胶粘剂密封胶在汽车工业中的应用

胶粘剂/密封胶在汽车制造工业中的应用
聂清武
(龙苑化工机电技术公司北京市 100094)
摘要本文介绍了胶粘剂/密封胶在汽车工业中的应用情况，讲述了不同胶粘剂/密封胶的应用部位和应用原理
关键词汽车胶粘剂密封胶
1.前言
随着汽车制造技术的发展及其不断提高的性能要求，胶粘剂密封胶作为汽车生产所必需的一类重要辅助材料，应用越来越广泛。

粘接技术在汽车制造上的应用，不仅可以起到增强汽车结构、紧固防锈、隔热减振和内外装饰的作用，还能够代替某些部件的焊接、铆接等传统工艺，实现相同或不同材料之间的连接，简化生产工序，优化产品结构。

在汽车向轻量化、高速节能、延长寿命和提高性能方向发展的道路上，胶粘剂密封胶发挥着越来越重要的作用。

汽车制造大体上可能分为以下几个步骤，即车身的制造，发动机及底盘的制造，总装配等，图1为汽车制造过程示意图。

本文将对汽车车身的制造过程中焊装工序、涂装工序、总装工序、装配工序胶粘剂密封胶的应用情况进行详细介绍，同时对汽车前期研发用材料、特殊工艺用胶情况做一些简要介绍。

2.汽车车身制造工序
车身是汽车总体的主要组成部分之一。

通常，载重汽车的车身是驾驶室(包括车前板制件即车头部分)，货箱及车架。

大客车和轿车车身有些有车架，有些没有车架，车底板就起车架的作用。

车身的制造按照其结构特点，大致要经历以下几道工序：
1、车身的冲压
该工序主要通过压力机上的模具，对金属板材在其压力下冲压成一定形状的车身零部件。

2、车身的装配与焊接
目前车身通常采用的装焊方式为接触点焊，分双边点焊和单边点焊，接触点焊是在电极压力的作用下，将焊接件紧密接触，利用电流流经焊件时所产生的电阻热加热焊接件，使焊接点熔合在一起。

3、车身的涂装
经由焊装组装完成后的车身壳体要进行涂装，涂装的作用主要是起防锈、防腐，延长车身寿命和装饰目的。

汽车车身涂装通常要经过图2的工序：
3. 汽车粘接/密封胶的应用
3.1 汽车用胶粘剂密封胶选用原则
汽车生产是批量性、流水式生产，在生产过程中有其特殊性，此外，作为交通运输工具的汽车在各种道路、气候下行驶，因此，汽车用胶粘剂、密封胶必须充分满足和适应汽车制造厂中的生产工艺，大批量、流水线生产及应用性能要求。

具体要求见表1。

表1 汽车用粘接剂密封胶要求
3.2 胶粘剂密封胶在汽车上的主要应用部位
图3 标明了胶粘剂、密封胶在汽车上主要应用部位。

图3 粘接剂、密封胶在汽车上使用部位示意图
1.车灯胶；
2.发动机罩减震胶；
3.发动机变速器密封、锁紧；
4.车窗粘接、密封；
5.顶棚粘接；
6.隔热材料粘接；
7.顶盖流水槽密封；
8.行李箱内衬粘接；
9.内饰粘接；10.防震粘接剂：1l.车外装饰条粘接；12.车底防石击涂料：13.点焊密封胶；14.刹车蹄片粘接
3.3 胶粘剂密封胶在汽车车身上的应用情况
车身上应用的胶粘剂、密封胶主要有折边胶粘接剂、点焊密封胶、减震胶、焊缝密封胶、抗石击涂料、指压胶、内饰胶、风挡玻璃胶、丁基密封胶、厌氧胶、硅酮密封胶等，下面分别介绍各种类型粘接剂、密封胶在汽车车身上的应用部位及使用要求。

