一种处理塑料与金属连接缝隙的方法

技术领域

本发明属于车辆密封与表面处理技术领域，特别涉及一种处理塑料与金属连接缝隙的方法。

背景技术

轨道交通车辆司机室固定罩(例如玻璃钢)与车体(例如铝合金)连接处的缝隙常常会出现长短不一的裂纹。该裂纹经过修复处理后依旧存在再次开裂的情况，属于惯性质量问题，此种情况会对车辆的密封性能和外观质量造成较大影响。在车辆高级修过程中，通过对开裂区域的逐层打磨分析可知，表面涂层及密封胶层均出现了裂纹，密封胶层的破坏模式包括近壁内聚破坏及粘附破坏。当前，行业内亟需一个行之有效的方法来以解决固定罩与车体连接处开裂的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种处理塑料与金属连接缝隙的方法。本发明所述方法能够解决塑料与金属连接缝隙开裂的问题，也能解决塑料与金属连接缝隙处的外观质量问题。将本发明所述方法应用于司机室固定罩(例如玻璃钢)与车体(例如铝合金)连接处的缝隙，可解决缝隙开裂和外观质量问题。

本发明的发明构思为：本发明通过选择特定的胶粘剂(即密封胶)，对塑料与金属之间的缝隙进行填充，固化完成后使用玻璃纤维毡和环氧树脂沿胶缝一周找平处理，使得塑料与金属连接紧密，避免连接处的再次开裂，将塑料与金属形成一个完整的整体。

本发明是利用低模量高弹性的胶粘剂对塑料(例如车辆的司机室固定罩，常为玻璃钢)与金属(例如铝合金)之间的缝隙进行填充密封，可有效避免车辆运行过程中热应力引起的胶缝开裂。通过增加玻璃纤维毡和环氧树脂对胶缝表面进行找平处理，有效解决因胶粘剂收缩而产生的表面不平整以及环氧树脂涂层的开裂的问题。即通过胶粘剂和玻璃纤维毡和环氧树脂的共同处理，使得塑料与金属之间的缝隙得到很好的填充，且不易开裂。

另外，在经过上述找平处理后，在形成的玻璃纤维毡和环氧树脂塑料层表面通过环氧底漆+不饱和聚酯腻子+聚氨酯中涂+聚氨酯面漆的复合涂层，进一步提升表面平整度和外观质量。从而很好地解决塑料与合金连接处的外观质量问题，使得外观连接顺畅、美观。

本发明的第一方面提供一种处理塑料与金属连接缝隙的方法。

具体的，一种处理塑料与金属连接缝隙的方法，包括以下步骤：

(1)清洁处理：对塑料和金属待连接区进行清洁处理，然后对待连接区进行打磨，再进行清洁处理；

(2)黏附促进剂处理：取黏附促进剂擦拭待连接区，晾干；

(3)密封胶涂打：对待连接区的缝隙进行密封胶的涂打，刮平，固化；

(4)找平处理：清洁经过步骤(3)处理后的待连接区，将环氧树脂涂覆在待连接区表面，然后在待连接区表面铺设表面涂覆了环氧树脂的玻璃纤维毡，辊压玻璃纤维毡，再继续铺设表面涂覆了环氧树脂的玻璃纤维毡，且在上层的玻璃纤维毡比在下层的玻璃纤维毡至少宽2mm，固化；

所述密封胶为聚氨酯密封胶。

优选的，所述聚氨酯密封胶至少满足以下任一条件：

(1)拉伸强度≥7MPa；

(2)剪切强度≥4MPa；

(3)拉断伸长率≥400％；

(4)固化速度≥3mm/24h；

(5)玻璃化转变温度≤60℃；

(6)无割口直角形撕裂强度≥15N/mm。

优选的，步骤(1)中，所述塑料为司机室固定罩；进一步优选的，所述塑料为玻璃钢。

优选的，步骤(1)中，所述金属为车身；进一步优选的，所述金属为铝合金。

优选的，步骤(1)中，对塑料与金属待连接区的表面进行清洁处理，除去油脂和灰尘。

优选的，所述清洁处理的过程为：用干净、不掉毛的擦拭纸蘸取清洁剂擦拭塑料与金属待连接区的表面，除去油脂和灰尘。

优选的，步骤(1)中，使用80-150目砂纸打磨待连接区表面，直到露出基材(塑料、金属)本体色泽。

优选的，步骤(1)中，再进行清洁处理的具体过程为：用干净、不掉毛的擦拭纸蘸取清洁剂擦拭塑料与金属待连接区的表面，并晾干10min以上。例如晾干11-100分钟。

优选的，步骤(2)中，所述黏附促进剂包括活化剂和底涂剂，均为市售的常规产品，例如黏附促进剂为Sika Aktivator活化剂和Sika206 G+P底涂剂，其中，Sika Aktivator活化剂为硅烷偶联剂，Sika206 G+P底涂剂为异氰酸酯均聚物。

