作者: Andreas Gro?, Hartwig Lohse

翻譯：張彧賢 逸發(fā)粘接及復(fù)材研究院

摘要：現(xiàn)代工業(yè)膠粘劑是一種高技術(shù)產(chǎn)品，如果能正確使用，就可以保證“零失效”產(chǎn)品。然而，還是有一些粘接接頭失效了，而這通常都是由于膠粘劑的使用錯(cuò)誤導(dǎo)致的。這正是DIN2304標(biāo)準(zhǔn)的核心所在：和質(zhì)量保證相關(guān)的組織問題以及幫助粘接工藝過程的管理。

粘接技術(shù)無疑是21世紀(jì)一項(xiàng)關(guān)鍵的工業(yè)技術(shù)。事實(shí)上沒有任何一個(gè)工業(yè)或手工業(yè)環(huán)節(jié)不在致力于粘接方面的應(yīng)用創(chuàng)新。德國是全球粘接技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，粘接技術(shù)對(duì)于社會(huì)的重要性是無可爭(zhēng)議的[1]。

膠粘劑生產(chǎn)商出售的用于工業(yè)應(yīng)用的產(chǎn)品都是按照標(biāo)準(zhǔn)管理流程生產(chǎn)出來的高質(zhì)量產(chǎn)品。從產(chǎn)品規(guī)劃到使用階段，正確的開發(fā)和使用這些膠粘劑通?？梢员ＷC零產(chǎn)品失效。然而，這種說法矛盾的地方在于，事實(shí)上，粘接接頭經(jīng)常不能滿足要求，結(jié)果在使用階段失效了?？陀^地說，大約90%的粘接失效都是由于缺乏粘接方面的知識(shí)導(dǎo)致的。膠粘劑使用者主觀地認(rèn)為他們做的是正確的（誰會(huì)有意識(shí)的犯錯(cuò)誤？) ，所以，人們就會(huì)下意識(shí)并且錯(cuò)誤地將粘接失效統(tǒng)統(tǒng)歸因于“膠粘劑”：膠粘劑是罪魁禍?zhǔn)祝。▓D1）。

圖1：曝露于大風(fēng)下一排一排的粘接失效，由于嚴(yán)重的粘接失誤，太陽能電池板和鋁基板之間粘接失效。

(圖片來源: Klebtechnik Dr. Hartwig Lohse e.K.)

這精確印證了這個(gè)矛盾，即膠粘劑本身可以創(chuàng)造零產(chǎn)品失效，但是膠粘劑的使用錯(cuò)誤卻導(dǎo)致了粘接失效。新版的DIN2304標(biāo)準(zhǔn)“粘接技術(shù)-粘接工藝的質(zhì)量要求”尋求解決：如果粘接失誤的主要原因不在于膠粘劑，而是在于膠粘劑使用方法，則膠粘劑的使用階段必須進(jìn)行改進(jìn)。

因此DIN2304是一個(gè)服務(wù)于使用者的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。它的主要目標(biāo)是建立這樣的一種粘接應(yīng)用工藝：使用者管理從產(chǎn)品概念、開發(fā)到生產(chǎn)的整個(gè)粘接工藝過程，以確保它是有效的并且是可以重現(xiàn)的。DIN2304標(biāo)準(zhǔn)的首要目的是提高粘接相對(duì)較差的形象，進(jìn)一步推動(dòng)膠粘劑的使用。

在起草DIN2304標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，遇到了需要詳盡涵蓋不同領(lǐng)域的困難，即從工業(yè)產(chǎn)品到手工藝品，都使用這一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)生產(chǎn)可以只關(guān)注單個(gè)工件或大批次成千上萬的相同部件。手工藝品行業(yè)一般關(guān)注小批次產(chǎn)品和單個(gè)工件。不同之處在于，例如，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同要求施加在大批量產(chǎn)品的一個(gè)粘接件上，而不是施加在單個(gè)產(chǎn)品上。

因此DIN2304標(biāo)準(zhǔn)不僅應(yīng)用于各類膠粘劑和基材，也用于工業(yè)和手工業(yè)中的各個(gè)行業(yè)以及各種類型的粘接接頭(圖2)。為了滿足不同用戶的特定需求，還起草和編制了特殊的實(shí)施細(xì)則，這些細(xì)則將作為DIN 2304標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，并且為企業(yè)提供特定的幫助以滿足他們的特殊需求。