3.3.1 车身焊装工序用粘接剂密封胶
车身焊装是车身制造的重要工序，为了提高车身的密封、防锈蚀性，减轻振动，需要在车身钣金搭接处涂敷密封胶。

近来，以粘接代替点焊或部分代替点焊组装车身技术的发展，使胶粘剂在车身装配中又有了新的应用。

在焊装线使用的粘接剂、密封胶，除了要具备汽车用胶的一般性能外，最重要的是对涂装工艺不会产生不良影响，能承受涂装前处理工艺的冲洗，不污染电泳液及涂层质量。

目前焊装工序主要应用的胶粘剂密封胶有三类：
1)折边胶
汽车的车门、发动机罩盖和行李箱盖板等部件通常是将内、外盖板折边后点焊连接的。

但是这种工艺使车身表面增添了许多由焊接而造成的凹坑，严重影响了车身的外观质量。

为了解决这个问题，国外从70年代开始采用粘接取代点焊的方法来生产汽车车门、发动机罩和行李箱盖的折边结构，所用的粘接剂称为折边胶。

图4为折边工艺过程示意图。

以粘接代替焊接制造汽车折边部件有着十分广泛的应用前景，是汽车制造工艺的发展方向，除了车门、发动机罩、行李箱盖以外，也可用于侧围等其它部位。

2)点焊密封胶
汽车车身由若干块钢板焊接而成，焊缝存在是不可避免的，焊缝处密封性的好坏直接关系到车身的质量和耐锈蚀能力，是整车技术性能中一项十分重要的指标。

在汽车制造中，如果各钣金件连接处的缝隙没有采取有效措施进行密封，汽车在行驶中必然出现漏水、透风和漏尘现象，严重的可能引起焊缝处钢板的锈蚀，使钢板过早穿孔，加速车辆的报废。

汽车制造业现在通用的焊缝密封方法是涂布点焊密封胶。

其从使用性能上可以分为膨胀型和非膨胀型两大类，使用工艺如下：冲压件在焊装前，将胶涂敷在冲压件结合处的单板上，然后将两板合拢点焊，随电泳漆、中涂面漆等烘烤工序一块固化。

汽车生产中使用的点焊密封胶要求具有好的施工工艺性、触变性，能够保证密封性能，在经过后序涂装工艺前处理时，不被冲洗掉，同时小能污染电冰液，点焊胶中不能含有硅类物质，微量的硅树脂都可能对电泳漆和面漆质量造成危害。

又不能影响点焊的强度，焊接时点焊胶不分解出有毒气体或能引起金属锈蚀的物质，加热过程中不流淌，胶膜固化后足够的弹性和附着力，耐介质，耐老化。

3)膨胀型防震粘接剂
在汽车车身制造过程中，车身覆盖件的外板与加强梁间的结合通常使用焊接方法装配，车身驾驶室顶盖加强梁，发动机罩盖加强梁以及行李箱盖加强梁等外板的组合，都采取焊接方法，由于在盖板与加强梁间存在着一定的缝隙，行车中可能因振动而生产噪音，而且盖板上的焊点也严
重地破坏了外观的平整性，为了克服以上缺点，可以在焊装前，将膨胀型防振粘接剂涂布在冲压薄板与加强梁结构中，经油漆烘干设备加热固化，胶层具有较高的粘接强度，受热膨胀后将加强梁与盖板紧密结合成为一体，减少或完全取消结合焊点，因而可以提高车身外表的美观性，减弱行车中的振动和噪声，膨胀型防振粘接剂的使用部件如图5。

图5膨胀型防震粘接剂的应用部位
膨胀型防振粘接剂通常为液态膏状物，也有的制成胶带状，在车身焊装过程中，将胶(或胶带)涂在加强梁上，然后组合焊接。

与点焊密封胶相似，膨胀型防振粘接剂不必单独设立加热固化调和，通常在电泳涂装烘干炉中膨胀、固化，所以其使用工艺条件和要求与点焊密封胶相同。

上面介绍了目前装焊工序常用的几种胶粘剂密封胶材料，随着汽车制造工艺的进步及胶粘剂密封胶技术进展，目前在焊装工序出现了几种新型的粘接密封材料：
1)折边胶带(高强度结构胶带)
折边胶带是随着国外新车型进入我国的。

其主要用于汽车中控门锁加强件等部位的粘接，该部位由于间隙较大，因而糊状折边胶因施工问题难以应用。

折边胶带的剪切强度、剥离强度等主要参数均与折边胶相同，可推广应用于汽车其他间隙较大而需结构粘接的部位。

2)膨胀型点焊密封胶带
上面介绍的点焊胶绝大多数都是膏状物，这种膏状密封胶在性能上能满足技术要求，但在施工工艺上却有不足之处，如需专用机械涂胶机或手动涂胶枪；施胶量不易控制，施工胶过多会在
搭接件点焊或冲压时溢出，污染工位，影响生产效率；过少时易产生缝隙，导致密封失败。

