汽車工業(yè)中膠粘劑、密封膠的應(yīng)用

汽車工業(yè)中膠粘劑、密封膠的應(yīng)用

1粘合劑及其焊接密封技術(shù)隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展和性能要求的不斷提高，作為汽車生產(chǎn)所需的一種重要的輔助材料，粘合劑和密封膠已被廣泛使用。粘接技術(shù)在汽車制造上的應(yīng)用,不僅可以起到增強汽車結(jié)構(gòu)、緊固防銹、隔熱減振和內(nèi)外裝飾的作用,還能夠代替某些部位的焊接、鉚接等傳統(tǒng)工藝方法,實現(xiàn)相同或不同材料之間的連接,簡化生產(chǎn)工藝,優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的效果。在汽車輕量化、節(jié)能降耗、延長使用壽命和提高性能方面,膠粘劑及其粘接密封技術(shù)發(fā)揮了越來越重要的作用。用于汽車工業(yè)的膠粘劑、密封膠,有其自身的特殊性,一方面在性能上應(yīng)達(dá)到汽車質(zhì)量和使用壽命的要求,另一方面還必須滿足大批量、快節(jié)奏生產(chǎn)作業(yè)工藝的需要,應(yīng)有良好的施工工藝性及其同工藝介質(zhì)(主要是各種工藝用油)的適應(yīng)性。2醫(yī)用膠的分類從汽車整個制造過程所涉及的工作部位和功能這個角度出發(fā),可將車用膠粘劑大致分為焊裝工藝用膠、涂裝工藝用膠、內(nèi)飾件用膠、裝配件用膠、特殊工藝用膠等5大類別。現(xiàn)結(jié)合東風(fēng)汽車公司具體情況,簡單介紹各類膠粘劑在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用情況。2.1雙組分膠質(zhì)電泳漆這一類別的密封膠粘劑在焊裝工藝中代替點焊或減少焊點,起著增強結(jié)構(gòu)、密封防銹、減振降噪的作用,一般要求與油面鋼板有良好的附著性。由于各工位均無專門的加熱固化設(shè)備,需要在車身油漆工藝條件下固化,所以要求既不能受清洗液、磷化液影響,也不能影響電泳漆質(zhì)量,其主要品種有:(1)折邊膠:用在車門、發(fā)動機罩蓋、行李箱蓋等卷邊結(jié)構(gòu)處,其粘接強度高,已完全取代點焊結(jié)構(gòu)。這一膠種目前普遍采用單組分環(huán)氧樹脂膠,單車用量約為200g。(2)點焊密封膠:預(yù)先涂布在鋼板焊接的搭接部位,點焊后填實縫隙,保證密封,防止銹蝕。對于那些裝配后被遮蔽而難以涂布焊縫密封膠的部位,點焊密封膠更是不可缺少。(3)膨脹減振膠:在車門內(nèi)外板之間、車身外覆蓋件與加強筋之間常常用到這類膠。它一般由合成橡膠或樹脂添加發(fā)泡劑而成,經(jīng)過固化膨脹,能將覆蓋件同加強筋結(jié)合為一體,起到減振降噪的作用。東風(fēng)EQ1030車型單車用膠量在400g左右。2.2高壓涂膠工藝性能涂裝工藝用膠雖品種不多,卻是汽車上用量最大的一類。單車用量:卡車約2kg,轎車在5kg以上。主要有焊縫密封膠和抗石擊涂料,其基材成分都為PVC塑溶膠,2者雖然在性能上各有側(cè)重,但工藝上都要求能夠通過高壓涂膠設(shè)備實施機械化涂布或噴涂,相比較而言:(1)焊縫密封膠具有更加突出的觸變性,堆積一定厚度時能保持棱角,不產(chǎn)生流淌。加熱塑化后,膠層富有彈性,不開裂,外觀平整,對中涂和面漆不能產(chǎn)生變色現(xiàn)象。焊縫密封膠在汽車密封、防漏、防銹方面起著至關(guān)重要的作用。