车用橡胶软管的种类及发展趋势.doc
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1、橡胶软管的发展趋势橡胶软管的发展趋势 2010年06月25日进入二十一世纪,橡胶软管配套的行业,尤其是汽车行业和机械设备制造行业,出现了一些新的变化。在汽车行业中,生物柴油和混合有乙醇的汽油(乙醇汽油)的应用逐渐增加,柴油机的应用逐渐增多,空调系统开始使用新的制冷剂,新装置如涡轮增压器、选择性催化降低排放系统和车体灵活控制装置已开始使用,等。在机械设备制造行业中,制造厂正试图将更多的部件组装在更小的空间中,可生物降解液压流体已开始使用,工程机械用胶管大多安装在容易磨损的前后暴露部位,等。在橡胶加工行业中,对胶料及配合剂常用的亚硝胺和生成的亚硝胺提出了严格要求。 5 H v8 O2 v; # o
2、 - 中国橡胶网,橡胶技术咨询,塑料与弹性体,橡胶配方*种橡胶,橡胶论坛,橡胶人才,橡胶培训,最专业的橡胶行业网站 环境保护立法对汽车废气排放提出了愈来愈严格的要求。2006年10月,EURO 4欧洲排放标准生效。2006年12月,欧盟议会批准了新的更严格的汽车排放标准-EURO 5。该法将于2009年9月1日生效,但对通用体育运动车、救护车、残疾人用车和公共服务用车有3年过渡期,将于2012年9月生效。该法还包括EURO 6,对柴油汽车的氧化氮(NOx)排放提出了更严格的要求,将于2014年生效。EURO 5将强制所有新柴油汽车从2011年开始安装微粒过滤器,使微粒排放达到汽油汽车的水平。E
3、URO 5允许柴油汽车NOx排放量最高250mg/km,为汽油汽车的5倍。到2014年EURO 6生效时,柴油汽车NOx排放量将降低到汽油汽车的3.5倍,最终达到80 mg/km,略高于汽油汽车的70 mg/km。2 W8 b( p2 5 & ?8 t 美国加利福尼亚等州的汽车废物排放标准比EURO 6更严格。2006年,美国提出了部分零排放汽车的要求。 ) R2 P3 h- y+ v! W% R0 q. p0 j+ a 中国已开始实行相当于EURO 4的废气排放标准。* Y9 M! m X; H+ m* B& w5 t 所有这些变化对与之配套的胶管提出了新的要求,促使胶管生产行业对所使用的材
4、料(包括橡胶、配合剂和增强材料)、胶管结构和加工工艺及设备加以改变,以适应新的要求。 y/ b) U) _+ L# h橡胶技术咨询网为广大从事橡胶行业的朋友提供橡胶技术、橡胶价格信息、橡胶培训学习、橡胶资料交流学习交易的平台。我们努力打造一个橡胶人最喜爱的橡胶技术信息交流平台。2 材料橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,弹性体,橡胶培训,橡塑,橡胶人才,特种橡胶,中国橡胶论坛,橡胶配方,橡胶招聘,橡胶企业名录7 _$ 0 ; P2 O2 _4 Q: A 2.1 耐高温和耐生物柴油和乙醇汽油的汽车燃油胶管橡胶技术网 r4 M M7 1 e 使用生物柴油和乙醇汽油,一方面是为了减少空气污染和大气臭氧层破坏
