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橡膠制品在汽車中的應用狀況

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橡膠制品在汽車中的應用狀況

發布日期:2019-07-09 作者: 點擊:

一、我國車用特種橡膠的發展狀況



隨著汽車產業的發展,車用特種橡膠需求趨旺。當前,我國特種橡膠國產化率不高,大量依賴進口,國內相關企業和研究院所正在積極攻關,并在一些領域有所突破。


那么,我國車用特種橡膠行業發展狀況如何?研發重點在哪里?將如何加快國產化步伐?本文為您展開分析。


當前,由于汽車性能的不斷提高和汽車配件環境溫度的不斷升高,讓開發和應用耐油性和耐高溫性極好的高性能新型原材料,成為汽車橡膠配件生產行業的重要課題。但是,我國特種橡膠大量依賴進口,亟待加大研究力度改變這一現狀。



車用特種橡膠需求大


隨著汽車市場的升級換代和國產品牌的興起,我國汽車工業正處在一個換擋提速的時期,車輛對橡膠制品的性能和質量提出了更高要求,橡膠零部件需要大幅度地提高耐熱、耐寒、耐油、耐老化等各項指標。


原來采用通用橡膠制造的橡膠配件已經不能滿足現在的使用要求,而必須采用特種橡膠來替代。


“車用特種橡膠是指具有耐高溫、耐油、耐臭氧、耐老化和高氣密性等特點的橡膠,主要用于滿足某種特殊要求的特殊場合。”中國石油蘭州化工研究中心高級工程師趙洪國說。據了解,汽車用特種橡膠制品是汽車上的重要配件,汽車用各種橡膠制品不僅數量大而且要求高。目前,每輛汽車使用的特種橡膠配件達400~500個,重量約40kg(不包括輪胎),占整車的4%~5%,其產值占汽車部件總產值的6%。


業內人士表示,車用特種合成橡膠性能優異,一直是市場上的寵兒,價格高企。新技術推動了特種橡膠的猛發展,車用特種合成橡膠用量逐年增長,特種橡膠新材料也被源源不斷地開發出來。目前,特種橡膠在汽車工業中的用量已達到非輪胎橡膠制品橡膠總消耗量的70%~80%。


大多品種依賴進口


趙洪國表示,由于我國汽車專用特種橡膠的品種規格比較少,且質量不穩定、工藝指標也比較差,不能滿足汽車用高檔特種橡膠的需求。特別是一些引進車型上所采用的高端特種橡膠制品,國內基本不能生產,只能依靠進口。


氟橡膠就是其中的代表。據了解,氟橡膠由于具有無臭、無毒、不燃、耐熱、耐氧化、耐油、耐化學品等優異性能,被用于發動機的曲軸前油封、曲軸后油封、氣門桿油封、發動機膜片等。但由于國內氟橡膠價格一路走高,許多用戶不得不從國外進口,國內每年需要從國外進口約半數的氟橡膠產品,來滿足國內汽車工業發展的需要。


同時,丙烯酸酯橡膠和三元乙丙橡膠作為性能優異的特種橡膠,每年也在大量進口。據介紹,丙烯酸酯橡膠可用于生產數十種汽車配件,成為近年來汽車工業著重開發推廣的一種密封材料,主要用于制造各種骨架油封,如曲軸、變速箱、傳動軸等部位油封;各種耐熱墊片、護套、膠管等。據估算,目前國內汽車工業對丙烯酸酯橡膠的年需求量將達2萬噸上下。但由于我國丙烯酸酯橡膠裝置均沒有達到經濟規模,遠不能滿足國內市場需求,用于生產汽車配件的丙烯酸酯橡膠半數以上需要進口。


在汽車用特種橡膠中,三元乙丙橡膠是耗用量最大的膠種,主要是制造門窗密封膠條、散熱器膠管及其他零件。我國三元乙丙橡膠合成技術與產品應用技術還都需要進一步的提高,產品質量還需要改進,需要依靠進口來滿足國內市場的需要。


