橡膠與金屬熱黏結(jié)膠黏劑厚度檢測(cè)方法的研究

朱鵬剛

（青島四方車輛研究所有限公司，山東 青島 266031）

橡膠與金屬熱黏結(jié)膠黏劑厚度檢測(cè)方法的研究

朱鵬剛

（青島四方車輛研究所有限公司，山東 青島 266031）

通過(guò)對(duì)橡膠與金屬熱硫化黏結(jié)膠黏劑厚度測(cè)試方法的研究，對(duì)檢測(cè)過(guò)程基材粗糙度對(duì)膠帶法檢測(cè)、直接實(shí)物法檢測(cè)結(jié)果的影響進(jìn)行了分析和研究，并對(duì)膠帶法檢測(cè)、直接實(shí)物檢測(cè)的應(yīng)用提出適用性要求。

膠黏劑；厚度；測(cè)試方法；膠帶法檢測(cè)；直接實(shí)物法檢測(cè)

橡膠與金屬熱硫化黏結(jié)過(guò)程中，膠黏劑的厚度是一個(gè)非常重要的工藝和質(zhì)量指標(biāo)，其結(jié)果直接影響到產(chǎn)品的黏結(jié)效果。其檢測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、有效性、準(zhǔn)確性，將直接影響到產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的工藝的指導(dǎo)和質(zhì)量的穩(wěn)定。

對(duì)于膠黏劑厚度檢測(cè)方法的研究，我們已經(jīng)告一段落。通過(guò)這一研究，我們對(duì)膠黏劑厚度這一關(guān)鍵控制項(xiàng)點(diǎn)的檢測(cè)，有了新的認(rèn)識(shí)，通過(guò)檢測(cè)方法的對(duì)比、粗糙度對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)離散度的影響等方面的研究，為生產(chǎn)中監(jiān)測(cè)、控制、制定工藝標(biāo)準(zhǔn)等提供了更有效、更準(zhǔn)確、更真實(shí)的檢測(cè)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

開姆洛克膠黏劑205、開姆洛克膠黏劑252X上海洛德（LORD）公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

Scotch 600型高級(jí)透明膠帶 3M公司；FISCHER Dualscope FMP20 涂鍍層測(cè)厚儀 FISCHER 公司；測(cè)試基準(zhǔn)樣板（以下稱測(cè)試板）：1.5 mm 鋼板（Q235-A，Ra max 0.8）；拋丸噴砂用表面粗糙度樣板 哈爾濱量具公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)樣品

粗糙度Ra 1.6、Ra25金屬產(chǎn)品（平面）。

2 實(shí)驗(yàn)步驟

（1）分別取粗糙度Ra 1.6、Ra25實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行拋丸、清洗。

（2）分別取粗糙度Ra 1.6、Ra25拋丸后實(shí)驗(yàn)樣品，使用3M Scotch 600膠帶在檢測(cè)樣件黏結(jié)面上貼（不少于）4條膠帶貫穿黏接區(qū)域，每條膠帶之間呈（不大于）90°間隔。

（3）按照噴涂工藝要求，噴涂底膠并干燥；取下任意兩個(gè)膠帶，貼在測(cè)試板上；按照噴涂工藝要求，噴涂面膠并干燥；取下剩余兩個(gè)膠帶，貼在測(cè)試板上。

（4）取新的3M Scotch 600膠帶（長(zhǎng)度3～5 cm，此為基準(zhǔn)膠帶）貼在測(cè)試版上；使用涂層測(cè)厚儀在基準(zhǔn)膠帶測(cè)量3～5點(diǎn)的厚度，取平均值為基準(zhǔn)厚度，基準(zhǔn)厚度為30 μm。

（5）使用涂層測(cè)厚儀分別在底膠、面膠測(cè)試膠帶上任取30個(gè)點(diǎn)，進(jìn)行厚度測(cè)量。數(shù)據(jù)處理時(shí)，底膠膠帶、面膠膠帶的測(cè)試厚度分別減去基準(zhǔn)膠帶厚度（30 μm），差值為底膠厚度、膠膜總厚度。

（6）使用涂層測(cè)厚儀分別在實(shí)驗(yàn)樣品測(cè)試膠帶左右各40 mm范圍內(nèi)任取各30點(diǎn)，分別直接進(jìn)行底膠厚度、膠膜總厚度的測(cè)量。

