温度对汽车外饰压敏胶零件黏贴性能的影响研究

陆昕悦 冯一蛟

摘 要：研究了温度对汽车外饰压敏胶零件黏贴性能的影响。包括压敏胶剥离实验、带胶字牌的剥离实验和带胶字牌的浸润率实验。实验结果表明温度对压敏胶剥离力本身呈现线性关系，但影响粘接力较小;对产品层面，受产品形状影响，温度对带胶产品的剥离力没有明显关系，对于浸润率影响更小。

关键词：压敏胶;剥离力实验;浸润率实验;汽车外饰件

中图分类号：U466  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）06-95-03

Abstract： The influence of temperature on the adhesion properties of automotive exterior pressure sensitive adhesives was studied. It includes pressure sensitive adhesive peel test， peel test with exterior part and wet-out test with exterior part. The experimental results show that temperature has a linear relationship with the peeling force of PSA， but it has little influence on the adhesive force. For the product level， the product shape does not significantly affect the peeling force of PSA， and the influence of temperature on the wettability is less. In the cold winter environment， the sticking performance can be guaranteed by keeping the actual installation environment temperature above 0 degree（℃） to room temperature range.

Keywords： Pressure sensitive adhesives; Peel test; Wet-out test; Exterior part

CLC NO.： U466  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）06-95-03

引言

在汽车生产制造中，存在很多安装的外饰字牌和标牌。由于外观需求，字牌标牌多会安装在漆面钣金上，此时的漆面钣金往往不会有任何配合结构。为了满足装配性，需要使用压敏胶将零件和漆面钣金粘贴在一起。压敏胶本身和附加到零件后的性能实验都在室温下测得，实际由于零件在安装车间会经历环境温度的波动，特别是在冬季的施工温度环境明显低于室温，施工环境温度对压敏胶和使用压敏胶的零件的安装是否影响，影响如何，需要进一步进行研究验证。

1 实验部分

1.1 实验设备及材料

选取市场销售的某厂家汽车尾部字牌，背胶选取为3M 丙烯酸压敏胶，厚度0.5mm。

实验设备为恒温实验室、电子拉力试验机、6.5KG滚轮、撬头工装、透明格子板、水性油漆笔。

1.2 实验条件

常温试验：环境温度（23±2）℃，相对湿度（50±5）%。

低温试验1：环境温度（0±2）℃，相对湿度（50±5）%。

低温试验2：环境温度（5±2）℃，相对湿度（50±5）%。

低温试验3：环境温度（10±2）℃，相对湿度（50±5）%。

低温试验4：环境温度（16±2）℃，相对湿度（50±5）%。

1.3 实验内容及方法

1.3.1 压敏胶剥离实验

在恒温实验室内设置温度23℃±2℃，相对湿度50%±5%。首先将铝箔黏贴在10*25mm的3M 丙烯酸压敏胶上，并使用6.5KG重的滚轮滚压。使用1：1的异丙醇溶液对油漆钣金面进行擦拭，并用无纺布擦干。撕除胶帶背纸，粘贴在擦干的油漆钣金面上，使用6.5KG重的滚轮按之前相同方向进行滚压。样品静置2h后，固定在拉力试验机上，将拉力试验机的下夹头插入胶带和钣金中间，上夹头放在铝箔上。夹头夹紧后以300 mm/minute的速度将胶带从头至尾剥离钣金，记录平均的剥离力。相对湿度50% ±5%不变，在低温环境（0±2）℃、（5±2）℃、（10±2）℃、（16±2）℃下重复以上实验，并记录结果。

1.3.2 带胶字牌的剥离实验

在恒温实验室内设置温度23℃±2℃，相对湿度50% ±5%。使用1：1的异丙醇溶液对油漆钣金面进行擦拭，并用无纺布擦干。选取几个字牌中的字母和数字，如“2”、“3”、“5”、“I”、“O”、“T”、“N”、“X”。撕除字符胶带背纸，粘贴在擦干的油漆钣金面上，使用6.5KG重的滚轮进行滚压。样品静置2h后，固定在拉力试验机上。将图1所示的撬头工装装在拉力试验机上，将工装尖头部位插入字符最薄弱处和钣金中间，并以300 mm/minute的速度向上将字符剥离钣金，记录最大的剥离力。相对湿度50% ±5%不变，在低温环境（0±2）℃、（5±2）℃、（10±2）℃、（16±2）℃下重复以上实验，并记录结果。