(2)抗石擊涂料噴涂在汽車底盤上,緩沖汽車高速行駛時沙、石等各種物體對底盤的沖擊,提高底盤的抗腐蝕能力,延長使用壽命,還有助于降低車內(nèi)噪音,改善乘員的舒適性。2.3內(nèi)飾材料的選擇汽車內(nèi)飾件材質(zhì)種類繁多,性質(zhì)不同,應(yīng)用場合各異,所以,用膠品種互有區(qū)別,實難一概而論?，F(xiàn)就其中某些重要品種予以介紹:(1)車身頂棚膠:用于將軟質(zhì)頂棚材料粘貼到車身頂蓋上,增添車內(nèi)美觀。目前國內(nèi)這一用途的膠粘劑多以溶劑型氯丁膠為主,在工藝和性能上要求初粘力高,滿足車身內(nèi)飾生產(chǎn)線快節(jié)奏的需要,并不得引起內(nèi)飾材料出現(xiàn)變色、脫落現(xiàn)象。(2)丁基密封膠帶:它由丁基橡膠添加增粘樹脂經(jīng)擠壓成帶型,其特點是:指壓貼合容易,與鋼板和防水膜均有較好的粘接性,能長期保持黏彈性和密封性。主要用于車門內(nèi)板防水膜的粘接密封,防止雨水滲入車門內(nèi)部。汽車上單門膠帶用量在2m左右。(3)高頻熱合膠:富康轎車用高頻熱合膠為改性丙烯酸乳液,在成型車門內(nèi)護板時,預(yù)先經(jīng)浸膠(約30g)處理的纖維板在高頻電場作用下,膠層在短時間內(nèi)熔化,并在工藝規(guī)定的壓力下與PVC泡沫產(chǎn)生牢固粘接。(4)擋風(fēng)玻璃膠:該類膠粘劑通常以聚氨酯為主,配合清洗劑、漆面/玻璃底劑一同使用,剪切強度較高、彈性突出,能將玻璃和車身緊密地結(jié)合為一個整體,增強車身剛性,保證密封效果、提高汽車安全性。以富康轎車為例,單車用量約1.2kg。2.4孔蓋接頭的密封汽車發(fā)動機、變速箱、底盤裝配用膠粘劑、密封膠,其應(yīng)用主要體現(xiàn)在各種平面連接,孔蓋管接頭的密封和螺栓的鎖固,可以防止油、水、氣的泄漏和螺栓的松動,直接關(guān)系到汽車的正常運行。這類膠粘劑的主要品種有:厭氧膠、硅酮密封膠等。(1)按工況選擇適合的工藝方法其特點是涂布工藝簡單,固化速度快,鎖固密封性能好。使用時根據(jù)不同要求,可采取現(xiàn)場涂布、預(yù)涂和浸滲3種工藝方法。其中,可預(yù)涂高強度微膠囊型厭氧膠特別適合汽車上大量螺紋連接件機械涂布的快節(jié)奏要求。按我公司年產(chǎn)汽車量估計,年用膠量接近2t。(2)密封膠硅酮它用于平面密封獨具特色,膠層彈性好、耐油、耐熱、耐老化,涂膠工藝簡單,可剝性強,拆卸方便,可以取代墊片單獨使用,密封效果好。2.5濾芯器和壓敏膠帶汽車制造過程中還要用到多種用途不同的膠粘劑,如剎車蹄與摩擦片粘接用的剎車蹄片膠,它是以改性酚醛樹脂為主的膠粘劑,代替鉚接具有可靠的粘接強度,能降低噪音,延長摩擦片使用壽命;濾芯器生產(chǎn)用的濾芯膠,是增粘樹脂補強的PVC塑溶膠,粘接強度適中,工藝性好,能夠滿足流水線的作業(yè)要求;微孔堵漏用的浸滲劑,在粉末冶金件和發(fā)動機缸體、缸蓋等零件砂眼缺陷的修補上效果明顯;汽車裝配過程中用的壓敏膠帶,可以保護車自身免受污染、磕碰損傷或協(xié)助裝配零件時固持定位;鑄造用的合成樹脂粘接劑,主要有酚醛樹脂、呋喃樹脂及少量改性脲醛樹脂3種,被廣泛應(yīng)用在發(fā)動機缸體、缸蓋等零件的鑄造工藝中。3汽車粘合劑和密封膠的主要發(fā)展3.1高溫固化環(huán)氧膠折邊膠是粘接強度要求相對較高的一種結(jié)構(gòu)膠粘劑。在經(jīng)歷了環(huán)氧樹脂、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯等類膠粘劑并存局面之后,目前國內(nèi)普遍應(yīng)用單組份高溫固化環(huán)氧膠。