车用橡胶密封制品的特点及发展趋势

近年来国内汽车用橡胶密封制品行业在产品结构、生产技术、工艺装备、半成品及成品检测、管理水平等方面都有了全面的提升。大量涌入的外资企业也给国内增添了高技术、高管理水平的有生力量，对行业整体水平的提高起到了积极的作用。
橡胶密封制品是汽车用橡胶制品不可缺少的重要组成部分，主要品种有骨架油封、O形密封圈、密封胶条、制动皮碗、皮膜及各种垫片。
这些产品依靠橡胶大分子本身的高弹性、可复原性大变形、气密性及粘弹性而发挥作用，是汽车中不可替代的一类特殊零件，分别起着密封、减振、隔音、制动等作用，对汽车正常行驶及行驶的舒适、安全性发挥重要的作用。
1.车用橡胶密封制品的功用与结构特点
汽车用橡胶制品(未包括轮胎)一般可分为四大类：密封;减震、安全制品：传送带：软管。
汽车密封系统主要用于阻止液体或其它材料泄露，包括O型圈、回转轴油封、密封条、防尘罩、平面密封垫等。有时用金属、塑料或织物制造密封件，但更多的是使用橡胶。
橡胶密封制品是汽车用橡胶制品不可缺少的重要组成部分，主要品种有骨架油封、O形密封圈、密封胶条、制动皮碗、皮膜及各种垫片。这些产品依靠橡胶大分子本身的高弹性、可复原性大变形、气密性及粘弹性而发挥作用，是汽车中不可替代的一类特殊零件，分别起着密封、减振、隔音、制动等作用，对汽车正常行驶及行驶的舒适、安全性发挥重要的作用。
发动机用油要求寿命长、粘度低(节油)、高温下润滑平稳等，因此通常发动机油含有多种添加剂。HNBR、FPM、ACM在高温下置于含添加剂的油中长时间浸泡后，还能保持较好的强度性能。而氢化丁橡胶(HNBR)在这几种橡胶中对各种添加剂的抗耐性也是最好的，同时氢化丁橡胶(HNBR)耐热、耐油、耐老化性能优异。是丁橡胶的换代产品，目前在高性能汽车配件中应用日益广泛。长期以来，汽车行业一直用NBR和软木橡胶制造发动机用的垫片，但现在以使用ACM和VMQ为主，以满足耐热、密封能力和压缩耐久性的要求。燃油泵膜片是化油器系统中典型的燃油泵结构件。膜片要承受发动机产生的热影响，因此不仅要求在汽油中具有良好的耐久性，同时必须具有较高的耐热性。因为需要耐氧化汽油，对于密封件而言，NBR、HNBR和FPM都可用于减震器、绝缘体和油封，至于选用哪种材料则要根据具体使用温度而定。
骨架油封主要用于汽车各部位的输入轴和输出轴，起密封作用，是一类精度和性能要求很高的产品。汽车油封使用条件苛刻，特别是位于发动机部位的油封(如曲轴油封、阀杆油封)，由于汽车向高速、轻量、小型化发展，发动机室空间减小，使用环境温度高达150～170℃，为保证发动机的正常运转，不但要求结构合理且胶料耐热、耐老化、耐油、摩擦系数低，还必须有高的尺寸精度，才能使其具有良好的密封性能。
橡胶密封条是近年来国内橡胶工业发展最迅速、需求量增长最快的产品之一，主要用于汽车门窗、行李箱盖、发动机罩等部位，起到密封、防尘、隔音、保温等作用。密封胶条生产工艺多采用连续高温挤出、微波硫化、热空气后硫化的先进工艺，硫化温度可高达300℃;有些企业可以在线植绒、切割、接头，自动化程度较高;盐浴硫化经改用硝酸盐取代亚硝酸盐而有新的发展，由于不受胶料极性限制而重新受到重视。目前密封胶条的产量、产品质量基本可满足国内汽车工业需求。
刹车皮碗、皮圈和皮膜此类产品主要用于汽车制动系统(如动力转向、离合器分泵等部位)，起传递动力和密封的作用，是汽车中与行驶安全密切相关的产品，对产品的精度和性能要求很高。
