免底涂膠帶在汽車外飾件上的應用

吳海霞 沙嘯敏

摘 要：在汽車外飾領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雜且成本較高，對大多數汽車生產商和零部件供應商的影響較大。文中對3M的免底涂膠帶PX5000系列進行了多種中低表面能材料上的研究，結果證明PX5000系列是可用于汽車外飾的應用廣泛的免底涂膠帶。

關鍵詞：丙烯酸泡棉膠帶;底涂劑;低表面能;免底涂

中圖分類號：TQ330.6+5 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：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用相當廣泛，常用外飾件的固定都可以通過膠帶的方式實現：如：防擦條、車門護板、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]。本文對目前汽車外飾最新技術的免底涂丙烯酸泡棉膠帶的原理進行了分析，通過對不同外飾材料上的試驗驗證，得出3M的PX5000系列是可用于汽車外飾的應用廣泛的免底涂膠帶。

1 丙烯酸泡棉膠帶的發展

20世紀60年代中期，氯丁橡膠膠帶逐漸取代機械固定方式用來固定銘牌和窄飾條等汽車外飾件。隨著汽車工業的發展，氯丁橡膠膠帶的性能已經滿足不了更高要求的外飾件固定。在20世紀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，丙烯酸泡棉膠帶為了達到滿意的粘貼效果，一般都需要使用底涂劑，根據不同的粘結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商帶來許多相關的問題，主要包括：①自動化底涂設備的成本;②自動化底涂設備的設計時間;③底涂設備的維護成本;④底涂應用導致的附加勞動力成本;⑤提高了生產過程的復雜性;⑥由于底涂應用導致可能的較差零件質量潛在成本;⑦與工人健康相關的潛在風險;⑧與環境問題相關的潛在風險;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，常規的丙烯酸泡棉膠帶（簡稱AFT）無法實現有效粘結。當使用底涂后，底涂能夠與粘接的聚丙烯分子之間產生作用力，AFT通過底涂與PP表面形成的高極性耦合作用實現粘接。免底涂膠帶具有全新的不同的膠層體系，能直達PP材料表面，在膠層和PP之間形成的分子間作用力能實現免底涂膠帶在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外飾件應用的免底涂膠帶，2015年上市，采用了專門針對低表面能塑料（TPO，PP/EPDM，PP）開發的膠粘劑，能實現產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力以及優秀的最終粘結效果。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系列的驗證

為了驗證3M免底涂膠帶PX5000的粘結效果，本文選取PX5008膠帶，基材選取外飾件經常用到的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試。

5.1 90°剝離強度測試

5.1.1 90°剝離強度制樣及試驗方法

在標準環境下，制備寬25mm，長200mm的膠帶樣品。為保證膠帶在剝離時不被拉伸變形，在膠帶的敞開面上貼附高強度的鋁箔后，用6.5kg的滾輪以500mm/min的速度在鋁箔表面往復滾壓一次。根據不同的試驗要求進行老化存放后，按照圖4的90°剝離強度試驗示意圖進行測試。

5.1.2 90°剝離強度測試結果

圖5為3M的PX5008膠帶在不同材料表面的900剝離強度數據圖。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度均滿足標準要求。在常溫條件下（室溫72h），除ASA材料表面剝離強度稍低（26N/cm）外，其余各材料表面的剝離強度均超過了30N/cm，達到了很高的初始剝離強度性能。熱老化和低溫老化對剝離強度的影響不大。經過70℃±2℃，95%RH，240h的高溫高濕老化后，除ASA和PMMA板上的剝離強度有所上升外，其余各種材料上的剝離強度均有不同程度的下降，表明高溫高濕老化條件對丙烯酸泡棉膠帶的剝離強度影響較大。

5.2 剪切強度測試

5.2.1 剪切強度制樣及測試方法

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滾壓一次。根據不同的試驗要求進行老化存放后，完成剪切強度測試。

5.2.2 剪切強度測試結果

從圖7可看出，在全部滿足標準要求的情況下，PX5008膠帶在ASA材料表面上的初始剪切強度要低于其它材料表面。經過高溫熱老化后，所有材料上的剪切強度相對于常溫條件下（室溫72h）均有了不同程度的提高。高溫高濕老化對剪切強度的影響沒有明顯變化趨勢。低溫老化對剪切強度的影響不大。

5.3 靜態剪切強度測試

按照圖8的示意圖對PX5008膠帶在各種材料表面上進行了常溫和高溫下（70℃）的靜態剪切強度測試，懸掛不同質量的砝碼進行一段時間測試后，位移距離均滿足產品標準要求。

6 結語

隨著丙烯酸泡棉膠帶粘結部件在汽車設計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越來越被推薦使用。本文通過對免底涂膠帶原理的分析以及對3M PX5008膠帶在各種汽車外飾常用材料上的試驗驗證，得出3M PX5000系列是可用于汽車外飾的應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用。

參考文獻

[1]方瀟勇.丙烯酸泡棉膠帶在汽車結構優化方面的應用[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.