橡胶和基材的粘接-CHEMLOK胶粘剂应用.ppt

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1、橡胶和基材的粘接 CHEMLOK胶粘剂应用,上海洛德化学有限公司,2,应 用 市 场,汽车和工业减震制品 汽车密封条，植绒，成型玻璃 密封件 橡胶内衬 胶辊和橡胶轮 轮胎 增强胶管和胶带 其他（电气、医用产品）,3,内容,第 I 部分 基材的准备第II部分 胶粘剂的选择第III部分 胶粘剂应用技术第IV部分 试验和问题解决,4,5,CHEMLOK粘接机理,橡胶,胶粘剂/面涂,底涂,金属,交联架桥,交联架桥,模量,橡胶,胶粘剂/面涂,底胶,相互扩散,吸附和/或相互扩散,内部交联,吸附,6,7,第 I 部分 基材的准备,8,磁性金属：冷热轧钢材，电镀钢材，热浸镀钢材非磁性金属：不锈钢，铝，黄铜，钛

2、，镁，铅。粉末烧结的金属和各种合金。塑料材料：尼龙，聚四氟乙烯，聚甲醛等。橡胶（主要是通用橡胶）纤维：尼龙，聚酯等，玻璃，木材，混凝土等。,基材的种类,9,基材的表面处理,脱脂机械处理清洗 脱脂化学处理 脱脂机械处理清洗化学处理,10,脱脂方法,碱液脱脂溶剂脱脂 浸渍 清洗 蒸汽超声脱脂,11,碱液脱脂,常用碱液主要成份及特点 碱液成份 皂化作用 乳化分散作用 特点 氢氧化钠 大 小 不适用矿物油 碳酸钠 小 中 硅酸钠 大 中 磷酸钠 大 中 效果最佳,12,碱液脱脂,典型钢铁除油碱液配方：氢氧化钠 3050g/l 碳酸钠 2030 硅酸钠 1015 磷酸钠 5070 温度：80100、时间

3、：2040分钟,13,溶剂脱脂,常用溶剂：120汽油、醋酸乙酯、苯、甲苯、酒精、四氯乙烯、1、1、1三氯乙烷、丙酮等工作件污染严重，需二次清洗；甚至采用蒸汽脱脂。,14,蒸汽脱脂,溶剂 1、1、1三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯金属件不可浸入溶剂，也不可高于冷凝区，相互间不接触。金属件温度达到溶剂沸点，脱脂结束。溶剂PH值保持在7.07.5之间。溶剂含油达25时应更新。,15,机械处理,抛丸或喷砂 材料：钢珠，菱角砂，石英砂，金刚玉等，目数40G，喷砂或抛丸后的零件需清洗。常用的设备,16,磷化处理,脱脂/除锈 清洗 表面调整 磷化清洗沸水洗烘干,磷化磷化膜厚度3.5g/m2，磷化膜呈微晶结构，而

4、不应呈巨晶结构,17,磷化处理,典型的磷化生产线,18,铝件的铬化处理,脱脂 在6570，浸于下述溶液中浸10分钟 水 450ml H2SO4（1.84）80ml Na2Cr2O7 15g 水洗，干燥，立即涂胶。,19,铝件的阳极化处理,阳极化后能在铝件表面形成氧化膜，具有提高铝的防腐性能和和橡胶的粘合性能。在处理前，必须确保铝材的表面的干净;处理后的工件必须确保膜厚,20,不锈钢化学处理方法一,蒸汽脱脂在下述溶液中50浸渍15分钟 浓硫酸（S.P.1.84）1000ml 饱和Na2Cr2O7 溶液 35ml冷水洗，开水洗，干燥。*30分钟内涂胶,21,不锈钢化学处理方法二,90碱洗脱脂10分

5、钟 水洗在下述溶液中65浸渍10分钟 草酸 10 重量份 硫酸 10 重量份 水 80 重量份水冲洗，干燥。*30分钟内涂胶,22,黄铜化学处理方法一,脱脂室温，浸于下述溶液12分钟 FeCl3（42浓度）15 重量份 HNO3（1.42）30 重量份 水 197 重量份彻底冲洗，尽快干燥，立即涂胶。,23,黄铜化学处理方法二,蒸汽脱脂室温，浸于下述溶液12分钟 浓HCL 50 重量份 FeCl3 20 重量份 水 30 重量份水洗，干燥，立即涂胶。,24,黄铜化学处理方法三,蒸汽脱脂室温，浸于下述溶液13分钟 过硫酸铵 25 重量份 水 75 重量份水洗，干燥，立即涂胶。,25,PTFE表面

