隨著(zhù)人們生活水平的不斷提高，對汽車(chē)的舒適性要求也越來(lái)越高，作為汽車(chē)的重要一部分，汽車(chē)內飾件越來(lái)越受到關(guān)注。橡膠密封條作為門(mén)窗內飾件，起著(zhù)密封、防止灰塵和雨水進(jìn)入車(chē)內、降低噪音等作用。汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)為使玻璃導槽密封條、內外水切條更加密封以及良好地滑動(dòng)，通常會(huì )在這些橡膠密封條上做植絨處理，即在靜電場(chǎng)中，電著(zhù)處理過(guò)的絨毛，依靠靜電場(chǎng)力的作用將其植入涂有膠粘劑的基材表面。這種用來(lái)粘接絨毛和基材的膠粘劑即為植絨膠。本文簡(jiǎn)要介紹了植絨膠的分類(lèi)、應用工藝、影響植絨的因素以及相關(guān)性能測試方法。
1、植絨材料
汽車(chē)密封條植絨通常由三部分組成，即基材、植絨膠和植絨纖維。
1.1基材
目前汽車(chē)密封條采用的基材主要有聚氯乙烯(PVC)、三元乙丙橡膠(EPDM)和熱塑性彈性體(TPV)。PVC密封條因成本較低而曾被廣泛應用，但鑒于其環(huán)保性較差，逐漸被中高端轎車(chē)舍棄。TPV作為一種新型的彈性體材料，兼具傳統橡膠的力學(xué)彈性和熱塑性塑料的加工性，同時(shí)具有良好的耐候性、可循環(huán)使用等特性，也逐漸被密封條廠(chǎng)家所使用。EPDM橡膠以其優(yōu)良的耐天候、耐臭氧性和力學(xué)性能，同時(shí)，具有最低的相對密度，能吸收大量的填料和油以降低成本，所以在汽車(chē)密封條行業(yè)得到了廣泛的應用。本文主要基于EPDM基材討論密封條的植絨。
1.2植絨膠
植絨膠為植絨的關(guān)鍵材料，起到粘接植絨纖維與基材的作用。其分類(lèi)較多，根據基體樹(shù)脂的不同，可分為丙烯酸類(lèi)、聚氨酯類(lèi)；按照所使用的分散介質(zhì)，可分為溶劑型植絨膠和水性植絨膠；按照組分的多少，可分為單組分植絨膠和雙組分植絨膠。
丙烯酸類(lèi)植絨膠是較早出現的一類(lèi)植絨膠，但是由于其耐磨性能較差，在汽車(chē)橡膠密封條上應用得越來(lái)越少。聚氨酯類(lèi)植絨膠與經(jīng)過(guò)表面處理的EPDM基材和絨毛都有較好的粘附性，且制成的絨面具有較好的耐磨性、耐化學(xué)溶劑性和耐候性，所以被廣泛應用。目前，Lord公司應用較廣泛的植絨膠
Flocklokt852即為聚氨酯型。根據分散介質(zhì)的不同，分為溶劑型植絨膠和水性植絨膠。溶劑型植絨膠以?xún)?yōu)異的性能、原料來(lái)源較易而占據主要市場(chǎng)；水性植絨膠由于成本較高，目前應用較少，但是由于其環(huán)境友好性及良好的綜合性能，將成為植絨膠的發(fā)展趨勢。
目前，Lord公司已開(kāi)發(fā)出兩款水性植絨膠AutosealRC3902、 Flocksilw2501-21A/B，均可應用于EPDM、TPE等基材上，其植絨產(chǎn)品具有優(yōu)良的耐磨、粘接等特點(diǎn)。
1.3植絨纖維
在汽車(chē)密封條上，植絨纖維可以起到防止雨水滲透、減少噪音和增加密封條與玻璃之間滑動(dòng)的作用，目前應用較多的是聚酯和尼龍型的，原因是其具有較好的耐磨性、較高的強度。
2、植絨工藝
密封條的植絨不是一個(gè)簡(jiǎn)單涂刷過(guò)程，而是一個(gè)多道工藝協(xié)調的過(guò)程，植絨示意圖見(jiàn)圖1。植絨產(chǎn)品最終的性能除了與基材、植絨膠和植絨纖維有關(guān)外，還受涂膠前密封條的硫化程度、表面處理、密封條表面溫度的控制、植絨膠的厚度、刷膠點(diǎn)與植絨箱之間的距離、植絨箱的植絨條件以及植絨膠的固化條件等因素的影響。
2.1橡膠的硫化程度
