橡膠和基材的粘接

LORD

CHINA2007.122

應(yīng)用市場

汽車和工業(yè)減震制品

密封件

橡膠內(nèi)襯

膠輥和橡膠輪輪胎

增強(qiáng)膠管和膠帶其他（電氣、醫(yī)用產(chǎn)品）3橡膠金屬粘結(jié)過程基材準(zhǔn)備膠粘劑的準(zhǔn)備膠粘劑的應(yīng)用硫化機(jī)械處理化學(xué)處理攪拌稀釋底涂應(yīng)用干燥面涂應(yīng)用填料，轉(zhuǎn)移，注射后處理干燥橡膠與金屬粘接步驟4內(nèi)容第I部分橡膠與基材粘結(jié)機(jī)理第II部分基材的準(zhǔn)備第III部分膠粘劑的選擇第IV部分膠粘劑應(yīng)用技術(shù)第V部分常見粘接問題解決5第I部分橡膠與基材粘結(jié)機(jī)理6雙涂膠粘劑粘結(jié)機(jī)理內(nèi)部擴(kuò)散內(nèi)部交聯(lián)吸附、內(nèi)部擴(kuò)散吸附（面涂）膠粘劑底涂膠粘劑彈性體模量逐漸增加金屬底膠膠粘劑的架橋反應(yīng)橡膠彈性體7單涂粘結(jié)機(jī)理內(nèi)部擴(kuò)散內(nèi)部交聯(lián)吸附膠粘劑金屬

彈性體

模量逐漸增加金屬膠粘劑的架橋反應(yīng)橡膠彈性體8物性及化學(xué)作用機(jī)理Mechanical物性Chemical化學(xué)9第II部分基材的準(zhǔn)備

10基材種類磁性金屬：冷/熱軋鋼材，電鍍鋼材，熱浸鍍鋼材非磁性金屬：不銹鋼，鋁，黃銅，鈦，鎂，鋅等粉末金屬和各種合金尼龍66，四氟乙烯和其他工程塑料織物木材，混凝土和其他11基材表面處理表面處理可以分為：機(jī)械、化學(xué)處理化學(xué)—機(jī)械—化學(xué)（即脫脂-噴砂-脫脂）為最佳處理方式保護(hù)涂層化學(xué)處理:+大批量處理，工件外觀美觀

-需環(huán)境通風(fēng)，有化學(xué)廢水排放機(jī)械處理:+可處理大工件，無廢水排放-基材變薄，表面有痕跡處理的程度取決于粘接的要求

12表面處理－機(jī)械法機(jī)械法硬質(zhì)基材，介質(zhì)尺寸，速率（空氣壓力）和所要達(dá)到表面粗糙度的距離介質(zhì)類型：氧化鋁、鋼砂、石英砂等其他方法：手工或機(jī)器打磨，砂輪片或研磨塊電暈，火焰處理，等離子處理功能：去除無機(jī)物（焊接痕，污跡，鐵銹等）和提供新鮮的表面改善膠粘劑的浸潤性13一旦處理完應(yīng)盡快涂覆膠粘劑以免表面再次被氧化如果表面再次被氧化將引起膠粘劑與基材的粘接不良停放時間（基材處理完后停放的時間）取決于基材的材質(zhì)，工廠環(huán)境條件以及生產(chǎn)計劃，最好在1-2小時內(nèi)使用完不銹鋼/鋁：噴沙介質(zhì)使用氧化鋁或玻璃珠以避免電化銹蝕塑料：用玻璃微珠或氧化鋁（低壓）噴砂，注意內(nèi)部形狀的變化14介質(zhì)的類型噴砂，有棱角“刀削狀”－棱角砂。形成不規(guī)則的山峰、谷形的表面G25–80硬度的砂優(yōu)選的，產(chǎn)生1-3mil的表層拋丸，形成環(huán)狀微坑的表面

