工業(yè)搭扣的粘接工藝深化研究

(中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南 株洲 412001)

0 引言

隨著車輛輕量化材料的應(yīng)用，新型的連接方式也隨著越來越多，軌道車輛內(nèi)飾件采用大量的工業(yè)搭扣連接方式進(jìn)行固定連接，取消傳統(tǒng)性的螺栓連接，在強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，大大提升了車輛的美觀以及客戶的滿意度。

工業(yè)搭扣作為車輛中使用最多的材料，其粘接性能對(duì)整車內(nèi)飾件的固定質(zhì)量尤為突出，前期反饋較多的側(cè)墻等內(nèi)飾件出現(xiàn)較多的松動(dòng)連接問題，反映出工業(yè)搭扣的粘接質(zhì)量需要進(jìn)一步優(yōu)化提升。本文從工業(yè)搭扣的粘接表面固化機(jī)理等基礎(chǔ)研究出發(fā)，對(duì)其粘接性能進(jìn)行分析，并從根本優(yōu)化其粘接強(qiáng)度，確保提升整車車輛的質(zhì)量。

1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1.1 工業(yè)搭扣結(jié)構(gòu)

工業(yè)搭扣基本結(jié)構(gòu)分為三部分，即離型紙、背面壓敏膠、蘑菇頭(見圖1)。通過壓敏膠粘接至兩種基材表面，通過相互積壓蘑菇頭形成嵌入式機(jī)械鎖緊結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到不同基材之間的連接作用。連接強(qiáng)度的主要因素即為壓敏膠的粘接強(qiáng)度。

圖1 工業(yè)搭扣結(jié)構(gòu)圖

1.2 壓敏膠固化機(jī)理

壓敏膠按照組成分類分為丙烯酸壓敏膠、橡膠壓敏膠、硅類壓敏膠(見圖2)，其結(jié)構(gòu)固化機(jī)理即為在短暫時(shí)間內(nèi)通過壓力將壓敏膠粘接至基材表面，快速揮發(fā)溶劑，通過壓敏膠的內(nèi)部分子鏈進(jìn)入基材表面，通過化學(xué)鍵、物理鍵等分子粘接力牢牢粘接至基材表面，如圖3所示。

圖2 壓敏膠分類

圖3 粘接的基材表面

壓敏膠的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為快速固化、強(qiáng)度隨時(shí)間的延長(zhǎng)越來越大。

良好的基材潤(rùn)濕、以及有效的表面處理方式成為壓敏膠粘接成敗的關(guān)鍵所在。

1.3 粘接失效分析

前段時(shí)間售后以及車輛大量反饋車輛側(cè)墻板經(jīng)常存在松動(dòng)現(xiàn)象，通過結(jié)構(gòu)分析以及施工過程發(fā)現(xiàn)存在較多的問題。

1.3.1 基材表面狀態(tài)不一

粘接基材為陽極氧化的鋁合金、環(huán)氧底漆的鋁合金，其施工處理的背面粗糙度不理想。導(dǎo)致無法達(dá)到良好的粘接潤(rùn)濕效果，從而粘接效果失效。

1.3.2 表面處理方式錯(cuò)誤

表面處理方式無打磨、無處理劑處理，工業(yè)搭扣的壓敏膠無法深入基材表面，無法形成良好的粘接效果。

1.4 優(yōu)化性能方案

從粘接失效的原因分析，采用粗糙度均勻的砂紙進(jìn)行打磨可以有效改良基材表面的粗糙度，尋求一種與工業(yè)搭扣兼容性強(qiáng)的表面處理劑可以大大增加基材表面的粘接活性，從而提升搭扣的粘接質(zhì)量。