對于EPDM橡膠，密封條擠出后在硫化槽的硫化程度對植絨效果有一定的影響。這是因為EPDM橡膠中第三單體的存在在某種程度上可以促進(jìn)與植絨膠的反應，從而增加植絨膠與橡膠之間的粘接力。所以在橡膠硫化階段，要避免膠條100%硫化，膠條硫化程度應控制在60%-80%，可在一定程度上有效提高植絨與基材之間的粘接力。
2.2橡膠的表面處理
對于表面被灰塵、油脂污染的EPDM橡膠，通常建議在使用前做一下去污處理。譬如可以用丁酮等溶劑進(jìn)行擦洗，否則這些污染物的存在可能將會(huì )是粘接的破壞點(diǎn)。而另外一個(gè)影響EPDM橡膠與聚氨酯植絨膠粘接強度的重要因素是兩者相差較大的表面張力。EPDM橡膠是一種低極性材料，其表面張力通常在30-35dyn/cm(1dyn/cm=1.02×10的負四次方kg/m，下同)左右；而普遍使用的聚氨酯植絨膠多為高極性，通常表面張力在60~70dyn/cm，當這種植絨膠液體涂敷于EPDM橡膠表面時(shí)，由于表面張力差異的作用，使得膠粘劑液體在EPDM橡膠表面很難潤濕和鋪展開(kāi)，從而影響膠粘劑的粘接力。為了提高膠粘劑與EPDM基材之間的粘接力，通常情況下都會(huì )對EPDM橡膠做表面處理，目前常見(jiàn)的表面處理方法有機械打磨法、等離子處理法、表面底涂劑法。
機械打磨是一種傳統的表面處理方式，經(jīng)過(guò)打磨的橡膠表面變得粗糙不平，當膠粘劑固化后，膠粘劑被鑲嵌在橡膠表面的空洞里，從而增加膠粘劑與橡膠的粘接力(見(jiàn)圖2)。但是對于橡膠密封條，由于需要處理的斷面較小，在工藝控制上難度較大，若控制不當，往往會(huì )出現漏處理、容易造成二次污染等情況，所以在橡膠密封條廠(chǎng)家應用較少。
等離子處理為一種新型的表面處理方式，其原理是等離子體使聚合物表層分子發(fā)生斷鍵而生成大量自由基，增加表面活性，提高基材的表面張力，從而大大提高膠粘劑與基材之間的粘接力。且由于其作用時(shí)間短、工藝簡(jiǎn)潔、處理效果好，而被橡膠密封條行業(yè)廣泛應用。
底涂劑是一種附著(zhù)力促進(jìn)樹(shù)脂，將其涂敷在橡膠表面形成一層互混層，從而形成連接基材和膠粘劑的橋梁，增加兩者粘接力。如Lord公司的 Chemlok459系列和RC1000系列，均可以用來(lái)提高膠粘劑與EPDM橡膠之間的粘接力。
2.3涂膠前密封條的表面溫度
涂膠前密封條表面溫度的高低對植絨效果有一定的影響，所以通常會(huì )控制涂膠前密封條的表面溫度在60℃-110℃。在其他影響因素不變的情況下，密封條表面溫度過(guò)高，刷完膠后往往使溶劑揮發(fā)過(guò)快，從而導致絨毛在膠粘劑中的植入深度不夠或者很難植入植絨膠中，影響密封條的植絨性能；如果膠
條表面溫度過(guò)低，又不利于溶劑的揮發(fā)，結果是很難涂厚膠層或者造成植絨膠的流淌，給刷膠工藝帶來(lái)一定的困難。
2.4植絨膠的厚度
膠條植絨面的性能(如耐磨性能)，在很大程度上會(huì )受到植絨膠厚度的影響。膠膜厚度過(guò)薄，在使用過(guò)程中，植絨膠更容易被磨損；同時(shí)，植入膠粘劑中的絨毛長(cháng)度會(huì )很短，絨毛在植絨膠上的牢固度會(huì )降低:當然，如果膠膜厚度過(guò)厚，一是可能會(huì )造成植絨面的手感降低；二是在膠條發(fā)生彎曲時(shí)，植絨面容易發(fā)生龜裂。通常植絨膠的干膜厚度控制在51-76μm(2-3mil)之間會(huì )有較好的耐磨性能。
通過(guò)表1可以看出，隨著(zhù)植絨膠干膜厚度的增加，植絨面的耐磨性能逐漸提高，這是因為絨毛植入膠黏劑中的長(cháng)度較長(cháng)，相對來(lái)說(shuō)其牢固度較好，故其耐磨性更好；但是龜裂性呈現降低趨勢。
2.5刷膠點(diǎn)與植絨箱之間的距離
刷膠點(diǎn)與植絨箱之間的距離對植絨的影響類(lèi)似于涂膠前密封條表面溫度對植絨的影響，同時(shí)，兩者是相互關(guān)聯(lián)的。如果膠條涂膠前的表面溫度較高，那么應適當地縮短刷膠點(diǎn)與植絨箱之間的距離，這是因為溫度較高，溶劑揮發(fā)更快，較長(cháng)的距離可能會(huì )使植絨膠更容易表干，從而增加絨毛植入的難度，最終影響植絨效果。
