汽车车灯用胶概述.docx

陈建生，刘海涛( 广州机械科学研究院有限公司胶业研究所，广州 510700)摘要: 介绍了车灯粘接应用中通常使用的丁基热熔胶、反应型聚氨酯热熔胶、单组份硅胶、双组份硅胶。简要分析了以上胶 种的优缺点及应用特点，指出了车灯用胶的大致发展趋势。关键词: 车灯; 胶粘剂; 硅胶Overview on the Adhesive of Vehicle LampCHEN Jiansheng，LIU Haitao( Guangzhou Auto Adhesive Institute，Guangzhou Mechanical Engineering Research InstituteCo ，Ltd ，Guangzhou 510700，China)Abstract: The adhesive application of vehicle lamps was described，commonly including butyl hot melt adhesive，reactive polyurethanehot melt adhesive，one-component silicone，two-component silicone A brief analysis was made that the advantages and disadvantages of theabove types of vehicle lamps adhesive，pointed out that the general development trend of the vehicle lamps adhesiveKeywords: Vehicle lamps; Adhesive; Silicone现象，也不发黄; 其次车灯胶粘剂受到太阳光中的紫外线照射，会发生紫外老化而胶层龟裂，即车灯胶粘剂的耐紫外老化 性能要好; 最后车灯胶粘剂要经受大气中水汽、雨水长时间的 侵蚀，不会发生老化，密封性能下降。0引言在车灯 粘 接 应 用 中，通 常 使 用 热 熔 胶 ( 丁 基 热 熔 胶、APAO 热熔胶、聚酰氨热熔胶、PUR 热熔胶)、单组分硅胶、双组分硅胶。热熔胶固化快，适合于大批量工业化生产。普通热熔胶 (丁基热熔胶、APAO 热熔胶、聚酰氨热熔胶) 属于热 塑性产品，在较热环境下强度显著降低，易造成漏水和开胶; 反应型聚氨酯热熔胶 (PUR 热熔胶) 由单组分、无溶剂的端异 氰酸酯基的预聚物配以相应的助剂制备而成，其主要成分是由 聚酯多元醇和二异氰酸酯合成的端异氰酸酯基预聚物，熔融施 胶后能够快速固化，具有较好的初粘强度，在后固化过程中湿 气扩散进入胶粘剂，与预聚物端基的异氰酸酯发生反应形成 脲、缩二脲和脲基甲酸酯，使线性的预聚物低分子形成交联的 大分子结构，从而比传统的热熔胶具有更好的耐高温、耐溶剂 和耐水性能，其主要缺点是施胶工艺复杂，耐热性一般小于150 ，毒性较强。单组分硅酮胶虽然在高低温性能方面有所 改善，但它初粘力差，涂胶后器件往往需要放置数小时不能移 动，占用场地并延长交货时间; 双组分硅胶与单组分硅胶相 比，固化时间大幅缩短，但是需要双组分混合，粘接力也有所下降1 5。目前国内车灯行业用胶常见问题有起雾、漏水、胶层变 色、胶层龟裂、胶水遮盖镀层、粘接力差等。文中结合目前汽 车车灯用胶的问题和应用现状，概述汽车车灯用各胶种特性。图 1 车灯胶的应用环境因此车灯用胶的基本要求如下: (1 ) 耐候性好，耐紫外线、水汽、雨水; (2 ) 密封性能好，不会漏水;(3 )具有一定的柔韧性，耐震动性好，能够起到减震作用; (4) 耐腐蚀性好，不怕酸雨等;(5 )耐老化性好，经得起日晒雨淋;(6 )耐蠕变性好，不会发生位移; (7) 耐高低温性好，可在 40 90 以上的温度范围内工作，雾灯工作温度在 170 以上;(8)耐温度冲击性能好，经受得住骤冷骤热。目前车灯行业用胶的主要种类表 1 为各胶种在前灯、雾灯和信号灯上的应用情况，普通 热熔胶 (丁基热熔胶、APAO 热熔胶、聚酰氨热熔胶) 属于热 塑性产品，在高温环境下强度显著降低，易造成漏水和开胶， 而雾灯工作温度一般在 170 以上，因此普通热熔胶不适用于 雾灯。