1.3.3 带胶字牌的浸润率实验

在恒温实验室内设置温度23℃ ±2℃，相对湿度50% ±5%。使用1：1的异丙醇溶液对油漆钣金面进行擦拭，并用无纺布擦干。将水性漆笔涂满整个钣金面上，静置1h晾干。选取上述实验中的字母和数字，撕除字符胶带背纸，粘贴在擦干的油漆钣金面上，使用6.5KG的滚轮进行滚压。样品静置2h后，将字符移除。使用透明格子板的小格子数来计算浸润率。浸润率（%）=实际字符背胶上黏贴到的颜色面积/背胶总面积*100%，显然浸润率比例越高黏贴性越好。相对湿度50%±5%不变，在低温环境（0±2）℃、（5±2）℃、（10±2）℃、（16±2）℃下重复以上实验，并记录结果。

2 结果分析

2.1 压敏胶剥离实验

实验测得常温（23℃）下剥离力为118N， 低溫（0℃）下剥离力为98N，总体随着温度的升高呈现一种线性趋势。也就是温度越低，胶带本身的剥离力越小，黏贴性能相对越低。但随着温度的变化，剥离力的变化不大且都高于90N，整体线性关系的斜率较小，也就是温度降低对压敏胶本身的剥离力影响有限。

2.2 带胶字牌的剥离实验

实验中产生两种剥离状态，如表1，B代表胶与钣金剥离，P代表字符与胶剥离。实验中有72%的情况是字符与胶脱离，这表明大部分字符自身和胶的黏贴力小于胶与钣金油漆面的黏贴力，本身和温度无关。

不同于胶本身，带胶字牌的剥离力没有呈现和胶一样的线性趋势，而且在不同字符之间也有明显的差异。究其原因，和字符本身的形状有一定关系。在带胶字牌的剥离实验，剥离的受力点需要选取字符的最薄弱点。最薄弱点往往是字符的最末端，比如字符“I”，受力点就是I的两个端头，但是有些字符，比如“O”，并没有明显的末端，其字符首尾相连，受力后的剥离情况较字符“I”更困难，所以显示的剥离力也就越大。

2.3 带胶字牌的浸润率实验

浸润率（%）=实际字符背胶上黏贴到的颜色面积/背胶总面积*100%，显然浸润率比例越高黏贴性越好。随着温度的变化，带胶字牌的变化不明显，也没有很好的规律性和趋势。从本质上来讲，浸润率是将钣金上漆带走的能力，当胶的黏贴性能远大于需求，就会呈现大比例的浸润率比例。

3 总结

3M 压敏胶带主要组成部分包括基材、胶粘剂、离型纸。其中基材是以纸巾或聚酯等塑料为材料，胶粘剂分为上下两层均匀涂布在上述基材上[1]。

其中，起粘接作用的一大类胶粘剂是丙烯酸类胶粘剂。相对于橡胶类胶粘剂，丙烯酸类胶粘剂拥有更好的粘接能力和粘接强度。温度的升高会使得丙烯酸类胶粘剂的流动性变好，压敏胶变软，分子间的内聚力降低，粘接力提高。

通过实验以及实验结果分析，温度对压敏胶剥离力本身呈现线性关系，但影响粘接力较小;对产品层面，受产品形状影响，温度对带胶产品的剥离力没有明显关系，对于浸润率影响更小。

在冬季天气寒冷环境下，车间实际安装环境温度保持在0℃以上到室温范围都能保证黏贴性能。不会对粘接力和剥离力产生明显影响。

参考文献

[1] 杨玉昆，吕风亭.压敏胶制品技术手册[M].北京：化学工业出版社. 2004.