聚氨酯膠粘劑在地鐵車輛側(cè)窗粘接中的應用

趙世紅，薛海峰，魏培欣，張 猛，鄭云昊，方振衛(wèi)

（中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，江蘇 南京 210031）

聚氨酯膠粘劑在地鐵車輛側(cè)窗粘接中的應用

趙世紅，薛海峰，魏培欣，張 猛，鄭云昊，方振衛(wèi)

（中車南京浦鎮(zhèn)車輛有限公司，江蘇 南京 210031）

介紹了單組分聚氨酯膠粘劑的粘接技術、原理、特點及其在地鐵車輛裝備過程中的應用。以地鐵車輛側(cè)窗玻璃粘接為例，簡述了聚氨酯膠粘劑的粘接工藝和質(zhì)量管控。

地鐵車輛；單組分聚氨酯膠；粘接工藝；質(zhì)量控制

隨著新材料、新技術的廣泛應用和發(fā)展，目前，無論是普通客車還是地鐵車輛、航天航空制造等領域，大量應用著輕量化裝配部件（玻璃鋼材料、鎂肽合金材料和鋁蜂窩材料等），膠粘劑材料也在其中占據(jù)了重要的地位。粘接技術相對傳統(tǒng)焊接技術和機械緊固技術而言，具有可連接不同材質(zhì)、形狀基材，粘接區(qū)內(nèi)應力分布均勻，粘接部位密封性良好、耐腐蝕以及防銹等諸多優(yōu)點，在軌道交通車輛中的應用越來越廣泛。本研究以地鐵車輛側(cè)窗玻璃粘接為例，簡述了聚氨酯膠粘劑的粘接原理、粘接工藝及質(zhì)量管控。

1 聚氨酯膠粘劑粘接原理

單組分聚氨酯玻璃膠粘劑是一種反應型粘接膠，其主體材料中含有異氰酸酯基團，在室溫下，空氣中的濕氣將一部分異氰酸酯基團轉(zhuǎn)變成氨基基團，氨基基團和剩余的異氰酸酯基團進一步反應，固化形成了高強度彈性體。這種膠粘劑是以空氣中的微量水分作固化劑，對濕氣比較敏感。另外，單組分聚氨酯膠的固化還受水分在膠中滲透率的影響，通常是表層先固化，再緩慢擴展到內(nèi)層，完全固化一般需要數(shù)天。

2 側(cè)窗玻璃粘接工藝

（1）工作前準備：一般情況下，對工作場地的溫度要求15 ℃≤T≤35 ℃，濕度要求30%≤RH≤70%。工件、物料在粘接前須室溫放置8 h以上，員工要穿戴好勞保用品，所有的物料需合格，沒有外觀缺陷（劃傷、破損和裂紋等），膠粘劑在保質(zhì)期內(nèi)。

（2）打磨前清潔：使用干凈的無紡布蘸取清潔劑清潔待粘接和密封面，清潔時要單向進行,禁止來回擦拭，在擦拭過程中要不斷更新和翻折無紡布, 直到無紡布上看不到污漬為止。清潔劑揮發(fā)后（一般在10 min以上），粘接表面必須干燥、無油脂、無灰塵以及無疏松顆粒層。

（3）打磨：用百潔布打磨車體窗框區(qū)域及鋁窗框待粘接表面，要求車體油漆面打磨后無油漆光澤，窗框區(qū)域露出金屬本色；打磨完成后8 h內(nèi)必須完成粘接，否則需重新打磨。

（4）打磨后活化：用吸塵器吸去打磨產(chǎn)生的粉塵，用干凈無紡布擦去表面浮灰，然后用干凈無紡布蘸取配套的活化劑擦拭車體窗框四周待粘接表面，去除灰塵及其余殘留物；活化劑清潔后必須等待干燥最少10 min。

（5）劃線定位、貼屏蔽膠帶：用60 mm寬紙膠帶（邊緣不留間隙）沿車體窗框及玻璃四周進行粘貼防護，紙膠帶粘貼必須無間斷、無氣泡和無毛刺，直線段平直，圓弧段平滑過渡，且邊緣必須壓緊！

（6）底涂涂刷：為了提高膠粘劑與材料之間的粘接力, 在粘接前需要進行底涂。在車體窗框及玻璃四周待粘接位置（包括所有膠接觸位置）用海綿沿一個方向分別均勻涂抹薄薄一層配套的底涂劑，干燥10 min，底涂劑干燥后需在4 h內(nèi)完成粘接。

