汽车用橡胶软管的运用和发展

春天花会开

汽车胶管装配在底盘、发动机和车身三大部分，分为输油、输气、驱动、控制、刹车、冷却和空调七个系统，如输水胶管、制动软管、燃油胶管、加热器管、散热器管、真空胶管、空调器软管、水箱管(异型管)动力转向管及异型胶管等，以完成动力传动及燃料、水、气等的输送。每辆车大约需用70m胶管。
1汽车用橡胶软管的分类
( \/ v! @! h& _3 b" L, i' U(1)连接软管。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，它长期承受输送介质的浸泡、腐蚀和摩擦，为满足工作需要，要求内胶层有一定的厚度，能耐温、耐腐蚀、耐摩擦，有一定的气密性、柔韧性和强度。增强层是软管承受压力的部分，同时还给整个软管以必要的刚度和强度。外胶层是软管的保护层，由于与外界环境接触，不仅要求其耐磨，有一定的厚度，还要求有一定的耐侵蚀性和耐老化性。
      (2)低压软管(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，在选配时
" N: H* [3 G1 J2 x. e( w主要检查其外观及尺寸，外观应无脱层、塑孔、起泡、皱折、裂纹、凹痕、扭曲、壁厚不匀等，
必要时可做散热器连接软管的热老化试验。
      (3)高压软管(制动系统、液压系统连接软管)：高压软管的增强层采用编织胶管和缠绕胶管，要求高压软管的耐压、耐油、耐挠曲性好，在低温下无裂纹，耐振动，膨胀性小。内胶层必须均匀、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。除需检查耐高压软管的外观及尺寸外，使用前还要逐根进行耐压试验。
      (4)耐油软管(汽油、柴油、润滑油软管)。耐油软管有良好的耐油性，且在工作压力下能持久
# U8 F/ ], ?/ w) ?  k: p9 l使用。软管外观及尺寸应符合规定。
7 ~- Z2 h  U  E$ [% W% _& k      2我国车用橡胶软管现状
0 N; n. a  c& Q! A       目前，我国汽车胶管的生产仍处于发展的初级阶段，规模、品质、品种、能级和系列化配套能力都与市场需求相差甚远。由于汽车使用条件苛刻，性能要求高，组装要方便，所以其品种规格不断增多，质量也不断改进。当前汽车胶管存在的主要问题是：中高档轿车用橡胶制品整车配套率需提高；耐新型燃油的燃油胶管、薄壁编织胶管(壁厚2mm以下)需尽快研制。就能级而言，国内胶管生产企业还不能为合资引进的高档轿车配套各类汽车胶管，其中能为高档轿车配套的胶管仅占5％，一般国产配套率为40％。如防抱死制动系统、空调系统和转向系统胶管仍依靠进口。改革开放以来，一批汽车工业配套、生产汽车胶管企业经过技术改造，老厂焕发了青春，而原来生产各类工业用、农用胶管企业经过产品结构调整转向专业生产各类汽车用胶管。
      胶管材料根据耐臭氧，耐酸性汽油，低渗透，耐热性等要求程度，按照成本性能的平衡原则，进行材料的变换和选择。但是相应的高燃烧压力，低渗透，制冷剂，无级变速器(CVT)诸问题将成为
: h! X' `% p  E8 F; S0 {$ k今后的重大技术课题。与其配套的材料选择和组合技术正在开发。
  Y% e1 i+ B- M7 N      如，动力操纵胶管(PS)原来的内层是NBR，外层是CR。但为了改善耐热性能。低压一侧采用ACM，高压一侧采用HNBR，其使用寿命提高了4～5倍。汽车空调系统制冷剂用HFC一134a代替CFC一12。由于R一134a渗透性降低，尼龙和水的渗透性降低。胶管内层胶NBR／CR并用胶被II替代。但是防止地球温室效应京都会议(COP-3)提出要全部废除HFC。可以预见。今后制冷剂还要变更，橡胶材料也将随之变更。
      近些年来，国内胶管企业通过引进技术与自己开发，研制生产了一批适应汽车要求的不同类型胶管，如空调管、液压刹车管、树脂管等。目前国内液压制动软管生产能力为2亿标米，2000年国内需求量为1．3亿标米，预测2010年为2．6亿～3．0亿标米。但在产品结构使用性能以及原材料
面，与国外相比仍有不少需要改进之处。目前我国汽车胶管的生产仍处于发展阶段，配套能力与市场需求相差甚远，还不能生产为中高档轿车配套的各类胶管，即使是桑塔纳这样的车型，国内仍只能配套低能级胶管，如防抱死制动系统、空调系统、转向系统等胶管还要依靠进口。