2 優(yōu)化方案驗(yàn)證

1)驗(yàn)證項(xiàng)點(diǎn)：海綿刷與普通刷子涂抹底涂后的粘接質(zhì)量。

使用打磨砂紙打磨基材表面，并使用無紡布蘸取異丙醇清潔兩快鋁合金基材表面，等待5 min揮發(fā)，并編號(hào)①、②；分別使用海綿刷與普通刷子對(duì)①、②號(hào)基材各刷配套底涂，并同時(shí)等待5 min揮發(fā)；將工業(yè)搭扣粘接至基材上，并用手對(duì)表面進(jìn)行摁壓，等待5 min固化；撕除工業(yè)搭扣，檢查基材表面的粘接質(zhì)量，如圖4所示。

圖4 普通毛刷(圖左)和海綿刷(圖右)

驗(yàn)證結(jié)果：使用海綿刷的粘接效果良好，普通刷子的效果不理想。

2)驗(yàn)證項(xiàng)點(diǎn):配套底涂對(duì)于玻璃鋼、鋁合金等不同基材的粘接質(zhì)量。

使用打磨砂紙打磨基材表面，并使用無紡布蘸取異丙醇清潔兩塊鋁合金基材表面與2塊玻璃鋼，等待5 min揮發(fā)，并編號(hào)③④；分別使用海綿刷對(duì)③④號(hào)基材各刷配套底涂，并同時(shí)等待5 min揮發(fā)；將工業(yè)搭扣粘接至基材上，并用手對(duì)表面進(jìn)行摁壓，等待5 min固化；撕除工業(yè)搭扣，檢查基材表面的粘接質(zhì)量，如圖5(a)、圖5(b)所示。

(a)玻璃鋼粘接搭扣 (b)鋁合金粘接搭扣

樣件驗(yàn)證結(jié)果：玻璃鋼、鋁合金經(jīng)配套底涂處理后的工業(yè)搭扣粘接質(zhì)量良好。

3)驗(yàn)證項(xiàng)點(diǎn)3：配套底涂揮發(fā)、固化的最佳時(shí)間。

使用打磨砂紙打磨基材表面，并使用無紡布蘸取異丙醇清潔5塊玻璃鋼，分別等待5 min揮發(fā)，并依次編號(hào)；分別使用海綿刷對(duì)所有基材各刷2條配套底涂，并分別等待1～10 min固化；將工業(yè)搭扣粘接至基材上，并用手對(duì)表面進(jìn)行摁壓，等待5 min 固化；撕除工業(yè)搭扣，檢查基材表面的粘接質(zhì)量，如圖6所示。

圖6 分別等待1～10 min固化

樣件驗(yàn)證結(jié)果：配套底涂刷涂后固化4-6 min的粘接質(zhì)量最佳。

4)驗(yàn)證項(xiàng)點(diǎn)4：對(duì)比是否使用底涂劑(及工業(yè)搭扣的)對(duì)粘接質(zhì)量的影響。

使用打磨砂紙打磨基材表面，并使用無紡布蘸取異丙醇清潔2塊鋁合金，分別等待5 min揮發(fā)，并編號(hào)⑤、⑥；對(duì)編號(hào)⑤使用海綿刷刷抹底涂至基材，編號(hào)⑥不做底涂處理；將工業(yè)搭扣分別粘接至兩個(gè)基材上，并用手對(duì)表面進(jìn)行摁壓，等待5 min固化；撕除工業(yè)搭扣，檢查基材表面的粘接質(zhì)量，如圖7所示。

(a)有底涂 (b)無底涂

樣件驗(yàn)證結(jié)果：使用配套底涂處理后的基材表面粘接工業(yè)搭扣的強(qiáng)度更好。

3 結(jié)語

工業(yè)搭扣的最佳粘接工藝流程為：使用打磨砂紙對(duì)基材表面進(jìn)行簡(jiǎn)單打磨，再使用異丙醇對(duì)粘接的基材進(jìn)行清潔并等待5 min揮發(fā)，使用海綿刷蘸取配套底涂涂抹一層至需要粘接的基材上(玻璃鋼、鋁合金)并等待4～6 min揮發(fā)，然后將工業(yè)搭扣粘接至基材表面并進(jìn)行摁壓平整即可。