在新常態(tài)下提升膠管供給能力
—訪中國橡膠工業(yè)協(xié)會膠管產(chǎn)品專家組長孫佩祝
在經(jīng)濟發(fā)展新常態(tài)下，我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展離飽和期仍有10~15年的發(fā)展空間。那么在汽車制造技術(shù)飛速發(fā)展、國內(nèi)環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格的背景下，我國汽車膠管產(chǎn)業(yè)如何盡快形成產(chǎn)品和服務(wù)新供給？日前，在青島科技大學(xué)泰中國際橡膠學(xué)院等單位組織的，以“環(huán)保，與世界同步”為主題的橡膠論壇間隙，中國橡膠工業(yè)協(xié)會膠管產(chǎn)品專家組長孫佩祝談了自己的看法。
關(guān)于中國汽車膠管產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀
孫佩祝 隨著中國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，汽車膠管需求量日益增加，去年中國市場汽車膠管消耗量邁上了10億根的臺階，預(yù)計“十三五”末將達(dá)到13億根的規(guī)模。但是我國膠管企業(yè)分布比較分散，目前國內(nèi)以汽車膠管為主導(dǎo)的規(guī)模企業(yè)35家，擁有生產(chǎn)線205條，年產(chǎn)量超過千萬根級別的專業(yè)汽車膠管制造企業(yè)數(shù)量不足10家。整個行業(yè)缺乏產(chǎn)業(yè)航母，高技術(shù)含量的產(chǎn)品由國外同行把持，中國汽車膠管產(chǎn)業(yè)存在一定規(guī)模的產(chǎn)能過剩。
此外，國內(nèi)膠管產(chǎn)品技術(shù)要求與歐、美、日汽車強國還不能接軌。目前，無論合資品牌還是自主品牌汽車制造廠，對于膠管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)要求已接近站在歐、美、日汽車強國同一高度，國內(nèi)膠管企業(yè)只有少數(shù)大企業(yè)能夠滿足一些汽車制造廠技術(shù)要求。
材料配方、裝備工藝以及結(jié)構(gòu)設(shè)計和驗證水平跟國際先進(jìn)同行相比還有較大差距。
國際高端汽車主機廠的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，對材料配方、裝備工藝以及結(jié)構(gòu)設(shè)計要求相對較高，國內(nèi)先進(jìn)汽車膠管企業(yè)只能勉強接近標(biāo)準(zhǔn)要求。國際先進(jìn)企業(yè)針對各種膠管、不同膠料用不同的裝備，針對性很強，有的單一定制，其螺桿結(jié)構(gòu)、機頭流道等有獨特的核心設(shè)計。好的裝備做出來的膠管質(zhì)量也高，像厚度上的均勻程度，通常測量膠管截面的8點壁厚,最厚與最薄的差距不超過0.2毫米；而國內(nèi)裝備都是統(tǒng)一設(shè)計，缺乏與材料、工藝的個性化匹配，像ACM擠出時，出現(xiàn)擠不出來、擠出管坯出現(xiàn)偏心、擠出不穩(wěn)定等現(xiàn)象，就是裝備與ACM膠料不匹配。
在成本管控上，包含質(zhì)量成本在內(nèi)的綜合成本管控與日本同行相比還有很大差距。日本的材料采購成本比我們高，產(chǎn)品質(zhì)量精度也比我們高，但生產(chǎn)成本卻比我們低，利潤也比國內(nèi)高得多，這是他們精益生產(chǎn)模式和體系起主導(dǎo)作用。而國內(nèi)對成本控制還有差距，在過程一致性控制上差距很大。雖然我們原有的人力資源成本優(yōu)勢正逐漸消失，但是我們真正缺乏的是進(jìn)行深度的成本挖掘，逐步形成一套完善的成本管控體系。
關(guān)于汽車膠管未來的發(fā)展趨勢