6、处理,脱脂：丙酮或丁酮在下述溶液（25）中浸渍13分钟 金属钠 23g 萘 128g 四氢呋喃（无水）1 L（严格在无水条件下配制，隔绝空气保存）丙酮或丁酮清洗，去离子水洗，干燥。,26,尼龙表面处理,脱脂：丙酮或丁酮表面打磨：中号金刚砂纸或喷砂再次脱脂：丙酮或丁酮,27,陶瓷表面处理(方法一),脱脂：丁酮表面打磨：中号金刚砂纸或喷砂再次脱脂：丁酮干燥,28,陶瓷表面处理(方法二),脱脂：丁酮在下述溶液（25）中浸渍1530分钟 饱和重铬酸钠 35ml 浓硫酸 1000ml去离子水洗，干燥。,29,纤维织物表面处理,玻璃纤维 加热250300，表面呈淡黄色。水洗，干燥后溶剂脱脂，最后在100

7、干燥2428小时。1氢氧化钠溶液煮8分钟，水洗，在 140干燥4分钟。,30,其他非金属表面的处理,溶剂或洗涤剂溶液除去塑料上的脱模剂或蜡。丙酮和甲醇是有效的溶剂。适用溶剂前，应验查是否对某些高分子材料产生不良影响。表面打磨：中号金刚砂纸。,31,问题？,32,第II部分 胶粘剂的选择,33,胶粘剂定义,一种薄的聚合物涂层，由高聚物，颜料，填料，交联剂组成并混合在溶剂体系内。底涂 和基材粘结，防腐蚀，和面涂/胶粘剂粘结 面涂/胶粘剂 和底涂粘结，并和橡胶粘结。单涂 同时具有底涂和面涂的两种功能。,34,胶粘剂活化反应,大部分胶粘剂体系的交联剂活化温度在140左右。大部分胶粘剂的交联速度快于橡胶

8、。硫化温度（模温）推荐为：140195。,35,Chemlok 胶粘剂的选择,溶剂型胶粘剂 200900系列；Y和AP 系列；Ty-Ply EPCA(环保型胶粘剂）溶剂型，低铅含量 6000系列 水基型胶粘剂，低HAP/VOC 8000系列 200 产品特殊要求,36,Chemlok 胶粘剂的选择,37,Chemlok 胶粘剂的选择,38,Chemlok 胶粘剂的选择,39,Chemlok 胶粘剂的选择,40,Chemlok 胶粘剂的选择,41,Chemlok 胶粘剂的选择,42,Chemlok 胶粘剂的选择,43,Chemlok 胶粘剂的选择,44,Chemlok 胶粘剂的选择,45,Che

9、mlok 胶粘剂的选择,46,Chemlok 胶粘剂的选择,47,Chemlok 胶粘剂的选择,48,Chemlok 胶粘剂的选择,49,EPCA和常规胶粘剂应用成本比较,50,EPCA和常规胶粘剂应用成本比较,51,问题？,52,第III部分 胶粘剂的应用技术,53,胶粘剂安全操作,溶剂体系的胶粘剂是易燃的危险品放置区域应有很好的通风操作工应有适当的服装和安全防护，参照MSDS指南使用正确的接地方式来消除胶粘剂在转移和搅拌期间产生的火花。胶粘剂存放应有合适的环境，以确保胶粘剂的在储存期内的性能。不在使用的胶粘剂应有好的密封。尽量避免阳光直射，推荐的环境温度是 5090F(1032 C);10

10、0 F(37 C)以上的温度应避免,54,胶粘剂的搅拌,搅拌前，首先拿工具将桶底和桶壁的固体刮起，溶入胶粘剂中。必须避免产生静电火花。应使用防爆的搅拌设备，推荐2060rpm的转速，可以防止过大剪切和气泡，同时确保所有固体成分均匀分散在溶剂体系中。用于粘度控制的常用仪器：Zahn 杯14号,55,典型的搅拌,56,57,胶粘剂的稀释,选用正确的胶粘剂，参照产品说明书。错误的胶粘剂会导致工艺和粘结问题。添加稀释剂时，应缓慢加入，以避免产生凝胶或分相等现象。用Zahn氏杯测量粘度，确定合适范围用于过程控制。胶粘剂稀释会影响操作的工艺性和膜厚的均匀性。,58,胶粘剂的干膜厚度,推荐的胶粘剂干膜的厚度