优选的，步骤(2)中，所述晾干的时间为15分钟以上，例如16-100分钟。

优选的，步骤(2)中，使用擦拭纸或海绵块蘸取黏附促进剂擦拭待连接区，且禁止来回擦拭，即单方向擦拭。

优选的，步骤(2)中，黏附促进剂擦拭形成的膜层越薄越好，需做到充分覆盖待连接区，不露底。

优选的，步骤(3)中，使用气动或电动胶枪在待连接区的缝隙进行密封胶的涂打，注胶时胶嘴尽量深入缝隙底部，用刮板将密封胶压实刮平，保证密封无空穴。

优选的，步骤(3)中，针对拐角、接口等外观不良部位，使用密封胶修复剂进行精修，保证密封胶平整美观。

优选的，步骤(3)中，所述固化是在室温条件下固化48小时以上。例如固化50-100小时。

优选的，步骤(3)中，当缝隙深度超过12mm时，分多次进行密封胶的涂打，每次密封胶涂打前均按步骤(2)进行黏附促进剂处理(即对密封胶表面涂覆黏附促进剂)。

优选的，步骤(4)中，所述清洁的具体过程为：用干净、不掉毛的擦拭纸蘸取清洁剂擦拭待连接区直至无油脂和灰尘，使用80-150目砂纸打磨上述已经清洁干净的表面直到露出基材本体色泽，再次使用擦拭纸蘸取清洁剂擦拭上述表面，并晾干10min以上。

优选的，步骤(4)中，所述固化是在室温下固化24小时以上，例如15-35小时。

优选的，步骤(4)中，通过辊压的方式赶走底层气泡。

优选的，步骤(4)中，玻璃纤维毡铺设的层数至少为3层，例如3-10层。

优选的，所述步骤(4)后，还依次包括步骤(5)环氧底漆喷涂处理、步骤(6)刮涂弹性聚酯腻子、步骤(7)喷涂聚氨酯中涂漆、步骤(8)喷涂聚氨酯色漆。

优选的，所述步骤(5)环氧底漆喷涂处理的具体过程为：使用80-150目砂纸打磨玻璃纤维毡的表面，同时使用粘尘布清洁除尘，调配环氧底漆，同时采用湿碰湿的喷涂工艺对玻璃纤维毡表面喷涂2-5遍环氧底漆，每遍间需表干30-40min左右，整体喷涂完成后在室温下固化16小时以上。

优选的，所述步骤(6)刮涂弹性聚酯腻子的具体过程为：使用软刮刀对上述环氧底漆表面刮涂弹性聚酯腻子，通常需刮涂2遍或4遍，每两遍间应采用纵、横交错的刮涂方式，每遍刮涂厚度不超过1mm，总体厚度不超过3mm，直到表面平整度满足要求，每遍室温下固化3小时以上。

优选的，所述步骤(7)喷涂聚氨酯中涂漆的具体过程为：聚氨酯中涂漆喷涂后需在室温下固化16小时以上，同时检查待连接区表面平整度，如还有凹陷，则进一步使用弹性聚酯腻子进行找补，干燥打磨后，喷涂白色聚氨酯面漆，在高光条件下查找缺陷，如有缺陷则使用弹性聚酯腻子再次修平。

优选的，所述步骤(8)喷涂聚氨酯色漆的具体过程为：根据美工要求，对喷涂聚氨酯中涂漆表面喷涂对应色号的聚氨酯面漆。

本发明的第二方面提供一种处理塑料与金属连接缝隙的方法的应用。

上述处理塑料与金属连接缝隙的方法在处理车辆司机室固定罩与车体连接缝隙中的应用。

优选的，所述车辆为轨道交通车辆。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

(1)本发明通过选择特定的胶粘剂(即密封胶)，对塑料与金属之间的缝隙进行填充，固化完成后使用玻璃纤维毡和环氧树脂沿胶缝一周找平处理，使得塑料与金属连接紧密，避免连接处的再次开裂，将塑料与金属形成一个完整的整体。

(2)本发明是利用低模量高弹性的胶粘剂对塑料(例如车辆的司机室固定罩，常为玻璃钢)与金属(例如铝合金)之间的缝隙进行填充密封，可有效避免车辆运行过程中热应力引起的胶缝开裂。通过增加玻璃纤维毡和环氧树脂对胶缝表面进行找平处理，有效解决因胶粘剂收缩而产生的表面不平整以及环氧树脂涂层的开裂的问题。即通过胶粘剂和玻璃纤维毡和环氧树脂的共同处理，使得塑料与金属之间的缝隙得到很好的填充，且不易开裂。

