1 车用粘接/密封胶的基本特性与功能
1.1 车用密封胶的特性
密封胶作为一种流动的或可挤注的不定型材料,能够嵌填密闭接缝,依靠温度变化、溶剂挥发、化学交联等与基材稳定粘接,并逐渐定型为塑性固态、粘弹态弹性密封材料,其基本特性见表1。
表1 密封胶的基本特性
1.2 密封胶的功能
(1)阻断作用
防止密封体内的物质(固、液、气)、能量、压力、热量等的损失;防止外界的物质、能量、声音、热量等的进入。
(2)缓冲作用
利用密封胶的弹性,使连接部位在受到颠簸震动、使连接部位破坏。
(3)保护作用
具有特定性能的密封胶可以使连接部位或整个物件在受到高低温、火灾、腐蚀液、霉菌、高压电等侵害时被保护。
(4)粘接作用
利用密封胶将结构部件进行连接,达到成为一体结构的目的(这种密封胶有时也被称为结构温度体积变化、外力影响等情况下,不会密封胶)。
(5)装饰作用
对施工工程中留下的缝隙、孔洞、凹陷等缺陷进行填充,起到修饰外观的作用。
2 国内外密封胶的应用现状
国外汽车生产中使用密封胶的历史始于20世纪30年代。密封胶在汽车制造过程中虽然只是辅助材料,但是由于这类材料的应用可以简化生产工艺、节省材料的使用量、增加部件的强度,尤其是在防振、隔热、防腐、防锈、防松、防漏、降低噪音、提高汽车的舒适性和安全性等方面有着特殊的作用,已经成为现代汽车工业生产中必不可少的材料。
我国汽车工业在20世纪80年代时还比较落后,密封胶的应用尚得不到普遍的重视,用胶品种少,用胶量也不多。随着我国汽车工业快速发展,密封胶应用水平也上了一个台阶,进入21世纪后,全国密封胶的生产厂家已超过1800家,产品牌号有4000多个。
3 车用密封胶的选用原则
3.1 功能首选原则
尽管密封胶的功能有5个方面,但在具体应用时,会有其中的某一项成为考虑的重点。对汽车密封胶的要求见表2。
表2 汽车用密封胶的要求
3.2 经济适用原则
根据部位要求的不同,只要能满足要求,可以选择不同种类的密封胶,以降低采购成本。也就是说根据功能要求对使用部位进行细分,同样是粘接/密封胶,应用于风挡玻璃、车身与骨架、地板与骨架的粘接要求是不同的。对要求不高的部位,则可以选用低成本密封胶。
3.3 科技领先原则
随着科技的发展,一些新材料、新技术不断涌现,要不断探索和使用新的材料和技术。历史地看,新材料、新技术的应用,往往会带来高效率、高可靠性和低成本等。例如,单组分湿固化PU粘接/密封胶替代橡胶条用于汽车玻璃装配,就是玻璃装配技术的一场革命。
3.4 安全环保原则
由于车辆不同于一般的静态商品,在选用粘接/密封胶时,要充分考虑车辆行驶工况。由于地理环境的变化,车辆又会经受严峻的气候考验,所以粘接/密封胶应能满足其长期服役环境下的要求。
4 车用粘接/密封胶的施工禁忌
(1)只注重粘接/密封胶的自身特性,忽视了施工的要求。由于粘接/密封胶的化学基料有所不同,被粘接密封的材料也多种多样,再好的密封胶也应结合基材进行选择和试验。必要时应选择处理剂,确保粘接可靠。
(2)只顾生产线要求,忽视了材料特性。汽车生产线均存在生产节拍的问题,每个工位压缩1min就有可能增加数百台车的产量。但粘接/密封材料应用在汽车上往往需要一定的反应固化时间,否则达不到良好的效果。例如:单组分PU的固化时间较慢,一般每24h固化3~5mm,且其固化剂是水分,如果在较短的时间内进行淋雨试验,一方面会因胶固化未达到一定的厚度,将粘接/密封胶冲坏;另一方面可因胶在固化过程中接触到大量的水,反应速度加快,容易使密封胶的致密性变差,产生气泡,强度和密封性降低。
(3)忽视对基材表面的处理
对粘接/密封胶的使用,目的是为了将被粘物牢牢地结合在一起。实践证明,绝大多数粘接/密封胶要求对基材进行表面处理,如要除去基材表面的灰尘、油污、水分等。对于经过模塑成型的产品,还要用溶剂除去表面的低分子物质;对于特别光洁的材料,表面还要做打毛处理等,以利于粘接密封效果。
(4)忽视施工环境对粘接效果的影响
多数粘接/密封材料,都有适宜的环境温湿度要求。如,在寒冷或过热的环境下施工,即使同一产品也会产生不同的粘接效果。特别是对湿气固化类产品,其固化速度和效果对温湿度的要求较高,否则就容易产生固化缓慢或易鼓泡现象。
(5)忽视人员培训
良好的人员素质和严格按照操作指南进行施工,是取得良好施工效果的重要条件,也是避免施工质量不稳定的重要措施之一。
5 汽车粘接/密封胶的新需求
近年来,随着汽车工业的发展和人们对环保性要求的提高,对车用粘接/密封材料也提出了更高的要求:
(1)快速固化
由于生产效率的提高和流水线的要求,能快速固化的粘接/密封材料越来越受到青睐,特别是受外界环境影响小、操作简便的粘接/密封材料有着广阔的市场要求;
(2)阻燃性
随着汽车轻量化和化工新材料的应用,车辆上非金属材料越来越多,仅粘接密封材料,单车用量可达几公斤到几十公斤,一旦失火,非常容易烧烤,所以阻燃型粘接/密封材料将成为i发展的必然趋势;
(3)环保性
粘接/密封材料中往往含有一定量的溶剂,在施工过程中及车辆服役期内均会自由挥发,轻者在施工现场容易导致人员不适,重者可能对人体产生危害,所以无溶剂、地析出、无污染的环保型粘接/密封材料为人们所期待。
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