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【2018汽车环保座舱论坛】沈阳光洋产业业务开发经理何宸林:水性PSA胶带车内空气质量控制技术及成本管控

2018-07-12 18:31:30 盖世汽车综合
核心提示:“2018汽车环保座舱国际论坛”嘉宾演讲实录!

2018汽车环保座舱国际论坛,汽车座舱,汽车内饰

尊敬的各位参会的领导、专家,大家下午好!我是来自光洋产业株式会社中国区销售公司的何宸林,很高兴在这里跟大家分享KOYOBOND水性压敏胶产品在车内空气质量控制和成本管控的经验,下面我将从四个主题展开今天的报告。

一、光洋产业株式会社成立于1958年,在日本有九大业务板块,我们水性压敏胶制品是其中之一。光洋产业目前在中国独资投资有两家工厂,一家授权总代理销售公司(矢崎化工)。其中沈阳工厂主要生产木工用水性胶粘剂,上海工厂生产汽车内饰压敏胶带及来料涂胶加工,胶粘剂原料均由日本工厂提供。

二、我介绍一下KOYOBOND水性压敏胶产品的开发背景和水性压敏胶带物理粘接性能的可靠性。我们开发水性压敏胶的第一个原因,是因为我们日本的沼津工厂发生过一次火灾,就是由于溶剂性胶黏剂引起的。溶剂性的胶黏剂本身是易燃易爆的物质,溶剂胶因为含苯类、酯类或醇类等有机溶剂,不易仓储运输,易发生燃爆风险。而且在涂覆生产过程中也会有溶剂的挥发,需要做气体捕捉收集和防静电处理,因而生产加工风险也比较高。而且溶剂性的胶黏制品因为残留有苯类、酯类、醚类溶剂,所以后期也会存在较大刺激性气味。这次火灾就警示了我们开发水性压敏胶粘剂的必要性。第二个原因是人们环保意识的逐渐加强,政府方面日益严苛的生态保护法律法规都开始陆续出台,去年开始我们业内在上海的大部分溶剂性压敏胶带生产企业都开始往外迁出,有一些规模比较小的企业因为承受不了环保整改的成本,都主动关停或转行了。在汽车行业,VOC及气味、ELV等企标、团标逐渐的更新、完善,以及汽车消费者对汽车车舱的气味与VOC严重关切,前面各位专家也已经通过各种抽样调查数据佐证了,甚至包括家电行业目前也在推行无溶剂胶粘制品的行业标准。这也激发了我们坚持做水性压敏胶制品的动力。

接下来我介绍一下我们的KOYOBOND压敏胶产品。因为压敏胶在大部分应用里都是作为结构性粘接的产品,部分替代螺丝钉、焊接、铆钉固定、包括传统的胶水手工涂覆的用途。因为压敏胶带具有储存、运输、施工方便,厚度均一度高的优点,在各个行业领域都被大量应用。所以说到粘接,抛开物理性能只谈VOC和气味也是不科学的。我们要保证在开发一种环保产品的前提是——它一定要具备稳定的粘接特性。

这里我就拿我们之前开发的溶剂性丙烯酸酯压敏胶和改良的水性丙烯酸酯压敏胶做一系列粘接性能的对比试验。溶剂性的压敏胶产品,甲苯占比20%,醋酸乙酯占比30-40%;水性压敏胶产品水份占到45%。对比的实验主要是通过两大类试验,一共是六个小类。四种环境条件下做180°剥离力测试,以及两种环境下的压敏胶老化试验。

样品制作的条件,选用两种压敏胶带,一种是溶剂系KR-159PW,一个是改良水系的KR-162PW。采用两种PU海棉,分别是聚脂和聚醚,密度都是30kg/m³。把两种压敏胶分别和两种材质的PU海绵贴合在一起,截取10t*15*200mm的样条,分别贴在SUS304和PP板材上,在常温常湿条件下养生七天后,分别置于高温高湿、高温、温水、长期高温四种测试环境,然后按照300mm/min的速度做180°剥离,对比剥离力。

第一个是将聚脂、聚醚海绵背胶贴合SUS304和PP板高温高湿条件下做的剥离力对比,在80℃的温度,95%湿度环境放置96小时以后,做剥离。通过剥离力数值看出两款压敏胶贴合的聚脂、聚醚海绵在SUS304和PP板上的剥离力基本上是一致的。

