橡胶和基材的粘接

LORD

CHINA2007.122

应用市场

汽车和工业减震制品

密封件

橡胶内衬

胶辊和橡胶轮轮胎

增强胶管和胶带其他（电气、医用产品）3橡胶金属粘结过程基材准备胶粘剂的准备胶粘剂的应用硫化机械处理化学处理搅拌稀释底涂应用干燥面涂应用填料，转移，注射后处理干燥橡胶与金属粘接步骤4内容第I部分橡胶与基材粘结机理第II部分基材的准备第III部分胶粘剂的选择第IV部分胶粘剂应用技术第V部分常见粘接问题解决5第I部分橡胶与基材粘结机理6双涂胶粘剂粘结机理内部扩散内部交联吸附、内部扩散吸附（面涂）胶粘剂底涂胶粘剂弹性体模量逐渐增加金属底胶胶粘剂的架桥反应橡胶弹性体7单涂粘结机理内部扩散内部交联吸附胶粘剂金属

弹性体

模量逐渐增加金属胶粘剂的架桥反应橡胶弹性体8物性及化学作用机理Mechanical物性Chemical化学9第II部分基材的准备

10基材种类磁性金属：冷/热轧钢材，电镀钢材，热浸镀钢材非磁性金属：不锈钢，铝，黄铜，钛，镁，锌等粉末金属和各种合金尼龙66，四氟乙烯和其他工程塑料织物木材，混凝土和其他11基材表面处理表面处理可以分为：机械、化学处理化学—机械—化学（即脱脂-喷砂-脱脂）为最佳处理方式保护涂层化学处理:+大批量处理，工件外观美观

-需环境通风，有化学废水排放机械处理:+可处理大工件，无废水排放-基材变薄，表面有痕迹处理的程度取决于粘接的要求

12表面处理－机械法机械法硬质基材，介质尺寸，速率（空气压力）和所要达到表面粗糙度的距离介质类型：氧化铝、钢砂、石英砂等其他方法：手工或机器打磨，砂轮片或研磨块电晕，火焰处理，等离子处理功能：去除无机物（焊接痕，污迹，铁锈等）和提供新鲜的表面改善胶粘剂的浸润性13一旦处理完应尽快涂覆胶粘剂以免表面再次被氧化如果表面再次被氧化将引起胶粘剂与基材的粘接不良停放时间（基材处理完后停放的时间）取决于基材的材质，工厂环境条件以及生产计划，最好在1-2小时内使用完不锈钢/铝：喷沙介质使用氧化铝或玻璃珠以避免电化锈蚀塑料：用玻璃微珠或氧化铝（低压）喷砂，注意内部形状的变化14介质的类型喷砂，有棱角“刀削状”－棱角砂。形成不规则的山峰、谷形的表面G25–80硬度的砂优选的，产生1-3mil的表层抛丸，形成环状微坑的表面

较小的比表面积增加，存在潜在的表面污染15典型的喷砂设备16表面处理－化学法脱脂酮、苯类，酒精或氯化溶剂水溶液（碱），~5%氢氧化钠水溶液功能：通过喷淋或浸泡，清除或溶解有机污染物（如油脂等）17防锈/保护涂层磷化：磷化层应为微晶态结构。钙改性磷酸锌磷化膜重量控制在150-400mg/sq.ft.,磷酸铁磷化膜重量可控制在20-80mg/sq.ft.铝质基材可进行阳极化处理（优选不封端的）或铬化处理环氧涂层(E-coat):可涂与磷化层外，重量控制在400–1200mg/sq.ft使用LORDMetalJacket®,是对磷化和E-coat有非常竞争力产品。镀锌：用重铬酸盐镀锌（优选草绿色钝化），避免澄清色和金黄色功能：延长工件的停放/防腐时间需确认涂层无缺陷和有利于粘接，如涂层涂覆或粘结有问题，需除去后再与原基材层粘接18脱脂清洗设备蒸汽脱脂机，由于环保原因而被有限度的运用

