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汽用熱熔膠/熱熔膠的基本知識及在汽車濾清器中的應用!

添加時間:  2018-10-3

熱熔膠的基本概念




熱熔膠的定義


熱熔膠是熱熔膠粘劑的簡稱,是膠粘劑的一個重要類別,具有100%固含量、沒有溶劑、環保無毒、快速固化的特點,通常是指在室溫下呈現固態,當加熱到一定的溫度便熔融成粘稠的液體,塗布、潤濕被粘物後,經過壓合,冷卻至室溫後,在數秒鍾內便完成粘接的膠粘劑。


  


廣泛應用於自動化包裝、衛生用品、標簽膠帶、醫療醫藥、汽車內飾、建築防水、家俬家具、印刷裝訂、製鞋、服裝等行業。 










熱熔膠的分類

(1)以主體材料來分,可以分為聚乙烯-醋酸乙烯(EVA)類熱熔膠、聚酰胺(PA)類熱熔膠、聚氨酯(PU)類熱熔膠、聚烯烴(PO)類熱熔膠、嵌段共聚物(SBC)類熱熔膠等等;


(2)以形狀分,可分為熱熔膠粒、熱熔膠棒、熱熔膠塊、熱熔膠膜、熱熔膠粉等等;


(3)以用途分,可分為濾清器熱熔膠、自動化包裝熱熔膠、汽車內飾用熱熔膠、標簽熱熔膠、膠帶熱熔膠、膏藥熱熔膠等等。


(4)其他分類:是否反應,顏色,是否天然,是否有感壓性,等等。




熱熔膠的應用領域

熱熔膠產品已應用到人們生活的方方麵麵,涵蓋人們的吃、穿、住、用、行、玩的各個領域,吃碗泡麵、喝瓶水、喝杯酒,穿戴的衣服、鞋子、帽子,樓堂館舍、住的房子,坐的汽車、火車、飛機,用的冰箱、彩電、洗衣機、衛生紙、牙膏、香皂,美化生活空間的工藝品、裝飾畫、工藝花、兒童玩具、禮品等等,都有熱熔膠的應用。可以說,在現代人們生活中,熱熔膠的應用無處不在。 




熱熔膠的特性

1.技術特性:


(1)固化速度快,數秒鍾固化,具有加熱即熔、冷卻則粘的特性,便於連續化、自動化高速作業,提高了生產效率的同時又降低了成本;


(2)100%固含量,不含溶劑,環保無毒,節能,對環境不會產生二次汙染;


(3)非反應型熱熔膠可以反複熔化粘接,特別適用於一些特殊工藝要求的構件粘接,如一些文物的修複;


(4)可粘接對象廣泛,既粘接又密封,應用範圍特別廣泛,對紙張、塑料、金屬、陶瓷等都有較好的粘接力;


(5)施工方便 ,設備占地麵積小,節省人工,可以噴塗、滾塗、刮塗、點塗、線塗等等。




2.市場特性:


熱熔膠是在客戶產品應用上,相對產品的總價值,其自身的價值很小,但對客戶產品的影響非常巨大,往往就是由於熱熔膠粘接不好而損失客戶產品整體價值。  




熱熔膠的噴塗方式

可以手動膠槍塗膠,也可以自動噴膠係統塗膠,塗膠的方式及塗膠的形狀是多種多樣的,有:網版塗布;發泡塗布;螺旋噴膠;平麵刮膠;點狀上膠;條狀上膠;淋膜噴膠等等。






熱熔膠的品質檢驗


熱熔膠作為膠粘劑的一種類型有著自身的特點,非感壓型熱熔膠(EVA\POE、PA等體係)會檢測外觀、軟化點、粘度、開放時間、固化速度、內聚強度等指標,而對於感壓型熱熔膠(SBC、APAO等體係)會檢測外觀、軟化點、粘度、三力(初粘、剝離、持粘)、內聚強度、拉伸率等指標。




針對膠種的不同應用需要檢測的內容和方法往往會綜合考慮客戶的實際的生產工藝和應用環境進行相應的實驗室模擬評估測試,具體的測試包括:熱熔膠的上機性能(客戶的塗布工藝及熱熔膠的耐熱穩定性),客戶基材的粘結測試,測試樣品的耐高、低溫性能,測試樣品的加速老化性能(使用期限)等。




01


外觀等常規檢查


顏色:透明白色,透明黃色,不透明白色,不透明黃色,等等;


氣味:常溫下的氣味:無異味,有刺激性氣味;加熱後的氣味變化;


形狀:棒狀、小圓球狀、粒狀、塊狀;


雜質:是否有肉眼可見的雜質或異物;


硬度:溫度越低硬度越大,越脆;溫度越高,硬度越小,越柔軟。




02


軟化點


熱熔膠的軟化點就是膠變成了流體,具有了流動性的溫度(測試方法有環球法和維卡法) ,他和熔點不同,熔點是膠開始熔化的溫度。


  