研究力度亟待加強


業內人士認為,造成進口依賴嚴重的原因有三方面:一是中國能生產的新膠種還不足;二是我國新型特種橡膠產量小,生產還沒有形成較大的規模、產品沒形成系列化,且質量也有待提高;三是對新膠種的應用研究還不夠,企業缺乏積極主動用新型原材料來提高產品質量和生產技術的意識和能力,絕大多數研究工作還停留在對現有原材料的應用探討上。這在一定程度上限制和影響了中國汽車用橡膠制品向高性能化方向發展。


中國石油蘭州化工研究中心高級工程師徐典宏說,在一些高附加值車用橡膠產品方面,針對嚴重依靠進口來滿足國內需求的問題,中國還要在關鍵的高、精、尖技術上下功夫。開發適用于特種配件的專用膠種,如用于耐高溫動態性能、耐苛刻使用條件、壓縮永久變形性能極好的汽車配件專用膠種,使橡膠配件的性能達到汽車要求。


同時,通過引進資金、技術和設備,使新膠種的生產實現規模化、系列化、高性能化,為汽車橡膠配件生產提供產量高、性能好、質量穩定、品種齊全的新膠種系列,逐漸擺脫新膠種依賴進口的狀況。


二、汽車橡膠制品的分類及其在汽車中的作用


中國汽車工業的高速發展,推動著我國其他相關配套行業,尤其是橡膠工業的發展。幾年間,汽車用橡膠制品已發展成一個獨特的專業化的制品行業。汽車橡膠制品是汽車配件中不可缺少的重要組成元件。每輛汽車上安裝大約有100-200種橡膠制品,使用約200-500個橡膠配件。除輪胎外,因不同規格汽車而異,耗用橡膠材料約為15-60公斤,而汽車橡膠制品(不計輪胎)約占汽車總成本的6%左右。汽車工業用非輪胎類橡膠制品品種約有1000多種,規格超過8000個。據統計,汽車行業占用了全球每年消耗生膠量的70%以上,其中輪胎占用60%,汽車橡膠制品配件占用40%。


高速、安全、舒適、節能和環保是當代汽車追求的目標。隨著汽車現代化的發展,對汽車橡膠制品的要求也日趨嚴格和苛刻,不但要求具有各種特殊性能的橡膠材料滿足汽車新的技術要求,而且還要求橡膠材料有更高的物理機械性能,如耐老化,耐高、低溫,耐新型燃油以及優異的動態疲勞性能,耐久的使用壽命等。事實上,現代化汽車的每一項高性能都得依賴橡膠制品的技術進步提供保障,汽車橡膠制品的性能和質量,對提高汽車整車質量水平起著極為關鍵的作用。值得指出,橡膠制品扮演的角色永遠是配件,但這個配件卻時刻左右著主機的技術進步和技術水平。因此,可以說汽車橡膠制品的技術和質量基本上能反映汽車整車技術水平。


1. 汽車橡膠制品的分類及其在汽車中的作用


橡膠輪胎被稱為汽車的兩條腿,輪胎在汽車中的重要作用是不言而喻的。輪胎是橡膠工業中耗膠量最大的一種橡膠制品,所以在橡膠工業中往往將輪胎從橡膠制品中獨立分離為一種特殊品種。而在汽車配件中,橡膠輪胎是一種特殊配件。


汽車橡膠制品可分為輪胎,密封制品,減震制品,安全制品,膠帶制品,膠管制品以及其他制品如雨刷器、擋泥板、膠粘劑、密封膠和內飾制品等七大類。


1.1 輪胎


汽車輪胎起著承載汽車自重、車上的人和貨物的全部重量的作用,還起著使汽車前進、后退、轉彎和剎車等功能作用。汽車的安全性、舒適性和駕駛操控性能在很大程度上依賴于輪胎的高性能和高質量。


