地板布粘接用胶粘剂施工性探讨

陆瑜翀，王华南，陈 淼，龚洪洋，吕亚真

（郑州中原思蓝德高科股份有限公司，河南 郑州 450007）

铁路客车地板布的粘接在DIN6701-2标准中属于A3级粘接接头，在客车运行中发生安全事故的可能性非常低。但铁路客车承载量大，地板布时常被踩踏和磨损，造成地板布本身的破坏和粘接体系的破坏。地板布的粘接面积很大，维修时要将整块破损的地板布清理掉，费时费力，成本高。因此地板布的粘接在铁路客车的整个粘接体系中是很重要的。胶粘剂作为连接地板布和地板的材料在粘接体系中起着至关重要的作用[1]。

客车地板布多采用PVC或橡胶材质，车体底架地板是铝合金或不锈钢材料[2]。根据客车设计要求采用双组分聚氨酯、PUR、环氧或氯丁橡胶胶粘剂粘接地板布和金属地板。这4种材料在施用时具有各自的优缺点，本文简述了这4种材料在施用时的特性。

1 地板布接头设计

按照粘接理论，地板布接头设计包括地板布、胶粘剂和金属地板，如图1所示。

图1 地板布接头设计Fig.1 Design of floor cloth joint

地板布为防火、耐磨的PVC或橡胶材质，地板布背面采用直接拉毛处理或植入植绒层处理。金属地板为铝合金或不锈钢材料，金属地板表面采用喷涂底漆处理或拉毛处理[3]。胶粘剂根据客车设计要求采用不同的粘接材料，现在轨道交通主机厂采用胶粘剂主要有双组分聚氨酯、PUR、环氧或氯丁橡胶胶粘剂。

2 胶粘剂成分和特点

2.1 双组分聚氨酯胶粘剂

双组分聚氨酯胶粘剂有A、B 2种组分，A组分是含有多羟基（-OH）的聚酯或聚醚作为主剂；B组分是含有多异氰酸酯基（-NCO）的异氰酸酯作为固化剂。使用时将A组分和B组分按一定比例混合。B组分中的多异氰酸酯基（-NCO）与聚酯或聚醚中的多羟基（-OH）进行氨酯化反应，进一步扩链反应生成网状高分子结构，形成牢固的粘接层。双组分聚氨酯胶粘剂中含有极性高的异氰酸酯基（NCO）和氨基甲酸基（NH-COO），与含有活性氢的材料有着优良的粘接力，双组分聚氨酯胶粘剂还与被粘合材料之间产生氢键作用，因而使粘合更加牢固；可加热固化，也可室温固化，工艺简单；反应机理为加成反应，固化时没有副产物，因此不易使粘合薄膜产生缺陷[4]。

2.2 反应型聚氨酯热熔胶（PUR）

PUR是以端-NCO基预聚物为基料，加入热塑性树脂、增粘树脂、抗氧剂、催化剂、填料等物料而成。把PUR加热熔融成流体，涂布在被粘基材表面，将2个被粘物贴合，冷却后形成粘接，之后利用空气中的湿气或被粘基材上的微量水分与-NCO基团发生反应、扩链，生成交联网状结构且具有高内聚力的聚合物，使粘接力进一步增强。PUR分子结构中含有极性和化学活泼性的氨酯基（-NHCOO-）或异氰酸酯基（-NCO），与含有活泼氢的材料，如木材、皮革、织物、纸张、陶瓷等多孔材料和塑料、金属、玻璃、橡胶等表面光洁材料都有着优良的粘合力；无溶剂，一液型，环保型材料；粘接工艺简便，可采用滚筒涂敷或喷涂等施胶方法；操作性良好，在短时间内即可将配件固定，故可快速将装配件转入下道加工工序，提高工效[5]。

2.3 环氧胶粘剂

环氧胶粘剂的A组分是由环氧树脂、活性稀释剂、触变剂等材料组成，B组分是由固化剂、促进剂等材料组成。A、B组分混合后，在固化剂、促进剂的作用下，环氧树脂逐步聚合反应逐渐形成具有大分子量的三维网络固化物。环氧胶粘剂含有多种极性基团和活性很大的环氧基，因而与金属、玻璃、水泥、木材、塑料等多种极性材料，尤其是表面活性高的材料具有很强的粘接力，同时双组分环氧胶粘剂的内聚强度也很大，所以其胶接强度很高；环氧胶粘剂固化时基本上无低分子挥发物产生，固化收缩率小；耐腐蚀性及介电性能好；可室温固化，也可高温固化；工艺性好，黏度可以调节[6]。

