CN110066471A - 弹性海绵体及其制备方法和汽车玻璃密封条 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种弹性海绵体及其制备方法和汽车玻璃密封条，本发明的弹性海绵体，采用如下重量分数配比的原料制成：三元乙丙橡胶：100份；烯烃类弹性体：20～30份；氧化锌：6～10份；硬脂酸：1～3份；聚乙二醇：1～3份；炭黑N550：30～50份；石蜡油：70～90份；吸湿剂：7‑13份；OB类发泡剂：6～10份；AC类发泡剂：6～10份；硫磺：1.5～2.5份；促进剂：7～12份。本发明所述的海绵橡胶密封条，密度在0.2～0.4g/cm3之内，且具有门尼粘度低，粘弹性优良的特性，具备较高的拉伸强度和耐老化性能。

Description

弹性海绵体及其制备方法和汽车玻璃密封条
技术领域
本发明涉及密封条制备技术领域，特别涉及一种弹性海绵体。同时，本发明还涉及该弹性海绵体的制备方法，以及一种应用该弹性海绵体的汽车玻璃密封条。
背景技术
汽车玻璃密封条安装在车门窗框上，其主要功能是起到防水、防尘、降噪、隔音等功能。汽车玻璃在关闭状态下，通过玻璃与汽车玻璃密封条之间的贴合作用起到密封的效果，防止外部的风、雨及尘土等有害物质侵入车内，减少汽车行驶过程中玻璃产生的振动，保持车内清洁性和舒适性及精致感知。
现有的汽车玻璃密封条，一般由热塑性弹性体或者合成橡胶材料制成，其包括横截面呈“U”形的密封条本体，密封条本体的上下两端一般卡接在窗框导轨中，其包括连接部，以及位于连接部两相对侧的立柱，于两侧立柱的自由端分别向密封条本体的中部伸出一玻璃固定唇边，窗户玻璃被夹持于两个玻璃固定唇边之间。
由上可知，现有的汽车玻璃密封条，依靠两个唇边夹持玻璃，其夹持力主要依靠唇边与立柱间连接拐点提供，同时为保证玻璃在导槽中升降的流畅性，一般拐点位置会设计的较为薄弱，从而降低导槽对玻璃的夹持力。
车辆在颠簸路面行驶或者发动机共振时，唇边与立柱间连接拐点不能提供足够的夹持力，车门玻璃与汽车玻璃密封条会产生相对位移，玻璃与立柱及唇边碰撞振动，会出现玻璃与立柱间撞击异响声。
此外，汽车玻璃密封条使用一段时间后，玻璃固定唇边会产生永久形变，与玻璃不贴合，降低密封效果，导致汽车玻璃密封条的密封功能减弱或丧失。为了防止玻璃固定唇边变形，汽车玻璃密封条在使用时，在立柱和玻璃固定唇边之间采用局部粘贴弹性海绵结构，这种应用方式，首先弹性海绵的填充不方便，费时费力，此外，海绵的耐老化性能、耐久性和使用寿命均较低，使用一段时间后仍然会出现玻璃与立柱间的撞击异响声，影响客户的感知。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种弹性海绵体，以能够替代现有的弹性海绵，并具有较好的性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种弹性海绵体，采用如下重量分数配比的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；烯烃类弹性体：20～30份；氧化锌：6～10份；硬脂酸：1～3份；聚乙二醇：1～3份；炭黑N550：30～50份；石蜡油：70～90份；吸湿剂：7-13份；OB类发泡剂：6～10份；AC类发泡剂：6～10份；硫磺：1.5～2.5份；促进剂：7～12份。
进一步的，采用如下重量分数配比的原料制成：三元乙丙橡胶：100份；烯烃类弹性体：22～28份；氧化锌：7～9份；硬脂酸：1.5～2.5份；聚乙二醇：1.5～2.5份；炭黑N550：35～45份；石蜡油：75～85份；吸湿剂：8-12份；OB类发泡剂：7～9份；AC类发泡剂：7～9份；硫磺：1.8～2.3份；促进剂：8～11份。
进一步的，所述三元乙丙橡胶为高门尼粘度的EPDM生胶。
进一步的，所述吸湿剂采用氧化钙。
进一步的，所述促进剂包括促进剂BZ、促进剂M、促进剂TT、促进剂TDEC。
本发明所述的海绵橡胶密封条，以三元乙丙橡胶和石蜡油为基材，并加入较多的炭黑和烯烃类弹性体，各原料相互作用、相互配合，制备的海绵橡胶的密度在0.2～0.4g/cm3，具有门尼粘度低，粘弹性优良的特性，且具备较高的拉伸强度和耐老化性能。
同时，本发明还涉及一种弹性海绵体的制备方法，包括以下步骤：
