双组分聚氨酯结构胶在电扶梯前沿板上的应用

徐 骏，赵有中，姚其胜（1.上海康达化工新材料股份有限公司，上海 201419；2.上海胶粘剂工程技术研究中心，上海 201419）

双组分聚氨酯结构胶在电扶梯前沿板上的应用

徐 骏1，2，赵有中1，2，姚其胜1，2
（1.上海康达化工新材料股份有限公司，上海 201419；2.上海胶粘剂工程技术研究中心，上海 201419）

介绍了电扶梯前沿板的生产工艺要求、材质构造和粘接工艺，并研究了双组分聚氨酯结构胶在单位面积上的施胶量对粘接强度的影响。当单位面积用胶量为1.0 kg/m2时，聚氨酯结构胶的粘接力可达相对最强，经济性相对最优。

电扶梯；前沿板；聚氨酯结构胶

随着城市化进程的逐步加快，电扶梯已广泛应用于人们的日常生活中，对电扶梯的需求量也越来越大。电扶梯亦称自动扶梯，是一种以运输带方式运送行人和物品的运输工具，广泛应用于百货商场、超市、宾馆、写字楼、机场及城市交通等领域。近几年国内相继开发出适应电扶梯轻量化且粘接性能优异的双组分聚氨酯结构胶。

电扶梯的前沿板是过渡乘客从静止部分到动作部分的部件，起到支撑乘客和安装扶手入口的功能［1］。前沿板由表面材料和补强材料所组成，通常前沿板表面材料的材质有铝合金和不锈钢，补强材料采用的是厚实的钢板。对电扶梯的设计主要是根据所用金属材料的特性，力求组件结构简单化、标准化和制作方法的统一化，以便使电扶梯前沿板高效率化生产。同时，借助高刚性补强材料及采用薄型表面材料，来满足电扶梯轻量化且节能的要求［2］。胶接结构与焊接相比，不存在薄弱的热影响区，密封性良好、受力均匀、制造成本低廉且适应性较大，于是，表面材料和补强材料之间的粘接就需要用到一种粘接性能较好、固化收缩率较低，并能常温固化、操作简便且耐候性能佳的结构胶粘剂［3，4］。

结构胶粘剂能够代替螺栓、铆钉或者焊接等形式，用来粘接金属、塑料、玻璃和木材等结构部件，并能长时间承受很大载荷［5～7］。这以丙烯酸酯胶、环氧胶和聚氨酯胶等几大系列为代表，其中，聚氨酯胶粘剂具有耐水、耐油、耐冲击、柔韧性较好、粘接强度较大和抗震性能较好等优点，在国民经济中获得了较为广泛的应用［8～1 0］。

双组分聚氨酯结构胶因其良好的粘接性、耐久性、耐疲劳性和耐冲击性能等，被广泛应用于电扶梯前沿板的粘接工艺中［11］。新型双组分无溶剂聚氨酯结构胶可不使用底涂剂，减少了施工环境的溶剂排放，对环境友好，并能简化生产工艺，同时降低了生产成本［1 2，1 3］。

本文有针对性地介绍了电扶梯前沿板的工艺要求、材质、构造、对胶粘剂的要求和前沿板用胶粘剂的种类及特点、粘接工艺以及双组分聚氨酯结构胶的施胶量对粘接强度的影响。

1　 电扶梯前沿板的工艺要求

电扶梯前沿板的工艺要求为：①作为承载乘客进出电扶梯的结构件，刚性必须比较高；②在搬运及安装过程中不会因冲撞而变形；③兼顾轻量化，便于施工；④外表面美观光亮，平整度好；⑤耐震动性能出色；⑥若遇火灾，不会产生有毒气体；⑦耐用性较好。

