某乘用車密封件對車身油漆污染研究

韋嘉祺

（廣汽乘用車有限公司 511400）

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(xué)反應(yīng), 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[1]。

本文以實(shí)際產(chǎn)品為例，針對車輛出現(xiàn)的油漆污染問題，詳細(xì)介紹了其現(xiàn)狀和調(diào)查進(jìn)展，為行業(yè)內(nèi)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(guān)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(gè)月后，準(zhǔn)備出廠時(shí)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(zhuǎn)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(jìn)行發(fā)生條件假設(shè)

(1)溫度要求：汽車停放時(shí)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(dá)31℃，車內(nèi)溫度最高可達(dá)90℃，且高溫條件下密封件會(huì)加速老化，內(nèi)部不穩(wěn)定物質(zhì)容易析出。

假設(shè)1：高溫環(huán)境下會(huì)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(zhuǎn)彎處，容易造成雨水的積累，而出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。

假設(shè)2：高濕環(huán)境下會(huì)出現(xiàn)密封件污染油漆。

（3）發(fā)生時(shí)間的差異：確認(rèn)過近1個(gè)月時(shí)間內(nèi)的下線車輛，并未發(fā)現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。

圖1 高溫+高濕的環(huán)境下出現(xiàn)發(fā)黃

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

1.3 根據(jù)發(fā)生條件假設(shè)制定驗(yàn)證方案

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

結(jié)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(shí)間（26 h）的反應(yīng)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(zhì)分析

由于車身油漆板的發(fā)黃物質(zhì)不能被有效提取，對缺陷件中帶有的發(fā)黃位置進(jìn)行光譜分析。檢查發(fā)現(xiàn)靠近排水孔位置一側(cè)，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(zhì)進(jìn)行光譜分析，確認(rèn)正常區(qū)域與變色區(qū)域的試驗(yàn)結(jié)果均為O:57.72 wt%、C:42.28 wt%，未發(fā)現(xiàn)區(qū)別，因此無法識(shí)別出發(fā)黃物質(zhì)。

圖2 發(fā)黃膠釘

2.2 故障膠條分析

從膠條本身進(jìn)行油漆污染風(fēng)險(xiǎn)分析，有3個(gè)可疑風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：涂層脫落，涂層物質(zhì)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(yīng)不充分，導(dǎo)致膠條在高溫、高濕的狀態(tài)下析出原材料。根據(jù)這3個(gè)可疑風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分別進(jìn)行驗(yàn)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(rèn)涂層沒有脫落，對故障件涂層附著力測試，即百格試驗(yàn)。確認(rèn)故障件在試驗(yàn)的膠布上涂料無明顯殘留，排除涂層脫落導(dǎo)致車身污染變色。

（2）確認(rèn)橡膠材料在擠出過程中的硫化程度。采用電解銅試驗(yàn)來檢測膠料中的游離硫含量，當(dāng)硫化不足時(shí)，膠料中的游離硫與銅板反應(yīng)導(dǎo)致接觸部位發(fā)黑[2]。測試方法：將截面和新鮮銅板接觸，并施加454.0 N壓力放置在120℃烘箱中2 h，對照電解銅結(jié)果進(jìn)行等級(jí)判斷。

檢驗(yàn)結(jié)果：電解銅結(jié)果為3級(jí)，最優(yōu)為1級(jí)狀態(tài)。

（3）確認(rèn)原材料是否反應(yīng)充分。采用大眾標(biāo)準(zhǔn)檢查水解結(jié)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(shí)材料溶解度的變化和材料析出量。

綜上，故障件膠條的各項(xiàng)測試中，均符合標(biāo)準(zhǔn)，但電解銅測試可做進(jìn)一步改善，提高硫化程度，減少物質(zhì)析出的風(fēng)險(xiǎn)。

3 改善方向

3.1 工藝參數(shù)調(diào)整對于電解銅的影響

通過表1可知，改善硫化程度，可減輕發(fā)黃程度，并不能杜絕。需要進(jìn)一步優(yōu)化配方來減少在高溫+高濕環(huán)境下膠料物質(zhì)的析出。

表1 工藝參數(shù)調(diào)整

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(jìn)劑組成，對影響發(fā)黃的硫磺進(jìn)行分析，通過對標(biāo)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(yàn)，試驗(yàn)結(jié)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(fù)荷對于發(fā)黃影響的分析

通過對實(shí)驗(yàn)條件的分析，污染試驗(yàn)需要在一定的壓力下進(jìn)行，通過對比不同的壓力即產(chǎn)品的壓縮負(fù)荷進(jìn)行對比，得出耐污染試驗(yàn)結(jié)果。

4 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)狀進(jìn)行發(fā)生條件假設(shè)，通過驗(yàn)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(shí)間的反應(yīng)之后才出現(xiàn)發(fā)黃現(xiàn)象。對發(fā)黃物質(zhì)進(jìn)行光譜分析，未能進(jìn)行有效識(shí)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(dá)到1級(jí)時(shí)，發(fā)黃現(xiàn)象可有效改善。改善方向有以下3個(gè)。

（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(dá)到1級(jí)。

（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(gè)條件下，通過降低壓縮負(fù)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(jìn)一步改善。