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水性粘合剂原材料在汽车内饰中的应用与趋势分析

2016年9月27日晚8点,盖世汽车微课堂邀请到了科思创涂料、粘合剂及特殊化学品(CAS)业务部亚太区高级技术服务经理傅强,就“水性粘合剂原材料在汽车内饰中的应用”做了精彩分享,针对内饰VOC的理解,热活化粘接用水性聚氨酯材料及技术和冷粘接用水性氯丁胶材料及技术等话题进行开堂授课。


来自大众,神龙,广本,吉利,比亚迪,宇通,上汽,长城等整车厂及博世,李尔,森萨塔,科莱恩,上海源禾化工,上海汉司等零部件及材料公司共计近300人士在群内展开热烈讨论。


以下是课堂焦点内容速记汇总,与业内共飨!

 


 

非常谢谢大家今天晚上来参加这次的交流,也非常高兴有机会跟大家讨论一下水性胶粘剂在汽车行业的应用。这个是我今天晚上要讲的内容,首先我先花一两分钟时间简单介绍一下科思创公司,之前的拜耳材料科技,之后我会跟大家一起讨论一下VOC到底在汽车内饰当中的应用是什么样的概念,到底怎么样做才能够满足VOC的法规,接下来我要讲一下热活化粘接用水性聚氨酯材料及技术及冷粘接用水性氯丁胶材料及技术。最后我想讲一讲我们科思创能够提供什么样的服务,怎么样跟您合作,怎样才能在汽车内饰中成功的应用水性胶粘剂。

 



首先,第一部分科思创的前身是拜耳材料科技,我们去年九月一号开始正式从拜耳集团剥离,成为一个独立上市的公司。从拜耳集团剥离,这当然是从拜耳集团的考虑是他们希望将业务的关注点集中于生命科学。对于我们来说从拜耳集团剥离之后,我们的专注点是化工,尤其是涂料以及胶粘剂的应用以及产品的开发。

 


 

我们科思创总共分三个BU,第一个是聚氨酯部门,他们专门做软泡以及硬泡的材料,还有一个第二大部门是做聚碳酸酯部门,他们是做聚碳酸酯塑料件、材料、粒子、包括板材,这些都是属于聚碳酸酯部门的业务。我所在的部门是涂料、粘合剂几特殊化学品,简称是CAS,我们虽然是最小的业务单元,但是我们接触的行业非常广泛。当然我们三个BU都在汽车行业有广泛的应用,除了聚氨酯部门的软泡和硬泡的材料,包括我们聚碳酸酯的塑料部件、内外饰品件,我们CAS有我们的涂料,我们的胶水。我们CAS部门实际上在胶水这个行业尤其可以为汽车行业可以提供很多不同的原材料,从内饰里面用的溶剂型的或者说水性的聚氨酯以及他们配套的固化剂,再到车身外面外包括一些玻璃胶,还有一些车身复合型的粘合剂以及车身密封胶,包括一些配件的组装胶,我们都有相应的产品可以给大家提供。



大家都知道,其实现在目前这几年包括一些主机厂和配件厂都面临越来越大的环保压力,那么就意味着我们用在主机厂以及配套厂的这些不管是涂料产品还是胶水品也好,我们会面临越来越严苛的VOC,以及说空气质量这样的压力。从我们涂料原材料胶水原材料的供应商怎么应对这样的状况的,那我们是希望跟我们的合作伙伴也就是各位胶水生产厂家大家一起通过使用一些环保性材料来达到这个汽车厂以及配套厂的解决方案。


接下来我想跟大家一起探讨一下在汽车内饰应用当中的VOC是一个什么概念,我们需要做什么样的事情来符合VOC的管理的法规或者条例也好。


首先第一个我想我们来看看乘用车内空气质量评价指南,这个指南已经酝酿有几年时间了,这个指南今年应该会正式实施,指南当中已经将影响汽车空气质量的原材料都已经列出来了,包括甲醛、乙醛、甲苯、苯乙烯、丙烯醛这些都已经列出来了,而且有一个清晰地指标。


