一種汽車密封條及制備方法
【專利摘要】一種汽車密封條及制備方法，它由密封部位和U型裝配部位構成，所述U型裝配部位由高硬度橡膠制成，所述高硬度橡膠的硬度≥邵爾95A。本發明所述汽車密封條的U型裝配部位摒棄了傳統技術芯部剛帶和橡膠層的復合結構，采用具有高硬度的橡膠材料直接擠出成型，使密封條產品重量減輕且工藝性大大提高。為使密封條的U型裝配部位達到裝配要求和使用要求，本發明開發一種專用于制作密封條U型裝配部位的橡膠材料，上述橡膠材料保證了密封條的U型裝配部位具備超高硬度、超高剛性、良好的彈性和優良的加工性能，使密封條產品具有輕量化、環保化、工藝簡單、優良率高等優點。
【專利說明】一種汽車密封條及制備方法【技術領域】
[0001]本發明涉及一種橡膠制品，特別是用于汽車車身門框、車門、行李箱等部位的汽車密封條及制備方法。
【背景技術】
[0002]汽車密封條安裝于汽車車身門框、車門、行李箱、機艙內等部位，汽車在關閉狀態下，通過與密封條之間的貼合作用起到密封的作用，防止外部的風、雨及塵土等有害物質侵入車內，減少汽車在行駛中門、窗、行李箱、機艙蓋等部位產生的振動，保持車內清潔性和舒適性及精致感。用于機艙內的密封條主要起到防塵、防水等作用，避免水和塵土侵蝕發動機內，對發動機和其它機艙內產品起到保護作用。密封條在汽車上的裝配方式有鋼帶固定、釘扣卡接、膠帶粘接等方式，其中，鋼帶固定方式采用復合型密封條。復合型密封條的斷面具有密封部位和U型裝配部位，如圖1所示，其中U型裝配部位2將橡膠層2-2包覆在剛帶2-1上，通過U型裝配部位卡 接在車身鈑金突起部位，通過剛帶的高剛性使復合密封條卡接在車身鈑金上保證長時間內不會脫落，通過橡膠層達到密封效果。隨著能源的緊缺和保護環境的需求，汽車輕量化越來越成為汽車工業發展的優先方向，因此汽車密封條的輕量化設計也成為該行業急需解決的技術難題。復合密封條的芯材剛帶分為鋼質、鋁質、鋼絲編織等金屬材質，優點是剛性大、卡接性強；缺點是:1.由于金屬芯材的使用，使復合密封條產品整體重量偏高，不符合汽車輕量化和環保化的發展趨勢和要求；2.使用金屬芯材的復合密封條在擠出過程中需要對芯材進行彎曲成型,成型工藝復雜,工藝要求較高,導致產品成本增加且優良率較低。
【發明內容】
[0003]本發明用于克服已有技術的缺陷，提供一種密封條U型裝配部位以單一高硬度橡膠替代剛帶橡膠復合結構的汽車密封條及制備方法。
[0004]本發明所稱問題是由以下技術方案解決的:
一種汽車密封條，它由密封部位和U型裝配部位構成，其特別之處是:所述U型裝配部位由高硬度橡膠制成，所述高硬度橡膠的硬度>邵爾95A。
[0005]上述汽車密封條，所述高硬度橡膠包括下述質量份的原料:三元乙丙橡膠X-401030-40，三元乙丙橡膠4045M 70-80，高苯乙烯HS-860 10-15，酚醛樹脂PN160 5_7，活性氧化鋅6-8，硬脂酸2-3，防焦劑CTP-80 0.2-0.4，流動助劑D4A 1-3，分散劑4-8，炭黑N55030-40，炭黑 N774 140-150，石蠟油 R-2291 16-20，吸濕劑 CaO 4-6，硫磺 S-80 1.8-2.8,促進劑 3.5-7.5。
[0006]上述汽車密封條，所述分散劑由分散劑WB16和分散劑L-24組成，其中分散劑WB16為2-4質量份，分散劑L-24為2-4質量份；所述促進劑由促進劑BZ-75、促進劑CBS-75、促進劑ETU-75、促進劑DTDM-80、促進劑MBT-75組成，其中，促進劑BZ-75為0.5-1質量份，促進劑CBS-75為1-2質量份，促進劑ETU-75為0.5-1質量份，促進劑DTDM-80為0.5-1.5質量份、促進劑MBT-75為1-2質量份。
