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                BOPP封箱膠帶
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              膠接技術應用的領域及其技術
               



              1.粘接技術的定義
              粘接技術是借助膠粘劑在固體表面上所產生的粘合力,將同種或不同種材料牢固地連接在一起的方法。粘接的主要形式有兩種:非結構型和結構型。非結構粘接主要是指表面粘涂、密封和功能性粘接,典型的非結構膠包括表面粘接用膠粘劑、密封和導電膠粘劑等;而結構型粘接是將結構單元用膠粘劑牢固地固定在一起的粘接現象。其中所用的結構膠粘劑及其粘接點必須能傳遞結構應力,在設計范圍內不影響其結構的完整性及對環境的適用性。
              2.膠粘劑的功能
              膠粘劑的主要功能是將被粘接材料連接在一起。粘接組件內的應力傳遞與傳統的機械緊固相比,應力分布更均勻,而且粘接的組件結構比機械緊固(鉚接、焊接、過盈連接和螺栓連接等方式)強度高、成本低、質量輕。如果薄壁件粘接物粘接到厚壁制品上,可充分發揮薄壁件的全部強度。而機械緊固和焊接結構的強度要受緊固件或焊點及其熱感應區域的限制。
              用膠粘劑粘接的組件外觀平整光滑,功能特性不下降。這一點對結構型粘接尤為重要。如宇航工業中的結構件外觀平整光滑度高,這樣有利于減少阻力與摩擦,將摩擦升溫降低到到最低程度。故直升機的旋翼片全部用膠粘劑組裝。用膠粘劑粘接緊密配合的電子或電器元件也避免有凹凸點,從中獲益豐厚。導航電器運用膠粘劑組裝可得到平整而無結構干擾的外表面。由于粘接接頭中應力分布十分均勻,可使被粘接物的強度和剛度全部得以體現,而且還可減輕質量,如宇航器采用膠粘劑組裝消除了消極載荷,增大有效載荷,航程提高,運費降低。
              膠粘劑可用于金屬、塑料、橡膠、陶瓷、軟木、玻璃、木材、紙張、纖維等各種材料之間的粘接。對不同材料的接頭處于可變溫度時,膠粘劑可發揮其獨特的使用效能。柔性膠可調節被粘接物的熱膨脹特性差別,并能防止剛性堅固體系在使用環境中造成破壞。如果粘接組件在較高溫度中使用,柔性膠粘劑可在不同材料間進行適宜地移動和遷移,通過移動或遷移過程可有效調節不同質材料間的熱膨脹差異,達到牢固粘接成一體的目的。故而汽車、飛機等窗戶與金屬框架粘接常用膠粘劑來完成。
              密封實際上是一種連續粘接。這種粘接法很容易密封住粘接接頭。防止產生破壞作用的液體和氣體滲入。膠粘劑也可代替實心體或泡沫墊圈,用于齒輪箱殼體、閥罩、汽車部件和其他工業部件的密封。由于膠粘劑多以液體狀態使用,也可作灌封膠,如線路板、電機、電氣和電子組件常用密封灌封膠。
              制品或零部件產生斷裂或裂紋是常見的現象,常規的修復方法是采用焊接,然而焊接往往會使被修復物品產生熱變形應力,尤其是薄壁件不宜采用這種焊接法。如果是難以焊接的材料(如欽合金)或在易發生爆炸的場合(如油罐、井下設備等)更不易采用焊接法修復,只能采用安全可靠的膠粘劑粘接法。
              鑄造缺陷(氣孔、堵孔)一直是鑄造行業經常出現的問題,修復這些帶缺陷零部件常用的方法需要技術工人消耗大量的材料和時(Hi才能修好,不然就成為廢品。利用專用填補膠進行修補既省力又省錢零部件磨損和尺寸超差或劃傷現象約占機械零部件失效率的70以上。傳統的方法是采用堆焊、熱噴涂、電鍍、電刷度等。焊接或熱噴涂會使零部件表面達到很高的溫度,造成零部件變形或形成微觀裂紋。影響零部件的尺寸精度和正常使用。而電鍍和電刷鍍盡管沒有熱影響,但鍍層厚度要求嚴格,應用受限制,而采用膠粘劑表面粘涂技術修復方法簡單易行,既無熱影響又不受涂層厚度的限制,且能保證零件的耐磨性。