孫佩祝 首先，是要高度適應(yīng)不斷完善的環(huán)保法規(guī)。今年7月1日起重型柴油車強制實施國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)，2018年1月1日起輕型柴油車實施國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)，北上廣已經(jīng)推行國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)，國Ⅶ排放標(biāo)準(zhǔn)實施不會超過兩年。汽車膠管企業(yè)開發(fā)并應(yīng)用于這種需求的高分子材料成為發(fā)展趨勢，例如滿足耐生物燃料油的橡膠材料、滿足廢車回收的熱塑性彈性體等技術(shù)。滿足國Ⅴ、國Ⅵ、國Ⅶ排放標(biāo)準(zhǔn)對膠管材料提出了新要求，燃油耐滲透性必須要滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)，最早丁腈橡膠（NBR）就可以滿足國Ⅲ及以下排放標(biāo)準(zhǔn)，實施國Ⅳ后來改為氟橡膠，現(xiàn)在實施國Ⅴ后改為氟樹脂，未來會是氟樹脂+氟橡膠，雙層耐滲透性。橡膠材料更新快，丁腈橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠/聚氯乙烯、氯磺化聚乙烯等傳統(tǒng)膠料將面臨淘汰，未來膠管用占主導(dǎo)的橡膠材料是丙烯酸酯橡膠、氟橡膠以及經(jīng)過改性的乙丙橡膠或加入特殊官能團的乙丙橡膠等特種橡膠。
其次，配合助劑方面，新的環(huán)保型助劑將占主流。結(jié)構(gòu)上將是預(yù)分散復(fù)合型助劑是未來的主流，多種助劑復(fù)合在一起并采用預(yù)分散的結(jié)構(gòu)，不但改善了加工環(huán)境，也便于準(zhǔn)確稱量提升配料效率。
再次，耐極限環(huán)境的溫況將逐步提高。隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展以及渦輪增壓技術(shù)的全面推廣，汽車膠管材料對極限溫度的挑戰(zhàn)越來越高。在低溫方面，未來-50℃將成為常態(tài)。鑒于未來渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用，汽車進(jìn)氣系統(tǒng)尤其是渦輪增壓膠管的耐高溫要求最高可達(dá)到230℃，冷卻水管的耐溫等級要高于150℃。傳統(tǒng)材料比如耐150℃的乙丙橡膠未來將不能滿足膠管需求，需要烯酸基乙丙橡膠、高門尼乙丙橡膠，而普通乙丙橡膠膠管將是汽車膠管的淘汰產(chǎn)品。
還有，大力推行材料輕量化、再制造和循環(huán)利用也將成為汽車膠管的發(fā)展趨勢。
關(guān)于汽車膠管結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計的趨勢
孫佩祝 汽車膠管設(shè)計逐步由逆向開發(fā)向正向開發(fā)發(fā)展，模擬仿真技術(shù)將被大量應(yīng)用于膠管的結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝設(shè)計驗證。在逆向開發(fā)階段，只要按照圖紙生產(chǎn)出來就可以，現(xiàn)在要進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)化分析，驗證汽車膠管的安全性、適用性。針對流體管路系統(tǒng)進(jìn)行NVH的研究與應(yīng)用，使未來結(jié)構(gòu)與工藝和驗證技術(shù)成為主流，針對系統(tǒng)流量、介質(zhì)、溫度、環(huán)境溫度、震動、介質(zhì)噪音等，利用仿真技術(shù)建立三維模型，針對不同路況，不同狀態(tài)（起步、提速、怠速、急停、上坡、下坡等）提取路譜，對于出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，制定解決方案并輸入模型驗證效果。
另外，隨著汽車產(chǎn)業(yè)零部件模塊化發(fā)展趨勢，汽車膠管未來在匹配技術(shù)上的發(fā)展趨勢必將是模塊化的整合技術(shù)，即在膠管基礎(chǔ)上將電器單元、金屬零件等整合到一個大的總成模塊，并實現(xiàn)與整車有效的匹配。膠管企業(yè)對汽車零部件模塊化發(fā)展的適應(yīng)力將決定競爭力。
關(guān)于未來汽車膠管主流材質(zhì)的發(fā)展方向
