TPE 与 EPDM 粘合

创新 TPE 技术直接将模制角接头和端部元件与 EPDM 型材相结合

汽车行业是规模最大、增长最快的热塑性弹性体市场。凯柏胶宝® 已经意识到高品质外饰应用对 TPE 复合材料日益增长的需求,并开始有针对性地加速开发相应的高效 TPE 解决方案。

新近开发的产品包括粘合乙烯丙烯二烯单体橡胶 (EPDM) 的 TPE 化合物。热塑宝 K 系列材料专为汽车外饰的双组分部件开发,具有与 EPDM 的良好粘合性和出色的抗紫外线性能。因此,这些新型化合物主要用于汽车行业,例如由 EPDM 制成的带有 TPE 角接头和端部元件的窗饰及密封型材。

在过去,以大型车辆系列为代表的这类应用大多是采用苯乙烯-丁二烯化合物 (SBC) 和交联热塑性硫化 (TPV) 橡胶。由于车辆系列之间的几何设计不同,这些材料在成本效益方面不尽人意。凯柏胶宝® 的材料解决方案在注塑成型加工阶段与 EPDM 粘合,提供了绝佳的替代选项。
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在 EPDM 双组分部件中引入新 TPE 技术的主要目的是以符合成本效益的方式生产窗饰和其他复杂的汽车外饰型材。
(照片:©2018 凯柏胶宝® 版权所有)



如今,EPDM 密封型材和车窗饰件越来越复杂和精致,凯柏胶宝® 特意为此推出了全新的 TPE 系列。

第一系列化合物(TC7EAZ 和 TC7EFZ)与 EPDM (AD/EPDM/UV ) 有良好的粘合性能,对紫外线辐射和热效应的长期抗性十分优异,硬度为 70 肖氏 A。耐候测试表明,凯柏胶宝® 复合材料的表面质量优于竞争材料。在开发各种化合物时,TPE 团队的专家主要关注附着力 (TC7EAZ)、可加工性以及低雾化值 (TC7EFZ)。

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由 EPDM 制成的窗饰和密封型材,具有模压的热塑宝 K 角接头和端部元件。(照片:©2018 凯柏胶宝® 版权所有)

良好的初始附着力

先进的 EPDM 粘合系列已经通过我们与 LWB Steinl(机床制造商)开展的实践合作测试以及全面的实验室测试和客户测试。首先,我们重点考察了材料对 EPDM 的附着力。除了按照常规 VDI-2019 标准(环境温度和 90℃ 条件下 1,500 小时)开展 EPDM/TPE 试样的附着力测试外,还进行了基于 ISO 37 的测试。连同拉伸应力和伸长百分比,破坏试样所需的绝对力也得到了确定。

在这些附着力测试中,新型材料在发泡和紧凑型 EPDM 工件上均获得了良好的效果。在成品零件能否在尽可能短的周期时间内脱模方面,初始附着力起着决定性的作用。另外,测试系列显示附着力主要取决于插入的 EPDM 型材的清洁度。为了获得优化和可靠的重复性结果,应在 TPE 部件成型之前在尽可能短的时间内切割型材部件——切割越快,附着力越好。
车辆外饰的关键要求还包括不受紫外线辐射增加影响的持久的耐热性和耐候性。我们将材料样品暴露在加速老化试验(90°C 及 120°C 下 1500 小时)、类似佛罗里达州的湿热环境、以及类似喀拉哈里沙漠的高温干旱环境下的热空气中进行了耐候性测试等模拟试验。在上述所有耐候性测试中,证明 AD/EPDM/UV 系列具有稳定的机械性能,并且表面明显干燥和无粘性。

面向市场的项目合作关系

为确保新型 AD/EPDM/UV 复合物的稳定加工,凯柏胶宝® 与位于阿尔特多夫(德国兰茨胡特附近)的 LWB Steinl GmbH 合作,对其可加工性进行了彻底研究。

LWB Steinl 是全球领先的橡胶和 TPE 立式传递模塑机和卧式注塑机制造商之一。其产品包括夹紧力为 200 至 16,000 kN 的系列和注射量为 50 至 30,000 cm³ 的高能效注射单元。在该制造商的加工实验室进行的测试中,使用了没有拉杆的立式机器(图 4)。测试工具由巴伐利亚阿尔高地区勒特巴赫的 PFAFF Werkzeug- und Formenbau 提供。
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即使接触面小,TPE 化合物和 EPDM 材料也表现出优异的附着力。(照片:©2018 凯柏胶宝® 版权所有)

采用立式机床加工 EPDM/TPE 组件具有经济效益,其优势在于可节省进料和下游机械空间。但是,这也需要特别细致的协调操作,以实现所用材料的过程控制。特殊的 TPE 配方可以使保压力最小化,以避免 EPDM 工件变形。

其实,也可以使用 EPDM 制造汽车密封型材的角部和端部(如窗饰等),但是橡胶的交联会导致循环时间拉长,并且需要更多复杂的机器和加工步骤。

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对于新型 TPE 技术在 EPDM 双组分部件中应用的工艺稳定性,采用凯柏胶宝® 与 LWB Steinl 合作的立式机床进行测试和优化。 (照片 © LWB Steinl 版权所有)

生产周期缩短

工艺稳定性的提高意味着废品率的降低,也是打造经济型双组分零件的一大基础。因此,减少 TPE 注入 EPDM 工件的循环时间是项目参与方的另一个目标。

凯柏胶宝® 新型 EPDM 粘合剂的加工性能符合成本效益。这类材料在 200°C 至 220°C 的较低温度下进行加工。这有助于减少冷却时间,加上保压时间也得到大幅度压缩,循环大大提速,也加快了整个生产过程。除了这些特性之外,专门开发的 TPE 复合材料与 EPDM 材料的初始粘合确保了成品可以更容易地从模具中取出,从而进一步缩短循环时间。

我们与 LWB Steinl 通力合作,优化材料和工艺技术,以满足不同车窗系统的要求。与此同时,材料的永久附着力和耐候性也未受到任何负面影响。

除了全面的客户支持外,考虑到相对于单个 EPDM 或 OEM 颜色规格的光泽度,凯柏胶宝® 还提供量身定制的色彩平衡设计。



结论

凭借针对特定市场的研发团队及丰富的市场知识背景,凯柏胶宝® 开发了一系列新型热塑性弹性体,采取经济高效的方式生产 EPDM 型材的双组分解决方案,以适应日益多样化的车窗系统要求。

凯柏胶宝® 始终坚定地面向市场和客户,因此,我们选择与客户以及机床和模具行业的合作伙伴共同进行测试,以优化 EPDM 粘合技术的粘附性、耐候性和工艺稳定性。这种高品质的客户支持服务体现在面向应用的材料配方和颜色匹配,以及提供加工建议和逐批确保产品一致性等方方面面。

凯柏胶宝® 的 Franz Hinterecker 表示:“汽车行业是规模最大、增长最快的市场。所以,我们将在未来继续深入研究汽车行业的新材料。”

凯柏胶宝® 拥有便利的实施条件,可以为客户提供优质 TPE 产品,并加速 EPDM/TPE 高端应用的发展。


作者: Josef Neuer,产品管理负责人 Frieder Vielsack 博士,高级研发负责人


1 AD/EPDM/UV: AD = adhesion, EPDM = ethylene propylene diene monomer rubber, UV = UV resistance


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