国六标准氟树脂燃油管项目开发

a196589 · 发表于 2021-7-27 12:28:59

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a196589 · 发表于 2021-7-27 12:48:50

国六标准氟树脂橡胶复合燃油管的
开发与生产
一、前言
汽车燃油管路应用于汽车燃油系统，连接油箱、碳罐、油泵、曲轴箱等主要零部件，将燃油传递到发动机燃烧，同时将蒸发的油气、未参与燃烧的燃油、燃油废气传递到净化系统，经处理后再参与燃烧或排放。
传统燃油管采用NBR//聚酯编织//CR结构，满足耐油及耐温120℃的要求；汽车采用电喷发动机后，燃油系统表现为高温化、酸化（酸性汽油）、高压化，NBR满足不了耐热、耐酸性要求，具有更高耐热（250℃）和优异耐溶剂性的FKM逐渐替代NBR成为燃油管内胶的主要材料，但由于FKM成本过高，一般采用与ECO复合挤出（FKM厚0.5~0.7,ECO厚0.5~1)的方法解决成本问题；进一步，随着国际燃料多元化，众多生物汽油（掺有不同比例的甲醇、乙醇）的大量使用及环保排放要求的不断提高（减少CO、CH、NOx、PM等污染物排放），更具屏蔽性和耐渗透性的氟树脂与耐油橡胶复合后被用于燃油管内层,成为零排放燃油管的主体。
下面从氟树脂橡胶复合软管结构、氟树脂选用及耐油橡胶配方的开发，生产流水线设备配备等实现产品生产要点，对满足国六排放标准的汽车燃油胶管进行介绍。

二、氟树脂橡胶复合燃油管结构
根据汽车燃油系统内不同用途氟树脂橡胶复合燃油胶管输送压力高低的不同，燃油软管一般区分为以下几种：
1、纯胶燃油管
   一般工作压力低于0.3MPa的油箱加油管及连接碳罐的油气管及吸附管；胶料采用单层胶料NBR/PVC合金、ECO、AEM等；双层胶料FKM//ECO、FKM//AEM、NBR//CSM、NBR/PVC//CSM、ECO//CSM等；三层氟树脂与橡胶复合胶料NBR//THV（CPT）//ECO等；胶管内径从φ5~φ35不等；

2、带缠绕或针织骨架的燃油管
      一般工作压力0~1MPa,爆破压力5MPa的发动机进回油软管；胶管结构采用4层结构THV（CPT）//ECO//AR//ECO、5层结构NBR//THV（CPT）//ECO（NBR）//AR//ECO(CSM)、6层结构FKM//ECO(NBR)//THV（CPT）//ECO（NBR）//AR//ECO(CSM)结构；胶管内径从φ5~φ35不等；
3、带编织骨架的燃油管
      一般用于爆破压力大于5MPa而小于8MPa的发动机进回油软管；鉴于缠绕结构骨架线在异型管套棒硫化时易发生位移降低了胶管承压能力，对爆破压力大于5MPa胶管一般使用编织骨架工艺，树脂橡胶结构同上，可分别采用4层、5层、6层结构；胶管内径从φ5~φ18不等；

三、氟树脂的选用及与其它耐油橡胶的粘合
1、氟树脂介绍
目前燃油管行业中广泛采用的氟树脂主要是美国3M公司氟塑料THV及日本大金氟树脂材料CPT，它们是四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯的共聚物，柔软度、耐腐蚀性、耐渗透性、阻燃性和密封性优良，且能够自动消除静电，是目前燃油管防渗透性最好的材料，其寿命与整车寿命几乎同期，2004年已经被美国福特、通用、克莱斯勒及德国大众普遍采用,国内主机汽车厂也正在普及。其中THV物理性能见表一，燃料防渗透性能见表二；

表一THV典型物理性能
性能 THV500 THV610 THV815
比重（g/cc） 2.01 2.03 2.06
熔点（℃） 165 190 225
熔融指数（g/10min.265℃/5kg） 10 11 15
玻璃化温度（Tg） 26 34 36
阻氧指数（LO.1） 75% 75% 75%
拉伸强度(MPa) 26 24 29
伸长率（%) 520 450 430
弯曲模量(MPa) 210 490 525

表二、THV防渗透性能
THV等级渗透性（g.mm/m2.day）
CE10
@ 40°C CE10
@ 60°C CM15
@ 40°C CM15
@ 60°C 燃料C
@ 40°C 燃料C
@ 60°C
THV500 0.9 9.97 2.73 22.28 0.31 4.07
THV610 0.66 5.67 1.42 12.13 0.3 2.75
THV815 0.36 3.62 1.19 8.03 0.17 2.00
相比ETFE6235 0.25 3.01 0.88 6.56 0.14 1.17

大金公司氟树脂CPT与NBR、ECO、FKM等橡胶材料具有良好的粘合性能，可以进行各种多层管路的设计，其与其它阻隔材料防燃油透过性能见表三；

表三 CPT等阻隔材料防燃油透过性能
氟树脂 CE10
@ 40°C CE10
@ 60°C CE85
@ 60°C CM15
@ 60°C
CPT LP1000
g*mm/m2/day 0.05 0.4 0.2 0.8
ETFE  EP7000 2.5 0.7 5.5
EFEP  RP5000 0.6 6.5 0.9 11.5
EVOH F101 0.08 0.3 4.5 35