近年来国内汽车用橡胶密封制品行业在产品结构、生产技术、工艺装备、半成品及成品检测、管理水平等方面都有了全面的提升。大量涌入的外资企业也给国内增添了高技术、高管理水平的有生力量，对行业整体水平的提高起到了积极的作用。
3.我国车用橡胶密封制品的研发现状
中国不断扩容的汽车市场为特种橡胶提供了巨大的商机及发展空间，其应用触角进一步延伸。同时，对于汽车传动橡胶件的性能和环保要求都有所提高，汽车业带动了橡胶密封制品市场的发展。我国汽车专用橡胶的品种规格少，且质量不稳定，工艺性能差，不能满足汽车甩橡胶的需求，尤其是引进车型橡胶制品的国产化所需橡胶原材料更是缺少，如丙烯酸酯橡胶(用于耐150℃高温密封件)、三元乙丙橡胶(用于密封条、软管、制动系统)、氢化丁腈橡胶(汽车空调管)、耐油性硅橡胶(气缸盖衬垫)、丁基橡胶、热塑性橡胶(万向节防护套、消声齿轮等)、氟橡胶(200℃以上高温高速密封件)等，这些胶种都要依赖进口。
我国汽车橡胶配件用主体材料多为传统橡胶品种，丙烯酸酯橡胶、氯醚橡胶、硅橡胶和氟硅橡胶仅有少量应用。究其原因.一是我国能生产的新胶种很少，仅能生产丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯、硅橡胶、氯醚橡胶、氟硅橡胶等少数几个品种;二是除丙烯酸酯橡胶、氯磺化聚乙烯外，新胶种的产量极小。不能形成规模生产.且质量不稳定;三是对新胶种的应用研究少，缺乏积极主动用新型原材料提高产品质量和生产技术的意识，绝大多数研究工作都停留在对现有原材料的应用探讨上。因此，我们应扩大现有新胶种的生产规模，通过引进资金、技术和设备，使各种新胶种生产规模化、系列化、高性能化;同时，开发和应用专用胶种，如耐高温、耐苛刻使用条件、压缩永久变形性能好的特种橡胶;加强并用和共混工艺研究，打破传统概念，把以原材料为中心进行加工的思想转变为以产品制造为中心进行加工的思路，实行与塑料、树脂、纤维等其他高分子材料共混，开发多种材料的并用、共混、掺合和复合技术，既抓产品改性，又抓材料创新，在高性能和功能性上下大功夫。在合成方面，积极借鉴或引进国外先进技术，扩大生产规模，进行装置的技术改造，提高现有装置的生产技术水平，改进工艺，增加品种，提高生产效率，降低能耗，改变品种少、产量小、质量差的局面。在加工应用方面。应加强特种橡胶的应用开发，注重开发和使用专用配合剂以提高产品性能，深入研究加工工艺，引进和开发先进的加工设备，同时加强特种橡胶之间、特种橡胶与通用橡胶的并用研究，以满足汽车工业对特种橡胶日益增长的需求。
汽车橡胶密封条的基材是ENB型三元乙丙橡胶。目前国内对不同类型和不同安装部位的汽车橡胶密封条，要求采用不同性能EPDM混炼胶制作。有些企业橡胶密封条用混炼胶多达70多种。随着汽车工业的发展，用于汽车橡胶密封条的新型材料越来越多。TPE材料是热塑性弹性体的统称，它主要要有苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、聚烯烃类(TP0、TPV)、聚氨酯类(TPU)、聚酯类(T P E E)、聚氯乙烯类(TPVC)，聚酰胺类(TPAE)、氯化聚忆烯(CPE)等类型的热塑性弹性体。用在汽车橡胶密封条的TPE材料主要是TPv(TPO)。高
分子量的TPV其耐磨性好、摩擦系数小，可作为汽车玻璃导槽密封条的挤出用料更可作为汽车橡胶密封条的接角材料。作为密封条挤出材料时.其MI值要小些，而作为接角材料的TPV，其MI值要大些：而其硬度要低于被接角的EPDM橡胶1 O度左右。水发泡海绵状TPV在国外已研制成功，已在汽车橡胶密封条上得到较广泛的应用，这是今后取代海绵橡胶制作汽车密封条的新趋向。
