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橡胶制 品在汽车中的应用状况

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橡胶制 品在汽车中的应用状况

发布日期:2019-07-09 作者: 点击:

一、我国车 用特种橡胶的发展状况



随着汽车产业的发展,车用特 种橡胶需求趋旺。当前,我国特 种橡胶国产化率不高,大量依赖进口,国内相 关企业和研究院所正在积极攻关,并在一 些领域有所突破。


那么,我国车 用特种橡胶行业发展状况如何?研发重点在哪里?将如何 加快国产化步伐?本文为您展开分析。


当前,由于汽 车性能的不断提高和汽车配件环境温度的不断升高,让开发 和应用耐油性和耐高温性极好的高性能新型原材料,成为汽 车橡胶配件生产行业的重要课题。但是,我国特 种橡胶大量依赖进口,亟待加 大研究力度改变这一现状。



车用特种橡胶需求大


随着汽 车市场的升级换代和国产品牌的兴起,我国汽 车工业正处在一个换挡提速的时期,车辆对 橡胶制品的性能和质量提出了更高要求,橡胶零 部件需要大幅度地提高耐热、耐寒、耐油、耐老化等各项指标。


原来采 用通用橡胶制造的橡胶配件已经不能满足现在的使用要求,而必须 采用特种橡胶来替代。


“车用特 种橡胶是指具有耐高温、耐油、耐臭氧、耐老化 和高气密性等特点的橡胶,主要用 于满足某种特殊要求的特殊场合。”中国石 油兰州化工研究中心高级工程师赵洪国说。据了解,汽车用 特种橡胶制品是汽车上的重要配件,汽车用 各种橡胶制品不仅数量大而且要求高。目前,每辆汽 车使用的特种橡胶配件达400~500个,重量约40kg(不包括轮胎),占整车的4%~5%,其产值 占汽车部件总产值的6%。


业内人士表示,车用特 种合成橡胶性能优异,一直是市场上的宠儿,价格高企。新技术 推动了特种橡胶的猛发展,车用特 种合成橡胶用量逐年增长,特种橡 胶新材料也被源源不断地开发出来。目前,特种橡 胶在汽车工业中的用量已达到非轮胎橡胶制品橡胶总消耗量的70%~80%。


大多品种依赖进口


赵洪国表示,由于我 国汽车专用特种橡胶的品种规格比较少,且质量不稳定、工艺指标也比较差,不能满 足汽车用高档特种橡胶的需求。特别是 一些引进车型上所采用的高端特种橡胶制品,国内基本不能生产,只能依靠进口。


氟橡胶 就是其中的代表。据了解,氟橡胶由于具有无臭、无毒、不燃、耐热、耐氧化、耐油、耐化学品等优异性能,被用于 发动机的曲轴前油封、曲轴后油封、气门杆油封、发动机膜片等。但由于 国内氟橡胶价格一路走高,许多用 户不得不从国外进口,国内每 年需要从国外进口约半数的氟橡胶产品,来满足 国内汽车工业发展的需要。


同时,丙烯酸 酯橡胶和三元乙丙橡胶作为性能优异的特种橡胶,每年也在大量进口。据介绍,丙烯酸 酯橡胶可用于生产数十种汽车配件,成为近 年来汽车工业着重开发推广的一种密封材料,主要用 于制造各种骨架油封,如曲轴、变速箱、传动轴等部位油封;各种耐热垫片、护套、胶管等。据估算,目前国 内汽车工业对丙烯酸酯橡胶的年需求量将达2万吨上下。但由于 我国丙烯酸酯橡胶装置均没有达到经济规模,远不能 满足国内市场需求,用于生 产汽车配件的丙烯酸酯橡胶半数以上需要进口。


在汽车用特种橡胶中,三元乙 丙橡胶是耗用量最大的胶种,主要是 制造门窗密封胶条、散热器 胶管及其他零件。我国三 元乙丙橡胶合成技术与产品应用技术还都需要进一步的提高,产品质量还需要改进,需要依 靠进口来满足国内市场的需要。


