微波連續(xù)硫化技術(shù)生產(chǎn)汽車橡膠密封條-

1、1382001年全國椽腔制品技術(shù)研討會論文集微波連續(xù)硫化技術(shù)生產(chǎn)汽車橡膠密封條唐斌西北搬腔塑料研究設(shè)計(jì)院.陜西威陽712023摘要:詳細(xì)舟紹丁汽車用橡膠密封條的微披連續(xù)硫化生產(chǎn)技術(shù).包括生產(chǎn)裝備、瞳料配合、畦料混煉、生產(chǎn)工藝等.井對國內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展前景進(jìn)行丁舟析。關(guān)魯詞取書橡皎密封條;微帔硫化(曲D吣文二0、I前言采用先進(jìn)的微波連續(xù)硫化技術(shù)生產(chǎn)汽車用橡膠密封條,具有生產(chǎn)敷率高、能耗低、質(zhì)量優(yōu)等許多優(yōu)點(diǎn),這也是微波能源在橡膠工業(yè)產(chǎn)品制造領(lǐng)域取得廣泛成功的重要應(yīng)用。國外對此方面的應(yīng)用研究,可以追溯到二十世紀(jì)六十年代掣從八十年代初至九十年代中期的三個(gè)“五年計(jì)劃”里,是我國汽車工業(yè)高速增長時(shí)期,汽車

2、產(chǎn)量年均增長率分別達(dá)到17%、5.1%和24.5%3i。我國汽車工業(yè)的高速增長,相應(yīng)地帶動(dòng)了汽車零件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1985年,我國開始引進(jìn)第一批由日本生產(chǎn)的微波連續(xù)硫化橡膠密封條生產(chǎn)線(下簡稱UHF線。至今,全國引進(jìn)的UHF線總線數(shù)估計(jì)約有40條。這些生產(chǎn)線的陸續(xù)引進(jìn)和投產(chǎn).較好地滿足了我國汽車工業(yè)快速發(fā)展對橡膠密封條的配套需求,也為汽車密封條這一產(chǎn)業(yè)興起打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。橡膠密封條主要用于汽車的門、窗、倉蓋等存在制造間隙的部位,起密封、減震、隔音、裝飾作用,防止外部的風(fēng)沙、雨水、塵土等有害物質(zhì)侵入車內(nèi),蹦提高汽車部件的工作壽命和乘坐舒適性。橡膠密封條是汽車除輪胎以外使用橡膠量攝大的一類橡膠配件

3、。以桑塔納轎車為例,每輛桑塔納轎車用橡膠配件統(tǒng)計(jì)如表1所示4。我國部分引進(jìn)轎車單車密封條用量統(tǒng)計(jì)見表215.衰1桑塔鈉轎車用檬膠配件統(tǒng)計(jì)衰C每輛車l所屬總成總件敷總用量/k胺種合胎545.000通用檬膠車身部分450.342通用糠膠底盤部分491.750通用椽腔.EPDM等雨刮器120.040通用橡膠擐腔密封條4612.400EpDM為主空調(diào)曖風(fēng)系統(tǒng)301150EPDM等捆封210.332FKM軟管350.647EPDM、NBR等皮帶發(fā)動(dòng)機(jī)部分電器類合計(jì)40264571.349cR、NBR等80.070EPDM等31263.¨3一衰2部分引進(jìn)轎車單車密封條用量統(tǒng)計(jì)車型密封條總密封條總

4、密封條墮量虹量鏖里苧差桑塔納12.452.442奧迪4B.729切諾摹一12標(biāo)致(SaSF.tdvD22.439.225夏利93618曼壁=塑!根據(jù)我國汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)劃,小轎車將成為未來發(fā)展的重點(diǎn)?？梢灶A(yù)計(jì),未來我國汽車用橡膠密封條的需求量仍將保持穩(wěn)定的增長。近兩年我國的汽車產(chǎn)量及密封條用量統(tǒng)計(jì)列于表3。2UHF線裝備介紹所謂微波,是一種頻率在3003000MHz 之間的電磁渡,國際上通用的工業(yè)使用頻率為2450MHz。唐斌.微波連續(xù)硫化技術(shù)生產(chǎn)汽車橡腔密封條139轎車般型輕型中璺重型合計(jì)502025303056.642.557.121.45.51836344566.421.76.520213

