橡膠密封件靜電植絨缺陷原因與影響因素

摘 要：靜電植絨是利用高壓靜電場在基體表面栽植短纖維的技術，植絨密封件具有耐磨、阻燃、隔音等特點。本文通過分析密封件靜電植絨的工序，植絨缺陷及原因以及影響靜電植絨質量的因素，得到橡膠密封件的靜電植絨的最佳工藝參數及要求為：（1）刷膠前零件的表面溫度須控制在60～70℃，表面不允許有水；（2）使用前膠液須搖勻處理，使用時攪拌轉速控制在30～40轉/分；（3）絨毛細度3.3D、含水率為35～46%的工藝性能最佳；（4）固化溫度控制在200～240℃，固化時間3～4分鐘，固化效果最佳。

關鍵詞：橡膠密封件 靜電植絨 工藝參數 工序

橡膠密封件作為汽車門窗內飾件，起著密封、防止灰塵和雨水進入車內、降低噪音等作用[1-2]。為了使玻璃導槽密封條、內外水切密封條（如圖1）更加密封以及良好地滑動，通常會在這些橡膠密封件表面做靜電植絨處理，將絨毛長度為0.5～0.7毫米短纖維（圖1中的紫紅色部位），垂直固定在涂有粘結劑的基材上，使得基材表面具有一定的短絨毛[3-4]。本文通過分析密封件靜電植絨的工序，植絨缺陷及原因以及影響靜電植絨質量的因素，得到橡膠密封件的靜電植絨的最佳工藝參數及要求，用于指導實際生產。

1 橡膠植絨要素

橡膠植絨主要有三要素，分別為絨毛、膠水和基材，如圖2。

1.1 絨毛

絨毛材料可分為棉纖維、粘膠纖維、腈綸、尼龍和聚酯纖維等，根據用途可選用不同的纖維。常用絨毛材料尼龍的吸潮率為6%，聚酯纖維的吸潮率為1%，聚酯纖維比尼龍具有極低的回潮率。絨毛整齊度影響表觀質量，如果長度不齊，會破壞垂直植入，造成斑點。

1.2 膠水

在一定的粘度范圍內，膠水容易涂布。膠水涂布效果（如圖3）與很多因素有關，如膠水粘度，粘度范圍窄有利于施工均勻；表面張力小，對基材和絨毛有良好潤濕性；足夠的暴露時間，保證絨毛植入膠漿層，它取決于溶劑蒸發速率和周圍環境溫度；膠水具有理想的固化速率和活性期。

1.3 橡膠基材

橡膠基材是主鏈飽和的非極性橡膠，表面的惰性使其粘結困難，需要選擇合適的配合劑。如配方中的軟化劑，若在高溫時滲出會影響強度；胺類和石蠟會嚴重影響膠漿與硫化膠表面的粘結作用。

2 靜電植絨工序

密封件的靜電植絨不是一個簡單涂刷過程，而是一個多道工藝協調的過程，靜電植絨工序見圖4。

3 靜電植絨缺陷及原因

評價靜電植絨質量的指標有植絨密度，絨毛朝向，絨毛“彈性”等。如果絨毛排列基本都是垂直的，則密度佳，絨毛長度與膠漿層厚度比例正確，植絨質量應評為良好。若絨毛排向不一致，密度不高，則評為質量差，如圖5。引起植絨質量問題的植絨層的缺陷及產生的原因如表1。

4 影響靜電植絨質量的因素

4.1 植絨表面溫度與水分

表面需植絨的基材刷膠前的表面溫度和表面水分直接影響膠液與基材的結合質量。基材在涂膠前須進行冷卻處理，同時控制表面水分。經多次試驗表明：基材冷卻處理不能用常規的過水冷卻方式，必須采用噴霧冷卻+風環吹風冷卻方式，控制表面溫度在60～70℃時，膠液與基材的結合質量最佳。

4.2 膠液狀態

由于植絨膠液在使用過程中容易沉淀，影響涂膠效果，在使用前需要進行搖勻，使用過程中需要不斷攪拌。攪拌速度不能過慢，過慢達不到攪拌效果；也不能過快，過快影響涂料進膠流量。經大量試驗證明：攪拌速度控制在30～40轉/分鐘，攪拌效果最佳。

4.3 植絨規格（細度、長度）

絨毛是決定植絨產品價值的關鍵，需要根據植絨產品的使用場合確定合適的規格及性能指標。絨毛細度一般用旦尼爾D表示，設一段纖維長度為L（米），重量為g（克），則細度D=9000g/L。絨毛越細，摩擦系數越低，但太細加工困難。汽車密封條用植絨絨毛對長度有一定要求，絨毛長度過短不能滿足摩擦要求，過長容易發生卷曲。綜合考慮各方面因素（加工成本、顧客反饋等）得出：規格為3.3D×0.5-0.7的絨毛綜合性能最佳。

4.4 絨毛含水率

從圖6看出，絨毛規格確定后，絨毛的主要性能：導電性、分散性、飛翔性都與絨毛含水率有關。因此，可以通過控制絨毛含水率來綜合控制絨毛的性能指標。規格為3.3D×0.5的絨毛（尼龍或者聚氨酯），含水率為35～46%時，其綜合性能最佳。

4.5 固化溫度與時間

產品植絨后，需要在一定的溫度條件下，經過一定時間，將植絨膠液充分固化，使絨毛與基材牢固地結合起來。固化溫度、時間需要考慮各方面因素。固化時間過長，影響生產效率，并絨毛烤焦。固化溫度過高，容易將絨毛烤焦；溫度過低，不能在特定時間內使膠液固化。綜合考慮各方面因素（擠出速度、設備條件等）得出，固化溫度控制在200～240℃，固化時間3～4分鐘時，固化效果最佳。

5 結論

本文通過分析汽車密封件靜電植絨的工序，植絨缺陷及原因以及影響靜電植絨質量的因素，認為橡膠密封件的靜電植絨的最佳工藝參數及要求為：

（1）刷膠前零件的表面溫度須控制在60～70℃，表面不允許有水。

（2）使用前膠液須搖勻處理，使用時攪拌轉速控制在30～40轉/分。

（3）絨毛細度3.3D、含水率為35～46%的工藝性能最佳。

（4）固化溫度控制在200～240℃，固化時間3～4分鐘，固化效果最佳。

參考文獻：

[1]蘇旺飛，茹海鴻，張彧賢，等.EPDM橡膠汽車密封條植絨研究進展[J].世界橡膠工業，2013，40（1）：29-32

[2]吳榮懿.汽車橡膠密封條靜電植絨光照老化耐磨性能研究[J].橡膠科技，2019，17（4）：0206-0210.

[3]趙建才，吳定凱.轎車車門玻璃導槽密封條彎曲唇邊起皺問題分析及其結構優化[J].橡膠工業，2018，65（8）：932-934.

[4]王海軍，楊芬.三元乙丙橡膠汽車玻璃導槽密封條3種摩擦層的性能研究[J].橡膠工業，2021，68（1）：50-53.