專利名稱：在scf擠壓系統上使用超高分子量聚乙烯制造密封條的方法
在SCF擠壓系^h^超高^f量聚乙雕隨密封條的力法相關申請的相互參考本申請根據35 U.S.C.S119(a)條款要求2008年6月4日申請的申請號為 10-2008-0052679的韓國專利申請的優先權，其所有內容在此并入作為參考。駄領域本發明涉及一種通過加工超高分子量聚乙烯(ultra high molecular weight polyethylene, UHMWPE)制備汽車密封條(weatheretrip)的方法，超高分子量 聚乙烯(UHMWPE)可以替代在制備常規密封條時使用的金屬支架(metal support)o背景絲隨著強調環境重要性的當前趨勢，對開發重量輕、可再回收的材料的需求 日益增加。汽車工業也不例外。密封條是車輛部件之一，其用于防止灰塵、水和其他外部物質進入車輛。 通常，出于防7ja郎高音的目的，密封條與車身凸緣元件(flange member)相結 合。它還在汽車部件之間接觸時作為緩沖材料。圖1顯示了常規密封條的形狀和密封條內金屬支架的位置。如圖1所示， 裝備在常規汽車凸緣中的密封部件包括管狀元件(tube member, 10)和托架元 件(carriermember, 20)。管狀元件(10)安置成與門框、車門面板(12)和門 內飾(doortrim)接觸。托架元件(20)支撐管狀元件，并且無論凸緣元件是何 形狀均有助于部件的插入和分離。托架元件(20)包括金屬支架(21)、突出部 (protrusion, 22)和夾持器(gripper， 23)。金屬支架(21)保持密封部件的橫 截面形狀，并將其穩定地固定在所需位置。突出部(22)將密封部件引導至所 需方向，并有助于其固定于所需位置。夾持器(23)位于密封條與車身連接部 分上，使得其與凸緣接觸，以防止密封部件與車身分離。凸緣(25)構造成包 括多個面板(panel),其取決于車身區域而變化。廣泛應用于制備密封條的材料之一是三元乙丙(ethylene-propylene-diene-poly-methylene， EPDM)硬化(vulcanized)橡膠或聚氯乙烯(PVC)。但是，^fflEPDM硬化橡膠制備密封條的方法有缺陷。例如，擠壓產品的 轉角處或端部需要分離加工成形，這是包括了使用橡膠壓±央機(rubberpress)的 復雜過程。相對于EPDM混合物在室溫下的粘性的壓制加工性能 (press-processability)根據外M^而非常敏感。因此，加工性能隨季節而不同， 引起制品失效。橡膠壓i央機消耗大量的能量，以壓制粘性含鉛橡膠。此外，模 板的運輸速度低，這增加了人力的時間。EPDM材料需要交聯，這需要很長的 加工線和巨大的空間。由于其是交聯的，很難再回收，從而增加了經濟損失并 造成環境問題。此外，由于金屬支架的重量沉重，密封條的重量和制造成本均 增加。因此，迫切需要開發重量輕、且可再回收的密封條，以解決上述問題。
技術背景部分中公開的上述信息僅用于增強對發明背景的理解，從而其可 以包含不構成該國 領域普通技術人員已經知曉的現有技術的信息。發明內容為解決上述問題，本發明旨在提供一種易于再回收的密封條，其具有諸如 重量輕和防火性優秀的優異性能，并且過防必卜部損害而提高產品質量。本發明涉及一種制備密封條的方法，其包括以下步驟將UHMWPE引入 用于成型UHMWPE的擠壓機(extruder)中；將用于成型UHMWPE的擠壓機 中的UHMWPE熔化，并通過設置在用于成型UHMWPE的擠壓機中的模頭 (die)將UHMWPE成型為"c"形；將具有交聯引發的橡膠特性(rubbeiyproperty) 的可熱加工(thermally processable)的固體TPV引入用于成型固體TPV的擠壓 機，并將用于成型固體TPV的擠壓機中的固體TPV熔化；將具有交聯引發的 橡膠特性的可熱加工的海綿狀(sponge-like) TPV引入用于成型海綿狀1PV的 擠壓機，并將用于成型海綿狀TPV的擠壓機中的海綿狀TPV熔化；將超臨界 流體(SCF)引入用于成型海綿狀TPV的擠壓機中，并將海綿狀TPV和SCF 均勻混合并分散；在用于成型固體和海綿狀TPV的擠壓機的擠壓頭(extrusion head)中，將't"形UHMWPE、包括均勻分散的超臨界流體的海綿狀、完全硬 化(vulcanized)的TPV、和完全硬化的固體熔化的TPV共擠出(co-exthude);和通過設置在擠壓頭中的專用模頭(exclusive die)將共擠出的密封條輸送到外 部。