底涂涂抹要求：底涂越薄越好，充分覆蓋粘接面，不漏底，底涂涂抹不允許涂抹2次，底涂劑使用前需搖晃均勻，要求容器內(nèi)的小球自由滾動并發(fā)出撞擊聲再繼續(xù)搖晃1min以上。

（7）側(cè)窗粘接：①粘接位置初定—操作吸盤從車體窗框處伸入車體吸起玻璃，緩慢回拉，使用壓緊工裝及調(diào)整墊塊調(diào)整好位置，要求玻璃外表面低于車體外表面0～3 mm，對邊間隙差不大于2 mm，尺寸超差時不允許粘接，記下調(diào)整墊塊的厚度值并移走玻璃；②橡膠墊粘貼—將橡膠墊使用Sika265粘接在車體窗框粘接區(qū)域，每邊各2個，均勻布置；③裁剪膠嘴—膠嘴成斜口約45°角，孔徑約10 mm；④打膠—使用氣動膠槍在車體窗框四周均勻涂打Sika265，打膠時將膠擠成三角形，底部寬約20 mm，高度不小于20 mm，打膠需連續(xù)，不得有間斷，不允許重復打膠，打膠位置如圖1所示，開始注膠到玻璃粘接完成時間不允許超過30 min，用計時器計時，并在《產(chǎn)品質(zhì)量記錄表》中記錄；⑤粘接—操作吸盤從車體窗框處伸入車體吸起玻璃，緩慢回拉，調(diào)整好位置，壓在窗框膠上，使用玻璃定位工裝放在鋁窗框下臺階面處輔助調(diào)整玻璃位置使玻璃四周距車體邊框均勻，對邊間隙差不大于2 mm，玻璃裝配后保證有粘接膠從玻璃側(cè)面溢出，玻璃壓在窗框膠上后不允許回退。

圖1 打膠位置圖Fig.1 Schematic of sealant installation location

（8）固化：使用玻璃壓緊工裝壓緊玻璃，并調(diào)整壓頭的位置，檢查玻璃四周，使玻璃外表面低于車體外表面0～3 mm，松開玻璃吸盤并移走。用刮刀將玻璃四周溢出的膠刮除，保證四周間隙處膠面平整，撕下紙膠帶。若車體及玻璃非粘接表面上有殘膠，使用干凈無紡布蘸取Sika remover208清潔劑清潔干凈，Sika remover208禁止觸碰已粘好的粘接膠。玻璃粘接完成后，在粘接環(huán)境下靜置24 h以上，期間不可移動或劇烈震動車輛，靜置24 h后，拆除壓緊工裝。

（9）伴隨樣板：伴隨樣板尺寸為A4紙大小，材質(zhì)同車體、窗框一致，如圖2所示。在側(cè)窗粘接過程中，進行粘接樣板制作（清潔、打磨、活化、底涂和打膠）。隨車樣板粘接區(qū)域打膠（寬約10 mm，高約10 mm，長度約150 mm），共2條。在樣板背面用記號筆標注操作時間及樣板編號，在《隨車樣板粘接質(zhì)量記錄表》中記錄制樣環(huán)境、清潔劑、活化劑、底涂、膠的批次號、有效期、晾干時間、操作時間、完成時間、樣板編號、對應車號及施工人員姓名。

圖2 伴隨樣板Fig.2 Concomitant sample plate

3 粘接管理及質(zhì)量控制

由于粘接工藝的特殊性，膠層可能存在的隱性問題只有在粘接結(jié)束后很長一段時間才能顯現(xiàn)。所以在施工過程中要加強粘接管理，每道工序?qū)嵭凶詸z與專檢相結(jié)合，確保所制定的工藝得以實施。同時必須完善粘接管理制度，工藝人員和粘接管理人員不定期對生產(chǎn)過程進行檢查，盡可能消除不利因素，以確保粘接質(zhì)量。

（1）人員管理

側(cè)窗粘接作業(yè)人員必須持有EAB操作證書。公司定期組織生產(chǎn)操作員工進行資質(zhì)考試及培訓。

（2）環(huán)境要求

側(cè)窗粘接工藝是根據(jù)合同要求及設計強度要求選型的。粘接材料制定環(huán)境要求：溫度為15～35 ℃，相對濕度為30%～70%。保證車間環(huán)境清潔，盡可能消除影響粘接質(zhì)量的環(huán)境因素?，F(xiàn)場的“5S”甚至“6S”管理能讓整個粘接廠房處于潔凈狀態(tài)，使現(xiàn)場操作人員工作更舒坦。

