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摘 要：在汽车外饰领域底涂剂是提升外饰粘接程度的有效方法，但由于底涂剂的工艺复杂且成本较高，对大多数汽车生产商和零部件供应商的影响较大。文中对3M的免底涂胶带PX5000系列进行了多种中低表面能材料上的研究，结果证明PX5000系列是可用于汽车外饰的应用广泛的免底涂胶带。
关键词：丙烯酸泡棉胶带;底涂剂;低表面能;免底涂
中图分类号：TQ330.6+5 文献标识码：A 文章编号：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
丙烯酸泡棉胶带在汽车上的应用相当广泛，常用外饰件的固定都可以通过胶带的方式实现：如：防擦条、车门护板、车身镀铬装饰件、铭牌、门槛踏板、轮罩及饰条、挡雨板、车顶饰条、车身橡胶密封条及车轮平衡块等[1]。本文对目前汽车外饰最新技术的免底涂丙烯酸泡棉胶带的原理进行了分析，通过对不同外饰材料上的试验验证，得出3M的PX5000系列是可用于汽车外饰的应用广泛的免底涂胶带。
1 丙烯酸泡棉胶带的发展
20世纪60年代中期，氯丁橡胶胶带逐渐取代机械固定方式用来固定铭牌和窄饰条等汽车外饰件。随着汽车工业的发展，氯丁橡胶胶带的性能已经满足不了更高要求的外饰件固定。在20世纪80年代初丙烯酸泡棉胶带逐步取代了氯丁橡胶胶带，开始应用于汽车外饰件的固定[2]。
2 底涂的影响
在粘附汽车外饰常用的塑料件，尤其是一些中低表面能的材料时，丙烯酸泡棉胶带为了达到满意的粘贴效果，一般都需要使用底涂剂，根据不同的粘结材料表面选择合适的底涂[3]。但底涂剂的使用常常给整车制造商或者零部件供应商带来许多相关的问题，主要包括：①自动化底涂设备的成本;②自动化底涂设备的设计时间;③底涂设备的维护成本;④底涂应用导致的附加劳动力成本;⑤提高了生产过程的复杂性;⑥由于底涂应用导致可能的较差零件质量潜在成本;⑦与工人健康相关的潜在风险;⑧与环境问题相关的潜在风险;⑨底涂的成本增加。
3 免底涂胶带的原理
通过图1和图2可看出，在低表面能的聚丙烯（PP）材料表面，常规的丙烯酸泡棉胶带（简称AFT）无法实现有效粘结。当使用底涂后，底涂能够与粘接的聚丙烯分子之间产生作用力，AFT通过底涂与PP表面形成的高极性耦合作用实现粘接。免底涂胶带具有全新的不同的胶层体系，能直达PP材料表面，在胶层和PP之间形成的分子间作用力能实现免底涂胶带在PP材料表面的粘接。
4 3M免底涂胶带PX5000系列
PX5000系列是3M公司推出的第二款针对外饰件应用的免底涂胶带，2015年上市，采用了专门针对低表面能塑料（TPO，PP/EPDM，PP）开发的胶粘剂，能实现产品的双面免底涂功能，能够在低表面能（LSE）塑料和中表面能（MSE）油漆面上提供很好的初始粘结力以及优秀的最终粘结效果。PX5000系列免底涂胶带的双面可粘贴材料推荐表如表1所示。
5 3M免底涂胶带PX5000系列的验证
為了验证3M免底涂胶带PX5000的粘结效果，本文选取PX5008胶带，基材选取外饰件经常用到的PP+EPDM+T30（聚丙烯/三元乙丙橡胶共混材料）、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种材料，进行了常温、热老化（90℃ 240h）、湿热老化（70℃±2℃，95%RH，240h ）、低温老化（-40℃，48h）等不同条件下的各种性能测试。
5.1 90°剥离强度测试
5.1.1 90°剥离强度制样及试验方法
在标准环境下，制备宽25mm，长200mm的胶带样品。为保证胶带在剥离时不被拉伸变形，在胶带的敞开面上贴附高强度的铝箔后，用6.5kg的滚轮以500mm/min的速度在铝箔表面往复滚压一次。根据不同的试验要求进行老化存放后，按照图4的90°剥离强度试验示意图进行测试。 5.1.2 90°剥离强度测试结果