,地，該方法可以進一步包括在整型模具(sizing mold)中整理(finish) 共擠出的密封條的步驟。優選地，該方法可以進一步包括在冷卻箱(cooling tank)中y轉卩經整理的 密封條的步驟。SCF糊,定性例子為氮(N2)。本文所用的術語"輔(vehicle)"、"車用"或其它類似術語理解成包 繩 常的機動車輛，例如載客車輛，包^I動型多功能車(SUV)、公共汽車、卡車、 各種商用車輛，包括各種船只和船舶的水運工具，航空器和類似物，并包括混 合動力車輛、電動車輛、插入式(plug-in)混合電動車輛、氫動力車輛和其它代用燃料車輛(例如，源自石油以外的資源的燃料)。如本文所述，混合動力車輛(hybridvehicle)是具有兩種或更多種動力源的 車輛，例如汽油動力和電動動力。本發明的以上和其他特征在下文中論述。
現在參考附圖中圖示的某些示范性實施方式對本發明的上述和其它特征進 行詳細說明，下文中實施方式僅僅為了圖示而給出，從而不^f本發明進行限 制，其中圖1顯示了常規密封條的形狀和密封條中金屬支架的位置；圖2顯示了根據本發明的用于汽車密封條的擠壓系統(extrusionsystem);圖3顯示了根據本發明的擠壓頭；圖4示意性顯示了iW使用SCF擠壓系統和UHMWPE制備汽車密封條的 方法；圖5顯示了根據本發明實施方式的方法制造的密封條實例的橫截面；禾口 圖6顯示了根據本發明實施方式的方法制造的另一個密封條實例的橫截面。 圖中弓l用的附圖標記包括參考以下進一步描述的部件 10:管狀元件 12:車門面板20:托架元件 21:金屬支架22:突出部 23:夾持器25:凸緣 30: UHMWPE材料31:固體TPV材料 32:海綿狀TPV材料33: SCF流體 34:擠壓頭35:模頭 36:用于成型UHMWPE的擠壓機37:專門用于成型UHMWPE的模頭38:整型模具 39: 7賴卩箱41:弓l入't"形UHMWPE材料的入口 43:引入完全硬化的固體j^[七TPV的入口44:引入包括均勻分散的超臨界流體的海綿狀、完全硬化的TPV的入口 45:用于成型固體TPV的擠壓機 46:用于成型海綿狀TPV的擠壓機應當理解到，所附的附圖并非必然是按比例的，其說明了本發明基本原理 的各種ttiM寺征的一定程度上簡化的代表。本文公開的本發明的具體設計特征， 包括，例如，具體大小、方向、位置和形狀將部分取決于具體的既定用途和使 用環境。具體實航式現在詳細參考本發明的，實施方式，其實施例在以下附圖中加以圖示， 其中對以的附圖標記通篇表示類似的部件。在下文對實施方式進行說明，以便 參照附圖解釋本發明。下文提供了通過使用SCF擠壓系統和UHMWPE制備汽車密封條的方法。 本發明涉及一種包括以下步驟的方法(1)將UHMWPE引入用于成型 UHMWPE的擠壓機中；(b)將用于成型UHMWPE的擠壓機中的UHMWPE 熔化，并通過設置在用于成型UHMWPE的擠壓機中的模頭將UHMWPE成型 為't"形；(c)將具有交聯弓I發的橡膠特性的可熱加工的固體TPV引入用于成 型固體TPV的擠壓機，并將用于成型固體TPV的擠壓機中的固體TPV熔化； (d)將具有交聯引發的橡膠特性的可熱加工的海綿狀TPV引入用于成型海綿狀 TPV的擠壓機，并將用于成型海綿狀TPV的擠壓機中的海綿狀TPV熔化；(e) 將SCF弓l入用于成型海綿狀TPV的擠壓機中，并將海綿狀TPV和SCF均勻混型固體和海綿狀TPV的擠壓機的擠壓頭中，將't"形 UHMWPE、包括均勻分散的超臨界流體的海綿狀、完全硬化的TPV、和完全硬 化的固體;lt^的TPV共擠出；和(g)通過設置在擠壓頭中的專用模頭(exclusive die)將共擠出的密封條輸送到外部。這些步驟的順序不足限于以上順序。