(3)在经过上述找平处理后，在形成的玻璃纤维毡和环氧树脂塑料层表面通过环氧底漆+不饱和聚酯腻子+聚氨酯中涂+聚氨酯面漆的复合涂层，进一步提升表面平整度和外观质量。从而很好地解决塑料与合金连接处的外观质量问题，使得外观连接顺畅、美观。

附图说明

图1为实施例1动车组司机室固定罩与车体连接处存在缝隙的图；

图2为实施例1步骤(4)处理后的车组司机室固定罩与车体连接处状态；

图3为实施例1步骤(6)处理后的车组司机室固定罩与车体连接处状态；

图4为实施例1步骤(12)处理后的车组司机室固定罩与车体连接处状态；

图5为经过实施例1方法处理后的动车组司机室固定罩与车体经室外全气候老化2年后的状态。

具体实施方式

为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。

以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。

实施例1

选用动车组司机室固定罩(材质为玻璃钢)与车体(材质为铝合金)连接处的缝隙为例(如图1所示)，采用本发明方法对其进行密封粘接和表面处理。

一种处理塑料与金属连接缝隙的方法，包括以下步骤：

(1)作业前确认周边环境温湿度，温度为15℃-35℃即可，相对湿度为50％-75％，沿司机室固定罩与车体连接处缝隙两侧一周粘接防护胶带，胶带需从缝隙处外延3mm开始进行粘贴，确保密封面满足后续施胶的要求；

(2)用干净、不掉毛的擦拭纸蘸取无水酒精擦拭固定罩及车体待连接区表面直至无油脂和灰尘，使用风动打磨机配80目砂纸打磨待连接区表面，直到露出玻璃钢和铝合金的本体色泽(注：对于缝隙处较深区域的打磨应在固定罩安装前完成清洁打磨作业)，再次使用擦拭纸蘸取无水酒精擦拭固定罩及车体待连接区表面，并晾干15min；

(3)使用纳米海绵蘸取蘸取Sika Aktivator活化剂擦拭待连接区，并晾干20分钟，使用纳米海绵擦蘸取Sika206 G+P底涂剂，在待连接区表面刷涂薄薄的一层膜层，晾干20分钟，膜层越薄越好，充分覆盖待连接区，不露底，禁止来回刷涂；

(4)使用气动胶枪在固定罩与车体待连接处的缝隙涂打Sika265单组份湿气固化型聚氨酯密封胶，注胶时气动胶枪胶嘴尽量深入缝隙底部，确保密封胶从底部向外溢出，涂打完成后用刮板将密封胶压实刮平，保证密封无空穴，密封胶涂打后，需在室温条件下需固化50小时；

(5)待密封胶固化后，撕除防护胶带，并用干净、不掉毛的擦拭纸蘸取无水酒精擦拭车体、固定罩及密封胶表面直至无油脂和灰尘，使用风动打磨机配80目砂纸打磨上述已经清洁干净的表面直到露出固定罩(玻璃钢)和车体(铝合金)本体色泽，再次使用擦拭纸蘸取无水酒精擦拭上述表面，并晾干15min；

(6)裁剪宽度分别为80mm、100mm、120mm，长度均为5890mm的玻璃纤维毡备用，按主剂(主剂包括环氧树脂(50％)及改性增韧树脂(40％)的混合物，主剂产品型号为MegaGlue4006/B20)与固化剂(固化剂为改性胺，产品型号为MegaGlue HD4006/B20)为3：1的重量比例调配环氧树脂并静置活化30min左右，使用辊筒蘸取环氧树脂均匀涂覆在车体、固定罩及密封胶需找平处理的表面，同样的方法对80mm宽的玻璃纤维毡表面均匀涂覆环氧树脂，并将玻璃纤维毡铺设在车体、固定罩及密封胶需找平处理的表面上，完成后使用辊筒蘸取环氧树脂辊压已铺好的玻璃纤维毡上表面，确保环氧树脂完全浸润玻璃纤维毡层，同时通过辊压的方式赶走底层气泡；

(7)待80mm宽的玻璃纤维毡(第一层)铺粘完成后，同样的方法依次铺粘100mm宽的玻璃纤维毡(第二层)及120mm宽的玻璃纤维毡(第三层)，并在室温下固化30小时；

(8)待玻璃纤维毡层固化后，使用80目砂纸打磨玻璃纤维毡层表面，同时使用粘尘布清洁除尘，按主剂(主剂主要为环氧树脂，主剂产品型号为THD06WEP-200)与固化剂(固化剂主要成分为聚酰胺乳液，固化剂产品型号为WEP-200-G)为5：1的重量比例调配环氧底漆，使用高压无气喷枪并采用湿碰湿的喷涂工艺对玻璃纤维毡层表面喷涂两遍环氧底漆，每遍间需表干30min左右，整体喷涂完成后在室温下固化20小时，平均干膜厚度控制在60μm左右；