5、15089016606511956546注:車表中重、中、輕、微型載貨汽車產(chǎn)量與太、中、輕、擻客車產(chǎn)量臺井統(tǒng)計(jì);維修市場膠錄用量未統(tǒng)計(jì)。微波硫化橡膠密封條的工作原理是,在高大縮短,設(shè)備整體更為緊湊。有的UHF線熱頻交變電磁場的作用下,電磁渡穿透膠料,使其烘箱加熱方式也改為燃燒天然氣加熱,不僅符內(nèi)部極性分子活化,產(chǎn)生偶極矩,并進(jìn)行快速交合環(huán)保要求,熱空氣溫度還升高到350-450變?nèi)∠蜻\(yùn)動(dòng),從而導(dǎo)致分子內(nèi)摩擦生熱,使膠條(最高可達(dá)500,因而可降低能耗,生產(chǎn)出高內(nèi)外瞬間達(dá)到硫化溫度,并在熱烘箱中保持此質(zhì)量外表結(jié)皮橡膠密封條。有些廠家引進(jìn)的溫度至完全硫化狀態(tài)。微波加熱膠料的升溫速UHF線自動(dòng)化生產(chǎn)

6、控制程度也有所提高。其率比傳統(tǒng)熱傳導(dǎo)加熱方式要快12個(gè)數(shù)量級,中。代表我國汽車密封條生產(chǎn)裝備最高水平的因此具有極高的加熱效率。企業(yè),當(dāng)屬1995年成立的上海申雅密封件有限采用UHF線生產(chǎn)汽車用橡膠密封條,特公司,其全套生產(chǎn)裝備和生產(chǎn)技術(shù)自意大利和別是生產(chǎn)復(fù)合材料的橡膠密封條,具有傳統(tǒng)橡英國引進(jìn),目前已發(fā)展成為國內(nèi)幾十大轎車密膠密封條加工設(shè)備無法比擬的優(yōu)勢。這也是封條配套的最具實(shí)力的供應(yīng)商。UHF線能夠迅速占據(jù)國內(nèi)外橡膠密封條行業(yè)生產(chǎn)裝備主導(dǎo)地位的主要原因。圖1為我國1985年引進(jìn)的日產(chǎn)UHF線示意圖。在我國全部引進(jìn)的UHF線中,日本產(chǎn)數(shù)量最多。l蘭!壁苧些塑匾圇僮M匿恒匝圈匝固匭圓圈1微波連鼓

7、麓化橡膠密封親生產(chǎn)線示意田圖l中所示UHF線安裝長度約7080 m。其中,兩臺冷喂料抽真空擠出機(jī)呈90。夾角排列,微波段配置有2臺微波發(fā)生器,每臺加熱功率3kW。電加熱空氣烘箱起補(bǔ)充硫化及保溫作用,一般溫度可達(dá)200300。九十年代以后,我國一些企業(yè)又陸續(xù)引進(jìn)丁一批更為先進(jìn)的UHF線。其生產(chǎn)線長度大3UHF線的膠料配合技術(shù)3.1生膠的選擇適用于UHF線生產(chǎn)的生膠種類,除了常用的極性橡膠如CR、NBR等外,對于其他非極性或弱極性橡膠如EPDM、SBR、NR等,需要通過適當(dāng)配合技術(shù),增加膠料中極性活性分子材料的數(shù)量后,都可以適用UHF線生產(chǎn)橡膠密封條。各種生膠的微波加熱特性見圖2。田2各種生腔的微