第二个是将聚脂、聚醚海绵背胶贴合SUS304和PP板80℃的温水里面浸泡72小时,然后再放到60℃的烘箱放置8小时,然后取出做180°剥离。我们发现水性压敏胶贴和聚脂海绵在SUS304上的剥离力比溶剂性压敏胶还要高;在低表面能的PP板上仅稍低于溶剂性压敏胶的剥离力。而水性压敏胶贴合聚醚海绵的优势就非常明显,我们水性压敏胶比溶剂性压敏胶的剥离力表现更好。

第三个是长期耐高温的测试,把样件放到100℃的恒温下,放1300个小时。因为聚酯背胶海绵在这样的高温下不能坚持这么长时间,海绵已经碎裂,没办法做180°剥离力。而聚醚海绵背胶还可以做180°剥离力,从表中可以看出贴合溶剂性压敏胶的聚醚海绵在SUS304上的剥离力是7.0N/15mm,贴合水性压敏胶的聚醚海绵剥离力是7.9N/15mm;在PP板上也是贴合水性压敏胶的聚醚海绵要比贴合溶剂性压敏胶的聚醚海绵180°剥离力要高;做剥离的时候都是把海绵给剥坏了,胶膜没有从SUS304和PP板上脱离。

第四个长期高温高湿测试,把样件在80℃、95%湿度环境下放置1200小时后做180°剥离。贴合聚脂海绵,水性压敏胶和溶剂性压敏胶在SUS304和PP板上的剥离力相当,而贴合聚醚海绵,水性压敏胶却好于溶剂性压敏胶的剥离力。

第五个和第六个试验分别是耐热老化及耐水老化。两种海绵背胶材质不变,贴合的材质依然是90°折弯的SUS304和PP板,不过在折角的地方将10t*15w*200mm的海绵做90°角贴合,其中一个端头贴合尺寸是10t*15w*10mm,再用1KG橡胶压轮按照300mm/min的速度往复加压两次,常温常湿养生7天。

耐热老化是将养生后的样件在80℃恒温烘箱放置10天,看短头的海绵会不会脱胶弹起来。

耐水老化是将养生后的样件在80℃水中浸泡10天,然后60℃烘箱里放置8小时,看短的海绵端头是否会脱胶弹起来。通过实验证明,无论是溶剂性压敏胶还是水性压敏胶,短端头海绵都没有脱胶弹开。

通过上面一系列实验,可以得出这么一个结论,就是我们改良的水性压敏胶和溶剂性压敏胶是具有同样的耐热、耐水耐老化性能的。我们为什么能做到?就是因为日本光洋特有的反应型乳化剂及交联剂的应用。我们日本研究所前后花了近八年时间,才找到最匹配丙烯酸酯的反应型乳化剂和交联剂,同时在探索最佳的添加比例和添加时机上也付出了很多心血。

三、接下来就开始谈我们产品在环保性能上的特点及验证。

刚才一汽的朱熠主任,提到了丙烯酸酯胶粘制品的气味较大的问题,我们这个压敏胶产品虽然也是丙烯酸酯聚合物,但是呢,丙烯酸酯的胶粘剂也分很多种,有溶剂性,有水性,也有UV固化型。不同形态的丙烯酸酯胶粘剂,气味和VOC表现也是截然不同的。

VOC根据对应沸点可以分为VVOC,VOC和SVOC。目前行业里 参照比较多的VOC测试方法就是德国汽车工业协会的VDA标准和日本的袋子法。

而气味和VOC是否有关联呢?前面有专家在做报告的时候也讲过这个问题了,其实气味和VOC实际上有太大的关联性。降低气味不一定有效降低VOC,降低VOC也不确保一定能降低气味。我们每个人嗅觉阈值都有差异,因此部分主机厂有时候会沿用国外的材料,但是沿用过来以后,发现做气味测试的时候,并不确保气味完全达标。我认为在不同环境的、不同饮食习惯、不同化学品使用背景的人,嗅觉阈值差异很大。我们大多人对不熟悉的味道往往是比较排斥的,这就是说外国人觉得气味低或不难闻的气味,中国人就可能觉得气味大,甚至无法忍受。但是有气味就代表有毒吗?并不是这么回事,跟浓度值的高低有关系;低气味或无气味就等于无毒吗?也并非如此,比如一氧化碳它没有味道,但是低浓度下它也有强烈的毒性。

