淺析汽車用EPDM密封膠條生產(chǎn)工藝控制

廖麗娜

摘 要：EPDM橡膠目前廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)的密封膠條類零件上，對(duì)汽車整車的防水密封及減噪降噪起到了重要的作用，因此EPDM密封膠條的生產(chǎn)工藝控制是確保零件質(zhì)量的關(guān)鍵重點(diǎn)。本文通過(guò)闡述了上汽通用五菱汽車股份有限公司目前生產(chǎn)的汽車密封膠條產(chǎn)品概況，對(duì)供應(yīng)商EPDM密封膠條的生產(chǎn)工藝提出了有效的控制方法，對(duì)提升上汽通用五菱汽車產(chǎn)品的零件質(zhì)量起到促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：上汽通用五菱 汽車 供應(yīng)商 橡膠 EPDM密封膠條 工藝

The production process control of EPDM sealing rubber strip on vehicle analysis

Liao Lina

Abstract：The EPDM rubber now is widely used in sealing rubber strip parts on vehicle. It is very important for waterproof， seal and noise reduction of vehicle. Therefore， the EPDM sealing rubber strip production process control is a key point to ensure the part quality. The article expound the sealing rubber strip product general situation used in SGMW to propose effective control method for supplier EDPM sealing rubber strip production technology， and be auxo-action for parts quality improvement of SGMW vehicle product.

Key words：SGMW， vehicle， supplier， rubber， EPDM sealing rubber strip， technology

上汽通用五菱汽車股份有限公司目前生產(chǎn)的各車型密封膠條大多數(shù)都是使用EPDM（三元乙丙橡膠）材料，例如車門主密封膠條、車身側(cè)密封膠條、車窗密封條、后門框密封條、發(fā)動(dòng)機(jī)罩密封條等。由于EPDM密封條的生產(chǎn)工藝過(guò)程較復(fù)雜，在生產(chǎn)過(guò)程中較易出現(xiàn)較多問(wèn)題，因此在生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行關(guān)鍵點(diǎn)的控制是至關(guān)重要的。

生產(chǎn)工藝過(guò)程：

目前上汽通用五菱一般EPDM密封膠條的四大生產(chǎn)工藝過(guò)程基本為：

原材料選用—煉膠—擠出-硫化-（后續(xù)還有后加工工序，本文不做介紹）

要做好EPDM密封膠條，四大工藝的控制尤為關(guān)鍵。

1 原材料選用

目前汽車密封條材料主要有以下幾種：三元乙丙橡膠（EPDM）、聚氯乙烯（PVC）和熱塑性彈性體材料（TPE/TPV），上汽通用五菱各型號(hào)汽車內(nèi)外水切、頂蓋橡塑條基本使用的是聚氯乙烯（PVC），部分車型的玻璃導(dǎo)槽密封條使用的是熱塑性彈性體材料（TPE/TPV）外，其它大多數(shù)車型使用的發(fā)動(dòng)機(jī)罩密封條、車門密封條、車身密封條、玻璃導(dǎo)槽密封條、尾門密封條等等都是三元乙丙橡膠（EPDM），本文重點(diǎn)介紹EPDM密封膠條的生產(chǎn)工藝控制。

三元乙丙橡膠（EPDM）加工性能優(yōu)越，耐候性、耐水性、耐熱性、耐臭氧、電絕緣性良好，硫化后壓縮永久變形量小，是各主機(jī)廠生產(chǎn)密封條的首選材料。

三元乙丙橡膠（EPDM）具有低密度高填充性，可大量充油和加入填充劑，降低橡膠制品成本，在實(shí)際應(yīng)用中，整車各部位密封條功能不同，可在EPDM材料中加入不同的各種材料，改變結(jié)構(gòu)滿足不同的性能要求，形成密實(shí)膠和海綿膠。由于填充劑的種類和含量對(duì)三元乙丙橡膠（EPDM）的性能影響較大，添加時(shí)需控制好比例。

2 煉膠

上汽通用五菱EPDM膠條供應(yīng)商目前使用的煉膠方法主要是混煉，在煉膠機(jī)上將各種配合劑均勻的加入具有一定塑性的生膠、塑煉膠中的工藝過(guò)程稱為混煉。混煉過(guò)程是配合劑（以炭黑為主）在生膠過(guò)程中均勻分散的過(guò)程。

