宋樹森

(揚州亞星客車股份有限公司，江蘇 揚州 225116)

客車側(cè)圍一般由其上部蒙皮和下部艙門構(gòu)成。為了實現(xiàn)輕量化，客車下部艙門常采用鋁材料制作。為提高鋁艙門的平整度，常采用膠粘而非焊接。由于現(xiàn)使用的粘接膠不能同時滿足客車電泳工藝、快速固化、粘接強(qiáng)度高、內(nèi)應(yīng)力小、延伸優(yōu)良、對車身漆膜無影響等要求。因此一種既能保證膠粘鋁艙門的強(qiáng)度，也能保證鋁艙門的平整度，同時符合電泳工藝，且不影響生產(chǎn)效率的雙組分粘接膠成為客車企業(yè)的期盼。

1 鋁艙門粘接用膠現(xiàn)狀

目前主流客車企業(yè)都選擇雙組分丙烯酸粘接膠(表1中有3種型號)，是因其具有快速固化、耐高溫、與電泳漆相容性好等優(yōu)點。但是這種膠的剪切強(qiáng)度一般在20 MPa，內(nèi)應(yīng)力較大，斷裂延伸率較小，在進(jìn)行電泳漆高溫烘烤后，鋁艙門面板會出現(xiàn)不同程度的變形，嚴(yán)重影響車身外表面的平整度。試用了多種型號的這類粘接膠，艙門面板都存在不同程度的變形。在實際使用過程中，通過增加艙門鋁板的厚度(如采用厚度3 mm以上的5系列鋁板)就能克服雙組分丙烯酸膠引起的變形，但這不符合客車輕量化的要求(鋁艙門厚度一般為2 ～2.5 mm)。

表1 常用雙組分粘接膠的主要參數(shù)

為了解決這個問題，有些客車廠家使用一種雙組分有機(jī)硅粘接膠(表1中有此膠型號)。這種膠由于剪切強(qiáng)度低，斷裂延伸率較高，基本上解決了膠內(nèi)應(yīng)力影響鋁艙門面板平整度的問題。但是這種膠含有機(jī)硅成分，容易造成車身漆膜縮孔的缺陷；另外剪切強(qiáng)度只有2 MPa，能否保證客車使用10年后艙門粘接完好，存在未知。

總體來看，雙組分丙烯酸粘接膠和雙組分有機(jī)硅粘接膠雖具有快速固化、耐電泳180 ℃烘烤1 h、免底涂等優(yōu)異性能，但還是不能完全滿足客車艙門用粘接膠的需要。

2 膠性能參數(shù)分析及優(yōu)化設(shè)想

為了改善客車鋁艙門純膠粘接性能，需要一種性能更好的雙組分粘接膠。表1中粘接膠的操作時間、夾固時間、剪切強(qiáng)度、斷裂延伸率、硬度都不滿足要求，下面對這幾項參數(shù)進(jìn)行分析和優(yōu)化設(shè)想。

2.1 操作時間及夾固時間

客車艙門在生產(chǎn)時，3 min的打膠操作時間(表1中最短操作時間)有一定難度，但操作時間過長，會影響粘接膠的固化速度，延長固化時間，影響生產(chǎn)效率。結(jié)合實際生產(chǎn)情況，設(shè)想操作時間控制在5～10 min比較合適。

從生產(chǎn)效率上看，夾固時間越短越好，但膠粘劑必須固化一段時間后才具有一定的強(qiáng)度，才能保證人工搬運進(jìn)行工序轉(zhuǎn)移，并且不同膠粘劑樹脂的固化存在差異。從表1可知，雙組分粘接膠的夾固時間在20 min左右，時間最長的達(dá)到60 min。因此設(shè)想夾固時間≤50 min。

2.2 剪切強(qiáng)度

美國FMVSS第212項規(guī)定，汽車以50 km/h的速度與混凝土墻壁沖撞時，車窗玻璃的粘接完整率必須保持75%以上；GB 11551—2003中規(guī)定汽車正面碰撞速度(50±2)km/h，但是我國道路交通事故資料顯示，在客車碰撞事故中80 km/h是較高的速度，因此取客車正面碰撞的速度80 km/h作為分析粘接膠剪切強(qiáng)度的依據(jù)。

