
中國膠管行業也在經歷著這場前所未有的考驗和挑戰。在各種膠管制品中,汽車用膠管所占的比例最大。據國家統計局統計數據顯示,2009年,中國汽車產量達到1379.1萬輛,同比增長48.3%。如果按照每輛汽車使用20標延米膠管來計算,總共需要的膠管長度為2.76億延米。再加上現有汽車維修中使用的膠管數量,2009年膠管總需求量將近3.5億延米。盡管市場需求巨大,但是汽車行業同樣不可忽視價格競爭的因素,特別是中低檔汽車價格越來越低,再加上原材料價格的增長,這就不可避免的造成了汽車配套行業利潤率下降的現狀。高端汽車領域越來越多的性能標準、環保法律法規不斷出臺,要求國內汽車制造業不斷更新設備、提高技術,汽車配套業也不可避免要適應汽車工業的發展,膠管行業更是如此。
面對當前的巿場環境,汽車用膠管行業如何針對巿場特點,調整、改進現有加工裝備和生產工藝,是每家企業都必須面對的課題。以下從汽車用燃油膠管、散熱器膠管、空調膠管、渦輪增壓器用膠管的現狀和發展趨勢來簡析這一問題。
膠管及膠管材料
汽車用膠管、鋼絲纏繞膠管和鋼絲編織膠管是膠管行業的三大龍頭產品。由於汽車工業的飛速發展,汽車用膠管所占巿場比例越來越大。鋼絲纏繞膠管主要應用在石油工業、工程機械以及農用機械等方面。鋼絲編織膠管主要用在煤炭工業和其他液壓機械方面。
汽車用膠管主要包括油壓制動膠管、真空制動膠管、散熱器膠管、加熱器膠管、燃料膠管、動力轉向裝置膠管、空調膠管、渦輪發動機膠管、發動機油冷卻器膠管、自動傳輸流體冷卻器膠管、恒壓變壓器流體冷卻器膠管等。膠管用橡膠材料幾乎囊括天然橡膠和所有合成橡膠,如CR、SBR、NBR、HNBR、CM、丙烯酸酯橡膠、氯磺化聚乙烯、氯醇橡膠、硅橡膠、氟橡膠、TPE等。近年來,特種橡膠在膠管生產中的使用不斷增多,如FKM、ACM、HNBR、ECO、MVQ等。汽車用膠管對膠管原材料的要求較高,雖然國內能滿足部分需求,也有大量相關研究報道,但是不論從膠管原材料的總量上,還是從高性能材料上來說,還大量依賴進口。
燃油膠管
燃油膠管不僅要對指定類型的燃油具有良好的耐油性,而且還要保證燃油的低透過率。通常情況下,燃油采用多層橡膠復合結構。為應對歐II標準要求,多數燃油膠管內層采用了FKM取代NBR;為了對應歐III標準要求,要使用三元氟橡膠。氯醚橡膠常用於燃油膠管的中層膠和外層膠;燃油膠管外層膠一般采用CR、NBR/PVC、ECO、GECO和CSM制作。
為了滿足環保方面日益嚴格的要求,燃油膠管無鉛化將成為汽車膠管生產的一大趨勢。有資料報道,有些國外汽車廠家對燃油膠管的中膠和外膠制定了相關標準,并稱從2005年7月開始,汽車高壓膠管和燃油膠管禁止使用含鉛硫化劑,橡膠配方設計必須無鉛化。中國汽車行業進入國際巿場,其配套行業就要達到國際最新標準要求。國內一些企業已經開始針對環保要求開發滿足當前在部分城巿開始實施的歐IV排放標準的膠管,例如,天津大港膠管通過引進美國3MPTHV材料,并結合自身研發成果制造出達到歐IV標準的燃油膠管。
從降低燃油排放量考慮,由於塑料抗燃油滲透性要比橡膠好,所以燃油膠管的最新發展動向是由橡膠/橡膠復合結構向塑料/橡膠復合結構,再向塑料/塑料復合結構發展,可以實現內、外層共擠出技術成型加工。
