韋嘉祺 王敏 嚴士森

關(guān)鍵詞：汽車;密封件;發(fā)白

0 前言

密封條是現(xiàn)代汽車的必不可少的一部分， 具有減振、防水、防塵、隔音和裝飾等功能，其原料一般采用PVC、EPDM 和TPE等材料。表面發(fā)白現(xiàn)象常會發(fā)生在橡膠制品或半成品中，該現(xiàn)象與行業(yè)內(nèi)所說的噴霜類似，是指橡膠原材料中的部分有機小分子化合物，在橡膠表面析出， 形成一層發(fā)白的析出物，附著在橡膠表面的現(xiàn)象。硫化制品表面的噴霜除了會影響產(chǎn)品的外觀，而且還會影響橡膠耐久性能等[1]。

本文從實際發(fā)生的問題出發(fā)，針對市場上車輛出現(xiàn)的密封件表面發(fā)白現(xiàn)象，對其現(xiàn)狀和調(diào)查進展進行介紹，為行業(yè)內(nèi)解決該類問題提供借鑒。

1 汽車橡膠密封條發(fā)白現(xiàn)象

1.1 問題背景

某密封條供應(yīng)商為某車企生產(chǎn)了一批整車橡膠密封條。密封條在整車上安裝完成后在室外靜置停放4 個月，被發(fā)現(xiàn)門框密封條的唇邊位置滾花面處出現(xiàn)發(fā)白現(xiàn)象（圖1）。發(fā)白集中在U 型骨架頂部位置，但接角區(qū)域未出現(xiàn)，現(xiàn)需對發(fā)白原因進行研究。

1.2 問題分析

1.2.1 發(fā)白位置差異性分析

對比密封條接角區(qū)域與其他位置骨架頂部出現(xiàn)發(fā)白進行差異分析。不良件無發(fā)白范圍及位置與密封條在接角模具接觸位置基本一致，密封條接頭附近左右100 mm 與模具接觸并伴隨著100℃高溫（圖2），高溫加熱有利于密封條進一步硫化，因此需確認發(fā)白位置密封條硫化程度。膠料中的游離硫含量可以采用電解銅試驗來檢測，當硫化反應(yīng)不充分時，膠料中的游離的硫離子與銅板發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致銅板接觸部位發(fā)黑。測試方法：施加一定的壓力使膠條截面與銅板緊密貼合，放置在150℃烘箱中烘烤1 h，對照電解銅實驗標準進行等級判斷，要求為1-3 級。實驗結(jié)論，無發(fā)白區(qū)域硫化程度正常，1 級;發(fā)白區(qū)域電解銅等級為4 級，確認為硫化不充分（圖3）。

1.2.2 涂層影響因素分析

由于發(fā)白位置接近密封條泡管，泡管在擠出過程中需要噴涂，同步確認是否為泡管涂料噴涂過程中飛濺到滾花面上導(dǎo)致發(fā)白，因此展開以下假設(shè)驗證。

假設(shè)1 ：涂料單品問題，放置一段時間后在密封條滾花表面形成發(fā)白。

假設(shè)2 ：密封條與涂層內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)相互作用，密封條滾花表面形成發(fā)白。

假設(shè)3 ：密封條單品噴霜，表面無涂層，也會發(fā)白。試驗方法：采用大眾標準檢查水解結(jié)果，90℃ ×22 h 在水中存放后，靜置待表面晾干后確認是否發(fā)白。此測試可用于密封條老化后材料析出快速檢測，可以檢證材料溶解度在環(huán)境變化下導(dǎo)致的變化和材料析出，試驗結(jié)果如表1 所示。

綜上結(jié)論：電解銅4 級的密封條在水解試驗后會析出內(nèi)部物質(zhì)出現(xiàn)發(fā)白。

1.3 發(fā)白原因分析

1.3.1 發(fā)白物質(zhì)分析

通過光譜分析密封件上析出的發(fā)白物質(zhì)，由于不同物質(zhì)所反射的光譜都是獨特的，因此可用來鑒別發(fā)白物質(zhì)的化學(xué)組成和相對含量。選取有發(fā)白物質(zhì)的密封條（A2200350782101001）與無發(fā)白物質(zhì)的密封條（A2200350782101002）表面物質(zhì)進行分析，見表2。分析結(jié)論：樣品A2200350782101002 的主成分為聚硅氧烷和脂肪酸酯，樣品A2200350782101001 的主成分為聚硅氧烷和脂肪酸酯，并含硫（S）、鋅（Zn）等物質(zhì)。