（3）設備工具管理

生產(chǎn)現(xiàn)場配置設備管理人員和工具管理人員，做好粘接廠房各類設備、工具的定期檢查和調(diào)試，同時做好記錄，明確問題原因及解決方案、解決時間。設備出現(xiàn)故障時，及時聯(lián)系維修，確保生產(chǎn)順利進行，消除粘接質(zhì)量問題中的設備因素。

（4）工藝管理

粘接工藝文件中，需對整個粘接過程的每個操作細節(jié)進行量化、標準化，對所有可能引起隱性質(zhì)量問題的操作工序都進行嚴格控制，同時要求每輛車粘接時須有相應的工作記錄表和工作準備單。工作記錄表除要求記錄每個工序使用的材料名稱、用量、批次以及材料的有效使用時間等原材料信息外，還需要記錄操作時的溫度、濕度、開工時間和完工時間，并且每輛車都會隨車制作一塊樣板與車體一同粘接，以備進行粘接破壞性質(zhì)量檢查和后續(xù)進行追溯性檢查。

（5）物料管理

根據(jù)DIN 6701標準要求，側(cè)窗粘接膠粘劑必須用專用化工運輸車輛運輸，來料必須進行檢測，符合產(chǎn)品技術要求時才可入庫?，F(xiàn)場施工物料必須填寫施工記錄單，保證膠粘劑型號、批號及保質(zhì)期的正確性。

（6）質(zhì)量控制

嚴格的質(zhì)量管理是要求每道工序必須嚴格按工藝文件執(zhí)行，嚴格控制環(huán)境要求，控制干燥時間。每位操作員工在操作結(jié)束后需對自己的操作進行自檢并簽字確認，然后由質(zhì)檢人員對班組的產(chǎn)品進行專檢并簽字確認，如有質(zhì)量問題，質(zhì)檢人員通過NCR系統(tǒng)通知車間、設計及工藝等部門，評審并明確解決方案，返工后再由質(zhì)檢人員確認。在進行了自檢和專檢確認合格后產(chǎn)品方能流入下一工序。工藝人員和生產(chǎn)管理人員要不定期對生產(chǎn)過程進行檢查，以確保粘接質(zhì)量。

4 結(jié)論

地鐵車輛側(cè)窗粘接質(zhì)量的好壞直接影響地鐵車輛的使用壽命和美觀效果。因此，要嚴格執(zhí)行工藝標準，從人、機、料、法、環(huán)和測等質(zhì)量六要素出發(fā)，因地制宜，系統(tǒng)完善地實施粘接工藝過程。

[1]王孝忠.澆注型聚氨酯橡膠與金屬粘合用底膠的研究及應用[J].粘接,1992,13(3):24-26．

[2]北京粘接學會編譯.膠粘劑技術與應用手冊[M].宇航出版社,1991.

[3]張開主編.粘合與密封材料[M].北京:化學工業(yè)出版社,1996.

[4]山西省化工研究所.聚氨酯彈性體手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社,2001,397—340.

[5]許文紅,張寶鋒,徐世海.彈性粘接技術在客車上的應用[J].客車技術與研究,2001,23(2):26-27.

Application of polyurethane adhesives in bonding on metro vehicle side window

ZHAO Shi-hong, XUE Hai-feng,WEI Pei-xin, ZHANG Meng, ZHENG Yun-hao, FANG Zhen-wei
(CRRC Nanjing Puzhen Rail Transport Co., Ltd., Nanjing, Jiangsu 210031, China)

This article introduced the principle, characteristics and application in manufacturing process of metro vehicles for the bonding technique of one-component polyurethane adhesive. By using the bonding of metro vehicle side window glass as the example, the bonding process and its quanlity control of polyurethane adhesive were briefly described.

metro vehicle; one-component polyurethane; bonding process; quality control

TQ437

A

1001-5922（2017）06-0059-03

2017-01-18

趙世紅（1978-），女，高級工程師。主要從事軌道車輛粘接、涂裝工藝研發(fā)。E-mail：2466343492@qq.com。