地板布粘接用膠粘劑施工性探討

陸瑜翀，王華南，陳 淼，龔洪洋，呂亞真

（鄭州中原思藍德高科股份有限公司，河南 鄭州 450007）

鐵路客車地板布的粘接在DIN6701-2標準中屬于A3級粘接接頭，在客車運行中發生安全事故的可能性非常低。但鐵路客車承載量大，地板布時常被踩踏和磨損，造成地板布本身的破壞和粘接體系的破壞。地板布的粘接面積很大，維修時要將整塊破損的地板布清理掉，費時費力，成本高。因此地板布的粘接在鐵路客車的整個粘接體系中是很重要的。膠粘劑作為連接地板布和地板的材料在粘接體系中起著至關重要的作用[1]。

客車地板布多采用PVC或橡膠材質，車體底架地板是鋁合金或不銹鋼材料[2]。根據客車設計要求采用雙組分聚氨酯、PUR、環氧或氯丁橡膠膠粘劑粘接地板布和金屬地板。這4種材料在施用時具有各自的優缺點，本文簡述了這4種材料在施用時的特性。

1 地板布接頭設計

按照粘接理論，地板布接頭設計包括地板布、膠粘劑和金屬地板，如圖1所示。

圖1 地板布接頭設計Fig.1 Design of floor cloth joint

地板布為防火、耐磨的PVC或橡膠材質，地板布背面采用直接拉毛處理或植入植絨層處理。金屬地板為鋁合金或不銹鋼材料，金屬地板表面采用噴涂底漆處理或拉毛處理[3]。膠粘劑根據客車設計要求采用不同的粘接材料，現在軌道交通主機廠采用膠粘劑主要有雙組分聚氨酯、PUR、環氧或氯丁橡膠膠粘劑。

2 膠粘劑成分和特點

2.1 雙組分聚氨酯膠粘劑

雙組分聚氨酯膠粘劑有A、B 2種組分，A組分是含有多羥基（-OH）的聚酯或聚醚作為主劑；B組分是含有多異氰酸酯基（-NCO）的異氰酸酯作為固化劑。使用時將A組分和B組分按一定比例混合。B組分中的多異氰酸酯基（-NCO）與聚酯或聚醚中的多羥基（-OH）進行氨酯化反應，進一步擴鏈反應生成網狀高分子結構，形成牢固的粘接層。雙組分聚氨酯膠粘劑中含有極性高的異氰酸酯基（NCO）和氨基甲酸基（NH-COO），與含有活性氫的材料有著優良的粘接力，雙組分聚氨酯膠粘劑還與被粘合材料之間產生氫鍵作用，因而使粘合更加牢固；可加熱固化，也可室溫固化，工藝簡單；反應機理為加成反應，固化時沒有副產物，因此不易使粘合薄膜產生缺陷[4]。

2.2 反應型聚氨酯熱熔膠（PUR）

PUR是以端-NCO基預聚物為基料，加入熱塑性樹脂、增粘樹脂、抗氧劑、催化劑、填料等物料而成。把PUR加熱熔融成流體，涂布在被粘基材表面，將2個被粘物貼合，冷卻后形成粘接，之后利用空氣中的濕氣或被粘基材上的微量水分與-NCO基團發生反應、擴鏈，生成交聯網狀結構且具有高內聚力的聚合物，使粘接力進一步增強。PUR分子結構中含有極性和化學活潑性的氨酯基（-NHCOO-）或異氰酸酯基（-NCO），與含有活潑氫的材料，如木材、皮革、織物、紙張、陶瓷等多孔材料和塑料、金屬、玻璃、橡膠等表面光潔材料都有著優良的粘合力；無溶劑，一液型，環保型材料；粘接工藝簡便，可采用滾筒涂敷或噴涂等施膠方法；操作性良好，在短時間內即可將配件固定，故可快速將裝配件轉入下道加工工序，提高工效[5]。

2.3 環氧膠粘劑

環氧膠粘劑的A組分是由環氧樹脂、活性稀釋劑、觸變劑等材料組成，B組分是由固化劑、促進劑等材料組成。A、B組分混合后，在固化劑、促進劑的作用下，環氧樹脂逐步聚合反應逐漸形成具有大分子量的三維網絡固化物。環氧膠粘劑含有多種極性基團和活性很大的環氧基，因而與金屬、玻璃、水泥、木材、塑料等多種極性材料，尤其是表面活性高的材料具有很強的粘接力，同時雙組分環氧膠粘劑的內聚強度也很大，所以其膠接強度很高；環氧膠粘劑固化時基本上無低分子揮發物產生，固化收縮率小；耐腐蝕性及介電性能好；可室溫固化，也可高溫固化；工藝性好，黏度可以調節[6]。

