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孙佩祝:在新常态下提升胶管供给能力

发布时间:2017-07-14 来源:中国橡胶网 作者:张兴刚

 在新常态下提升胶管供给能力

—访中国橡胶工业协会胶管产品专家组长孙佩祝

 

在经济发展新常态下,我国汽车产业发展离饱和期仍有10~15年的发展空间。那么在汽车制造技术飞速发展、国内环保法规日益严格的背景下,我国汽车胶管产业如何尽快形成产品和服务新供给?日前,在青岛科技大学泰中国际橡胶学院等单位组织的,以“环保,与世界同步”为主题的橡胶论坛间隙,中国橡胶工业协会胶管产品专家组长孙佩祝谈了自己的看法。

 

关于中国汽车胶管产业的现状

孙佩祝 随着中国汽车工业的迅猛发展,汽车胶管需求量日益增加,去年中国市场汽车胶管消耗量迈上了10亿根的台阶,预计“十三五”末将达到13亿根的规模。但是我国胶管企业分布比较分散,目前国内以汽车胶管为主导的规模企业35家,拥有生产线205条,年产量超过千万根级别的专业汽车胶管制造企业数量不足10家。整个行业缺乏产业航母,高技术含量的产品由国外同行把持,中国汽车胶管产业存在一定规模的产能过剩。

此外,国内胶管产品技术要求与欧、美、日汽车强国还不能接轨。目前,无论合资品牌还是自主品牌汽车制造厂,对于胶管技术标准及法规要求已接近站在欧、美、日汽车强国同一高度,国内胶管企业只有少数大企业能够满足一些汽车制造厂技术要求。

材料配方、装备工艺以及结构设计和验证水平跟国际先进同行相比还有较大差距。

国际高端汽车主机厂的产品标准,对材料配方、装备工艺以及结构设计要求相对较高,国内先进汽车胶管企业只能勉强接近标准要求。国际先进企业针对各种胶管、不同胶料用不同的装备,针对性很强,有的单一定制,其螺杆结构、机头流道等有独特的核心设计。好的装备做出来的胶管质量也高,像厚度上的均匀程度,通常测量胶管截面的8点壁厚,最厚与最薄的差距不超过0.2毫米;而国内装备都是统一设计,缺乏与材料、工艺的个性化匹配,像ACM挤出时,出现挤不出来、挤出管坯出现偏心、挤出不稳定等现象,就是装备与ACM胶料不匹配。

在成本管控上,包含质量成本在内的综合成本管控与日本同行相比还有很大差距。日本的材料采购成本比我们高,产品质量精度也比我们高,但生产成本却比我们低,利润也比国内高得多,这是他们精益生产模式和体系起主导作用。而国内对成本控制还有差距,在过程一致性控制上差距很大。虽然我们原有的人力资源成本优势正逐渐消失,但是我们真正缺乏的是进行深度的成本挖掘,逐步形成一套完善的成本管控体系。

 

关于汽车胶管未来的发展趋势

孙佩祝 首先,是要高度适应不断完善的环保法规。今年7月1日起重型柴油车强制实施国Ⅴ排放标准,2018年1月1日起轻型柴油车实施国Ⅴ标准,北上广已经推行国Ⅵ排放标准,国Ⅶ排放标准实施不会超过两年。汽车胶管企业开发并应用于这种需求的高分子材料成为发展趋势,例如满足耐生物燃料油的橡胶材料、满足废车回收的热塑性弹性体等技术。满足国Ⅴ、国Ⅵ、国Ⅶ排放标准对胶管材料提出了新要求,燃油耐渗透性必须要满足新排放标准,最早丁腈橡胶(NBR)就可以满足国Ⅲ及以下排放标准,实施国Ⅳ后来改为氟橡胶,现在实施国Ⅴ后改为氟树脂,未来会是氟树脂+氟橡胶,双层耐渗透性。橡胶材料更新快,丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶/聚氯乙烯、氯磺化聚乙烯等传统胶料将面临淘汰,未来胶管用占主导的橡胶材料是丙烯酸酯橡胶、氟橡胶以及经过改性的乙丙橡胶或加入特殊官能团的乙丙橡胶等特种橡胶。

其次,配合助剂方面,新的环保型助剂将占主流。结构上将是预分散复合型助剂是未来的主流,多种助剂复合在一起并采用预分散的结构,不但改善了加工环境,也便于准确称量提升配料效率。

再次,耐极限环境的温况将逐步提高。随着中国汽车工业的发展以及涡轮增压技术的全面推广,汽车胶管材料对极限温度的挑战越来越高。在低温方面,未来-50℃将成为常态。鉴于未来涡轮增压技术的应用,汽车进气系统尤其是涡轮增压胶管的耐高温要求最高可达到230℃,冷却水管的耐温等级要高于150℃。传统材料比如耐150℃的乙丙橡胶未来将不能满足胶管需求,需要烯酸基乙丙橡胶、高门尼乙丙橡胶,而普通乙丙橡胶胶管将是汽车胶管的淘汰产品。

还有,大力推行材料轻量化、再制造和循环利用也将成为汽车胶管的发展趋势。

 