混煉方法按混煉設(shè)備可分為XK混煉法、XM混煉法、XJ混煉法;按混煉次數(shù)可分為一段混煉法、二段混煉法、多段混煉法;按混煉時(shí)的加料順序可分為普通加料混煉法（順料法）、逆混煉法、引料法（種子膠法）。上汽通用五菱的EPDM膠條供應(yīng)商一般采用的是二段混煉法，過(guò)程一般分為兩段，第一段俗稱A煉，主要是生膠與炭黑、填料、加工油、氧化鋅、硬脂酸、加工助劑之間的混煉;第二段俗稱B煉，主要是A煉膠與小藥的混煉。

煉膠過(guò)程主要控制好以下幾點(diǎn)：

2.1 配方的選用

每個(gè)膠條供應(yīng)商使用的膠料配方都不一樣，配方設(shè)計(jì)則是根據(jù)產(chǎn)品的性能要求和工藝條件，通過(guò)試驗(yàn)、優(yōu)化、鑒定，合理的選用原材料，確定各種原材料的用量配比關(guān)系的過(guò)程;做為配方的核心來(lái)說(shuō)是配方中材料種類、材料規(guī)格、材料配比。在研究和應(yīng)用某一配方時(shí)，必須要考慮到具體的生產(chǎn)條件和現(xiàn)行的工藝條件。

2.2 煉膠設(shè)備

開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)混煉方法應(yīng)用最早，至今仍在廣泛使用，并正在向著采用高壓、高速密煉機(jī)進(jìn)行快速混煉的方向發(fā)展。目前上汽通用五菱的EPDM膠條供應(yīng)商一般采用的都是開(kāi)煉機(jī)和密煉機(jī)。

開(kāi)煉機(jī)混煉是應(yīng)用最早的混煉方法，其靈活性好，適用于小規(guī)模、小批量、多品種的生產(chǎn)，但是其生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境衛(wèi)生及安全性差、膠料質(zhì)量不高，因此已趨于逐漸淘汰。

膠料混煉現(xiàn)在普遍采用密煉機(jī)混煉，可以克服開(kāi)煉機(jī)混煉勞動(dòng)環(huán)境惡劣、操作不安全、生產(chǎn)效率低、混煉膠質(zhì)量差等確定，有利于提高自動(dòng)化、機(jī)械化、聯(lián)動(dòng)化水平。但是也存在混煉溫度較高，需防止膠料焦燒，且需進(jìn)行下片工藝。C35C0335-6F7B-4567-8FB2-D5E952124BEA

2.3 煉膠工藝過(guò)程關(guān)鍵控制點(diǎn)

（1）破好的膠需在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行塑煉;（2）塑煉時(shí)輥距小、輥筒溫度低;（3）混煉時(shí)控制好輥溫及時(shí)間防止焦燒;（4）混煉時(shí)粉子干燥防止結(jié)團(tuán);（5）混煉時(shí)膠料適量，避免太多產(chǎn)生焦燒和混煉不均勻，太少工效太低;（6）出膠片不易太厚，確保容易散熱。

煉膠過(guò)程較常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及原因分析和改進(jìn)措施：

2.3.1 分散不良，導(dǎo)致擠出外觀不好或擠出發(fā)泡，影響產(chǎn)品的外觀及物化性能

原因a：材料原因，配方不當(dāng)、材料過(guò)期存放，料粉受潮。

措施：配方設(shè)計(jì)進(jìn)行充分驗(yàn)證及制定標(biāo)準(zhǔn);規(guī)定材料保管期并做好標(biāo)識(shí)目視化。

原因b：設(shè)備原因，密煉機(jī)溫度控制失效、上頂栓壓力不夠、混煉室中焊層部位磨損過(guò)度、壓片機(jī)輥溫控制失效、壓片機(jī)上的高架翻膠裝置失靈。

措施：進(jìn)行設(shè)備點(diǎn)檢，做好設(shè)備預(yù)防性維護(hù)。

原因c：工藝原因，混煉時(shí)間不夠、排膠溫度太低或太高、配合劑增加的順序不對(duì)、混煉過(guò)程中填充劑添加時(shí)間太遲、膠料批量太大或太小。