2.6植絨箱中的工藝條件
植絨的原理是利用靜電效應，即經(jīng)過(guò)一定電著(zhù)處理的絨毛在靜電場(chǎng)作用下產(chǎn)生極化而帶電，帶電絨毛經(jīng)過(guò)復雜的運動(dòng)，最后做直立定向運動(dòng)，依靠電場(chǎng)力而植入涂有植絨膠的基材表面。在密封條植絨過(guò)程中，絨毛的投放量以及投放是否平穩、絨毛和植絨箱的相對濕度和溫度、上下極板的電場(chǎng)強度都
會(huì )影響植絨的質(zhì)量。絨毛的投放量過(guò)大過(guò)小會(huì )造成植絨面的絨毛過(guò)密過(guò)稀，投放不平穩會(huì )造成植絨不均勻，影響植絨面的性能，在生產(chǎn)過(guò)程中，應適當控制絨毛的投放量和保持投放量的平穩；對于絨毛的相對濕度，推薦控制在60%-70%的范圍內，以防止絨毛結塊，影響絨毛的投放；上下極板間的電場(chǎng)強
度是由電壓和兩極板之間的距離決定的，植絨纖維在電場(chǎng)力的作用下做高速運動(dòng)并垂直植入膠粘劑中，電場(chǎng)強度的大小會(huì )影響到絨毛植入膠粘劑中的深度，典型的植絨電場(chǎng)強度為25~35kv/cm。
2.7植絨膠的固化
植絨膠的固化對最終產(chǎn)品的性能影響較大，若固化不充分，在后續工藝中很可能導致植絨面絨毛被壓倒，影響產(chǎn)品的性能和外觀(guān)。
影響固化的因素主要有固化槽的長(cháng)度、生產(chǎn)線(xiàn)速度和固化的溫度。較長(cháng)的生產(chǎn)線(xiàn)對植絨膠的固化起著(zhù)關(guān)鍵性的作用，但是相對來(lái)說(shuō)也會(huì )增加成本。國內大多數密封條廠(chǎng)家生產(chǎn)線(xiàn)的現狀為固化槽的長(cháng)度16-24m，生產(chǎn)線(xiàn)速度8-10m/min。但是隨著(zhù)密封條廠(chǎng)家對生產(chǎn)效率的追逐，生產(chǎn)線(xiàn)速度逐漸被提高，在固化槽長(cháng)度不變的情況下，相對來(lái)說(shuō)膠條的固化時(shí)間減少，從而影響植絨膠的固化。針對這種情況，最好適當提高固化溫度，加快固化速率，但是固化溫度不應超過(guò)植絨纖維的熔點(diǎn)，否則要造成絨毛燒焦；另外，加入適當的催化劑也可加快植絨膠的固化速度。
3、性能測試
在評價(jià)密封條植絨的性能時(shí)，不同的汽車(chē)主機廠(chǎng)采用的標準不一，通常要測試的性能有植絨膠干膜厚度、植絨纖維排列狀態(tài)、干膜耐磨性、濕膜耐磨性、粘接力等性能。干膜厚度通常借助于高倍數字顯微鏡測量，同時(shí)通過(guò)數字顯微鏡還可以觀(guān)察植絨纖維的排列狀態(tài)(見(jiàn)圖3)。耐磨性能的測試標準較多，大眾汽車(chē)主要采用金屬磨頭，磨頭的負重、曲率半徑依據具體產(chǎn)品而定；通用汽車(chē)則主要采用金屬圓形磨頭。對于基材與植絨膠之間粘接力的測試方法，主要是采用密封石蠟或熱熔膠，加熱熔融后借助于模具澆注在植絨面上，冷卻后測試90℃剝離強度，來(lái)表征其粘接力。
4、結語(yǔ)
在汽車(chē)行業(yè)飛速發(fā)展的今天，汽車(chē)密封條的生產(chǎn)也亟需進(jìn)一步改善，植絨工藝需進(jìn)一步優(yōu)化，盡可能確保每一個(gè)影響因素的干擾降到最低。相應的設備應進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，如等離子處理的能力、植絨室的控制條件等等。作為植絨的重要材料，植絨膠也需要進(jìn)一步改進(jìn)，開(kāi)發(fā)單組分、環(huán)保型、快速固化的植絨膠是必然的發(fā)展趨勢。