5、的程度,另一方面也是基于能源战略的考虑。一般来说,欧洲主要使用生物柴油,美洲则主要使用乙醇汽油。 ; I5 t5 f0 7 o: w C; Y橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,弹性体,橡胶培训,橡塑,橡胶人才,特种橡胶,中国橡胶论坛,橡胶配方,橡胶招聘,橡胶企业名录 在轻型汽车和载重汽车市场中,到2015年,柴油机的全球份额将从目前18%上升到26%。其中,美国将从3.2%上升到10%以上;欧洲装配柴油机的乘用汽车正在稳步增长,仅在德国2005年装配柴油机的乘用汽车就超过42.5%。橡胶技术网0 v% S7 - J5 柴油,除了将硫含量减少到15ppm以下之外,经过氢气处理后,还除去氮和芳香烃,从而
6、使润滑性降低。向这种柴油中添加少到2%的脂肪酸甲酯(FAME,通过酶基转移反应从改性的大豆、油菜籽或甘蔗中提取),就可以恢复柴油的润滑性。在柴油中混合20%FAME(B20),能将未燃烧的烃和一氧化氮排放量分别减少30%和20%,颗粒物质减少22%,并限制二氧化硫的排放。 , l7 a$ _* L2 U/ t6 i0 G7 j2 v橡胶技术咨询网为广大从事橡胶行业的朋友提供橡胶技术、橡胶价格信息、橡胶培训学习、橡胶资料交流学习交易的平台。我们努力打造一个橡胶人最喜爱的橡胶技术信息交流平台。 乙醇占燃油的比例,巴西为12.6%,美国为3.5%。在美国,在乙醇汽油中,乙醇的含量一般为15%(EO8
7、5)。混合10%乙醇,可使一氧化碳减少30%,二氧化碳10%,有机碳7%。 $ t3 t- S6 s h; ?0 在温度、空气和水的作用下,生物柴油和乙醇汽油会降解,降解产物对橡胶材料有很强的腐蚀作用。橡胶技术网% , ) N+ y$ * n 燃油胶管,除了要求耐高温性能之外,还要求耐燃油性能和耐燃油渗透性能。传统上使用的NBR(内胶层)和CR(外胶层)已经为ECO、ACM和HNBR所取代。这些橡胶可耐150温度。但是,随着发动机舱内温度的提高以及生物柴油和乙醇汽油的使用,这些橡胶的使用已经受到限制。橡胶技术网7 Q p1 ) V. 9 c& p 日本瑞翁公司开发出一种新的ACM-Nipol
8、AR,耐温性能可达175。可用于燃油胶管。& T p( / 6 f! s7 E. 1 n 乙烯-丙烯酸甲酯(AEM)聚合物,可用作燃油胶管外胶层,耐高温可达175,配合以适当增塑剂,耐低温可达-40。最近,又开发出一种新的AEM-LTX聚合物,在保持耐175高温性能的同时,在不添加增塑剂的情况下,可耐-40低温。/ r6 I4 n, J1 u4 P5 e$ y 为了适应生物柴油和乙醇汽油的使用,开发出了一种称为先进工艺氢化丁腈橡胶(AT HNBR)。低残余不饱和度的39%-43%ACN HNBR可用于生物柴油胶管,具有优良的物理性能保持和低的体积溶胀。50%ACN 的低粘度HNBR可用于乙醇汽
9、油,因为它能添加较高含量的填料,体积溶胀较小,耐燃油渗透性能较强。据称,AT HNBR在燃油胶管中可以取代氟弹性体(FKM)。. c( * R Q% X. j8 q+ T 生物柴油和乙醇汽油胶管的首选材料当属FKM。其耐高温、耐低温和耐生物柴油和乙醇汽油性能,以及耐燃油渗透性能,在这些橡胶中是最佳的。但是,考虑到FKM价格昂贵,只作为内衬,通过共挤出工艺附加到其他橡胶内胶层的内侧上,一般为0.2-0.7mm厚。这种弹性体及其工艺方法已经获得广泛的应用。* G3 f. D! M, b3 u 为了满足汽车燃油胶管的需要,Dupont公司开发出一种先进聚合物结构(APA)工艺,生产出一种过氧化物硫化