近年来，随着我国汽车工业的迅速发展，尤其是轿车品种和生产量越来越大，汽车密封件企业，通过多次引进、合资和技术改造等途径和多年的开发，汽车橡胶密封件制造已有了基础，初具规模，基本上适应了汽车工业对密封件的需求。
国内外有关科研、生产机构对油封的产品结构、制造工艺及所用胶料进行了大量的研究工作，取得了很多有效的成果。目前国内可以生产各种规格的内外骨架油封，并开发出了性能优异的流体动力学油封，可适应较大偏心的浮动式油封以及耐热、耐油性能优良的氟橡胶、硅氟橡胶、聚丙烯酸酯橡胶油封等。这些新结构、新材料油封均已实现规模化生产，广泛应用于汽车工业。
在生产工艺及装备上，国内陆续开发出精密预成型机、抽真空平板硫化机、唇口切边机等先进加工设备。金属骨架实现可连续自动处理，这些对于生产效率和产品质量的提升起到了积极的作用。一些大的生产企业都开始重视半成品和成品检测，建立检测中心或在线检测。为此，国内先后开发出了唇口张开压力测定仪、油封径向力测定仪、油封摩擦扭矩测定仪、油封唇口温度测定仪、油封唇口接触宽度测定仪、油封台架试验机等检测仪器及设备，对保证产品质量、提高生产技术水平意义重大。我国油封生产基本可满足国内汽车市场需求，特别是中低档车市场。而高级轿车关键部位油封(如汽车发动机曲轴油封、阀杆油封等)仍主要依靠进口。在产品质量、加工精度等方面，我国与国外知名企业(如日本NOK油封公司)相比仍有相当大的差距：又如美国最近开发出一种填充聚四氟乙烯的复合材料油封，其密封性能优良、唇部摩擦力小，在汽车上使用寿命可达80万km以上。
为了生产变截面结构的橡胶密封条，国内汽车橡胶密封条企业也引进欧洲的专利技术。它的原理主要是送料端和截切端，通过金属骨架共同向微机输入信号，由微机输出信号控制口模处的气缸动作，由其运动多瓣口模走向进行变截面的密封条挤出生产。有的也采用打色点方式，通过光电管控制变截面口模动作进行挤出生产。简单的变截面也可采用机械方法或用PLc和其他自动化控制方法控制多瓣模或切割
刀具的动作完成变截面的挤出生产。但是变截面密封条挤出生产也有它的局限性：此类汽车橡胶密封条需要有金属骨架或金属线带，方能在挤出生产线两端给微机输入信号;另外金属骨架外包覆的橡胶厚度不能小于0.8mm，否则无法挤出成型：纯橡胶变截面密封条进入硫化槽时，因无内架支撑，变截面密封条就无法定型硫化。由于上述局限性，许多变截面橡胶密封条改为采用PVC材料制作，以克服变截面结构橡胶密封挤出工艺上的不足。
复合橡胶密封条夹持部位的不干密封胶一般均采用在线灌注。上此种方法会引起复合橡胶密封条接头时因受热和模具芯块的嵌入使密封胶流淌。导致接头处开裂，并沾污了接头模。现国内有的密封条企业已引进国外先进的线外灌注密封胶的设备，在复合橡胶密封条接头后，在线外灌注不干密封胶.使我国密封后加工技术双提高一步。在汽车密封胶条生产企业中，合资企业在产量和生产能力上占明显的优势。按年产2 000万m以上的企业经济数据分析，合资企业的产量占行业总产量的56.3，6，占总销售收入的72.4%，占年产能的60.3%。合资企业产品在中高挡轿车领域中占有很大的优势，国有企业在一般轿车中占较强的优势，民营企业则在农用车和载重车中占有较大的优势。因来源不受自然条件限制、物理机械性能及耐老化性能优良，三元乙丙橡胶在汽车密封胶条中取代了传统的天然橡胶、氯丁橡胶，成为非轮胎制品中耗胶量最大的胶种之一。而且目前国内密封条生产已经从单一的胶种发展到多胶种、多色彩胶料以及各种复合结构，包括多种橡胶、橡胶一塑料、橡胶一金属、空心、发泡一实心胶条复合密封条：橡胶一纲带变截面密封条及彩色热塑性弹性体、三元乙丙橡胶花纹包复密封条、多向植绒、彩色植绒密封条等技术含量高的密封条也已经试制成功。
