汽车工业发展推动复合软管行业的发展
汽车用橡胶软管(简称胶管)在汽车底盘、发动机和车身三大系统中起着输送油、气、水及传递动力的作用,是汽车上的重要零部件。在各种胶管中,汽车胶管是发展前途的品种。胶管是汽车用非轮胎橡胶制品中的重要产品之一,需求量很大。
近些年来,国内胶管企业通过引进技术与自己,研制生产了一批适应汽车要求的不同类型胶管,如空调管、液压制动软管、水箱胶管、树脂管等。但在产品结构使用性能以及原材料方面,与 相比仍有不少需要改进之处。目前从我国汽车胶管总体来看,生产企业规模普遍偏小,布点分散,技术力量薄弱,生产工艺和设备比较落后,新产品缓慢;从生产能力来看,普通汽车用胶管市场供大于求,而轿车所需要胶管远不能满足需求,目前合资引进车型,胶管国产化率不足40%,轿车国产配套率仅为5%。因此今后汽车胶管工业应紧跟 潮流,、汽车的胶管制品。
“十二五”期间是汽车零部件高速发展的时期,也是汽车零部件发展的井喷期,对汽车胶管来说,也不例外。的燃油系统、制冷系统、动力转向系统用胶管,主要汽车生产商还大量依靠 。五大类胶管中,在国内 称得上产品技术稳定,能够规模生产的汽车用胶管也仅冷却系统胶管而已。 有大型胶管企业纷纷把目光投向不断增长中的我国汽车用胶管市场, 进一步加剧了汽车用胶管产业的竞争,同时也给国内传统的胶管工业带来了新的生机与活力。竞争在带来风险的同时,也带来了机遇。因此,一场汽车用胶管产业的残酷竞争才刚刚开始,国内、外企业均摩拳擦掌,准备放手一搏。橡胶供应商应与胶管生产、企业保持密切联系,提供、性能稳定、适合产品需要的材料;胶管生产企业也应与汽车主机生产厂家保持密切联系,掌握产品发展脉搏,及时和提供所需产品。
汽车用橡胶软管的种类、结构特点和主体材料
汽车用橡胶软管主要有制动软管、空调器管、散热器管、燃料油管、动力转向管、输油管、液压管、异型胶管等。汽车上的橡胶连接软管大致可以分为低压软管、耐高压软管和耐油软管三大类。软管的结构虽然各不相同,但大致都由内胶层、增强层和外胶层等三个基本部分组成。内胶层是软管接触介质的工作层,起着密封介质、保护增强层的作用。增强层是软管承受压力的部分,同时还给整个软管以 的刚度和强度。外胶层是软管的保护层。低压软管有散热器连接软管、制动放气软管。
对低压软管的机械性能要求不高。耐高压软管有制动系统、液压系统连接软管。耐高压软管的增强层采用编织胶管和缠绕胶管,要求耐高压软管的耐压、耐油、耐曲挠性好,在低温下无裂纹,耐振动,膨胀性小。内胶层 均匀、表面平整,不得有气孔;增强层应紧紧缚住内胶层;外胶层同样要紧贴增强层,使之不受损伤。两端的金属接头螺纹应紧紧地嵌在胶面中。
耐油软管有汽油、柴油、润滑油软管。耐油软管有良好的耐油性,且在工作压力下能 使用。汽车用橡胶软管与多种介质接触,使用条件严酷,技术要求苛刻,是品种多、使用材料广的复合结构橡胶制品。汽车用橡胶软管主体材料一般采用丁睛橡胶(NBR),氯丁橡胶(CR) ,氯化聚乙烯(CPE) ,氯磺化聚乙烯(CSM)、二元乙丙橡胶(EPDM) ,氯醚橡胶和氢化丁睛橡胶(HNBR)及它们的并用胶,骨架材料一般为维纶、聚醋帘线等。成型工艺多为硬芯法、软芯法和无芯法3种。为防止汽车污染空气,除了对废气和废物排放加以限制之外,阻止汽车流体通过胶管管体渗透到大气中也是一项重要措施。因此,输送渗透性流体的胶管,如汽车的燃油胶管、空调胶管、柴油机涡轮增压器胶管和选择性催化降低排放系统胶管,都在其内胶层中增加一层防渗透层,从而使内胶层变成双层或多层。燃油胶管一般使用氟弹性体作为内衬层,放置在内胶层的内侧,使内胶层成为双层结构;柴油机涡轮增压器胶管内胶层为一层或二层结构。一层结构的内胶层使用氟弹性体,二层结构的使用氟弹性体或氟硅弹性体作内衬层,内胶层为硅橡胶;催化降低排放系统胶管,防渗透层置于内胶层内侧。外胶层实际上为三层,中间有一层电热金属线;空调胶管内胶层有两层和三层两种。R134年制冷剂空调胶管,防渗透层一般为聚酞胺,或置于内胶层外层,或置于两层内胶层之间。而COZ制冷剂空调胶管,内胶层为双层结构,防渗透层置于内胶层内侧。防渗透层的位置,取决于胶管内胶层的耐流体性能。如果内胶层耐所输送的流体,防渗透层一般置于两层内胶层之间;否则应选用耐流体的防渗透层,置于内胶层的内侧,如燃油胶管。
