汽車密封條脫膠問題的分析和研究

袁軍 孫超

上汽大眾汽車有限公司 上海市 201805

1 引言

橡膠密封條普遍使用于汽車之中起到密封與抗噪的作用，常見的有門頭道密封條、天窗密封條、行李箱密封條、引擎艙密封條等。這些密封條與車身連接的方式有膠接、嵌入、卡接等多種方式。但是在密封性要求較高的位置，嵌入以及卡接的方式并不能滿足要求，如門頭道密封條與天窗密封條。此時只能使用膠接的方式將密封條固定在車門和天窗上。但是，往往會由于受到多種因素的影響，使得膠接的方式不是非常的可靠，進而導致脫膠問題的發生，甚至密封條大面積脫落。

2 研究范圍和意義

本文以車門上的頭道密封條為例，從密封條安裝的工藝過程以及脫膠產生的機理進行分析，找出其中影響密封條脫膠問題的關鍵因素，并針對每一條因素給出了相應的解決措施與建議。為今后分析密封條脫膠這一問題提供了明確的分析方向與解決辦法，從而不斷的降低客戶對密封條脫膠問題的抱怨。

3 工藝過程和機理分析

門頭道密封條即是車門內板上的密封條，與側框密封條配合使用，共同起到密封作用，進而可以防止水從車輛外部進入車內、降低風噪的進入、使車廂處于正壓狀態等[1]。圖1中，門內板四周的一圈藍色線條即為門頭道密封條，該密封條是通過3M膠帶黏貼在帶有油漆的鈑金上的。

圖1 門密封條

脫膠的原因，簡單的說就是致使密封條與門鈑金間脫開的力大于了3M膠帶的粘帖力。在門處于常規的關閉或者開啟的狀態下，密封條不會受到外力。但是在門關閉的時候，門頭道密封條與車身接觸的一瞬間，密封條會受到一個從車身內測向外的橫向剪切力，如果這個力大于此時3M膠帶的粘帖力，則脫膠就會在這個時候發生[2]。從更長的時間軸上看，脫膠問題更多的會出現在車輛剛剛下線的時候，如果車輛剛下線的這段時間內并沒有發生脫膠的問題話，則在用戶使用的很長一段時間內都不太會發生脫膠的抱怨。而由于長時間使用3M膠帶老化而出現的脫膠問題則不在本文的研究范圍之內。

3M膠帶本身的特性，是分析脫膠問題的關鍵切入點。下面將從膠帶的寬度與厚度、溫度、壓力、黏貼時間這幾個方面對黏貼力的影響進行闡述。

3.1 膠帶的寬度與厚度

3M膠帶常見的厚度有0.4mm、0.8mm、1.2mm、1.5mm，寬度則是可以根據實際需要進行選擇。不難理解所使用的膠帶越寬越厚則黏貼的效果越好，但是這也意味著成本的增加。

圖2 膠帶厚度與黏貼效果

3.2 溫度與壓力對黏貼效果的影響

3M膠帶正常工作溫度為18℃-40℃（原則上越靠近中位值活性越強），如黏貼時的工作溫度偏離較大則會造成黏貼力不夠。3M膠帶的黏貼效果除了與溫度相關，與黏貼時的設備壓力以及壓緊時間也是相關的，原則上壓緊設備的壓力越大，壓緊的時間越長，則3M膠帶與鈑金間的黏貼力也會越大。如果壓緊力過小壓緊時間過短的話，3M膠帶與車身鈑金是無法有效地粘合的。圖3中所示，為浸潤率與溫度和壓力的關系。

圖3 3M膠帶浸潤率與溫度及壓力的關系

3.3 黏貼時間對黏貼效果的影響

如下圖4中所示，隨著時間的增長，3M膠帶與門鈑金之間的黏貼力越大，最后逐漸趨于一個極限值。

圖4 3M膠帶最終黏貼強度與溫度及時間的關系

3M膠帶的失效因素分析：(1)膠帶的選擇不當，應當根據不同的黏貼表面選擇合適的膠帶類型；(2)工作問題不合適，3M膠帶在黏貼時是有一定的溫度要求的，多數情況下是由于環境溫度過低而導致膠帶失效；(3)低壓力，膠帶在黏貼時所施加的壓力不夠，致使侵潤率過低；(4)黏貼表面污染，黏貼表面被污染導致無法有效地黏合。

總裝車間的生產工藝較為復雜，其中很多過程都可能會對3M膠帶的黏貼效果產生影響。在總裝車間中和門頭道密封條直接相關的工藝流程可描述為，密封條零件上料至線邊—密封條在烘箱中進行預處理—密封條置于安裝設備之上—3M膠帶膜去除—安裝設備將密封條安裝到門上并壓緊。此外，和門相關的工藝雖然不是直接和密封條相關，但是也有可能會影響到脫膠問題的發生。而和門生產相關的工藝可描述為，主線上四門從油漆車殼上的拆卸—四門鈑金流轉至門線—門框表面清潔—頭道密封條黏貼至鈑金—內飾零件的裝配—四門流轉回主線—四門重新裝回車身并調整匹配。下文中將對這些過程中所涉及到的會影響到3M膠帶黏貼效果的因素進行分析。

4 有效控制和關鍵控制工序建議

4.1 頭道密封條直接相關的工藝

4．1．1 密封條上線至線邊

頭道密封條的尺寸相對較大，在零件運輸和上線的過程中，很多條密封條扭曲堆疊在一個包裝箱之中。而扭曲較為嚴重的點可能會會對3M膠帶的性能產生影響。因此，密封條的包裝和運輸過程中因盡量避免3M扭曲的發生。除此之外，在運輸和儲藏時還應當避免陽光直射或者溫濕度過高。