（7）依據(jù)LORD公司技術(shù)指導(dǎo)書要求特規(guī)定：底膠厚度范圍5～12 μm，膠膜總厚度25～40 μm，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

（8）數(shù)據(jù)處理：數(shù)據(jù)分布分析按照膠黏劑膜厚實(shí)際數(shù)值進(jìn)行分析，即將膠膜法測(cè)得的數(shù)據(jù)減去基準(zhǔn)膠帶厚度，得出膠膜總厚度；數(shù)據(jù)正態(tài)分布分析使用Fischer DataCenter直接進(jìn)行分析，膠膜法測(cè)得的數(shù)據(jù)（含膠帶厚度）不進(jìn)行處理。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 粗糙度為Ra1.6 實(shí)驗(yàn)樣品數(shù)據(jù)分析（數(shù)據(jù)組1）

粗糙度為Ra 1.6的實(shí)驗(yàn)樣品，拋丸后粗糙度在Ra3.2～Ra6.3范圍內(nèi)，膠黏劑膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。

表1 粗糙度Ra 1.6實(shí)驗(yàn)樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)表

膠黏劑厚度測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布見圖1～圖6（圖1、3、5為底涂205不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖，圖2、4、6為總厚度（含面涂252X）不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖）

膠黏劑厚度測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布見圖7～圖12（圖7、9、11為底涂205不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖，圖8、10、12為總厚度（含面涂252X）不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖）

通過(guò)表1可以看出：

（1）無(wú)論是膠帶法測(cè)試，還是在實(shí)驗(yàn)樣品上直接測(cè)試，其測(cè)試數(shù)據(jù)平均值均在2.7的規(guī)定要求中。

圖1 底涂205膠帶左側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖2 面涂252X膠帶左側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖3 底涂205膠帶右側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖 4 面涂252X膠帶右側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

（2）無(wú)論是在膠帶的右側(cè)，還是在左側(cè)，實(shí)驗(yàn)樣品測(cè)試數(shù)據(jù)平均值進(jìn)本一致。

（3）實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)平均值與膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)平均值存在一定的偏差，尤其是底涂膠黏劑的厚度測(cè)試結(jié)果尤其明顯。

通過(guò)圖7～圖12可以看出：

圖5 底涂205膠帶法實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖6 面涂252X膠帶法實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖7 底涂205膠帶左側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

（1）實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為4.75、3.46、3.04、3.99，而膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.59、1.87。因此，實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)的精密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)的精密度度。

圖8 面涂252X膠帶左側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

圖9 底涂205膠帶右側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

圖10 面涂252X膠帶右側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

（2）實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)的比例在30%～80%范圍，而實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)的比例僅有30%～50%。然而使用膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)的比例卻大于90%。因此，實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

圖11 底涂205膠帶法實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

圖12 面涂252X膠帶法實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

3.2 粗糙度為Ra25實(shí)驗(yàn)樣品數(shù)據(jù)分析（數(shù)據(jù)組2）

粗糙度為Ra 25的實(shí)驗(yàn)樣品，拋丸后粗糙度在Ra12.5～25范圍內(nèi)，膠黏劑膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。

膠黏劑厚度測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布見圖13～圖18（圖13、15、17為底涂205不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖，圖14、16、18為總厚度（含面涂252X）不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖）

膠黏劑厚度測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布見圖19～圖24（圖19、21、23為底涂205不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖，圖20、22、24為總厚度（含面涂252X）不同位置測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖）

通過(guò)表2 可以看出：

圖13 底涂205膠帶左側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖14 面涂252X膠帶左側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖15 底涂205膠帶右側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

（1）實(shí)驗(yàn)樣品上直接測(cè)試，其底涂205膠帶右側(cè)測(cè)試數(shù)據(jù)平均值遠(yuǎn)高于其他兩個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)，其原因是表面粗糙度過(guò)大，導(dǎo)致的數(shù)據(jù)測(cè)試時(shí)過(guò)大（143.740），產(chǎn)生離線離散，對(duì)其進(jìn)行刪減后，重新采點(diǎn)測(cè)試（37.169），其平均值由20.651 65降為17.099 28；無(wú)論是修正前，還是修正后，其底涂測(cè)試均值均已超出2.7的規(guī)定，而總膜厚測(cè)試均值也有一組數(shù)據(jù)超出2.7的規(guī)定。但是膠帶法測(cè)試的結(jié)果均符合2.7的規(guī)定。