S1，配料，依据原料的重量分数配比准备原料；
S2，一段混炼，加入三元乙丙橡胶、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇等混炼55～65s；然后加入炭黑、石蜡油和烯烃类弹性体混炼，混炼至100～110℃后排气；再次混炼，混炼至135～145℃后排胶；后经压片冷却后制得一段混炼胶；
S3，二段混炼，将一段混炼胶混炼55～65s，然后加入氧化钙、促进剂、发泡剂、硫磺等原材料混炼，混炼至70～80℃后排胶；后经压片冷却后制得二段混炼胶；
S4，挤出，将所述二段混炼胶采用挤出工艺挤出，制得挤出半成品；
S5，硫化，将所述挤出半成品硫化，制得弹性海绵体。
进一步的，步骤S5中，采用五段硫化炉硫化，各段硫化炉的硫化温度依次为250℃、250℃、250℃、260℃、260℃。
进一步的，各段硫化炉炉长均为8m，且各段硫化炉内的传送带传送速度为17-20m/min。
本发明的弹性海绵体的制备方法，通过设定适宜的工艺参数，并使各工艺参数相互配合，制备的弹性海绵体具有门尼粘度低，粘弹性优良的特性，且具备较高的拉伸强度和耐老化性能。
此外，本发明还涉及一种汽车玻璃密封条，包括：
密封条本体，卡置于汽车的窗框导轨上，所述密封条本体的横截面呈“U”形，并包括连接部、以及位于所述连接部两相对侧的两个立柱，于两个所述立柱的自由端分别构造有玻璃固定唇边，两个所述玻璃固定唇边相对并同时向所述连接部延伸，以可构成对所述汽车的车窗玻璃的夹持；
两个弹性海绵体，被分别配置于两个所述立柱及对应侧的所述玻璃固定唇边之间，且两个所述弹性海绵体与所述密封条本体共挤成型。
进一步的，所述弹性海绵体与所述立柱的抵接面的横截面呈波浪形。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明的汽车玻璃密封条，通过采用前述的弹性海绵体，可与现有密封条本体通过共挤出技术成型，可克服现有的弹性海绵装配不便，无法应用共挤技术成型的不足，此外，由于本发明的弹性海绵体具有门尼粘度低，粘弹性优良的特性，且具备较高的拉伸强度和耐老化性能，因此可提升汽车玻璃密封条的使用寿命，因而可防止出现车玻璃密封条使用一段时间后，玻璃固定唇边产生的永久形变，使得玻璃固定唇边始终与玻璃不贴合，从而提高汽车玻璃密封条的密封效果。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的汽车玻璃密封条应用状态下的横截面的结构示意图；
附图标记说明：
1-窗框导轨，2-密封条本体，3-弹性海绵体，4-车窗玻璃；
201-连接部，202-立柱，203-玻璃固定唇边。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本实施涉及一种弹性海绵体，采用如下重量分数配比的原料制成：三元乙丙橡胶：100份；烯烃类弹性体：20～30份；氧化锌：6～10份；硬脂酸：1～3份；聚乙二醇：1～3份；炭黑N550：30～50份；石蜡油：70～90份；吸湿剂：7-13份；OB类发泡剂：6～10份；AC类发泡剂：6～10份；硫磺：1.5～2.5份；促进剂：7～12份。
优选的具体实施例方式中，采用如下重量分数配比的原料制成：三元乙丙橡胶：100份；烯烃类弹性体：22～28份；氧化锌：7～9份；硬脂酸：1.5～2.5份；聚乙二醇：1.5～2.5份；炭黑N550：35～45份；石蜡油：75～85份；吸湿剂：8-12份；OB类发泡剂：7～9份；AC类发泡剂：7～9份；硫磺：1.8～2.3份；促进剂：8～11份。
本发明的海绵橡胶密封条，以三元乙丙橡胶和石蜡油为基材，并加入较多的炭黑和烯烃类弹性体，各原料相互作用、相互配合，制备的海绵橡胶的密度在0.2～0.4g/cm3，具有门尼粘度低，粘弹性优良的特性，且具备较高的拉伸强度和耐老化性能。
具体来讲，三元乙丙橡胶的门尼粘度范围在20到100之间，本实施例中优选高门尼粘度的EPDM生胶(≥80ML(1+4)125℃)，高门尼粘度的EPDM生胶意味着EPDM的分子量较大，发泡剂优选OBSH类发泡剂和AC类发泡剂，且同时添加有OBSH类发泡剂和AC类发泡剂，配方如此选择，是由于其中高门尼粘度的EPDM生胶与发泡剂可相互配合，保证材料发孔后仍然保持着较高的拉伸强度和耐老化性能，防止弹性海绵体材料的耐久性下降和使用寿命的降低。
