汽车天窗密封条被鸟啄问题优化及设计研究

陈涛,周广勤

摘要: 本文主要针对某车型天窗密封条，车辆在停车场放置时密封条被鸟啄问题进行分析，优化天窗密封条的材料组成，来解决车辆在停放过程中，天窗密封条被鸟啄破的问题，防止因密封条破损出现漏水和风噪等问题，以满足客户的安全和舒适性需求。

关键词：汽车 天窗 密封条 鸟啄 漏水

前言随着天窗在汽车上的广泛应用，除了功能越来越人性化、自动化和智能化以外，天窗的面积也越来大，全景天窗的配置已经属于家庭轿车的标准配置。由于天窗面积增大，天窗与车顶钣金接触位置的密封条的总长度也随之加长。本文针对某车型天窗在车辆停放过程中天窗密封条被鸟啄破的问题，分析了鸟啄密封条的可能原因，研究了密封条的材料组成及结构特点，进而对密封条的材料组成进行优化，提升天窗密封条对鸟类的驱赶能力，解决密封条被鸟啄的问题。

1．问题来源

某车型在停车场停放过程中，天窗密封条被鸟类啄破，如图1。此处密封条是天窗导轨运行区域，在满足天窗开启和关闭的功能同时，密封条主要起到防止外部水源进入车内的作用。一旦此处密封条破损后，不但会影响天窗的开启和关闭功能，还会存在漏水和风噪的质量风险。对缺陷车辆进行开启和关闭天窗的功能验证，发现天窗导轨在运行到密封条破损处，会出现异响，令人烦躁，同时在导轨的挤压力和纵向力作用下，破损的天窗密封条会进一步被破坏。在通过淋雨测试过程中，进入天窗排水系统的雨量远超标准要求，在特定工况下，如暴雨情况下，车辆行走在倾斜或碎石路面，雨水有很大概率进入天窗的干区，进而打湿顶衬。以上问题会对客户造成很大困扰和抱怨，影响客户的驾驶感受。

图1

2．原因分析

车辆停放在海边、林区附近或鸟类经常出没的地区，部分鸟类会落在车顶上休息并啄破密封条，根据仔细的排查和分析，发现有一种名叫夜莺的鸟类最喜欢啄天窗密封条。为满足天窗各项功能的需要，天窗密封条被设计为中空的泡管型密封条，单侧厚度仅为1mm，如图2，且天窗密封条的材料为EPDM(三元乙丙橡胶)，此种材料的特性比较柔软，鸟啄后密封条极易容易出现大面积孔洞破损。分析天窗密封条主要材料为EPDM(三元乙丙橡胶)，EPDM基本配合体系：生胶，炭黑，石蜡油，碳酸钙，分散剂、活性剂（主要是一些醇类物质），经过硫化体系：硫磺，促进剂（二硫代氨基甲酸盐类，噻唑类，秋兰姆类，次黄酰胺类），发泡剂等工艺，制成密封条。

经过对材料和工艺流程分析和评估，在EPDM基本配合体系中，没有能对鸟类产生吸引的物质。在硫化体系中，噻唑类本身具有苦味，二硫代氨基甲酸盐类、次黄酰胺类也未有能吸引鸟类方面的报告。最终评估结论为：本次啄破天窗密封条的事件，是个别鸟类的特殊习性，并非材料气味吸引所致。但需要从设计角度研究驱赶鸟类的方法，防止鸟类对密封条的破坏。

图2

3．密封条优化设计

为达到驱赶鸟类的目的，对现有驱鸟类药物统计发现，可以考虑增加驱鸟类物质在产品中，此类产品可以缓慢持久的释放出一种影响禽鸟神经系统、呼吸系统的特殊清香气味，鸟雀闻后即会飞走，在其记忆期内不会在回来，通过调节不同剂量的添加物来和材料搭配生产出的产品，可以产生不同的驱鸟效果。进而寻求一种驱鸟类产品，不仅对鸟的一种感觉器官起作用，而是从视觉，触觉，味觉，嗅觉等5种同时起作用来退治飞鸟，而且不会出现有害鸟类适应驱鸟剂而减少效果的现象，并且该产品对人畜无害，是一种绿色环保型驱鸟产品。

常见驱鸟剂的有效成分及其安全性，通过正交试验筛选出最佳的驱鸟成分组合，为驱鸟剂成分研究及合理搭配提供参考依据。综合GC-MS，IR，1H-NMR，XRF等方法对常见的11种驱鸟剂进行定性定量检测，并以灰鸽子为研究对象，选取有效成分邻氨基苯甲酸甲酯、肉桂醛、樟脑油及辅助成分脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-3)进行4因素4水平的正交试验，验证不同效应因子的驱避效果，结果从11种驱鸟剂中共检测出30种成分,包含了13种有效成分和17种辅助成分，正交试验结果显示，不同驱鸟剂组合对灰鸽子的驱避保有率在23.27%-84.91%，对驱鸟有效性的影响排序为:邻氨基苯甲酸甲酯〉肉桂醛〉樟脑油〉AEO-3，其中邻氨基苯甲酸甲酯对驱鸟有效性的影响达显著水平(P〈0.05)，而樟脑油与AEO-3对驱鸟效果的影响不显著(P〉0.05)，最佳的驱鸟剂组合为邻氨基苯甲酸甲酯45 m L/L,，其驱避保有率为84.91%.

在密封条的生产过程中，从胶料准备开始，前期的A炼,B炼属于各组分共混分散过程，主要的交联反应发生在微波热空气硫化这一过程中，在这个过程中橡胶分子链不饱和键与硫原子发生交联反应，形成稳定的交联键。

经过讨论和评估，在保证密封条结构和厚度不做调整的前提下，优化密封条的原材料配方，在产品生产时，加入适量的甲酸甲酯制作实验样件，进行方案的可行性验证：即生产天窗密封条时，在胶料内添加适量甲酸甲酯，通过正常工艺制作天窗密封条验证零件。

4．优化后与优化前对比

天窗密封条优化后，在鸟类活动频繁的时间段，将实验用的密封条放在车上并将车辆置于鸟啄车辆区域，一共分为10组同时进行，其他条件因素不做改变，每月跟踪一下密封条状态，经过实际验证三个月，10组天窗密封条均未出现被鸟啄的情况，以上实验足以证明，在密封条材料内增加甲酸甲酯，可以有效驱逐鸟类，防止胶条被啄破。

其中，酯类物质与EPDM相容性不好，易析出，工艺控制要求较高，且因为挥发的原因，气味在30日后有变淡趋势。而且目前各整车厂对气味评审都有有不同的标准，在一定的温度时间处理后，由专门培训过的气味员闻气味并打分。应用方案前，要评估此类产品在整车的位置并确保产品气味浓度满足整车气味标准要求。

5．结论

本文基于车辆在停车场放置时密封条被鸟啄问题，通过对材料和制作工艺的分析和评估，采用优化原材料配方控制，通过气味来达到驱赶鸟类的目的，可有效的防止了密封条被鸟类破坏，保证了汽车天窗密封条的完整，消除了客户因为天窗密封条破损而导致车辆漏水及风噪等缺陷的抱怨。

参考文献：

[1] 黄燕敏 《基于防止分析的轿车车门密封条结构改进研究》[D].上海.上海交通大学.2010.

[2] 赵永健，崔国发，刘润泽，曲宏，黄三祥,《常见驱鸟剂成分检测与最佳组合初探》，南方农业学报.2016.

[3] 黄燕敏，郭永进，周致宏 《轿车导槽密封条的计算机防止与结构改进研究》[J]. 汽车技术.2011.