2　 电扶梯前沿板的材质及构造

电扶梯的前沿板由表面材料和补强材料组成，通常前沿板表面材料的材质有铝合金和不锈钢，多为有厂家LOGO及图案的规则排列，以达到美观及防滑的效果。由于不锈钢板材制造工艺的发展进步，其轻量化程度逐步赶上铝合金板材，又兼顾了更好的刚性和耐磨性，市面上大部分前沿板都以不锈钢板作为表面材料。前沿板的补强材料采用的是厚实的钢板，起到承重及坚实基础的作用。2者之间以结构胶进行面-面粘接，为了不破坏表面的整体图案，铆钉加固只能位于四角。通过面-面粘接的部件形成了夹层结构，中间层为固化后的高分子胶，具有一定的抗震、减震效果。

2.1电扶梯前沿板对胶粘剂的要求

①能够适用于各种金属材质的板材，如钢板、铝合金板和不锈钢板等；②常温施胶，初粘性较好，弹性粘接；③快固，30 min内定位，24 h内完全固化；④抗震效果较好，固化收缩率较低；⑤耐湿性、耐蠕变性较好，耐疲劳性能优异；⑥工艺简单，便于操作；⑦对环境友好。

2.2前沿板用胶粘剂的种类及特点

电扶梯前沿板的粘接通常使用双组分丙烯酸酯AB胶或双组分聚氨酯结构胶，这2种胶都基本能满足上述要求。2种胶的性能对比见表1。

由表1可知，在粘接力学性能上，丙烯酸酯AB胶的拉伸剪切强度更大，刚性强度优于双组分聚氨酯胶，但柔韧性及抗震性能（剥离强度及抗冲击性）是双组分聚氨酯胶更好。在施胶的工艺操作方面，丙烯酸酯AB胶因其预处理简单及粗放式配胶，具有明显的优势。在定位速率方面，丙烯酸酯AB胶更快；但双组分聚氨酯胶因其固化速率可调，亦能满足电扶梯前沿板的流水线生产工艺。而在环境保护方面，丙烯酸酯AB胶会释放刺激性气味，对流水线的生产工人影响很大；双组分聚氨酯胶是无溶剂配方，环保无气味，更适合现代化工业的实际应用。

表1　2种电扶梯前沿板用胶特性对比Tab.1　Performance comparison of two escalator comb base adhesives

3　 电扶梯前沿板粘接工艺

图1所示的是双组分聚氨酯结构胶粘接电扶梯前沿板的工艺过程。

4　 聚氨酯胶施胶量对粘接强度的影响

对于胶接来说，在外力的作用下，破坏是由胶层、被粘物和界面这3个环节中的薄弱环节开始。通常胶接接头的典型破坏类型分3种：界面破坏，内聚破坏和混合破坏。其中界面破坏是胶层与被粘物全部脱开，因胶粘剂形成的粘接力不够，是结构粘接最弱的一种类型，前沿板粘接中通常不会遇到此种情况。

对于电扶梯的生产厂家而言，前沿板用胶量多少决定了生产成本，而且在轻量化方面，结构胶的用量也是越少越好。但当粘接面用胶量过少时，大部分结构胶用于填充经打磨后产生的粗糙面上的微小孔隙，只有少量结构胶对粘接面产生化学键并产生应力，所以施胶量不能过少。

图1　聚氨酯胶粘接电扶梯前沿板的工艺过程Fig.1　Bonding process of escalator comb base with PU adhesive

为了确定前沿板粘接面用胶量的最佳值，模拟现场工艺条件采用经过打磨的钢试片与不锈钢试片，以双组分聚氨酯结构胶为粘接剂，进行拉伸剪切试验，结果如图2所示。

由图2可知，当单位面积用胶量（双组分胶混合后的用量）约为1.0 kg/m2时，钢/不锈钢的拉伸剪切强度可达相对最大值；若用胶量继续增加，拉伸剪切强度反而有所下降。这是因为，当用胶量过大时，钢板与不锈钢板的粘接面之间填充了过厚的胶层，发生拉伸剪切时只产生了胶层破坏（即内聚破坏），也就是说，只体现了胶层的本体强度；而当用胶量适中时，粘接面产生的是以内聚破坏为主的混合破坏，除了内聚破坏还发生了界面破坏，所产生的应力来自于胶层的本体强度和界面应力之和，是最为理想的粘接效果。

