第38卷第12期2011年12月世界橡胶工业World Rubber Industry Vol.38No.12:36 44Dec.2011檨檨檨檨檨檨檨檨殎殎殎殎综述汽车胶管的生产技术与市场郝伟1,梁西正2,王楠3,王维相4(1.河北宇通特种胶管有限公司河北,德州253000;2.平顶山矿益胶管制品有限责任公司河南,平顶山467013;3.中国刑警学院辽宁,沈阳100035;4.中橡集团沈阳橡胶研究设计院辽宁,沈阳110021)摘要:为中国汽车制造业配套的软管行业受到了人们的关注。
近年来,国外不少汽车用软管企业纷纷进入中国市场,采取独资、合资形式建厂,生产汽车用的各类软管,试图以其技术和设备的优势占领这一市场。
而国内现有的汽车软管企业根据市场需求,在引进国外先进的生产技术、设备的同时,也在积极地开展技术创新和设备改造,使汽车软管的总体制造水平和产品质量有了稳定的提高,研发和生产出一批技术含量高的中高端软管产品,满足了国内汽车行业的需求。
中国制造的供汽车用的各类软管产品已出口到国外。
文中全面介绍了汽车胶管的生产技术与市场情况。
关键词:胶管;汽车;橡胶中图分类号:TQ 336.3文献标识码:B文章编号:1671-8232(2011)12-0036-09作者简介:郝伟(1963-),男,青岛科技大学橡胶工艺专业本科毕业,从事钢丝编织、缠绕胶管技术开发工作,现任河北宇通特种胶管有限公司总工程师。
汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一。
近年来,我国汽车制造业的迅速壮大极大地促进了国民经济的发展、兴旺与繁荣。
我国汽车工业的迅猛发展为汽车软管行业带来了前所未有的发展机遇和挑战。
1国内主要汽车软管企业概况目前,我国生产汽车用软管企业已经超过100家。
但是,具有一定规模的软管生产企业只有50家左右。
在这些企业中有国有企业、合资企业、独资企业和股份制企业以及民营企业。
我国主要汽车软管生产企业及产品参见表1。
2国际大型橡胶制品公司进军中国市场国内汽车软管行业通常认为,汽车软管是低利润的行业。
在欧洲或北美,生产汽车软管的成本很高,加之生产汽车软管的企业又多,行业内竞争过于激烈,所以他们把目光投向了中国市场。
当今,中国汽车产量已达到870万辆,这正是那些跨国公司进入中国市场的大好时机。
(1)德国Rubber Moulder (Sacred )汽配跨国公司主要生产汽车胶管、密封件,主要的客户是德国汽车厂和法国的Citroen ,计划在中国湖北生产汽车软管。
(2)ContiTech Schlauch ,德国专业胶管跨国公司,生产各类工业、汽车胶管,客户遍布欧洲和北美,已经和天津大港朋翔、长春橡胶制品厂及无锡橡胶厂洽谈合资业务。
(3)Phoenix ,德国专业胶管跨国公司,主要生产工业、汽车胶管,产能排名欧洲第二。
(4)Trelleborg ,德国汽配及胶管跨国公司,生产规模与Phoenix 相当,拟进入亚洲,特别对中国市场颇感兴趣。
(5)Avon Rubber ,英国橡胶制品跨国公司,主要生产胶管、密封件、减震制品,正在实施开发中国市场。
(6)BTR ,英中橡胶制品跨国公司,主要生产胶管、密封件、减震件,客户遍布欧洲和亚洲,在中国与中策集团合资,产能6000万件。
(7)Codan ,丹麦专用胶管跨国公司,生产表1国内主要汽车软管生产企业及产品一览表各类工业、汽车胶管,客户在欧洲,已经在河北涿州构林店成立一合资公司,生产汽车空调胶管和其它软管。
综观国际市场,美国和欧洲许多厂商也都看好中国市场。