為了改善其脆性,通常采用合成橡膠或熱塑性樹脂進(jìn)行增韌改性。低溫感應(yīng)固化環(huán)氧類折邊膠是國外技術(shù)的新發(fā)展,它克服了傳統(tǒng)意義上的固化溫度要求高、貯存期短的問題。橡膠型折邊膠在國外也有應(yīng)用,如美國PPG公司的HC7707膠,其剝離強度明顯提高,貯存期間環(huán)境溫度對其黏度影響不大,適合在無恒溫裝置的自動涂膠設(shè)備上使用。3.2密封膠的增強PVC塑溶膠以其成本低廉、無味、無毒、施工工藝性好、密封效果優(yōu)異等良好的綜合性能,成為當(dāng)前車身焊縫密封的理想材料,是應(yīng)用最普及,研究最多的一種焊縫密封膠。為了提高它與車身的黏附性,多采用改性增粘劑進(jìn)行增強。近幾年來,PVC焊縫密封膠的生產(chǎn)廠家數(shù)量猛增,產(chǎn)品綜合性能已有較大提高,其中低溫塑化型和低密度型是焊縫密封膠的兩個發(fā)展方向。我國適合汽車焊縫密封專用的PVC塑溶膠及其配套輔助材料的開發(fā),還有待深入研究,存在的主要問題是某些關(guān)鍵原材料一直依賴進(jìn)口,可喜的是最近國內(nèi)已有研究機構(gòu)在摻混樹脂和增粘劑開發(fā)方面取得了實質(zhì)性的突破。3.3預(yù)防鋼質(zhì)膠罪,提高初粘質(zhì)量溶劑型氯丁膠以其初粘力好、使用方便、適合汽車流水線生產(chǎn)節(jié)奏的優(yōu)勢,長期成為軟質(zhì)頂棚與車身頂蓋粘接普遍采用的膠種。但該膠在冬夏不同季節(jié)里的粘接質(zhì)量較難控制,而有機溶劑的揮發(fā)對作業(yè)環(huán)境及人體健康也有影響。水基型和壓敏型是車身頂棚膠發(fā)展的重要方向,日本サンスタ-化學(xué)株式會社的パンギリ-1230A雙組分水基丙烯酸酯膠,噴涂時凝膠迅速,初粘強度高,但兩組分配比要求嚴(yán)格,需要專用涂膠設(shè)備,管理必須規(guī)范;壓敏型頂棚膠是將壓敏膠與軟質(zhì)車身頂棚材料復(fù)合在一起,其技術(shù)和工藝的綜合性比較優(yōu)越,目前國內(nèi)亦有這類產(chǎn)品并在汽車生產(chǎn)中使用。3.4國內(nèi)聚氨酯膠的研發(fā)用橡膠密封條來實現(xiàn)擋風(fēng)玻璃與車身的固定和密封仍是卡車車窗玻璃裝配的主要方式,而轎車和豪華客車的生產(chǎn)已普遍采用單組分濕氣固化聚氨酯膠的“直接粘接法”。在過去的較長的一段時間里,我國汽車制造業(yè)一直從國外進(jìn)口單組分濕氣固化聚氨酯膠,直到“八五”期間,開發(fā)這種膠才被列入國家重點科技攻關(guān)項目,并基本上實現(xiàn)了國產(chǎn)化。最近,國外擋風(fēng)玻璃聚氨酯已出現(xiàn)了無底劑型新產(chǎn)品,取消了漆面底劑,簡化了操作工藝。同時,瞬時定位型單組分聚氨酯膠的研究也有報道。這種膠粘劑的出現(xiàn),解決了聚氨酯固化速度較慢、固定擋風(fēng)玻璃需要夾具配合帶來的不便。3.5國內(nèi)微膠囊厭氧膠的發(fā)展現(xiàn)狀可預(yù)涂微膠囊厭氧膠是厭氧膠系列的新品種,它的應(yīng)用使螺紋件機械化涂布變成了現(xiàn)實,提高了生產(chǎn)效率。因此,被國內(nèi)外汽車制造廠家廣泛采用。美國樂泰公司的系列厭氧膠技術(shù)水平在世界居領(lǐng)先地位,一直引導(dǎo)著我國厭氧膠技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)80年代,國內(nèi)開發(fā)出水基型和溶劑型中等強度的微膠囊厭氧膠品種,但由于外觀和性能上同樂泰同類產(chǎn)品相比差距較大,在機械涂膠應(yīng)用上受到一定限制。