我们做水性压敏胶的目的也是给汽车车舱的气味和VOC做一个减法,不确保把溶剂性压敏胶都改成水性压敏胶,整个车就没有气味和VOC了,但是我们努力在做一个减量的工作,给汽车消费者提供更加安全、健康、舒适的乘坐环境。

下面举例说明水性压敏胶和溶剂性压敏胶的VOC释放对比,来说明使用水性产品的必要性。根据测算平均每台车需要用到压敏胶不低于5㎡,包含了结构性粘接的压敏双面胶及线束用布基胶带、PVC胶带、不干胶标签等。按照100g/㎡的干胶涂胶量计算,每台车合计用压敏胶干胶500g。根据我们掌握的第三方检测报告,溶剂性压敏胶的VOC释放量不小于500μgC/g,再乘以500g就是TVOC=250000μgC。而我们的水性压敏胶目前VOC释放的平均水平是小于50μgC/g,再乘以500g就是TVOC=25000μgC,和溶剂性压敏胶产品的TVOC释放量相差近10倍。当然考虑到实际装配应用的情况,无论溶剂性压敏胶还是水性压敏胶VOC释放总量要小得多,但是水性压敏胶依然具有压倒性的环保优势。

汽车的VOC和气味管控要从源头开始说了很多年,但大多数主机厂只对初始的总成件抽查,总成件测试合格了,一般不会再对下面的零部件或材料验证。除非初始的总成件这边有VOC和气味的问题了,才会逐级分解下去找原因整改。但是往往就有材料企业为了通过材料筛选或拿到合格的三方检测报告,在试样阶段各种办法预处理材料,而量产的时候,预处理的方法成本太高就被弃用了,这就是为什么经常在试制样车和批量生产汽车时,气味和VOC一致性上往往容易出纰漏的原因。因此主机厂建立自己的材料库以及在加强产线抽查、监测,刻不容缓。

我曾经在走访部分做胶带模切还有海绵贴合加工的企业发现,工人有时候会把不同用途、不同环保性能的材料在同一个封闭车间加工、在同一个仓库存储,没有做隔离,这就可能存在交叉污染的问题。这也是我们单独去送检我们产品做VOC和气味是合格的,但是加工企业送检的时候就不合格的原因之一。

我分享下我们光洋这边气味和VOC的管控经验。首先我们公司对供应环节,比如胶粘剂里面添加的一些填料、助剂都要进行VOC和气味的管控,后期制程中包括离型材、包装材都需要管控ELV和VOC,只有每一个供应环节及制程都管控起来才能标本兼治。其次因为我们的压敏胶是水性的,本身就不含有机溶剂,所以VOC释放量“天然低”。再则在包装运输过程中,采用铁桶内嵌PP塑料袋装载胶粘剂,再抽真空,这样应对环境温度的适应性就更强了,最重要的原因就是避免发酵产生有气味的物质——丁醇。还有我们改良涂布设备的进出风循环系统,进风口将进气净化处理以后导入我们的涂布设备的烘道中。出风口流出的水蒸汽混合物也是经过活性炭吸附处理之后再通过烟囱排到户外,这样也有效避免了废气、异味、噪声的产生。最后我们的水性压敏胶半成品采用了低温熟化工艺,也是为了避免发酵生成醇类化合物导致异味生成。

下面是我们KOYOBOND水性压敏胶产品做的部分三方检测报告。可以看到KR-E308、KR-036/S、KR-162I/S的量产品均有非常好的低VOC低气味表现。E308N直接涂胶产品做大众汽车的PV3900最佳成绩是C1-C3全部是2.0。而036S和162S也是我们后期重点推广的低VOC低气味压敏胶带产品,送测VDA270、275、277都是完全达标的。

