客车铝舱门用双组分粘接胶研究

宋树森

(扬州亚星客车股份有限公司，江苏 扬州 225116)

客车侧围一般由其上部蒙皮和下部舱门构成。为了实现轻量化，客车下部舱门常采用铝材料制作。为提高铝舱门的平整度，常采用胶粘而非焊接。由于现使用的粘接胶不能同时满足客车电泳工艺、快速固化、粘接强度高、内应力小、延伸优良、对车身漆膜无影响等要求。因此一种既能保证胶粘铝舱门的强度，也能保证铝舱门的平整度，同时符合电泳工艺，且不影响生产效率的双组分粘接胶成为客车企业的期盼。

1 铝舱门粘接用胶现状

目前主流客车企业都选择双组分丙烯酸粘接胶(表1中有3种型号)，是因其具有快速固化、耐高温、与电泳漆相容性好等优点。但是这种胶的剪切强度一般在20 MPa，内应力较大，断裂延伸率较小，在进行电泳漆高温烘烤后，铝舱门面板会出现不同程度的变形，严重影响车身外表面的平整度。试用了多种型号的这类粘接胶，舱门面板都存在不同程度的变形。在实际使用过程中，通过增加舱门铝板的厚度(如采用厚度3 mm以上的5系列铝板)就能克服双组分丙烯酸胶引起的变形，但这不符合客车轻量化的要求(铝舱门厚度一般为2 ～2.5 mm)。

表1 常用双组分粘接胶的主要参数

为了解决这个问题，有些客车厂家使用一种双组分有机硅粘接胶(表1中有此胶型号)。这种胶由于剪切强度低，断裂延伸率较高，基本上解决了胶内应力影响铝舱门面板平整度的问题。但是这种胶含有机硅成分，容易造成车身漆膜缩孔的缺陷；另外剪切强度只有2 MPa，能否保证客车使用10年后舱门粘接完好，存在未知。

总体来看，双组分丙烯酸粘接胶和双组分有机硅粘接胶虽具有快速固化、耐电泳180 ℃烘烤1 h、免底涂等优异性能，但还是不能完全满足客车舱门用粘接胶的需要。

2 胶性能参数分析及优化设想

为了改善客车铝舱门纯胶粘接性能，需要一种性能更好的双组分粘接胶。表1中粘接胶的操作时间、夹固时间、剪切强度、断裂延伸率、硬度都不满足要求，下面对这几项参数进行分析和优化设想。

2.1 操作时间及夹固时间

客车舱门在生产时，3 min的打胶操作时间(表1中最短操作时间)有一定难度，但操作时间过长，会影响粘接胶的固化速度，延长固化时间，影响生产效率。结合实际生产情况，设想操作时间控制在5～10 min比较合适。

从生产效率上看，夹固时间越短越好，但胶粘剂必须固化一段时间后才具有一定的强度，才能保证人工搬运进行工序转移，并且不同胶粘剂树脂的固化存在差异。从表1可知，双组分粘接胶的夹固时间在20 min左右，时间最长的达到60 min。因此设想夹固时间≤50 min。

2.2 剪切强度

美国FMVSS第212项规定，汽车以50 km/h的速度与混凝土墙壁冲撞时，车窗玻璃的粘接完整率必须保持75%以上；GB 11551—2003中规定汽车正面碰撞速度(50±2)km/h，但是我国道路交通事故资料显示，在客车碰撞事故中80 km/h是较高的速度，因此取客车正面碰撞的速度80 km/h作为分析粘接胶剪切强度的依据。

由于客车正面碰撞时其侧窗玻璃和侧舱门受力状态几乎一样，且侧窗玻璃采用单组分湿气固化的聚氨酯粘接胶进行粘接，粘接胶满足国标QC/T 1024—2015中的≥4 MPa剪切强度要求，实际中未出现过由于胶的剪切强度不足造成玻璃脱落的质量问题，同时满足客车正面碰撞时车窗玻璃粘接完整率≥75%的要求。由此得出文献[8]中要求的粘接胶的剪切强度≥4 MPa是能保证客车侧窗玻璃粘接的可靠性的。因此，可以通过客车侧窗玻璃粘接胶的剪切强度来推算铝舱门粘接胶的剪切强度。

正面碰撞时，侧窗玻璃和侧面铝舱门受到加速度方向的剪切应力，即加速度的剪切应力，由于重力的剪切应力影响较小，在计算分析时暂不考虑。首先根据=和=，可得正面碰撞时间=()；再根据=()，可推算出铝舱门粘接胶的剪切强度，设想只要铝舱门粘接胶的剪切强度≥正面碰撞时的剪切强度，就能够保证客车发生正面碰撞时铝舱门粘接依然有效。

因此，初定铝舱门粘接用双组分胶的剪切强度≥3.5 MPa。

2.3 断裂延伸率和硬度

延伸率越小、硬度越高的粘接胶应力就越大。根据这个原则做如下试验：准备数张A4打印纸，在距离纸张周围边缘4 cm处画长方形，选择3种双组分丙烯酸粘接胶(型号为MA830、1830C、LORD T6)、1种双组分有机硅粘接胶(型号为MF1706-25)和1种单组份聚氨酯粘接胶(型号为166FC)共5种粘接胶沿着长方形记号均匀涂胶，每种胶涂3张A4纸。涂胶时保证涂胶枪的孔径统一、施胶速度统一，使胶断面形状和大小基本相近。涂胶后观察胶固化过程中不同粘接胶对纸张的影响。

试验可知，双组分有机硅粘接胶和单组分聚氨酯粘接胶对纸张几乎无影响，参考这两种胶断裂延伸率和硬度，初定断裂延伸率约为150%～400%、邵氏硬度约为45～70(A)。

2.4 胶性能参数汇总

通过以上分析，设想这种双组分粘接胶按试验得出的混合比例充分混合均匀后的操作时间为5～10 min，夹固时间≤50 min，剪切强度≥3.5 MPa，断裂延伸率在150%～400%之间，邵氏硬度约45～70(A)，应该能够满足客车铝舱门粘接需要，真实效果还有待实际应用检验。

3 结束语

由于客车工艺的特殊性，用于铝舱门粘接的双组分胶必须具有以下性能：能快速粘接免底涂铝材，剪切强度较大，断裂延伸率高，硬度适中，抗老化性能优异，低VOC，气味小，满足客车电泳涂装工艺等。但这种双组分粘接胶还不能直接用于铁舱门的粘接，主要是因为铁板表面采用了涂油防腐工艺，如要用于铁舱门的胶粘，必须先清洁干净铁板表面的防锈油。