我们公司根据日本同类产品指标，结合多年为各大汽车厂配套服务的经验，研制出了膨胀型点焊密封胶带，该材料性能参数完全达到了日本丰田技术标准，克服了糊状点焊胶施工不方便的缺点，大大提高了汽车生产厂家的生产效率。

3)膨胀型减震胶带
与点焊胶类似，现用膨胀胶也是糊状，在用于汽车引擎盖、车身侧板的填充减震时，由于施胶部位间隙都比较大，在施胶后的工序过程中常常引起胶料挤出、流挂，导致缺胶起不到减震效果的问题。

膨胀型减震胶带由于采用合成橡胶材料，状态呈固态，则克服了这个缺点，而且减震效果也远远优于糊状减震材料。

4)钢板补强胶片
随着汽车向轻量化、高速、节能方向的进一步发展，车身钢板要求越来越薄，而且汽车钢板在车身成型过程中，因冲压拉伸变得较为薄弱，在汽车长期行驶过程中，薄弱处如旅行车车门拐角，经常开启、关闭受到反复的拉力、撞击和振动等应力作用，会导致该处金属板产生疲劳，在应力能量不能分散、消耗情况下，集中在某些缺陷处(如工艺孔处、拐角处等)产生裂纹。

粘贴补强胶片的目的就是通过补强胶片中橡胶分子的松弛作用，在受力作用下产生位移和形变，使应力均匀分散，从而消耗掉外界施加的能量，消除或减弱应力能量对钢板的影响，增强其抗疲劳性，避免裂纹的产生或阻止其扩展。

5)高膨胀填充物
为了降低汽车车身整体重量而不降低汽车整体强度，往往将某些加强部位做成空腔结构，如车身前风挡玻璃两侧立柱、门立柱等部位，但这些部位在车辆高速行驶过程中，车身外部噪音会进入立柱空腔，产生共振现象而导致车厢内产生噪音问题，从而影响汽车的驾乘舒适性。

高膨胀填充物就是用于挡玻璃两侧前立柱内填充，起到隔绝噪音目的的一种胶粘剂，根据形态可分为糊状产品和成型产品，该类产品具有高膨胀、低密度、耐各种前处理液，在底涂、中涂、面涂工序过程中能充分固化膨胀，且不污染电泳液、面漆的特点。

3.3.2 车身涂装工序用粘接剂密封胶
涂装工艺用胶虽品种较少，却是汽车上用量最大的一类，主要有焊缝密封胶和抗石击涂料，其基材成份都为PVC塑溶胶，两者虽然在性能上各有侧重，但工艺上都要求能够通过高压涂胶设备实施机械化涂布或喷涂。

1)焊缝密封胶
焊缝密封的好坏直接影响到车身的密封性和防锈蚀能力，前面已经介绍了焊缝密封的方法之一涂布点焊密封胶，另外一种方法就是涂布焊缝密封胶密封焊缝。

焊缝密封胶主要用于车身焊装后涂在焊缝上的密封胶，起到密封防漏，增强防锈能力和填补焊缝，增加车体美观性的作用。

一般要求焊缝密封胶要具有突出的触变性，在堆积一定厚度时能保持棱角，不发生流淌，加热塑化后，胶层有弹性、不开裂、外观平整，对中涂和面漆不能产生变色现象，焊缝密封胶在汽车密封、防漏、防锈方面起着至关重要的作用。

2)焊缝密封胶带
焊缝密封胶带是一种预先成型的带状密封材料，随汽车车身烘烤工序一起固化。

在大面积车身焊装成型工艺中，焊缝的密封虽有焊缝胶可以解决现实问题，但如果采用预先成型的密封胶带来覆盖焊缝，则具有施工简便快捷，外表美观对环境无污染等优点，是一种很有发展前途的粘接密封材料，目前在汽车行业应用还较少。

3)防石击涂料
防石击涂料是在涂装工序，喷涂在汽车底板上，用于缓冲汽车高速行驶过程中，诸如沙石等各种物体对底板的强力冲击，提高底板抗腐蚀能力，延长使用寿命的一种密封剂，另外还有助于降低车内噪音，改善乘员的舒适性，目前已被汽车厂家广泛采用。