例如， 步驟(c)可以在步驟(a)之前進行。圖2顯示了根據本發明的用于制造汽車密封條的擠壓系統。 地，SCF擠壓系統的平均顆粒尺寸為150-200 pm。 SCF擠壓系統可以 適當包括用于UHMWPE材料的成型擠壓機(36)和專用耐壓缸體(cylinder), 上述成型擠壓機包括專用模頭(37)，，專用耐壓缸體用于將UHMWPE材料 漸七，以適用于進行加工。UHMWPE材料具有優異的耐沖擊性、耐磨損性和抗化學性、強度和彈性。 它很難拉長和斷裂。UHMWPE的分子量為大約3,500,000-10，500，000g/mo1，其 遠高于其他常見聚合物的分子量(大約10,000-500，000 g/mo1)。具體地， UHMWPE在耐磨損性或耐沖擊性方面要優于或類似于鋼，而卻比鋼輕。 UHMWPE的密度是0.95，低于水的密度。盡管其重量輕(比常規金屬支架輕五 倍)，但由于其分子量高，UHMWPE表現出比鋼還好的強度。根據本發明，UHMWPE材料被弓I入擠壓機(36)中，并通過專用模頭(37) 被成型成'c:"形。與涉及金屬支架的常規方法相比，該方法顯著提高了辦生產 率，因為常規方法中需要進行預發泡(pre-foaming)和后發泡(post-foaming) 處理。它還顯著節省了能量成本，因為UHMWPE較輕。引入擠壓機(36)的UHMWPE被完^^像f七，以便適于成型。它可以在不 同的溫度下注模成型，從而通過減少循環時間來提高生產率。完全硬化的固體 TPV (TPV:熱塑性硬化橡膠(thermoplastic vulcanizate)， 31)材料和海綿狀、 完全硬化的TPV (TPV:熱塑性硬化橡膠，32)材料可以在無需硬化過程的情 況減少下由于原材茅射員失和成型損害而造成的毛邊(burr)的產生。用于成型TPV材料(31 、 32 )的擠壓機(45 、 46 )用來制備微孔(microcellular) 發泡密封條。擠壓機(45、 46)設置有擠壓頭(34)。擠壓頭設置有專用模頭(35)。用于成型海綿狀TPV (46)的擠壓機包J^用于均勻混合并分散SCF (33) 和TPV材料(32)的螺桿式(screw)耐壓缸體。也就是說，TPV材料(32) ffiii擠壓機(46)的料斗(hopper)引入，弓1入SCF，并在擠壓機(46)內將其完全混合。暴露于大氣壓力弓胞向夕卜膨脹。在此，SCF (33)被定義為溫度和壓力在其熱力學臨界點之上的任意物質， 其具有不同于常規氣體和流體的特定特征。臨界點表示物質可以汽液平衡存在 的最高^it和壓力。SCF的非限制例子是氮(N2)。泡沫通過將完全硬化的固體TPV (31)、海綿狀、完全硬化的TPV (32) 和SCF (33)均勻混合并分散而制備，與"c"形UHMWPE會合，并將其M專 用模頭(35)輸送到外部。輸送到外部的密封條可以在整形模具(38)中適當地整理成所需的形狀。 由此整理過的密封條可以在冷卻箱(39)中適當)ti卩。上述方法可在成批模式、連纟對莫式或半連續模式下進行。圖3顯示了根據本發明的擠壓頭。"c:"形UHMWPE材料經由設置在擠壓頭(41)中心區域的入口輸送至傳用 擠出模頭(35)，包括均勻分散的超臨界流體的海綿狀、完全硬化的TPV經由 入口 (43)輸送，而完全硬化的固體itJ七TPV經由入口 (44)輸送。因此，'t" 形UHMWPE、固體TPV和海綿狀TPV材f4t皮此接觸并三層共擠出(three-layer co-extrude)。混合物通過模頭(35)。盡管在擠壓機內不發生起泡，暴露于大氣 壓力引起海綿狀、完全硬化的TPV (32)禾口SCF (33)膨脹到外部。以下實施例闡述本發明，而無意限制本發明。 密封條的制造圖4顯示了使用±3^統制備汽車密封條的過程。如圖4所示，將UHMWPE引入用于成型UHMWPE的擠壓機(SIO)。擠 壓機缸體的溫度保持在19(TC。弓l入的UHMWPE三^H中后在擠壓機缸體內完 全m， Mil專用模頭(37)形成t"形，并輸送到擠壓頭(S20)。將具有交聯引發的橡膠特性的可熱加工固體TPV (31)引入用于成型固體 TPV的擠壓機(S30)。