燃油橡胶软管的性能特点是:耐燃油、耐高燃压和耐高燃温性能好;燃油透过率小;无铅化;各层间粘合性能好。燃油胶管一般采用内层胶/外层胶或内层胶/中层胶/外层胶复合结构。内层胶要求耐燃油,且燃油透过率小;外层胶要求耐臭氧、耐油和,所用主体材料主要为NBR,NBR/PVC,FIM;ECO和CM。目前,汽车燃油主要为高辛烷值(高芳烃)无铅汽油,国内已开始推广乙醇汽油即掺乙醇燃油(高芳烃无铅汽油/乙醇混合液), 除大量使用掺乙醇燃油外,还使用掺甲醇燃油。目前,FILM在燃油胶管中的应用已较多,且技术较成熟,如采用口本大金公司牌为G-555 , G-558和G-575的双酚AF硫化三元FILM可以制备满足欧111标准的燃油胶管。随着氟含量的增大,FILM的燃油透过率减小,因此要选择适宜氟含量的FILM。另外,为降低成本,也可在胶管((NBR内层胶)中设置厚度为0.3~0.7mm的FILM隔离层。氯醚橡胶是燃油胶管中层胶和外层胶的常用胶种。现在,无铅化ECO燃油胶管的选择硫化体系是2,4,6一三琉基均三嗦(硫化剂TCY)/钙吸酸剂或/和镁吸酸剂体系。与采用剂NA-22的ECO相比,采用硫化剂TCY的ECO拉伸强度较低,但压缩变形小,长期耐热老化性能好,耐油性能、耐寒性能、耐臭氧老化性能及与FILM的粘合性能相当。
汽车空调器原来所用的致冷剂是二氟二氯甲烷(氟利昂12,又称CFC-12,即Rl2),取代R12的致冷剂是R134年,其在大气中存在的时间短,不含氯,对大气臭氧层无破坏作用,致冷效果优于R12,导热系数大于R12(耐热性优于R12) 。 Rl2和R134年所用的冷冻机油不同,分别为石蜡油和PAG} R12/石蜡油体系的工作温度为12000127℃, R134年/PAG体系的工作温度为13200138℃。目前,对空调胶管的主要性能要求为:对R134年/PAG体系的抗耐性好;工作温度在一30~150℃范围内;压缩变形小,定伸应力高;动态力学性能好,抗振动和耐高压(3MPa);噪声传递弱,脉冲低。空调胶管多为多层复合结构,内层胶的气液介质透过率小。CIIR,BIIR , HNBR和EPDM都是R134年/PAG体系空调胶管内层胶理想的主体材料。PA的气液介质透过率 小,常用作空调胶管防渗层主体材料。外层胶主要使用耐热和耐臭氧老化的EPDM,CR,CR/EPDM,EVM ,CIIR,BIIR,HNBR和AEM作主体材料。散热器胶管又称为冷却液胶管或水箱弯管,属异型胶管,其耐热等级分为100℃,125℃,150℃和175℃。其中,100℃级散热器胶管(使用温度不超过100℃)的主体材料为R,NBR和CR(用于对耐油性能要求较高的胶管),125℃级散热器胶管(使用温度不超过 125℃,瞬时较高温度可达140℃)的主体材料为EPDM(硫黄硫化体系),150℃级散热器胶管(使用温度为125℃一 150℃ ,瞬时较高温度可达175℃)的主体材料为EPDM(过氧 化物硫化体系),175℃级散热器胶管(使用温度为150℃~175℃)的主体材料为MVQ(胶料水解问题有待解决)和AEM。近年来,随着引进胶管生产线增多和国产胶管生产技术提高,我国散热器胶管的质量逐渐提高。目前,我国主要生产 125℃级散热器胶管,150℃级散热器胶管正在中。150℃级散热器胶管要求无锌或锌含量 低,这是因为散热器胶管中含有的锌(由氧 化锌、剂BZ和PZ等带入)会与冷却液中的金属剂反应生成不溶性沉淀物,这些沉淀物会堵塞发动机中的“毛细”管道而阻碍冷却液的流动,结果导致发动机和冷却操作系统温度升高。另外,150℃级散热器胶管胶料的硫化体系要选用过氧 化物硫化体系,这是因为采用过氧 化物硫化体系的EPDM的电导率比采用硫黄硫化体系的EPDM小得多,不易产生电化学腐蚀,因此高温下 。
我国汽车用非石油基制动液制动胶管标准为HG/T 7127.1, SAE标准为SAEJ 1401。 制动胶管的结构一般为内层胶/增强层/中层胶/外层胶。对4种不同材料构成的制动胶管进行透水试验,结果表明,胶管透水量由大到小的顺序为:R内层胶/NR中层胶//(CR/EPDM)外层胶胶管,EPDM内层胶/HR中层胶//(CR/EPDM)外层胶胶管,EPDM内层胶/HR中层胶//EPDM外层胶胶管,IIR内层胶/HR中层胶//EPDM外层胶胶管。虽然IIR具有优异的抗水透过性能,但其耐合成制动液性能较差。EPDM是制动胶管内层胶主体材料的 仕选择。 得出,为兼具压缩变形小和老化后拉伸强度保持率大的特点,EPDM内层胶应采用过氧 化物硫化,同时少用或不用软化剂,也可用液体EPDM替代石蜡油作软化剂。采用石蜡油作软化剂的 EPDM胶料在DOT4合成制动液中浸泡后,石蜡油被抽出,胶料的体积变化率为负值;不用软化剂或用液体EPDM作软化剂的EPDM胶料在DOT4合成制动液中浸泡后体积变化率为正值。