圖2：DIN2304 – 一個(gè)工業(yè)界各種粘接接頭的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)（圖片來源：Fotolia）

ISO 9001的核心理念

DIN2304是基于ISO 9001建立的。盡管ISO 9001的聲譽(yù)在工業(yè)界受到了損害，其核心概念還是簡(jiǎn)單明了的：如果一個(gè)生產(chǎn)工序或成品不能通過非破壞性測(cè)試方法百分之百測(cè)試出來沒有任何缺陷，也就屬于所謂的“特殊工藝”。需要通過“管控”整個(gè)生產(chǎn)過程，必須在產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程中將所有可能產(chǎn)生的錯(cuò)誤排除出去(圖3)。

圖3:ISO 9001的核心理念: 通過全面質(zhì)量管理體系管控生產(chǎn)流程

(圖片來源: Fraunhofer IFAM)

在這個(gè)前提下：膠粘劑是一個(gè)高質(zhì)量產(chǎn)品，如果可以正確使用就可以保證“零失誤”的產(chǎn)品，這就意味著通過管控產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程排除所有的錯(cuò)誤。

因此，飽受爭(zhēng)議的ISO 9001質(zhì)量管理體系(QMS)的基本目的是盡可能地排除使用過程中的錯(cuò)誤。通過實(shí)施質(zhì)量管理體系對(duì)“特殊工藝”進(jìn)行“錯(cuò)誤預(yù)防”。根據(jù)ISO 9001，特殊工藝被定義為生產(chǎn)步驟或成品不能通過非破壞性測(cè)試方法百分之百測(cè)試出來。如果有缺陷不能被探測(cè)出來，那么就必須避免這些缺陷。

這一理念一直應(yīng)用在焊接上，焊接技術(shù)是比粘接技術(shù)更早的應(yīng)用。焊接作為“特殊工藝”，一直被包含在ISO 9001標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

基于ISO9001的質(zhì)量保證

在抽象的層面上，一個(gè)公司工藝和產(chǎn)品的質(zhì)量保證包含 “技術(shù)的質(zhì)量保證”和 “組織的質(zhì)量保證”（圖4）。

圖4:ISO 9001-技術(shù)和組織上的質(zhì)量保證確?！疤厥夤に嚒碑a(chǎn)品的品質(zhì)，即質(zhì)量不能100%通過非破壞性測(cè)試檢查出來

 (圖片來源:Fraunhofer IFAM)

不管是否被認(rèn)可和標(biāo)準(zhǔn)化，工藝過程中的“技術(shù)質(zhì)量保證”提供了對(duì)技術(shù)不確定性的預(yù)防，含各種測(cè)試技術(shù)、測(cè)試方法、測(cè)試條件、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試樣件等，產(chǎn)品的上游、生產(chǎn)過程中以及下游，對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量進(jìn)行表征(圖5)。

圖5：上游、生產(chǎn)過程中、下游的質(zhì)量保證 (圖片來源:Fraunhofer IFAM)

“組織的質(zhì)量保證”提供了對(duì)生產(chǎn)過程中組織的不確定性的預(yù)防，考慮到所有質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、指南、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計(jì)方法、工藝實(shí)施、生產(chǎn)步驟以及人員資質(zhì)、設(shè)備、場(chǎng)地以及公司的組織措施(監(jiān)督人員和他們的職責(zé)、生產(chǎn)區(qū)域布局、設(shè)備/設(shè)施、公司程序文件的描述、各部門的協(xié)調(diào)、不合格品的管理、文檔等)。

ISO 9001當(dāng)然有其局限性，它僅僅規(guī)定了質(zhì)量管理體系(QMS) 的最基本要求。它是（正式）認(rèn)證的，但不是相關(guān)（使用）工藝的（技術(shù)）內(nèi)容。它提供了質(zhì)量保證的基礎(chǔ)，但是太過籠統(tǒng)，不能當(dāng)做質(zhì)量保證的專用手段。它需要細(xì)化，即特定的技術(shù)規(guī)范，比如制定用膠公司的組織架構(gòu)，確保公司可以正確應(yīng)用粘接技術(shù)。

