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胶粘剂技术拓展汽车装配的新天地
 

汽车胶粘剂是汽车生产所需的一类重要辅助材料。在汽车产品增强结构、密封防锈、减振降噪、隔热消音和内外装饰等方面起着特殊的作用。随着汽车向轻量化、高速节能、安全舒适、低成本、长寿命和无公害方向发展,胶粘剂应用技术在汽车上的作用愈加重要。了解国内外汽车胶粘剂开发应用的现状和研究动向,研制产供更适应汽车工业所需的车用胶新品种,把握未来的发展趋势和市场需求,瞄准国外先进水平,做好相关胶种的开发和应用,必将促进国内汽车制造水平的提高和胶粘剂行业的发展。


   1、环保节能推动汽车胶粘技术的发展


   胶粘剂技术的快速发展能让我们设计出车体更轻的汽车,并且也能让我们使用更薄的钢板。一些新平台已经开始采用这种新颖方法,期望很快就能获得更广泛的收益。福特(Ford)公司通过在车身上部使用抗冲撞耐久结构胶把2008福特福克斯车型的重量减少了3.7磅。减少了焊点,接下来的重点是要减少钢材的使用量。通用汽车公司广泛使用抗冲撞加强型胶粘剂,而不用铆接、热连接、搅拌摩擦焊等其他类似方式会很有好处,这样能减轻重量。如果最终不得不使用铆钉或什么其他东西来保证车身结构牢固安装在一起的话,在工厂中的紧固安装也会成问题。真正需要的是一种能马上固定和装配的粘结合。在欧洲和亚洲分别以Epsilon和Delta为标志开发的美国通用汽车公司新型车辆将会采用新开发的抗冲撞胶粘剂。新型欧宝(Opels)车也将使用这种先进的胶粘剂系统。在欧洲,汽车制造商必须在2012年以前把所有客车的二氧化碳排放减少到120g/km以下;在车身上使用结构胶粘剂是欧洲非常领先的技术。比如,防撞稳定型胶粘剂就正在被新梅赛德斯(Mercedes)和宝马(BMW)车型所使用。


   汽车上的粘结结合,包括把玻璃粘结在法兰模板上,已经具有很久的历史了。车身的重量占整辆汽车的25%,是降低车辆重量的主要目标。直到最近几年,用在飞机和其他应用上的高强度胶粘剂才适用于汽车车身,因为以前的胶粘剂遭遇碰撞时过脆易碎,尤其是在较低的温度下。改变了抗冲击强度的双阶系统的开发为胶粘剂带来了技术突破。在被称作协同增韧增强过程中的化学反应会产生增强颗粒和增韧剂。增强颗粒可以减少碎裂并且能吸收能量。在胶粘剂固化之前,这些只有几纳米大小的柔软颗粒被均


   匀地分布在整个基质结构中。防撞稳定型胶粘剂可能会被广泛地使用在亚洲产的一种新车型上。防撞稳定型胶粘剂之所以能够适用于传统汽车生产系统是因为还出现了一项关键技术。那就是,这种胶一般在356F左右就能固化,这可以让预处理电涂加工不使用专用养护炉就可以使结构固化。这种材料的最新品类可以在-40~176F的温度范围内使用。


   今天发展最快的技术是使用混合粘结。需要使用点焊或者其他传统紧固系统来提供初始强度。出现这种现状的另外一个因素是,作为整体车辆测试的一部分,用于预测新型防撞稳定型胶粘剂性能的仿真技术比较有限。取得很大使用进展的另一个领域是高强度钢,这种钢比较硬,所以如果不太当心的话就会很快把能量作用到焊点上。使用新型胶粘剂可以通过提供双能量管理系统来提高连接缝的完整性。如果能够在汽车规模的应用上可靠地预测粘结性能并且能开发出更快装配的胶粘剂的话,结构型胶粘剂下一代的重大技术突破就会出现。但现在的开发进步也很快,并且与很多种类的机械设计都有关联。就全球来说,汽车工业的挑战是在提高安全性、提高性能和让用户能买得起的同时来提高车辆的燃油效率,最近在连接技术方面最大的进展就是结构型胶粘剂的性能。使用机械紧固技术和结构胶粘剂,这种结构是2005年推出的,使用的大多是铝结构型材。在有焊点的地方使用了自冲铆钉连接,在封闭结构的单面连接上使用的是自攻螺丝。在粘结固化循环中,是这两种连接方法首先把结构固定在一起,并且能在碰撞中避免粘结点剥落。热固化结构型胶粘剂是其中主要的连接介质。据说这种系统能提供超常的扭转强度。


