CN103804802A - 一种汽车密封条及制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种汽车密封条及制备方法，它由密封部位和U型装配部位构成，所述U型装配部位由高硬度橡胶制成，所述高硬度橡胶的硬度≥邵尔95A。本发明所述汽车密封条的U型装配部位摒弃了传统技术芯部刚带和橡胶层的复合结构，采用具有高硬度的橡胶材料直接挤出成型，使密封条产品重量减轻且工艺性大大提高。为使密封条的U型装配部位达到装配要求和使用要求，本发明开发一种专用于制作密封条U型装配部位的橡胶材料，上述橡胶材料保证了密封条的U型装配部位具备超高硬度、超高刚性、良好的弹性和优良的加工性能，使密封条产品具有轻量化、环保化、工艺简单、优良率高等优点。

Description

一种汽车密封条及制备方法
技术领域
本发明涉及一种橡胶制品，特别是用于汽车车身门框、车门、行李箱等部位的汽车密封条及制备方法。 
背景技术
汽车密封条安装于汽车车身门框、车门、行李箱、机舱内等部位，汽车在关闭状态下，通过与密封条之间的贴合作用起到密封的作用，防止外部的风、雨及尘土等有害物质侵入车内，减少汽车在行驶中门、窗、行李箱、机舱盖等部位产生的振动，保持车内清洁性和舒适性及精致感。用于机舱内的密封条主要起到防尘、防水等作用，避免水和尘土侵蚀发动机内，对发动机和其它机舱内产品起到保护作用。密封条在汽车上的装配方式有钢带固定、钉扣卡接、胶带粘接等方式，其中，钢带固定方式采用复合型密封条。复合型密封条的断面具有密封部位和U型装配部位，如图1所示，其中U型装配部位2将橡胶层2-2包覆在刚带2-1上，通过U型装配部位卡接在车身钣金突起部位，通过刚带的高刚性使复合密封条卡接在车身钣金上保证长时间内不会脱落，通过橡胶层达到密封效果。随着能源的紧缺和保护环境的需求，汽车轻量化越来越成为汽车工业发展的优先方向，因此汽车密封条的轻量化设计也成为该行业急需解决的技术难题。复合密封条的芯材刚带分为钢质、铝质、钢丝编织等金属材质，优点是刚性大、卡接性强；缺点是：1.由于金属芯材的使用，使复合密封条产品整体重量偏高，不符合汽车轻量化和环保化的发展趋势和要求；2.使用金属芯材的复合密封条在挤出过程中需要对芯材进行弯曲成型，成型工艺复杂，工艺要求较高，导致产品成本增加且优良率较低。 
发明内容
本发明用于克服已有技术的缺陷，提供一种密封条U型装配部位以单一高硬度橡胶替代刚带橡胶复合结构的汽车密封条及制备方法。 
本发明所称问题是由以下技术方案解决的： 
一种汽车密封条，它由密封部位和U型装配部位构成，其特别之处是：所述U型装配部位由高硬度橡胶制成，所述高硬度橡胶的硬度≥邵尔95A。
上述汽车密封条，所述高硬度橡胶包括下述质量份的原料：三元乙丙橡胶X-4010  30-40，三元乙丙橡胶4045M 70-80，高苯乙烯 HS-860 10-15，酚醛树脂 PN160 5-7，活性氧化锌6-8，硬脂酸 2-3，防焦剂CTP-80 0.2-0.4，流动助剂 D4A 1-3，分散剂 4-8，炭黑N550 30-40，炭黑N774 140-150，石蜡油R-2291 16-20，吸湿剂CaO 4-6，硫磺S-80 1.8-2.8，促进剂 3.5-7.5。 
上述汽车密封条，所述分散剂由分散剂WB16和分散剂L-24组成，其中分散剂WB16 为2-4质量份，分散剂L-24为2-4质量份；所述促进剂由促进剂BZ-75、促进剂CBS-75、促进剂ETU-75、促进剂DTDM-80、促进剂MBT-75组成，其中，促进剂BZ-75为0.5-1质量份，促进剂CBS-75为1-2质量份，促进剂ETU-75为0.5-1质量份，促进剂DTDM-80为0.5-1.5质量份、促进剂MBT-75为1-2质量份。 
上述汽车密封条制备方法，它包括U型装配部位胶条制备、密封部位胶条制备及汽车密封条共挤、汽车密封条硫化、汽车密封条裁断等工序，所述U型装配部位胶条制备工序按照下述步骤进行： 
a.配料：按照U型装配部位配比称取各原料；
