汽車橡膠制品的分類及其在汽車中的作用

    中國汽車工業(yè)的高速發(fā)展，推動著我國其他相關(guān)配套行業(yè)，尤其是橡膠工業(yè)的發(fā)展。幾年間，汽車用橡膠制品已發(fā)展成一個獨(dú)特的專業(yè)化的制品行業(yè)。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(guī)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(jì)輪胎）約占汽車總成本的6％左右。汽車工業(yè)用非輪胎類橡膠制品品種約有1000多種，規(guī)格超過8000個。據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車行業(yè)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(jié)能和環(huán)保是當(dāng)代汽車追求的目標(biāo)。隨著汽車現(xiàn)代化的發(fā)展，對汽車橡膠制品的要求也日趨嚴(yán)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(shù)要求，而且還要求橡膠材料有更高的物理機(jī)械性能，如耐老化，耐高、低溫，耐新型燃油以及優(yōu)異的動態(tài)疲勞性能，耐久的使用壽命等。事實(shí)上，現(xiàn)代化汽車的每一項(xiàng)高性能都得依賴橡膠制品的技術(shù)進(jìn)步提供保障，汽車橡膠制品的性能和質(zhì)量，對提高汽車整車質(zhì)量水平起著極為關(guān)鍵的作用。值得指出，橡膠制品扮演的角色永遠(yuǎn)是配件，但這個配件卻時刻左右著主機(jī)的技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)水平。因此，可以說汽車橡膠制品的技術(shù)和質(zhì)量基本上能反映汽車整車技術(shù)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(yè)中耗膠量最大的一種橡膠制品，所以在橡膠工業(yè)中往往將輪胎從橡膠制品中獨(dú)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(nèi)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(jìn)、后退、轉(zhuǎn)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(zhì)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(dāng)時已很受歡迎。當(dāng)然這應(yīng)當(dāng)歸功于橡膠材料的優(yōu)異性能。直到1888年，英國人J. B. Dunlop發(fā)明了充氣輪胎。在以后的一百多年時間里，隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，橡膠輪胎經(jīng)歷了數(shù)代產(chǎn)品的發(fā)展更新和進(jìn)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(fā)展到當(dāng)今的鋼絲子午線輪胎。

    人類發(fā)明充氣輪胎，有效地促進(jìn)了汽車的發(fā)展。因?yàn)槌錃廨喬ゾ彌_吸震性能優(yōu)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(shù)，制造設(shè)備和制造工藝的不斷進(jìn)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(dá)到6萬km；發(fā)展至21世紀(jì)，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(shè)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(dá)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(fā)動機(jī)、齒輪箱、轎車主軸上和液壓氣壓傳動系統(tǒng)中，防止?jié)櫥?、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(yùn)行，并且可防止外部砂粒塵埃雜質(zhì)等進(jìn)入體系，影響機(jī)器正常工作。O形密封圈和骨架油封主要用于旋轉(zhuǎn)軸或往復(fù)運(yùn)動軸系的密封。骨架油封按結(jié)構(gòu)可分為內(nèi)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(dǎo)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(fā)動機(jī)罩等部位，擔(dān)當(dāng)密封、擋風(fēng)、阻雨、減震和隔音等作用。按結(jié)構(gòu)可分為純膠密封條（又可分為海棉膠和密實(shí)膠）和復(fù)合密封條（分橡膠/金屬骨架復(fù)合條，兩種以上橡膠復(fù)合條和橡膠塑料復(fù)合條）。

    1.3減震制品

    橡膠減震制品主要安裝于發(fā)動機(jī)、車身、空調(diào)和車廂懸掛系統(tǒng)。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(wěn)定性、安全性和舒適性。隨著現(xiàn)代汽車綜合性能的不斷提高，對橡膠減震制品的性能和質(zhì)量提出越來越高的要求。主要是要求減震制品要有優(yōu)異的減震阻尼性能，抗動態(tài)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(fā)動機(jī)前后懸置墊，撓性聯(lián)軸節(jié)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(yōu)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(guān)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(fā)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(fā)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(fā)動機(jī)和車身三大部位，用于輸油、輸氣、驅(qū)動、控制、剎車、冷卻和供暖七個系統(tǒng)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(diào)膠管、散熱器膠管、動力轉(zhuǎn)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(fā)動機(jī)傳遞到需要動力的地方。安裝于冷卻風(fēng)扇，冷卻水泵，剎車壓縮機(jī)，助力泵，空調(diào)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向裝置等系統(tǒng)。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(jié)構(gòu)又分為切割帶和包布帶兩種。V帶的特點(diǎn)是速度高，傳動功率大。同步齒形帶用于汽車發(fā)動機(jī)配氣點(diǎn)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(nèi)地膠板和擋泥板）、汽車內(nèi)飾及粘膠劑、密封膠、雨刷器膠條等。地板膠用于鋪設(shè)車內(nèi)地面，防震防滑。雨刷器膠條用于雨雪天氣刮除擋風(fēng)玻璃上雨雪之用，保證駕駛?cè)藛T視線，正常操作和使車輛正常行駛。粘膠劑則用于汽車內(nèi)飾材料的粘接和汽車底部的保護(hù)等。

