复合密封件原料挤出控制方法与流程

本发明属于橡胶密封件制造，具体涉及复合密封件原料挤出控制方法。

背景技术：

1、密封件的主要作用有：1）填充间隙；2）吸收、降低振动；3）隔绝噪声，防止水、尘埃等；4）向活动零部件提供移动通道；5）弥补制造及装配中的误差；6）降低风雨噪声等。

2、大型结构件装配时由于接口空间较大，密封件要求既要有弹性密封性能，也要有一定的硬度，以确保接口空间内变形小，填实紧密，并进一步保证密封效果。如船舶水密门与门框接口处密封件，该类密封件一般中间由低密度材料如海绵或泡沫材料，外围由弹性好、耐老化、耐低温、耐水气、耐化学腐蚀的橡胶（密实胶）材料组成，两者复合可构成满足要求的密封件。

3、现有一种截面为矩形的橡胶海绵密封件，其中芯部为矩形的海绵胶，矩形海绵胶的一条长边及一对短边对应的侧面设有密实胶复合层，这种密封件原先采用分别制作，即将海绵胶发泡成型的同时将密实胶挤出呈u形，然后将两者配合在一起后硫化成型一体结构，但这种方式密实胶与海绵胶的结合处易分离脱落，造成密封性能失效，密封件的使用寿命降低。工程技术人员通过研发，提出了同时挤出双料胶（海绵胶和密实胶）的模具，控制熔融状态的两种原料基础速率，可实现二者紧密结合，不易剥离，密封效果良好。此类类似的复合密封件需求也越来越多。

4、但当前新工艺在实际工程使用时，由于缺乏理论指导，获取理想可用的工艺参数，需要多次试验以及对成型密封件的截断分析，才能获得一组挤出速率或压力匹配值，形成关键的生产工艺，这个过程既浪费材料，又浪费时间和人力资源；特别是有时模具设计同时存在不足，与工艺参数不合适最终都会导致成品不满足要求，但具体原因难以分离，工艺参数获取容易陷入死循环或难以找到改进的方向；此外，当温度环境变化、材料变化或模具变化，包括挤料、出料管道的变化，都会引起匹配速率或匹配压力的变化，需要重新进行多次挤出试验获取新的工艺参数，费时、费力、费料。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明设计了一种复合密封件原料挤出控制方法，可实现对两种及两种以上原料复合密封件工艺参数试验中的原料挤出匹配速率或匹配压力进行有效控制，从而快速获取工艺参数，降低工程试验调试次数，提高获取效率，节省时间、人力和材料成本，该方法同样可以用于产品实际制造中工艺参数的快速调整需求。

2、本发明设计的复合密封件原料挤出控制方法，所述原料至少包括第一原料、第二原料，对熔融状态的所述原料分别施加挤料压力、通过不同的进料口经模具挤出，经硫化、冷却后成型；挤出试验时首先需确定基础控制参数，所述控制参数包括压力、质量流量或体积流量（有时也称为质量流速或体积流速），包括如下步骤：

3、s1、计算目标产品成型后原料的体积比，所述体积比即为目标产品横截面面积比，由于长度一致，可以总横截面积为基准，第j种原料在横截面上的面积相对总横截面面积的比值记为体积比k0,j；对于固定原料挤出通道，第i次挤出产品成型后体积比为ki,j，i为大于等于1的自然数；k0,j可以通过产品设计尺寸和原材料性能直接通过理论计算得到；确定第一原料控制参数的基准值p1，可以采用经验值，允许有一定的偏差；

4、s2、前一轮挤出试验首次挤出，记第i次挤出第j种原料的控制参数为pi,j,首次挤出采用控制参数p1,j挤出各原料；根据原料出口成型后的体积与膨胀率、挤料压力（即出料速率）准正比关系，有

5、

6、其中，第一原料膨胀率n1、第j原料膨胀率nj；膨胀率为已知参数，如果缺少精确参数，可以通过单种原料经相同的工艺过程实测成型前后的体积计算得到，注意膨胀率可能与熔融状态及最终成型温度有关；