碱洗机大量替代蒸汽脱脂19磷化处理脱脂/除锈

清洗表面调整磷化

清洗沸水洗烘干磷化－磷化膜呈微晶结构(图示)，而不应呈巨晶结构

20典型的磷化表面处理线21第III部分胶粘剂的选择

22胶粘剂定义一种聚合物涂层，由高聚物，颜料，填料，交联剂组成并混合在溶剂体系内。

底涂胶粘剂和基材粘结，并和面涂胶粘剂粘结，具有防腐蚀作用

面涂胶粘剂和底涂粘结，并和橡胶粘结。

单涂胶粘剂同时具有底涂和面涂的两种功能。23Chemlok

胶粘剂的选择溶剂型胶粘剂200～900系列；Y和AP系列；

Ty-Ply®

EPCA

(环保型胶粘剂）溶剂型，低铅含量

6000系列

水基型胶粘剂，低HAP/VOC

8000系列

200＋产品特殊要求24胶粘剂活化反应大部分胶粘剂体系的交联剂活化温度在125-140℃左右。大部分胶粘剂的交联速度快于橡胶。硫化温度（模温）推荐为：145℃～185℃。25Chemlok胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂天然橡胶205/220205/252X205/252H205/253X205/256205/6125205/6100205/6220205/6225205/6253205/6254205/62568007/82108007/8560S8007/8560D26Chemlok

胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂丁腈橡胶205205/220205/252X205/252HTY-PLYBN205/6125205/6100205/6220205/6253TY-PLYBN811081158007/8560S8007/8560D27Chemlok胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂氯丁橡胶205/252X205/252H205/256205/253X250205/6125205/6100205/6220205/62566250205/6225205/62538007/82108007/81218007/8560S8007/8560D28Chemlok胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂丁基橡胶205/252X205/252H205/238205/253X205/238205/6100205/6253205/62548007/8560S8007/8560D三元乙丙橡胶205/252X205/252H205/238205/253X205/238205/6100205/62538007/8560S8007/8560D29Chemlok胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂氟橡胶51505151607515051516076108114130氢化丁腈橡胶205/233205/233207/259-氯醇橡胶250X205/233X205/6100205/233X8007/8560S8007/8560D30Chemlok

胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂乙烯丙烯酸酯橡胶250250X5150TY-PLYBN62505150TY-PLYBN6108114130丙烯酸酯橡胶250250X6250610811013031Chemlok

胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂硅橡胶（过氧化物）608Y-1540608Y-1540-硅橡胶（LIM)606606-32Chemlok胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂

聚氨酯（浇注）2182188600聚氨酯（混炼）250TY-PLYBN6250TY-PLYBN-33Chemlok

胶粘剂的选择橡胶类型常规胶粘剂溶剂型EPCA溶剂型水基型胶粘剂

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部分胶粘剂的应用技术

35胶粘剂安全操作溶剂体系的胶粘剂是易燃的危险品放置区域应有很好的通风操作工应有适当的服装和安全防护，参照MSDS指南使用正确的接地方式来消除胶粘剂在转移和搅拌期间产生的火花。胶粘剂存放应有合适的环境，以确保胶粘剂的在储存期内的性能。不在使用的胶粘剂应有好的密封。尽量避免阳光直射，推荐的环境温度是10~32℃

，37℃以上的温度应避免。

36胶粘剂的搅拌搅拌前，首先拿工具将桶底和桶壁的固体刮起，溶入胶粘剂中。必须避免产生静电火花。应使用防爆的搅拌设备，推荐20～60rpm的转速，可以防止过大剪切和气泡，同时确保所有固体成分均匀分散在溶剂体系中。用于粘度控制的常用仪器：如Zahn杯1～4＃，或NK-2岩田杯。37典型的搅拌容器搅拌方法搅拌时间1/2品脱(1kg)手工搅拌5～10分钟1加仑(3-4kg)手工搅拌15分钟5加仑(17-23kg)先手工搅拌和气，电动搅拌15～30分钟55加仑(200kg)手动曲柄搅拌和气，电动搅拌器8小时连续38

39胶粘剂的稀释选用正确的胶粘剂，参照产品说明书。错误的胶粘剂会导致工艺和粘结问题。添加稀释剂时，应缓慢加入，以避免产生凝胶或分相等现象。用Zahn或IWATA测量粘度，确定合适范围用于过程控制。胶粘剂稀释会影响操作的工艺性和膜厚的均匀性。40胶粘剂的干膜厚度推荐的胶粘剂干膜的厚度底涂5-10μm

