廖麗娜

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

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)工藝過程較復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中較易出現(xiàn)較多問題，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。

目前上汽通用五菱一般EPDM密封膠條的四大生產(chǎn)工藝過程基本為：

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、塑煉膠中的工藝過程稱為混煉?；鞜掃^程是配合劑（以炭黑為主）在生膠過程中均勻分散的過程。

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)系的過程；做為配方的核心來說是配方中材料種類、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煉機(jī)和密煉機(jī)。

開煉機(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。

2.3 煉膠工藝過程關(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。

煉膠過程較常見質(zhì)量問題及原因分析和改進(jìn)措施：

原因a：材料原因，配方不當(dāng)、材料過期存放，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、混煉過程中填充劑添加時(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。

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，填料過量，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，裝料容量過大、密煉機(jī)冷卻不夠、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速過高、初始加料溫度太高、排膠溫度過高、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，停放場所溫度過高或者空氣不流通。

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。

原因a：材料原因，配合劑稱量不準(zhǔn)，膠料停放時(shí)間過長等。

措施：員工按照標(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，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)并向前輸送，在一定的壓力作用下通過一個(gè)口型連續(xù)擠送出來，使之成為具有一定斷面形狀的產(chǎn)品的工藝過程。膠料通過擠出機(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>

擠出工藝常見質(zhì)量問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)量問題：劃痕、鼓包、針眼、不光滑、裂口等

原因：（1）擠出速度過快；（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)頭溫度過高或過低；（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)橡膠的過程。

硫化反應(yīng)是美國發(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)過程。至今，人們?nèi)匀谎赜谩傲蚧边@一術(shù)語。

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)過氧化物、金屬氧化物、苯醌及其衍生物、合成樹脂、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y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”，即線型高分子通過交聯(lián)作用而形成的網(wǎng)狀高分子的工藝過程。

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

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)間相對減少一半，生產(chǎn)效率提高，但我們在實(shí)際生產(chǎn)中不能無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，過高的溫度會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。

但是過高的硫化壓力也會影響橡膠的性能，并對設(shè)備損傷較大，動(dòng)力成本相應(yīng)也會增加，對硫化壓力的選取應(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。

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

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。

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）硫化溫度過高，膠料表面過早硫化，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。

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

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

原因：（1）過硫；（2）模溫過高；（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)。

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。

原因：橡膠與模具表面之間的空氣無法逸出。

措施：加開排氣槽或改進(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

EPDM橡膠的生產(chǎn)過程是一個(gè)復(fù)雜而且容易出現(xiàn)較多問題的過程，通過對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)問題的產(chǎn)生，并且通過生產(chǎn)現(xiàn)場良好的生產(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)及一些常見問題的分析對上汽通用五菱EPDM橡膠供應(yīng)商現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)過程控制具有一定的借鑒作用。