2、氟树脂与各种耐油橡胶的粘合
氟树脂(THV及CPT)是四氟乙烯、六氟丙烯和偏氟乙烯的含氟共聚物。由于C-F键能大(每摩尔485 kJ), 且氟原子共价半径仅相当于C-C键长的一半, 氟原子把C-C主链很好地屏蔽起来, 保证了C-C链的稳定性, 使其拥有优异的耐高低温性能、介电性能、化学稳定性、耐候性、不燃性、不粘性和低的摩擦系数等特性，因此在充分利用其耐燃油渗透性同时，必须克服其与其它耐油橡胶的不粘性，这也是实现氟树脂橡胶复合燃油管的最大技术难度。
我们通过对粘合机理深度分析研究，经过大量配方及配合剂变量研发试验，发现特种苯酚盐及奈酸盐能增进橡胶与树脂的粘合，从而解决了氟树脂THV（CTP)与各种耐油橡胶FKM、ECO、NBR、AEM的粘合（硫化后两者附着力达到2KN/M）,粘合难度解决后，就可以根据主机厂对燃油胶管渗透分配量高低而优选燃油管各橡胶复合层（性能及成本价位不同）的具体材料，制造出最佳性价比的燃油胶管。

四、全自动氟树脂橡胶复合燃油管生产线设备的配备
第一、氟树脂橡胶复合燃油管是不同材质多层结构产品，生产时必须保证各层间成型时洁净(保证层间附着力）且每层材料挤出时不能出现缺陷（会降低管体防渗透性能），为降低成本，高价位氟树脂（厚度＜0.2mm）及FKM（厚度＜0.7mm）壁厚要尽可能薄些，相对低价位的NBR、ECO、AEM等橡胶可相对厚一些，因此生产线配备自动化程度要求高，要增加缺陷检测仪器防止不良，要配备多台外径检测仪（与挤出机螺杆转速匹配连接并自动调节转速，达到外径自动控制），全套生产线要具备全参数数字通讯功能，配备多功能通讯接口，具备数据上传及下载功能，在控制系统上集成缺陷报警、自动调整等功能，以确保产品质量及连续生产效率。
第二、对于单机配备需要强调的是，鉴于氟树脂高温挤出时HF会对挤出设备腐蚀伤害，塑料挤出机螺杆和衬套及机头等与氟树脂接触的各部位材质均采用哈氏合金 C276；为增加缠绕(编织）骨架后管胚尺寸的稳定性，采用有芯法挤出质量更加稳定；
第三、混炼胶生产线配备，管体使用橡胶有FKM、ECO、CSM、AEM等，所有胶料都属于特种胶料（价位偏高），特别FKM混炼要求设备专用，以防接触硫磺及水分造成胶料死料，因此混炼胶要自产（离挤出场地较近）以防止质量波动及运输过程污染胶料；

五、结论
1、氟树脂橡胶复合燃油管是满足国6排放标准的最佳结构产品；
2、氟树脂与各种耐油橡胶粘合力可通过在耐油橡胶中添加特种专用苯酚盐及奈酸盐等配合剂改良橡胶配方，经橡胶硫化后达到层间附着力2KN/m以上水平；
3、根据汽车主机厂对燃油管渗透分配量高低，可优选燃油管各橡胶层（性能及成本价位不同）的具体材料，制造出最佳性价比的燃油胶管。
4、氟树脂橡胶复合生产线设备可以自动化、连续化，减少人员操作并保证各挤出层无缺陷且各挤出层间洁净，对可能出现的薄弱点增加监控及报警，以确保不良品检出并防止混入到正常产品；
5、氟树脂橡胶复合燃油管生产使用的特种耐油橡胶质量和价格较高，除指定的氟树脂需要外协外，各特种橡胶混炼胶可以实现自制，保证了橡胶品质并防止混炼胶储存时受到污染；
6、氟树脂橡胶复合燃油管质量要求高，复合层数较多，生产及质量管控难度高，国内能正常批量生产企业寥寥无几，该产品成功研发及生产会给企业带来巨大经济效益，该产品符合国际及国内环保要求，会提升企业声誉，具有深远的社会效益。

13675635870 · 发表于 2021-7-27 13:22:49

感谢分享！

还没见过这种多层挤出的生产线，配几张图就好了

心雨 · 发表于 2021-7-27 15:08:19

了解一下

云海松 · 发表于 2021-7-27 16:32:25

要求太高了，得另外建厂房！！！！

蓝军指挥 · 发表于 2021-7-27 23:41:21

学习一下

SNNY · 发表于 2021-7-28 09:27:02

感谢分享！!

lh523523 · 发表于 2021-7-28 09:31:10

氟树脂复合挤出管厦门有家台资工厂做的很不错

rhpd · 发表于 2021-7-28 11:38:16

THV、CPT、F-TPV氟树脂材料还要依赖美国和日本的企业。

蔚蓝之星 · 发表于 2021-7-28 13:05:27

学习现在电车越来越多，看来发动机的配件商要改别的路线了！

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