三元乙丙橡膠汽車玻璃導(dǎo)槽密封條3種摩擦層的性能研究

王海軍，楊 芬

（山東駿昂新材料科技有限公司，山東 德州 253300）

汽車玻璃導(dǎo)槽密封條是汽車非常重要的功能件，對車窗玻璃起到密封與導(dǎo)向的作用。汽車車窗玻璃是活動比較頻繁的部件，玻璃上升和下降時直接與玻璃導(dǎo)槽密封條磨擦，要求后者具有良好的耐磨性能和較小的摩擦阻力。車窗玻璃進(jìn)行上升和下降的活動時，玻璃導(dǎo)槽密封條摩擦阻力越小，玻璃運動越順暢，摩擦因數(shù)越小；車窗玻璃多次數(shù)的重復(fù)上升和下降活動，形成對玻璃導(dǎo)槽密封條的磨耗，其耐磨性能是保證玻璃長時間有效運行的前提條件[1]。

汽車玻璃導(dǎo)槽密封條的基體材料有三元乙丙橡膠（EPDM）、熱塑性彈性體和聚氯乙烯等。EPDM綜合性能優(yōu)異，具有優(yōu)良的耐老化性能、抗紫外線、耐高低溫性能和突出的耐酸堿性能，環(huán)境適應(yīng)性強，彈性和抗永久變形性能優(yōu)良[2]，目前為橡膠汽車玻璃導(dǎo)槽密封條選用較多的基體材料。橡膠汽車玻璃導(dǎo)槽密封條的玻璃摩擦層有植絨、噴涂、聚乙烯（PE）條復(fù)合3種工藝處理方式[3-4]。

本工作以邵爾A型硬度為80度的EPDM為基體材料，分別以植絨、噴涂、PE條復(fù)合3種摩擦層制備橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條，并對玻璃導(dǎo)槽密封條3種摩擦層的耐磨性能和摩擦阻力進(jìn)行探討。

1 實驗

1.1 主要設(shè)備和儀器

90P-20D-WS型擠出機，廣州諾通機械有限公司 產(chǎn) 品；JWL-10T-X 和JRL-27T-X 型 硫 化 槽，保定巨龍微波能設(shè)備有限公司產(chǎn)品；4X2500MM型等離子處理設(shè)備，上海瀚笙等離子技術(shù)有限公司產(chǎn)品；ZHF-A型在線植絨倉，寧波江北通立塑料機械設(shè)備有限公司產(chǎn)品；噴涂倉，浙江百納橡塑設(shè)備有限公司產(chǎn)品；CMM-20E型汽車密封件鍍涂層測量儀，上海長方光學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品；MXD-01型摩擦系數(shù)儀，濟(jì)南蘭光機電技術(shù)有限公司產(chǎn)品；QY411A型汽車密封條耐磨儀，常州第二紡織機械有限公司產(chǎn)品。

1.2 試樣制備

橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條試樣在橡膠擠出硫化生產(chǎn)線上完成。

植絨工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條采用在線靜電植絨工藝，橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條植絨面等離子處理后進(jìn)行植絨，植絨膠為丙烯酸酯膠粘劑，絨毛材料為增強錦綸，規(guī)格為0.5 mm×2.7 dtex。

噴涂工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條采用在線噴涂工藝，橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條磨擦面等離子處理后進(jìn)行噴涂，噴涂材料為單組分的水基聚氨酯涂層，涂層厚度為18～22 μm。

PE條復(fù)合工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的復(fù)合工藝為：EPDM經(jīng)擠出機擠出后，與PE條在口型模具內(nèi)復(fù)合。PE條采用專用改性耐磨耐高溫PE材料，厚度為0.28 mm。

植絨、噴涂、PE條復(fù)合3種工藝的摩擦層材料各選擇行業(yè)內(nèi)兩個知名品牌產(chǎn)品，分別在橡膠擠出硫化生產(chǎn)線上進(jìn)行橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條型條的擠出硫化成型，其斷面結(jié)構(gòu)和尺寸符合圖紙要求，各截取2 m型條作為試樣備用，玻璃導(dǎo)槽密封條斷面如圖1所示。

圖1 橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條斷面示意Fig.1 Section of rubber glass guide sealing strip

橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條試樣制備42件，按植絨、噴涂、PE條復(fù)合3種工藝2個廠家摩擦層材料進(jìn)行分組，共6組，各組試樣均取自同一連續(xù)擠出的型條，編號分別為A和B（植絨工藝），C和D（噴涂工藝），E和F（PE條復(fù)合工藝）。各組試樣7個，長度均為200 mm，寬度為橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條底座摩擦層的最大可能寬度（見圖1），其中1個試樣用于摩擦因數(shù)試驗，3個試樣用于干磨耗試驗，3個試樣用于濕磨耗試驗，各組內(nèi)的試樣編號依次為1—7。

1.3 試驗方法

試驗前，將試樣置于標(biāo)準(zhǔn)試驗室環(huán)境[溫度：（23±2） ℃，濕度：50%±5%]內(nèi)16 h進(jìn)行狀態(tài)調(diào)節(jié)。觀察試樣摩擦層外觀，確保符合要求：植絨橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的植絨面植絨均勻，表面清潔，無膠粘劑殘留等污跡，無絨毛脫落、基材裸露；噴涂橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的噴涂表面色澤均勻，手感光滑，無明顯掉片、劃痕，無涂層脫落；PE條復(fù)合橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的外觀無雜質(zhì)、氣泡、裂紋、劃痕，復(fù)合緊實、直順、平滑。