b.一段混炼：使用密炼机，先按配比量加入原料中的三元乙丙橡胶X-4010 、三元乙丙橡胶4045M，高苯乙烯 HS-860 、酚醛树脂 PN160 、活性氧化锌、硬脂酸、防焦剂CTP-80、流动助剂 D4A和配比量十分之一的硫磺混炼60s；然后加入炭黑N550、炭黑N774，石蜡油R-2291混炼至125℃排气；再次混炼至150℃排胶，使用开炼机将混炼胶料压片，经过风冷线冷却后裁片储存待用；
c.二段混炼：使用密炼机将一段混炼胶料混炼60s，然后加入吸湿剂CaO、促进剂和余量硫磺混炼至80℃排胶，使用开炼机进行压片、出条。
上述汽车密封条制备方法，所述密封条共挤工序，使用橡胶螺杆挤出机将U型装配部位胶条和密封部位胶条经复合共挤形成汽车密封条的半成品件，挤出速度10m/min； 
所述硫化工序，将半成品件使用五段微波热风硫化炉进行硫化，前两段时微波加热风形式，后三段为纯热风形式，各段温度为230℃/230℃/240℃/250℃/250℃；
所述裁断工序，将硫化后产品件经过冷却后按产品需求尺寸进行裁断。
本发明产品汽车密封条由密封部位和U型装配部位构成，为减轻密封条的整体重量并提高工艺性能，所述密封条的U型装配部位摒弃了传统技术芯部刚带和橡胶层的复合结构，采用具有高硬度的橡胶材料直接挤出成型，使密封条产品重量减轻且工艺性大大提高。为使密封条的U型装配部位达到装配要求和使用要求，本发明开发一种专用于制作密封条U型装配部位的橡胶材料，该橡胶材料选用超低门尼的EPDM X-4010并用低门尼的EPDM 4045M为主要原料，可以赋予混炼胶良好的混炼加工性能和挤出加工性能，避免高填充体系造成混炼胶门尼值升高；增硬体系选用高苯乙烯、热塑性酚醛树脂和炭黑作为添加剂，高苯乙烯、酚醛树脂可以很好的弥补炭黑对硬度提升的缺陷并赋予混炼胶良好的混炼加工性能；选用分散剂WB16和流动助剂D4A改善胶料的混炼加工性能和挤出流动性能；添加少量硫磺S-80并用少量CTP-80防止混炼胶加工过程中炭黑焦烧的风险；选用补强性炭黑N774作为主填充补强剂。上述原料的优选配比保证了密封条的U型装配部位的具备超高硬度（≥邵尔95A）、超高刚性、良好的弹性和优良的加工性能，使密封条产品具有轻量化、环保化、工艺简单、优良率高等优点。 
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。 
图1是现有汽车密封条断面图； 
图2是本发明汽车密封条断面图。
图中各标号清单为：1、密封部位，2、U型装配部位，2-1、刚带，2-2、橡胶层。 
具体实施方式
本发明产品关键改进在于将复合型汽车密封条的U型装配部位由单一高硬度橡胶替代刚带橡胶复合结构，从而降低了密封条的整体重量、提高工艺性和产品质量。本发明产品断面如图2所示，它由密封部位1和U型装配部位2构成，其密封部位1采用现有技术的海绵橡胶，U型装配部位2由高硬度橡胶制成。U型装配部设有U型卡槽，U型卡槽每个侧边的内侧设有唇边，唇边和U型卡槽呈一定角度，唇边厚度尺寸A为2mm，该厚度较现有产品唇边厚0.2-0.5mm，U型卡槽的每个侧边厚度尺寸B为3.5 mm，该厚度较现有产品卡槽侧边厚0.2-0.5mm。增加U型装配部位侧边和唇边的厚度，主要是使其具有更高的夹持力，防止产品取消刚带后，长时间装配出现脱落现象。U型装配部位卡接在车门钣金上时，需要至少≥60N的插拔力才能保证长时间的卡接可靠性，保证密封条长时间的装配有效性，不至于产生密封条发生装车后脱落的失效问题。U型装配部位的刚性和橡胶材料的硬度呈正比关系，经过反复试验验证，只有橡胶材料硬度在达到邵尔95A以上才能满足卡接力的要求。 
为了得到硬度在95A以上的高硬度橡胶材料，本发明所述高硬度橡胶材料的原料配比如下： 
 生胶原料包括超低门尼粘度（≤10 ML(1+4)125℃）的三元乙丙橡胶X-4010  30-40质量份。三元乙丙橡胶X-4010相比于天然胶和其他生胶有良好的耐老化性能，用于原料配方中可以不用添加防老剂即可达到优良的耐热老化、耐臭氧老化和耐天候性老化性能。而橡胶提高硬度的主要方法是填充炭黑等补强剂，但是炭黑填充量的增加会导致混炼胶门尼粘度的急剧提高，如果使用高门尼的生胶再填充大量的补强剂，则会造成混炼胶门尼粘度太高，在后序挤出工艺中挤出困难或造成无法使用，因此采用普通的三元乙丙橡胶生胶无法满足工艺的要求。而超低门尼粘度的三元乙丙橡胶X-4010门尼粘度值很低，填充大量炭黑后混炼胶门尼不会太高，能够保持良好的挤出加工性能。但是超低门尼粘度的三元乙丙橡胶X-4010分子链也较短，会导致挤出产品的交联密度降低，产品强度相应也会较低，不能满足产品基本性能要求，因此在配方中并用部分的低门尼（42ML(1+4)125℃）三元乙丙橡胶4045M 70-80质量份，来提高胶料的强度，且门尼又不会升高太多。
