聚氨酯密封膠在汽車玻璃安裝應(yīng)用上的優(yōu)化

劉朝巖， 張興軍， 李學(xué)成

(山東沂星電動(dòng)汽車有限公司， 山東 臨沂 276000)

隨著社會(huì)發(fā)展，汽車已經(jīng)成為人們生產(chǎn)、生活中不可缺少的一部分，而玻璃在整車上的應(yīng)用也不可或缺。目前，95%以上的玻璃裝配工藝都是以聚氨酯密封膠進(jìn)行粘接。聚氨酯密封膠為高強(qiáng)度、高模量、粘接類多用途密封膠，固化過程中及固化后不會(huì)產(chǎn)生任何有害物質(zhì)，對(duì)基材無污染，因此在汽車行業(yè)多用此類密封膠進(jìn)行車窗玻璃的安裝密封。由于施膠過程中用膠量無法精準(zhǔn)把控，用量往往多于實(shí)際能效范圍，導(dǎo)致人力、物料投入成本過高，因此，需制定出相應(yīng)解決辦法，降低企業(yè)單車成本，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

1 聚氨酯玻璃膠施膠流程及存在的問題

一般工藝流程：粘接準(zhǔn)備——清潔車身和玻璃粘接面——涂抹底漆——施膠——裝配玻璃——調(diào)整間隙及固定——美化玻璃縫隙——清理[2]。圖1為玻璃粘接結(jié)構(gòu)示意圖，D表示玻璃安裝止口深度，E表示玻璃厚度。

圖1 粘接結(jié)構(gòu)示意圖

玻璃粘接裝配時(shí)，如果不能保證膠體面絕對(duì)平整，凸起的膠體會(huì)先接觸玻璃，使凹處的空氣不能及時(shí)排出，空氣積留在夾層中將直接關(guān)系到粘接面積的大小，影響玻璃粘接效果。

另外，由于用膠量無法具體把握，為了保證玻璃粘接絕對(duì)安全，在施膠過程中施膠量往往會(huì)大幅度地大于正常用量，導(dǎo)致材料成本提高，膠體固化時(shí)間延長(zhǎng)，影響下道工序正常作業(yè)。

2 聚氨酯密封膠施膠工藝優(yōu)化

2.1 聚氨酯密封膠膠體形狀優(yōu)化

為了能夠有效地避免空氣積留在粘接面夾層中而影響粘接強(qiáng)度，一般采取將聚氨酯玻璃膠出膠口裁剪成三角形狀，使膠體涂在車身上的截面形狀呈三角型。在玻璃粘接安裝時(shí)，膠體與玻璃接觸呈線型，在玻璃被壓合的過程中，空氣就很容易被排出。如圖2所示，a表示聚氨酯密封膠寬度尺寸，b表示聚氨酯密封膠高度尺寸。

初始設(shè)計(jì)時(shí)，玻璃安裝止口面與玻璃粘接區(qū)域面的配合是相對(duì)平行的，也就是說，在玻璃安裝完成后，聚氨酯密封膠兩側(cè)的間隙是相等的。由此推理出施膠的三角形截面應(yīng)為等腰三角形。

圖2 優(yōu)化后的膠體形狀

2.2 聚氨酯密封膠膠體的截面優(yōu)化

影響粘接效果的原因之一就是粘接面積的大小[3]。圖3為在理想狀態(tài)下，玻璃粘接安裝前后的聚氨酯密封膠截面圖變化。圖3中，c表示玻璃到車身鈑金的尺寸(玻璃安裝完成時(shí)聚氨酯密封膠的厚度)。在玻璃安裝過程中不論玻璃膠的截面形狀變化如何，其截面面積是相等的。

圖3 安裝玻璃后聚氨酯密封膠截面變化

根據(jù)玻璃自身重量、用途和聚氨酯密封膠性能可以算出額定粘接面積S，按照設(shè)計(jì)意圖測(cè)算止口周長(zhǎng)L，施膠寬度尺寸a=S/L，在理想狀態(tài)下可以假設(shè)壓合后聚氨酯密封膠兩側(cè)的圓弧為半圓狀。

轉(zhuǎn)換關(guān)系如下：

由圖1可以得出：c=D-E

(1)

由圖2和圖3可以得出：

ab/2=ac+πc2/4

(2)

由式(2)可以得出：b=2c+πc2/(2a)

(3)

在a值不變的情況下，優(yōu)化方案如下：

1) 方案1。當(dāng)b>2c+πc2/(2a)時(shí)，b值過大，玻璃的粘接面積大于車身鈑金粘接面積，缺點(diǎn)是大于車身鈑金粘接面積部分的膠能效過剩，造成浪費(fèi)。并且由于膠體增大，固化時(shí)間延長(zhǎng)，從而影響后道工序的正常生產(chǎn)，整體生產(chǎn)節(jié)拍推遲[4]。

2) 方案2。當(dāng)b=2c+πc2/(2a) 時(shí)，b值合適，玻璃粘接面積和車身鈑金粘接面相等，兩側(cè)粘接力相等，不存在能效過剩，同時(shí)聚氨酯密封膠在玻璃和車身鈑金之間的圓弧長(zhǎng)度達(dá)到最大值，提高了膠劑的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度等[5]。

3) 方案3。當(dāng)b<2c+πc2/(2a)時(shí)，b值過小，玻璃粘接面積小于車身鈑金粘接面積。由于聚氨酯密封膠在玻璃粘接面積減少，對(duì)玻璃不能達(dá)到有效的粘接力，因此在車輛行駛過程中對(duì)駕駛員和乘客不能起到防護(hù)作用，具有安全隱患[6]。

由以上分析可以得出：使用聚氨酯密封膠粘接的最佳效果是兩面粘接的面積一樣，推薦使用方案2。

3 結(jié)束語

由于汽車成批量化生產(chǎn)，一些簡(jiǎn)單并重復(fù)的工作逐漸被機(jī)器所代替，機(jī)器人在施膠工序上的應(yīng)用已經(jīng)趨于成熟階段，因其能夠精準(zhǔn)地控制施膠型狀和用量而被推廣使用，并得到市場(chǎng)認(rèn)可。采用智能化生產(chǎn)已成為一種趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李建立.單組分聚氨酯玻璃粘合密封膠在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].中國(guó)膠粘劑,2004,13(2):36-37.

[2] 竺從勝.汽車風(fēng)窗玻璃的粘接安裝[J].汽車與配件, 2000(3):29-30.

[3] 李紹雄，劉益軍.聚氨酯膠粘劑[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1998:13-15.

[4] 李紹雄，劉益軍.聚氨酯樹脂及其應(yīng)用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008:16-20 .

[5] 全國(guó)膠粘劑標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).膠粘劑拉伸剪切強(qiáng)度的測(cè)定(剛性材料對(duì)剛性材料):GB/T 7124-2008[S].北京：中國(guó)標(biāo)注出版社，2008:1-2.

[6] 全國(guó)汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).汽車玻璃零配安裝要求: QC/T 984-2014[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2014:1-2.