低VOCs汽車黏著劑材料

 

刊登日期:2018/1/5
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近年來,人們對環保和健康的重視程度逐漸增加,對於像密閉空間的交通工具環境要求也更加關注。汽車的生產製造過程中,廣泛應用了許多塑膠、塗料、黏著劑、保溫材料、織物及皮革等化學合成材料,這些材料成為了車廂環境中VOCs的主要來源,而汽車內VOCs的控制也越來越受重視。為了滿足一般大眾的訴求,針對降低車內VOCs含量的議題,讓汽車製造商及材料供應商都在持續不斷地尋找更加環保與安全的汽車用材料,同樣的,身為材料科技人員亦在此方面不斷努力,創造可用於汽車,並可顯著降低車內VOCs的環保材料。

本文將從以下大綱,針對低VOCs汽車黏著劑材料進行概略性介紹。
‧汽車之揮發性有機物(VOCs)
 -常見的有機揮發物對人體的危害
 -各國汽車VOCs的相關法規略述
‧低VOCs黏著劑材料
 -黏著劑固化途徑
 -材料類型

【內文精選】
汽車之揮發性有機物(VOCs)
揮發性有機物有時也用總揮發性有機物(Total Volatile Organic Compound; TVOC)來表示。按照世界衛生組織的定義,如果在氣壓101.32 kPa下,該化合物的沸點在50˚C~250˚C,就是揮發性有機物。表一列出了一些常見的有機揮發物對人體的危害。

一般車內常見的VOCs揮發性有機化合物,主要成分包括半揮發性有機化合物(S-VOCs)—十六烷;揮發性有機化合物(VOCs) —二甲苯、甲苯;高揮發性有機化合物(V-VOCs)—甲醛、乙醛等。當其超過一定濃度時,會對人體的肝臟、腎臟、大腦神經及血液系統等產生傷害。表二即列出車內產生VOCs的主要部件與其含量高低。

於2017年4月13日第九屆彼牧•車內環境論壇上,奧地利V&F所發表的演講「應用於實驗室研究領域以及生產線QA/QC的苯與其衍生物及醛類VOCs即時線上VIAQ監測解決方案」中,提到了車內空氣中VOCs組分的揮發趨勢(圖一)。由圖中得知,密閉車廂環境中,不同的揮發性有機化合物揮發的程度。另外,圖中亦比較在不同的狀況下,車門開啟時揮發性有機化合物消散的情況。

圖一、車內空氣中VOCs組分的揮發趨勢
圖一、車內空氣中VOCs組分的揮發趨勢

低VOCs黏著劑材料
利用對各種材料表面的附著力,使「相同」或「不相同」的材料結合在一起的物質,我們稱之為「黏著劑」。黏著過程中,黏著劑會經歷三個過程:液態(膠(水))→濕潤(材質)→固態(膠合層),這就是一般所謂的膠(水)固化(Setting)過程。

據Variant Market Research的統計,到2024年全球汽車黏著劑和密封劑市場將達到2,217千噸,從2016年到2024年的複合年增長率為6.4%(圖二)。黏著劑已經成為汽車行業的關鍵技術,因為它們不斷取代其他固定方法。在歐洲約9%的黏著劑產量進入汽車製造業;在中國汽車工業用黏著劑/密封劑的年消耗量在3萬~5萬噸左右。汽車黏著劑/密封劑的使用方式可根據市場應用及材料種類進行區分。市場應用分類包括車身結構件及覆蓋件焊接總成(Body In White; BIW)、引擎蓋下系統(UTH)和動力傳動系統、車身烤漆和裝配等(圖三)。

圖二、2015~2024年全球汽車黏著劑和密封膠市場規模和預測
圖二、2015~2024年全球汽車黏著劑和密封膠市場規模和預測

若以材料類型則分為環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯、酚醛樹脂、橡膠、PVC、有機矽和熱熔膠等。說明如下:
①高性能環氧樹脂:用於結構和半結構組件黏著需求,例如傳動軸或門模塊等。環氧樹脂黏著劑提供了高強度、高剛度、耐高溫,對金屬和熱固性複合材料具有...…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:彭志剛、賴韋豪/工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」373期,更多資料請見下方附檔。


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