8、波加熱特性目前,我國引進(jìn)UHF線的企業(yè)中除少數(shù)廠家的個(gè)別品種密封條仍采用CR、NR、NBR 等膠種外,絕大部分廠家?guī)缀跞坎捎媚吞旌蜚湁P塒耕蘇磊秭多墨h收lr 溶.堪曩2001年全國橡膠制品技術(shù)研討會論文集老化性能優(yōu)異的EPDM生產(chǎn)汽車用橡膠密封條(農(nóng)用車密封條未考慮。因此,下面將重點(diǎn)介紹EPDM密封條膠料的配合技術(shù)。EPDM生膠的選擇原則,首先是具有較高的硫化速度,通常第三單體為ENB型的EPDM 選用較多;其次是具有很好的擠出工藝性能。具體要根據(jù)汽車密封條的不同用途來選擇不同牌號的EPDM生膠進(jìn)行生產(chǎn)。到目前為止,我國汽車橡膠密封條生產(chǎn)企業(yè)選用的EPDM生膠仍然全面依賴進(jìn)口。1998年投產(chǎn)

9、的吉林化學(xué)工業(yè)公司作為國內(nèi)唯一代表,目前對密封條市場所需EPDM生狡的供應(yīng)量依然有限。近幾年,在我國使用量最大、反響較好的供應(yīng)商首推荷蘭D.s.M.公司的Khan系列EPDM產(chǎn)品。其次是意大利埃尼公司的Dutral系列EPDM產(chǎn)品。其他可供選擇的EPDM供應(yīng)商還有日本JSR公司、三井公司、美國?？松尽⒍虐罟镜?。3.2補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑和增塑劑的選擇補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑的選擇和加入,對于非極性的EPDM橡膠能夠適合UHF線生產(chǎn)是至關(guān)重要的。由于炭黑等填料的加入,極大地提高了EPDM膠料的微波吸收能力,并獲得快速升溫的效果。但其詳細(xì)機(jī)理目前還不得而知。不同填料在SBR中的微波加熱特性見圖3,可供參考。

10、礎(chǔ),紇圈3含不同壤料的肢料的微波加熱特性在實(shí)際生產(chǎn)中,EPDM膠料常用補(bǔ)強(qiáng)劑為擠出工藝性能好、填充量大的快壓出、半補(bǔ)強(qiáng)、通用等炭黑品種。對應(yīng)的國際牌號如N550, N772,N774,N762,N765和N660等。通常選用的填充劑有重質(zhì)碳酸鈣、輕質(zhì)碳酸鈣、措石粉、陶土等,為保證補(bǔ)強(qiáng)效果和橡膠密封條的外觀質(zhì)量.一般選用活性處理過的、超細(xì)級產(chǎn)品較為理想。據(jù)介紹,香港首立公司推出的一種世界上獨(dú)一無二的淺色礦物填料矽麗粉。具有優(yōu)異的擠出性能及外觀,但價(jià)格昂貴(每千克超過10元人民幣,一般密封條廠家無法承受。增塑劑(軟化劑的選用原則是:與EPDM 相容性好,不易噴出,可大量加入;閃點(diǎn)較高(一般要求不低

11、于180200。適宜于高溫快速硫化;價(jià)格適中。通常采用的是石蠟油、環(huán)烷油、機(jī)油、多烷基苯油等。3.3硫化體系為了提高EPDM膠料的硫化速度,以適應(yīng)UHF線連續(xù)硫化要求,通常選擇硫黃(或DTDM為硫化劑。輔以多種促進(jìn)劑的配合體系。超超速級的二硫代氨基甲酸鹽類促進(jìn)劑與超速級的秋蘭姆類促進(jìn)劑及快速級的噻唑類促進(jìn)劑或后效類促進(jìn)劑并用.協(xié)同作用比較理想。常用品種有促進(jìn)劑Bz'PZ。EZ,TRA,TDEDC, TMTD,TMTM,M。DM和CZ等。一般的經(jīng)驗(yàn)是,在160硫化條件下, EPDM膠料的起點(diǎn)(tlo為0.51min左右。正硫化點(diǎn)(90為36min左右.比較適合UHF線生產(chǎn)用。3.4其他配