由于客車正面碰撞時其側(cè)窗玻璃和側(cè)艙門受力狀態(tài)幾乎一樣，且側(cè)窗玻璃采用單組分濕氣固化的聚氨酯粘接膠進(jìn)行粘接，粘接膠滿足國標(biāo)QC/T 1024—2015中的≥4 MPa剪切強(qiáng)度要求，實際中未出現(xiàn)過由于膠的剪切強(qiáng)度不足造成玻璃脫落的質(zhì)量問題，同時滿足客車正面碰撞時車窗玻璃粘接完整率≥75%的要求。由此得出文獻(xiàn)[8]中要求的粘接膠的剪切強(qiáng)度≥4 MPa是能保證客車側(cè)窗玻璃粘接的可靠性的。因此，可以通過客車側(cè)窗玻璃粘接膠的剪切強(qiáng)度來推算鋁艙門粘接膠的剪切強(qiáng)度。

正面碰撞時，側(cè)窗玻璃和側(cè)面鋁艙門受到加速度方向的剪切應(yīng)力，即加速度的剪切應(yīng)力，由于重力的剪切應(yīng)力影響較小，在計算分析時暫不考慮。首先根據(jù)=和=，可得正面碰撞時間=()；再根據(jù)=()，可推算出鋁艙門粘接膠的剪切強(qiáng)度，設(shè)想只要鋁艙門粘接膠的剪切強(qiáng)度≥正面碰撞時的剪切強(qiáng)度，就能夠保證客車發(fā)生正面碰撞時鋁艙門粘接依然有效。

因此，初定鋁艙門粘接用雙組分膠的剪切強(qiáng)度≥3.5 MPa。

2.3 斷裂延伸率和硬度

延伸率越小、硬度越高的粘接膠應(yīng)力就越大。根據(jù)這個原則做如下試驗：準(zhǔn)備數(shù)張A4打印紙，在距離紙張周圍邊緣4 cm處畫長方形，選擇3種雙組分丙烯酸粘接膠(型號為MA830、1830C、LORD T6)、1種雙組分有機(jī)硅粘接膠(型號為MF1706-25)和1種單組份聚氨酯粘接膠(型號為166FC)共5種粘接膠沿著長方形記號均勻涂膠，每種膠涂3張A4紙。涂膠時保證涂膠槍的孔徑統(tǒng)一、施膠速度統(tǒng)一，使膠斷面形狀和大小基本相近。涂膠后觀察膠固化過程中不同粘接膠對紙張的影響。

試驗可知，雙組分有機(jī)硅粘接膠和單組分聚氨酯粘接膠對紙張幾乎無影響，參考這兩種膠斷裂延伸率和硬度，初定斷裂延伸率約為150%～400%、邵氏硬度約為45～70(A)。

2.4 膠性能參數(shù)匯總

通過以上分析，設(shè)想這種雙組分粘接膠按試驗得出的混合比例充分混合均勻后的操作時間為5～10 min，夾固時間≤50 min，剪切強(qiáng)度≥3.5 MPa，斷裂延伸率在150%～400%之間，邵氏硬度約45～70(A)，應(yīng)該能夠滿足客車鋁艙門粘接需要，真實效果還有待實際應(yīng)用檢驗。

3 結(jié)束語

由于客車工藝的特殊性，用于鋁艙門粘接的雙組分膠必須具有以下性能：能快速粘接免底涂鋁材，剪切強(qiáng)度較大，斷裂延伸率高，硬度適中，抗老化性能優(yōu)異，低VOC，氣味小，滿足客車電泳涂裝工藝等。但這種雙組分粘接膠還不能直接用于鐵艙門的粘接，主要是因為鐵板表面采用了涂油防腐工藝，如要用于鐵艙門的膠粘，必須先清潔干凈鐵板表面的防銹油。