    原料配比中以炭黑N550、炭黑N774作为填充补强剂。密封条通用填充炭黑为炭黑N550,但N550炭黑粒径较小，填充后混炼胶门尼值升高较快，因此本方案采用半补强型炭黑N774部分代替N550作为填充补强剂应用，使混炼胶门尼值较低，挤出加工性能优异。但为保证胶料常规物理性能，并用部分N550作为补强剂使用，以提高产品常规强度。原料配比中炭黑N550 为30-40质量份，炭黑N774为 140-150质量份。 
单纯使用炭黑作为增硬剂并不能使产品硬度达到要求，且炭黑填充量过大会造成门尼值的急剧升高，挤出加工性能丧失。为解决此问题，本发明采用添加高苯乙烯和酚醛树脂来提高橡胶材料的硬度，高苯乙烯是一种热塑性塑料，本体硬度高，填充至配方中后可以很好的调高产品的硬度，且由于其具有热塑性的特性，混炼胶在高温下门尼值会降低，因此赋予混炼胶良好的加工性能。但是单纯使用高苯乙烯作为增硬剂又会导致产品的压缩永久变形性能变差，因为高苯乙烯是塑料材质，添加入配方中后就会造成产品硫化后弹性变差，压缩永久变形性能差，因此并用部分热塑性酚醛树脂来作为增硬剂，热塑性酚醛树脂具有热塑性的特性，在高温下呈现粘弹性状态，在低温下又呈现固态，而且能够很好的提高产品硬度，因此可以作为优选的增硬剂配合使用。原料配比中高苯乙烯 HS-860为 10-15质量份，酚醛树脂 PN160 为5-7质量份。高苯乙烯和酚醛树脂的添加配比是通过反复试验得出的，高苯乙烯和酚醛树脂的添加量过大则会造成橡胶弹性丧失，密封条的密封性能也会丧失；如果添加过少则增硬效果不明显，因此选择合适的配合量很重要，本技术方案通过实际验证，加入上述合适的用量的增硬剂，既提高了产品硬度，同时又保证了胶料具有良好的弹性和压缩永久变形性能。 
原料配比中使用高闪点石蜡油R-2291 16-20质量份作为增塑剂，改善胶料混炼加工性。石蜡油在橡胶配方中的作用主要是起到塑化作用，增加橡胶在混炼过程中的加工性能，但是普通石蜡油的闪点过低（220℃左右），而现在密封条的挤出硫化温度普遍已经提升至250℃左右，因此常规石蜡油在挤出硫化过程中，石蜡油中的低分子物质会在高温下挥发，进而会产生大量的油烟等气体，污染生产环境，且对人体有毒害作用，而高闪点石蜡油R-2291的闪点可以达到260℃以上，避免了硫化过程中低分子物质的析出和产生，大大减少了过程中油烟和有害物质的产生。 
原料配比中添加入硫磺S-80和防焦剂CTP-80可以很好的防止高填充胶料的炭黑焦烧问题；原料配比中添加分散剂和流动助剂，可以很好的改善胶料在混炼过程中的炭黑分散性和挤出流动性；原料配比中使用活性氧化锌和硬脂酸作为活性剂，可以提高胶料的硫化速度和活性。 
以下给出几个本发明制作汽车密封条U型装配部位高硬度橡胶原料配比实施例（原料单位KG），及以所述实施例原料制作的密封条U型装配部位的性能： 
Figure 306574DEST_PATH_IMAGE002
Figure 923369DEST_PATH_IMAGE003
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Figure 377801DEST_PATH_IMAGE003
Figure 21272DEST_PATH_IMAGE004
Figure 773775DEST_PATH_IMAGE006
由上表可见，本发明所述密封条U型装配部位机械性能好，硬度高，其较高的插拔力完全可以满足卡接力的要求。
本发明产品的制备方法包括U型装配部位胶条制备、密封部位胶条制备及汽车密封条共挤、汽车密封条硫化、汽车密封条裁断等工序，密封部位胶条制备工序按照现有技术实施，U型装配部位制备工序按照下述步骤进行： 