10、(亦称加成硫化)特种氟弹性体。Dineon公司也开发出一种新工艺,生产一种过氧化物硫化氟弹性体。这两种氟弹性体的耐生物柴油性能都优于普通FKM。橡胶技术网7 k: m! C: E c+ p 2.2 耐高温的柴油机涡轮增压器胶管 - 中国橡胶网,橡胶技术咨询,塑料与弹性体,橡胶配方*种橡胶,橡胶论坛,橡胶人才,橡胶培训,最专业的橡胶行业网站2 + x/ b% M7 / v3 ?, h 近年来,涡轮增压柴油机汽车在不断增加。在欧洲,2003年装配涡轮增压器的柴油机占整个柴油机的12%,预计到2008年将增加到60%以上。涡轮增压柴油机是利用废气驱动气泵,压缩环境空气进入气缸,使燃油充分燃烧,提高发
11、动机的功率输出。空气在压缩机与发动机之间需要冷却,以增加空气的密度,使之含有更多的氧气。高温侧的压缩空气温度非常高,正常为175-210,峰值为230,即使冷却器外侧的温度也为160,峰值为180。 . R& . ) d E9 ?- U橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,弹性体,橡胶培训,橡塑,橡胶人才,特种橡胶,中国橡胶论坛,橡胶配方,橡胶招聘,橡胶企业名录 涡轮增压器胶管以前使用丙烯酸酯如AEM,由于温度的升高,现在已改用硅橡胶。 : S M+ h; : l U, h$ w - 中国橡胶网,橡胶技术咨询,塑料与弹性体,橡胶配方*种橡胶,橡胶论坛,橡胶人才,橡胶培训,最专业的橡胶行业网站 涡轮增压器
12、胶管一般为四层结构:防渗透层、内胶层、增强层和外胶层。高温侧胶管的内衬层一般使用氟橡胶或氟硅橡胶,内胶层和外胶层使用硅橡胶,增强层已开始使用芳酰胺纤维。 j: M7 q! a% |9 q; ?+ p- p橡胶技术咨询网为广大从事橡胶行业的朋友提供橡胶技术、橡胶价格信息、橡胶培训学习、橡胶资料交流学习交易的平台。我们努力打造一个橡胶人最喜爱的橡胶技术信息交流平台。 有些汽车的涡轮增压器胶管使用乙烯-乙酸乙烯酯聚合物(EVM)。EVM耐温175。 & E2 : Y/ B$ e橡胶技术咨询网为广大从事橡胶行业的朋友提供橡胶技术、橡胶价格信息、橡胶培训学习、橡胶资料交流学习交易的平台。我们努力打造一个
13、橡胶人最喜爱的橡胶技术信息交流平台。 在某些情况下,使用耐温性能较低的标准胶管,需要使用金属屏蔽加以保护。但是,这会增加重量,挤占空间,提高成本。 * , e, u: t) P5 X0 r - 中国橡胶网,橡胶技术咨询,塑料与弹性体,橡胶配方*种橡胶,橡胶论坛,橡胶人才,橡胶培训,最专业的橡胶行业网站 最近开发出一种耐高温的丙烯酸酯橡胶-HT-ACM,连续使用温度为175-185,最高可达190-200,处于EVM与FKM和VQM之间。高温侧涡轮增压器胶管使用HT-ACM,无需使用金属屏蔽,成本也低于FKM或VQM,从成本效果考虑,是一种良好的选择。但是,如果使用温度高于200,还是要使用FK
14、M或VQM。 8 H4 W2 o! k U r3 u( s橡胶技术咨询网为广大从事橡胶行业的朋友提供橡胶技术、橡胶价格信息、橡胶培训学习、橡胶资料交流学习交易的平台。我们努力打造一个橡胶人最喜爱的橡胶技术信息交流平台。2.3 消除或减少亚硝胺的配合剂 - D: N4 e. 7 r6 P% I橡胶技术网 众所周知,亚硝胺可致癌。大多数亚硝胺在低温下可挥发,向生产场地和仓库的空气中沥滤,从而对工人的健康造成危害。使用生成亚硝胺的橡胶硫化促进剂(如二硫代氨基甲酸盐、亚磺酸胺、秋兰姆、硫磺给予体和含仲胺的化学品)的橡胶制品,如汽车散热器胶管、挡风玻璃喷洗器胶管和其他制品,也会在使用过程中释放出亚硝胺,