 

那接下来的这些污染源或者说这些污染成分是从哪里来的,从这张表上我们可以看出,在车内用的有很多东西都可以成为甲醛或者甲苯的来源,胶粘剂和胶水是对于甲醛或者甲苯的排放起到了非常重要的贡献作用的。换言之就是说,我们如果希望减少汽车车内VOC的排放,那么至少胶粘剂是我们需要重点关注的一个点。



从这张图上我们可以看出,横坐标表示汽车内部各个部位VOC的释放量从低到高,纵坐标是指胶粘剂的使用量,我们可以看到,实际上对VOC贡献最大的就是门板、顶衬和织物层压等内饰件、所以也就是右上角的几个部位。




所以实际上这一页显示的是某一家原厂实测的案例,我们可以看到这个实例里面,如果是使用的是传统溶剂型的胶水,实际上他们的甲醛、乙醛、甲苯、苯、二甲苯等等这些排放量都非常高。如果我们把胶粘剂换成水性的话,我们可以看到,这些物质的排放量大大的降低了。

 

看到这里我们可能有些朋友会问,虽然水性胶水可能在VOC的减排上面会有比较大的贡献,那会不会牺牲性能呢?跟现有的溶剂型的相比会不会有性能的损呢?


接下来就从几个方面来看下水性胶粘剂到底从性能上和溶剂型的有那些不同?

 



那我们首先看到的是剥离强度,或者是粘结强度。左边是水性聚氨酯体系,右边是溶剂型聚氨酯体系,我们采用的是五个不同公司所用的溶剂型的PU胶做的一个平均值。我们可以看到其实水性聚氨酯胶和溶剂型的聚氨酯胶水在剥离强度上面并没有丝毫的不一样。



这一页我们做的一个测试是用水性的单组份聚氨酯和双组分聚氨酯跟溶剂型的单组份和双组分聚氨酯做了一个耐热性的比较。我们可以看到,蓝色的这两条都是单组分的,红色的这两条是双组分的。不管是单组分和双组分的,水性聚氨酯胶粘剂和溶剂型聚氨酯胶粘剂的基本上可以达到一样的性能,而且还有一点我想说的是,大约加入百分之三或者百分之四的固化剂,整个胶水的耐热性能可以大大的提高。




这张图是非常典型的热活化型水性聚氨酯胶水的使用以及施工原理,基本上跟溶剂型的没有什么特别大的区别,除了我们可能需要在生产线上有一个干燥和水分挥发的过程。




这张图是一张非常典型的示意图,做真空系数的示意图,这个底部是我们科思创的不同聚氨酯胶水原材料的示意图,从非常低的温度接近常温15度一直到100度,我们都有不同的产品,可以根据您的线上工艺的不一样,施工条件不一样,我们可以选择合适的聚氨酯分散体来做水性聚氨酯胶水。




这一页是我们做的一个大概的比较,在不同的性能上面,水性体系和溶剂型体系相比,我们可以非常清楚的看到,当然在环境友好度上面,水性要比溶剂型上要好很多,水性体系在粘度上面更加可以容易调节,包括适用期,也可以比溶剂型的更长,最长的我们甚至可以做到超过八个小时。当然还有我们前面几页提到的,包括最终的粘结性能和粘结强度上面是和溶剂型不相上下的,当然作为水性体系在仓储和运输过程当中的安全性,以及需要使用的运输工具,这些都是可以成为我们水性体系的一个优势。



 

所以总的来说在汽车内饰件上面运用水性聚氨酯胶水不仅仅可以降低VOC的排放,还可以提供跟溶剂型体系的提供一样的性能。举几个例子,包括在驾驶员座舱控制面、门板、顶棚这几块聚氨酯胶粘剂都得到了很好的应用。