這個時候,熱熔膠會很軟,有一點點粘力,有一些更能拉出絲來,但它還未到使用溫度,故這個時候的粘接能力亦是較差, 這個參數決定了熱熔膠的使用操作溫度。


  


熔點範圍係指用毛細管法所測定的從該物質開始熔化至全部熔化的溫度範圍。環球法測試:熱熔膠試樣裝入銅環中、削平。中央放置規定重量的鋼珠,油浴升溫5度/min。試樣慢慢軟化而使他從銅環中落下接觸環台底板時的溫度為軟化點。同時測2個試樣,測定值相差4℃以上時需重測。




03


粘度(稀稠度)


粘度,即稀稠度,為流體(液體或氣體)在流動中所產生的內部摩擦阻力,其大小由物質種類、溫度、濃度等因素決定。一般是動力粘度的簡稱,其單位是帕•秒(Pa•s) cps或毫帕•秒(mPa•s)。


  


動力粘度也被稱為動態粘度、絕對粘度或簡單粘度,定義為應力與應變速率之比,它表征了物質在某一溫度下的流動性,粘度越低,流動性越好。通常使用旋轉粘度計測定。將一定量的熱熔膠在給定溫度下加熱,當熱熔膠溫度達到試驗溫度時,選擇適宜的粘度計轉子、轉速,開動粘度計,記錄粘度數值。




04


粘接強度


拉伸強度(Tensile strength) 拉伸強度是試樣拉伸至斷裂時的最大拉伸應力。這一常用術語過去很不統一,有稱扯斷力、扯斷強度、抗張力、抗張強度,又有強力,強度之稱,常用的單位為MPa。


  


剪切強度(Shear strength) 曾稱抗剪強度,是指單位粘接麵積上能夠承受平行於粘接麵積的最大載荷,常用的單位為MPa。


  


剝離強度(Peel strength) 曾稱抗剝強度,是指每單位寬度所能承受的最大破壞載荷,是衡量線受力能力的,單位為kN/m。




05


開放時間與固化時間


開放時間:是指熱熔膠從塗布到冷卻失去潤濕能力前的時間,即可操作時間。超過這個時間粘接性能大大下降,甚至不能粘接。


  


固化時間:是指熱熔膠塗布後從兩個粘接麵壓合到粘接牢固的時間。他標誌著幹膠速度。


  


開放時間與固化時間是熱熔膠的重要工藝性能,沒有統一測定方法,影響因素較多,比如塗膠溫度、塗膠量、被粘材料、被粘材料的溫度、被粘材料的導熱性能、環境溫度等。


  


熔融的熱熔膠,開始塗布時,溫度較高,粘度較小,容易浸潤,越到後來,溫度越降低,粘度越大,越不容易浸潤。


  


因此,粘接壓合操作應迅速。很多的粘接問題都來自己於粘接操作工藝上,壓合時間太短,從膠層斷開;粘接操作太慢,失去了最佳粘合時間,沒有起到粘接作用。




06


老化與熱穩定性


老化: 熱熔膠在加工、貯存和使用過程中,由於受到外界因素(熱、光、氧、水、射線、機械力和化學介質等)的作用,發生一係列物理或化學變化,使高分子材料交聯變脆、裂解發粘、變色龜裂、粗糙起泡、表麵粉化、分層剝落、性能逐漸變壞,以至喪失力學性能不能使用,這種變化的現象叫老化。


  


熱穩定性:熱熔膠在粘接過程中必須在熔融狀態下進行,隨著加熱時間的增加,粘粘穩定一些時間後開逐漸變大,顏色逐漸變深,到了一定時間就會出現結皮或結炭現象,這稱之為熱熔膠的老化。因此,要求熱熔膠具有優異的熱穩定性。




07


低溫實驗


把粘接好的產品或部件放到低溫實驗室,在某一溫度下N小時,看粘接是否完好,待到常溫下測試其粘接強度,裝甲車、坦克等濾清器有耐-43度的要求。




08


流變特性


流變儀是用於測定熱熔膠流變性質的儀器,是觀察熱熔膠高分子材料內部結構的窗口,通過高分子材料,諸如塑料、橡膠、樹脂中不同尺度分子鏈的響應,可以快速、簡便、有效地進行原材料、中間產品和最終產品的質量檢測和質量控製。流變測量在熱熔膠高聚物的分子量、分子量分布、支化度與加工性能之間構架了一座橋梁,從而可以進行原料檢測、加工工藝設計和預測產品性能。




流變曲線圖,藍色線為儲能模量又稱彈性模量,綠色線為損耗模量,紅色線是儲能模量比損耗模量。通過流變曲線圖可對比兩試樣高溫施膠對基材的浸潤能力,開放時間、固化時間的長短,耐溫性能,耐高溫耐低溫性能等等。使研發和產品質量監控在原有各種監測方法的基礎上,從更接近於粘接本質的角度,更加量化和可視化。