图5为3M的PX5008胶带在不同材料表面的900剥离强度数据图。从图中可看出，在初始条件及各老化条件后，各种材料上的剥离强度均满足标准要求。在常温条件下（室温72h），除ASA材料表面剥离强度稍低（26N/cm）外，其余各材料表面的剥离强度均超过了30N/cm，达到了很高的初始剥离强度性能。热老化和低温老化对剥离强度的影响不大。经过70℃±2℃，95%RH，240h的高温高湿老化后，除ASA和PMMA板上的剥离强度有所上升外，其余各种材料上的剥离强度均有不同程度的下降，表明高温高湿老化条件对丙烯酸泡棉胶带的剥离强度影响较大。
5.2 剪切强度测试
5.2.1 剪切强度制样及测试方法
参考图6的示意图，使用2块尺寸为25mm×100mm的样板，粘贴胶带样品尺寸为25mm×25mm，用6.5kg的滚轮以500mm/min的速度沿样板长度方向往复滚压一次。根据不同的试验要求进行老化存放后，完成剪切强度测试。
5.2.2 剪切强度测试结果
从图7可看出，在全部满足标准要求的情况下，PX5008胶带在ASA材料表面上的初始剪切强度要低于其它材料表面。经过高温热老化后，所有材料上的剪切强度相对于常温条件下（室温72h）均有了不同程度的提高。高温高湿老化对剪切强度的影响没有明显变化趋势。低温老化对剪切强度的影响不大。
5.3 静态剪切强度测试
按照图8的示意图对PX5008胶带在各种材料表面上进行了常温和高温下（70℃）的静态剪切强度测试，悬挂不同质量的砝码进行一段时间测试后，位移距离均满足产品标准要求。
6 结语
随着丙烯酸泡棉胶带粘结部件在汽车设计过程中被使用的频率越来越高，能够简化使用过程，在中低表面能材料上直接粘接使用的免底涂胶带将会越来越被推荐使用。本文通过对免底涂胶带原理的分析以及对3M PX5008胶带在各种汽车外饰常用材料上的试验验证，得出3M PX5000系列是可用于汽车外饰的应用广泛的免底涂胶带，目前已在上汽乘用车的一些外饰件上得到了应用。
参考文献
[1]方潇勇.丙烯酸泡棉胶带在汽车结构优化方面的应用[J].汽车工程师，2011（2）：56-58.
[2]趙海龙.丙烯酸泡棉胶带在汽车上的应用[J].工艺与装备，2015（3）：51-53.
[3]陈晓峰，林秀玲，潘志宏，等.如何提高双面胶带在外饰零件的粘接效果[J].上海汽车，2011（9）：50-52.
关键词：丙烯酸泡棉胶带;底涂剂;低表面能;免底涂
中图分类号：TQ330.6+5 文献标识码：A 文章编号：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
丙烯酸泡棉胶带在汽车上的应用相当广泛，常用外饰件的固定都可以通过胶带的方式实现：如：防擦条、车门护板、车身镀铬装饰件、铭牌、门槛踏板、轮罩及饰条、挡雨板、车顶饰条、车身橡胶密封条及车轮平衡块等[1]。本文对目前汽车外饰最新技术的免底涂丙烯酸泡棉胶带的原理进行了分析，通过对不同外饰材料上的试验验证，得出3M的PX5000系列是可用于汽车外饰的应用广泛的免底涂胶带。
1 丙烯酸泡棉胶带的发展
20世纪60年代中期，氯丁橡胶胶带逐渐取代机械固定方式用来固定铭牌和窄饰条等汽车外饰件。随着汽车工业的发展，氯丁橡胶胶带的性能已经满足不了更高要求的外饰件固定。在20世纪80年代初丙烯酸泡棉胶带逐步取代了氯丁橡胶胶带，开始应用于汽车外饰件的固定[2]。
2 底涂的影响
在粘附汽车外饰常用的塑料件，尤其是一些中低表面能的材料时，丙烯酸泡棉胶带为了达到满意的粘贴效果，一般都需要使用底涂剂，根据不同的粘结材料表面选择合适的底涂[3]。但底涂剂的使用常常给整车制造商或者零部件供应商带来许多相关的问题，主要包括：①自动化底涂设备的成本;②自动化底涂设备的设计时间;③底涂设备的维护成本;④底涂应用导致的附加劳动力成本;⑤提高了生产过程的复杂性;⑥由于底涂应用导致可能的较差零件质量潜在成本;⑦与工人健康相关的潜在风险;⑧与环境问题相关的潜在风险;⑨底涂的成本增加。
3 免底涂胶带的原理
