聚氨酯密封胶在汽车玻璃安装应用上的优化

刘朝岩， 张兴军， 李学成

(山东沂星电动汽车有限公司， 山东 临沂 276000)

随着社会发展，汽车已经成为人们生产、生活中不可缺少的一部分，而玻璃在整车上的应用也不可或缺。目前，95%以上的玻璃装配工艺都是以聚氨酯密封胶进行粘接。聚氨酯密封胶为高强度、高模量、粘接类多用途密封胶，固化过程中及固化后不会产生任何有害物质，对基材无污染，因此在汽车行业多用此类密封胶进行车窗玻璃的安装密封。由于施胶过程中用胶量无法精准把控，用量往往多于实际能效范围，导致人力、物料投入成本过高，因此，需制定出相应解决办法，降低企业单车成本，提高市场竞争力[1]。

1 聚氨酯玻璃胶施胶流程及存在的问题

一般工艺流程：粘接准备——清洁车身和玻璃粘接面——涂抹底漆——施胶——装配玻璃——调整间隙及固定——美化玻璃缝隙——清理[2]。图1为玻璃粘接结构示意图，D表示玻璃安装止口深度，E表示玻璃厚度。

图1 粘接结构示意图

玻璃粘接装配时，如果不能保证胶体面绝对平整，凸起的胶体会先接触玻璃，使凹处的空气不能及时排出，空气积留在夹层中将直接关系到粘接面积的大小，影响玻璃粘接效果。

另外，由于用胶量无法具体把握，为了保证玻璃粘接绝对安全，在施胶过程中施胶量往往会大幅度地大于正常用量，导致材料成本提高，胶体固化时间延长，影响下道工序正常作业。

2 聚氨酯密封胶施胶工艺优化

2.1 聚氨酯密封胶胶体形状优化

为了能够有效地避免空气积留在粘接面夹层中而影响粘接强度，一般采取将聚氨酯玻璃胶出胶口裁剪成三角形状，使胶体涂在车身上的截面形状呈三角型。在玻璃粘接安装时，胶体与玻璃接触呈线型，在玻璃被压合的过程中，空气就很容易被排出。如图2所示，a表示聚氨酯密封胶宽度尺寸，b表示聚氨酯密封胶高度尺寸。

初始设计时，玻璃安装止口面与玻璃粘接区域面的配合是相对平行的，也就是说，在玻璃安装完成后，聚氨酯密封胶两侧的间隙是相等的。由此推理出施胶的三角形截面应为等腰三角形。

图2 优化后的胶体形状

2.2 聚氨酯密封胶胶体的截面优化

影响粘接效果的原因之一就是粘接面积的大小[3]。图3为在理想状态下，玻璃粘接安装前后的聚氨酯密封胶截面图变化。图3中，c表示玻璃到车身钣金的尺寸(玻璃安装完成时聚氨酯密封胶的厚度)。在玻璃安装过程中不论玻璃胶的截面形状变化如何，其截面面积是相等的。

图3 安装玻璃后聚氨酯密封胶截面变化

根据玻璃自身重量、用途和聚氨酯密封胶性能可以算出额定粘接面积S，按照设计意图测算止口周长L，施胶宽度尺寸a=S/L，在理想状态下可以假设压合后聚氨酯密封胶两侧的圆弧为半圆状。

转换关系如下：

由图1可以得出：c=D-E

(1)

由图2和图3可以得出：

ab/2=ac+πc2/4

(2)

由式(2)可以得出：b=2c+πc2/(2a)

(3)

在a值不变的情况下，优化方案如下：

1) 方案1。当b>2c+πc2/(2a)时，b值过大，玻璃的粘接面积大于车身钣金粘接面积，缺点是大于车身钣金粘接面积部分的胶能效过剩，造成浪费。并且由于胶体增大，固化时间延长，从而影响后道工序的正常生产，整体生产节拍推迟[4]。

2) 方案2。当b=2c+πc2/(2a) 时，b值合适，玻璃粘接面积和车身钣金粘接面相等，两侧粘接力相等，不存在能效过剩，同时聚氨酯密封胶在玻璃和车身钣金之间的圆弧长度达到最大值，提高了胶剂的拉伸强度和剪切强度等[5]。

3) 方案3。当b<2c+πc2/(2a)时，b值过小，玻璃粘接面积小于车身钣金粘接面积。由于聚氨酯密封胶在玻璃粘接面积减少，对玻璃不能达到有效的粘接力，因此在车辆行驶过程中对驾驶员和乘客不能起到防护作用，具有安全隐患[6]。

由以上分析可以得出：使用聚氨酯密封胶粘接的最佳效果是两面粘接的面积一样，推荐使用方案2。

3 结束语

由于汽车成批量化生产，一些简单并重复的工作逐渐被机器所代替，机器人在施胶工序上的应用已经趋于成熟阶段，因其能够精准地控制施胶型状和用量而被推广使用，并得到市场认可。采用智能化生产已成为一种趋势。

参考文献：

[1] 李建立.单组分聚氨酯玻璃粘合密封胶在汽车生产中的应用[J].中国胶粘剂,2004,13(2):36-37.

[2] 竺从胜.汽车风窗玻璃的粘接安装[J].汽车与配件, 2000(3):29-30.

[3] 李绍雄，刘益军.聚氨酯胶粘剂[M].北京:化学工业出版社,1998:13-15.

[4] 李绍雄，刘益军.聚氨酯树脂及其应用[M].北京：化学工业出版社,2008:16-20 .

[5] 全国胶粘剂标准化技术委员会.胶粘剂拉伸剪切强度的测定(刚性材料对刚性材料):GB/T 7124-2008[S].北京：中国标注出版社，2008:1-2.

[6] 全国汽车标准化技术委员会.汽车玻璃零配安装要求: QC/T 984-2014[S].北京：中国计划出版社，2014:1-2.