免底涂膠帶在汽車外飾件上的應(yīng)用

吳海霞 沙嘯敏

摘 要：在汽車外飾領(lǐng)域底涂劑是提升外飾粘接程度的有效方法，但由于底涂劑的工藝復(fù)雜且成本較高，對(duì)大多數(shù)汽車生產(chǎn)商和零部件供應(yīng)商的影響較大。文中對(duì)3M的免底涂膠帶PX5000系列進(jìn)行了多種中低表面能材料上的研究，結(jié)果證明PX5000系列是可用于汽車外飾的應(yīng)用廣泛的免底涂膠帶。

關(guān)鍵詞：丙烯酸泡棉膠帶;底涂劑;低表面能;免底涂

中圖分類號(hào)：TQ330.6+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1001-5922（2021）10-0007-03

Application of Primer-free Adhesive Tape in Automobile Exterior Decoration

Wu Haixia1， Sha Xiaomin2

（1.Passenger Car Company of SAIC Motor Corporation， Shanghai 201804， China; 2. 3M China Co.， Ltd.， Shanghai 200233， China）

Abstract：Application of primer is the effective method to improve the adhesive function in the automotive exterior area. However， due to the complex process and high cost of primers， it has a greater impact on most automotive manufacturers and component suppliers. The paper shows the study of 3M primerless tape PX5000 series on most medium and low surface energy materials. The results shows that PX5000 series is a primer-free tape with a wide range of applications for automotive exteriors.

Key words：acrylic foam tape; primer; low surface energy; primerless

丙烯酸泡棉膠帶在汽車上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，常用外飾件的固定都可以通過膠帶的方式實(shí)現(xiàn)：如：防擦條、車門護(hù)板、車身鍍鉻裝飾件、銘牌、門檻踏板、輪罩及飾條、擋雨板、車頂飾條、車身橡膠密封條及車輪平衡塊等[1]。本文對(duì)目前汽車外飾最新技術(shù)的免底涂丙烯酸泡棉膠帶的原理進(jìn)行了分析，通過對(duì)不同外飾材料上的試驗(yàn)驗(yàn)證，得出3M的PX5000系列是可用于汽車外飾的應(yīng)用廣泛的免底涂膠帶。

1 丙烯酸泡棉膠帶的發(fā)展

20世紀(jì)60年代中期，氯丁橡膠膠帶逐漸取代機(jī)械固定方式用來固定銘牌和窄飾條等汽車外飾件。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，氯丁橡膠膠帶的性能已經(jīng)滿足不了更高要求的外飾件固定。在20世紀(jì)80年代初丙烯酸泡棉膠帶逐步取代了氯丁橡膠膠帶，開始應(yīng)用于汽車外飾件的固定[2]。

2 底涂的影響

在粘附汽車外飾常用的塑料件，尤其是一些中低表面能的材料時(shí)，丙烯酸泡棉膠帶為了達(dá)到滿意的粘貼效果，一般都需要使用底涂劑，根據(jù)不同的粘結(jié)材料表面選擇合適的底涂[3]。但底涂劑的使用常常給整車制造商或者零部件供應(yīng)商帶來許多相關(guān)的問題，主要包括：①自動(dòng)化底涂設(shè)備的成本;②自動(dòng)化底涂設(shè)備的設(shè)計(jì)時(shí)間;③底涂設(shè)備的維護(hù)成本;④底涂應(yīng)用導(dǎo)致的附加勞動(dòng)力成本;⑤提高了生產(chǎn)過程的復(fù)雜性;⑥由于底涂應(yīng)用導(dǎo)致可能的較差零件質(zhì)量潛在成本;⑦與工人健康相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn);⑧與環(huán)境問題相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn);⑨底涂的成本增加。

3 免底涂膠帶的原理

通過圖1和圖2可看出，在低表面能的聚丙烯（PP）材料表面，常規(guī)的丙烯酸泡棉膠帶（簡稱AFT）無法實(shí)現(xiàn)有效粘結(jié)。當(dāng)使用底涂后，底涂能夠與粘接的聚丙烯分子之間產(chǎn)生作用力，AFT通過底涂與PP表面形成的高極性耦合作用實(shí)現(xiàn)粘接。免底涂膠帶具有全新的不同的膠層體系，能直達(dá)PP材料表面，在膠層和PP之間形成的分子間作用力能實(shí)現(xiàn)免底涂膠帶在PP材料表面的粘接。

4 3M免底涂膠帶PX5000系列

PX5000系列是3M公司推出的第二款針對(duì)外飾件應(yīng)用的免底涂膠帶，2015年上市，采用了專門針對(duì)低表面能塑料（TPO，PP/EPDM，PP）開發(fā)的膠粘劑，能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的雙面免底涂功能，能夠在低表面能（LSE）塑料和中表面能（MSE）油漆面上提供很好的初始粘結(jié)力以及優(yōu)秀的最終粘結(jié)效果。PX5000系列免底涂膠帶的雙面可粘貼材料推薦表如表1所示。