橡膠輪胎已有160年歷史。早在1845年,英國人R. W. Thomso將一條膠管套在木輪子上,從而減輕了輪子的滾動阻力,減少了振動,但這種早期的橡膠輪胎在當時已很受歡迎。當然這應當歸功于橡膠材料的優異性能。直到1888年,英國人J. B. Dunlop發明了充氣輪胎。在以后的一百多年時間里,隨著汽車工業的發展,橡膠輪胎經歷了數代產品的發展更新和進步,輪胎骨架材料從棉簾線、人造絲到尼龍簾線的斜交輪胎,發展到當今的鋼絲子午線輪胎。


人類發明充氣輪胎,有效地促進了汽車的發展。因為充氣輪胎緩沖吸震性能優秀,明顯地減少振動,使汽車操作安全性更好,乘坐更舒服,同時可以大幅度地提高汽車的行駛速度。隨著橡膠材料,配方技術,制造設備和制造工藝的不斷進步,使汽車輪胎的使用安全性和壽命耐久性大大提高。如在1900年,每條輪胎的行駛里程僅為800km;到了1978年,每條輪胎行駛里程已達到6萬km;發展至21世紀,每條輪胎行駛里程已不低于14萬km,甚至20萬km。而汽車行駛速度隨著高速公路的快速建設和投入使用大幅度提高,從幾十km/h提高到100km/h,140km/h甚至達到200km/h。


1.2密封制品


密封制品分O形圈、骨架油封和密封條三大類。O形圈和骨架油封是安裝于發動機、齒輪箱、轎車主軸上和液壓氣壓傳動系統中,防止潤滑油、液壓油以及其他液體泄漏或氣體泄漏,保證各部件體系正常運行,并且可防止外部砂粒塵埃雜質等進入體系,影響機器正常工作。O形密封圈和骨架油封主要用于旋轉軸或往復運動軸系的密封。骨架油封按結構可分為內骨架油封、外骨架油封、半外露骨架油封、封唇油封、帶副唇油封和組合式油封等;按在汽車中安裝部位可分為曲軸前油封、曲軸后油封、變速箱油封、凸輪箱油封、輪殼油封、半軸油封、氣壓導桿油封和減震器油封等。密封膠條主要用于汽車門窗、行李箱、發動機罩等部位,擔當密封、擋風、阻雨、減震和隔音等作用。按結構可分為純膠密封條(又可分為海棉膠和密實膠)和復合密封條(分橡膠/金屬骨架復合條,兩種以上橡膠復合條和橡膠塑料復合條)。


1.3減震制品


橡膠減震制品主要安裝于發動機、車身、空調和車廂懸掛系統。主要用于降低汽車行駛時的震動和噪音,提高汽車操控的穩定性、安全性和舒適性。隨著現代汽車綜合性能的不斷提高,對橡膠減震制品的性能和質量提出越來越高的要求。主要是要求減震制品要有優異的減震阻尼性能,抗動態疲勞性能和超長的壽命耐久性。汽車橡膠減震制品主要有空氣彈簧,發動機前后懸置墊,撓性聯軸節以及各種形狀的橡膠襯套,襯墊等。高級汽車上還在每個輪胎支撐中安裝了性能優異的特殊減震器。


1.4安全制品


汽車用橡膠安全制品在汽車中起到制動可靠性,行駛安全性及人身安全等作用。安全制品主要有制動皮膜(隔膜),皮碗,剎車片,安全氣囊和保險杠等。


制動皮膜和皮碗直接關系到汽車行駛安全,在汽車行駛中遇到意外時,使汽車迅速減速以至停車,保證車輛和人員的安全。安全氣囊是在車輛發生事故受撞擊時為車輛人員提供安全保障的橡膠制品。保險杠是在汽車發生碰撞時起減少沖擊力的作用。


1.5膠管制品


膠管制品用于底盤、發動機和車身三大部位,用于輸油、輸氣、驅動、控制、剎車、冷卻和供暖七個系統的膠管,起供油、供氣、供水和傳遞動力的作用。膠管品種有燃油管、輸水膠管、制動軟管、真空膠管、空調膠管、散熱器膠管、動力轉向膠管及異型分枝膠管。