 

前面也提到了我们科思创除了有水性原材料,还有很多其他的技术方案可以提供,包括双组分水性技术、双组分溶剂型、反应性体系、热熔型、水性氯丁系列、及硅烷改性系列,同时我们在上海还有一个合成的研发中心,如果我们有新产品需求,我们同样也可以在本地为大家提供解决方案。



 

接下来我想为大家介绍两个非常有特色的聚氨酯原材料,第一个叫Dispercoll? U2849,这个产品我们开发出来是可以应对更加苛刻的环境要求,经过5周的湿热老化仍保持良好的粘接性能,而且可以单独使用或与其他科思创材料配合,使得我们在配方上面非常的灵活,这个产品适合于对耐热要求较高的门板和仪表盘部件。这张图上我们可以同时看到,我们做对比的标准的PUD体系,它经过三周四周五周之后粘结性能下降的非常快,而我们的2849依然可以保持非常好的粘结性能。



 

这个Dispercoll? U58是我们新开发出来的平衡型水性聚氨酯材料,我们从图里可以看到,和我们的经典产品U54相比,它具有更好的初粘及初期耐热性,包括耐水解性也大大的提高了,这样对于胶水厂甚至汽车整车厂来说,你的生产效率提高了,而且它可以做到更低温化,从而进一步的节省能耗。在这张图里可以看到的这条绿色的线是我们在市场上所观察了解到的性能比较好的产品,U58比市场上高性能的产品还要好出一截,尤其是在初粘上还有初始耐热性上。

 



前面讲到的都是热活化型水性聚氨酯原材料,那接下来我想介绍一下水性氯丁产品,水性氯丁一共有五只产品,其中C84和C74已经得到了非常广泛的应用。我想重点介绍一下其他几款产品,其中包括2694这个产品,这个产品是一个低粘的产品,是一个非常有特点的产品,而且你不需要做任何配方,就可以直接做泡面的粘接。接下来这两只黄色字体的产品,C2325和2372/1,这两只产品是我们已经做过一些预水解,就意味着他们的储存稳定性要比其他的水性氯丁产品要来的好。同时因为有了部分的水解,所以这两个产品含有一些羟基在上面,很适合做双组分的体系,进一步的提高耐热强度和粘结强度。




这张ppt是我们在国内的成功案例的小结,我们可以看到我们在汽车部件的不同的部位,我们可以用到单组分和双组分的水性聚氨酯,单组分和双组分的CRD,也就是氯丁胶都可以在汽车的不同的部位得到应用。




最后一页我想讲一下,我们科思创作为一个全球的原材料供应商,不仅仅在中国,我们在欧洲、美洲都有很多合作伙伴,而且我们也有非常多的成功经验和解决方案,我们到底可以为大家提供什么价值的服务呢?我们当然除了原材料之外,我们还可以和您一起合作开发不同的项目,满足您的客户的需求。我们还可以提供一些增值服务,比如说在我们的实验室、研发中心为大家做一些评估测试,以及到您的客户的现场为您的客户做一些产品及技术方面的培训或者支持。还有就是我们其他两个BU从泡棉,从材料的角度,从pc以及碳酸酯材料的供应,我们还有一些特殊的材料部门,比如我们有纺织部门做人造皮革,还有我们做弹性体的部门,我们从科思创不同的部门,我们可以为汽车行业提供整体的材料解决方案。


问答环节:


Q1.水性粘合剂能用于客车空调防水密封吗?能代替sika胶吗?

A:从我个人理解和经验来看,我认为是不太可行的,因为密封胶和我们平时讲的胶水还是不太一样的。

 

Q2.水性粘合剂目前广泛应用于汽车内饰吗?目前水性粘合剂的缺点,后续通过技术需要功破哪方面,国内与国外技术产品性能和价格的比较!