然后將具有交聯引發的橡膠特性的可熱加工的海綿狀固 體TPV (32)引入用于成型海綿狀TPV的擠壓機(S40)。將作為SCF的氮(N2， 33)引入用于成型海綿狀TPV的擠壓機(S50)。將混合物M:用于成型海綿狀 TPV的擠壓機(S60)。將"c"形UHMWPE、包括均勻分散的超臨界流體的海綿狀的、完全硬化的TPV和完全硬化的固體船七TPV在擠壓機(45、 46)的擠壓頭(34)中 出。 將由此獲得的共擠出的密封條通過擠壓頭(34)的專用模頭(35)輸送到 外部(S70)。輸送到外部的密封條在整形模具中整理(S80)。經整理的密封條在10。C的 冷卻箱中冷去卩(S90)。圖5顯示了通過圖4所示的方法制造的密封條的橫截面。附圖標記50、 51 和52分別表示t"形UHMWPE、海綿狀發泡TPV和固體TPV。圖6所示為根據圖4所述方法制備的另一個密封條的橫截面。附圖標記60， 61，和62分別表示'C"形UHMWPE、海綿狀發泡TPV和固體TPV。如上戶腿，在制備密封條時^頓可再回收的TPV材料減少了廢品的產生， 并且泡沫材料的發展減少了所使用原材料的數量。而且，M使用UHMWPE 來簡化工藝提高了生產率和價格競爭力。此外，通過從支座表面移除金屬支架 的記號，產品的外部外觀可以得到改善。應當注意到，盡管根據本發明的方法相對于車輛的密封條而描述，但該方 法可以應用于車輛以及其他類型的機器和裝置的任何類型的密封部件，這些應 用也均落A^:發明的范圍之內。本發明參考其優選實施方式進行了詳細說明。然而，本領域技術人員能夠 理解，可以在不偏離本發明的原理和精神的情況下對這些實施方式進行改變， 本發明的范圍由所附的權利要求及其等同方式限定。
權利要求
1.一種制備密封條的方法，其包括(a)將UHMWPE引入用于成型UHMWPE的擠壓機中；(b)將所述用于成型UHMWPE的擠壓機中的UHMWPE熔化，并通過設置在所述用于成型UHMWPE的擠壓機中的模頭將UHMWPE成型為 id="icf0001" file="A2008101911130002C1.tif" wi="7" he="4" top= "51" left = "159" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>形；(c)將具有交聯引發的橡膠特性的可熱加工的固體TPV引入用于成型固體TPV的擠壓機，并將所述用于成型固體TPV的擠壓機中的固體TPV熔化；(d)將具有交聯引發的橡膠特性的可熱加工的海綿狀TPV引入用于成型海綿狀TPV的擠壓機，并將所述用于成型海綿狀TPV的擠壓機中的海綿狀TPV熔化；(e)將SCF引入所述用于成型海綿狀TPV的擠壓機中，并將所述海綿狀TPV和所述SCF均勻混合并分散；(f)在用于成型固體和海綿狀TPV的擠壓機的擠壓頭中，將 id="icf0002" file="A2008101911130002C2.tif" wi="8" he="4" top= "115" left = "165" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/>形UHMWPE、包括均勻分散的超臨界流體的海綿狀的、完全硬化的TPV、和完全硬化的固體熔化的TPV共擠出；和(g)通過設置在所述擠壓頭中的專用模頭將共擠出的密封條輸送到外部。
2. 如權利要求1所述的方法，其進一步包括在整型模具中整理戶，共擠出 的密封條的步驟(h)。
3. 如權利要求2所述的方法，其進一步包括在7賴賺中7賴階整理的密封 條的步驟(i)。
4. 如權利要求l戶腿的方法，其中戶腿SCF為氮(N2)。
全文摘要
提供有一種通過將UHMWPE和TPV材料與SCF共擠出制備汽車密封條的方法。根據本發明的汽車密封條易于再回收，表現在重量強、防火方面表現出優異的性能，并且還能通過防止外部損害而有助于提高產品質量。
文檔編號B29C47/12GK101596777SQ20081019111
公開日2009年12月9日 申請日期2008年11月25日 優先權日2008年6月4日
發明者吳政錫, 樸俊哲, 李省勛, 閔丙權 申請人:現代自動車株式會社