通过图1和图2可看出，在低表面能的聚丙烯（PP）材料表面，常规的丙烯酸泡棉胶带（简称AFT）无法实现有效粘结。当使用底涂后，底涂能够与粘接的聚丙烯分子之间产生作用力，AFT通过底涂与PP表面形成的高极性耦合作用实现粘接。免底涂胶带具有全新的不同的胶层体系，能直达PP材料表面，在胶层和PP之间形成的分子间作用力能实现免底涂胶带在PP材料表面的粘接。
4 3M免底涂胶带PX5000系列
PX5000系列是3M公司推出的第二款针对外饰件应用的免底涂胶带，2015年上市，采用了专门针对低表面能塑料（TPO，PP/EPDM，PP）开发的胶粘剂，能实现产品的双面免底涂功能，能够在低表面能（LSE）塑料和中表面能（MSE）油漆面上提供很好的初始粘结力以及优秀的最终粘结效果。PX5000系列免底涂胶带的双面可粘贴材料推荐表如表1所示。
5 3M免底涂胶带PX5000系列的验证
為了验证3M免底涂胶带PX5000的粘结效果，本文选取PX5008胶带，基材选取外饰件经常用到的PP+EPDM+T30（聚丙烯/三元乙丙橡胶共混材料）、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种材料，进行了常温、热老化（90℃ 240h）、湿热老化（70℃±2℃，95%RH，240h ）、低温老化（-40℃，48h）等不同条件下的各种性能测试。
5.1 90°剥离强度测试
5.1.1 90°剥离强度制样及试验方法
在标准环境下，制备宽25mm，长200mm的胶带样品。为保证胶带在剥离时不被拉伸变形，在胶带的敞开面上贴附高强度的铝箔后，用6.5kg的滚轮以500mm/min的速度在铝箔表面往复滚压一次。根据不同的试验要求进行老化存放后，按照图4的90°剥离强度试验示意图进行测试。 5.1.2 90°剥离强度测试结果
图5为3M的PX5008胶带在不同材料表面的900剥离强度数据图。从图中可看出，在初始条件及各老化条件后，各种材料上的剥离强度均满足标准要求。在常温条件下（室温72h），除ASA材料表面剥离强度稍低（26N/cm）外，其余各材料表面的剥离强度均超过了30N/cm，达到了很高的初始剥离强度性能。热老化和低温老化对剥离强度的影响不大。经过70℃±2℃，95%RH，240h的高温高湿老化后，除ASA和PMMA板上的剥离强度有所上升外，其余各种材料上的剥离强度均有不同程度的下降，表明高温高湿老化条件对丙烯酸泡棉胶带的剥离强度影响较大。
5.2 剪切强度测试
5.2.1 剪切强度制样及测试方法
参考图6的示意图，使用2块尺寸为25mm×100mm的样板，粘贴胶带样品尺寸为25mm×25mm，用6.5kg的滚轮以500mm/min的速度沿样板长度方向往复滚压一次。根据不同的试验要求进行老化存放后，完成剪切强度测试。
5.2.2 剪切强度测试结果
从图7可看出，在全部满足标准要求的情况下，PX5008胶带在ASA材料表面上的初始剪切强度要低于其它材料表面。经过高温热老化后，所有材料上的剪切强度相对于常温条件下（室温72h）均有了不同程度的提高。高温高湿老化对剪切强度的影响没有明显变化趋势。低温老化对剪切强度的影响不大。
5.3 静态剪切强度测试
按照图8的示意图对PX5008胶带在各种材料表面上进行了常温和高温下（70℃）的静态剪切强度测试，悬挂不同质量的砝码进行一段时间测试后，位移距离均满足产品标准要求。
6 结语
随着丙烯酸泡棉胶带粘结部件在汽车设计过程中被使用的频率越来越高，能够简化使用过程，在中低表面能材料上直接粘接使用的免底涂胶带将会越来越被推荐使用。本文通过对免底涂胶带原理的分析以及对3M PX5008胶带在各种汽车外饰常用材料上的试验验证，得出3M PX5000系列是可用于汽车外饰的应用广泛的免底涂胶带，目前已在上汽乘用车的一些外饰件上得到了应用。
参考文献
[1]方潇勇.丙烯酸泡棉胶带在汽车结构优化方面的应用[J].汽车工程师，2011（2）：56-58.
[2]趙海龙.丙烯酸泡棉胶带在汽车上的应用[J].工艺与装备，2015（3）：51-53.
[3]陈晓峰，林秀玲，潘志宏，等.如何提高双面胶带在外饰零件的粘接效果[J].上海汽车，2011（9）：50-52.