A: 我的答案是还没有,但是我们也看到了越来越多的汽车内饰厂在使用水性胶粘剂,而且增长的趋势也很明显,我之前的PPT当中也讲到了,不论是从性能还是施工上,水性胶粘剂是可以被成功运用的,如果要说缺点干燥速度上面可能还与溶剂型的有一些差距。关于水性胶黏剂的性能和价格的比较,我觉得这个比较笼统了,因为水性胶黏的有很多技术,比如丙烯酸类型,EVA类型的,聚氨酯体系的,我们还要同时考虑是单组分的还是双组分的,如果很笼统的谈,没有办法很全面的cover到。

 

Q3.水性粘合剂的应用范围有哪些?对材料是否有局限性?价格是否有优势?

A: 同样的,跟上一题类似,水性胶粘剂的范围比较广,我们需要很清晰的定义,我们只谈单组分丙烯酸还是EVA,还是氯丁胶,我们仅仅考虑所有的水性胶粘剂应用范围是非常广的,包括汽车、压敏胶都是水性胶粘剂的应用范围。关于材料是否有局限性,也是要看我们需要达到什么样的性能指标,比如说我们需要低温的性能,比如需要拉伸强度和粘结强度都有一些要求的时候,可能聚氨酯比较适合。价格上面,当然EVA,丙烯酸乳液型的是有价格优势的。

 

Q4. 水性聚氨酯粘合剂在汽车内饰中有哪些应用?应用注意要点,性能要求有哪些?是否要配合水性固化剂才能使用?

A:这个在我刚才的ppt里有讲到在第22页,这些成功案例上面已经正常使用我们水性聚氨酯胶粘剂,通常在汽车上面我们更多的使用双组分的胶为主,这样我们整体的性能以及耐久性上面有一个很大的提高和保证。

 

Q5.水性粘合剂目前市场状况及未来发展趋势?

A:如果只考虑在汽车行业,肯定是一个上升的过程,肯定是一个发展的过程。同时我们应该考虑,我们作为原材料,各位作为胶水生产商或者更下游的客户,我认为在整个汽车行业,对于水性胶的应用大家有很多人是存在观望的态度,大家都不愿意冒这个风险,在自己的生产线上率先使用水性胶粘剂,所以我们需要从几个方面来努力,我们要开发出更多的符合汽车厂或者配件厂需求的产品,从下游来说对于自身品牌的提升,以及环保法律法规的压力,这几个方面的结合,才能够推动水性胶粘剂更快的在汽车行业的应用。

 

Q6. 水性粘合剂,含亚敏胶吗?

A:我认为这个答案是肯定的,水性胶粘剂当然会包括这样的亚敏胶,比如说用水性丙烯酸树脂乳液做的亚敏胶,自然也是属于水性胶黏剂的一部分。

 

Q7. 很多汽车内饰使用PP材料,科思创对于这种材料有何解决方案?

A:其实大家都知道PP材料是很难实现附着的一种材料,就像是我们涂料行业里面在pp材料上的应用一样,胶水在pp材料上的应用也需要对底材进行处理,比如说是火焰处理或者是电弧处理,这样处理过的材料才能够比较好的应用水性胶水。

 

Q8. 水性粘合剂的环保性怎么样?能通过总碳检测吗?

A:我们之所以推水性胶粘剂就是因为他是一个环保的材料,我们公司所做的材料可以做到完全不含任何的溶剂,或者说VOC.如果说总碳指的是TVOC,我觉得这个应该不会有问题,就像我们之前提到的我们的解决方案都是0VOC的体系,可以实现的。

 

Q9.水性粘合剂是否可以用于金属材料?

A:水性胶粘剂是可以用于粘结金属材料的,包括我们实际上也有这样的案例,用水性聚氨酯来粘结金属材料。

 

Q10.水性粘合剂与电泳、涂料有什么关联吗?