四、报告的第四部分,是所有主机厂、零部件厂都关心的一个问题了,就是我们KOYOBOND产品的成本。最近《我不是药神》的电影很火 ,围绕一个治疗线粒性白细胞的药品展开的。在电影的评论里,有一个意味深长的评论是这样说的:为什么制造成本仅仅0.5美分的一片药可以卖到50美元呢?那是因为您买的是第二片药!但是除了药厂自身谁会关注第一片药的成本是5000万美元+130年呢?!其实任何新技术新产品都存在这样的逻辑。当我们现有的技术和产品不能满足客户需求时,就需要研发创新,而任何一个从无到有的新产品的开发,必然需要时间、精力、金钱的投入。刚刚我跟一汽大众的李彦军主任聊天时说,现在我们开发一个新的产品出来,都会面临一个死循环,很多客户非常认可我们的产品品质,但是因为我们前期生产成本偏高,导致客户大量更换环保材料的动力不那么足。但是对于我们来说,我们这个产品只有被客户大量使用,才会逐步降低生产成本变得更加便宜。如果一开始大家都因为成本高少用或者不用,那我们的生产成本一直居高不下。举个例子,房租是不变的,电费是白天贵晚上便宜,一条生产线开8小时和24小时的产能相差三倍,但是房租在单位面积的产品分摊上节省了三分之二,同时能源成本也剩下来了,还不计算因为产能增加带来的原材料采购成本的降低。如果达标的产品被嫌贵,便宜的产品又被担心不达标,这就是一个供求双输的局面,也是不利于企业创新与研发新技术、新产品的。

目前市面上常见的压敏胶产品一共有四类型。一种是完全不符合低气味低VOC但是黏性很好的溶剂性产品,成本最低;然后是普通的水性无溶剂产品,部分符合低VOC低气味,但是黏性差一些,成本居中。再有是脱甲苯溶剂性产品,替换苯类溶剂为醇类,醚类、酯类,相对比较环保,但解决气味的成本较高。最后是改良型的水性和无溶剂性产品,完全符合低VOC低气味,黏性也好,但是成本也最高。目前我们KOYOBOND能提供的压敏双面胶带主要有无纺布基材、无基材、PE网格基材、PU泡棉基材这几种双面胶带。针对部分客户,我们也可以采用来料直接涂胶的方式,相对性价比是最高的。但有一个问题就是,因为很多涂胶的材料都是发泡材或这无纺布、毡类,按照体积算长途运输成本高,所以来料涂胶有供货距离的限制,适合半径150KM范围的二级供应商,这个半径以外的客户如果自己有涂胶机,我们可以提供压敏胶水产品和作业指导。   

决定水性压敏胶带的成本的主要要素,胶黏剂成本占到产品的25-35%。构成材料像里面的绵纸、离型材等占到整个产品15-25%,生产成本20-30%,管理成本8-12%,其他就是营销成本6-9%。算下来压敏胶带利润并不高,目前做到15%以上的利润就很难了。整体上我们的产品单价比市面上常见的日系、欧美系一线品牌的同用途、同类型产品要便宜三分一左右,得益于我们实现了本土化定制生产。

我们尽可能丰富胶粘剂产品的类别,实现产品厚度、宽度、长度、粘性的定制化生产,目的就是助力整个汽车内饰行业两降一增,降VOC,降成本,增加粘结品质。我们KOYOBOND水性压敏胶还有一个特点就是抗增塑剂效果特别好。因为增塑剂大多是溶剂性的,如果用溶剂性压敏胶,增塑剂会溶解到胶膜里面去,时间一长就会导致黄变、脱胶。而溶剂性增塑剂不溶于水,因此水性胶膜反倒不用担心增塑剂溢出脱胶的问题。

最后说说我们KOYOBOND水性压敏胶产品的应用,空调出风口海绵粘接、线束降噪海绵粘接、风挡密封条粘接、座椅加热垫片粘接、方向盘皮革包覆粘接等。目前我们的产品间接供应的主机厂包括一汽大众、一汽大众奥迪、上汽大众、泛亚汽车、北汽奔驰、长安福特、长安马自达、江淮汽车、广汽传祺、日产汽车。所有这些压敏胶带的应用,消费者虽然摸不到看不见,但是却很非常重要!希望各位主机厂、零部件厂和材料企业的专家能够给于更多关注,共创车舱绿色生态!

今后我们还会致力于开发水性无卤阻燃压敏胶,FDA级水性压敏胶,只有无损于人类健康与生存环境的产品,才是真正的好产品!我的报告结束了,再次谢谢大家的聆听!


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