汽车用橡胶材料与涂层接触污染测试方法的探讨

李 欣，郑岩青，彭 军

(广州合成材料研究院有限公司，广东广州510665)

汽车上很多部件都需要使用橡胶材料，除轮胎外，常见的还有汽车雨刮、车框用密封条、车门密封条、密封圈、刹车垫片、汽车同步带、防尘罩、滤清器橡胶件等很多部件。针对这些橡胶件，国家、行业和企业都制定了相关的技术要求和试验方法。这些技术要求里包含了橡胶的常规性能，如:邵尔硬度、拉断强度、扯断伸长率、压缩永久变形、耐老化等。但当橡胶与涂层接触时，在加热、加压和光照的条件下，与橡胶接触的表面、与橡胶相邻的表面或覆盖橡胶的涂层表面上会产生污染;当有水存在时，橡胶中的组分可能被水抽出，它们可引起与这种水接触的涂层的表面污染。例如:汽车用雨刮上的雨刮条、车窗、车门用的密封条。这类橡胶件除了它本身需要满足橡胶件常规的性能外，还需要满足和涂层接触时不会对涂层造成破坏(污染)，以免造成汽车涂层外观的破坏。

目前国内对该类试验方法使用最多的检测标准是GB/T 19243 －2003《硫化橡胶或热塑性橡胶与有机材料接触污染的试验方法》［1］，该标准修改采用ISO 3865:1997［2］，很多汽车主机厂的企业标准采用的测试方法也和该标准类似。因此我们以该标准为例，着重探讨该标准的测试方法及检测过程中需要特别注意的问题。

1 试验方法的介绍

GB/T 19243 －2003 中规定了三种试验方法，方法A:接触污染和迁移污染;方法B:抽出污染;方法C:穿透污染。每种试验方法对应不同的制板方法和试验要求。由于大多数汽车用橡胶材料和涂层接触的方式多半为方法A 和方法B，因此前面两个方法，是我们这次讨论和分析的重点。

方法A 中需要考察的是接触污染和迁移污染两部分。从名称上可以看出接触污染是与橡胶直接接触的涂层表面上发生的污染，而迁移污染则是与橡胶接触的周围的涂层表面上发生的污染。方法A 的原理是橡胶件与指定的涂层接触，先受热，然后再对涂层进行热辐射。这个试验条件标准中并没有严格规定，可以只加热，也可只进行光老化，光老化的光源标准中推荐的是氙弧灯。同样其他相关的产品标准和企业标准对条件也是各有不同，但主要也是加热和光老化的组合选择。例如TPJLR.52.551《有机或装饰表面处理和装饰材料干热的变色》［3］标准中采用的组合方式为70℃热老化24h 后，再进行氙灯老化24h;再例如QC/T 643 －2000《车辆用密封条的污染性试验方法》［4］标准中采用的组合方式为80℃热老化24h 后，再进行氙灯老化16h。还有部分汽车厂企标里要求使用碳弧灯作为光老化的光源，例如日产技术标准规格NES M 0501［5］采用的是80℃热老化24h后再进行碳弧老化16h;丰田工程标准TSM5728G中的光老化条件是参照ASTM G152 的碳弧光老化条件。因此在检测中需要根据客户要求或者相关企业标准的要求。

方法B 需要考察的是与含有橡胶抽出成分的液体接触的涂层表面上发生的污染。方法B 的原理是试验液体介质经过待测橡胶件的表面，与指定的涂层接触，如果有要求再对涂层进行热辐射。这里面对液体接触橡胶件试样有两种方法，一种是B1匀速点滴法，还有一种是B2 直接浸泡法。例如TPJLR.52.552《通过提取染色的有机或装饰性抛光和装饰材料的变色》［6］这个标准就是和方法B1 的原理是类似的。

