高海鵬 趙新會 劉 漩(長城汽車股份有限公司,河北 保定 071000)
折邊膠中玻璃微珠粒徑與含量如何選擇
高海鵬趙新會劉漩
(長城汽車股份有限公司,河北保定071000)
含玻璃微珠的折邊膠在汽車包邊上使用,可以有效防止內板滑動,減少點焊,加快了汽車廠生產的速率,從此出發,通過對玻璃微珠的粒徑、含量等的研究,研究出滿足汽車廠性能要求的粒徑及含量范圍。
折邊膠;玻璃微珠;玻璃珠粒徑;玻璃珠含量;車內板固定
隨著汽車制造技術的發展和不斷提高的性能要求,膠黏劑的應用也越來越廣泛,品種也愈來愈齊全,汽車用折邊膠就是其中一種重要的膠種。
折邊膠是結構用無溶劑液態糊狀膠粘劑,用在車身的門、發動機蓋、后備箱蓋等鋼板的包邊部位,尤其是含有玻璃微珠的折邊膠,它不僅可以防銹、固定鋼板,還可以取代車門的點焊,提高生產效率。那么折邊膠中玻璃微珠的材質問題,在膠中的含量問題,玻璃微珠的粒徑多大等參數如何選擇,一直是困惑著密封膠制造企業和最終用戶的一大問題。
1 硬度
折邊膠中的玻璃微珠需要嵌入到鋼板內才能起到作用,硬度是一個重要指標。經過反復測試,想要嵌入進鋼板內,且玻璃微珠不碎裂,其硬度必須要達到6莫氏以上。
檢測方法:
如圖1、圖2、圖3所示,把不同硬度的玻璃微珠(暫定粒徑為200μm),分別是4莫氏、5莫氏、6莫氏、7莫氏,制作成折邊膠,編號為 1#(4莫氏)、2#(5莫氏)、 3#(6莫氏)、4#(7莫氏)放到規定條件下烘烤,烘烤后,晾置3小時,把鋼板包邊處撕開,用顯微鏡查看玻璃微珠的狀態,如圖4所示。
2 純凈
玻璃微珠要純凈無雜質。
經試驗得出:硬度必須達到6莫氏以上,這樣才不會被壓碎。
玻璃微珠粒徑的選擇(玻璃微珠硬度定為7莫氏)
玻璃微珠的粒徑大小,取決于鋼板包邊完成后的鋼板間隙,一般汽車廠家鋼板包邊后,內外板的間隙為200um以內,一般都在130~180um,玻璃微珠在壓力作用下,在內外板內嵌入的深度,一般在30um,玻璃微珠的理論粒徑為190~240 (130+30+30~180+30+30)按此理論,我們選擇了不同粒徑的玻璃微珠進行試驗研究。
1#:160 um ~190um;2#:200 um ~230um;3#:240 um ~270um;
1 圖5:160 um ~190um;
在壓機壓合鋼板時,玻璃微珠不能固定住兩個鋼板,起不到固定鋼板的作用:
2 圖6:200 um ~230um玻璃微珠能夠很好地固定鋼板。
3 圖7:240 um ~270um;
試驗結論:
玻璃微珠粒徑只有在200微米~230微米,其固定效果最好。
(玻璃微珠硬度定為7莫氏,粒徑大小定為200um)
Glass Bead粒徑按照200μm計算
1個Glass Bead的面積S=πr2=3.14× (0.1×10-3)2=3.14×10-8
Glass Bead ρ=2.5g/cm3
1個Glass Bead的質量m珠=V.ρ =4/3πr3×2.5=4/3×3.14×10-6×2.5=1.13×10-5g
1m2Glass Bead個數N=1m2/ S=1/3.14×10-8=3.18×107個
經驗證明,Glass Bead 在鋼板上的排布面積 為鋼板總面積的1/10-1/5即可滿足要求
玻璃微珠含量在總面積的1/10~1/5之間比較理想。
折邊膠ρ=1.5g/cm3
1m2鋼板上所需GlassBead質量m=n. m=3.18×107個×1.13×10-5×1/10=35.9g
涂膠厚度h=0.05mm
1m2折邊膠的重量M=V·ρ=1×104× 0.05cm×1.5g/cm3=7.5×102g
Glass Beads在折邊膠中所占的比例N1=35.9/7.5×102×100%=4.79%
經過實驗論證,Glass Beads在折邊膠中為4.79~9.58%時可以大大提高玻璃珠的鉚釘作用,減少在固化前內外板之間的錯位缺陷。可以有效地保證門蓋零件在運輸、裝配過程中的尺寸穩定性。
以上三項實驗得出結論如下:
玻璃微珠硬度必須達到6莫氏以上,在40MPa的壓力下玻璃微珠才不會被壓碎。
玻璃微珠粒徑只有在200微米~230微米,其固定效果最好。能夠增強內外板之間的連接強度,避免固化前在運輸、裝配過程中造成的錯位。
當玻璃珠折邊膠含量為4.79~9.58%時可以大大提高玻璃珠的鉚釘作用。

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

圖6

圖7
[1]梁基照.玻璃微珠含量及粒徑對填充聚丙烯復合材料動態力學性能的影響[J]. 材料工程,1999 (04):39-42.
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