    2  我國汽車用橡膠制品的現(xiàn)狀與發(fā)展趨向

    2.1  輪胎

   近幾年來，由于轎車逐漸進(jìn)入家庭，激勵了我國汽車工業(yè)的高速發(fā)展，推動了汽車配套行業(yè)和橡膠制品工業(yè)的發(fā)展，顯然，首當(dāng)其沖的是橡膠輪胎。

    由于汽車的高速化，橡膠輪胎產(chǎn)品從斜交胎向子午線胎轉(zhuǎn)型。子午線輪胎是我國輪胎工業(yè)的發(fā)展方向，是國家重點(diǎn)扶持的型號。從2001年開始，我國國內(nèi)的輪胎廠都在圍繞子午線輪胎進(jìn)行基建和技改，發(fā)展速度很快，非常成功。2004年我國輪胎產(chǎn)量達(dá)到2.1億條，其中子午線輪胎1.09億條，子午化率達(dá)52％。除滿足國內(nèi)市場需求外，有近1/3產(chǎn)量的輪胎進(jìn)入國際市場。2005年我國輪胎產(chǎn)量達(dá)到2.3億條，其中子午線輪胎1.3億條，子午化率達(dá)56％。據(jù)預(yù)測，到2010年我國輪胎產(chǎn)量將達(dá)到3億條，其中子午線輪胎2.1億條，子午化率達(dá)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(dá)到95％。

    2004年我國輪胎耗用生膠量為220萬噸，2005年耗膠量已達(dá)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(nèi)胎）。由于我國天然橡膠資源有限，今后發(fā)展方向應(yīng)適當(dāng)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(yīng)用比例會降低輪胎的質(zhì)量，今后應(yīng)改進(jìn)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(yè)通過引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)、裝備及技術(shù)改造，涌現(xiàn)出一批具有較大生產(chǎn)規(guī)模和較高專業(yè)水平的骨干企業(yè)，逐步形成一個比較完整的工業(yè)體系，可基本滿足和適應(yīng)我國汽車工業(yè)的需要。

    目前國內(nèi)具有一定規(guī)模和水平的骨架油封廠約有30余家，總生產(chǎn)能力為2億件左右。目前國內(nèi)可生產(chǎn)包括內(nèi)外骨架油封、耐壓油封和主唇帶回油線的流體動力學(xué)油封等多種結(jié)構(gòu)的汽車專用骨架油封，可滿足國內(nèi)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(zhì)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(dá)200米/秒，唇口溫度可達(dá)250℃，原有油封的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)已不適應(yīng)使用要求。國外的汽車發(fā)動機(jī)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(fù)合油封可使油封壽命達(dá)到4000－4500h，即行駛里程達(dá)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(shù)廠家可生產(chǎn)氟橡膠、丙烯酸酯油封，但產(chǎn)量和質(zhì)量跟不上汽車工業(yè)的需要，其使用壽命也不到10萬km。高檔轎車關(guān)鍵部位油封，如曲軸后油封、汽車導(dǎo)桿油封等仍依靠進(jìn)口件，國產(chǎn)化率很低。對骨架油封而言，進(jìn)一步提高膠料耐熱性、耐動態(tài)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(wù)。油封主體材料將廣泛應(yīng)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(chǎn)廠家有60余家，擁有多種汽車密封條生產(chǎn)線49條，總年生產(chǎn)能力為2億萬米。

    密封條是近幾年我國橡膠制品發(fā)展速度最快的行業(yè)之一，無論產(chǎn)量、產(chǎn)值或利潤都有大幅度的增長，基本形成了一個專業(yè)化的體系。生產(chǎn)廠分別引進(jìn)了意大利塞雅密封件公司的生產(chǎn)技術(shù)、裝備和檢測儀器，技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)于上世紀(jì)90年代國際水平，可以自行設(shè)計(jì)、開發(fā)產(chǎn)品，基本滿足國內(nèi)轎車工業(yè)需求。橡膠品種基本以三元乙丙橡膠為主。今后發(fā)展方向?qū)⒉捎肨PE作密封膠條，用TPV作玻璃導(dǎo)槽以及采用多面植絨及擠出復(fù)膜新工藝。

    2.3  減震制品

    我國具有20多家具有相當(dāng)規(guī)模的橡膠減震制品廠，其生產(chǎn)能力為7000萬件左右，基本能滿足國內(nèi)汽車生產(chǎn)配套和維修替換之需。