2 析出發(fā)白物質(zhì)富含S 和Zn 元素

2.1 故障密封條分析

從密封條本身進行析出物發(fā)白分析，有3 個可疑風(fēng)險點：①配方設(shè)計不當;②原材料質(zhì)量波動;③產(chǎn)品硫化不充分。根據(jù)這3 個可疑風(fēng)險點分別進行驗證。

2.1.1 配方設(shè)計不當

配方設(shè)計不當是指配合劑在橡膠中的用量超過其額定的最大使用量，使其達到過飽和狀態(tài)析出，從而在橡膠表面形成噴霜[2]，表現(xiàn)為發(fā)白。目前發(fā)白問題僅出現(xiàn)在該批次產(chǎn)品，其他批次未發(fā)現(xiàn)不良，初步排除配方設(shè)計不當?shù)娘L(fēng)險。

2.1.2 原材料質(zhì)量波動

門尼粘度值ML 和正硫化時間TC90 是膠料來料檢驗的重點管控參數(shù)之一。門尼粘度值是衡量生膠、未硫化橡膠流動性能大小的指標，一般以實驗溫度100℃下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動4 min 后的門尼粘度值表示。而正硫化時間TC90 的選取，決定了膠料硫化性能的好壞。該牌號膠料的門尼粘度值ML 標準范圍為1.30 ～ 1.60（dN-m），正硫化時間TC90標準范圍為1：40 ～ 3：00（m：s），確認不良件同批次膠料測試結(jié)果符合要求（表3）。

2.1.3 產(chǎn)品硫化不充分

橡膠中配合劑的溶解度與橡膠硫化程度的高低有較大的相關(guān)性。如要配合劑溶解度最大，則一般需要橡膠制品達到正硫化時。而硫化工序重點管控的三要素分別是硫化溫度、硫化時間和硫化壓力，其中硫化壓力與硫化速度的相關(guān)性較小。生產(chǎn)中硫化時間的設(shè)定必須與橡膠達到正硫化反應(yīng)的時間一致，否則硫化時間過短或者過長將分別會導(dǎo)致欠硫或過硫。

而在橡膠硫化工藝中，溫度是最主要的控制條件之一。硫化反應(yīng)速度與溫度一般呈正相關(guān)，生產(chǎn)中設(shè)定溫度每上升10℃，硫化反應(yīng)速度約提高一倍，硫化時間也相應(yīng)減少一半。經(jīng)調(diào)查，生產(chǎn)過程中生產(chǎn)管控參數(shù)與工藝要求一致，但經(jīng)過了解，擠出生產(chǎn)線的微波加熱槽偶發(fā)跳停問題。初步確認為生產(chǎn)設(shè)備老化偶發(fā)跳停后，硫化不足導(dǎo)致。

綜上，故障件密封條的各項測試中，可通過水解實驗再現(xiàn)發(fā)白。且電解銅測試4 級，不符合1 ～ 3 級的標準，確認為硫化不足導(dǎo)致發(fā)白。

3 改善方向——提高硫化速度

3.1 膠料配方分析

為使提高膠料硫化速度，需要提高膠料中的氧化鋅含量。改善后的膠料相比改善前，氧化鋅含量提高0.2%。氧化鋅是充當硫化氧化劑的作用，主要是為了有效提升促進劑活性，減少橡膠硫化周期，并能通過增強硫化膠的導(dǎo)熱性，提升生產(chǎn)過程中的硫化速度，提高硫化反應(yīng)程度。

3.2 工藝參數(shù)優(yōu)化

根據(jù)過往經(jīng)驗所得，溫度每上升10℃，硫化時間將減少一半。經(jīng)過工藝參數(shù)優(yōu)化，將燃氣加熱槽溫度從230±30℃更改到250±10℃，產(chǎn)品的電解銅試驗結(jié)果可有效控制在2 級。

4 結(jié)束語

（1）根據(jù)現(xiàn)狀進行發(fā)生條件假設(shè)，通過驗證得出涂層對于發(fā)白問題無影響，硫化不充分的密封條在水解試驗后會再現(xiàn)發(fā)白。

（2）對發(fā)白物質(zhì)進行光譜分析，主要為S 和Zn 元素。

（3）改善方向：①提高膠料中的氧化鋅含量，提高0.2% ;②燃氣加熱槽溫度從230±30℃更改到250±10℃ ;③在上述2個條件下，產(chǎn)品的電解銅試驗結(jié)果可有效控制在2 級，且水解試驗后未出現(xiàn)發(fā)白不良。