(9)使用砂纸轻磨环氧底漆表面并用除尘布清洁处理，按100：2.5的重量比例调配弹性聚酯腻子(生产厂家四方威凯，型号UP100)，预先对凹陷较大的区域进行找平处理，固化3小时后，使用软刮刀再满刮弹性聚酯腻子，第一遍顺着固定罩外部横向刮涂弹性聚酯腻子，第二遍沿着固定罩周圈竖向刮涂腻子，第三遍及第四遍需将弹性聚酯腻子稠度略微下调(分3次逐步加入2％不等的稀释剂，稀释剂主要成分为苯乙烯，提高腻子流动性，直到腻子能充分填充表面的孔隙及细小凹坑)，分别采用横向刮涂和竖向刮涂的方式进行满刮，每遍刮涂厚度不超过1mm，总体厚度为3mm，直到表面平整度满足要求，每遍室温下固化4小时，形成腻子层；

(10)对腻子层使用80目、120目、180目砂纸逐级打磨并用除尘布清洁处理，按7：1的重量比例调配聚胺酯中涂漆(聚胺酯中涂漆包括主剂和固化剂，主剂主要为丙烯酸树脂乳液，型号TBZ04 WIPU-100，固化剂主要为1,6-己二异氰酸酯均聚物，型号WIPU-100-G)，使用空气喷枪并采用湿碰湿的喷涂工艺对腻子层表面喷涂两遍聚氨酯中涂漆，每遍间需表干30min左右，整体喷涂完成后在室温下固化18小时，平均干膜厚度控制在50μm左右，形成聚氨酯中涂层；

(11)在不低于400Lx光照下目视检查聚氨酯中涂层表面是否存在明显不平整的区域，若存在则采用打磨后找补腻子的方式处理，完成后使用240目砂纸打磨聚氨酯中涂层并用除尘布清洁处理，按4：1的重量比例调配白色聚氨酯面漆(白色聚氨酯面漆包括主剂和固化剂，主剂主要为丙烯酸共聚物，型号TBS04B WPU-400。固化剂主要成分为1,6-己二异氰酸酯均聚物，型号WPU-400-G)，使用空气喷枪并采用湿碰湿的喷涂工艺对聚氨酯中涂层表面喷涂两遍白色聚氨酯面漆，每遍间需表干30min左右，整体喷涂完成后流平2小时，在60℃条件下烘干3小时，并在室温下再晾干9小时，平均干膜厚度控制在30μm左右；

(12)在不低于400Lx光照下再次目视检查白色聚氨酯面漆层表面是否存在凹坑或其他缺陷，若存在则采用打磨后局部找补腻子的方式处理，完成后使用320目砂纸打磨一遍聚氨酯面漆层并用除尘布清洁处理，按4：1的重量比例调配白色聚氨酯面漆，使用空气喷枪并采用湿碰湿的喷涂工艺分两遍喷涂白色聚氨酯面漆，每遍间需表干30min左右，面漆表干1个小时后再喷涂聚氨酯清漆，聚氨酯清漆调配要求为主剂与固化剂重量比为3：1(主剂为丙烯酸共聚物，厂家四方威凯；固化剂主要成分为1,6-己二异氰酸酯均聚物(80％)及丙二醇二乙酸酯(20％)，厂家四方威凯)，整体喷涂完成后流平2小时，在60℃条件下烘干2.5小时，并在室温下再晾干18小时，平均干膜厚度控制在50μm左右。

图2为实施例1步骤(4)处理后的车组司机室固定罩与车体连接处状态；图3为实施例1步骤(6)处理后的车组司机室固定罩与车体连接处状态；图4为实施例1步骤(12)处理后的车组司机室固定罩与车体连接处状态；可见，车组司机室固定罩与车体连接处无裂纹。图5为经过实施例1方法处理后的动车组司机室固定罩与车体经室外全气候老化2年后的状态。即使经过全气候老化2年，依然无裂纹出现。

对比例1

与实施例1相比，对比例1中使用的密封胶为野川化工309密封胶，其余过程与实施例1相同。

对比例2

与实施例1相比，对比例2中不使用实施例1中的玻璃纤维毡，其余过程与实施例1相同。导致的结果是，对比例1方法处理后，车体与司机室固定罩连接处出现长度为50mm的裂缝。

产品效果测试

取经过实施例1、对比例1-2的方法处理后的司机室固定罩与车体，在全气候老化及线上正常运营的条件下进行测试，观察司机室固定罩与车体连接处是否出现裂纹，结果如表1所示。

表1

从表1可以看出，本发明实施例1的方法处理后的司机室固定罩与车体连接牢固，不易出现裂缝，而对比例1-2的方法处理后的司机室固定罩与车体连接不牢固，易出现裂缝。由此可见，本发明的方法处理后的司机室固定罩与车体连接牢固，不易出现裂缝。