較小的比表面積增加，存在潛在的表面污染15典型的噴砂設(shè)備16表面處理－化學(xué)法脫脂酮、苯類，酒精或氯化溶劑水溶液（堿），~5%氫氧化鈉水溶液功能：通過噴淋或浸泡，清除或溶解有機(jī)污染物（如油脂等）17防銹/保護(hù)涂層磷化：磷化層應(yīng)為微晶態(tài)結(jié)構(gòu)。鈣改性磷酸鋅磷化膜重量控制在150-400mg/sq.ft.,磷酸鐵磷化膜重量可控制在20-80mg/sq.ft.鋁質(zhì)基材可進(jìn)行陽極化處理（優(yōu)選不封端的）或鉻化處理環(huán)氧涂層(E-coat):可涂與磷化層外，重量控制在400–1200mg/sq.ft使用LORDMetalJacket?,是對磷化和E-coat有非常競爭力產(chǎn)品。鍍鋅：用重鉻酸鹽鍍鋅（優(yōu)選草綠色鈍化），避免澄清色和金黃色功能：延長工件的停放/防腐時間需確認(rèn)涂層無缺陷和有利于粘接，如涂層涂覆或粘結(jié)有問題，需除去后再與原基材層粘接18脫脂清洗設(shè)備蒸汽脫脂機(jī)，由于環(huán)保原因而被有限度的運(yùn)用

堿洗機(jī)大量替代蒸汽脫脂19磷化處理脫脂/除銹

清洗表面調(diào)整磷化

清洗沸水洗烘干磷化－磷化膜呈微晶結(jié)構(gòu)(圖示)，而不應(yīng)呈巨晶結(jié)構(gòu)

20典型的磷化表面處理線21第III部分膠粘劑的選擇

22膠粘劑定義一種聚合物涂層，由高聚物，顏料，填料，交聯(lián)劑組成并混合在溶劑體系內(nèi)。

底涂膠粘劑和基材粘結(jié)，并和面涂膠粘劑粘結(jié)，具有防腐蝕作用

面涂膠粘劑和底涂粘結(jié)，并和橡膠粘結(jié)。

單涂膠粘劑同時具有底涂和面涂的兩種功能。23Chemlok

膠粘劑的選擇溶劑型膠粘劑200～900系列；Y和AP系列；

Ty-Ply?

EPCA

(環(huán)保型膠粘劑）溶劑型，低鉛含量

6000系列

水基型膠粘劑，低HAP/VOC

8000系列

200＋產(chǎn)品特殊要求24膠粘劑活化反應(yīng)大部分膠粘劑體系的交聯(lián)劑活化溫度在125-140℃左右。大部分膠粘劑的交聯(lián)速度快于橡膠。硫化溫度（模溫）推薦為：145℃～185℃。25Chemlok膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑天然橡膠205/220205/252X205/252H205/253X205/256205/6125205/6100205/6220205/6225205/6253205/6254205/62568007/82108007/8560S8007/8560D26Chemlok

膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑丁腈橡膠205205/220205/252X205/252HTY-PLYBN205/6125205/6100205/6220205/6253TY-PLYBN811081158007/8560S8007/8560D27Chemlok膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑氯丁橡膠205/252X205/252H205/256205/253X250205/6125205/6100205/6220205/62566250205/6225205/62538007/82108007/81218007/8560S8007/8560D28Chemlok膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑丁基橡膠205/252X205/252H205/238205/253X205/238205/6100205/6253205/62548007/8560S8007/8560D三元乙丙橡膠205/252X205/252H205/238205/253X205/238205/6100205/62538007/8560S8007/8560D29Chemlok膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑氟橡膠51505151607515051516076108114130氫化丁腈橡膠205/233205/233207/259-氯醇橡膠250X205/233X205/6100205/233X8007/8560S8007/8560D30Chemlok

膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑乙烯丙烯酸酯橡膠250250X5150TY-PLYBN62505150TY-PLYBN6108114130丙烯酸酯橡膠250250X6250610811013031Chemlok

膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑硅橡膠（過氧化物）608Y-1540608Y-1540-硅橡膠（LIM)606606-32Chemlok膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑

聚氨酯（澆注）2182188600聚氨酯（混煉）250TY-PLYBN6250TY-PLYBN-33Chemlok

膠粘劑的選擇橡膠類型常規(guī)膠粘劑溶劑型EPCA溶劑型水基型膠粘劑

聚氨酯（TPU）213219/213213219/2138600610,130EP6897-61聚氨酯（RIM)AP-144AP-144-TPE/TPO487A/B480+curative44485+curative44487A/B480+curative44485+curative44-34第IV部分膠粘劑的應(yīng)用技術(shù)

35膠粘劑安全操作溶劑體系的膠粘劑是易燃的危險品放置區(qū)域應(yīng)有很好的通風(fēng)操作工應(yīng)有適當(dāng)?shù)姆b和安全防護(hù)，參照MSDS指南使用正確的接地方式來消除膠粘劑在轉(zhuǎn)移和攪拌期間產(chǎn)生的火花。膠粘劑存放應(yīng)有合適的環(huán)境，以確保膠粘劑的在儲存期內(nèi)的性能。不在使用的膠粘劑應(yīng)有好的密封。盡量避免陽光直射，推薦的環(huán)境溫度是10~32℃