此外，配方中加入了一定量的烯烃类弹性体，其与高门尼粘度的EPDM生胶配合，可在保证胶料老化性能的同时，降低材料的反弹性，起到降低材料阻尼的作用。
配方中还加入了石蜡油，由于石蜡油具有芳烃含量低和低挥发性的特性，这在制备过程中特别重要，芳烃含量低可提高橡胶的抗氧化降解性能，且可减少硫化剂的消耗，从而降低成本；低挥发性有助于防止产品老化收缩，并且有利于改善制品的不良外观(如粗糙、有气泡)，这两种特性有利于延长弹性海绵体的使用寿命。
配方中还加入有吸湿剂，吸湿剂优选为氧化钙，其有利于促进产品的致密性。配方中的氧化锌和硬脂酸作为活化剂，可提高硫化速度，而聚乙二醇配合氧化锌和硬质酸，可进一步促进活化作用。
由于本发明的弹性海绵体挤出工艺要靠微波进行硫化，因此炭黑优选炭黑N550，一方面是由于炭黑N550的挤出性能较佳，另一方面其对微波的吸收作用较强，可以使产品内部温度迅速升高而快速硫化。
促进剂包括促进剂BZ、促进剂M、促进剂TT、促进剂TDEC，并且促进剂BZ、促进剂M、促进剂TT、促进剂TDEC四种促进剂的比例不限，保证四种促进剂的总和在7～12份即可，能促进硫化作用的物质，还可缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量，提高弹性海绵体的物理机械性能等。
同时，本实施例还涉及上述弹性海绵体的制备方法。
S1，配料，依据以下的表1进行配料，将表1中的弹性海绵体配方的几个实施例及对比例按下述步骤制备弹性海绵体；
S2，一段混炼，应用密炼机，本实施例中优选90E密炼机，加入三元乙丙橡胶、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇等混炼55～65s，优选60s；然后加入炭黑、石蜡油和烯烃类弹性体混炼，混炼至100～110℃，优选105℃后排气；再次混炼，混炼至135～145℃，优选140℃后排胶；后采用开炼机将混炼的胶料压片，再经过风冷线冷却后制得一段混炼胶；为了使用或储存方便，制得一段混炼胶可经裁片处理；
S3，二段混炼，应用密炼机将一段混炼胶混炼55～65s，优选60s，然后加入氧化钙、促进剂、发泡剂、硫磺等原材料混炼，混炼至70～80℃，优选75℃后排胶；采用开炼机压片、出条，冷却后制得二段混炼胶；
S4，挤出，应用橡胶螺杆挤出机将二段混炼胶采用挤出工艺挤出，制得挤出半成品；
S5，硫化，将挤出半成品硫化，制得弹性海绵体。制得的弹性海绵体冷却后可按产品需求尺寸进行裁断、检验、包装。
以上步骤S5中，硫化设备采用五段硫化炉硫化，各段硫化炉的硫化温度依次为250℃、250℃、250℃、260℃、260℃。为了提高硫化性能，各段硫化炉炉长均为8m，各段硫化炉内的传送带传送速度17-20m/min，优选18m/min。并且，前两段硫化炉选用微波热风硫化炉进行硫化，硫化过程采用微波加热风的形式，后三段硫化炉选用热风硫化炉进行硫化，硫化过程采用纯热风形式，可使弹性海绵体具有更优的性能。
本发明的弹性海绵体的制备方法，通过设定适宜的工艺参数，并使各工艺参数相互配合，制备的弹性海绵体具有门尼粘度低，粘弹性优良的特性，且具备较高的拉伸强度和耐老化性能。并且，本发明的弹性海绵体的配方，可以与原有的密封条本体采用共挤出工艺成型。
此外，本发明还涉及一种汽车玻璃密封条，图1所示为汽车玻璃密封条应用状态下的横截面的结构示意图，其主要包括密封条本体2，以及两个弹性海绵体3，两个弹性海绵体3与密封条本体2共挤成型。
如图1所示，密封条本体2卡置于汽车的窗框导轨上，其横截面呈“U”形，密封条本体2包括连接部201，以及位于连接部201两相对侧的两个立柱202，于两个立柱202的自由端分别构造有玻璃固定唇边203，且两个玻璃固定唇边203相对并同时向连接部201延伸，以可构成对汽车的车窗玻璃4的夹持。
两个弹性海绵体3被分别配置于两个立柱202及对应侧的玻璃固定唇边203之间，仍参照图1所示，弹性海绵体3大致呈半圆形，平面的一侧固连于立柱202上，圆形面一侧朝向玻璃固定唇边203。并且，弹性海绵体3与立柱202的抵接面的横截面呈波浪形，可保证弹性海绵体3与立柱202连接的牢靠。