2 试验参数的控制

2.1 试样的大小

无论选择哪一种方法，首先需要注意的试验参数是橡胶件试样的大小:GB/T 19243 －2003 方法A中规定了橡胶件需裁剪成最小尺寸为12mm ×25mm 厚度均匀的矩形试样。方法B1(匀速点滴介质)中规定了橡胶件需裁剪成最小尺寸为25mm ×150mm 厚度均匀的矩形试样，方法B2(直接浸泡)中则规定了裁剪3 片试样，总质量为(5 ±0.2)g。例如福特标准FLTM BN 103 －01《涂层织物和塑料薄膜耐迁移污染和粘附性》［7］测试方法中则规定了试样的面积为50mm ×100mm;QC/T 643 －2000 中则规定了试样为2 片100mm 长的试样或与制品成型工艺条件相当的其厚度为2mm 的2 片试样。另外试样在测试前需要彻底清洗干净，必要时可使用中性清洗剂来进行清洗。特别是类似雨刮这样的橡胶件，一定要将表面残留的炭黑成分清洗干净。

2.2 涂层板的选择

其次需要注意的试验参数是涂层板的选择，例如GB/T 19243 －2003 中规定了涂层板的底材为金属或塑料板。表面涂层如果没有规定，一般选用白色的丙烯酸基烘干型磁漆。有一部分企标里面会规定使用相配套的汽车漆，例如福特标准FLTM BN 103 －01 中规定为白色未压缩无衬PVC薄膜;QC/T 643 －2000 中则规定了白色试板为一级白瓷砖150mm×150mm。

2.3 测试方法的选择

第三需要注意的试验参数是测试方法的选择，如果客户或者标准中要求按方法A 测试，则需要注意橡胶件与涂层板接触的负载条件。例如GB/T 19243 －2003 中规定的是(7 ±1)kPa 的压力对橡胶件与涂层板的组合件加压。根据裁剪橡胶件的大小可以换算出面积，最后得出负载重量。例如福特标准FLTM BN 103 －01 中则直接给出了负载重量为3.6kg;QC/T 643 －2000 中也是直接规定了加荷重物4.41N(0.45kg);TPJLR.52.551 中规定了压力为10kN/m2。另外根据要求选择加热或光老化的组合方式，具体的温度、辐照度、时间选择按照标准中给出的条件来进行。

如果客户要求按B1 法测试，则需要注意试验介质的种类和点滴的速度。GB/T 19243 －2003 中给出的试验介质为蒸馏水或稀释的乙醇;滴速为1L/24h;TPJLR.52.552 中规定了液体介质为蒸馏水，滴速为1L/24h。我们实验室采用的是下口瓶加调节阀的模式，通过调节阀控制滴速。如果是采用B2 法测试，则只需要注意试验介质的种类、体积和浸泡时间，将试样直接放入液体介质中浸泡。例如上海大众标准VDA 675 242《汽车弹性体－结构件用于测定弹性体有机材料退色性能的试验方法》［8］中的方法B 就规定了试验介质为体积比1 ∶1 的酒精和去离子水混合物，在液体体积为150cm3的玻璃烧杯，室温垂直放置超过24h。

B1 法中还需要注意的是，橡胶件和涂层板为上下搭接，搭接处放置一折叠滤纸，然后将一根棉线放置于橡胶件和涂层板上方，整个搭接试样置于30°的斜坡表面上，试验介质点滴在棉线上，然后顺着棉线流过橡胶件和涂层板。下方有试验介质收集装置。因此我们根据标准中的示意图，自行搭建了滴液装置，如图1 所示。

图1 B1 法滴液装置Fig.1 Dropping liquid device for method B1

3 试验结果的表述

试验结果的表述是通过污染的程度来评定的。GB/T 19243 －2003 中规定了三种评定污染程度的方法:(1)用目测法进行污染的定性评定;(2)用灰卡评定;(3)用反射分光光度计评定。其中方法(1)和(2)广泛应用于大部分的产品标准和企业标准。例如QC/T 643 －2000 中结果的评定就采用的是方法(1)，目测观察试板上是否留有何种颜色的污染轮廓。