為了解決汽車工業(yè)對高強度微膠囊厭氧膠的需求,國內(nèi)相關(guān)科研單位與汽車廠家進(jìn)一步攜手聯(lián)合開發(fā)出水基型雙組分高強度微膠囊產(chǎn)品,并成功地將其應(yīng)用到汽車螺紋件的鎖固上,質(zhì)量達(dá)到國外同類產(chǎn)品水平,且具有一定的價格優(yōu)勢,提升了我國微膠囊厭氧膠的應(yīng)用和汽車制造的技術(shù)水平。4國內(nèi)汽車用膠生產(chǎn)面臨的問題經(jīng)過近20年的發(fā)展,國內(nèi)一些技術(shù)難度相對較高的汽車用膠,在主要品種上已基本可以滿足需要。但在提高產(chǎn)品質(zhì)量和適應(yīng)汽車大批量流水線生產(chǎn)工藝方面,尚需做進(jìn)一步的工作;機械化程度和標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)同國外先進(jìn)水平相比還有較大差距,配套的涂膠設(shè)備還過多的依賴進(jìn)口。這些都已成為國內(nèi)汽車用膠面臨的、急待解決的問題。現(xiàn)結(jié)合東風(fēng)汽車公司實際用膠情況,對車用膠的需求動向略作分析。4.1焊縫外觀設(shè)計在車身特定部位焊裝成型工藝中,較之PVC塑溶膠而言,采用預(yù)先成型的熱熔膠帶進(jìn)行焊縫密封,在保證焊縫外表美觀方面優(yōu)勢非常明顯;在大面積車身裝配過程中,傳統(tǒng)工藝仍以焊接、鉚接等為主要方式。在國外已采用高強度壓敏膠帶,這種工藝不僅可以滿足結(jié)構(gòu)性粘接的質(zhì)量要求,且能保證車身外表平整美觀,達(dá)到傳統(tǒng)工藝無法實現(xiàn)的減震、降噪、密封、防銹的作用。但國內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)能滿足使用要求的熱熔壓敏膠帶。4.2帶著于內(nèi)飾線生產(chǎn)節(jié)奏的單組分水基頂膠采用溶劑型氯丁膠粘貼軟質(zhì)車身頂棚,既不利健康,又污染環(huán)境。因此,開發(fā)適應(yīng)車身內(nèi)飾線生產(chǎn)節(jié)奏的單組分水基頂棚膠就顯得非常重要。國內(nèi)在這方面雖作了一些工作,但高強度和快速凝膠的要求仍是面臨的兩個技術(shù)難題,還需作進(jìn)一步的深入研究。4.3聚酯纖維粘合劑的研制單組分濕固化聚氨酯風(fēng)擋玻璃膠的開發(fā),是我國追趕世界先進(jìn)水平的一大成果,但使用時聚氨酯膠需要配套的清洗劑、玻璃/漆面底劑,才能保證足夠的粘接強度,而且固化速度較慢,在車窗玻璃裝配過程中,需使用壓敏膠帶或裝配夾具協(xié)助固持定位、工藝繁瑣。為了克服這種不足,開發(fā)瞬時定位的單組分聚氨酯擋風(fēng)玻璃膠應(yīng)是膠粘劑研究下一步努力的方向。根據(jù)國外報道,這種膠粘劑一般通過配備加熱涂布裝置,使微熱涂布膠料對被粘物立刻產(chǎn)生較高的初粘強度,完成擋風(fēng)玻璃的定位,然后逐步達(dá)到完全固化,既簡化了工藝,又方便了操作。4.4熱固化型真空浸滲劑和厭氧自固化型浸滲劑的對比由于成本上的原因,在汽車零件浸滲堵漏方面,硅酸鹽類水基浸滲堵漏仍占據(jù)一定的市場份額,但其浸滲泄漏率高,需進(jìn)行多次浸滲才會有滿意的效果。目前熱固化型真空浸滲劑和厭氧