研究力度亟待加强


业内人士认为,造成进 口依赖严重的原因有三方面:一是中 国能生产的新胶种还不足;二是我 国新型特种橡胶产量小,生产还 没有形成较大的规模、产品没形成系列化,且质量也有待提高;三是对 新胶种的应用研究还不够,企业缺 乏积极主动用新型原材料来提高产品质量和生产技术的意识和能力,绝大多 数研究工作还停留在对现有原材料的应用探讨上。这在一 定程度上限制和影响了中国汽车用橡胶制品向高性能化方向发展。


中国石 油兰州化工研究中心高级工程师徐典宏说,在一些 高附加值车用橡胶产品方面,针对严 重依靠进口来满足国内需求的问题,中国还要在关键的高、精、尖技术上下功夫。开发适 用于特种配件的专用胶种,如用于 耐高温动态性能、耐苛刻使用条件、压缩永 久变形性能极好的汽车配件专用胶种,使橡胶 配件的性能达到汽车要求。


同时,通过引进资金、技术和设备,使新胶 种的生产实现规模化、系列化、高性能化,为汽车 橡胶配件生产提供产量高、性能好、质量稳定、品种齐 全的新胶种系列,逐渐摆 脱新胶种依赖进口的状况。


二、汽车橡 胶制品的分类及其在汽车中的作用


中国汽 车工业的高速发展,推动着 我国其他相关配套行业,尤其是 橡胶工业的发展。几年间,汽车用 橡胶制品已发展成一个独特的专业化的制品行业。汽车橡 胶制品是汽车配件中不可缺少的重要组成元件。每辆汽 车上安装大约有100-200种橡胶制品,使用约200-500个橡胶配件。除轮胎外,因不同规格汽车而异,耗用橡胶材料约为15-60公斤,而汽车橡胶制品(不计轮胎)约占汽车总成本的6%左右。汽车工 业用非轮胎类橡胶制品品种约有1000多种,规格超过8000个。据统计,汽车行 业占用了全球每年消耗生胶量的70%以上,其中轮胎占用60%,汽车橡 胶制品配件占用40%。


高速、安全、舒适、节能和 环保是当代汽车追求的目标。随着汽 车现代化的发展,对汽车 橡胶制品的要求也日趋严格和苛刻,不但要 求具有各种特殊性能的橡胶材料满足汽车新的技术要求,而且还 要求橡胶材料有更高的物理机械性能,如耐老化,耐高、低温,耐新型 燃油以及优异的动态疲劳性能,耐久的使用寿命等。事实上,现代化 汽车的每一项高性能都得依赖橡胶制品的技术进步提供保障,汽车橡 胶制品的性能和质量,对提高 汽车整车质量水平起着极为关键的作用。值得指出,橡胶制 品扮演的角色永远是配件,但这个 配件却时刻左右着主机的技术进步和技术水平。因此,可以说 汽车橡胶制品的技术和质量基本上能反映汽车整车技术水平。


1. 汽车橡 胶制品的分类及其在汽车中的作用


橡胶轮 胎被称为汽车的两条腿,轮胎在 汽车中的重要作用是不言而喻的。轮胎是 橡胶工业中耗胶量最大的一种橡胶制品,所以在 橡胶工业中往往将轮胎从橡胶制品中独立分离为一种特殊品种。而在汽车配件中,橡胶轮 胎是一种特殊配件。


汽车橡 胶制品可分为轮胎,密封制品,减震制品,安全制品,胶带制品,胶管制 品以及其他制品如雨刷器、挡泥板、胶粘剂、密封胶 和内饰制品等七大类。


1.1 轮胎


汽车轮 胎起着承载汽车自重、车上的 人和货物的全部重量的作用,还起着使汽车前进、后退、转弯和 刹车等功能作用。汽车的安全性、舒适性 和驾驶操控性能在很大程度上依赖于轮胎的高性能和高质量。