應用案例


01


綜述


有數據預測,至2020年我國車用濾器器市場需求將增加至11.6億套,市值超過1000億元。隨著汽車市場的發展,型號種類越來越多,其中的濾清器也越來越多樣化,有圓桶型、板塊型、不規則型等等,貨車大型車通常用圓桶型的,而轎車、SUV應用的通常是板塊型的。汽車濾清器的粘接主要在濾紙折紙、牙脊膠線(固定牙型膠)、端蓋粘接、濾紙合縫、密封圈粘接、邊框粘接等等。


  


隨著中國汽車工業輕量化、降噪減震、低排放、低VOC、低氣味等要求,汽車濾器用膠也隨之有了一些新的特點與發展方向。熱熔膠,因為具有環保無毒、快速固化、氣味低、低VOC、粘接麵廣泛的特點,是濾清器行業用膠粘劑的發展方向。




02


濾芯折紙粘接


膠機供應穩定,熔化充分,保持膠在特定的溫度下,粘度穩定,流動性均勻,保證膠線均勻無氣泡。熔膠機:膠箱溫度150度、膠管溫度140度、噴頭溫度130度;塗好膠後,把材料放入幹燥箱,在90度置24度小時,看其膠紙變化,不可以位移,變形。




03


背脊膠線


小轎車、SUV等小型車的濾清器,為了加固牙型濾芯,把濾芯上縱向打上數條膠線,以把牙型濾紙連接起來,形成一個牢固的整體。常用PA熱熔膠,要求膠具有一定的硬度,使濾清器堅挺,也要有一定的柔性,即使在較低溫度下,膠線也不能發脆斷裂。不同主機廠商對耐高低溫的要求不同。




04


粘接合縫


濾紙未端合縫粘合,濾紙與濾紙之間接縫的粘接,通常用EVA熱熔膠、PO熱熔膠、PA熱熔膠,空濾的濾紙接縫常用EVA或PO熱熔膠,而油濾中的濾芯接縫現在多用PA聚氨酯熱熔膠粘接,用金屬夾條連接密封也常見。PA膠有非常好的耐高溫、耐介質的能力。熱熔膠形態多數為棒狀,用熱熔膠膠槍熔化膠,手動塗布在接口濾紙上合縫。




05


 端蓋的粘合


金屬端蓋或塑料端蓋與濾芯之間的粘合,通常采用雙組份PU膠,采用熱熔膠的也不少,這類熱熔膠要求流動性要好,粘接強度滿足要求,還有一定的耐高溫性能和低溫性能。燃/機油濾用PA熱熔膠,耐高溫達到180 ~190度。




06


空調濾清器邊框粘接


空調濾清器邊框封條粘接,封邊條通過滾輪後,熱熔膠機的槍頭均勻刮膠,之後,人工把封邊條粘貼到濾芯的四周,以完成粘接密封。空調濾清器封邊膠多數是EVA熱熔膠,要求流動性好,粘接強度高,耐低溫性能優良。也有一些廠商用手動熱熔膠槍熔熱熔膠棒,把膠塗在封邊條上,再貼到濾芯上。








影響因素


1、熱熔膠本身的性能


顏色、氣味、粘度、軟化點、抗高溫耐低溫性能、持粘力、剝離力、拉申力、TG等等;


2、被粘基材


被粘基材千差萬別,其表層疏密程度、極性、耐候性、與膠的親密性、基材溫度等等都對粘接有著較大的影響;


3、塗膠設備、工藝


塗膠設備的熔膠能力、供膠能力、穩定性、整機運行速度、壓合時間、壓合力量大小、操作人員的工作習慣等等都影響到粘接的效果;


4、環境因素


塗膠過程中環境的溫度、濕度等等對粘接有較大影響;被粘接產品在運輸、存儲、使用過程等生產周期中的環境條件,對粘接提出了要求,振動、高溫、低溫、介質等環境因素。




小結


1、熱熔膠,因為100%固含量,沒有溶劑,低氣味,環保無毒,快速固化,粘接材料廣泛的特點,合適自動化生產,是汽車濾清器行業用膠粘劑的發展方向; 


2、選擇與使用熱熔膠,要達到良好的粘接效果,需要了解熱熔膠的性能、綜合考慮粘接工藝、主機廠對濾清器的要求、濾清器存儲使用環境情況等等因素。


3、在更高或更低的溫度下、在汽油和機油等介質中,粘接依然牢靠,性能穩定的產品,還有成本壓力,這將是汽車濾器清器熱熔膠的發展方向之一。


4、“熱熔膠在汽車濾清器中的應用”是一個研究課題,需要熱熔膠廠商、汽車濾器清廠商、熱熔膠塗布設備商、主機廠商信息共享,一起來研究,以更好促進行業發展,減少信息不對稱而造成的浪費。