    目前國外先進(jìn)國家已成功開發(fā)出為為封液型減震器，電子控制減震器，扭轉(zhuǎn)減震器等新一代的橡膠減震器，此類產(chǎn)品國內(nèi)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(fā)展方向應(yīng)是三元乙丙橡膠、丁基橡膠等耐熱性能好，阻尼性能優(yōu)秀的膠種。開發(fā)更耐熱、耐動態(tài)疲勞的新型減震材料及開發(fā)封液型減震器是我國今后應(yīng)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(chǎn)廠有30多家，經(jīng)過多年來的改造，產(chǎn)品性能基本滿足汽車工業(yè)的要求。國內(nèi)所生產(chǎn)的高強(qiáng)度橡膠隔膜使用壽命已達(dá)到100萬次的技術(shù)大關(guān)。皮膜生產(chǎn)能力為3500萬件，隔膜生產(chǎn)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(yīng)進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用三元乙丙橡膠和熱塑性彈性體TPE等高強(qiáng)度橡膠隔膜。

    我國的安全氣囊的生產(chǎn)剛剛起步，生產(chǎn)廠家僅有6－7家，總生產(chǎn)能力約20萬套/年。國家汽車安全法規(guī)定總重量在2.5噸以下的汽車（M1類）在上目錄前必須進(jìn)行碰撞試驗(yàn)，以后所有汽車都要達(dá)標(biāo)，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(fā)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(nèi)有一定規(guī)模的汽車膠管廠有20多家，總生產(chǎn)能力達(dá)到2億標(biāo)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(nèi)的樹脂復(fù)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(fā)展到內(nèi)、中、外層采用不同膠種以適應(yīng)不同工作環(huán)境條件，一般由2－3種不同橡膠復(fù)合而成。國內(nèi)近幾年汽車膠管發(fā)展已初具規(guī)模，不少企業(yè)引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和裝備，產(chǎn)品質(zhì)量有很大提高。但與國外相比仍有較大差距，中低檔產(chǎn)品可以滿足市場要求。高檔產(chǎn)品如燃油管、薄型編織膠管、耐熱管等仍然依賴進(jìn)口。這類制品國產(chǎn)車配套率只達(dá)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(jìn)一步還會應(yīng)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(chǎn)起步較晚。改革開放以后，一些合資企業(yè)為配合引進(jìn)轎車國產(chǎn)化，先后引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)和裝備，開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品，基本上滿足了轎車的需求；但產(chǎn)品質(zhì)量和性能與國外同類產(chǎn)品相比仍存在一定差距。汽車用V形帶的生產(chǎn)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(nèi)仍以氯丁橡膠為主，少數(shù)應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)廠家我國大約有300多家，生產(chǎn)能力為：V型帶5億標(biāo)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(nèi)雨刷器膠條主要用材是氯丁橡膠。國外從材料、結(jié)構(gòu)上都進(jìn)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(jìn)行表面噴涂耐磨材料等。汽車雨刷器膠條質(zhì)量問題已引起國人的關(guān)注，有些廠家已經(jīng)展開相關(guān)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(shù)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(dǎo)企業(yè)加大投入進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。

    政府相關(guān)部門應(yīng)重視汽車配件質(zhì)量是關(guān)系到汽車質(zhì)量的關(guān)鍵因素。認(rèn)真組織國內(nèi)相關(guān)行業(yè)技術(shù)精英，有選擇性地瞄準(zhǔn)幾個關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)研究。可借鑒廣東省這幾年采用的“粵港關(guān)鍵材料技術(shù)攻關(guān)”經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。由省科技廳出面組織，由企業(yè)和研究院所、高等學(xué)校專家就省港當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)中遇到的重大材料和技術(shù)作篩選、論證、立項(xiàng)、投標(biāo)。研究經(jīng)費(fèi)由省政府和相關(guān)職能廳出一部分，企業(yè)按一定比例的相應(yīng)資金配套，由中標(biāo)企業(yè)和院校共同研制完成。經(jīng)過幾年的試驗(yàn)，確實(shí)收到成效。

    3.2  開展急需的特種原材料開發(fā)研制、改變“無米之炊”現(xiàn)狀。

    3.2.1  合成橡膠品種

    用于復(fù)合密封條和剎車皮膜的高質(zhì)量EPDM，發(fā)動機(jī)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(yōu)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(jìn)國家，研制新一代環(huán)保型的交聯(lián)劑、促進(jìn)劑和助劑、高強(qiáng)度骨架材料如粘合性優(yōu)異的聚酯、高強(qiáng)度玻纖、穩(wěn)定性好的芳綸等。

    3.3  企業(yè)聯(lián)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(chǎn)品研制，提高高檔車的國產(chǎn)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(fù)合型減震器、扭轉(zhuǎn)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(qiáng)度橡膠皮膜，要求耐高低溫，常溫下壽命50×10000次正常工作。