a.配料：按照U型装配部位配比称取各原料；
b.一段混炼：使用密炼机，先按配比量加入原料中的三元乙丙橡胶X-4010 、三元乙丙橡胶4045M，高苯乙烯 HS-860 、酚醛树脂 PN160 、活性氧化锌、硬脂酸、防焦剂CTP-80、流动助剂 D4A和配比量十分之一的硫磺混炼60s；然后加入炭黑N550、炭黑N774，石蜡油R-2291混炼至125℃排气；再次混炼至150℃排胶，使用开炼机将混炼胶料压片，经过风冷线冷却后裁片储存待用；
c.二段混炼：使用密炼机将一段混炼胶料混炼60s，然后加入吸湿剂CaO、促进剂和余量硫磺混炼至80℃排胶，使用开炼机进行压片、出条。
所述密封条共挤工序，使用橡胶螺杆挤出机将已制备的U型装配部位胶条和密封部位胶条经复合共挤形成汽车密封条的半成品件，挤出速度10m/min；所述硫化工序，将半成品件使用五段微波热风硫化炉进行硫化，前两段时微波加热风形式，后三段为纯热风形式，各段温度为230℃/230℃/240℃/250℃/250℃；所述裁断工序，将硫化后产品件经过冷却后按产品需求尺寸进行裁断。 
本发明方法相比现有密封条制备方法，由于U型装配部位中不添加钢带，减少了钢带成型的工序，提高了产品的优良率，且产品重量减轻，起到轻量化效果。 

Claims (5)

1.一种汽车密封条，它由密封部位和U型装配部位构成，其特征在于：所述U型装配部位由高硬度橡胶制成，所述高硬度橡胶的硬度≥邵尔95A。
2.根据权利要求1所述的汽车密封条，其特征在于：所述高硬度橡胶包括下述质量份的原料：三元乙丙橡胶X-4010  30-40，三元乙丙橡胶4045M 70-80，高苯乙烯 HS-860 10-15，酚醛树脂 PN160 5-7，活性氧化锌6-8，硬脂酸 2-3，防焦剂CTP-80 0.2-0.4，流动助剂 D4A 1-3，分散剂 4-8，炭黑N550 30-40，炭黑N774 140-150，石蜡油R-2291 16-20，吸湿剂CaO 4-6，硫磺S-80 1.8-2.8，促进剂 3.5-7.5。
3.据权利要求2所述的汽车密封条，其特征在于：所述分散剂由分散剂WB16和分散剂L-24组成，其中分散剂WB16 为2-4质量份，分散剂L-24为2-4质量份；所述促进剂由促进剂BZ-75、促进剂CBS-75、促进剂ETU-75、促进剂DTDM-80、促进剂MBT-75组成，其中，促进剂BZ-75为0.5-1质量份，促进剂CBS-75为1-2质量份，促进剂ETU-75为0.5-1质量份，促进剂DTDM-80为0.5-1.5质量份、促进剂MBT-75为1-2质量份。
4.据权利要求1或2或3所述的汽车密封条制备方法，它包括U型装配部位胶条制备、密封部位胶条制备及汽车密封条共挤、汽车密封条硫化、汽车密封条裁断等工序，其特征在于：所述U型装配部位胶条制备工序按照下述步骤进行：
a.配料：按照U型装配部位配比称取各原料；
b.一段混炼：使用密炼机，先按配比量加入原料中的三元乙丙橡胶X-4010 、三元乙丙橡胶4045M，高苯乙烯 HS-860 、酚醛树脂 PN160 、活性氧化锌、硬脂酸、防焦剂CTP-80、流动助剂 D4A和配比量十分之一的硫磺混炼60s；然后加入炭黑N550、炭黑N774，石蜡油R-2291混炼至125℃排气；再次混炼至150℃排胶，使用开炼机将混炼胶料压片，经过风冷线冷却后裁片储存待用；
c.二段混炼：使用密炼机将一段混炼胶料混炼60s，然后加入吸湿剂CaO、促进剂和余量硫磺混炼至80℃排胶，使用开炼机进行压片、出条。
5.据权利要求4所述的汽车密封条制备方法，其特征在于：所述密封条共挤工序，使用橡胶螺杆挤出机将U型装配部位胶条和密封部位胶条经复合共挤形成汽车密封条的半成品件，挤出速度10m/min；
所述硫化工序，将半成品件使用五段微波热风硫化炉进行硫化，前两段时微波加热风形式，后三段为纯热风形式，各段温度为230℃/230℃/240℃/250℃/250℃；
所述裁断工序，将硫化后产品件经过冷却后按产品需求尺寸进行裁断。
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