，對照電解銅結果進行等級判斷。

檢驗結果：電解銅結果為3級，最優(yōu)為1級狀態(tài)。

（3）確認原材料是否反應充分。采用大眾標準檢查水解結果，在高溫（90℃）條件下水中放置22 h后檢查晾干后表面有無發(fā)白。該測試為老化后材料析出快速檢測，可以表征在環(huán)境變化時材料溶解度的變化和材料析出量。

綜上，故障件膠條的各項測試中，均符合標準，但電解銅測試可做進一步改善，提高硫化程度，減少物質析出的風險。

3改善方向

3.1工藝參數(shù)調整對于電解銅的影響

通過表l可知，改善硫化程度，可減輕發(fā)黃程度，并不能杜絕。需要進一步優(yōu)化配方來減少在高溫+高濕環(huán)境下膠料物質的析出。

3.2膠料配方分析

膠料配方主要由三元乙丙膠、硫磺和各種促進劑組成，對影響發(fā)黃的硫磺進行分析，通過對標其他工廠和總部的建議硫磺用量不大于1.7份，可以減少硫磺的比例0.1份。改善后的膠條經(jīng)過耐污染試驗，試驗結果顯示仍有發(fā)黃現(xiàn)象，但相比改善前發(fā)黃現(xiàn)象更為輕微。

3.3壓縮負荷對于發(fā)黃影響的分析

通過對實驗條件的分析，污染試驗需要在一定的壓力下進行，通過對比不同的壓力即產(chǎn)品的壓縮負荷進行對比，得出耐污染試驗結果。

4結語

根據(jù)現(xiàn)狀進行發(fā)生條件假設，通過驗證得出高溫或高濕單一條件下不產(chǎn)生發(fā)黃，高溫+高濕的環(huán)境下經(jīng)過一段時間的反應之后才出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。對發(fā)黃物質進行光譜分析，未能進行有效識別，但通過對比測試，密封條硫化程度的提高有助于抑制發(fā)黃現(xiàn)象，銅片測試達到1級時，發(fā)黃現(xiàn)象可有效改善。改善方向有以下3個。

（1）通過提高擠出烘箱溫度（20℃以上）來改善硫化程度，銅片測試達到1級。

（2）改善膠料配方硫磺比例，硫磺用量由1.8份減至1.7份。

（3）在前2個條件下，通過降低壓縮負荷來減少與車體的壓力作用，耐污染發(fā)黃的問題可以得到進一步改善。