[0007]上述汽車密封條制備方法，它包括U型裝配部位膠條制備、密封部位膠條制備及汽車密封條共擠、汽車密封條硫化、汽車密封條裁斷等工序，所述U型裝配部位膠條制備工序按照下述步驟進行:
a.配料:按照U型裝配部位配比稱取各原料；
b.一段混煉:使用密煉機,先按配比量加入原料中的三元乙丙橡膠X-4010、三元乙丙橡膠4045M，高苯乙烯HS-860、酚醛樹脂PN160、活性氧化鋅、硬脂酸、防焦劑CTP-80、流動助劑D4A和配比量十分之一的硫磺混煉60s ;然后加入炭黑N550、炭黑N774，石蠟油R-2291混煉至125°C排氣；再次混煉至150°C排膠，使用開煉機將混煉膠料壓片，經過風冷線冷卻后裁片儲存待用；
c.二段混煉:使用密煉機將一段混煉膠料混煉60s，然后加入吸濕劑CaO、促進劑和余量硫磺混煉至80°C排膠，使用開煉機進行壓片、出條。
[0008]上述汽車密封條制備方法，所述密封條共擠工序，使用橡膠螺桿擠出機將U型裝配部位膠條和密封部位膠條經復合共擠形成汽車密封條的半成品件，擠出速度10m/min ；
所述硫化工序，將半成品件使用五段微波熱風硫化爐進行硫化，前兩段時微波加熱風形式，后三段為純熱風形式，各段溫度為230°C /230°C /240°C /250°C /250°C ；
所述裁斷工序，將硫化后產品件經過冷卻后按產品需求尺寸進行裁斷。
[0009]本發明產品汽車密封條由密封部位和U型裝配部位構成，為減輕密封條的整體重量并提高工藝性能，所述密封條的U型裝配部位摒棄了傳統技術芯部剛帶和橡膠層的復合結構，采用具有高硬度的橡膠材料直接擠出成型，使密封條產品重量減輕且工藝性大大提高。為使密封條的U型裝配部位達到裝配要求和使用要求，本發明開發一種專用于制作密封條U型裝配部位的橡膠材料，該橡膠材料選用超低門尼的EPDM x-4010并用低門尼的EPDM 4045M為主要原料，可以賦予混煉膠良好的混煉加工性能和擠出加工性能，避免高填充體系造成混煉膠門尼值升高；增硬體系選用高苯乙烯、熱塑性酚醛樹脂和炭黑作為添加劑，高苯乙烯、酚醛樹脂可以很好的彌補炭黑對硬度提升的缺陷并賦予混煉膠良好的混煉加工性能；選用分散劑WB16和流動助劑D4A改善膠料的混煉加工性能和擠出流動性能；添加少量硫磺S-80并用少量CTP-80防止混煉膠加工過程中炭黑焦燒的風險；選用補強性炭黑N774作為主填充補強劑。上述原料的優選配比保證了密封條的U型裝配部位的具備超高硬度O邵爾95A)、超高剛性、良好的彈性和優良的加工性能，使密封條產品具有輕量化、環保化、工藝簡單、優良率高等優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0011]圖1是現有汽車密封條斷面圖；
圖2是本發明汽車密封條斷面圖。
[0012]圖中各標號清單為:1、密封部位，2、U型裝配部位，2-1、剛帶，2-2、橡膠層。
【具體實施方式】
[0013]本發明產品關鍵改進在于將復合型汽車密封條的U型裝配部位由單一高硬度橡膠替代剛帶橡膠復合結構，從而降低了密封條的整體重量、提高工藝性和產品質量。本發明產品斷面如圖2所示，它由密封部位I和U型裝配部位2構成，其密封部位I采用現有技術的海綿橡膠，U型裝配部位2由高硬度橡膠制成。U型裝配部設有U型卡槽，U型卡槽每個側邊的內側設有唇邊，唇邊和U型卡槽呈一定角度，唇邊厚度尺寸A為2mm，該厚度較現有產品唇邊厚0.2-0.5_，U型卡槽的每個側邊厚度尺寸B為3.5 _，該厚度較現有產品卡槽側邊厚0.2-0.5mm。增加U型裝配部位側邊和唇邊的厚度，主要是使其具有更高的夾持力，防止產品取消剛帶后，長時間裝配出現脫落現象。U型裝配部位卡接在車門鈑金上時，需要至少> 60N的插拔力才能保證長時間的卡接可靠性，保證密封條長時間的裝配有效性，不至于產生密封條發生裝車后脫落的失效問題。U型裝配部位的剛性和橡膠材料的硬度呈正比關系，經過反復試驗驗證，只有橡膠材料硬度在達到邵爾95A以上才能滿足卡接力的要求。