橡胶轮胎已有160年历史。早在1845年,英国人R. W. Thomso将一条 胶管套在木轮子上,从而减 轻了轮子的滚动阻力,减少了振动,但这种 早期的橡胶轮胎在当时已很受欢迎。当然这 应当归功于橡胶材料的优异性能。直到1888年,英国人J. B. Dunlop发明了充气轮胎。在以后 的一百多年时间里,随着汽车工业的发展,橡胶轮 胎经历了数代产品的发展更新和进步,轮胎骨 架材料从棉帘线、人造丝 到尼龙帘线的斜交轮胎,发展到 当今的钢丝子午线轮胎。


人类发明充气轮胎,有效地 促进了汽车的发展。因为充 气轮胎缓冲吸震性能优秀,明显地减少振动,使汽车 操作安全性更好,乘坐更舒服,同时可 以大幅度地提高汽车的行驶速度。随着橡胶材料,配方技术,制造设 备和制造工艺的不断进步,使汽车 轮胎的使用安全性和寿命耐久性大大提高。如在1900年,每条轮 胎的行驶里程仅为800km;到了1978年,每条轮 胎行驶里程已达到6万km;发展至21世纪,每条轮 胎行驶里程已不低于14万km,甚至20万km。而汽车 行驶速度随着高速公路的快速建设和投入使用大幅度提高,从几十km/h提高到100km/h,140km/h甚至达到200km/h。


1.2密封制品


密封制品分O形圈、骨架油 封和密封条三大类。O形圈和 骨架油封是安装于发动机、齿轮箱、轿车主 轴上和液压气压传动系统中,防止润滑油、液压油 以及其他液体泄漏或气体泄漏,保证各 部件体系正常运行,并且可 防止外部砂粒尘埃杂质等进入体系,影响机器正常工作。O形密封 圈和骨架油封主要用于旋转轴或往复运动轴系的密封。骨架油 封按结构可分为内骨架油封、外骨架油封、半外露骨架油封、封唇油封、带副唇 油封和组合式油封等;按在汽 车中安装部位可分为曲轴前油封、曲轴后油封、变速箱油封、凸轮箱油封、轮壳油封、半轴油封、气压导 杆油封和减震器油封等。密封胶 条主要用于汽车门窗、行李箱、发动机罩等部位,担当密封、挡风、阻雨、减震和隔音等作用。按结构 可分为纯胶密封条(又可分 为海棉胶和密实胶)和复合密封条(分橡胶/金属骨架复合条,两种以 上橡胶复合条和橡胶塑料复合条)。


1.3减震制品


橡胶减 震制品主要安装于发动机、车身、空调和车厢悬挂系统。主要用 于降低汽车行驶时的震动和噪音,提高汽 车操控的稳定性、安全性和舒适性。随着现 代汽车综合性能的不断提高,对橡胶 减震制品的性能和质量提出越来越高的要求。主要是 要求减震制品要有优异的减震阻尼性能,抗动态 疲劳性能和超长的寿命耐久性。汽车橡 胶减震制品主要有空气弹簧,发动机前后悬置垫,挠性联 轴节以及各种形状的橡胶衬套,衬垫等。高级汽 车上还在每个轮胎支撑中安装了性能优异的特殊减震器。


1.4安全制品


汽车用 橡胶安全制品在汽车中起到制动可靠性,行驶安 全性及人身安全等作用。安全制 品主要有制动皮膜(隔膜),皮碗,刹车片,安全气囊和保险杠等。


制动皮 膜和皮碗直接关系到汽车行驶安全,在汽车 行驶中遇到意外时,使汽车 迅速减速以至停车,保证车 辆和人员的安全。安全气 囊是在车辆发生事故受撞击时为车辆人员提供安全保障的橡胶制品。保险杠 是在汽车发生碰撞时起减少冲击力的作用。


1.5胶管制品


胶管制品用于底盘、发动机 和车身三大部位,用于输油、输气、驱动、控制、刹车、冷却和 供暖七个系统的胶管,起供油、供气、供水和 传递动力的作用。胶管品种有燃油管、输水胶管、制动软管、真空胶管、空调胶管、散热器胶管、动力转 向胶管及异型分枝胶管。


