橡胶产品在汽车行业中的应用分析
橡胶在汽车领域的应用有很多,据统计,汽车行业占用了全球每年消耗橡胶生胶量的70%以上,其中轮胎占用60%,汽车橡胶制品配件占用40%。按不同类型汽车计算,每辆汽车上需要安装大约有100-200多种橡胶制品,要使用约200-500多个橡胶配件。除轮胎外,因不同规格汽车而异,耗用橡胶材料大约为15-60公斤。一辆汽车安装的橡胶制品(不计轮胎)约占汽车总成本的6%左右。随着我国科学技术的进步,各种各样的橡胶制品层出不穷,但可以大致归为一下几大类; 一、汽车用胶管
2008年我国汽车用胶管的生产企业约20余家,但总体来看,生产企业规模普遍偏小,布点分散,技术力量薄弱,生产工艺和设备比较落后,新产品开发缓慢,从生产力看,普遍汽车用胶管供大于求,而高档轿车所需要的胶管远远不能满足市场的需求。目前在合资引进车型中,胶管国产化率不足40%,高档轿车国产化配套率仅为5%。目前,国内液压制动软管的生产能力约为2亿米,国内市场需求量预测到2011年约为2.8-3.5亿米。但在产品结构、使用性能以及原材料方面,与国外相比仍有不小的差距。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,还不能生产与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。因此,今后汽车胶管工业应该紧跟国际潮流,只有加快开发高性能汽车专用的胶管制品,才能满足汽车工业的发展需求。
在汽车上要装配多种多样的胶管,如刹车管、燃料管、加热器管、散热器管、空调管、水箱管等,以完成动力传动和燃料、水、气等的输送。每辆车大约需要70米的胶管,由于在汽车中使用,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。 二、汽车用油封
油封是一种高技术含量的精密橡胶零件,经过近几十年的发展,目前我国的油封年需求量已超过千亿件以上,其中为汽车主机厂配套的汽车用油封以达到1亿件以上,拥有大小规模不等的生产企业300余家,其中具有年产量3000万件以上生产能力的企业10余家,产品品种达到3000余种,30%的企业有不同数量的出口。汽车工业的发展为油封的发展提供了广阔的市场和良好的机遇,通过技术引进和产品结构的调整,我国的油封工业加快了新技术应用和新产品开发,产品性能,质量和品种有了较大幅度的提高,特别是技术含量较高的汽车发动机、变速箱、汽门油封,以及氟橡胶、丙烯酸酯橡胶、氢化丁晴橡胶、聚四氟乙烯油封和复合型特殊油封在制造技术上已有了明显的进步。
尤为关键的是今后国内油封生产企业应重点从油封流体动力学入手,开发其拥有自主知识产权的高性能制品,未来油封的发展趋势是复合型油封、采用铝骨架黏合氟橡胶使用注塑
硫化工艺制作的油封、在油封唇口部位贴合聚四氟乙烯片,并在聚四氟乙烯中添加有玻璃纤维、石墨、二硫化铝等贴合聚四氟乙烯油封、都能取得较佳的使用效果。 三、汽车用密封条
目前我国拥有的60余家生产汽车橡胶密封条的企业,引进国外先进的汽车橡胶密封条挤出生产线40余条,年生产能力约为1.7亿米,实际产量约为1亿米左右。
橡胶密封条材料基本上是三元乙丙橡胶,随着汽车工业的快速发展,用于汽车密封条的新型材料越来越多,尤其是热塑性弹性体材料用作汽车密封条的优越性被业内人士所认识。用在汽车密封条的热塑性弹性体材料主要有聚烯烃热塑性弹性体(TPV),其耐磨性好,摩擦系数小,不仅可以用作汽车玻璃导槽密封条的挤出材料,还可用作汽车密封条的接角材料。此外,水发泡海绵状TPV在国外已经研制成功,并在汽车橡胶密封条上得到了广泛应用,成为取代海绵橡胶制作汽车密封条的新趋向。另外,TPV着色工艺简单方便,通常作为汽车橡胶密封条的外装饰材料,目前彩色TPV和彩色橡胶在线共挤包覆橡胶密封条生产技术已在国内数家汽车密封条生产企业引进应用。 四、汽车传动带