，37℃以上的溫度應(yīng)避免。

36膠粘劑的攪拌攪拌前，首先拿工具將桶底和桶壁的固體刮起，溶入膠粘劑中。必須避免產(chǎn)生靜電火花。應(yīng)使用防爆的攪拌設(shè)備，推薦20～60rpm的轉(zhuǎn)速，可以防止過大剪切和氣泡，同時確保所有固體成分均勻分散在溶劑體系中。用于粘度控制的常用儀器：如Zahn杯1～4＃，或NK-2巖田杯。37典型的攪拌容器攪拌方法攪拌時間1/2品脫(1kg)手工攪拌5～10分鐘1加侖(3-4kg)手工攪拌15分鐘5加侖(17-23kg)先手工攪拌和氣，電動攪拌15～30分鐘55加侖(200kg)手動曲柄攪拌和氣，電動攪拌器8小時連續(xù)38

39膠粘劑的稀釋選用正確的膠粘劑，參照產(chǎn)品說明書。錯誤的膠粘劑會導(dǎo)致工藝和粘結(jié)問題。添加稀釋劑時，應(yīng)緩慢加入，以避免產(chǎn)生凝膠或分相等現(xiàn)象。用Zahn或IWATA測量粘度，確定合適范圍用于過程控制。膠粘劑稀釋會影響操作的工藝性和膜厚的均勻性。40膠粘劑的干膜厚度推薦的膠粘劑干膜的厚度底涂5-10μm

面涂15-25μm

單涂18-30μm

后硫化粘結(jié)25-40μm

不同的膠粘劑可以參照產(chǎn)品說明書硅烷類的膠粘劑的膜厚應(yīng)薄一些，一般小于1.2μm

一張A4紙的厚度約為75-100

μm41常用的膠粘劑干膜厚度測量儀42膠粘劑應(yīng)用類型涂刷澆涂滾涂和滾筒轉(zhuǎn)移手工和自動浸涂，浸涂/旋轉(zhuǎn)手工和自動噴涂，翻滾噴涂其他43涂刷應(yīng)用適用于很小的零件和特殊的應(yīng)用區(qū)域制造費(fèi)用低但涂刷質(zhì)量較差，均勻一致性差。選擇合適的刷子建議使用天然毛的刷子；水基型膠粘劑用發(fā)泡型的工具。44浸涂應(yīng)用浸涂適合于工件表面全部需膠粘劑的情況，但浸涂后零件表面涂層厚度從上至下會有梯度。手工或自動浸涂生產(chǎn)線，使用輸送系統(tǒng)，均有高的輸出量，生產(chǎn)效率高，一般輸送的線速度是60～180厘米/分鐘。從膠粘劑溶液中提出的速度應(yīng)緩慢些，一般可控制在100厘米/分鐘。確保槽內(nèi)液體在連續(xù)攪拌，攪拌片呈漿狀；槽內(nèi)液體通過隔膜泵和50目過濾器進(jìn)行回流。用Zahn氏杯監(jiān)控膠粘劑的粘度，必要時添加溶劑；在不使用生產(chǎn)線時，必須用蓋密封槽子。45膠粘劑溢流隔膜泵850目過濾器攪拌器零件行徑46自動浸涂生產(chǎn)線47噴涂應(yīng)用較高生產(chǎn)效率，并能得到均勻的膜厚。工件經(jīng)過預(yù)熱，可以揮發(fā)過多的水分等，以改善工件表面的浸潤性。轉(zhuǎn)換效率較差，10~50%,依據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和設(shè)備。

推薦使用50目的過濾器。噴涂用的壓縮空氣必須經(jīng)過油水分離。推薦使用的噴槍：HVLP（高霧化低壓力）型噴槍，如BINKS;巖田等48噴涂應(yīng)用－噴涂方式手工和自動噴涂兩種供膠方式：虹吸杯和壓力供給加熱噴涂和靜電噴涂不推薦使用無氣噴涂