15、从而危害使用者。橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,弹性体,橡胶培训,橡塑,橡胶人才,特种橡胶,中国橡胶论坛,橡胶配方,橡胶招聘,橡胶企业名录$ g9 z. h* L* 5 i6 v 德国制定了关于危险物质的技术条例,列出橡胶加工行业在硫化体系中所常用的9种疑似致癌亚硝胺。此外,在TRGS 522中还规定,工业橡胶制品的硫化、后续工序和库存场所,亚硝胺含量不得高于2.5g/m3;硫化和库存之前的生产工序,亚硝胺含量不得高于1.0g/m3。橡胶技术网* 5 F N c* F# G) z 美国和加拿大也开始为亚硝胺立法。有2家汽车制造厂已制定出工程规范,限制或取消在汽车橡胶部件中使用亚硝胺;还发布了规范,
16、要求供应商列出橡胶部件中存在的亚硝胺含量。橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,弹性体,橡胶培训,橡塑,橡胶人才,特种橡胶,中国橡胶论坛,橡胶配方,橡胶招聘,橡胶企业名录$ s1 F& R& L6 0 | l* F5 O$ F9 T9 D 减少或消除橡胶制品中亚硝胺的产生有3种可供选择的方法。一是使用抑制剂;二是使用不产生亚硝胺的促进剂,如二硫代磷酸盐、二异丙基黄原二硫化物和异丙基黄原酸锌;三是使用产生非规定亚硝胺的促进剂,如Rhenogran ZBECRhenogran TBzTD和 Cure-Rite IBT。橡胶技术网9 J6 m9 y$ / K! i4 B MLPC国际公司开发了一种无亚硝胺促进
17、剂-Mixland+TBP75GA。这是一种预分散的聚合物结合化学品,含有75%活性物质。结合剂是依据获有专利权的Mixland+工艺生产的热塑性丙烯酯聚合物。TBP75GA用聚叔丁基苯酚二硫化物制造,是一种硫磺给予体,不含氮,因此无亚硝胺。橡胶技术网2 _5 z1 K2 n: t8 k. x4 h0 2.4 增强材料 1 y1 z2 T! V2 |. c橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,弹性体,橡胶培训,橡塑,橡胶人才,特种橡胶,中国橡胶论坛,橡胶配方,橡胶招聘,橡胶企业名录 芳酰胺纤维在胶管中的应用已逐渐增多。例如,在耐高温的汽车柴油机增压器胶管和CO2制冷剂空调胶管中,一般纤维不能承受如此高的
18、温度或压力,芳酰胺纤维变成唯一可供选用的增强材料。在其他胶管中,芳酰胺纤维也获得了满意的应用。橡胶技术网; E0 0 # y$ s 在要求耐高温、耐腐蚀性化学品、耐高压(高强度)和重量轻的应用中,芳酰胺纤维是良好的选择。 * P I r% I6 o1 P 钢丝增强胶管使用的钢丝或钢丝绳,一般都是剖面为圆状的钢丝。现在有一种使用扁钢丝的趋势。据称,扁钢丝扁平率为30%。与圆钢丝相比,扁钢丝的优点是重量轻,增强层厚度小,胶管屈挠性能好,胶管脉冲性能高,而胶管爆破性能相同。 ( W w j% R4 c) w N( w, t. x( A - 中国橡胶网,橡胶技术咨询,塑料与弹性体,橡胶配方*种橡胶,橡