DIN2304——一個(gè)使用者的標(biāo)準(zhǔn)

精確細(xì)化這些特殊要求，即ISO9001要求的粘接應(yīng)用的精確細(xì)化，新的DIN 2304標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此做出要求：“粘接技術(shù)-粘接工藝的質(zhì)量要求”。它規(guī)定了確保產(chǎn)品安全的工藝水平規(guī)則，綁定了公司內(nèi)部組織架構(gòu)和正確執(zhí)行粘接工藝。它不是針對(duì)特定的行業(yè)或產(chǎn)品，而是面對(duì)所有類型的用于傳遞機(jī)械載荷的粘接接頭。

DIN2304通過規(guī)定從產(chǎn)品開發(fā)直至生產(chǎn)和維修/維護(hù)整個(gè)工藝鏈以確保生產(chǎn)合格粘接接頭的要求，以及制定生產(chǎn)粘接接頭的通用組織架構(gòu)，合同和技術(shù)生產(chǎn)準(zhǔn)則等來完成這一細(xì)化過程（見圖6）。

1 適用領(lǐng)域：所有的粘接接頭-從計(jì)劃階段到生產(chǎn)階段以及維護(hù)/維修

2 參考標(biāo)準(zhǔn)

3 術(shù)語

4 粘接接頭的選擇要求（安全性要求）

5 工藝鏈要求

5.1 基礎(chǔ)設(shè)施: 生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)區(qū)域規(guī)劃、工序流轉(zhuǎn)、基礎(chǔ)構(gòu)造、維護(hù)和定制

5.2 人員：粘接監(jiān)督（SIC）

5.3 合同評(píng)審

5.4 接頭設(shè)計(jì)和開發(fā)：通用部分、階段劃分、接頭要求、接頭設(shè)計(jì)、基材、膠粘劑、表面處理、粘接過程、接頭驗(yàn)證

5.5 分包: 原則、分包決策、信息/文檔來源、供應(yīng)商選擇、合同協(xié)商和供應(yīng)商管理

5.6 工藝規(guī)劃: 整個(gè)生產(chǎn)過程、工作環(huán)境、工作流程和生產(chǎn)技術(shù)、輔助設(shè)備/材料、工藝施行

5.7 倉儲(chǔ)物流(基材、膠粘劑、輔助材料): 來料檢驗(yàn)、存儲(chǔ)、廠內(nèi)運(yùn)輸

5.8 生產(chǎn): 準(zhǔn)備工作、預(yù)處理、膠粘劑應(yīng)用、粘接、固化、監(jiān)控

5.9 完成、維修和（預(yù)防性）維護(hù)

5.10 測(cè)量設(shè)備的監(jiān)測(cè)/檢測(cè)、試驗(yàn)設(shè)備以及輔助設(shè)備的監(jiān)控/檢查

5.11 工作安全和環(huán)境保護(hù)

5.12 質(zhì)量管理

圖6:DIN 2304粘接過程 (來源: Beuth Verlag 2015)

DIN2304標(biāo)準(zhǔn)的三大核心元素：

- 根據(jù)安全要求對(duì)粘接接頭進(jìn)行等級(jí)劃分；

- 粘接監(jiān)督的職責(zé)劃分；

- 對(duì)粘接接頭整個(gè)生命周期內(nèi)承受的載荷/應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)證，粘接接頭實(shí)際載荷/應(yīng)力要小于接頭承載能力

用膠企業(yè)按照DIN2304標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證可由用膠企業(yè)自行選擇。標(biāo)準(zhǔn)允許用膠企業(yè)對(duì)粘接工藝的質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證和并做好記錄以證明其滿足DIN2304的要求。

應(yīng)該指出的是，這些核心元素和公司的認(rèn)證并不是新的。以前就應(yīng)用過，例如，DIN6701(軌道車輛及其部件的粘接應(yīng)用)(見下文)和EN15085(鐵路車輛制造的焊接)。