面涂15-25μm

单涂18-30μm

后硫化粘结25-40μm

不同的胶粘剂可以参照产品说明书硅烷类的胶粘剂的膜厚应薄一些，一般小于1.2μm

一张A4纸的厚度约为75-100

μm41常用的胶粘剂干膜厚度测量仪42胶粘剂应用类型涂刷浇涂滚涂和滚筒转移手工和自动浸涂，浸涂/旋转手工和自动喷涂，翻滚喷涂其他43涂刷应用适用于很小的零件和特殊的应用区域制造费用低但涂刷质量较差，均匀一致性差。选择合适的刷子建议使用天然毛的刷子；水基型胶粘剂用发泡型的工具。44浸涂应用浸涂适合于工件表面全部需胶粘剂的情况，但浸涂后零件表面涂层厚度从上至下会有梯度。手工或自动浸涂生产线，使用输送系统，均有高的输出量，生产效率高，一般输送的线速度是60～180厘米/分钟。从胶粘剂溶液中提出的速度应缓慢些，一般可控制在100厘米/分钟。确保槽内液体在连续搅拌，搅拌片呈浆状；槽内液体通过隔膜泵和50目过滤器进行回流。用Zahn氏杯监控胶粘剂的粘度，必要时添加溶剂；在不使用生产线时，必须用盖密封槽子。45胶粘剂溢流隔膜泵850目过滤器搅拌器零件行径46自动浸涂生产线47喷涂应用较高生产效率，并能得到均匀的膜厚。工件经过预热，可以挥发过多的水分等，以改善工件表面的浸润性。转换效率较差，10~50%,依据产品的结构和设备。

推荐使用50目的过滤器。喷涂用的压缩空气必须经过油水分离。推荐使用的喷枪：HVLP（高雾化低压力）型喷枪，如BINKS;岩田等48喷涂应用－喷涂方式手工和自动喷涂两种供胶方式：虹吸杯和压力供给加热喷涂和静电喷涂不推荐使用无气喷涂

49喷涂应用－虹吸方式优点:低成本和维护简单胶粘剂更换方便含30-60psi油水分离器缺点:操作工需把握胶粘剂的重量容器体积有限喷涂位置受限制50喷涂应用－压力方式优点:可以任何位置喷涂气压控制在30-60psi,(2-4kg)流体压力控制在6-15psi(0.5-0.7kg)很少频次添加胶粘剂容器内可保持连续搅拌缺点:比虹吸消耗更多的气体比虹吸的成本高51喷涂应用－稀释一定量的溶剂稀释，喷涂时可以产生较好的雾化效果。推荐Zahn氏杯测量溶剂型胶粘剂的粘度底涂，Zahn2#粘度19～23秒;酮类溶剂，以3/1或4/1的体积比混合面涂，Zahn2#粘度24～28秒；芳香类溶剂，以3/1或2/1的体积混合水基型胶粘剂使用液体比重计:1.00–1.200g/ml,去离子水或蒸馏水52喷涂应用－喷涂技巧不正确正确53喷涂应用－自动喷涂自动旋转式的喷涂设备，带有自动喷枪，和烘道；适合于中心对称的回转体，如，内外管子自动化程度高，生产效率高。投资估计大于100K$,根据设计及不同的制造商。54喷涂应用－自动喷涂设备55喷涂应用－喷枪的安装56喷涂应用－常用的自动喷涂线示意图喷面涂喷底涂装/取零件烘道57翻滚式喷涂适用于大批量的零件，零件所有表面均需要有胶粘剂。自动循环时间取决于翻滚速度，喷射时间，干燥时间和温度。胶粘剂可以有较高稀释量。均匀一致的干膜厚度。停工期间，需清洗圆筒。58翻滚式喷涂－生产单元示意1.热空气干燥零件2 控制面板3 获得外部空气4 喷涂排气系统5 压力罐的喷涂系统59翻滚式喷涂－生产设备60胶粘剂干燥对于涂有胶粘剂的零件，一般采用室温干燥30～60分钟，然后才可硫化。干燥时间取决于温度，湿度，工厂其他条件，季节的变化等。干燥不够，会导致气泡，粘结失败等现象。解决方法：延长干燥时间或60～80℃下进行干燥。加热源必须是防爆的，不推荐使用红外的设备。61胶粘剂的清除未硫化和湿的胶粘剂，可以采用产品中列出的溶剂。硫化后的胶粘剂，采用腐蚀性的液体或酸。清洁用的器具应是铜制或不产生火花的工具过多的加热，胶粘剂会自燃，≥112℃.62已涂零件的操作对于湿的零件，不能用手套去接触，以防胶粘剂被污染或误擦。手套必须是干净的。已涂零件应在推荐的规定时间内，进行硫化。63已涂零件的操作－推荐的停放时间型号理论最长停放时间，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发在地上，应发在容器内，或袋中，或纸板上等存放在室温，低湿度，低紫外线的地方。用塑料盖，布，或纸盖起来，保护胶粘剂表面。65硫化－方式填料模压；转移模压；注射模压烘箱/烘道硫化；挤出，硫化罐硫化，化学硫化后硫化粘结（在模具中硫化不可行时）66硫化需用温度计测量模具的温度。过多的脱模剂会导致粘结失败；尽量避免使用硅烷类脱模剂。过长的预热时间（装骨架时间过长），胶粘剂会活化，导致粘结失败。建议使用装模器。型腔内未充满，局部溢料严重，压力过低，会导致粘结失败。脱模取产品，修剪，厚道处理时应注意避免粘结失败。67胶粘剂应用总结所有的过程如链子一般被穿在一起，每一环节都必须完好，否则都会导致应用失败。成功的粘结取决于所有的过程。制定/控制过程的目标－低的废品率过程控制68第V部分试验和问题解决