我国刹车皮碗、皮圈和皮膜的生产技术比较成熟。为适应新的制动液，目前胶料已经从过去单一的天然橡胶、天然橡胶/』顷丁橡胶并用胶料发展到更耐热、耐老化的三元乙丙橡胶、丁腈橡胶等多种胶料，皮膜用骨架材料主要为涂胶尼龙布。各企业在工艺上也取得进步，如半戍品成型、成品切唇等工艺经改进实现了自动化以及抽真空平板的应用，进一步提高了产品质量和生产效率，产品回弹性、复位性能及使用寿命都有了很大的提高.质量相对稳定。
据了解，近年自主品牌高精度氟橡胶骨架油封密封件在重型车变速器、车桥市场占有率明显提高。目前国内重型车变速器、车桥等关键零部件90%采用的都是自主品牌橡胶密封件。国内高精度氟橡胶骨架油封密封件是在替代进口的背景下发展起来的。过去不少国产密封件存在漏油、漏气问题，国内重型车关键密封件大量依赖进口，通过消化吸收国外先进技术，自主品牌密封件水平有了明显提高，漏油、漏气问题基本得到解决，进口橡胶密封件大幅度减少。自主品牌橡胶密封件近年来，水平大幅度提高，解决了橡胶密封件漏油、漏气等问题。降低了产品成本。卡车漏油、漏气现象基本得到了解决。
2.车用密封件橡胶品种的应用状况
汽车用橡胶制品在应用不断拓展的同时，也面临来自性能和环保方面的挑战。首先，汽车使用的介质不断更新，对橡胶制品行业提出了新的要求。随汽车发动机的功率越来越大，发动机罩下就越来越拥挤。而流线型的设计又使空气循环变差，以致汽车发动机罩下的温度越来越高，再加上尾气排放要求的提高以及开发新型燃油应对汽油短缺的需要，都要求汽车所用的介质不断改进和更新.这就对汽车传动橡胶件的耐热和耐介质性能提出了新的、更高的要求。比如汽车空调致冷剂的改变。由于禁用破坏大气臭氧层的致冷剂R12或CFCl2，而改用新型致冷剂R134a，同时对空调系统的润滑剂也进行了相应的调整，所以，原用于R12致冷剂的橡胶材料就不能适应R134a的要求了。而且，今后的致冷剂要进一步发展为二氧化碳致冷剂，届时还可能对橡胶材料作新的调整。再如汽车制动液的改变。用于醇型制动液(篦麻油/乙醇或丁醇)的橡胶制品(制动皮碗、制动胶管等)基本上采用天然橡胶，但是近年来国内外开始大量使用合成制动液.天然橡胶已经无法满足性能要求。此外，环保政策对车用橡胶密封制品提出了更为苛刻的要求。其中以欧盟的限制最为严格，要求汽车实现低排放甚至零排放，迫使进一步提高燃油的燃烧效率，导致橡胶制品在更高的强度下工作，传统的橡胶制品往往难以承受。
近些年来，发达国家不断广泛应用新胶种和专用橡胶，使汽车制品性能不断改善。根据车用橡胶制品需求量和发展趋势，据预测，今后丙烯酸酯橡胶将最具发展前途，氟橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶及氢化丁腈橡胶等的用量也将日趋增加。