    3汽车胶管发展动向
(1)燃料胶管。国外由于无铅汽油的使用，并向高氧化值发展，从而导致燃料对橡胶的腐蚀性增大，由于燃料喷射往往会使燃料升温并产生对胶管内层有害的酸性汽油。伴随这些条件，NBR满足不了耐热与耐酸化问题。具体来讲，燃油管内层胶从NBR改用氟橡胶(FKM)，近年又从二元FKM向三元FK~转换，其理由是在低汽油透过性方面二元FKM不如三元FKM效果好。但由于氟胶价格昂贵，不耐低温，为了解决这个矛盾，国外提出一种新的复合结构，它是以氟胶为内层胶，厚度为0．2～0．7mm，在其上复合耐油、耐寒、耐热性好的丙烯酸酯橡胶(ACM)，厚度为0．5～lmm。这两种胶可以通过压出形成一体，在其上再编织或缠绕补强层，如玻璃纤维、聚酯纤维或尼龙纤维，最外层用cR为覆盖层，德国大陆公司则采用在胶管内层丁腈上覆上尼龙6膜，可使胶管燃料渗透率达到0．O04ml／cm／24h以下。燃油胶管也有采用树脂制造的。在北美有时也采用ETFE树脂层，其外层涂有黏合剂层，最外层用尼龙树脂。由于树脂管不仅汽油透过性极低，又有轻量化，易组装等优点，今后仍有扩大应用之势。
+ K% ]" @$ p" R" ^) e! t$ o) K+ l      (2)动力转向管。
# _, c$ u7 m% Q, L4 N5 G5 n这类胶管接触介质是矿物油，要求耐热性好和管接头部位牢固没有泄漏。国外
* ?( M% L5 I9 I8 n; x9 x汽车动力转向系统最近发展趋势是采用高压泵，以及实现泵的小型化和高出力化，对胶管则要求提高耐热性与耐久性，内层胶要有很好耐油性，耐温则要求达到150~C以上。此种胶管以往内外层胶为NBR／CR，现在向HNBR、CSM、CPE、ACM转换。为提高耐热性，也有用氟胶的，但由于氟胶油中某些添加剂起反应而劣化，因而应用不够普及。液压转向管的新结构是用HNBR为内层胶，尼龙66为补强层，外层用CSM。这种软管的使用寿命，在140℃条件下，比没有改进的提高2倍以上。
(3)空调器胶管。近年来防止大气臭氧层被破坏，保护人类生态环境已在世界范围内受到重视，而氟利昂气体散于大气中会破坏臭氧层。对此国外正在寻求氟利昂的替代品或寻求减少其散布于大气中的各种措施。随着新型环保致冷剂R1 34a的应用，空调胶管的结构和材料变化很大，内胶层采用树脂和氯化丁基橡胶和三元乙丙橡胶的结构成为空调胶管的最佳组合。国外汽车厂家要求橡胶厂生产能防止氟利昂气体从管壁中渗透出的新型胶管。这种胶管内层采用尼龙树脂，外层用氯化丁基橡。为了克服尼龙的缺点，也有采用具有尼龙夹层的NBR／cIIR为内外层结构的。
# {. K* D% Q6 W6 A/ b+ U  n6 j       (4)散热器胶管。散热器胶管是发动机汽缸和散热器之间流通冷却水的软连接件。由于散热器
7 U1 q7 U$ T  t用水中加有防锈液、防冻液等，所以必须用耐液体性、耐气体性强的材料。这类胶管在国外是以PDM胶料为主，也有的采用短纤维复合的EPDM胶料。随着汽车向节能和低污染方向发展，近年来发动机舱温度提升了15～50℃，同时对胶料变形要求也很严格，因此原来采用硫磺硫化体系生产的散热器胶管逐渐被用过氧化物体系生产产品所替代，主要采用的材料为三元乙丙橡胶。就软管结构而言，采用芳纶纤维编织层(圆织层)，可获得耐温与耐压的平衡。
      (5)制动胶管。由于环保轿车出现、制动流体工作环境温度的提高和高沸点制动流体的使用，目前制动胶管内胶层有采用三元乙丙橡胶替代丁苯橡胶趋势，国外制动胶管内外胶层多为三元乙丙橡胶，增强层使用聚酯、聚乙烯醇或人造丝纤维等。内胶层可以用耐压聚酰胺，外胶层使用氯磺化聚乙烯。动力转向胶管， 目前胶管内外层正由丁腈橡胶和氯丁橡胶向氢化丁腈橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶转变，增强层采用尼龙66为主。涡轮增压器胶管，该类胶管最大要求就是具有良好耐热性能，在国外涡轮增压胶管目前采用全橡胶结构．即内胶层由氟橡胶和耐热性好的硅橡胶组成，增强层用高强度芳酰胺纤维针织组成，外胶层采用硅橡胶。
5 x" ]3 }3 z; v+ U% m' D(6)热塑弹性体(TPE)管材。由于产业废弃物产生的环境问题，对废弃物再利用的呼声日益高涨，而硫化胶管不能再利用，因此，采用树脂或TPE做胶管材料的趋向增强。

平常心

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