4)指压密封胶
在涂装工序，除了使用前面提到的粘接密封材料外，还用到指压密封胶。

所谓指压密封胶，实际上是一种密封腻子，用手指涂抹、压实，主要用于车身焊装后所形成的较大缝隙、工艺孔的密封以及凹凸不平处的修饰等。

指压密封胶要求无毒、无味、施工过程不粘手，与钢板附着性好，在油漆烘干过程中一块固化，烘干过程中不流淌、不收缩，与密封件结合力好。

该材料在客车、越野车、重型卡车等车型中应用较多。

3.3.3 汽车总装工序用粘接剂密封胶
汽车内饰材料的选择以及质量的高低是衡量整车舒适性、安全性和华丽性的重要指标。

汽车内饰件多为非金属材料、种类繁多，因材料性质不同，应用场合各异，所以用胶品种互有区别，难以一概而论，现就其中某些重要品种作一介绍。

1)内装饰胶
用于将软质顶棚材料粘贴到车身顶盖上，增添车内美观华饰。

目前国内这一用途的胶种都以溶剂型氯丁胶为主，在工艺和性能上要求初粘力高，满足车身内饰生产线快节奏的需要，在汽车库存及使用过程中，不能引起顶棚材料产生变冬现象。

2)丁基密封胶带
主要用于车门内板防水膜的粘接密封，它由丁基橡胶添加增粘剂挤出而成型，指压贴合容易，与钢板漆面和防水膜均有较强的粘接力，能长期保持粘弹性和密封性，目前已被汽车行业广泛采用。

3)风挡玻璃胶
汽车的车窗玻璃如果密封性不好，则在行车、停放过程中会造成漏水、透风、漏尘土等现象。

目前车窗玻璃的固定、密封方式有橡胶密封条固定、橡胶密封条一密封胶固定密封、直接粘接剂固定密封等三种方式。

对于前两种密封方式，主要采用丁基类非固化型密封胶对密封条与车玻璃及窗框的间隙进行密封，见图6；车窗玻璃的直接粘接密封则采用聚氨酯类粘接材料进行粘接。

该类胶粘剂通常是聚氨酯主剂配合清洁剂、漆面/玻璃底剂一同使用，剪切强度较高，弹性和密封性突出，能将玻璃和车身紧密结合为一个整体，增强了车身刚性，保证于密封效果，提高了汽车安全性。

粘接示意图见图7。

3.3.4 装配件用胶粘剂密封胶
汽车发动机、变速箱、底盘装配用胶粘剂密封胶，其应用和作用主要表现在各种平面、孔盖、管接头的密封和螺栓的锁固方面，可以防止油、水、气的泄漏和螺栓的松动，直接关系到汽车的正常运行，其主要用胶品种有厌氧胶和硅酮密封胶。

1)厌氧胶：涂布工艺简单、固化速度快、锁固密封性能好，根据使用部位的不同要求，有不同强度的品种，其中可预涂高强度微胶囊型厌氧胶，适合汽车上大量螺纹件机械涂布的快节奏要求。

2)硅酮密封胶：在平面密封方面有其自身的长处，胶层弹性好、耐油、耐老化、涂胶简单、可剥离性强、拆卸方便。

高分子液态密封胶可以配合垫片使用，半干型粘弹性硅酮胶也可以取代垫片单独使用。

3.3.5 其他工序用胶情况
1)汽车模型用胶
汽车模型胶主要用于汽车工业中各种新车型推出前的1：1主模型验证、工艺模型和检验夹具的制作，替代以前制作这类模型采用的大兴安岭地区或加拿大的优质松木，解决了木质模型存在的变形大、精度差，耗材多，不易保管，不易修补等问题。

目前在汽车工业已广泛应用。

2)其他特殊工艺用胶
汽车制造工艺过程中还要用到多种其它胶粘剂密封胶，如刹车蹄与摩擦片粘接用的刹车蹄片胶，是以改性酚醛树脂为基材的胶粘剂，代替铆接工艺能保证可靠的粘接强度，降低噪音，延长摩擦片使用寿命；滤芯器生产用的滤芯胶，是增强树指补强的PVC塑溶剂，能耐油、耐热老化，满足流水线作业要求；微孔堵漏用的浸渗剂，在粉末冶金件和发动机缸体等零件砂眼缺陷的弥补上作用明显；汽车装配过程用的压敏胶带，可以保护车身免于污染、磕碰，或协助零件装配时固持定位：铸造行业用的合成树脂粘结剂，主要有酚醛树指、呋喃树指及少量改性脲醛树脂三种，广泛应用在发动机缸体、缸盖等零件的铸造工艺上。

上文简单介绍了胶粘剂密封胶在汽车制造工业中的一些应用情况，随着国际间汽车制造技术的发展和交流，胶粘剂密封胶必将越来越广泛的应用与汽车制造工业中。