11、 底涂 510 面涂 1225 单涂 18 30 后硫化粘结 25 40 不同的胶粘剂可以参照产品说明书 硅烷类的胶粘剂的膜厚应薄一些，一般小于1.2,59,常用的胶粘剂干膜厚度测量仪,60,胶粘剂应用类型,涂刷浇涂滚涂和逆转辊涂手工和自动浸涂，浸涂/旋转手工和自动喷涂，翻滚喷涂其他,61,涂刷应用,适用于很小的零件和特殊的应用区域制造费用低但涂刷质量较差，均匀一致性差。选择合适的刷子建议使用天然毛的刷子；水基型胶粘剂用发泡型的工具。,62,滚涂应用,3/8的绒毛，马海毛型的，适合于大面积的产品，油罐衬里，板材胶粘剂不使用时，将胶粘剂罐需盖好。尽量减少溶剂挥发。,63,浸涂应用,浸涂适合于工件

12、表面全部需胶粘剂的情况，但浸涂后零件表面涂层厚度从上至下会有梯度。手工或自动浸涂生产线，使用输送系统，均有高的输出量，生产效率高，一般输送的线速度是60180厘米/分钟。从胶粘剂溶液中提出的速度应缓慢些，一般可控制在100厘米/分钟。确保槽内液体在连续搅拌，搅拌片呈浆状；槽内液体通过隔膜泵和50目过滤器进行回流。用Zahn氏杯监控胶粘剂的粘度，必要时添加溶剂；在不使用生产线时，必须用盖密封槽子。,64,胶粘剂,溢流,隔膜泵,8,50 目过滤器,搅拌器,零件行径,65,自动浸涂生产线,66,喷涂应用,较高生产效率，并能得到均匀的膜厚。工件经过预热，可以挥发过多的水分等，以改善工件表面的浸润性。转

13、换效率较差，1050%,依据产品的结构和设备。推荐使用50目的过滤器。喷涂用的压缩空气必须经过油水分离。推荐使用的喷枪：HVLP 高流量低压力，如BINKS;岩田等,67,喷涂应用 喷涂方式,手工和自动喷涂两种供胶方式：虹吸杯和压力供给加热喷涂和静电喷涂不推荐使用无气喷涂,68,喷涂应用 虹吸方式,优点:低成本和维护简单胶粘剂更换方便30-60 psi 油水分离器缺点:操作工需把握胶粘剂的重量容器体积有限喷涂位置受限制,69,喷涂应用 压力方式,优点:可以任何位置喷涂气压控制在30-60 psi and 液体压力控制在 6-15 psi很少频次添加胶粘剂容器内可保持连续搅拌缺点:比虹吸消耗更多

14、的气体比虹吸的成本高,70,喷涂应用 稀释,一定量的溶剂稀释，喷涂时可以产生较好的雾化效果。推荐Zahn氏杯测量溶剂型胶粘剂的粘度底涂，Zahn 2#粘度1923秒;酮类溶剂，以3/1或4/1的体积比混合面涂，Zahn 2#粘度2428秒；芳香类溶剂，以3/1或2/1的体积混合,水基型胶粘剂使用液体比重计:1.00 1.200 g/ml,去离子水或蒸馏水,71,喷涂应用 喷涂技巧,不正确 正 确,72,喷涂应用 自动喷涂,自动旋转式的喷涂设备，带有自动喷枪，和烘道；适合于中心对称的回转体，如，内外管子自动化程度高，生产效率高。投资估计大于100K$,根据设计及不同的制造商。,73,喷涂应用 自

15、动喷涂设备,74,喷涂应用 喷枪的安装,75,喷涂应用 常用的自动喷涂线示意图,喷面涂,喷底涂,装/取零件,烘道,76,喷涂应用 热喷,优点改进DFT改善雾化效果减少溶剂的使用喷涂后的零件干燥快缺点需额外的设备维护保养对电的要求较高特定的胶粘剂,77,浸涂/旋转式应用,对零件的要求：大批量的；零件外形结构不是巢式；所有外表面均需有胶粘剂。自动循环：浸入胶粘剂，以一定转速和时间旋转，后倒出烘干。好的设备可以确保均匀一致的干膜厚度。好的转换效率 75%,78,浸涂/旋转式应用 过程示意图,79,浸涂/旋转式应用 生产单元图,80,翻滚式喷涂,适用于大批量的零件，零件所有表面均需要有胶粘剂。自动循环