69ASTMInternationalASTM是美国对于测试及材料的标准网址:ASTMD429B,方法A~H用于金属和橡胶的粘结试验。ASTM已经成为定义粘结失效模式，实验室及产品测试，新产品开发的标准所有的测试数据应记录拉伸强度和覆胶率70ASTMD429测试METHODA:扯离METHODB:剥离METHODC:锥形扯离METHODD:后硫化粘结测试METHODE:橡胶内衬测试METHODF:弧面扯离METHODG:双剪切测试METHODH:四面剪切测试71B

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

ASTMD429方法A的标准件图纸72ASTMD429MethodA

扯离试验模压成型薄橡胶面底胶与金属间产生高的拉伸应力不一致的拉伸值73

BAC25X25mm粘结区域D金属试片A 60.5mm 2.38inB 127mm 5.0inC 25.0mm 1.0inD 7.9mm 0.31inASTM方法B标准件图纸－剥离74ASTMD429MethodB(剥离)45ºor90º剥离，拉伸速度5CM或50CM每分钟，由于剪切角的原因，45º剥离为首选常规及耐环境测试很大程度取决于橡胶的撕裂和拉伸强度相对于其他测试方法辨别力低便宜，方便涂胶和成型，快速反馈结果模压，转移模，注塑成型广泛用于新产品开发和客户胶粘剂选型75ADiameterB

CDA 25.0mm 1.0inB 23.5mm 0.92inC 11.5mm 0.45inD 45ºASTM方法C标准件图纸76ASTM429MethodC(锥形扯离试验)剪切/拉伸的结合标准件昂贵

耗时久，表面处理及涂胶困难对于顶端的底涂胶粘剂有良好的测试只用转移模成型由于费用及时间限制其使用77B

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

ASTM方法D标准件图纸78后硫化粘接试验79ASTMD429MethodD(后硫化粘结)使用压缩变形放置橡胶拉伸测试需要固定夹套（10％压缩率）来得到粘结压力为方便装配可在胶粘剂和橡胶间使用专用装配油润滑对于硫化橡胶与胶粘剂是极好的，便宜的测试80ASTM429MethodE(衬胶试验方法)

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标准件图纸82ASTM429MethodF

弧面扯离试验方法83拉力测试中的Buffer84ASTMD429MethodF(弧面扯离)便宜的拉伸实验在测试中表面的弧度给边缘的底涂胶粘剂以高的剪切力良好的常规或耐环境性测试零件可以在耐疲劳实验中循环使用（如：3Hz，30%延长率100万次疲劳实验）转移模或注塑模成型对于汽车应用零件是优选的测试方法85ASTM429MethodG

(双剪切)86

ASTMD429

MethodH(四面剪切)

87环境试验135º角2kg负载沸水实验(2小时+)盐雾试验（ASTMB177)-35ºC,5%盐，雾密度(1-2毫升/小时/80平方厘米)，持续时间(72-1000小时)，加载2kg负载，粘结边缘划开，

强化1000Hr相当于正常使用10年。耐液体浸泡测试(不同溶剂，汽油，乙二醇，制动液，润滑油，