[0014]為了得到硬度在95A以上的高硬度橡膠材料，本發明所述高硬度橡膠材料的原料配比如下:
生膠原料包括超低門尼粘度(≤10 11^(1+4)125°0的三元乙丙橡膠乂-4010 30-40質量份。三元乙丙橡膠X-4010相比于天然膠和其他生膠有良好的耐老化性能，用于原料配方中可以不用添加防老劑即可達到優良的耐熱老化、耐臭氧老化和耐天候性老化性能。而橡膠提高硬度的主要方法是填充炭黑等補強劑，但是炭黑填充量的增加會導致混煉膠門尼粘度的急劇提高，如果使用高門尼的生膠再填充大量的補強劑，則會造成混煉膠門尼粘度太高，在后序擠出工藝中擠出困難或造成無法使用，因此采用普通的三元乙丙橡膠生膠無法滿足工藝的要求。而超低門尼粘度的三元乙丙橡膠X-4010門尼粘度值很低，填充大量炭黑后混煉膠門尼不會太高，能夠保持良好的擠出加工性能。但是超低門尼粘度的三元乙丙橡膠X-4010分子鏈也較短，會導致擠出產品的交聯密度降低，產品強度相應也會較低，不能滿足產品基本性能要求，因此在配方中并用部分的低門尼(42ML(1+4)125°C)三元乙丙橡膠4045M 70-80質量份 ，來提高膠料的強度，且門尼又不會升高太多。
[0015]原料配比中以炭黑N550、炭黑N774作為填充補強劑。密封條通用填充炭黑為炭黑N550，但N550炭黑粒徑較小，填充后混煉膠門尼值升高較快，因此本方案采用半補強型炭黑N774部分代替N550作為填充補強劑應用，使混煉膠門尼值較低，擠出加工性能優異。但為保證膠料常規物理性能，并用部分N550作為補強劑使用，以提高產品常規強度。原料配比中炭黑N550為30-40質量份，炭黑N774為140-150質量份。
[0016]單純使用炭黑作為增硬劑并不能使產品硬度達到要求，且炭黑填充量過大會造成門尼值的急劇升高，擠出加工性能喪失。為解決此問題，本發明采用添加高苯乙烯和酚醛樹脂來提高橡膠材料的硬度，高苯乙烯是一種熱塑性塑料，本體硬度高，填充至配方中后可以很好的調高產品的硬度，且由于其具有熱塑性的特性，混煉膠在高溫下門尼值會降低，因此賦予混煉膠良好的加工性能。但是單純使用高苯乙烯作為增硬劑又會導致產品的壓縮永久變形性能變差，因為高苯乙烯是塑料材質，添加入配方中后就會造成產品硫化后彈性變差，壓縮永久變形性能差，因此并用部分熱塑性酚醛樹脂來作為增硬劑，熱塑性酚醛樹脂具有熱塑性的特性，在高溫下呈現粘彈性狀態，在低溫下又呈現固態，而且能夠很好的提高產品硬度，因此可以作為優選的增硬劑配合使用。原料配比中高苯乙烯HS-860為10-15質量份，酚醛樹脂PN160為5-7質量份。高苯乙烯和酚醛樹脂的添加配比是通過反復試驗得出的，高苯乙烯和酚醛樹脂的添加量過大則會造成橡膠彈性喪失,密封條的密封性能也會喪失；如果添加過少則增硬效果不明顯，因此選擇合適的配合量很重要，本技術方案通過實際驗證，加入上述合適的用量的增硬劑，既提高了產品硬度，同時又保證了膠料具有良好的彈性和壓縮永久變形性能。
[0017]原料配比中使用高閃點石蠟油R-2291 16_20質量份作為增塑劑，改善膠料混煉加工性。石蠟油在橡膠配方中的作用主要是起到塑化作用，增加橡膠在混煉過程中的加工性能，但是普通石蠟油的閃點過低(220°C左右)，而現在密封條的擠出硫化溫度普遍已經提升至250°C左右，因此常規石蠟油在擠出硫化過程中，石蠟油中的低分子物質會在高溫下揮發，進而會產生大量的油煙等氣體，污染生產環境，且對人體有毒害作用，而高閃點石蠟油R-2291的閃點可以達到260°C以上，避免了硫化過程中低分子物質的析出和產生，大大減少了過程中油煙和有害物質的產生。