7、测量成型产品中各原料体积比，记为k1,j；可以通过测量成型产品中各原料和第二原料横截面面积比得到；

8、s3、前一轮挤出试验二次挤出，根据控制参数如挤料压力与成品体积比的准线性关系，计算前一轮挤出试验二次挤出各原料控制参数，有：

9、

10、根据控制参数开展二次挤出试验，测量二次挤出成型产品中各原料体积比k2,j；

11、s4、下一轮挤出试验决策，若前一轮挤出试验二次挤出成型后各原料体积比k2,j与目标产品体积比k0,j均在允许误差范围内，则对应的控制参数即为所需要的产品生产控制参数，试验结束；否则根据前一轮挤出试验二次挤出产品测量的体积比中，误差绝对值的中值及以上任一第j原料k2,j为基准，计算第一原料控制参数的新基准值p2；

12、；

13、s5、以新基准值p2代替第一原料控制参数的原基准值p1，循环执行步骤s2～s4，直至挤出产品满足要求。

14、即最后一次挤出后，实测挤出产品各原料体积比与目标值的差值在允许的误差范围内，最终的控制参数即为试验所获得的主要工艺参数，其他参数如进出口温度、时间、硫化温度、硫化时间可用常规方法获取。

15、进一步的，所述体积比的测量方法包括横截面图像测量法（需注意截面截取时应垂直于产品出料走向，倾斜会导致面积比测量不准），所述横截面图像测量法包括以成型产品横截面成像后各种原料在图像上所占像素比作为所述体积比，也就是横截面面积比。

16、进一步的，所述基准原料选择目标产品成型后原料的体积比最大的，或者选择所有原料中膨胀率介于中间的原料；

17、进一步的，所述第一原料控制参数的基准值p1的确定方法包括，所有原料中以冷却固化定型需求允许的最大控制值pj,max为基准计算p1的上限值为：

18、

19、所有原料中以在管道中最低速度流动所需求的最小控制值pj,min为基准计算p1的下限值为：

20、。

21、进一步的，所述第一原料控制参数的基准值p1=(p1,max+p1,min)/2。

22、进一步的，所述控制参数包括挤入口参数（进料参数）或挤出口参数（出料参数）。具体采用入口还是出口的压力、质量流量或体积流量，主要取决于控制和检测的方便程度，一般以入口压力控制最为方便，不同的入口压力可对应不同的出口压力，同时也对应不同的出入口质量流量或体积流量。

23、质量比可以通过体积比和密度换算得到，或者截取一段产品将两种材料剥离后直接称重得到。

24、进一步的，所述原料至少包括三元乙丙橡胶（epdm）、天然橡胶（nr）、氯丁橡胶（cr）、丁苯橡胶（sbr）、硬质橡胶、密实胶、海绵胶、发泡胶、泡沫、硅胶、氟胶、聚氨脂、pvc胶、改性橡胶等中的任意两种，即所述第一原料、第二原料等原料在上述材料中选择。

25、另一方面，一种复合密封件，所述复合密封件采用上述任意一项复合密封件原料挤出控制方法所生产或制造。

26、本发明通过对熔融状态的第一原料、第二原料等原料分别施加挤料压力、通过不同的进料口经模具挤出成型，根据前次试验施加的压力比和获得的成型产品原料成分比例，如体积比或质量比，以及目标产品的各成分的体积比或质量比，可以获得下次试验应该施加的理论压力比，重复循环试验若干次，可以获得满足要求的工艺参数。

27、本发明的优点和有益效果在于：本发明所设计的复合密封件原料挤出控制方法，使得复合密封件新产品或新工艺开发中，原先需要十数次乃至数十次的试验才能获得满足要求的工艺参数，一般控制到2次（一轮）以内即可，做多不超过6次（3轮）即可获得满足要求的工艺参数，有效提高了调试效率，节省了大量的时间、人力资源，也减少了材料消耗，节省了成本。同时，在新产品或新工艺设计与试制中，本发明的方法可有效分离试制产品不满足要求的工艺参数原因和模具原因，从而避免盲目试验和生产。