21胶粘剂在车灯上的应用环境如图 1 所示，汽车车灯胶是用来粘接车灯的镜片和支架，车灯胶粘剂首先受到灯泡发射出来的热量影响，一般车灯内温度高达 70 160 ，因此车灯胶必须要保证在相应的高温下， 粘接和密封性能不发生变化，同时不放出有机气体，产生雾化表 1 各类胶粘剂在车灯上的应用情况温，将被粘物连接在一起，具有一定的粘结强度，因此丁基热熔胶固化速度快，一般 30 s 内就可以固化，涂胶简单，不需要 混合。PUR 热熔胶熔融施胶后能够快速固化，具有较好的初粘 强度，在后固化过程中湿气扩散进入胶粘剂，与预聚物端基的 异氰酸酯发生反应形成脲、缩二脲和脲基甲酸酯，使线性的预 聚物低分子形成交联的大分子结构，因此 PUR 热熔胶最高可以 耐热到 150 ，为防止施胶前和施胶过程中 PUR 湿气固化，涂 胶设备较复杂，一般需要混合。单组份硅胶为湿气固化，一般 为脱醇型，施工方便，室温固化，固化过程是由表及里，由于 湿气是缓慢进入胶中，所以固化较慢，24 h 可固化 2 mm 厚胶 层。双组份硅胶通过专门设备混合后施胶，一般 20 90 min 可 以深层固化，最高可以耐热到 260 。热熔胶单组份硅胶双组份硅胶车灯类型丁基APAO聚酰氨PUR前灯雾灯 信号灯有否 有有否 有有否 有有有 有有有 有有有 有3 主要车灯用胶的性能对比表 2 为几类主要胶种在车灯上的施工性能对比。其中丁基 热熔胶是一种室温呈固态，加热到一定温度就熔化成液态流体 的热塑性材料，熔化时将其涂在被粘物表面，叠合冷却到室表 2几类主要胶粘剂在车灯上的施工性能对比丁基热熔胶PUR 热熔胶单组份硅胶双组份硅胶固化时间最高耐热温度 / 涂胶复杂程度 设备复杂程度 ( 1 10) 设备成本 ( 1 10) 是否混合是否加热30 s110低56否 是30 60 s150高6 710是 是24 h260低34否 否20 90 min260中5 68是 否表 3 为几类主要胶种在车灯上应用时的产品特性对比。丁基热熔胶粘接范围广，气密性好，透气率极低，由于是热塑性产品，因此容易剥离、回收，有利于环境保护，固化速度快， 适于自动化生产。缺点是粘接强度稍差，需要辅助使用夹子进 行机械固定，耐温性较差，只适用于大灯，这种胶随着车灯结 构越来越复杂，车灯内部空间越来越小，逐渐被单组分和双组 分硅胶所代替。PUR 热熔胶粘接强度高，不需要辅助使用夹子，开放时间 短，适于自动化生产，耐湿气老化性能好，耐油和耐磨性好，胶膜坚韧，耐冲击。缺点是与硅胶相比，耐高温性能稍差，耐 紫外线老化性能不好，未参与反应的 NCO 基团毒性较大。单组份硅胶，室温条件下湿气固化，使用方便，具备一系 列优良的性能，如热失重低 ( 不易造成车灯起雾现象)，无毒无污染，贮存稳定性好，不变色，耐酸碱，耐高低温 ( 60 260 )，对各种基材如金属、玻璃、PC、ABS、PVC、有机玻璃等材料均有良好的粘接效果，另其力学性能优异，拉伸强度大，同时伸长率较高，具有很好的弹性以及抗震动、抗冲击 性能。双组份硅胶，一般为 10 1 脱醇型硅胶，需要专门的混合 设备，保证混合过程中无气泡。具有固化速度快 (20 min 表 干，90 min 可深层固化)，耐高低温 ( 60 260 )，密封性 能优异，贮存稳定性好，粘接力好，弹性好、抗冲击性能优异，耐候性好，抗化学品腐蚀等优点。缺点是需要专门的混合 设备，设备成本稍高。表 3几类主要车灯胶粘剂的产品特性对比丁基热熔胶 PUR 热熔胶 单组份硅胶 双组份硅胶是否需要机械卡扣 适用车灯类型 粘接强度耐温范围 / 湿热老化后 粘接强度 毒性是否否否前大灯差 10 110所有灯好 50 150所有灯好 60 260所有灯好 60 260差好好好无高无无4 车灯用胶的发展趋势目前汽车灯的制造以灯室内放置更多的元件 ( 转向灯、高 低梁、雾灯)，反射室面积更大，放热量更高，车灯款式越来 越美观，结构越来越复杂为发展趋势，因此对车灯用密封胶的 要求也越来越高。而有机硅密封胶因其具有卓越的耐候性、优 异的耐高低温性、极佳的电气性能、良好的憎水性、极佳的耐 化学品腐蚀性等特点，非常适合于车灯的工作环境和性能要求。 从国内外产品的性能对比来看，国产品牌的车灯胶与国外 产品还存在不小的技术差距。其中有一个关键指标，即车灯密 封胶应用时的可挥发凝结成分，这一指标如大众汽车要求密封 胶固化后可凝结的成分不超过 50 ppm，而目前国内市场上的有机硅密封胶产品的可凝结成分普遍大于 2 000 ppm。此外，通过实验室检测发现，大部分国产品牌还普遍存在着一些其他缺陷，如储存稳定性不佳，浅色产品容易黄变，粘接力不够，不 能很好地兼顾拉伸强度与断裂伸长率等。