2.4 氯丁橡膠膠粘劑

市面上采用較多的為溶劑型氯丁橡膠膠粘劑，其主體原材料是氯丁橡膠、增粘樹脂、金屬氧化物、溶劑防老劑、填充劑、促進劑、交聯劑等。溶劑型氯丁橡膠膠粘劑涂布后，溶劑揮發借助氯丁橡膠的快速結晶而產生粘接力。氯丁橡膠膠粘劑初粘力大，粘接強度高，強度建立的速度很快；對多種材料都有很好的粘接性；耐久性好，具有優良的防燃性、耐光性、抗臭氧性和耐大氣老化性；膠層柔韌，彈性良好，耐沖擊與振動；耐介質性好，有較好的耐油、耐水、耐堿、耐溶劑性能；工藝操作簡單，可直接噴涂[7]。

3 各種膠粘劑使用方法及優缺點

3.1 雙組分聚氨酯膠粘

施工工具：電動攪拌器、鋸齒狀刮刀

施工工藝：A、B組分按比例用電動攪拌器混合均勻，傾倒于客車地板上，用刮刀均勻涂敷在待粘接面上。然后在上面滾壓鋪裝PVC地板布或橡膠地板布，適當進行加壓以趕走氣泡，鋪裝完成后用50 kg的滾子每隔半小時滾壓一次，并及時清除溢出的膠粘劑，24 h可以達到初粘強度，完全固化需要48 h。

施工優點：施工工藝簡單；未固化前可以隨意移動；固化后粘接牢固，不易鼓包。

施工缺點：8 h以上才可以站人，施工周期長；維修時清理困難，用溶劑或物理處理均不易清理掉；固化對于環境有具體的要求，不能在潮濕環境下進行。

3.2 反應型聚氨酯熱熔膠（PUR）

施工工具：熱熔膠涂布機。

施工工藝：PUR膠在130 ℃下加熱40 min，用熱熔膠涂布機將PUR涂布在PVC地板布或橡膠地板布粘接面，在規定的操作時間內將涂布PUR的PVC地板布或橡膠地板布粘接到客車地板上，適當進行加壓以趕走氣泡。

施工優點：貼附加壓后，短時間即可達到一定的粘接強度，無需等待即可站人；固化后粘接牢固，不易鼓包。

施工缺點：需要購進專業的設備；涂布時需要專業人員操作；維修時清理困難，用溶劑或物理處理均不易清理掉。

3.3 環氧膠粘劑

施工工具：電動攪拌器、鋸齒狀刮刀。

施工工藝：A、B組分按比例用電動攪拌器混合均勻，傾倒于客車地板上，用刮刀均勻涂敷在待粘接面上。然后在上面滾壓鋪裝PVC地板布或橡膠地板布，適當進行加壓以趕走氣泡，鋪裝完成后用50 kg的滾子每隔半小時滾壓一次，并及時清除溢出的膠粘劑，24 h可以達到初粘強度，完全固化需要48 h。

施工優點：施工工藝簡單；未固化前可以隨意移動；固化后粘接牢固，不易鼓包。

施工缺點：稍有氣味，反應時放熱大，反應速度隨溫度波動比較大；8 h以上才可以站人，施工周期長；維修時清理困難，用溶劑或物理處理均不易清理掉。

3.4 氯丁橡膠膠粘劑

施工工具：噴槍、膠滾。

施工工藝：用噴槍將氯丁橡膠膠粘劑噴涂到客車地板和PVC地板布或橡膠地板布粘接面，一邊噴涂一邊用膠滾滾涂均勻，噴涂后，晾膠規定時間，然后在上面滾壓鋪裝PVC地板布或橡膠地板布，適當進行加壓以趕走氣泡，鋪裝完成后用50 kg的滾子滾壓多次，并及時清除溢出的膠粘劑。

施工優點：貼附加壓后，短時間即可達到一定的粘接強度，無需等待即可站人；固化后粘接牢固，不易鼓包；維修時稍加熱，就可將地板布與地板分離。

施工缺點：氣味大，對操作人員身體有害；最終粘接力小，后期容易出現粘接失效現象。

4 結論

根據不同的客車設計采用不同的膠粘劑來粘接地板布和地板。雙組分聚氨酯膠粘劑和環氧膠粘劑的粘接強度能達到10 MPa以上，粘接非常牢固，且都可以室溫固化，但2種膠粘劑施工后都需要停留8 h以上，施工效率較低。PUR的粘接強度同樣很高能達到8 MPa以上，室溫固化，施工后不需要停留，但需要專業設備和專業人員操作。氯丁橡膠膠粘劑能很快達到一定的初粘力，但膠粘劑本身含有大量的溶劑，溶劑揮發對人體有害。這4種膠粘劑在施工時均存在不足之處，相對而言，PUR是粘接地板布和地板膠粘劑的一個趨勢。

PUR作為新一代環保且性能優異的膠粘劑，有著廣闊的應用領域和發展前景。我國的PUR在固化速度、貯存期、耐熱性初始強度和最終強度、熔融黏度等方面取得了一定的成果，但與國外相比，還有很大差距。國產的PUR還需提高其綜合性能，并相應制定制備工藝、優化制備設備和施膠設備，使PUR的使用更加方便和普遍[8]。