A:如果从字面理解,我不认为水性胶粘剂与电泳、涂料有关联。

 

Q11.水性粘合剂是完全没有VOC还是VOC量很小?本身是否满足6种禁用物质要求么?应用范围较一般粘合剂要广?哪些应用是无法满足的?

A:就VOC来说其实是和溶剂型体系是一样的,水性体系有一些也会加入一些少量的助溶剂或者溶剂,其实有的时候甚至会用一些增塑剂之类的物质,我们不能一概而论的说水性粘合剂是完全没有VOC还是VOC量很小,如果说水性在你的体系里面占的量比较大的话,通常情况下,你的体系VOC量是比一般溶剂型体系来说要低的。再有本身是否满足6种禁用物质的要求,如果说你六种物质是甲醛、乙醛、甲苯、二甲苯、及苯这样的物质,不管是水性丙烯酸体系的还是EVA体系的或者说是聚氨酯体系的,应该本身都不会含禁用物质的,这些禁用物质的有恒量的存在可能是由于其他的物质导致的,或者说是污染。就应用范围来说,我不认为水性胶粘剂比溶剂型胶粘剂的应用范围更广。至于哪些是水性胶粘剂是无法满足的,我想无非也就是水性与溶剂型或者无溶剂型的区别,因为水性胶粘剂必须在你的工艺流程里面必须有一个让水有机会跑掉的一个阶段,我想在溶剂里面或者无溶剂里面是不需要的,或者说这个阶段可以做的非常快,水性体系在这个生产节拍要求比较快的情况下,有可能就会比较困难。

 

Q12.水性粘合剂的粘贴力范围,以及对基材的要求?如果有环境的耐久试验的要求,能满足吗?

A:首先,我想水性的如果我们谈它的粘结力,之前我的ppt里面也讲到,基本上就粘结力、粘结强度是可以做到和溶剂型的体系做到一样的。至于说对于基材的要求,因为水的从表面张力比较大,对于基材的要求首先基材要干净,不含任何油脂和污染物。对于表面能非常低的一些基材, 我们可能还要对基材进行一下表面处理,比如说pp材料,我们可能要做火焰或者电力处理。如果说有比较严苛的耐久性的测试,我们可以通过材料的选择和配方的调整来满足对环境的耐久性的需求,能够达到双组分溶剂型体系的性能范围。

 

Q13.   常温自干单组份的能够耐水多长时间,自来水?除了加固化剂,还有什么方式可以提高耐水?

A:自干单组份体系也有非常多的不同的种类,像丙烯酸、EVA、聚氨酯、氯丁的,我们没有办法一概而论的说自干单组分的能够耐多长时间的水。具体还是要看你用的是什么材料,你的底材是什么,你的配方是什么,这些综合的因素都考虑了之后我们才能够有可能回答这个问题。

 

Q14.氯丁喷胶如何提高初始粘结强度,以及耐水性如何提高?

A:其实对于水性氯丁胶来说有一个很简单的办法来提高初始粘结强度,就是降低PH值,因为我们大家都知道,氯丁胶通常它的初始的PH值是很高的,非常高,可以到13到14,我们把整个配方的PH值调下来,那么它的初粘强度就会高。


至于耐水性的话,我觉得可能是跟你使用的本身的氯丁材料有关系。如果要提高初始粘结强度其实还有很多种办法,包括可以用二氧化碳的体系来做,或者是双组分的喷枪,喷枪的一根管子喷氯丁胶,另外一根管子喷带离子的溶液,比如说氯化钙,这样其实就是一个双组分的应用,这样的话它的初粘强度上来的非常快。


要提醒大家的是如果我们采用降低PH的方法来提高初粘强度,我们要考虑储存稳定,因为水性氯丁在储存的过程中,在水箱里面本身倾向于会水解,PH值就是会降低,如果我们在配方里已经把PH值降低了,有可能会导致氯丁进一步水解之后,PH值低于7,那这样的话稳定性就会出现问题。

 

科思创前瞻性说明:



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