              “滴、冒、滲”現象是工業部門,特別是化工行業經常出現的一種情況。利用膠粘劑表面粘涂法堵漏十分安全方便、省時省力、質量可靠,有時在不影響生產的情況下,常壓常溫修復泄漏部位,達到重新密封的目的,尤其是石油、化工、制藥、橡膠、食品等行業易燃、易爆場合的設備維修及不停車帶壓堵漏方面顯示出其獨特的優越性。
              1. 1.2膠粘劑在汽車制造中的應用
              伴隨科學技術的不斷進步和車輛現代化的迅速發展,膠粘劑膠接技術在車輛制造中的應用也越來越廣泛。汽車(包括客貨車、轎車、摩托車和其他交通工具)應用膠粘劑是為了工藝簡單、性能可靠、經濟高效。主要用于金屬、塑料、織物、玻璃、橡膠等本身或相互之間的結構連接、固定和密封。據統計,大約已有25種類型以上的膠粘劑可用于汽車的組裝。每臺典型的機動車輛的平均用膠量大約在9公斤;而一輛現代化機車年均使用橡膠一瀝青膠粘劑約為250公斤,使用的酚醛、脈醛以及環氧等多種改性的熱固性膠粘劑約為120公斤;使用乙烯基類膠粘劑約為30公斤;由此可見,膠粘劑在車輛制造中的應用處于于分重要的位置,應用范圍一也在不斷擴大,用量也在不斷增加。
              車輛用膠粘劑主要指的是汽車用膠粘劑,采用膠粘劑可以達到減輕重量、降低能耗、簡化組裝工序、提高制品質量、達到其它連接方法(如鉚接和焊接等)所不能實現的效果。汽車用膠粘劑大致可分為結構膠粘劑、非結構膠粘劑、密封膠、修復膠等。
              結構膠粘劑是一種以熱固性樹脂、橡膠和聚合物合金為主的膠粘劑(如環氧、酚醛、不飽和聚酷及其改性樹脂等膠粘劑)系列。此類膠粘劑可提供光滑的外形,能傳遞較大的機械載荷應力,避免在膠層間產生應力集中,從而可提高裝配件的使用性能和耐久性。粘接技術是目前汽車行業低成本高效率的最佳組裝方式,其中應用范圍包括車輛傳動機構、機動部件、車體、發動機等核心部件的粘接及組裝。
              近年來,為顯著提高汽車的性能,在大中型卡車上,除動力性能、燃料消耗率基本性能之外,更重要的是,增加了乘車舒適感、行使操縱性等所謂的感覺性能。在變速器的換檔操縱性能方面,往往要求更輕便、平滑、準確;而在現實中,隨著發動機的高輸出化,由于離合器、變速器的容量增加,變速器的操縱性能有惡化的傾向。
              為此,以大幅度提高同步器容量為目標,采用多錐同步器的變速器進入了實用化。但是,多錐同步器使結構變得復雜,為了在使用條件過于苛刻的大中型卡車上得到應用,就有必要充分注意其可靠性。對于同步器的作用,可分為同步、脫開、接合齒嚙合的三個過程,在各個過程中,重要的是確保能夠進行輕便、平滑操縱的性能以及包括這些性能的時效變化的耐久性。
              (1)同步:由圓錐的同步扭矩使被同步端的轉速與同步端轉速一致的過程。
              (2)脫開:同步完成后,齒套一面脫開鎖銷或者同步環,一面前進的過程。
              (3)接合齒嚙合:脫開完成后,齒套離開成為一體的同步環和同步銀,到齒套完成與接合齒嚙合的過程。
              各個過程的性能隨同步器結構的種類、參數等而變化。為了得到所需要的性能,有必要去選擇最佳的結構;為此,在乘用車、小型卡車及大中型卡車的高速檔情況下,在同步負荷比較小的地方采用波格瓦納型同步器(單錐同步器),在大中型卡車的低速檔的情況下,對于同步負荷比較大的地方,使用鎖銷式同步器成為主流。但是,為了進一步減輕同步操縱力,傾向于采用多錐同步器。
