汽车安全玻璃与其塑料安装托架一体化注射成型的粘结机理研究

发布时间：2020-05-23 12:27

【摘要】：汽车安全玻璃安装托架(以下简称安装托架)作为玻璃安装的基准,直接承受玻璃自重、升降摩擦、冲击振动等工况。安装托架和玻璃的粘结常规采用聚氨酯胶涂覆粘结法,但该方法存在周期长、效率低、质量稳定性差、粘结强度不足等问题。因此,本文提出采用汽车安全玻璃与其塑料安装托架一体化注射成型的方法代替传统方法。注塑成型的效率高、精度高,但运用在安装托架成型中则存在着困难,即玻璃需要预先装入模具中,脆性玻璃在注塑压力作用下易破裂,而且玻璃与注塑材料之间属于异质材料粘结。如何设计模具结构以保障玻璃不破碎,如何揭示粘结机理以创新设计注塑工艺方法、如何成型制造以保障粘结强度是三个关键的问题。本文围绕粘结机理这一核心,分别开展了以下研究:设计了安装托架注塑模具新结构。在分析玻璃几何形状和物理特性的基础上,设计了采用曲面异形玻璃轮廓分段逐步筛选的方法,该方法利用了异形玻璃的微分几何特征。通过对周向曲率变化的定量计算,筛选得到玻璃的定位点和定位方向,实现准确可靠定位。利用设计和制造的安装托架注塑模具,设计了带有玻璃嵌件的安装托架注塑实验。利用模流分析软件结合实际注塑优化注塑参数,减少塑件翘曲变形,得出最佳参数:注塑背压30 MPa,熔体温度155℃,注射时间0.2 s,保压压力30%-60%,保压时间14 s,冷却时间20 s。针对注塑材料聚氯乙烯(PVC)和玻璃之间结合强度较低的问题,选用新型双组分粘胶作为底涂剂,并对注塑的样件进行成型质量和粘结强度测定,得到安装托架粘结位置平均误差为0.12 mm,安装托架平均飞边厚度小于0.1 mm;平均粘结强度为330 N。对安装托架成型粘结机理进行系统的分析。首先,利用分子动力学的方法,模拟分析玻璃、底涂剂、PVC三者在成型和粘结过程中的相互作用过程。其次,采用原子力显微镜(AFM)对玻璃表面的微观形貌和表面粗糙度进行检测和描述;利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)测定注塑前后底涂剂层光谱的变化,分析确定底涂剂与PVC之间的相似相溶情况;采用扫描电子显微镜(SEM)对样品粘结截面进行观测,同时采用X射线能谱仪(EDS)进行截面的能谱扫描,测定三种材料之间的粘结情况和内部原子渗透情况。结果表明,表面粗糙度达到一定值(Ra值:80.14nm)的玻璃表面,可以有效增大玻璃和底涂剂的接触面,使得底涂剂可以牢固地附在玻璃表面,固化后的底涂剂与玻璃表面以机械咬合的方式形成良好粘结;底涂剂固化生成物中的脲基和酰胺基等极性基团与极性PVC具有良好相容性,实现了两者的相互扩散,氯原子扩散进入底涂剂层的深度约10 μm。根据上述揭示的粘合机理,研究了如何改进底涂工艺的问题,利用轨迹优化的理论,对异形曲面汽车安全玻璃底涂机械手运动轨迹进行了设计,利用该方法得到的安装托架及玻璃制品的粘结强度等关键指标均达到技术要求。本文通过揭示安装托架与玻璃的粘结机理系统研究,对于装有嵌件注塑这一类别产品高品质生产有理论和实际参考意义。
【图文】：

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汽车安全玻璃与其塑料安装托架一体化注射成型的粘结机理研究第一章绪论逡逑的意义和目的逡逑现代文明社会不可缺少的主要交通工具。２０１７年，，我国汽车产和２８８７．９万辆。作为汽车重要部件之一的汽车安全玻璃，品种不不仅对汽车安全玻璃的性能有较高要求，对其功能性和舒适性也家产业政策大力倡导高技术含量汽车安全玻璃的研发和生产，孕玻璃市场。逡逑全玻璃占车身约近１／３的表面积。按安装部位，可分为前挡风玻璃、以及天窗玻璃等类型，如图１－１所示。汽车安全玻璃需具备基本能以及良好的力学性能，同时还要求汽车安全玻璃具备一定的耐磨密封和隔音性能，从而保障乘员的乘坐安全［１］。逡逑

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１．２汽车安全玻璃安装托架的涂覆粘结制造方法逡逑１．２．１汽车安全玻璃安装托架的涂覆粘结制造技术概述逡逑汽车安全玻璃安装托架的粘结示意图如图１－３所示，汽车安全玻璃安装托架的传统制逡逑造方法是涂覆粘结制造法，通常采用聚氨酯熔胶进行安装托架和汽车安全玻璃的粘结。粘逡逑结的主要工序有：１）汽车安全玻璃清洗、底涂等预处理；２）利用注塑方法单独生产安装逡逑托架；３）工装定位，采用固定工装将汽车安全玻璃和安装托架分别移动到固定位置；４）逡逑人工用喷枪涂覆聚氨酯熔胶到安装托架和汽车安全玻璃之间的缝隙内；５）聚氨酯熔胶的逡逑２逡逑
【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.83;TQ320.662

【参考文献】