核心元素1：根據(jù)安全要求對(duì)粘接接頭進(jìn)行等級(jí)劃分

根據(jù)DIN2304標(biāo)準(zhǔn)，所有的粘接接頭都可以從根本上被劃分為安全等級(jí)S1 ~ S4(圖7)。

S1 – 高安全要求 S2 – 中等安全要求

S3 – 低安全要求 S4 – 沒有安全要求

圖7：安全等級(jí)和安全要求

簡(jiǎn)單來說，粘接接頭等級(jí)劃分基于假設(shè)粘接接頭失效而評(píng)估的后果（傾向于由部件設(shè)計(jì)師進(jìn)行評(píng)估）。換句話說，這意味著粘接接頭等級(jí)劃分基于粘接接頭失效時(shí)對(duì)傳遞機(jī)械應(yīng)力（主要功能）的潛在影響，與膠粘劑的強(qiáng)度和變形能力無關(guān)。

當(dāng)粘接接頭按照DIN2304標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行等級(jí)劃分，還有一些其他要求沒有考慮到，比如是否適合食品使用、消防法規(guī)、排放法規(guī)和工作安全等。針對(duì)這些方面有一些其他的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。

不同的安全等級(jí)劃分定義為可能對(duì)上述功能產(chǎn)生的影響，如下 (來源:DIN 2304，Beuth Verlag, 2015)：

S1-高安全要求：

粘接接頭失效

·?直接或間接導(dǎo)致不可避免的生命危險(xiǎn)或肢體危險(xiǎn)

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果可能造成不可避免的生命危險(xiǎn)或肢體危險(xiǎn)

S2-中等安全要求：

粘接接頭失效

·?可能導(dǎo)致生命危險(xiǎn)或肢體危險(xiǎn)

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果會(huì)對(duì)人體或環(huán)境造成損害

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果會(huì)造成重大的財(cái)產(chǎn)損失

S3-低安全要求：

粘接接頭失效

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果可能不會(huì)對(duì)人體或環(huán)境造成損害

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果最多影響舒適和性能

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果可能不會(huì)造成重大的財(cái)產(chǎn)損失

S4-沒有安全要求：

粘接接頭失效

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果基本不會(huì)對(duì)人體或環(huán)境造成損害

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果僅僅影響舒適和性能

·?導(dǎo)致功能損失，其結(jié)果不會(huì)造成重大的財(cái)產(chǎn)損失

DIN2304不會(huì)替代任何公認(rèn)的膠粘劑應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。如果有疑問，必須設(shè)定最高要求的安全等級(jí)。

核心元素2：粘接工作的粘接監(jiān)督

在用膠企業(yè)負(fù)責(zé)粘接工作的粘接監(jiān)督SIC應(yīng)由合適人選擔(dān)任，應(yīng)負(fù)責(zé)粘接及其相關(guān)工作。他們的適用性和技術(shù)知識(shí)（通過培訓(xùn)、教育、相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)獲得的）必須得到驗(yàn)證和文件證明。

公司的粘接監(jiān)督是粘接相關(guān)的質(zhì)量體系主要的聯(lián)系人，涉及所有粘接 “特殊工藝”的相關(guān)工作- 從計(jì)劃階段到生產(chǎn)、修護(hù)/維修階段。根據(jù)DIN2304標(biāo)準(zhǔn)，用膠企業(yè)必須提供足夠數(shù)量的受過培訓(xùn)的人員執(zhí)行相關(guān)工作并記錄他們的職責(zé)。根據(jù)粘接接頭安全等級(jí)（核心元素1），被任命為粘接監(jiān)督的人員需要具有相應(yīng)資質(zhì)，必須接受培訓(xùn)/實(shí)踐（木工、地板鉗工、裝修工等）和在職的再教育。

核心元素3：載荷/應(yīng)力驗(yàn)證

粘接接頭必須具有合適的尺寸以保證粘接接頭承受的實(shí)際載荷/應(yīng)力要小于極限載荷/應(yīng)力，這是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)慣例——不僅適用于粘接，也適用于所有其他的連接技術(shù)。新版DIN2304規(guī)定，必須由粘接監(jiān)督（SIC）給予確認(rèn)和驗(yàn)證，而且必須存檔記錄。驗(yàn)證可以從四個(gè)方面進(jìn)行：