1.6膠帶制品


膠帶制品在汽車中主要用于傳遞扭距動力和速度的作用,將動力從動力源發動機傳遞到需要動力的地方。安裝于冷卻風扇,冷卻水泵,剎車壓縮機,助力泵,空調系統和轉向裝置等系統。膠帶制品分V帶(又分普通V帶和多楔帶)和同步帶(齒形帶)。V帶按結構又分為切割帶和包布帶兩種。V帶的特點是速度高,傳動功率大。同步齒形帶用于汽車發動機配氣點火用,其使用條件為速度高,傳動功率大,溫度高。


1.7其他制品


這類橡膠制品包括汽車用膠板(車內地膠板和擋泥板)、汽車內飾及粘膠劑、密封膠、雨刷器膠條等。地板膠用于鋪設車內地面,防震防滑。雨刷器膠條用于雨雪天氣刮除擋風玻璃上雨雪之用,保證駕駛人員視線,正常操作和使車輛正常行駛。粘膠劑則用于汽車內飾材料的粘接和汽車底部的保護等。


2 我國汽車用橡膠制品的現狀與發展趨向


2.1 輪胎


近幾年來,由于轎車逐漸進入家庭,激勵了我國汽車工業的高速發展,推動了汽車配套行業和橡膠制品工業的發展,顯然,首當其沖的是橡膠輪胎。


由于汽車的高速化,橡膠輪胎產品從斜交胎向子午線胎轉型。子午線輪胎是我國輪胎工業的發展方向,是國家重點扶持的型號。從2001年開始,我國國內的輪胎廠都在圍繞子午線輪胎進行基建和技改,發展速度很快,非常成功。2004年我國輪胎產量達到2.1億條,其中子午線輪胎1.09億條,子午化率達52%。除滿足國內市場需求外,有近1/3產量的輪胎進入國際市場。2005年我國輪胎產量達到2.3億條,其中子午線輪胎1.3億條,子午化率達56%。據預測,到2010年我國輪胎產量將達到3億條,其中子午線輪胎2.1億條,子午化率達70%。在汽車輪胎中子午線輪胎將占到85%左右,至2015年力爭汽車輪胎子午化率達到95%。


2004年我國輪胎耗用生膠量為220萬噸,2005年耗膠量已達到243萬噸,增長10.5%。其中天然橡膠約占56.6%,合成橡膠約占43.4%,合成橡膠主要是丁苯橡膠和順丁橡膠(外胎),以及丁基橡膠、氯化丁基橡膠(內胎)。由于我國天然橡膠資源有限,今后發展方向應適當增加合成橡膠使用比例。主要增加的合成橡膠為丁苯橡膠和順丁橡膠。但由于目前這兩種合成橡膠綜合性能比不上天然橡膠,過分提高這二種合成橡膠應用比例會降低輪胎的質量,今后應改進這二種橡膠的物理性能或要研制新的品種。


2.2 密封制品


近幾年,我國汽車橡膠制品行業通過引進國外先進技術、裝備及技術改造,涌現出一批具有較大生產規模和較高專業水平的骨干企業,逐步形成一個比較完整的工業體系,可基本滿足和適應我國汽車工業的需要。


目前國內具有一定規模和水平的骨架油封廠約有30余家,總生產能力為2億件左右。目前國內可生產包括內外骨架油封、耐壓油封和主唇帶回油線的流體動力學油封等多種結構的汽車專用骨架油封,可滿足國內汽車市場需求。但由于汽車的高速化,燃油添加劑加入,使油封使用溫度,耐介質性能及精度日益提高。如某些轎車曲軸后油封唇口線速度可達200米/秒,唇口溫度可達250℃,原有油封的結構和材質已不適應使用要求。國外的汽車發動機部位油封普遍使用氟硅橡膠、丙烯酸酯橡膠和氟橡膠制造。NBR/PTFE復合油封可使油封壽命達到4000-4500h,即行駛里程達到13萬km-18萬km。