汽车传动带主要有V型带和同步齿轮带两大类。V型带使用寿命将从5万km提高到16万km,同时可耐120-150℃的高温;齿形带则从8-10万km提高到16-20万km,耐热120℃以上,这两种带一般要求强力高、模量大、稳定性好。目前欧洲80%的轿车、美国40%的轿车均采用同步带传动。目前全国汽车同步带的生产能力约为400万条,市场需求量预计2010年为1500-2000万条。我国轿车用传动带特别是同步齿轮带生产起步较晚,产品质量、性能与国外同类产品相比尚有一定的差距。2008年我国汽车用V型带产量约为5亿米,同步带产量在1300万条左右。
国外汽车V型带主体材料,采用的是氯丁橡胶和氢化丁晴橡胶,骨架材料主要选用聚酯帘线,芳纶帘线;而国内主要使用氯丁橡胶,很少用氢化丁晴橡胶,骨架材料则主要选择人造丝和玻璃纤维。汽车同步带国内主体材料选用氯磺化聚乙烯和氢化丁晴橡胶,骨架材料为玻璃纤维,而国外主要采用氢化丁晴橡胶/异丁烯酸复合材料,骨架材料为芳纶帘线。因此,今后国内传动带的制作应尽快由传统的氯丁橡胶和氯磺化聚乙烯橡胶向氢化丁晴橡胶过渡,同时骨架材料应立足国内开发解决,尽快向芳纶帘线、聚酯帘线过渡。 五、汽车减震橡胶制品
目前我国汽车减震用橡胶制品的生产企业有数百家,其制品主要有橡胶弹簧、橡胶空气弹簧、机架横梁、发动机悬架减震器、扭震阻尼器等。对限制汽车排放量、降低噪音、提高乘坐舒适性和安全性具有重要的作用。随着汽车工业的快速发展,尤其是对安全性、舒适性和驾驶易操作性的要求越来越高,汽车减振用制品用量逐年增加,在2008年国内汽车减振
橡胶制品的市场需求量约为1.5亿只左右,而且未来高档轿车生产数量增加,汽车减振用橡胶制品市场需求量增长速度更快,因此对材料的需求也是多样化的,但是需要根据制品使用在不同的部位而选择,从耐疲劳和蠕变性能考虑,多选择天然橡胶;若要提高其耐热性的,则选择丁苯橡胶;若在动态生热小的场合,可以选用顺丁橡胶;若橡胶减振产品在工作时与各类油介质接触,则选用丁晴橡胶;由于对汽车尾气排放标准进行更严格的限制,致使发动机和排气管的温度提高,用于这些部位的橡胶需要采用耐热性高的三元乙丙橡胶。
我国汽车用减振产品今后发展的方向是标准化、系列化,重点应放在国外已成功应用的液压减振器和扭转减振器上。提高检测和测试技术水平,开发新型减振橡胶材料,橡胶减振材料的开发应进一步提高其耐热性,开发低动倍率,高阻尼的新型弹性体材料。 六、汽车发动机同步带
同步带用于带动曲轴凸轮同步运转。同金属链条相比,同步带可以有效降低带与链轮的接触噪音,也不需要润滑,而且具有轻量化的特点。同时,由于其柔韧性,也可适用于多轴驱动。在日本,有70%以上的小汽车使用同步带,在欧洲则高达80%以上。
以前橡胶同步带主要采用氯丁橡胶(CR)覆盖胶。而氢化丁晴橡胶(HNBR)具有更优越的性能,因此在汽车用同步带获得了更多的应用。而HNBR综合性能比CR优胜,在较宽的额温度范围内具有稳定的复数模量、较好的低温性能、耐热和耐臭氧性能、优异的耐曲挠性能和良好的耐油性。在胶带功能试验中,HNBR同氯丁橡胶覆盖胶相比,在相同的运转时间下前者的耐热水平高出40℃。同时,HNBR的寿命是CR的2倍,耐久性超过了10万公里