12、合劑的選擇除了常用的活性劑znO、潤滑劑硬脂酸外.一般EPDM膠料還需選用一些助分散劑和極性添加劑,如Serukml WBl6,WB212,WB222, WB215.PEG和三乙醇胺等。海綿膠條發(fā)泡劑通常選用閉孔型、孔徑細(xì)小、發(fā)孔均勻的類型,如發(fā)泡劑OT、AC、H及尿素復(fù)合物等。助發(fā)泡劑常用硬脂酸、三乙醇胺、二甘醇等。需要指出的是,國外上述各種配合劑、助劑的種類繁多,國內(nèi)一些高質(zhì)量橡膠密封條生產(chǎn)廠一直在生產(chǎn)中有所采用。此外。由于UHF線是在常壓下連續(xù)硫化生產(chǎn)橡膠密封條,因此吸水荊的使用必不可少。吸水劑質(zhì)量差或失效,將直接導(dǎo)致生產(chǎn)出的實(shí)心膠條斷面發(fā)孔或海綿膠條發(fā)泡不均勻。常用吸水劑為經(jīng)過特殊表面

13、處理的超細(xì)級氧化鈣,唐斌.微波連續(xù)硫化技術(shù)生產(chǎn)汽車橡膠密封條純度一般為70%80%。國產(chǎn)氧化鈣比進(jìn)口氧化鈣在貯存保管期、包裝和吸水效能方面差一些。但價(jià)格要低廉很多。一般氧化鈣保存期不超過36個(gè)月,潮濕地區(qū)則更短。氧化鈣一旦過期或失效即不能使用。4UHF線的膠料混煉為了保證橡膠密封條大批量生產(chǎn)中的擠出質(zhì)量和尺寸穩(wěn)定性,最好采用自動(dòng)化程度高、批次質(zhì)量穩(wěn)定、分散均勻性好、生產(chǎn)量大的高效高品質(zhì)密煉機(jī)設(shè)備進(jìn)行混煉。通常UHF線用EPDM膠料的混煉均采用二段法進(jìn)行。一段為母煉膠混煉。一般均在密煉機(jī)上進(jìn)行,可采用正序法或反序法,混煉時(shí)間一般每車控制在45min,排料溫度一般為110140。較高的排料溫度能使

14、膠料中水分充分發(fā)揮,井可提高混煉效率。二段gld,料(硫黃、促進(jìn)劑、氧化鈣、發(fā)泡劑等的混煉,一般在開煉機(jī)上進(jìn)行,若采用密煉機(jī)或捏煉機(jī)女Isj,料效率較高,但排料溫度應(yīng)低于100,以防焦燒。加完小料后的膠料,在開煉機(jī)上制成一定規(guī)格的半成品膠條,提供UHF 線擠出用。表4為EPDM實(shí)-tL,膠料密煉機(jī)一段混煉工藝實(shí)施例,密煉機(jī)為英國引進(jìn)的K4M5型(91L。衰4EPDM實(shí)心膠料密煉機(jī)一段混慷工藝實(shí)施例動(dòng)作時(shí)間/s溫度/轉(zhuǎn)速/(rmittl生膠08030炭黑及填料1080增塑劑306025發(fā)黑及填料5060科親配臺荊¨o65提上壓砣16090提上壓砣220110溫控250120排料2801

15、2030注:硫化荊等小料在開煉機(jī)二殷加入。(一般為1520:1,傳熱面積大,對膠料塑化效果好,采用變螺紋間距“增大壓縮比.再輔以抽真空、排氣裝置,使得擠出膠條的密實(shí)度和外觀較好。擠出機(jī)機(jī)身采取分段加熱,螺桿內(nèi)腔和復(fù)合機(jī)頭也裝有循環(huán)水加熱系統(tǒng),擠出不同膠條時(shí)可按需要分別進(jìn)行設(shè)定和調(diào)節(jié)。這種擠出機(jī)目前國內(nèi)尚無法生產(chǎn)。表5為UHF線擠出EPDM膠條的典型溫度設(shè)定范圍15I。衰5UHF線擠出EPDM膠條的典型沮度設(shè)定膠條的擠出速度可無級變速調(diào)節(jié),擠出膠條由輸送帶牽引進(jìn)入微波段、熱空氣或玻璃珠烘箱段.實(shí)現(xiàn)連續(xù)硫化生產(chǎn)(參見圖1工藝流程。輸送帶牽引的速度一般為030 mmin-。.UHF線生產(chǎn)EPDM實(shí)心