49噴涂應(yīng)用－虹吸方式優(yōu)點:低成本和維護(hù)簡單膠粘劑更換方便含30-60psi油水分離器缺點:操作工需把握膠粘劑的重量容器體積有限噴涂位置受限制50噴涂應(yīng)用－壓力方式優(yōu)點:可以任何位置噴涂氣壓控制在30-60psi,(2-4kg)流體壓力控制在6-15psi(0.5-0.7kg)很少頻次添加膠粘劑容器內(nèi)可保持連續(xù)攪拌缺點:比虹吸消耗更多的氣體比虹吸的成本高51噴涂應(yīng)用－稀釋一定量的溶劑稀釋，噴涂時可以產(chǎn)生較好的霧化效果。推薦Zahn氏杯測量溶劑型膠粘劑的粘度底涂，Zahn2#粘度19～23秒;酮類溶劑，以3/1或4/1的體積比混合面涂，Zahn2#粘度24～28秒；芳香類溶劑，以3/1或2/1的體積混合水基型膠粘劑使用液體比重計:1.00–1.200g/ml,去離子水或蒸餾水52噴涂應(yīng)用－噴涂技巧不正確正確53噴涂應(yīng)用－自動噴涂自動旋轉(zhuǎn)式的噴涂設(shè)備，帶有自動噴槍，和烘道；適合于中心對稱的回轉(zhuǎn)體，如，內(nèi)外管子自動化程度高，生產(chǎn)效率高。投資估計大于100K$,根據(jù)設(shè)計及不同的制造商。54噴涂應(yīng)用－自動噴涂設(shè)備55噴涂應(yīng)用－噴槍的安裝56噴涂應(yīng)用－常用的自動噴涂線示意圖噴面涂噴底涂裝/取零件烘道57翻滾式噴涂適用于大批量的零件，零件所有表面均需要有膠粘劑。自動循環(huán)時間取決于翻滾速度，噴射時間，干燥時間和溫度。膠粘劑可以有較高稀釋量。均勻一致的干膜厚度。停工期間，需清洗圓筒。58翻滾式噴涂－生產(chǎn)單元示意1.熱空氣干燥零件2 控制面板3 獲得外部空氣4 噴涂排氣系統(tǒng)5 壓力罐的噴涂系統(tǒng)59翻滾式噴涂－生產(chǎn)設(shè)備60膠粘劑干燥對于涂有膠粘劑的零件，一般采用室溫干燥30～60分鐘，然后才可硫化。干燥時間取決于溫度，濕度，工廠其他條件，季節(jié)的變化等。干燥不夠，會導(dǎo)致氣泡，粘結(jié)失敗等現(xiàn)象。解決方法：延長干燥時間或60～80℃下進(jìn)行干燥。加熱源必須是防爆的，不推薦使用紅外的設(shè)備。61膠粘劑的清除未硫化和濕的膠粘劑，可以采用產(chǎn)品中列出的溶劑。硫化后的膠粘劑，采用腐蝕性的液體或酸。清潔用的器具應(yīng)是銅制或不產(chǎn)生火花的工具過多的加熱，膠粘劑會自燃，≥112℃.62已涂零件的操作對于濕的零件，不能用手套去接觸，以防膠粘劑被污染或誤擦。手套必須是干凈的。已涂零件應(yīng)在推薦的規(guī)定時間內(nèi)，進(jìn)行硫化。63已涂零件的操作－推薦的停放時間型號理論最長停放時間，天CH205/CH22030CH23830CH252306000系列30CH234B10CH218/213/2195CH402/2335CH2502CH607,CH6082CH5150264已涂零件的存放避免把已涂零件直接發(fā)在地上，應(yīng)發(fā)在容器內(nèi)，或袋中，或紙板上等存放在室溫，低濕度，低紫外線的地方。用塑料蓋，布，或紙蓋起來，保護(hù)膠粘劑表面。65硫化－方式填料模壓；轉(zhuǎn)移模壓；注射模壓烘箱/烘道硫化；擠出，硫化罐硫化，化學(xué)硫化后硫化粘結(jié)（在模具中硫化不可行時）66硫化需用溫度計測量模具的溫度。過多的脫模劑會導(dǎo)致粘結(jié)失??；盡量避免使用硅烷類脫模劑。過長的預(yù)熱時間（裝骨架時間過長），膠粘劑會活化，導(dǎo)致粘結(jié)失敗。建議使用裝模器。型腔內(nèi)未充滿，局部溢料嚴(yán)重，壓力過低，會導(dǎo)致粘結(jié)失敗。脫模取產(chǎn)品，修剪，厚道處理時應(yīng)注意避免粘結(jié)失敗。67膠粘劑應(yīng)用總結(jié)所有的過程如鏈子一般被穿在一起，每一環(huán)節(jié)都必須完好，否則都會導(dǎo)致應(yīng)用失敗。成功的粘結(jié)取決于所有的過程。制定/控制過程的目標(biāo)－低的廢品率過程控制68第V部分試驗和問題解決