图2　单位面积用胶量对拉伸剪切强度的影响Fig.2　Effect of applied adhesive weight per unit area on tensile shear strength

综上所述，在电扶梯前沿板的粘接工艺中，双组分聚氨酯结构胶的单位面积用胶量为1.0 kg/m2，此时粘接力可达相对最强，经济性相对最优。

5　 结语

随着电梯工业的快速发展，电扶梯前沿板的设计也会向多样化及轻量化方向发展，相对应的胶粘剂、粘接工艺和打胶设备也将随之进一步拓展。

［1］李志敏,高起鹏,杨新建.浅谈电梯的组成［J］.科技致富向导,2011,19（12）：48-49.

［2］李少纲,葛超明.浅谈电梯节能技术的推广［J］.能源与节能,2011,16（6）：41-42.

［3］朱俊.聚氨酯胶粘剂主要应用领域现状及发展趋势［J］.化学工业,2013,31（11）：34-38.

［4］蔡小燕,杜郢,任筱芳.无溶剂双组份聚氨酯胶粘剂的研究进展［J］.粘接,2012,33（3）：81-83.

［5］程时远,李盛彪,黄志强.胶粘剂（第3版）［M］.北京：化学工业出版社,2008.

［6］李邵雄,刘益军.聚氨酯胶粘剂［M］.北京：化学工业出版社,1998.

［7］孔宪志,孙东洲,祝铁军,等.J-189双组份聚氨酯胶粘剂的研制［J］.粘接,2004,25（1）：19-21.

［8］Nishino T,Asaoka S,Nakamae K.Incorporation of methyl groups into hard segments of segmented polyurethane：micro-phase separation and adhesive properties［J］.Int J of Adhesion and Adhesives,2001,21（1）：71-75.

［9］Martin Martines J M, Fernandaz Garcia J C, Orgiles Barceil A C.Adhesion properties and stability of polyurethane adhesive to synthetic rubber joints［J］.Int J of Adhesion and Adhesives,1991,11（3）：192-196.

［10］刘惠茹,钟成双.双组分聚氨酯胶粘剂的制备［J］.广东化工,2012,39（9）：87-88.

［11］张秀珍.聚氨酯结构胶粘剂的应用及其技术进展［J］.聚氨酯工业,1996,11（3）：9-14.

［12］张斌,孙明明,张绪刚,等.室温固化无溶剂双组份聚氨酯结构胶的研究［J］.湖南大学学报（自然科学版）,2007,34（11）：61-64.

［13］徐骏,姚其胜.环保无溶剂型双组分聚氨酯结构胶的研制［J］.中国胶粘剂,2013,28（7）：29-33.

Application of two-component polyurethane structure adhesive in escalator comb base

XU Jun1,2, ZHAO You-zhong1,2, YAO Qi-sheng1,2
（1.Shanghai Kangda New Material Co., Ltd., Shanghai 201419, China； 2.Shanghai Engineering Research Center of Adhesive, Shanghai 201419, China）

The comb base is an important structural component in escalator. This article described the process requirements, material structure and bonding process of escalators comb base. The effect of the applied weight per unit area of the two-component polyurethane structural adhesive on the bonding strength was investigated. The strongest adhesive force and the optimum economy were obtained when the applied weight per unit area of the adhesive was 1.0 kgm-2.

escalator； comb base； polyurethane structure adhesive

TQ436+.2

A

1001-5922（2016）08-0067-03

2016-05-05

徐骏（1978-），男，硕士，中级工程师，主要从事高分子材料特别是聚氨酯胶粘剂方面的研究与开发，发表论文2篇。E-mail：xu_kangda@163.com。