4．1．2 密封條在烘箱中預處理

使用烘箱對3M膠帶進行預處理時，烘箱的溫度應當根據所使用型號的3M膠帶進行最佳設置，且保證3M膠帶在烘箱中所處的時間足夠長，使密封條上的3M膠的活性達到最佳狀態。

4．1．3 密封條置于安裝設備之上

將密封條從安裝設備上取出安裝在安裝設備上的時間不宜過早，應盡量縮短3M膠帶從烘箱取出至黏貼到鈑金的時間。這樣才能保證3M膠帶黏貼時的溫度不會有較大的變化，從而使得黏貼時的效果最佳。

4．1．4 3M 膠帶膜去除

3M膠帶的膜去除至頭道密封條黏貼在鈑金上的時間也應當盡量縮短，如過早去除的話空氣中的灰粒又或者由于不當操作，導致3M膠帶表面被污染，黏貼效果受到影響。

4．1．5 安裝設備將密封條安裝到門上并壓緊

前文中已經介紹過壓力越大的話，3M膠帶的黏貼效果會越好。但是如果設備的壓力過大的話，門可能會產生變形。因此，設備的壓力需要控制的一定的范圍之內。另外，由于生產線節拍的問題壓緊的時間也必須控制在節拍要求之內。在產品設計之初就需要考慮到現場的工藝要求，選擇適合型號的3M膠帶。

密封條在門上的安裝位置也是有壓緊設備控制的。密封條安裝的位置偏向車內測的話，則密封條在門關閉時受到的力就會變大。安裝的位置偏外側的話則密封條很可能起不到很好的密封效果，致使漏水等問題出現。且密封條安裝與鈑金的黏合位置的型面也是有一定要求的，如果密封條安裝的位置偏離了設計位置的話，偏離位置的型面有可能不符合黏貼要求。

圖5 密封條壓緊設備

另外，需要特別注意的是，由于一些質量或者其它問題的抱怨，車門鈑金的尺寸可能會進行相應的更改。此時，需要根據最新的車門重新測試下相應的設備壓力以及密封條安裝位置是否合格。除此之外，壓力的測試應當直接測量3M膠帶與鈑金貼合處的壓力，這樣才更加具有客觀性，常用的測試方法有壓敏紙測試與Tekscan測試。

4.2 和門相關的工藝

主線上四門從油漆車殼上的拆卸、四門鈑金流轉至門線、四門流轉回主線，這幾個步驟看下來和密封條的黏貼力是沒有直接相關性的。頭道密封條黏貼至鈑金，此步驟與前文中密封條相關工藝的“安裝設備將密封條安裝到門上并壓緊”這一步驟是同一步。接下來從門框表面清潔、內飾零件的裝配、四門重新裝回車身并調整匹配這幾步來進行分析。

4．2．1 門框表面清潔

油漆車間最后的一道生產工藝為注蠟，在注蠟的過程中密封條安裝位置的表面可能會被蠟所污染，這些蠟可能是細微的并不容易被肉眼所察覺。雖然在密封條安裝前會對門表面進行清理，但是常規的擦拭方法并不能有效的擦除這些蠟漬。在密封條裝配前，需使用抹布蘸取可溶解蠟的液體進行擦拭，進而清理門框上的灰塵以及殘留蠟漬時[3]。

4．2．2 內飾零件的裝配

3M膠帶的粘貼力會隨著粘合時間的增長而變大，如果在3M膠帶的粘合力還沒有達到足夠大之前就出現了一定大小的外力大于此時的粘合力，則有可能會導致脫膠的發生。若在門內飾的裝配過程中不小心觸碰到了密封條，則有可能會導致密封條的脫膠。因為應當避免此過程中觸碰到密封條。

4．2．3 四門重新裝回車身并調整匹配

四門在重新裝回車身做匹配調整的時候，不可避免的需要將四門關閉，從而查看四門的匹配狀態。如若此時3M膠帶的黏貼力還沒有足夠大，則在門關閉時可能會致使脫膠的發生。因此，在安排門第一次關閉的工藝時，因盡可能的靠后，從而加長密封條黏貼點到門第一次關閉點之間的時間。如仍然無法滿足的話，則需要考慮加長原有的門的輸送線，又或者考慮換用其它型號的3M膠帶。

另外，原則上門與側圍之間的縫隙越小，在門關合時密封條所受到的剪切力則越大，脫膠的風險越高。因此，在做四門匹配調整的時候應當避免局部縫隙過小的情況出現。

5 實踐驗證

在途安項與科迪亞克項目的初期都遇到了密封條脫膠的問題，如圖6中所示。通過對前文中提到的工藝進行一步步的優化，最終解決了脫膠的問題。

圖6 密封條脫膠實物圖

6 結束語

通過前文的敘述可以知道，密封條脫膠問題涉及到諸多的因素。造成密封條脫膠的原因，可能是單個因素，也有可能是諸多因素共同導致的。因此，在分析密封條脫膠的原因時，需要一步步的分析，并逐步進行優化。密封條脫膠問題，在汽車的生產與制造中是一個難點問題，其所需的分析和優化周期都比較長。因此，需要汽車的生產與制造過程中，需要提前關注該問題，一旦發現該問題就應當做出快速的反應。本文以總裝車間的安裝工藝為主線，將有可能影響到密封條黏貼效果的點進行了逐個的剖析，并給出了優化建議，為后續分析該問題提供了明確的方向和方法。