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水性聚氨酯膠粘劑的特點及其在汽車內飾中的應用
來源:博詹咨詢  發布時間:2021-11-22 10:30:09  點擊:282



汽車內飾膠是指汽車頂棚、地板、地毯、儀表板、門板等內飾件的粘結,多采用聚氨酯、氯丁等膠粘劑。
汽車內飾用泡沫背襯乙烯基塑料、織物與纖維板和其他硬質基材的粘接,過去一直使用溶劑型膠粘劑,而溶劑型膠粘劑正是車內VOC最主要的來源之一,隨著環保法規的健全以及人們環保意識的增強,溶劑型汽車膠粘劑將會逐漸被環保型膠粘劑所取代,尤其是水性汽車內飾膠的推廣應用勢在必行。

一、水性聚氨酯膠粘劑的特點

1、無溶劑,環保,能提供更安全的工作和使用環境。

2、黏度低,且不隨聚合物相對分子質量的改變有明顯差異,因此,可通過提高水性聚氨酯的相對分子質量以提高其內聚強度和初粘強度;而溶劑型膠粘劑的黏度則隨聚合物相對分子質量的增高呈指數關系上升,交聯時易產生凝膠。

3、固含量可高達50%,而大多溶劑型聚氨酯膠粘劑的固含在20%左右,且溶劑型的黏度隨固含量增大而急劇上升,相比之下水性聚氨酯更容易調整配方。

4、對各種基材如PC,ABS的粘著力與溶劑型相當,但對PP等基材的粘接必須做表面處理。

5、干燥過程比溶劑型慢,耗能較大。

6、投資成本低,無需溶劑回收和防火防爆設施。

水性聚氨酯膠粘劑按照不同的應用特點可分為三大類:熱活化粘接、濕法粘接(接觸膠)和冷粘。

熱活化粘接是指膠粘劑在上膠之后,經過干燥,加熱干膠層,使膠層在一定的溫度下產生初粘力,然后再與被粘基材在一定的壓力、時間下復合的一種粘接方式。熱活化粘接是水性聚氨酯膠粘劑最常用的一種應用方式。大多數水性聚氨酯分散體的產品可適用于配置熱活化膠(圖1)。


圖1 熱活化粘接的過程示意

對于熱活化粘接,結晶速率的快慢直接影響初粘強度的高低和初始耐熱性。一般地,結晶速率越快,初始粘接強度越大,初始耐熱性也越好,粘接達到最終強度的時間也更短。另一方面,相對分子質量的大小又影響到內聚強度和耐熱性,相對分子質量越大,內聚強度高,最終耐熱性好。

濕法粘接是指粘接過程不需要熱活化且在水分干燥之前即可進行粘合的一種粘接方式,這類膠粘劑可稱為聚氨酯型的接觸膠。這類粘接方式通常適用于粘接多孔性材料或具有吸水性的材料如織物、海綿、無紡布、木材、紙張等。

冷粘是指膠粘劑經過干燥后,在一定的時間段以內不需要加熱即可直接進行貼合形成牢固粘接的一種粘接方式。適合這種粘接方式的膠粘劑具有較長的開放時間,通常屬于低結晶型或無定形類的膠粘劑。

二、水性聚氨酯膠粘劑在汽車內飾的應用

水性聚氨酯膠粘劑可應用于汽車內飾門板、儀表板、頂棚、座椅、地毯、后置物板、行李箱蓋板、扶手包邊等部件的粘接(圖2)。


圖2 水性聚氨酯膠粘劑在汽車內飾件粘接的典型應用部件

采用水性聚氨酯膠粘劑替代溶劑型膠粘劑可顯著降低VOC的排放,同時能保證可靠的粘接質量,盡管水性聚氨酯膠粘劑價格較溶劑型高,但由于其固含量是溶劑型膠水的2~3倍,通過恰當的工藝,最終部件的單位用膠成本可以與溶劑型相當。

由于真空吸塑采用噴涂施膠,因此要求膠粘劑的黏度不能太高,以免噴涂不均和堵槍。同時黏度也不能太低而造成噴膠后膠液流淌無法形成均勻的膠膜。對溶劑型膠粘劑來說,為了降低黏度采用降低固含量的方式來配膠,使用大量的溶劑,最終揮發到空氣中。

而水性膠固含高,施膠量可以控制在溶劑型膠水的三分之二或一半左右。因而最終成本相當。

從粘接效果來看,對于PC/ABS材質,雙組分水性聚氨酯膠粘劑完全能達到和溶劑型聚氨酯膠粘劑同等的粘接效果,對于PP材質,在不做基材預處理的情況下,雖然溶劑型聚氨酯膠粘劑潤濕性優于水性聚氨酯膠粘劑,但溶劑型或水性聚氨酯都無法滿足強度要求;而基材做了預處理之后,水性聚氨酯膠粘劑和溶劑型聚氨酯膠粘劑均能滿足強度要求。

需要說明的是,盡管水性體系和溶劑型體系在真空吸塑上工藝相似,粘接效果相當,成本可控,但對于膠水用戶來說,必須要意識到水性體系是有別于溶劑型體系的。因而在具體使用時應當考慮一下幾個方面:

1、膠水適用期的區別:雙組分溶劑型聚氨酯膠粘劑常根據黏度的變化來判斷適用期,而雙組分水性聚氨酯膠粘劑不能以黏度變化來判斷,通常為4~6h。

2、膠水儲存條件:水性聚氨酯膠粘劑最佳儲存溫度為5~30℃,注意防凍以免破壞膠液。

3、噴槍的選用和噴涂壓力:水性聚氨酯膠粘劑因黏度較低,應當選用低壓噴槍,口徑在1.3~2mm為宜,噴涂壓力1~2bar即可。對于現行使用溶劑型膠粘劑的用戶要切換成水性聚氨酯膠粘劑,不能簡單地只是更換膠水,而要全面考慮相關細節工藝參數的調整。

水性聚氨酯膠粘劑另一個典型的應用是濕法頂棚的粘接(圖3)。


濕法頂棚的示意

此外,雙組分水性聚氨酯膠粘劑還被應用于車內扶手等部件的包覆,包邊工藝要求膠水能很快建立初粘性,防止應力起翹,但同時又要求膠水熱活化后有較長的開放時間,以適應手工包邊較長的操作時間的要求,因此對水性聚氨酯膠粘劑的性能提出了更高的要求,不同聚氨酯分散體的選擇和搭配對平衡綜合性能顯得至關重要。

隨著我國汽車工業的迅速成長,汽車工業的產業升級離不開配套原材料的更新換代,汽車內飾用膠粘劑必然會迎來新的機遇和挑戰,溶劑型聚氨酯膠粘劑作為傳統的非環保的產品將逐漸被限制和取代,今后汽車內飾膠粘劑的發展方向是環保、低VOC的系列粘合劑,水性聚氨酯汽車內飾膠擁有廣闊前景。

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