措施：制定標(biāo)準(zhǔn)化混煉程序，并培訓(xùn)員工按要求執(zhí)行，做好監(jiān)督審核。

2.3.2 焦燒，導(dǎo)致擠出外觀不良及性能下降

原因a：材料原因，硫化劑、促進(jìn)劑用量太多，硫化體系作用太快，配合劑稱量不對(duì)，填料過(guò)量，在膠料還呈熱、濕狀態(tài)時(shí)堆積膠料等。

措施：配方設(shè)計(jì)進(jìn)行充分驗(yàn)證及制定標(biāo)準(zhǔn)，員工按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行稱量、放料及停放。

原因b：工藝原因，裝料容量過(guò)大、密煉機(jī)冷卻不夠、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過(guò)高、初始加料溫度太高、排膠溫度過(guò)高、漏加防焦劑、下片后未充分冷卻等。

措施：制定標(biāo)準(zhǔn)化混煉程序，并培訓(xùn)員工按要求執(zhí)行，做好監(jiān)督審核。

原因c：環(huán)境原因，停放場(chǎng)所溫度過(guò)高或者空氣不流通。

措施：膠料停放在恒溫恒濕的環(huán)境，并每天派人做好環(huán)境點(diǎn)檢記錄。

2.3.3 噴霜

原因a：材料原因，配合劑稱量不準(zhǔn)，膠料停放時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等。

措施：?jiǎn)T工按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行稱量。

原因b：工藝原因，膠料混煉時(shí)間不足、不均勻。

措施：制定標(biāo)準(zhǔn)化混煉程序，并培訓(xùn)員工按要求執(zhí)行，做好監(jiān)督審核。

3 擠出

擠出成型是指膠料在擠出機(jī)中進(jìn)行加熱和塑化，通過(guò)螺桿的旋轉(zhuǎn)并向前輸送，在一定的壓力作用下通過(guò)一個(gè)口型連續(xù)擠送出來(lái)，使之成為具有一定斷面形狀的產(chǎn)品的工藝過(guò)程。膠料通過(guò)擠出機(jī)螺桿的旋轉(zhuǎn)得到進(jìn)一步的混煉及塑化，保證擠出的半成品膠料質(zhì)量更均勻致密。

擠出工藝是確保零件斷面符合設(shè)計(jì)要求的重要工序，EPDM橡膠比其他橡膠容易擠出，擠出速度較快，擠出變形較少，擠出性能較好，在擠出過(guò)程中可參照以下溫度工藝控制擠出機(jī)的各個(gè)部位：口型（口模）：90～140℃，機(jī)筒：60～70℃，機(jī)頭：80～130℃，螺桿：冷卻。

單體橡膠的擠出比較簡(jiǎn)單，控制好溫度轉(zhuǎn)速基本就能保證斷面符合，復(fù)合擠出則需注意控制好膠料和骨架的擠出速度一致，復(fù)合擠出模中的骨架導(dǎo)入模和復(fù)合擠出模的型腔配合傾角適當(dāng)?shù)取?/p>

擠出工藝常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及及原因分析和改進(jìn)措施：

3.1 斷面不符

原因：（1）擠出速度或溫度不符合要求;（2）牽引速度太快或太慢;（3）口型不正;（4）口型使用過(guò)久被磨損或設(shè)計(jì)不合理。

措施：（1）嚴(yán)格控制擠出速度和溫度;（2）使?fàn)恳俣群蛿D出速度一致;（3）調(diào)節(jié)好口型的位置;（4）重新設(shè)計(jì)或更換口型。

3.2 表面外觀質(zhì)量問(wèn)題：劃痕、鼓包、針眼、不光滑、裂口等

原因：（1）擠出速度過(guò)快;（2）牽引速度太快或太慢;（3）配方不當(dāng);（4）口型表面粗糙或口型內(nèi)有雜物;（5）機(jī)頭溫度過(guò)高或過(guò)低;（6）原材料中水分、揮發(fā)物多。

措施：（1）調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速，調(diào)慢擠出速度;（2）使?fàn)恳俣群蛿D出速度一致;（3）修改配方;（4）檢修口型或清除雜物;（5）調(diào)整機(jī)頭溫度;（6）加強(qiáng)原材料的檢驗(yàn)和補(bǔ)充加工。

3.3 焦燒

原因：（1）膠料配合不當(dāng)，焦燒時(shí)間太短;（2）積膠或死角引起;（3）流膠口太小;（4）機(jī)頭溫度過(guò)高;（5）螺桿冷卻不足;（6）喂料中斷，形成空車滯料;（7）擠出后冷卻不充分。