[0018]原料配比中添加入硫磺S-80和防焦劑CTP-80可以很好的防止高填充膠料的炭黑焦燒問題；原料配比中添加分散劑和流動助劑，可以很好的改善膠料在混煉過程中的炭黑分散性和擠出流動性；原料配比中使用活性氧化鋅和硬脂酸作為活性劑，可以提高膠料的硫化速度和活性。
[0019]以下給出幾個本發明制作汽車密封條U型裝配部位高硬度橡膠原料配比實施例(原料單位KG)，及以所述實施例原料制作的密封條U型裝配部位的性能:
【權利要求】
1.一種汽車密封條，它由密封部位和U型裝配部位構成，其特征在于:所述U型裝配部位由高硬度橡膠制成，所述高硬度橡膠的硬度>邵爾95A。
2.根據權利要求1所述的汽車密封條，其特征在于:所述高硬度橡膠包括下述質量份的原料:三元乙丙橡膠X-4010 30-40，三元乙丙橡膠4045M 70-80，高苯乙烯HS-86010-15，酚醛樹脂PN160 5-7，活性氧化鋅6-8，硬脂酸2-3，防焦劑CTP-80 0.2-0.4，流動助劑 D4A 1-3，分散劑 4-8，炭黑 N550 30-40，炭黑 N774 140-150，石蠟油 R-2291 16-20，吸濕劑 CaO 4-6，硫磺 S-80 1.8-2.8，促進劑 3.5-7.5。
3.據權利要求2所述的汽車密封條，其特征在于:所述分散劑由分散劑WB16和分散劑L-24組成，其中分散劑WB16為2-4質量份，分散劑L-24為2-4質量份；所述促進劑由促進劑BZ-75、促進劑CBS-75、促進劑ETU-75、促進劑DTDM-80、促進劑MBT-75組成，其中，促進劑BZ-75為0.5-1質量份，促進劑CBS-75為1-2質量份，促進劑ETU-75為0.5-1質量份，促進劑DTDM-80為0.5-1.5質量份、促進劑MBT-75為1_2質量份。
4.據權利要求1或2或3所述的汽車密封條制備方法，它包括U型裝配部位膠條制備、密封部位膠條制備及汽車密封條共擠、汽車密封條硫化、汽車密封條裁斷等工序，其特征在于:所述U型裝配部位膠條制備工序按照下述步驟進行: a.配料:按照U型裝配部位配比稱取各原料； b.一段混煉:使用密煉機,先按配比量加入原料中的三元乙丙橡膠X-4010、三元乙丙橡膠4045M，高苯乙烯HS-860、酚醛樹脂PN160、活性氧化鋅、硬脂酸、防焦劑CTP-80、流動助劑D4A和配比量十分之一的硫磺混煉60s ;然后加入炭黑N550、炭黑N774，石蠟油R-2291混煉至125°C排氣；再次混煉至150°C排膠，使用開煉機將混煉膠料壓片，經過風冷線冷卻后裁片儲存待用； c.二段混煉:使用密煉機將 一段混煉膠料混煉60s，然后加入吸濕劑CaO、促進劑和余量硫磺混煉至80°C排膠，使用開煉機進行壓片、出條。
5.據權利要求4所述的汽車密封條制備方法，其特征在于:所述密封條共擠工序，使用橡膠螺桿擠出機將U型裝配部位膠條和密封部位膠條經復合共擠形成汽車密封條的半成品件，擠出速度10m/min ； 所述硫化工序，將半成品件使用五段微波熱風硫化爐進行硫化，前兩段時微波加熱風形式，后三段為純熱風形式，各段溫度為230°C /230°C /240°C /250°C /250°C ； 所述裁斷工序，將硫化后產品件經過冷卻后按產品需求尺寸進行裁斷。
【文檔編號】C08K3/22GK103804802SQ201410069829
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年2月28日 優先權日:2014年2月28日
【發明者】柳延波, 王中國, 郝偉剛, 李漫 申請人:長城汽車股份有限公司