表1：本发明的弹性海绵体配方的几个实施例及对比例。
通过表1中对比方案可以看出，对比例1是不添加烯烃类弹性体的配方，可以看出阻尼性较差，装车后存在玻璃升降卡滞问题，对比例2是添加烯烃类弹性体配方，但是密度较大，装车后也存在玻璃升降卡滞问题，而实施例1-5的配方制得的弹性海绵体则可以使汽车玻璃密封条升降顺畅，无撞击异响。
本发明的汽车玻璃密封条，通过采用前述的弹性海绵体，可与现有密封条本体通过共挤出技术成型，可克服现有的弹性海绵装配不便，无法应用共挤技术成型的不足，此外，由于本发明的弹性海绵体具有门尼粘度低，粘弹性优良的特性，且具备较高的拉伸强度和耐老化性能，因此可提升汽车玻璃密封条的使用寿命，因而可防止出现车玻璃密封条使用一段时间后，玻璃固定唇边产生的永久形变，使得玻璃固定唇边始终与玻璃不贴合，从而提高汽车玻璃密封条的密封效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弹性海绵体，其特征在于，采用如下重量分数配比的原料制成：
三元乙丙橡胶：100份；烯烃类弹性体：20～30份；氧化锌：6～10份；硬脂酸：1～3份；聚乙二醇：1～3份；炭黑N550：30～50份；石蜡油：70～90份；吸湿剂：7-13份；OB类发泡剂：6～10份；AC类发泡剂：6～10份；硫磺：1.5～2.5份；促进剂：7～12份。
2.根据权利要求1所述的弹性海绵体，其特征在于，采用如下重量分数配比的原料制成：三元乙丙橡胶：100份；烯烃类弹性体：22～28份；氧化锌：7～9份；硬脂酸：1.5～2.5份；聚乙二醇：1.5～2.5份；炭黑N550：35～45份；石蜡油：75～85份；吸湿剂：8-12份；OB类发泡剂：7～9份；AC类发泡剂：7～9份；硫磺：1.8～2.3份；促进剂：8～11份。
3.根据权利要求1所述的弹性海绵体，其特征在于：所述三元乙丙橡胶为高门尼粘度的EPDM生胶。
4.根据权利要求1所述的弹性海绵体，其特征在于：所述吸湿剂采用氧化钙。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的弹性海绵体，其特征在于：所述促进剂包括促进剂BZ、促进剂M、促进剂TT、促进剂TDEC。
6.一种弹性海绵体的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
S1，配料，依据原料的重量分数配比准备原料；
S2，一段混炼，加入三元乙丙橡胶、氧化锌、硬脂酸、聚乙二醇等混炼55～65s；然后加入炭黑、石蜡油和烯烃类弹性体混炼，混炼至100～110℃后排气；再次混炼，混炼至135～145℃后排胶；后经压片冷却后制得一段混炼胶；
S3，二段混炼，将一段混炼胶混炼55～65s，然后加入氧化钙、促进剂、发泡剂、硫磺等原材料混炼，混炼至70～80℃后排胶；后经压片冷却后制得二段混炼胶；
S4，挤出，将所述二段混炼胶采用挤出工艺挤出，制得挤出半成品；
S5，硫化，将所述挤出半成品硫化，制得弹性海绵体。
7.根据权利要求6所述的弹性海绵体的制备方法，其特征在于：步骤S5中，采用五段硫化炉硫化，各段硫化炉的硫化硫化温度依次为250℃、250℃、250℃、260℃、260℃。
8.根据权利要求7所述的弹性海绵体的制备方法，其特征在于：各段硫化炉炉长均为8m，且各段硫化炉内的传送带传送速度为17-20m/min。
9.一种汽车玻璃密封条，其特征在于包括：
密封条本体(2)，卡置于汽车的窗框导轨(1)上，所述密封条本体(2)的横截面呈“U”形，并包括连接部(201)、以及位于所述连接部(201)两相对侧的两个立柱(202)，于两个所述立柱(202)的自由端分别构造有玻璃固定唇边(203)，两个所述玻璃固定唇边(203)相对并同时向所述连接部(201)延伸，以可构成对所述汽车的车窗玻璃(4)的夹持；
两个弹性海绵体(3)，被分别配置于两个所述立柱(202)及对应侧的所述玻璃固定唇边(203)之间，且两个所述弹性海绵体(3)与所述密封条本体(2)共挤成型。
10.根据权利要求9所述的海绵橡胶密封条，其特征在于：所述弹性海绵体(3)与所述立柱(202)的抵接面的横截面呈波浪形。
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