19、胶论坛,橡胶人才,橡胶培训,最专业的橡胶行业网站 扁钢丝在倒线/合股和编织/缠绕时不得扭转,否则会影响胶管的性能。因此,使用扁钢丝,将对钢丝倒线机、合股机、编织机和缠绕机的控制提出更严格的要求,以保证在倒线/合股和编织/缠绕时扁钢丝始终处于扁平面朝向锭子和胶管的轴向方向而不扭转,从而达到使用扁钢丝的目的。 + x0 q, R& |; x8 P R3 胶管结构橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,弹性体,橡胶培训,橡塑,橡胶人才,特种橡胶,中国橡胶论坛,橡胶配方,橡胶招聘,橡胶企业名录* ! r, P 7 _ 胶管的结构,一般为内胶层、增强层和外胶层。大多数胶管,内胶层为1层,增强层为1-6层,外胶层为1
20、层。海上浮式输油胶管比较复杂,除内胶层和外胶层为1层之外,增强层由内外织物缓冲层、多层钢丝或钢丝绳增强层和钢丝螺旋线或钢环铠装层构成,还有浮体层。本文只对一些近年来出现的特殊结构加以简要说明。橡胶技术论坛,橡胶技术咨询,弹性体,橡胶培训,橡塑,橡胶人才,特种橡胶,中国橡胶论坛,橡胶配方,橡胶招聘,橡胶企业名录6 ( h7 r9 ?8 5 G Z 3.1 带有防流体渗透层的双层或多层胶管结构 - 中国橡胶网,橡胶技术咨询,塑料与弹性体,橡胶配方*种橡胶,橡胶论坛,橡胶人才,橡胶培训,最专业的橡胶行业网站/ 1 ) _! m$ g1 n( O 防止汽车污染空气,除了对废气和废物排放加以限制之外,阻
21、止汽车流体通过胶管管体渗透到大气中也是一项重要措施。因此,输送渗透性流体的胶管,如汽车的燃油胶管、空调胶管、柴油机涡轮增压器胶管和选择性催化降低排放系统胶管,都在其内胶层中增加一层防渗透层,从而使内胶层变成双层或多层。 * G, C7 _7 d: Y; X+ b, p橡胶技术咨询网为广大从事橡胶行业的朋友提供橡胶技术、橡胶价格信息、橡胶培训学习、橡胶资料交流学习交易的平台。我们努力打造一个橡胶人最喜爱的橡胶技术信息交流平台。 燃油胶管,一般使用氟弹性体作为内衬层,放置在内胶层的内侧,使内胶层成为双层结构。 E, : k0 i U$ 柴油机涡轮增压器胶管,内胶层为一层或二层结构。一层结构的内胶层
22、使用氟弹性体,二层结构的使用氟弹性体或氟硅弹性体作内衬层,内胶层为硅橡胶。 - 中国橡胶网,橡胶技术咨询,塑料与弹性体,橡胶配方*种橡胶,橡胶论坛,橡胶人才,橡胶培训,最专业的橡胶行业网站6 ?* r4 b/ H f5 r J* H 选择性催化降低排放系统胶管,防渗透层置于内胶层内侧。外胶层实际上为三层,中间有一层电热金属线。 4 x& l. o8 R4 T1 H) | - 中国橡胶网,橡胶技术咨询,塑料与弹性体,橡胶配方*种橡胶,橡胶论坛,橡胶人才,橡胶培训,最专业的橡胶行业网站 空调胶管,内胶层有两层和三层两种。R134a制冷剂空调胶管,防渗透层一般为聚酰胺,或置于内胶层外层,或置于两层内
23、胶层之间。而CO2制冷剂空调胶管,内胶层为双层结构,防渗透层置于内胶层内侧。 8 G H4 C6 ?; S l8 B8 o8 H 防渗透层的位置,取决于胶管内胶层的耐流体性能。如果内胶层耐所输送的流体,防渗透层一般置于两层内胶层之间;否则应选用耐流体的防渗透层,置于内胶层的内侧,如燃油胶管。$ K- * O, z3 1 C+ k7 x: Q+ H 3.2 薄壁胶管结构% B A4 V8 E2 n- X$ A( C+ 薄壁胶管,实际上是一种致密型钢丝编织胶管,出现在1970年代。Aeroquip公司最早开发了这种胶管,并且商品化生产,牌号为FC310 Hi-Pac。近年来,这种胶管的使用愈来愈多
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