噴涂工藝試樣在進(jìn)行摩擦因數(shù)與磨耗試驗前檢測涂層厚度，在C和D兩組試樣中各抽取3個試樣，切取1～1.5 mm厚的試片采用CMM-20E型汽車密封件鍍涂層測量儀進(jìn)行檢測[5]，切取時保證試片的橫斷面垂直于涂層表面，確保涂層厚度符合要求。

摩擦因數(shù)采用MXD-01型摩擦系數(shù)儀按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定，利用摩擦力與摩擦因數(shù)成正比關(guān)系，通過采用測試摩擦因數(shù)的方法反映橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦阻力。

磨耗試驗采用帶計數(shù)器的QY411A型汽車密封條耐磨儀按照GB/T 21282—2007《乘用車用橡膠密封條》附錄B和QC/T 642—2000《車輛用植絨密封條磨損試驗方法》進(jìn)行，選用玻璃磨頭（見圖2），磨頭的R角采用研磨加工，摩擦部端面用150#砂輪研磨倒圓。試驗往復(fù)運動行程100 mm，頻率60次·min-1，玻璃磨頭加載荷1 kg，1個往復(fù)為1個磨損周期（次）。干磨耗試驗每磨耗2 000次觀察1次磨損情況；濕磨耗試驗先將試樣浸入室溫清潔水中1 h，取出進(jìn)行試驗，每磨耗2 000次觀察1次磨損情況，同時加入2 mL左右的清潔水。

圖2 玻璃磨頭示意Fig.2 Glass grinding head

2 結(jié)果與討論

2.1 涂層厚度

對噴涂工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條C，D兩組試樣 抽 樣 檢 測 涂 層 厚 度，C1，C2，C5，D1，D4，D5六個試樣的涂層厚度分別為19.23，18.92，18.75，21.75，22.02和21.96 μm，均在18～22 μm之間，符合要求，且試樣同類材質(zhì)涂層厚度均勻。

2.2 摩擦因數(shù)

對橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的植絨工藝試樣A1和B1，噴涂工藝試樣C1和D1，PE條復(fù)合工藝試樣E1和F1進(jìn)行干、濕摩擦因數(shù)測試，測得靜、動摩擦因數(shù)，結(jié)果如表1所示。

表1 橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦因數(shù)Tab.1 Friction coefficient of rubber glass guide sealing strip

從表1可以看出，植絨工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦因數(shù)較大，噴涂工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦因數(shù)次之，PE條復(fù)合工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦因數(shù)最小。說明植絨工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦阻力相對較大，PE條復(fù)合工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦阻力相對較小。

2.3 耐磨性能

2.3.1 干耐磨性能

分別對橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的植絨工藝試樣A2—A4和B2—B4、噴涂工藝試樣C2—C4和D2—D4、PE條復(fù)合工藝試樣E2—E4和F2—F4進(jìn)行干磨耗試驗。

植絨工藝試樣A2—A4和B2—B4均進(jìn)行了2.4×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣均壓痕明顯，部分絨毛脫落，無基材裸露。

噴涂工藝試樣C2進(jìn)行了1.9×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣端部輕微磨損；試樣C3進(jìn)行了2.1×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣端部輕微磨損；試樣C4進(jìn)行了2.0×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣端部輕微磨損；試樣D2—D4進(jìn)行了2.4×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣均存在輕微壓痕，無磨損。

PE條復(fù)合工藝試樣E2—E4和F2—F4均進(jìn)行了2.4×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣均存在輕微壓痕，無磨損。

植絨、噴涂和PE條復(fù)合3種工藝的橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的干磨耗試驗結(jié)果均滿足或高于國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中PE條復(fù)合工藝試樣的干耐磨性能更優(yōu)。

2.3.2 濕耐磨性能

分別對橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的植絨工藝試樣A5—A7和B5—B7，噴涂工藝試樣C5—C7和D5—D7，PE條復(fù)合工藝試樣E5—E7和F5—F7進(jìn)行濕磨耗試驗。

植絨工藝試樣A5—A7均進(jìn)行了2.4×104次試驗、試樣B5進(jìn)行了2.1×104次試驗、試樣B6進(jìn)行了2.3×104次試驗、試樣B7進(jìn)行了2.2×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣均壓痕明顯，部分絨毛脫落，無基材裸露。

噴涂工藝試樣C5和C6進(jìn)行了1.8×104次試驗、試樣C7進(jìn)行了1.9×104次試驗、試樣D5進(jìn)行了2.4×104次試驗、試樣D6進(jìn)行了2.3×104次試驗、試樣D7進(jìn)行了2.2×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣均端部輕微磨損。

PE條復(fù)合工藝試樣E5—E7和F5—F7均進(jìn)行了2.4×104次試驗，試驗結(jié)束后試樣均存在輕微壓痕，無磨損。

植絨、噴涂和PE條復(fù)合3種工藝的橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的濕磨耗試驗結(jié)果均滿足或高于國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中PE條復(fù)合工藝試樣的濕耐磨性能更優(yōu)。

對比干、濕耐磨性能發(fā)現(xiàn)，橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的濕耐磨性能均遜于干耐磨性能。此外，噴涂工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的耐磨性能與涂層厚度有關(guān)。

3 結(jié)論

（1）植絨工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦因數(shù)較大，噴涂工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦因數(shù)次之，PE條復(fù)合工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦因數(shù)最小，說明植絨工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦阻力相對較大，PE條復(fù)合工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的摩擦阻力相對較小。

（2）植絨、噴涂和PE條復(fù)合3種工藝的橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的干、濕磨耗結(jié)果均滿足或高于國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（3）橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的濕耐磨性能遜于干耐磨性能，PE條復(fù)合工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的干、濕耐磨性能均優(yōu)異。

（4）噴涂工藝橡膠玻璃導(dǎo)槽密封條的耐磨性能與涂層厚度有關(guān)，合理的涂層厚度為18～22 μm。