1. 測(cè)試

基于技術(shù)規(guī)范，載荷/應(yīng)力是由試驗(yàn)、計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)際數(shù)據(jù)或這些的組合來決定的，并需要記錄歸檔。粘接接頭承受載荷/應(yīng)力的能力必須由試驗(yàn)驗(yàn)證并采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法，需要考慮老化、測(cè)試介質(zhì)或一些影響因素的組合等。必須確保試驗(yàn)結(jié)果符合實(shí)際生產(chǎn)條件。試驗(yàn)可以采用與零部件一致的試驗(yàn)樣件或直接使用生產(chǎn)好的零部件。零部件中每個(gè)粘接接頭的應(yīng)力和應(yīng)變需要進(jìn)行計(jì)算并與許用應(yīng)力∕應(yīng)變進(jìn)行比較。需要清楚地知道數(shù)據(jù)是如何獲得的并記錄下來，同樣也適用于載荷/應(yīng)力和承載能力進(jìn)行比較。

2. 零部件試驗(yàn)

零部件試驗(yàn)可以在現(xiàn)實(shí)條件下或模擬現(xiàn)實(shí)的條件下測(cè)試整個(gè)粘接件或粘接件的一部分。在這里， 必須證明試驗(yàn)條件對(duì)粘接接頭和整個(gè)粘接件的影響與現(xiàn)實(shí)條件相似。當(dāng)測(cè)試粘接件的一部分時(shí)，必須考慮粘接接頭和整個(gè)粘接件的相互作用，并且必須證明這不會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生與實(shí)際情況不符的偏差。測(cè)試評(píng)估的失效標(biāo)準(zhǔn)必須明確，其中包括一個(gè)綜合考慮各方面因素的安全系數(shù)，整個(gè)過程必須清晰地記錄下來。

3. 經(jīng)驗(yàn)記錄

原則上，基于經(jīng)驗(yàn)的驗(yàn)證也是可行的。在這種情況下，必須清楚地確保粘接接頭的設(shè)計(jì)已經(jīng)被證明。經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化到實(shí)際粘接接頭相關(guān)的問題必須用文件記錄下來。

4. 綜合1-3

通過綜合應(yīng)用以上幾種思路進(jìn)行驗(yàn)證，必須確保對(duì)所有的要求都進(jìn)行了適當(dāng)?shù)脑u(píng)估，并且單個(gè)零部件之間是相互兼容的。這個(gè)過程也必須清楚地記錄下來。

選擇:用膠企業(yè)根據(jù)DIN 2304標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證

DIN2304標(biāo)準(zhǔn)允許用膠企業(yè)根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證。相比公司審核、工藝審查或?qū)＜覉?bào)告，用膠企業(yè)通過DIN 2304標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，可以給客戶信心，他們采用了先進(jìn)的工藝正確地生產(chǎn)粘接接頭。這與不進(jìn)行認(rèn)證的審核、工藝審查或?qū)＜覉?bào)告有著根本的區(qū)別，后者僅僅是對(duì)公司運(yùn)行的一瞥，達(dá)不到認(rèn)證的水平。如果只是在審核當(dāng)日企業(yè)按照DIN2304標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行應(yīng)對(duì)審核，則無法獲得之前或之后發(fā)生的信息。

相比之下，根據(jù)DIN2304標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證會(huì)記錄用膠企業(yè)在首次認(rèn)證、監(jiān)督審核、復(fù)審這段時(shí)間及其期間都是根據(jù)DIN2304運(yùn)行的。普通審核與認(rèn)證之間的區(qū)別特別重要，因?yàn)槟z粘劑制造商不能影響用膠企業(yè)怎么使用膠粘劑，只能提供一些建議。

目前這些公司認(rèn)證只具有民法法律效力，由Deutsche Akkreditierungsgesellschaft (DAkkS)按照DIN EN ISO 17065標(biāo)準(zhǔn)官方授權(quán)的DIN2304認(rèn)證機(jī)構(gòu)完成認(rèn)證，頒發(fā)證書。

將來肯定不會(huì)有某種膠粘劑按照DIN2304標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行認(rèn)證，畢竟膠粘劑只是粘接工藝中的一個(gè)環(huán)節(jié)，粘接接頭的質(zhì)量主要取決于一系列應(yīng)用過程中的參數(shù) (參見圖5: 上游、生產(chǎn)過程中、下游的質(zhì)量保證)。一次又一次的實(shí)踐表明，具有相同要求的相同零件，粘接接頭可以使用寬泛不同的膠粘劑體系生產(chǎn)出來。

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