圖16 面涂252X膠帶右側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖17 底涂205膠帶法實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

圖18 面涂252X膠帶法實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)散點(diǎn)分布圖

（2）實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)平均值與膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)平均值存在一定的偏差，尤其是底涂膠黏劑的厚度測(cè)試結(jié)果尤其明顯。這與數(shù)據(jù)組（1）的結(jié)果是一致的。

通過(guò)圖13～圖24可以看出：

圖19 底涂205膠帶左側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

圖20 面涂252X膠帶左側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

圖21 底涂205膠帶右側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

（1）實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.51、24.56（修正測(cè)試后為8.78）、7.44、6.49，而膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.18、2.09。因此，實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)的精密度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)的精密度度。這與數(shù)據(jù)組的結(jié)果是一致的。

圖22 面涂252X膠帶右側(cè)實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

圖23 底涂205膠帶法實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

圖24 面涂252X膠帶法實(shí)物樣品膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)正態(tài)分布圖

（2）實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)的比例在30%～70%范圍，而實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)的比例僅有30%。然而使用膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)在規(guī)定范圍內(nèi)的比例卻大于90%。因此，實(shí)驗(yàn)樣品直接測(cè)試數(shù)據(jù)的離散度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于膠帶法測(cè)試數(shù)據(jù)的離散度。這與數(shù)據(jù)組（1）的結(jié)果是一致的。

表2 粗糙度Ra25實(shí)驗(yàn)樣品涂膜厚試數(shù)據(jù)表

結(jié)合兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以看出：

（1）基材的粗糙度對(duì)于膠黏劑膜厚的直接測(cè)試結(jié)果有著很大影響，粗糙度越大，測(cè)試數(shù)據(jù)的離散度越大，準(zhǔn)確性越差。而對(duì)于膠帶法測(cè)試，粗糙度對(duì)其測(cè)試結(jié)果影響不大。

（2）在粗糙度一定的條件下，膠黏劑膜厚越大，離散度越小，準(zhǔn)確性越好。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)膠黏劑厚度檢測(cè)方法的研究，我們對(duì)檢測(cè)方法有了更深的認(rèn)識(shí)，對(duì)影響檢測(cè)結(jié)果的因素有了初步的了解，更加明確了檢測(cè)方法的適用性。

（1）用膠帶法進(jìn)行膜厚測(cè)試，無(wú)論是底涂膠黏劑膜厚還是膠黏劑總膜厚，數(shù)據(jù)離散性小，數(shù)據(jù)分布均勻，但是由于其測(cè)試方法屬于間接法測(cè)試，具有一定局限性，因此可以作為工藝評(píng)定的依據(jù)。

（2）在實(shí)物上測(cè)試膠黏劑厚度，會(huì)因基材表面粗糙度、膜厚等因素影響，對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)有所影響，因此其使用有一定的限定條件。當(dāng)粗糙度Ra6.3左右時(shí)，其測(cè)試數(shù)據(jù)均值與膠帶法膜厚測(cè)試數(shù)據(jù)均值基本相近，離散度也較小，可以反映實(shí)際產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在這種限定條件下，進(jìn)行直接測(cè)試膠黏劑的厚度，使用測(cè)試數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行判定膜厚質(zhì)量是可行的。

Study on thickness detection method for rubber and metal hot tack adhesive

Study on thickness detection method for rubber and metal hot tack adhesive

Zhu Penggang
(Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co., Ltd., Qingdao 266031, Shandong, China)

Through the study of rubber and metal heat curing adhesive thickness test method, the paper analyzes and researches effects of substrate roughness on tape and direct physical detection results, the paper also proposes suitability requirements for tape and direct physical detection application.

adhesive; thickness; testing method; tape detection; direct physical detection

TQ339

1009-797X（2015）23-0052-07

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.23.014

（R-03）

朱鵬剛（1974-），男，工程師，現(xiàn)主要從事橡膠制品硫化工藝和黏結(jié)工藝的研究工作。

2014-09-03