16、时间取决于翻滚速度，喷射时间，干燥时间和温度。胶粘剂可以有较高稀释量。均匀一致的干膜厚度。停工期间，需清洗圆筒。,81,翻滚式喷涂 生产单元示意,1.热空气干燥零件2控制面板3获得外部空气4喷涂排气系统5压力罐的喷涂系统,82,翻滚式喷涂 生产设备,83,其他应用方法,逆转辊涂法：使用多辊进行胶粘剂转移，适用于薄和宽的片材。浇涂：适用于管材内表面，提起管子旋转，然后灌注入胶粘剂。帘式淋涂 等,84,逆转辊涂,85,胶粘剂干燥,对于涂有胶粘剂的零件，一般采用干燥3060分钟，然后才可硫化。干燥时间取决于温度，湿度，工厂其他条件，季节的变化等。干燥不够，会导致气泡，粘结失败等现象。解决方法：延长干

17、燥时间或6080C下进行干燥。加热源必须是防爆的，红外的设备不推荐使用。,86,胶粘剂的清除,未硫化和湿的胶粘剂，可以采用产品中列出的溶剂。硫化后的胶粘剂，采用腐蚀性的液体或酸。清洁用的器具应是铜制或不产生火花的工具过多的加热，胶粘剂会自燃，112C.,87,已涂零件的操作,对于湿的零件，不能用手套取接触，以防胶粘剂被污染或除去。手套必须是干净的。已涂零件应在推荐的规定时间内，进行硫化。,88,已涂零件的操作推荐的停放时间,89,已涂零件的存放,避免把已涂零件直接发在地上，应发在容器内，或袋中，或纸板上等存放在室温，低湿度，低紫外线的地方。用塑料盖，布，或纸盖起来，保护胶粘剂表面。,90,硫化

18、 方式,填料模压；转移模压；注射模压烘箱/烘道硫化；挤出，硫化罐硫化，化学硫化后硫化粘结（在模具中硫化不可行时）,91,硫化,需用温度计测量模具的温度。过多的脱模剂会导致粘结失败；尽量避免使用硅烷类脱模剂。过长的预热时间（装骨架时间过长），胶粘剂会活化，导致粘结失败。建议使用装模器。型腔内未充满，局部溢料严重，压力过低，会导致粘结失败。脱模取产品，修剪，厚道处理时应注意避免粘结失败。,92,胶粘剂应用总结,所有的过程如链子一般被穿在一起，每一环节都必须完好，否则都会导致应用失败。成功的粘结取决于所有的过程。制定/控制过程的目标 低的废品率过程控制,93,问题？,94,第IV部分 试验和问题解决

19、,95,ASTM 试 验,美国试验和材料协会（ASTM）ASTM D429B,方法AH用于金属和橡胶的粘结试验。网址：www.astm.org,96,方法 A(扯离）,97,方法 B（剥离）,Lord的试验方法将其修改成45度剥离，拉伸速度50mm/min,98,方法 C（圆锥形）,99,方法 D（PV 粘结）,100,方法 E（橡胶衬里）,101,方法 F（冲击）,102,方法 G（双剪切）,103,方法 H,104,试验类型,生产零件的主要粘结：压缩,拉伸,剪切,剥离,扭转,循环疲劳等。粘结试验按如下方式报告:%附胶情况破坏值试验用骨架和部件必须牢固,105,环境试验,2kg预载，沸水试验

20、（2小时以上）盐雾试验（ASTM B177)-温度(35C),5%盐水,盐雾浓度(1-2ml/hr./80 sq.cm),时间(72-1000 hrs.),强化1000Hr 相当于正常使用10年。液体浸泡试验(汽油，乙二醇，刹车油，机油，变速箱油等）浸泡温度-30F 400F(-30C205C).,106,问题？,107,常见问题的解决,108,粘结失败的类型（按ASTM D429B）,底涂,胶粘剂（面涂）,弹性体,金属/基材,CM,R破坏最终的目标!,CP,RC,109,胶粘剂和金属粘结,称为 CM 破坏在金属或其他基材界面的底涂或胶粘剂失效30的失效可能,底涂,胶粘剂,弹性体,金属/基材,

21、胶粘剂,弹性体,金属/基材,CM,CM,110,胶粘剂和金属粘结:机械方法,检查过程变差,喷砂介质的型号和尺寸，循环次数，设备 使用比被喷金属更硬的介质用黑色或透明带来测试.检查介质的筛余物,清洗或空气吹粘结表面.,不彻底的打磨和喷砂 过硬的金属 喷砂的残余物留在粘结表面,111,胶粘剂和金属粘结:机械方法,喷砂后，长的停放期导致表面氧化在喷砂时或前或后，被油，污垢等污染对于金属或基材，胶粘剂不合适,减少停放期,重新喷砂 清洗和重新喷砂粘结表面,使用新的介质和设备清洗。选择其他的胶粘剂,112,胶粘剂和金属粘结:化学方法,过多的脏物，热处理或焊接产生的污垢不正确的涂层或电镀工艺:不一致性或涂层