而我國汽車油封仍以丁腈橡膠為主,雖然少數廠家可生產氟橡膠、丙烯酸酯油封,但產量和質量跟不上汽車工業的需要,其使用壽命也不到10萬km。高檔轎車關鍵部位油封,如曲軸后油封、汽車導桿油封等仍依靠進口件,國產化率很低。對骨架油封而言,進一步提高膠料耐熱性、耐動態疲勞性能和抗壓縮永久變形性能,提高工裝水平和自動化程度以及提高模具加工精度都是今后的任務。油封主體材料將廣泛應用氟硅橡膠、氯醚橡膠、氫化丁腈橡膠和丙烯酸酯橡膠。


我國密封膠條生產廠家有60余家,擁有多種汽車密封條生產線49條,總年生產能力為2億萬米。


密封條是近幾年我國橡膠制品發展速度最快的行業之一,無論產量、產值或利潤都有大幅度的增長,基本形成了一個專業化的體系。生產廠分別引進了意大利塞雅密封件公司的生產技術、裝備和檢測儀器,技術和產品質量相當于上世紀90年代國際水平,可以自行設計、開發產品,基本滿足國內轎車工業需求。橡膠品種基本以三元乙丙橡膠為主。今后發展方向將采用TPE作密封膠條,用TPV作玻璃導槽以及采用多面植絨及擠出復膜新工藝。


2.3 減震制品


我國具有20多家具有相當規模的橡膠減震制品廠,其生產能力為7000萬件左右,基本能滿足國內汽車生產配套和維修替換之需。


目前國外先進國家已成功開發出為為封液型減震器,電子控制減震器,扭轉減震器等新一代的橡膠減震器,此類產品國內仍處于研制階段。我國汽車減震制品仍然以使用天然橡膠,以及天然橡膠與順丁橡膠或與順丁橡膠的并用為主。材料發展方向應是三元乙丙橡膠、丁基橡膠等耐熱性能好,阻尼性能優秀的膠種。開發更耐熱、耐動態疲勞的新型減震材料及開發封液型減震器是我國今后應更大投入的研究課題。


2.4 安全制品


我國汽車用制動皮膜(隔膜)、制動皮碗的生產廠有30多家,經過多年來的改造,產品性能基本滿足汽車工業的要求。國內所生產的高強度橡膠隔膜使用壽命已達到100萬次的技術大關。皮膜生產能力為3500萬件,隔膜生產能力為1500萬件,主要使用的生膠為天然橡膠或天然橡膠與合成橡膠并用為主。今后應進一步開發應用三元乙丙橡膠和熱塑性彈性體TPE等高強度橡膠隔膜。


我國的安全氣囊的生產剛剛起步,生產廠家僅有6-7家,總生產能力約20萬套/年。國家汽車安全法規定總重量在2.5噸以下的汽車(M1類)在上目錄前必須進行碰撞試驗,以后所有汽車都要達標,都必須配有安全膠囊。安全氣囊一般以尼龍為骨架,采用氯丁橡膠制造。展望下一步發展方向是采用熱塑性彈性體制造安全氣囊。


2.5 膠管制品


汽車用膠管近年以25%左右的速度增長,國內有一定規模的汽車膠管廠有20多家,總生產能力達到2億標米。以編織膠管和纏繞膠管為主,包括制動膠管和冷卻水管在內的樹脂復合膠管比例在增大;短纖維膠管因工藝簡單、性能好受到重視。從橡膠材料看,已從過去單一膠種發展到內、中、外層采用不同膠種以適應不同工作環境條件,一般由2-3種不同橡膠復合而成。國內近幾年汽車膠管發展已初具規模,不少企業引進國外先進技術和裝備,產品質量有很大提高。但與國外相比仍有較大差距,中低檔產品可以滿足市場要求。高檔產品如燃油管、薄型編織膠管、耐熱管等仍然依賴進口。這類制品國產車配套率只達40%,高檔車配套率僅為5-10%。橡膠材料除了使用丁腈橡膠外,還采用丁腈膠/聚氯乙烯共混膠,進一步還會應用氫化丁腈橡膠、氯醚橡膠、氯磺化聚乙烯和三元乙丙橡膠等。