5 3M免底涂膠帶PX5000系列的驗(yàn)證

為了驗(yàn)證3M免底涂膠帶PX5000的粘結(jié)效果，本文選取PX5008膠帶，基材選取外飾件經(jīng)常用到的PP+EPDM+T30（聚丙烯/三元乙丙橡膠共混材料）、ABS（ 丙烯腈/丁二烯/苯乙烯共聚物）、ASA（丙烯酸-苯乙烯-丙烯睛）、PC/ABS（聚碳酸酯/丙烯腈/丁二烯/苯乙烯）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、PA66（聚酰胺 66）等6種材料，進(jìn)行了常溫、熱老化（90℃ 240h）、濕熱老化（70℃±2℃，95%RH，240h ）、低溫老化（-40℃，48h）等不同條件下的各種性能測(cè)試。

5.1 90°剝離強(qiáng)度測(cè)試

5.1.1 90°剝離強(qiáng)度制樣及試驗(yàn)方法

在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下，制備寬25mm，長200mm的膠帶樣品。為保證膠帶在剝離時(shí)不被拉伸變形，在膠帶的敞開面上貼附高強(qiáng)度的鋁箔后，用6.5kg的滾輪以500mm/min的速度在鋁箔表面往復(fù)滾壓一次。根據(jù)不同的試驗(yàn)要求進(jìn)行老化存放后，按照?qǐng)D4的90°剝離強(qiáng)度試驗(yàn)示意圖進(jìn)行測(cè)試。

5.1.2 90°剝離強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

圖5為3M的PX5008膠帶在不同材料表面的900剝離強(qiáng)度數(shù)據(jù)圖。從圖中可看出，在初始條件及各老化條件后，各種材料上的剝離強(qiáng)度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。在常溫條件下（室溫72h），除ASA材料表面剝離強(qiáng)度稍低（26N/cm）外，其余各材料表面的剝離強(qiáng)度均超過了30N/cm，達(dá)到了很高的初始剝離強(qiáng)度性能。熱老化和低溫老化對(duì)剝離強(qiáng)度的影響不大。經(jīng)過70℃±2℃，95%RH，240h的高溫高濕老化后，除ASA和PMMA板上的剝離強(qiáng)度有所上升外，其余各種材料上的剝離強(qiáng)度均有不同程度的下降，表明高溫高濕老化條件對(duì)丙烯酸泡棉膠帶的剝離強(qiáng)度影響較大。

5.2 剪切強(qiáng)度測(cè)試

5.2.1 剪切強(qiáng)度制樣及測(cè)試方法

參考圖6的示意圖，使用2塊尺寸為25mm×100mm的樣板，粘貼膠帶樣品尺寸為25mm×25mm，用6.5kg的滾輪以500mm/min的速度沿樣板長度方向往復(fù)滾壓一次。根據(jù)不同的試驗(yàn)要求進(jìn)行老化存放后，完成剪切強(qiáng)度測(cè)試。

5.2.2 剪切強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果

從圖7可看出，在全部滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，PX5008膠帶在ASA材料表面上的初始剪切強(qiáng)度要低于其它材料表面。經(jīng)過高溫?zé)崂匣?，所有材料上的剪切?qiáng)度相對(duì)于常溫條件下（室溫72h）均有了不同程度的提高。高溫高濕老化對(duì)剪切強(qiáng)度的影響沒有明顯變化趨勢(shì)。低溫老化對(duì)剪切強(qiáng)度的影響不大。

5.3 靜態(tài)剪切強(qiáng)度測(cè)試

按照?qǐng)D8的示意圖對(duì)PX5008膠帶在各種材料表面上進(jìn)行了常溫和高溫下（70℃）的靜態(tài)剪切強(qiáng)度測(cè)試，懸掛不同質(zhì)量的砝碼進(jìn)行一段時(shí)間測(cè)試后，位移距離均滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 結(jié)語

隨著丙烯酸泡棉膠帶粘結(jié)部件在汽車設(shè)計(jì)過程中被使用的頻率越來越高，能夠簡化使用過程，在中低表面能材料上直接粘接使用的免底涂膠帶將會(huì)越來越被推薦使用。本文通過對(duì)免底涂膠帶原理的分析以及對(duì)3M PX5008膠帶在各種汽車外飾常用材料上的試驗(yàn)驗(yàn)證，得出3M PX5000系列是可用于汽車外飾的應(yīng)用廣泛的免底涂膠帶，目前已在上汽乘用車的一些外飾件上得到了應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]方瀟勇.丙烯酸泡棉膠帶在汽車結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的應(yīng)用[J].汽車工程師，2011（2）：56-58.

[2]趙海龍.丙烯酸泡棉膠帶在汽車上的應(yīng)用[J].工藝與裝備，2015（3）：51-53.

[3]陳曉峰，林秀玲，潘志宏，等.如何提高雙面膠帶在外飾零件的粘接效果[J].上海汽車，2011（9）：50-52.