16、膠條工藝參數(shù)實(shí)施例:(1垂90擠出機(jī)溫度為:螺桿40;一區(qū)60;二區(qū)70;三區(qū)70"C;機(jī)頭80,螺桿轉(zhuǎn)速為8rrain,電流為62A,機(jī)頭壓力為200 kgcm,抽真空72emHg。(2微波段功率(No.1/No.2為0.7/0.7kW;溫度為5.3-5.4;速度為2001TIrain。(3熱烘箱溫度為5.56.5;速度為200 mmin一。(4牽引機(jī)冷卻前為5.96.0mrain1;冷卻后為6.3m.min。5UHF線的擠出和硫化近年來,國內(nèi)外引進(jìn)的UHF線全部配置6橡膠密封條的=次加工的是冷喂料擠出機(jī),其特點(diǎn)是:螺桿長徑比較大汽車用橡膠密封條多數(shù)為一次性擠出產(chǎn)1422001年全

17、國橡膠制品技術(shù)研討會論文集品,對于轎車等車型使用的密封條,如前風(fēng)擋(后風(fēng)擋膠條、三角窗條、邊門條等,往往采用環(huán)形無接縫安裝,因此還要將擠出的橡膠條進(jìn)行接頭硫化整體成型。此外,二次htISl2還包括對膠條進(jìn)行植絨、打孔、裝入骨架材料及扣件等后續(xù)加工。二次加工之前,首先要對擠出的膠條尺寸、外觀進(jìn)行更為嚴(yán)格的檢查和挑選,其次定長準(zhǔn)確裁斷,然后放入模具按規(guī)定轉(zhuǎn)角進(jìn)行接頭硫化。有的膠條是在完成植絨等操作后才進(jìn)行接頭硫化。有的高級密封條是通過二次接頭將不同截面膠條硫化定型成為一根環(huán)形整體組合密封條使用。復(fù)合膠條的接頭硫化所用模具比較復(fù)雜。配合工裝也較多。接頭硫化所用設(shè)備通常為專用的角部接頭平板硫化機(jī),它具

18、有注膠量小、控制準(zhǔn)確、易于操作等特點(diǎn)。接頭膠料采用專門配方設(shè)計(jì)。接頭硫化一般采用高溫短時(shí)間硫化工藝,例如邊門復(fù)合膠條硫化條件為180×60s,前風(fēng)擋膠條硫化條件為180×150s等。7我國汽車用橡膠密封條的發(fā)展前景我國汽車用橡膠密封條配套行業(yè)的興起歷史只有短短十幾年時(shí)間,在密封條的生產(chǎn)規(guī)模和質(zhì)量水平方面有了長足的進(jìn)步,除了轎車等高檔車型所甩密封條還需進(jìn)口外,大多數(shù)品種已能夠國產(chǎn)化配套。目前國內(nèi)也涌現(xiàn)出了一批汽車密封條骨干生產(chǎn)企業(yè)。然而,我們也要清醒地看到,隨著我國加入WTO日期的臨近,汽車密封條配套行業(yè)所面臨的危機(jī)和挑戰(zhàn)要比汽車工業(yè)更為嚴(yán)峻。與國外先進(jìn)水平相比,我國汽車密封條生產(chǎn)在生產(chǎn)技術(shù)、新品開發(fā)、配套能力等整體水平上還存在較大的差距。例如.國外UHF線采用微機(jī)來控制檬膠密封條的生產(chǎn).當(dāng)更換一種口型時(shí),只要從微機(jī)中調(diào)出以前生產(chǎn)該種規(guī)格膠條的最佳工藝參數(shù),即可自動(dòng)控制進(jìn)行生產(chǎn).使廢品、能耗降至最低。再如,意大利塞雅公司較早推出了一次性擠出變截面橡膠密封條專利技術(shù),其擠出口型改變由微機(jī)控制完成,還有.國外已采用計(jì)算機(jī)輔助手段設(shè)計(jì)密封條新產(chǎn)品,并進(jìn)行模具工裝的造型設(shè)計(jì)及加工.極大地提高了密封條的預(yù)測能力,降低了開發(fā)和調(diào)試生產(chǎn)的成本。面對存在的差距。我國汽車密封條生產(chǎn)企業(yè)要加快對現(xiàn)有生產(chǎn)裝備進(jìn)行改造,繼續(xù)引進(jìn)一些密