4 典型的试验数据

(1)按照QC/T 643 －2000 的标准进行测试，底材选用的是一级白瓷砖，测试条件为荷重4.41N，80℃热老化24h 后，再进行氙灯老化16h(黑板温度63℃)。其结果评定为:试板上未出现试样的污染轮廓。如图2 所示。

图2 试验后的样板表面Fig.2 The surface of panels after testing

(2)按照GB/T 19243 －2003 的A 法进行测试，底材选用的是白色丙烯酸磁漆试板，测试条件为荷重7kPa，根据客户要求，选择90℃、120h 加热处理(只加热，不光照)。其结果评定为:接触染色灰卡评级2 级。如图3 所示。

图3 试验后的样板表面Fig.3 The surface of panels after testing

从图3 中我们可以清晰地看到，黑色橡胶件与白色涂料板接触的部分，出现了非常明显染色现象，而接触部分的四周并无染色现象发生。

(3)按照TPJLR.52.551(耐迁移污染)进行测试，测试底材选用的是白色丙烯酸磁漆试板，耐迁移污染的测试条件为荷重10kN/m2，根据客户要求，选择70℃热老化24h 后，再进行氙灯老化24h。其结果评定为:接触污染灰卡评级5 级;迁移污染灰卡评级3 级。如图4 所示。

图4 试验后的样板表面Fig.4 The surface of panels after testing

图4 为接触表面的局部放大图，从图中我们可以看到，橡胶件与板面直接接触的部位，无变色现象，因此接触污染灰卡评级为5 级，但接触部位的四周有明显的黑色印记，因此迁移污染灰卡评级为3级。这与图3 中的结果是相反的情况。

(4)按照TPJLR. 52.552(滴水染色)进行测试，测试底材选用的是白色丙烯酸磁漆试板，液体介质为蒸馏水，以1L/24h 的速度滴到橡胶试件上，再进行氙灯老化8h。其结果评定为:抽出污染(滴水染色)灰卡评级5 级。如图5 所示。

图5 试验后的样板表面Fig.5 The surface of panels after testing

5 结语

目前，越来越多的汽车用橡胶材料都需要检测该项目，也有越来越多不同的标准来规范该试验项目。因此怎样快速准确地进行该项目测试是我们的目标。从文中列举的试验参数及试验结果评定来看，只要我们按照标准的要求，选择好合适的方法和参数，必要的时候，根据要求，将部分条件换算成常规参数，例如给出的载荷是压强，我们就可以根据试样面积，换算载荷重量。并且在目测评价或灰卡评价中，尽可能地排除人为主观因素。

所以在我们日常检测的过程中需要注意上述文中提及注意的问题，确保试验的准确性，遇到平行试样结果不统一的时候，需追溯整个试验过程，找出原因。

［1］GB/T 19243 -2003 硫化橡胶或热塑性橡胶与有机材料接触污染的试验方法［S］.

［2］ISO 3865:1997 Rubber，vulcanized or thermoplastic—Methods of test for staining in contact with organic material［S］.

［3］TPJLR.52.551 Discoloration of Organic or Decorative Finishes and Trim Materials by Dry Heat［S］.

［4］QC/T 643 -2000 车辆用密封条的污染性试验方法［S］.

［5］NES M 0501 Testing methods of staining for vulcanized rubber［S］.

［6］TPJLR.52.552 Discoloration of Organic and Decorative Finishes and Trim Materials by Extraction Staining［S］.

［7］FLTM BN 103 -01 RESISTANCE OF COATED FABRICS AND PLASTIC FILM TO MIGRATION STAINING AND BLOCKING［S］.

［8］VDA 675 242 汽车弹性体-结构件用于测定弹性体有机材料退色性能的试验方法［S］.