   自冲铆钉(SPR)和胶粘剂的联合使用要比单独使用粘结剂具有强得多的抗剥落性能,其强度至少是单独使用铆接方法的三倍,另外,使用自冲铆钉可以在胶粘剂固化之前对主要结构进行夹具去电镀处理,在电涂过程中无需专家来固定就能保持其几何形状和尺寸。之所以需要这种新方法是因为点焊和MIG(MetalInertGas,金属惰性气体)焊接会使铝材剥蚀。


   2、车用胶粘剂的应用范围和性能指标


   车用胶粘剂系指汽车生产过程中用到的各种粘接剂和密封胶,包括汽车焊装、涂装、总装发动机、底盘零部件和制造工艺用到的五大类胶种。一辆高品质的现代汽车,涉及30多种胶粘剂的应用,他们分别在汽车产品的构件增强、紧固防松、密封防锈、减振降噪、隔热消音、内外装饰以及简化制造工艺等方面起到了重要作用。


   胶粘剂具有应用范围广,使用简便,经济效益高等许多特点。随着经济的发展与科技的进步,合成胶粘剂正在越来越多地代替机械联结,其应用已扩展到木材、加工、建筑、汽车、轻工、服装、包装、印刷装订、电子、通讯、航天航空、机械制造、日常生活等领域。现已成为一个极具有发展前景的精细化工行业。随着汽车工业的发展,高性能高品质汽车胶粘剂的开发和应用日益受到人们的重视。胶粘剂具有特殊功能和实用价值,在汽车生产中被广泛应用。世界上适于不同用途的胶粘剂达一万种以上,选用胶粘剂,需根据以下4项指标。


   耐介质性能。空气、水、油、酸等统称个质,绝大多数胶粘剂抗空气介质性能最好,被粘接件在空气中的粘接强度最高。而在不同性质气体或注解体介质中的粘接力则差别较大,甚至和工作过程中接角的个质主要是空气、水、油和酸等。使用胶粘剂时,应选择耐使用介质的胶。粘接强度。每1cm2的粘合面,在常温和空气介质中的破坏力称为粘接强度,以MPa表示。粘接强度又分拉伸强度、剪切强度,扭转剪切强度和剥离强长度,分别指粘接件在不同受力方向的破坏强度。选择胶粘剂,应根据机械零件的位置和受力情误解选择与之相适应的强度胶。


   耐温性能。指完全固化后的胶层可承受的温度范围,如某种耐温-60℃~120℃,即该粘及可在-60℃~120℃范围内适用,超过此限,粘接力明显下降。工程机械中的风冷发动机,机体温度可达130℃。液压油温可达120℃,选择粘接胶时必须在该种胶粘剂所能承受的温度范围内。


   固化时间。固化时间可分为初固(或称固定)时间和全固时间。它是指粘接时胶粘剂在常温下同胶状转变成固体胶屋报所需的时间。初固是指胶层承受粘接件不因自重而脱落所需时间;全固是指胶层完全固化,并达到最高粘霎强度和耐介质性能最佳所需时间。胶粘剂按初固时间可分为瞬干胶(或快干胶)和慢干胶两种。瞬干胶的初固时间只有几秒或数十秒。对慢干胶若需缩短固化时间,可用热力吹、烘箱烘烤等措施加温,但加热温度和时间应按不同胶种而定。选择瞬干或慢干胶种,按粘接件的不同情况和工作需要而定。一般来说,慢干胶的粘接强度和抗介质性能优于瞬干胶。


   以上几点是汽车生产中选择胶粘剂的基本原则,只有正确选择胶粘剂,才能达到预期效果,满足其机械的使用性能。

 
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