1.6胶带制品


胶带制 品在汽车中主要用于传递扭距动力和速度的作用,将动力 从动力源发动机传递到需要动力的地方。安装于冷却风扇,冷却水泵,刹车压缩机,助力泵,空调系 统和转向装置等系统。胶带制品分V带(又分普通V带和多楔带)和同步带(齿形带)。V带按结 构又分为切割带和包布带两种。V带的特点是速度高,传动功率大。同步齿 形带用于汽车发动机配气点火用,其使用条件为速度高,传动功率大,温度高。


1.7其他制品


这类橡 胶制品包括汽车用胶板(车内地胶板和挡泥板)、汽车内饰及粘胶剂、密封胶、雨刷器胶条等。地板胶 用于铺设车内地面,防震防滑。雨刷器 胶条用于雨雪天气刮除挡风玻璃上雨雪之用,保证驾驶人员视线,正常操 作和使车辆正常行驶。粘胶剂 则用于汽车内饰材料的粘接和汽车底部的保护等。


2 我国汽 车用橡胶制品的现状与发展趋向


2.1 轮胎


近几年来,由于轿 车逐渐进入家庭,激励了 我国汽车工业的高速发展,推动了 汽车配套行业和橡胶制品工业的发展,显然,首当其 冲的是橡胶轮胎。


由于汽车的高速化,橡胶轮 胎产品从斜交胎向子午线胎转型。子午线 轮胎是我国轮胎工业的发展方向,是国家 重点扶持的型号。从2001年开始,我国国 内的轮胎厂都在围绕子午线轮胎进行基建和技改,发展速度很快,非常成功。2004年我国轮胎产量达到2.1亿条,其中子午线轮胎1.09亿条,子午化率达52%。除满足 国内市场需求外,有近1/3产量的 轮胎进入国际市场。2005年我国轮胎产量达到2.3亿条,其中子午线轮胎1.3亿条,子午化率达56%。据预测,到2010年我国 轮胎产量将达到3亿条,其中子午线轮胎2.1亿条,子午化率达70%。在汽车 轮胎中子午线轮胎将占到85%左右,至2015年力争 汽车轮胎子午化率达到95%。


2004年我国 轮胎耗用生胶量为220万吨,2005年耗胶量已达到243万吨,增长10.5%。其中天然橡胶约占56.6%,合成橡胶约占43.4%,合成橡 胶主要是丁苯橡胶和顺丁橡胶(外胎),以及丁基橡胶、氯化丁基橡胶(内胎)。由于我 国天然橡胶资源有限,今后发 展方向应适当增加合成橡胶使用比例。主要增 加的合成橡胶为丁苯橡胶和顺丁橡胶。但由于 目前这两种合成橡胶综合性能比不上天然橡胶,过分提 高这二种合成橡胶应用比例会降低轮胎的质量,今后应 改进这二种橡胶的物理性能或要研制新的品种。


2.2 密封制品


近几年,我国汽 车橡胶制品行业通过引进国外先进技术、装备及技术改造,涌现出 一批具有较大生产规模和较高专业水平的骨干企业,逐步形 成一个比较完整的工业体系,可基本 满足和适应我国汽车工业的需要。


目前国 内具有一定规模和水平的骨架油封厂约有30余家,总生产能力为2亿件左右。目前国 内可生产包括内外骨架油封、耐压油 封和主唇带回油线的流体动力学油封等多种结构的汽车专用骨架油封,可满足 国内汽车市场需求。但由于汽车的高速化,燃油添加剂加入,使油封使用温度,耐介质 性能及精度日益提高。如某些 轿车曲轴后油封唇口线速度可达200米/秒,唇口温度可达250℃,原有油 封的结构和材质已不适应使用要求。国外的 汽车发动机部位油封普遍使用氟硅橡胶、丙烯酸 酯橡胶和氟橡胶制造。NBR/PTFE复合油 封可使油封寿命达到4000-4500h,即行驶里程达到13万km-18万km。