22、的失效或厚薄,酸洗，喷砂再清洗和干燥 参考涂层供应商合适的产品和过程指导,113,胶粘剂和金属粘结:胶粘剂,过期的胶粘剂底涂或胶粘剂不正确的工艺:混合稀释污染干喷干燥不均匀或低的膜厚,使用新的粘合剂参考产品和过程指导,114,粘合剂和金属粘结:硫化,硫化中胶粘剂欠硫,尤其注意大质量的金属和薄层橡胶的硫化粘合金属表面的胶粘剂被冲刷或擦去,评审硫化时间并调整,根据产品，进行预固化200F(93）可能会有帮助。改善金属零件的外形轮廓,检查膜厚,检查注料口位置,减缓注料时间,增加橡胶储料桶的温度,更改产品,115,胶粘剂和金属粘结:硫化,在硫化，修剪/去废边，后油漆或相关服务时，产生过多的粘结破坏应力

23、,产品和过程评审,116,胶粘剂和底涂的粘结,称为 CP破坏失效出现在胶粘剂和底涂之间10%的失效可能,底涂,胶粘剂,弹性体,金属/基材,CP,117,胶粘剂和底涂的粘结:胶粘剂,底涂表面被污染不正确的干燥和预固化的底涂不正确的底涂和胶粘剂的配合增塑剂的迁移,重新准备,重新喷涂 延长室温干燥时间 或 150 F（65）下 干燥10 分 参考产品推荐书 在250F（121）预烘底涂,118,胶粘剂内聚破坏,不是 ASTM 类型,但是失效出现在底涂或胶粘剂层内部10%的失效可能,底涂,胶粘剂,弹性体,金属/基材,COH,119,胶粘剂内聚破坏:胶粘剂,底涂和胶粘剂太厚,胶粘剂层内出现剪切破坏不正确

24、的底涂和胶粘剂工艺:混合稀释干燥干喷硫化温度,重新调整膜厚,重涂 参考产品和过程指导,120,橡胶和胶粘剂的粘结,称为 RC破坏失效出现在橡胶和粘合剂之间50%的失效可能,底涂,粘合剂,弹性体,金属/基材,RC,121,橡胶和胶粘剂的粘合:胶粘剂,过期或被污染的材料 不正确的粘合剂应用工艺:混合 稀释污染干喷干燥 不均匀或低的膜厚,新材料参考产品和过程指导,122,橡胶和胶粘剂的粘合:硫化,预固化条件,橡胶进入之前，胶粘剂被活化骨架表面的胶粘剂膜被冲刷或擦去,调查硫化周期并调整,使用装料附具,更改产品 预固化胶粘剂膜,膜厚过剩,提高料桶内的温度,减缓注料时间,更改产品,更改注料口的位置或扩大,

25、123,橡胶和胶粘剂的粘合:硫化,在硫化，修剪/去废边，后油漆或相关服务时，产生过多的粘结破坏应力低的硫化压力,产品和过程的评审 评审硫化参数,确保橡胶完全充满,没有缺陷的硫化设备,124,橡胶和胶粘剂的粘合:硫化,不彻底的固化,尤其注意大质量的骨架或薄的橡胶胶粘剂和橡胶不匹配,预热已涂粘合剂的骨架200F（93），根据产品，增加硫化时间和温度 选择其他产品,125,橡胶失效类型:,VTR 和 TR 非常薄和薄的橡胶层,外观光滑HR 很多附胶,厚的橡胶断裂SR 斑点附胶,不规则,有薄有厚SB 整块橡胶，完全橡胶断裂,126,问题解决总结,定义问题确定失效模式评审材料或过程的更改使用问题清单 开

26、发/实施实验测试计划更改过程，材料，或控制审核可能有益之处,127,问题？建议？,128,谢谢！,129,名词解释,EPCA:Environmentally 合乎环境要求的 Preferred 首选的 Chemlok 开姆洛克 Adhesive 胶粘剂,130,名词解释HAP/VOC,HAP:Hazardous Air Pollutant(carcinogen,hazard)有害的气体污染物（致癌物质，危险物品）VOC:Volatile Organic Compound(creates ozone)挥发性的有机化合物（产生臭氧）,131,132,133,134,135,136,137,138,谢 谢！,