孫佩祝 汽車膠管分為進(jìn)氣系統(tǒng)膠管、冷卻管、燃油系統(tǒng)膠管、制動系統(tǒng)膠管等。進(jìn)氣系統(tǒng)目前采用的主要材料為丙烯酸酯橡膠、氟硅橡膠、氟橡膠，在溫度過高的狀態(tài)下還引入苯基硅膠，考慮輕量化問題，未來發(fā)展方向是三維吹塑熱塑性彈性體替代傳統(tǒng)橡膠。三維吹塑熱塑性彈性體強度、柔性能滿足要求，但是成本高，未來將是這幾種材料的博弈，取決于材料廠家的推廣和汽車制造廠的應(yīng)用。發(fā)動機冷卻管目前主流是過氧化物體系，未來引入滿足175℃改性乙丙橡膠、高門尼乙丙橡膠牌號、烯酸基乙丙橡膠。另外，TOC管（即自動變速器冷卻管），其主導(dǎo)材料是ACM、AEM橡膠，而且是國外公司主導(dǎo)供貨。這類管路在安全保證方面要求較高，因為TOC冷卻管一旦發(fā)生爆裂，175℃冷卻液噴射出來將立即遇氧燃燒。國內(nèi)一度談TOC冷卻管色變，其實爆裂位置都在接頭處，是膠管與硬管扣壓技術(shù)有問題，國外掌握的核心技術(shù)包括集成的扣壓技術(shù)。國內(nèi)對TOC管需求越來越強烈，TOC管是國產(chǎn)化方向。目前國內(nèi)做的還不理想，國產(chǎn)化一定要總成供貨，不僅要研究膠管性能，還要研究膠管與硬管配合技術(shù)。膠管與硬管扣壓技術(shù)有問題，TOC管以后發(fā)展方向是在管路上集成傳感器，甚至電腦單元模塊。
燃油系統(tǒng)膠管材料目前主要是尼龍和橡膠，氟橡膠+芳綸線+氯醇橡膠+AEM已經(jīng)不能滿足歐Ⅴ、歐Ⅵ燃油滲透標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前膠管主流材料是NBR+THV+NBR+AEM。從輕量化角度講，尼龍是發(fā)展方向，但是尼龍不耐高溫，未來燃油系統(tǒng)橡膠管材料的趨勢是FKM+THV+ECO+AEM。在車輛遇到突發(fā)事件起火時，如燃油管材質(zhì)阻燃性能差，易燃燒破裂，容易造成起火、爆炸，所以燃油管應(yīng)當(dāng)先修訂國標(biāo)，增加阻燃性要求，有了國家標(biāo)準(zhǔn)然后再納入3C認(rèn)證（強制性產(chǎn)品認(rèn)證制度），這樣才能不斷提高燃油管材質(zhì)，為消費者安全負(fù)責(zé)。
制動系統(tǒng)的膠管,卡車主要用尼龍，轎車液壓制動管主要用乙丙橡膠。之所以用乙丙橡膠，是因為制動液有非常強的萃取性，能夠把橡膠里的溶劑油萃取出來，萃取后的溶劑油污染制動液，被污染的制動液進(jìn)一步污染制動系統(tǒng)泵的密封件，所以制動系統(tǒng)乙丙橡膠采用液體乙丙橡膠、低門尼乙丙橡膠、固態(tài)乙丙+烯烴高分子化合物。
尾氣處理液導(dǎo)管，目前重型車加入車用尿素處理排放尾氣，但是尿素冰點一般是-35℃，尿素從尿素儲液罐到汽車尾氣排氣管，冷啟動時要加熱，防止結(jié)冰，尾氣處理液導(dǎo)管所用乙丙橡膠管里要導(dǎo)入電阻絲加熱。
汽車輔助系統(tǒng)膠管包括空調(diào)導(dǎo)引管、底盤導(dǎo)引管、天窗排水管，這些膠管走的是冷水，性能要求低。其材料有PVC的，但PVC的缺點是冬天很硬，會出現(xiàn)振動噪音；還有用乙丙橡膠材料的，乙丙橡膠能解決耐低溫問題，但不能回收，不符合未來回收法規(guī)，建議采用TPO（乙丙橡膠+聚丙烯改性的熱塑性彈性體），成本低。
關(guān)于冷媒變化對汽車空調(diào)膠管的影響
孫佩祝 空調(diào)膠管制造首先要考慮冷媒，以前是含氟制冷，氟化物對臭氧層帶來破壞，未來的環(huán)保發(fā)展方向是利用CO?相變來制冷。CO?制冷介質(zhì)會對空調(diào)管材料和承壓能力結(jié)構(gòu)帶來重大變化，這也是空調(diào)膠管的發(fā)展趨勢。德國的同行已經(jīng)開始在研發(fā)這樣的產(chǎn)品，國內(nèi)什么時候切換冷媒，取決于國家法規(guī)和汽車廠的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。建議空調(diào)膠管企業(yè)現(xiàn)在開始儲備技術(shù)，論證傳統(tǒng)的彈性體管能否滿足CO?冷媒的切換，如果不能滿足，還要用金屬和彈性體材料來滿足消除局部噪音和振動，要考慮軟管與金屬管連接與承壓及密封性。