措施：（1）調(diào)整配方;（2）改正口型錐角，定期清除積膠;（3）加大流膠口;（4）降低機(jī)頭溫度;（5）加強(qiáng)螺桿冷卻;（6）實(shí)現(xiàn)連續(xù)定量供膠;（7）改進(jìn)冷卻。

4 硫化

硫化是橡膠加工的主要工藝之一，在加熱或輻射條件下，膠料中的生膠與硫化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由線型大分子鏈通過(guò)交聯(lián)而成為三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在物性上，硫化是塑性橡膠轉(zhuǎn)化為彈性橡膠或硬質(zhì)橡膠的過(guò)程。

硫化反應(yīng)是美國(guó)發(fā)明家查理·固特異（Charles Goodyear）于1839年發(fā)現(xiàn)的，他將硫黃與橡膠混合加熱制得性能較好的材料。英國(guó)發(fā)明家托馬斯·漢考卡（Thomas Hancock）最早把這一方法用于工業(yè)生產(chǎn)，因最初的天然橡膠制品用硫磺做交聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)而得名，他的朋友威廉·布羅克登（Willian Brockdon）用“硫化”命名這個(gè)過(guò)程。至今，人們?nèi)匀谎赜谩傲蚧边@一術(shù)語(yǔ)。

隨著橡膠工業(yè)的發(fā)展，硒、碲、多硫化物以及非硫黃交聯(lián)劑，如有機(jī)過(guò)氧化物、金屬氧化物、苯醌及其衍生物、合成樹(shù)脂、胺類化合物等都可以使橡膠硫化，有些膠料甚至不需要交聯(lián)劑，采用у射線也能硫化，因此硫化更科學(xué)的意義應(yīng)是“交聯(lián)”或“架橋”，即線型高分子通過(guò)交聯(lián)作用而形成的網(wǎng)狀高分子的工藝過(guò)程。

硫化工藝的主要影響因素為時(shí)間、溫度、壓力，這三個(gè)因素對(duì)產(chǎn)品硫化質(zhì)量有決定性的影響，通常稱它們?yōu)椤傲蚧亍薄?/p>

4.1 硫化溫度C35C0335-6F7B-4567-8FB2-D5E952124BEA

硫化溫度指橡膠加熱硫化時(shí)所需的溫度，取決于生膠種類、硫化體系和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等因素;硫化反應(yīng)速度隨溫度的升高而加快，一般是溫度每升高10°C，硫化反應(yīng)速度約加快一倍，硫化時(shí)間相對(duì)減少一半，生產(chǎn)效率提高，但我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中不能無(wú)限制地提高硫化溫度，一般硫化溫度越高，膠料的物理機(jī)械性能越低，過(guò)高的溫度會(huì)引起橡膠分子鏈的裂解使產(chǎn)品性能下降。因此，硫化溫度的選擇應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品的類型、膠種、及硫化體系等幾個(gè)方面，一般EPDM橡膠的硫化溫度控制在120～190℃左右較合適。

4.2 硫化壓力

硫化壓力是指硫化過(guò)程中橡膠制品單位面積上所受壓力大小，也是橡膠硫化的條件之一。硫化壓力可分為常壓和高壓，常壓硫化適用于薄壁制品，EPDM密封膠條等模壓制品需要較高的壓力。

在EPDM密封條的硫化生產(chǎn)過(guò)程中施加較高的壓力，使揮發(fā)物和空氣從模具排氣孔排出，可防止混煉膠在硫化過(guò)程中產(chǎn)生氣泡，提高膠料的致密性，并使膠料易于流動(dòng)和充滿模腔，同時(shí)提高膠料與骨架材料的密著性，提高產(chǎn)品的物理機(jī)械性能。

但是過(guò)高的硫化壓力也會(huì)影響橡膠的性能，并對(duì)設(shè)備損傷較大，動(dòng)力成本相應(yīng)也會(huì)增加，對(duì)硫化壓力的選取應(yīng)根據(jù)膠料配方、膠料可塑性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和工藝等來(lái)選定。