如Gates公司开展了它在亚洲的业务,其中包括在中国的两家工厂和印度的一家公司。
美国Goodyear公司也已进入了中国市场,在强有力的技术优势支持下,提供很好的产品售后服务。
国外15家企业已进入中国,一起参与和分割年产970万辆汽车的市场。
3汽车用软管的结构、材料、生产工艺现状与发展趋势汽车上使用的软管主要有燃油软管、空调软管、制动软管,散热器软管、涡轮增强器软管、动力转向软管、排气管和空气导管等。
从结构上可分为纯胶管、纤维编织、缠绕软管、网丝编织软管、缠绕软管;从材料上说有橡胶、塑料、热塑性弹性体和树脂。
汽车用软管的直径多在3.2mm 5.1mm之间。
软管的主体材料由原来单一胶种发展到由2 3种橡胶组成。
例如,液压油冷却器胶管、发动机油胶管由原来单一的NBR改为内胶层采用NBR,外胶层采用CR。
为进一步提高耐热性能,采用ECO(氯醚)或ACM(丙烯酸酯橡胶)作为内胶层,外胶层采用CSM、ECD。
同时HNBR,NBR/PVC,EPDM以及TPO等材料也在汽车软管上开始应用,TPE在空调管上应用。
就汽车软管的增强材料而言,有芳纶、聚酯、尼龙可供使用,另外,树脂在制动软管、燃油胶管以及冷却水管的应用程度也在逐年提高。
3.1汽车燃油胶管汽车燃油胶管包括燃油输送管和给发动机供应燃油的燃油管。
内层胶要选择耐燃料介质和耐热的材料;外层胶则要选择耐热、耐臭氧、耐天候老化的材料。
通常采用NBR为内层胶,中间以纤维编织或缠绕层为增强层,外胶层采用CR。
为提高耐老化性能,外层胶还可采用CSM(氯磺化聚乙烯)。
3.1.1汽车燃油胶管材料的进展汽车采用电喷发动机后,燃料系统压力比普通发动机提高10倍,电喷发动机的使用不仅·73·第38卷第12期郝伟,等.汽车胶管的生产技术与市场提高了发动机本身的温度,也提高了周围环境的温度,为此,燃油胶管已被FKM(氟橡胶)、THV(氟树脂)特种橡胶的复合胶层所替代,外胶层则采用CSM、ECO等。
由于燃油系统中温度升高,酸化汽油的量和压力也随之升高,NBR已不能满足要求,故采用具有优异耐热性和耐溶剂性能的FKM作为燃油胶管的内胶层,FKM的使用温度在-25ħ 250ħ范围内,邵尔A硬度40 90,拉伸强度7 17N/mm2,最大伸长率100% 300%,是耐天候、耐臭氧、耐燃油性能最好的胶种。
FKM作为燃油软管内胶层,壁厚一般在0.2mm 0.7mm之间,但由于FKM价格昂贵,可采用复合结构,即以厚度0.5 0.7mm FKM 为内胶层,在其外面包覆厚度0.5 1mm耐低温、耐热和耐油的ACM(丙烯酸脂橡胶)共挤出复合层,以缠绕或编织纤维作为增强层,用CR 作为外胶层。
日本明治橡胶、旭化成公司和三菱汽车公司共同开发了由THV(氟树脂)、THV反应型粘合层和尼龙一次共挤出成型的燃油胶管,工艺流程短,生产成本降低,燃油渗透率比原有软管降低50%。
THV燃油胶管是国际上近几年来开发的新型环保型胶管,THV是一种具有优异防渗透、耐老化、耐燃油性能的共聚物材料,是目前汽车燃油胶管防渗透性最好的产品,其使用寿命几乎与整车的寿命同步。
THV燃油胶管已被美国福特公司,通用公司、克莱斯勒公司以及德国大众汽车公司等主装厂采用。
在采用电子控制燃油喷射系统的汽车上,燃油软管氧化首先是要解决的课题。
燃油软管穿行于发动机舱内部。
一方面要承受发动机的高温,另一方面还要承受燃油的化学降解作用,其中形成的过氧化氢会裂解。
一般认为,过氧化氢能分解出游离基,使丁腈橡胶硬化。
事实证明,凡能提高NBR耐热性能的方法就可以改进其氧化燃油的性能。
HNBR是一种具有耐热、耐酸性汽油、耐低温等优异性能的材料,在许多方面可以和氟橡胶媲美,是制造汽车燃油软管的理想材料。