而我国 汽车油封仍以丁腈橡胶为主,虽然少 数厂家可生产氟橡胶、丙烯酸酯油封,但产量 和质量跟不上汽车工业的需要,其使用寿命也不到10万km。高档轿 车关键部位油封,如曲轴后油封、汽车导 杆油封等仍依靠进口件,国产化率很低。对骨架油封而言,进一步 提高胶料耐热性、耐动态 疲劳性能和抗压缩永久变形性能,提高工 装水平和自动化程度以及提高模具加工精度都是今后的任务。油封主 体材料将广泛应用氟硅橡胶、氯醚橡胶、氢化丁 腈橡胶和丙烯酸酯橡胶。


我国密 封胶条生产厂家有60余家,拥有多 种汽车密封条生产线49条,总年生产能力为2亿万米。


密封条 是近几年我国橡胶制品发展速度最快的行业之一,无论产量、产值或 利润都有大幅度的增长,基本形 成了一个专业化的体系。生产厂 分别引进了意大利塞雅密封件公司的生产技术、装备和检测仪器,技术和 产品质量相当于上世纪90年代国际水平,可以自行设计、开发产品,基本满 足国内轿车工业需求。橡胶品 种基本以三元乙丙橡胶为主。今后发展方向将采用TPE作密封胶条,用TPV作玻璃 导槽以及采用多面植绒及挤出复膜新工艺。


2.3 减震制品


我国具有20多家具 有相当规模的橡胶减震制品厂,其生产能力为7000万件左右,基本能 满足国内汽车生产配套和维修替换之需。


目前国 外先进国家已成功开发出为为封液型减震器,电子控制减震器,扭转减 震器等新一代的橡胶减震器,此类产 品国内仍处于研制阶段。我国汽 车减震制品仍然以使用天然橡胶,以及天 然橡胶与顺丁橡胶或与顺丁橡胶的并用为主。材料发 展方向应是三元乙丙橡胶、丁基橡 胶等耐热性能好,阻尼性能优秀的胶种。开发更耐热、耐动态 疲劳的新型减震材料及开发封液型减震器是我国今后应更大投入的研究课题。


2.4 安全制品


我国汽车用制动皮膜(隔膜)、制动皮碗的生产厂有30多家,经过多年来的改造,产品性 能基本满足汽车工业的要求。国内所 生产的高强度橡胶隔膜使用寿命已达到100万次的技术大关。皮膜生产能力为3500万件,隔膜生产能力为1500万件,主要使 用的生胶为天然橡胶或天然橡胶与合成橡胶并用为主。今后应 进一步开发应用三元乙丙橡胶和热塑性弹性体TPE等高强度橡胶隔膜。


我国的 安全气囊的生产刚刚起步,生产厂家仅有6-7家,总生产能力约20万套/年。国家汽 车安全法规定总重量在2.5吨以下的汽车(M1类)在上目 录前必须进行碰撞试验,以后所 有汽车都要达标,都必须配有安全胶囊。安全气 囊一般以尼龙为骨架,采用氯丁橡胶制造。展望下 一步发展方向是采用热塑性弹性体制造安全气囊。


2.5 胶管制品


汽车用胶管近年以25%左右的速度增长,国内有 一定规模的汽车胶管厂有20多家,总生产能力达到2亿标米。以编织 胶管和缠绕胶管为主,包括制 动胶管和冷却水管在内的树脂复合胶管比例在增大;短纤维 胶管因工艺简单、性能好受到重视。从橡胶材料看,已从过 去单一胶种发展到内、中、外层采 用不同胶种以适应不同工作环境条件,一般由2-3种不同橡胶复合而成。国内近 几年汽车胶管发展已初具规模,不少企 业引进国外先进技术和装备,产品质量有很大提高。但与国 外相比仍有较大差距,中低档 产品可以满足市场要求。高档产品如燃油管、薄型编织胶管、耐热管 等仍然依赖进口。这类制 品国产车配套率只达40%,高档车配套率仅为5-10%。橡胶材 料除了使用丁腈橡胶外,还采用丁腈胶/聚氯乙烯共混胶,进一步 还会应用氢化丁腈橡胶、氯醚橡胶、氯磺化 聚乙烯和三元乙丙橡胶等。