因此，国产有机硅密 封胶性能的完善还有很长的路要走。在国内，欧美系汽车品牌的车灯供货生产厂家中，美国道经有 24 年的应用历史，它是单组份的有机硅密封胶。具有储存期好，热失重低，拉伸强度高，断裂伸长率大的优点。该产品为室温条件下湿气固化型，使用方便。其固化机理是，基础 聚合物羟基封端的聚二甲基硅氧烷与小分子烷氧基硅烷交联剂 在催化剂和助催化剂的作用下，通过吸收空气中的 H2 O 进而脱去醇型小分子发生交联，如图 2 所示。康宁 (Dow corning)公司的产品占有率较高，其中 DC 7091 已图 2 单组份硅胶的反应机理除了单组分硅胶，双组分硅胶在车灯行业的应用也越来越多，双组分硅胶有比较大的性价比优势。表 4 是道康宁双组份 硅胶 3526、3636 与单组份硅胶 7091 的性能对比。其中 7091 适 合于前灯和雾灯，具有优异的粘接力，耐温达 170 180 ， 固化 16 24 h 后，可通过气密实验，已经有 24 年的应用历史。3526 适用于前灯和大雾灯，具有优异的粘接力，耐温达 190 以上，固化 30 90 min 后，可通过气密实验，加热可促进固化，已经有 19 年的应用历史。3636 适用于前灯和雾灯，具有非常低的雾化，胶固化后可凝结的成分不超过 50 ppm，固化速度更快，固化 20 60 min 后，可通过气密实验，防湿效果更好，已经有 17 年的应用历史。表 4双组份硅胶与单组份硅胶性能对比709135263636混合比例 ( 质量比)24 h 固化深度 可气密实验的时间 ( 0. 1 MPa) 加热对固化影响可粘接材质 颜色邵 A 硬度 拉伸强度 / MPa 断裂伸长率 / %100 10完全固化30 90 min10 30 min /50 65 100 13完全固化20 60 min10 30 min /50 65 2 mm16 h10 h /60 ( 90% RH)金属、玻璃、PC、ABS、PVC、有机玻璃黑、灰、白372. 5680黑、灰、特殊黑38 402. 0270黑、灰、特殊黑30 321. 9250结语当前市场上的车灯胶按使用的基础聚合物来划分，主要分 为丁基热熔胶、PUR 热熔胶、硅胶 ( 单组份硅胶、双组份硅 胶)。其中，汽车信号灯基本使用有机硅类密封胶。与其余两种汽车车灯胶相比，硅胶类产品因其基础聚合物具有一系列优异的性能，如卓越的耐候性、优异的耐高低温性、极佳的电气 性能、良好的憎水性、极佳的耐化学品腐蚀性等特点，使得硅 胶将逐渐替代其他胶种，成为车灯密封应用的主要发展方向。( 下转第 76 页)5图 3 PS 电机改善后的价值流图步骤 5: 执行上述改善方案，总结改善成果，并将改善结果知识化，实施标准作业、构建监管系统、共享及传播成果。同时，参照同类加工业的过程循环效率普通公司 PCE 为1% 左右，世界最好的公司 PCE 高达 20%6。这说明经过此次改善，该公司的过程循环效率由 0. 84% 提升到 3. 32% ，已高于普通公司的管理水平，但与顶尖公司相比，还有很大的提升空间，所以需要后续对改善实施中出现的新问题进行不断地总 结，继续开发新的改善项 目，比 如 防 错 法、 全 面 生 产 维 护 (TPM)、产品流水线的自动化、柔性生产等，给下一个改善循 环奠定基础，为公司进一步的提升做好准备7。参考文献:【1】 刘杰 精益六西格玛: GE 的管理战略J 冶金管理，2008( 11) :35 37【2】 George M L 精益 6 西格玛M 方海萍，魏青江，译 北京: 机械工业出版社，2003: 16【3】 Peter S Pande，Robert P Neuman，Roland R Cavanagh 六西格玛管理法: 世界顶级企业追求卓越之道( 珍藏版) M 马钦海，陈桂云，译 北京: 机械工业出版社，2011: 16 17【4】 张弛，张永嘉 精益六西格玛M 深圳: 海天出版社，2010: 6 10【5】 唐晓芬 六西格玛核心教程M 北京: 中国标准出版社，2006:676 681【6】 金应锡 丰田精益生产管理实战M 北京: 人民邮电出版社，2011: 182【7】 胡廉卿 六西格玛设计与企业产品创新管理J 汽车零部件，2011( 7) : 69 72结束语从上述的理论和应用实例可以看出，精益六西格玛是汇集 精益与六西格玛二者精华于一身，充分体现了精益快速改善与 六西格玛分析准确的