              汽車同步器要長期浸泡在盛油的自動變速箱內,通過液壓裝置使同步器的各個錐環接合或斷開達到變檔的目的,而粘接在錐環內外表面上的碳纖維耐磨擦材料一制動帶是汽車上的一個關鍵部位,要求可在180℃環境下長期使用,并可在230℃下瞬時使用,制動帶的可靠性取決于碳纖維耐磨材料與錐環的粘接強度并關系到汽車運行的安全可靠性。同步器在運轉時存在強大的圓錐同步扭矩以及苛刻的溫度環境均要求用于粘接制動帶的膠粘劑必須是耐高溫結構膠粘劑。
              1.1.3耐高溫結構膠粘劑現狀及發展
              結構膠粘劑就是用于承力結構膠接的膠粘劑,它能夠傳遞較大的靜態和動態載荷,并在使用環境中可以長期可靠地工作結構膠粘劑的發展己有半個多世紀的歷史,航空航天工業一直是推動現代膠接技術和結構膠粘劑發展的主要動力,結構膠粘劑也是伴隨著航空航天高新技術的發展而發展的。
              耐高溫結構膠粘劑具有較高的機械強度,較好的耐疲勞,耐老化等綜合性能,任何一種先進的飛行器和宇航器的制造都離不開它。在航天方面如在衛星的艙口、口蓋、運載火箭的衛星整流罩等結構件的膠接中,整流罩在火箭的起飛和飛行過程中承受很大的過載,制造這類結構件時必須采用膠接強度大而耐高溫的結構膠粘劑,黑龍江石化院生產的SJ-2膠就是航天器上應用的耐高溫結構膠粘劑。
              結構膠粘劑的種類很多,主要種類有:板金膠(板一板結構)、蜂窩面板膠(板一芯膠)、底膠、蜂窩夾芯膠、發泡膠等等。
              1.國內耐高溫結構膠粘劑的現狀
              國內飛行器上采用膠粘劑的膠接面積不大,膠接部位小,如殲八機上使用SY-14膠粘劑膠接7. 5m‘的蜂窩夾芯結構,直九機尾翼、平尾、垂尾、方向舵等采用J-89. J-99膠粘劑共90 m`的膠接結構。
              國內結構膠粘劑的研制單位主要有北京航空材料研究院、上海橡膠制品所和黑龍江省科學院石油化學研究分院。
              北京航材院耐高溫結構膠粘劑以SY-14為代表:上海橡膠制品所耐高溫結構膠粘劑有Jx-lo;黑龍江省石化院經過四十多年的研究工作,耐高溫結構膠粘劑品種較多,尤其是在新型號中應用較多,典型代表有:J-01, J-15, J-23-1, J-30, SJ-2, J-98, J-99, J-116等。國內以環氧為主體的結構膠粘劑主要性能及應用見表1-2
              2.國外耐高溫結構膠粘劑現狀
              國外結構膠粘劑應用的特點是在飛行器上采用的膠接部位比較多,膠接面積大,如B-58飛機的機身、機翼、操作面、整流罩等部位,其膠接面積高達全機的80%表面積,Boeing747的膠接面積為3000余m^2國外膠粘劑的生產廠家很多,主要有Ciba Geigy公司、3M公司、Dexter公司、Cyanamid公司等,主要高溫結構膠粘劑產品性能見表1-3通過國內外同類產品性能的對比說明,我國的高溫結構膠粘劑技術水平已經達到了現行國外同類膠粘劑的技術水平,性能穩定,質量可靠。
              3.高溫結構膠粘劑的發展趨勢
              優良的耐高溫結構膠粘劑是21世紀制造業不可缺少的重要材料,在近30年的時間里,我國的耐高溫結構膠粘劑的研制與應用有了了長足發展,基本上實現了配套化,但在耐溫性方面的研究還有待于進一步提高。今后的研究方向是向高強度、高韌性、高耐久性、耐高溫和功能化等方面發展,主要著重于以下三個方面:
              (1)進一步提高耐熱性、韌性
              (2)研究開發用于隱身結構、消音結構、阻尼結構的膠粘劑
              (3)進一步增加品種,并實現良好的配套化。



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