关于汽车胶管结构及工艺设计的趋势

孙佩祝 汽车胶管设计逐步由逆向开发向正向开发发展,模拟仿真技术将被大量应用于胶管的结构设计、工艺设计验证。在逆向开发阶段,只要按照图纸生产出来就可以,现在要进行结构化设计、结构化分析,验证汽车胶管的安全性、适用性。针对流体管路系统进行NVH的研究与应用,使未来结构与工艺和验证技术成为主流,针对系统流量、介质、温度、环境温度、震动、介质噪音等,利用仿真技术建立三维模型,针对不同路况,不同状态(起步、提速、怠速、急停、上坡、下坡等)提取路谱,对于出现的问题进行分析,制定解决方案并输入模型验证效果。

另外,随着汽车产业零部件模块化发展趋势,汽车胶管未来在匹配技术上的发展趋势必将是模块化的整合技术,即在胶管基础上将电器单元、金属零件等整合到一个大的总成模块,并实现与整车有效的匹配。胶管企业对汽车零部件模块化发展的适应力将决定竞争力。

 

关于未来汽车胶管主流材质的发展方向

孙佩祝 汽车胶管分为进气系统胶管、冷却管、燃油系统胶管、制动系统胶管等。进气系统目前采用的主要材料为丙烯酸酯橡胶、氟硅橡胶、氟橡胶,在温度过高的状态下还引入苯基硅胶,考虑轻量化问题,未来发展方向是三维吹塑热塑性弹性体替代传统橡胶。三维吹塑热塑性弹性体强度、柔性能满足要求,但是成本高,未来将是这几种材料的博弈,取决于材料厂家的推广和汽车制造厂的应用。发动机冷却管目前主流是过氧化物体系,未来引入满足175℃改性乙丙橡胶、高门尼乙丙橡胶牌号、烯酸基乙丙橡胶。另外,TOC管(即自动变速器冷却管),其主导材料是ACM、AEM橡胶,而且是国外公司主导供货。这类管路在安全保证方面要求较高,因为TOC冷却管一旦发生爆裂,175℃冷却液喷射出来将立即遇氧燃烧。国内一度谈TOC冷却管色变,其实爆裂位置都在接头处,是胶管与硬管扣压技术有问题,国外掌握的核心技术包括集成的扣压技术。国内对TOC管需求越来越强烈,TOC管是国产化方向。目前国内做的还不理想,国产化一定要总成供货,不仅要研究胶管性能,还要研究胶管与硬管配合技术。胶管与硬管扣压技术有问题,TOC管以后发展方向是在管路上集成传感器,甚至电脑单元模块。

燃油系统胶管材料目前主要是尼龙和橡胶,氟橡胶+芳纶线+氯醇橡胶+AEM已经不能满足欧、欧燃油渗透标准,当前胶管主流材料是NBR+THV+NBR+AEM。从轻量化角度讲,尼龙是发展方向,但是尼龙不耐高温,未来燃油系统橡胶管材料的趋势是FKM+THV+ECO+AEM。在车辆遇到突发事件起火时,如燃油管材质阻燃性能差,易燃烧破裂,容易造成起火、爆炸,所以燃油管应当先修订国标,增加阻燃性要求,有了国家标准然后再纳入3C认证(强制性产品认证制度),这样才能不断提高燃油管材质,为消费者安全负责。

制动系统的胶管,卡车主要用尼龙,轿车液压制动管主要用乙丙橡胶。之所以用乙丙橡胶,是因为制动液有非常强的萃取性,能够把橡胶里的溶剂油萃取出来,萃取后的溶剂油污染制动液,被污染的制动液进一步污染制动系统泵的密封件,所以制动系统乙丙橡胶采用液体乙丙橡胶、低门尼乙丙橡胶、固态乙丙+烯烃高分子化合物。

尾气处理液导管,目前重型车加入车用尿素处理排放尾气,但是尿素冰点一般是-35℃,尿素从尿素储液罐到汽车尾气排气管,冷启动时要加热,防止结冰,尾气处理液导管所用乙丙橡胶管里要导入电阻丝加热。

汽车辅助系统胶管包括空调导引管、底盘导引管、天窗排水管,这些胶管走的是冷水,性能要求低。其材料有PVC的,但PVC的缺点是冬天很硬,会出现振动噪音;还有用乙丙橡胶材料的,乙丙橡胶能解决耐低温问题,但不能回收,不符合未来回收法规,建议采用TPO(乙丙橡胶+聚丙烯改性的热塑性弹性体),成本低。

 

关于冷媒变化对汽车空调胶管的影响

孙佩祝 空调胶管制造首先要考虑冷媒,以前是含氟制冷,氟化物对臭氧层带来破坏,未来的环保发展方向是利用CO₂相变来制冷。CO₂制冷介质会对空调管材料和承压能力结构带来重大变化,这也是空调胶管的发展趋势。德国的同行已经开始在研发这样的产品,国内什么时候切换冷媒,取决于国家法规和汽车厂的生产标准。建议空调胶管企业现在开始储备技术,论证传统的弹性体管能否满足CO₂冷媒的切换,如果不能满足,还要用金属和弹性体材料来满足消除局部噪音和振动,要考虑软管与金属管连接与承压及密封性。

 


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