2.6 胶带制品


我国轿车用传动带,特别是 同步带的生产起步较晚。改革开放以后,一些合 资企业为配合引进轿车国产化,先后引 进国外先进技术和装备,开发相应的产品,基本上 满足了轿车的需求;但产品 质量和性能与国外同类产品相比仍存在一定差距。汽车用V形带的 生产工艺已由切边带代替包边带。在用材料方面,国外主 要以氢化丁腈橡胶为主;国内仍 以氯丁橡胶为主,少数应 用三元乙丙橡胶和氯磺化聚乙烯弹性体,氢化丁 腈胶因价格太高无法使用,因此造成国产V带使用寿命仅为100h左右。国外V带可用18万km,可与汽车大修同步。汽车传 动带生产厂家我国大约有300多家,生产能力为:V型带5亿标米,同步带2000万条。


2.7 其他制品


汽车雨 刷器胶条是我国汽车橡胶制品中问题比较多的品种之一,主要问题是噪音大,不耐磨 损和刮水效率差。国内雨 刷器胶条主要用材是氯丁橡胶。国外从材料、结构上 都进行较深入的研究。如用三元乙丙橡胶、硅橡胶取代氯丁橡胶,胶料中 添加固体润滑剂,或进行 表面喷涂耐磨材料等。汽车雨 刷器胶条质量问题已引起国人的关注,有些厂 家已经展开相关研究并取得较好的效果。


汽车密 封胶主要用于车体、车门钢 板焊缝和连接件之间的密封。汽车用胶粘剂主要有PVC热熔胶、沥青底 漆和氯丁胶粘剂。


3. 提高我 国汽车橡胶制品技术水平的思路


3.1 首先要 引起政府高度重视,通过政策扶持,指导企 业加大投入进行技术攻关。


政府相 关部门应重视汽车配件质量是关系到汽车质量的关键因素。认真组 织国内相关行业技术精英,有选择 性地瞄准几个关键技术进行攻关研究。可借鉴 广东省这几年采用的“粤港关 键材料技术攻关”经验模式。由省科技厅出面组织,由企业和研究院所、高等学 校专家就省港当前经济建设中遇到的重大材料和技术作筛选、论证、立项、投标。研究经费由省政府和相关职能厅出一部分,企业按一定比例的相应资金配套,由中标企业和院校共同研制完成。经过几年的试验,确实收到成效。


3.2 开展急需的特种原材料开发研制、改变“无米之炊”现状。


3.2.1 合成橡胶品种


用于复合密封条和刹车皮膜的高质量EPDM,发动机耐200℃以上高温、高压、耐磨、粘附性好的骨架油封用氟橡胶品种,氟硅橡胶、耐磨型丙烯酸酯橡胶,氢化羧基丁腈橡胶、耐油硅橡胶和低温性能优良的丙烯酸橡胶等。


3.2.2 新型硫化剂、助剂和骨架材料


赶超国际先进国家,研制新一代环保型的交联剂、促进剂和助剂、高强度骨架材料如粘合性优异的聚酯、高强度玻纤、稳定性好的芳纶等。


3.3 企业联合科研院所、高等院校组织精干科研力量短期集中精力加快高精产品研制,提高高档车的国产化配套率。


1.轿车曲轴高速油封、曲轴油封,满足8000Km,耐温250℃,工作寿命4000-5000h;


2.封液复合型减震器、扭转减震器、电子减震器、耐温300℃;


3.耐热型燃油胶管及薄壁胶管(壁厚≤2mm);


4.多通道异型胶管;


5. 高强度橡胶皮膜,要求耐高低温,常温下寿命50×10000次正常工作。(文章来源于网络,若有侵权请联系我们删除)


橡胶制品


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