丙烯酸酯橡胶：是以丙烯酸酯为主单体经共聚而得的弹性体，其主链为饱和碳链，侧基为极性酯基。由于特殊结构赋予其许多优异的特点，如耐热、耐老化、耐油、耐臭氧、抗紫外线等，力学性能和加工性能优于氟橡胶和硅橡胶，其耐热、耐老化性和耐油性优于丁腈橡胶。ACM被广泛应用于各种高温、耐油环境中，成为近年来汽车工业着重开发推广的一种密封材料，特别是用于汽车的耐高温油封、曲轴、阀杆、汽缸垫、液压输油管等。如制造发动机油封、骨架油封、变速箱油封、气缸盖垫片、油冷却器软管、排气软管、各种。型圈等，要求能耐150℃高温，热性能稳定，尺寸稳定，具有良好的弹性。目前，车用橡胶密封件采用丙烯酸酯橡胶制造的主要有发动机油封、气缸盖垫片、油冷却器软管、排气软管、变速箱油封和O型圈等，用氟橡胶的有水泵密封，阀杆密封、曲轴后油封、单阀膜片、胶管和气缸套。型圈等。按照发展趋势预测，除气缸垫外，各种垫片最终可能都要使用硅橡胶。
耐油性硅橡胶：硅橡胶的性能主要源于线型聚硅氧烷的化学结构，具有优异的热氧化稳定性，耐候性以及良好的电性能。当生胶侧链中引入少量苯基，可改善橡胶的耐低温性能;引入v一三氟丙基，可提高耐油、耐溶剂性能。主链中引入亚芳基可提高耐用辐照及机械性能等。l比外硅橡胶以白炭黑及金属氧化物等作填料，以有机硅化合物(硅氧烷或硅烷)作结构控制剂，并使用特定的改性添加剂，过氧化物硫化剂以及配合成型工艺等。因而，硅橡胶不仅具有一系列不同于有机橡胶的特性，而且硅橡胶之间的性能也可有相当差异。硅橡胶在空气中的耐热性比有机橡胶好得多，在150℃下其物理机械性能基本不变.可半永久性使用，在200℃下可使用1000h以上：380℃下可短时间使用，因而硅橡胶广泛用作高温场合中使用
的橡胶部件。耐油性硅橡胶包括氟硅橡胶、磷硅橡胶和腈硅橡胶，主要用于耐管内层胶、气缸盖罩衬垫。据技术发展预计，各种垫片最终可能都采用硅橡胶，要求既具有优异的耐低温性能，又具有耐油性、抗各类汽油和机油性。
氟橡胶：氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样，可以说是目前弹性体中最好的。氟橡胶具有极好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。氟橡胶具有优良的物理机械-性能。26型氟橡胶一般配合的强力在10～20MPa之间，扯断伸长率在150～350%之间，抗撕裂强度在3～4KN/m之间。23型氟橡胶强力在15.0～25MPa之间，伸长率在200%～600%，抗撕裂强度在2～7MPa之间。氟橡胶对气体的溶解度比较大，但扩散速度却比较小，所以总体表现出来的透气性也小。氟橡胶主要用于发动机和200℃高温骨架浊封、曲轴后油封、水泵密封、阀杆密封、O型密封圈、胶管等，要求耐磨性好、粘附性能好。
三元乙丙胶：三元乙丙是乙烯、丙烯和非共轭二烯烃的三元共聚物。二烯烃具有特殊的结构，只有两键之一的才能共聚，不饱和的双键主要是作为交链处。另一个不饱和的不会成为聚合物主链，只会成为边侧链。三元乙丙的主要聚合物链是完全饱和的。这个特性使得三元乙丙可以抵抗热，光，氧气，尤其是臭氧。三元乙丙本质上是无极性的，对极性溶液和化学物具有抗性，吸水率低，具有良好的绝缘特性。在三元乙丙生产过程中，通过改变三单体的数量，乙烯丙烯比，分子量及其分布以及硫化的方法可以调整其特性。乙丙橡胶以乙烯和丙烯为主要原材料合成，耐老化、电绝缘性能和耐臭氧发能突出。乙丙橡胶可大量充油和填充碳黑，制品价格较低，乙丙橡胶化学稳定性好，耐磨性、弹性、耐油性和丁苯橡胶接近。主要用于密封条、软管、制动系统，要求有良好的耐热性、耐臭氧老化、耐溶剂性等。
4、车用橡胶密封制品的发展趋势