69ASTMInternationalASTM是美國對于測試及材料的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)址:ASTMD429B,方法A~H用于金屬和橡膠的粘結(jié)試驗。ASTM已經(jīng)成為定義粘結(jié)失效模式，實驗室及產(chǎn)品測試，新產(chǎn)品開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)所有的測試數(shù)據(jù)應(yīng)記錄拉伸強(qiáng)度和覆膠率70ASTMD429測試METHODA:扯離METHODB:剝離METHODC:錐形扯離METHODD:后硫化粘結(jié)測試METHODE:橡膠內(nèi)襯測試METHODF:弧面扯離METHODG:雙剪切測試METHODH:四面剪切測試71B

AA3.0mm0.125inB40.5mm1.596in

ASTMD429方法A的標(biāo)準(zhǔn)件圖紙72ASTMD429MethodA

扯離試驗?zāi)撼尚捅∠鹉z面底膠與金屬間產(chǎn)生高的拉伸應(yīng)力不一致的拉伸值73

BAC25X25mm粘結(jié)區(qū)域D金屬試片A 60.5mm 2.38inB 127mm 5.0inC 25.0mm 1.0inD 7.9mm 0.31inASTM方法B標(biāo)準(zhǔn)件圖紙－剝離74ASTMD429MethodB(剝離)45oor90o剝離，拉伸速度5CM或50CM每分鐘，由于剪切角的原因，45o剝離為首選常規(guī)及耐環(huán)境測試很大程度取決于橡膠的撕裂和拉伸強(qiáng)度相對于其他測試方法辨別力低便宜，方便涂膠和成型，快速反饋結(jié)果模壓，轉(zhuǎn)移模，注塑成型廣泛用于新產(chǎn)品開發(fā)和客戶膠粘劑選型75ADiameterB

CDA 25.0mm 1.0inB 23.5mm 0.92inC 11.5mm 0.45inD 45oASTM方法C標(biāo)準(zhǔn)件圖紙76ASTM429MethodC(錐形扯離試驗)剪切/拉伸的結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)件昂貴

耗時久，表面處理及涂膠困難對于頂端的底涂膠粘劑有良好的測試只用轉(zhuǎn)移模成型由于費(fèi)用及時間限制其使用77B

AA12.5mm0.5inB40.5mm1.596in

ASTM方法D標(biāo)準(zhǔn)件圖紙78后硫化粘接試驗79ASTMD429MethodD(后硫化粘結(jié))使用壓縮變形放置橡膠拉伸測試需要固定夾套（10％壓縮率）來得到粘結(jié)壓力為方便裝配可在膠粘劑和橡膠間使用專用裝配油潤滑對于硫化橡膠與膠粘劑是極好的，便宜的測試80ASTM429MethodE(襯膠試驗方法)

81ABCD

A 25.0mm 1.0inB8X1.25Thread

C 25.0mm 1.0inD 28.7mm 1.13in

RadiusofSurface 41.3mm 1.63in ASTM方法F標(biāo)準(zhǔn)件圖紙82ASTM429MethodF

弧面扯離試驗方法83拉力測試中的Buffer84ASTMD429MethodF(弧面扯離)便宜的拉伸實驗在測試中表面的弧度給邊緣的底涂膠粘劑以高的剪切力良好的常規(guī)或耐環(huán)境性測試零件可以在耐疲勞實驗中循環(huán)使用（如：3Hz，30%延長率100萬次疲勞實驗）轉(zhuǎn)移?；蜃⑺苣３尚蛯τ谄噾?yīng)用零件是優(yōu)選的測試方法85ASTM429MethodG

(雙剪切)86

ASTMD429

MethodH(四面剪切)

87環(huán)境試驗135o角2kg負(fù)載沸水實驗(2小時+)鹽霧試驗（ASTMB177)-35oC,5%鹽，霧密度(1-2毫升/小時/80平方厘米)，持續(xù)時間(72-1000小時)，加載2kg負(fù)載，粘結(jié)邊緣劃開，

強(qiáng)化1000Hr相當(dāng)于正常使用10年。耐液體浸泡測試(不同溶劑，汽油，乙二醇，制動液，潤滑油，