散熱器膠管
散熱器膠管,又稱水箱彎管,屬於異型膠管范疇。
近年來,在大眾汽車公司150℃級散熱器膠管新標準提出後,國內企業現有的生產裝置、材料配方和生產工藝都面臨巨大的考驗。特別是該標準中對膠管耐熱老化性能和壓縮永久變形等方面的規定,將促使國內企業對現有裝置、配方和工藝進行調整和更新換代。就耐熱等級來說,國內主要以125℃為主,而國外較流行的150℃散熱器膠管,國內還處於開發階段,更高級的175℃膠管更是尚未看到相關研發成果。
當前,散熱器膠管的生產企業使用最多的是針織法生產線。針織法散熱膠管坯采用無芯法成型,硫化則采用有芯法,國產化設備已經占有了相當的巿場。
150℃級的散熱器膠管通常使用過氧化物硫化EPDM。由於散熱器膠管在硫化罐中裸硫化,在有氧的環境下,膠料的過氧化物會導致硫化膠表面發粘而且使硫化膠性能下降。因此,探索吹氮脫氧工藝,用無氧蒸汽硫化取代有氧(空氣)蒸汽硫化十分重要。從設備、工藝和成本來看都是要面對的難題。
空調膠管
空調膠管根據其輸送介質的溫度和壓力可分為高壓空調膠管和低壓空調膠管。輸送高溫高壓介質的高壓空調膠管要具有較高的氣密性,而輸送低溫低壓介質的低壓空調膠管要具有較好的柔軟性和吸振性。故此高壓膠管通常采用內層為聚胺系樹脂的膠管,低壓膠管采用橡膠結構。
根據蒙特利爾議定書,從1995年全面禁止使用氟利昂R-12。而R-12的替代制冷劑R-134a的地球變暖系數(GWP)高達1300,根據歐洲環境委員會相關規定,2017年以後制冷劑將主要采用二氧化碳和氟利昂系新制冷劑。制冷劑的更新換代促進了膠管材料配方的發展,不斷出現新型材料研制的相關報道,如橡膠/硅酸鹽納米復合材料、氣密性優越的新橡膠材料,主要目的就是在保證膠管柔軟性的同時,進一步提高膠管的氣密性。
渦輪增壓器用膠管
渦輪增壓發動機是利用廢氣驅動氣泵,壓縮環境空氣進入氣缸,使燃油充分燃燒,提高發動機的輸出功率。空氣在壓縮機與發動機之間需要冷卻,以增加空氣中氧氣的含量。高溫側壓縮空氣的溫度高達230℃,即使冷卻器外側的溫度也有180℃,對膠管的耐高溫和氣密性提出了更高的要求。渦輪增壓器膠管通常采用多層復合結構,主要是包括內襯層、防滲透層、內膠層、增強層和外膠層。高溫側膠管的內襯層一般使用氟橡膠或氟硅橡膠,外膠層使用硅橡膠,增強層則開始使用芳胺纖維。
中國汽車業的發展促進了汽車用膠管行業的發展,但現階段還主要體現為汽車用膠管的產量方面。中國汽車用膠管,特別是高性能汽車用膠管,不論從膠管材料、制造工藝,到加工裝備,都很大程度上依賴進口。中國汽車用膠管的科研也滯後於發達國家,當前中國正處於實驗室研究階段的一代汽車膠管,正是發達國家廣泛使用的產品,而發達國家新一代膠管的研制又在為滿足汽車進一步的發展做準備。因此,中國汽車用膠管行業的發展要堅持走科學研究與實際生產相結合的路線,改變引進吸收的現狀,自主研發、推陳出新,不斷提升產品的科技附加值,使中國成為汽車用膠管研制、生產和應用的強國。
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