橡胶工业的发展与汽车工业密切相关，汽车一直是橡胶制品的主要市场。近几年来，我国汽车用橡胶密封制品的加工取得了较大的进展，产品的性能和质量也有了明显的提高，特别是新车型、新设备、新技术的引进，为促进我国密封制品的升级换代起到了很大的推动作用。
随着我国汽车工业的发展，汽车用各种橡胶配件的需求量也将大幅地增加，这样就为我国橡胶工业提供了广阔的市场。目前企业正在积极研制开发新车型所需的新型橡胶制品，不断改进现有产品的性能。如汽车用V带，现在已改用氢化丁腈胶制造;在汽车减震橡胶制品方面，高功能的充液发动机垫和轴套，以橡胶弹性体做流体密封膜，受震动时橡胶弹簧发生变形，从而起到缓冲作用;上世纪80年代初，美国研制成功的填充聚四氟乙烯复合材料油封，成功解决了发动机漏油、漏水问题，同时极大提高了汽车技术性能。
特种橡胶如氟橡胶在汽车上的推广应用，使其成为近年来汽车上使用的特种橡胶中用量增长最快的胶种之一。氟橡胶在汽车工业主要用于发动机阀杆密封、气缸套密封、离合器密封、燃油泵密封及燃油胶管内层胶等：氢化丁腈橡胶耐热、耐油性能优异，耐老化及耐多种介质，是丁腈橡胶的换代产品，目前在高性能汽车配件中应用日益广泛。丙烯酸酯橡胶价格较为适中，耐热油和热氧老化性能优良，成为汽
车工业着重开发推广的一种密封材料，主要用做耐高温油封、减震部件和液压胶管。
炼胶是橡胶加工的最基本工艺，目前少数大型汽车橡胶制品厂炼胶系统已趋大型化和智能化，但绝大多数的中小型企业不可能配置庞大的高度自动化炼胶设备，为此国外已专门形成了生产各种混炼胶、母炼胶的胶料制造行业;压出成型一体化的典型工艺是胶管自动生产线，以LPC微机控制整个工序，彻底解决了多年存在的管壁厚薄不均、偏心和大小头现象。有的还通过CAD～CAM，使高压胶管进一步实现硫化连续化;在模型制品生产方面，为适应高温快速硫化的需要，全自动抽真空平板硫化机、注射成型硫化机已被广泛应用。
国外汽车橡胶零部件企业生产规模日趋扩大，都具有强大的科研实力，而且专业化程度高，有先进的生产技术装备和自动化程度很高的管理系统，因而劳动生产率很高。
发达国家的汽车零部件企业研发能力必须领先于整车企业，因此国外汽车橡胶制品生产企业非常重视新产品开发，把企业的研发能力看作是企业的核心竞争力之一，不惜投入大量人力和财力，对原材料、产品结构设计、产品检测等进行研究。国外有的油封企业各种测试手段和研发设备占总投资1/3以上，从而能达到与汽车主机厂的新车型开发同步甚至超前。
随着经济的增长，中国人民收入和生活水平都有很大提高。近些年来，汽车大量进入居民家庭，汽车不再仅仅是生产资料，并且成为重要的生活资料。中国汽车的持续增产提供强大动力。同时，全国汽车保有量和公路运输里程也会有很大幅度的增加。中国人民生活水平的提高而增加的橡胶消费增长，不仅会引起中国国内的橡胶密封制品消费增长，而且也会引起世界橡胶密封制品消费总量的增长，这是一种绝对性的增长。今后较长的一段时期内，中国橡胶密封制品消费的前景看好。
在汽车的制造成本中，零部件要占60%～70%。在当前汽车市场的成本价格竞争中，各大跨国汽车公司纷纷将零部件企业独立出去，在配套选择上，采取全球化择优供货举措，并促使零部件企业实施系统供货和模块化生产，使零部件企业最大限度参与保证整车质量、降低成本、开发新产品和售后服务工作，与整车企业共同承担风险。模块化生产的显著特点是几个不同系列供应厂家，从开始阶段就共同协作，共同针对模块化供货提出方案，向汽车整车厂家以系列化、模块化方式供货装配。

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