4.3 硫化時(shí)間

硫化反應(yīng)的進(jìn)行除了溫度和壓力，還需要一定的時(shí)間。

通常，橡膠制品的硫化時(shí)間應(yīng)在膠料達(dá)到正硫化的范圍內(nèi)，根據(jù)制品的性能要求進(jìn)行選取，還要根據(jù)制品的厚度和布層骨架等存在進(jìn)行調(diào)整。

縮短硫化時(shí)間、提高硫化效率是所有橡膠企業(yè)的追求，主要的方法有提高硫化溫度和調(diào)整配方。

硫化工藝常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題及及原因分析和改進(jìn)措施（包含接角工序）：

4.3.1 缺膠

原因：（1）裝膠量不足;（2）膠料流動(dòng)性差;（3）壓力不足，膠料不能充滿模腔;（4）模溫過(guò)高，膠料部分焦燒，流動(dòng)性降低;（5）模具結(jié)構(gòu)不合理，膠料不易充滿模腔;（6）裝模、合模速度快，引起焦燒;（7）加壓太快，膠料未填滿模腔之前就被擠出模腔外，使飛邊加厚而產(chǎn)品缺料。

措施：（1）加大裝膠量;（2）調(diào)整配方或烘熱坯料;（3）提高壓力;（4）降低模溫;（5）改進(jìn)模具;（6）降低合模速度;（7）減慢加壓速度。

4.3.2 膠層起泡或呈海綿狀

原因：（1）壓力不足，氣體和硫化揮發(fā)物不能及時(shí)排出;（2）揮發(fā)分或水分太多;（3）膠料夾入空氣;（4）硫化溫度過(guò)高，膠料表面過(guò)早硫化，妨礙了膠料中水蒸氣、空氣的自由析出;（5）模內(nèi)積水或膠料沾水;（6）裝料方法不當(dāng)，模腔內(nèi)空氣不易排出;（7）加壓太快，合模迅速，氣體來(lái)不及排出。

措施：（1）提高壓力;（2）原材料干燥處理;（3）進(jìn)行劃泡處理;（4）降低硫化溫度;（5）清除模內(nèi)積水，坯料預(yù)熱干燥;（6）裝料時(shí)盡量使膠料均勻分布模腔;（7）緩緩增壓，使模具慢慢閉合。

4.3.3 噴霜

原因：（1）嚴(yán)重欠硫;（2）配合劑加入量過(guò)多;（3）混煉溫度過(guò)高。

措施：（1）延長(zhǎng)硫化時(shí)間;（2）調(diào)整配方;（3）調(diào)整混煉溫度。

4.3.4 撕裂

原因：（1）過(guò)硫;（2）模溫過(guò)高;（3）脫模劑不足;（4）啟模方法不當(dāng);（5）模具結(jié)構(gòu)不合理。

措施：（1）降低硫化溫度或縮短硫化時(shí)間或改進(jìn)配方;（2）冷啟模;（3）在易撕裂處適當(dāng)多涂脫模劑;（4）改進(jìn)啟模方法;（5）改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)。

4.3.5 接頭開(kāi)裂

原因：（1）壓力不足或波動(dòng);（2）膠料不新鮮，噴霜或粘油污;（3）膠料焦燒時(shí)間太短。

措施：（1）調(diào)整壓力;（2）重新熱煉膠料，清潔;（3）調(diào)整配方。

4.3.6 悶氣明疤

原因：橡膠與模具表面之間的空氣無(wú)法逸出。

措施：加開(kāi)排氣槽或改進(jìn)模具結(jié)構(gòu)。

在EPDM橡膠密封條的實(shí)際生產(chǎn)中，由于生產(chǎn)設(shè)備的關(guān)系，一般都把擠出和硫化工序合在一起。

5 結(jié)語(yǔ)

EPDM橡膠的生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜而且容易出現(xiàn)較多問(wèn)題的過(guò)程，通過(guò)對(duì)EPDM密封條的四大生產(chǎn)工藝進(jìn)行關(guān)鍵控制，可以避免多數(shù)問(wèn)題的產(chǎn)生，并且通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)良好的生產(chǎn)管理及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的總結(jié)，完全能夠大幅度提升質(zhì)量及產(chǎn)能并降成本。

本文淺析的各工序關(guān)鍵控制點(diǎn)及一些常見(jiàn)問(wèn)題的分析對(duì)上汽通用五菱EPDM橡膠供應(yīng)商現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過(guò)程控制具有一定的借鑒作用。

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