2.6 膠帶制品


我國轎車用傳動帶,特別是同步帶的生產起步較晚。改革開放以后,一些合資企業為配合引進轎車國產化,先后引進國外先進技術和裝備,開發相應的產品,基本上滿足了轎車的需求;但產品質量和性能與國外同類產品相比仍存在一定差距。汽車用V形帶的生產工藝已由切邊帶代替包邊帶。在用材料方面,國外主要以氫化丁腈橡膠為主;國內仍以氯丁橡膠為主,少數應用三元乙丙橡膠和氯磺化聚乙烯彈性體,氫化丁腈膠因價格太高無法使用,因此造成國產V帶使用壽命僅為100h左右。國外V帶可用18萬km,可與汽車大修同步。汽車傳動帶生產廠家我國大約有300多家,生產能力為:V型帶5億標米,同步帶2000萬條。


2.7 其他制品


汽車雨刷器膠條是我國汽車橡膠制品中問題比較多的品種之一,主要問題是噪音大,不耐磨損和刮水效率差。國內雨刷器膠條主要用材是氯丁橡膠。國外從材料、結構上都進行較深入的研究。如用三元乙丙橡膠、硅橡膠取代氯丁橡膠,膠料中添加固體潤滑劑,或進行表面噴涂耐磨材料等。汽車雨刷器膠條質量問題已引起國人的關注,有些廠家已經展開相關研究并取得較好的效果。


汽車密封膠主要用于車體、車門鋼板焊縫和連接件之間的密封。汽車用膠粘劑主要有PVC熱熔膠、瀝青底漆和氯丁膠粘劑。


3. 提高我國汽車橡膠制品技術水平的思路


3.1 首先要引起政府高度重視,通過政策扶持,指導企業加大投入進行技術攻關。


政府相關部門應重視汽車配件質量是關系到汽車質量的關鍵因素。認真組織國內相關行業技術精英,有選擇性地瞄準幾個關鍵技術進行攻關研究。可借鑒廣東省這幾年采用的“粵港關鍵材料技術攻關”經驗模式。由省科技廳出面組織,由企業和研究院所、高等學校專家就省港當前經濟建設中遇到的重大材料和技術作篩選、論證、立項、投標。研究經費由省政府和相關職能廳出一部分,企業按一定比例的相應資金配套,由中標企業和院校共同研制完成。經過幾年的試驗,確實收到成效。


3.2 開展急需的特種原材料開發研制、改變“無米之炊”現狀。


3.2.1 合成橡膠品種


用于復合密封條和剎車皮膜的高質量EPDM,發動機耐200℃以上高溫、高壓、耐磨、粘附性好的骨架油封用氟橡膠品種,氟硅橡膠、耐磨型丙烯酸酯橡膠,氫化羧基丁腈橡膠、耐油硅橡膠和低溫性能優良的丙烯酸橡膠等。


3.2.2 新型硫化劑、助劑和骨架材料


趕超國際先進國家,研制新一代環保型的交聯劑、促進劑和助劑、高強度骨架材料如粘合性優異的聚酯、高強度玻纖、穩定性好的芳綸等。


3.3 企業聯合科研院所、高等院校組織精干科研力量短期集中精力加快高精產品研制,提高高檔車的國產化配套率。


1.轎車曲軸高速油封、曲軸油封,滿足8000Km,耐溫250℃,工作壽命4000-5000h;


2.封液復合型減震器、扭轉減震器、電子減震器、耐溫300℃;


3.耐熱型燃油膠管及薄壁膠管(壁厚≤2mm);


4.多通道異型膠管;


5. 高強度橡膠皮膜,要求耐高低溫,常溫下壽命50×10000次正常工作。(文章來源于網絡,若有侵權請聯系我們刪除)


橡膠制品


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