2.4 氯丁橡胶胶粘剂

市面上采用较多的为溶剂型氯丁橡胶胶粘剂，其主体原材料是氯丁橡胶、增粘树脂、金属氧化物、溶剂防老剂、填充剂、促进剂、交联剂等。溶剂型氯丁橡胶胶粘剂涂布后，溶剂挥发借助氯丁橡胶的快速结晶而产生粘接力。氯丁橡胶胶粘剂初粘力大，粘接强度高，强度建立的速度很快；对多种材料都有很好的粘接性；耐久性好，具有优良的防燃性、耐光性、抗臭氧性和耐大气老化性；胶层柔韧，弹性良好，耐冲击与振动；耐介质性好，有较好的耐油、耐水、耐碱、耐溶剂性能；工艺操作简单，可直接喷涂[7]。

3 各种胶粘剂使用方法及优缺点

3.1 双组分聚氨酯胶粘

施工工具：电动搅拌器、锯齿状刮刀

施工工艺：A、B组分按比例用电动搅拌器混合均匀，倾倒于客车地板上，用刮刀均匀涂敷在待粘接面上。然后在上面滚压铺装PVC地板布或橡胶地板布，适当进行加压以赶走气泡，铺装完成后用50 kg的滚子每隔半小时滚压一次，并及时清除溢出的胶粘剂，24 h可以达到初粘强度，完全固化需要48 h。

施工优点：施工工艺简单；未固化前可以随意移动；固化后粘接牢固，不易鼓包。

施工缺点：8 h以上才可以站人，施工周期长；维修时清理困难，用溶剂或物理处理均不易清理掉；固化对于环境有具体的要求，不能在潮湿环境下进行。

3.2 反应型聚氨酯热熔胶（PUR）

施工工具：热熔胶涂布机。

施工工艺：PUR胶在130 ℃下加热40 min，用热熔胶涂布机将PUR涂布在PVC地板布或橡胶地板布粘接面，在规定的操作时间内将涂布PUR的PVC地板布或橡胶地板布粘接到客车地板上，适当进行加压以赶走气泡。

施工优点：贴附加压后，短时间即可达到一定的粘接强度，无需等待即可站人；固化后粘接牢固，不易鼓包。

施工缺点：需要购进专业的设备；涂布时需要专业人员操作；维修时清理困难，用溶剂或物理处理均不易清理掉。

3.3 环氧胶粘剂

施工工具：电动搅拌器、锯齿状刮刀。

施工工艺：A、B组分按比例用电动搅拌器混合均匀，倾倒于客车地板上，用刮刀均匀涂敷在待粘接面上。然后在上面滚压铺装PVC地板布或橡胶地板布，适当进行加压以赶走气泡，铺装完成后用50 kg的滚子每隔半小时滚压一次，并及时清除溢出的胶粘剂，24 h可以达到初粘强度，完全固化需要48 h。

施工优点：施工工艺简单；未固化前可以随意移动；固化后粘接牢固，不易鼓包。

施工缺点：稍有气味，反应时放热大，反应速度随温度波动比较大；8 h以上才可以站人，施工周期长；维修时清理困难，用溶剂或物理处理均不易清理掉。

3.4 氯丁橡胶胶粘剂

施工工具：喷枪、胶滚。

施工工艺：用喷枪将氯丁橡胶胶粘剂喷涂到客车地板和PVC地板布或橡胶地板布粘接面，一边喷涂一边用胶滚滚涂均匀，喷涂后，晾胶规定时间，然后在上面滚压铺装PVC地板布或橡胶地板布，适当进行加压以赶走气泡，铺装完成后用50 kg的滚子滚压多次，并及时清除溢出的胶粘剂。

施工优点：贴附加压后，短时间即可达到一定的粘接强度，无需等待即可站人；固化后粘接牢固，不易鼓包；维修时稍加热，就可将地板布与地板分离。

施工缺点：气味大，对操作人员身体有害；最终粘接力小，后期容易出现粘接失效现象。

4 结论

根据不同的客车设计采用不同的胶粘剂来粘接地板布和地板。双组分聚氨酯胶粘剂和环氧胶粘剂的粘接强度能达到10 MPa以上，粘接非常牢固，且都可以室温固化，但2种胶粘剂施工后都需要停留8 h以上，施工效率较低。PUR的粘接强度同样很高能达到8 MPa以上，室温固化，施工后不需要停留，但需要专业设备和专业人员操作。氯丁橡胶胶粘剂能很快达到一定的初粘力，但胶粘剂本身含有大量的溶剂，溶剂挥发对人体有害。这4种胶粘剂在施工时均存在不足之处，相对而言，PUR是粘接地板布和地板胶粘剂的一个趋势。

PUR作为新一代环保且性能优异的胶粘剂，有着广阔的应用领域和发展前景。我国的PUR在固化速度、贮存期、耐热性初始强度和最终强度、熔融黏度等方面取得了一定的成果，但与国外相比，还有很大差距。国产的PUR还需提高其综合性能，并相应制定制备工艺、优化制备设备和施胶设备，使PUR的使用更加方便和普遍[8]。