适合于过氧化燃油的典型NBR胶料配方以及耐酸性燃油、耐高低温的燃油胶管配方列于表2。
燃油胶管内胶层配方见表3。
表2适合于过氧化燃油的典型NBR燃油胶管配方*含ANC39%,N-甲基丙烯酸酰胺作为第三单体。
表3燃油胶管内胶层胶料配方3.1.2汽车燃油异型胶管生产工艺汽车燃油异型胶管的生产工艺流程:塑炼—混炼—过滤—加硫化体系—挤出—套芯棒—硫化—脱芯棒—干燥—切头—检验—包装入库。
制备燃油胶管的材料有氟橡胶、丁腈橡胶(NBR),氯醚橡胶、NBR/PVC并用胶和丙烯酸酯橡胶,典型的汽车燃油异型胶管配方参见表4。
3.1.3汽车燃油胶管发展概况随着电喷发动机在汽车上应用,国内许多汽车胶管生产厂研发了由FKM、ECO制成的氟·83·世界橡胶工业2011表4典型汽车燃油异型胶管配方橡胶燃油胶管,油渗透指标为8g/100cm2,用于国产中低档车辆的燃油系统,已经达到了欧Ⅱ的排放标准。
但其耐油性、耐渗透性仍低于THV燃油胶管的指标。
因而国内有实力的燃油胶管生产企业已经开始了对THV燃油胶管的研发,以达到机动车对欧Ⅲ和Ⅳ标准的排放要求。
(1)上海尚翔汽车胶管有限公司采用德国大众TL-52424标准,已研发出了汽车用电喷燃油胶管。
这种燃油胶管内胶层耐油渗透,中间胶层耐高温,外胶层耐热辐射和耐臭氧老化,采用多层橡胶复合结构,采用双层橡胶一次挤出工艺。
(2)河北晋州市汽车配件厂研发了以FKM为内层,ECO为主体材料,聚酯纤维为骨架材料的燃油胶管,满足了电喷发动机的燃油胶管要求。
(3)宁波丰茂远东橡胶有限公司研制了FKM/ECO/缠绕聚酯骨架/ECO复合结构的燃油胶管,经应用和试验性能符合TL-VW52255、ESX60617和ES-X60618标准的要求。
(4)天津鹏翎胶管公司在2003年研发出氟橡胶氯醚橡胶燃油胶管、THV燃油胶管,并获得THV燃油胶管生产方法的发明专利;研制的氟橡胶、氯醚橡胶燃油胶管性能已达到欧Ⅲ排放标准的要求。
3.2汽车散热器胶管汽车散热器胶管是连接轿车发动机与散热器之间的柔性管路,是轿车关键部件之一。
由于散热器用水加有有防锈液、防冻液以及散热器胶管所处环境,这就要求汽车散热器胶管必须承受很高的温度,并应当在使用期内不得出现任何故障,其脉冲性能由原来的50000次提高到150000次。
原来采用硫磺硫化体系的散热器胶管正逐步被采用过氧化物硫化体系的胶管所取代。
通常汽车散热器胶管可以划分为以下3种类型:(1)A型散热器胶管:在125ħ以下温度连续使用,最高温度为140ħ。
(2)B型散热器胶管:在125ħ 150ħ温度范围内使用,最高温度可达到175ħ。
B型散热器胶管的拉伸强度要求低于A型散热器胶管,但硬度要求则高于A型散热器胶管。
(3)C型散热器胶管:在150ħ 175ħ温度范围内连续使用,该型散热器胶管多用于涡轮发动机,即重型发动机。
3.2.1EPDM在汽车散热器胶管中应用三元乙丙橡胶(EPDM)在汽车散热器胶管上的应用近年来发展很快。
EPDM作为汽车散热器胶管的内胶层和外胶层时,需要采用过氧化物体系硫化。
表5典型汽车散热器胶管配方经180ħˑ20min蒸气硫化后性能:拉伸强度:13.3MPa拉断伸长率:340%热空气老化后伸长率:(140ħˑ168h)325%(150ħˑ168h)00%(160ħˑ168h)235%3.2.2汽车散热器胶管结构和制造工艺汽车散热器胶管的结构通常可划分为三种:·93·第38卷第12期郝伟,等.汽车胶管的生产技术与市场(1)纯胶管;(2)由内胶层和增强层构成的层结构胶管;(3)由内胶层、增强层和外胶层构成的胶管。