车用橡胶件行业现状与用材趋势分析

1 车用橡胶件行业特点

欧美汽车发展历史悠久，很多汽车企业和零部件供应商都有百年以上的历史，日韩汽车虽然历史较短，但是多年的追赶，也已跻身世界汽车强国之列。这些汽车工业发达的国家和地区，市场成熟稳定，企业技术积累雄厚，引领世界汽车行业的发展方向。近些年，欧美日韩等汽车发达国家的汽车橡胶零部件行业呈现如下特点[1-3]：

(1)大型化、专业化发展集中。目前国外橡胶制品企业生产规模日趋扩大，且专业化程度越来越高，国外特大型的橡胶制品企业年销售额高达20亿美元以上，并有向大型化、集团化的规模经济发展及专业化、集约化生产方向发展的趋势。如德国大陆公司、日本NOK油封公司、法国哈金森公司、美国盖茨公司等国外知名橡胶制品企业，他们均拥有多个专业生产厂，能从事自动化、机械化和专业化生产，经济规模效益巨大。

(2)与整车企业协同开发与模块化供货。在发达国家，车用橡胶制品企业非常重视产品研发工作，并将其视为企业生存命脉，因此，他们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。有的企业研发投入可占总投资1/3，独立进行产品结构设计、CAE模拟分析，与新车型开发同步甚至超前。推行模块化供货，即整车企业提出产品要求后，具备开发能力的配套企业集结并提出方案、协作生产，以系列化、模块化方式供货装配。

(3)生产工艺与加工设备不断改良。作为橡胶制品生产企业，炼胶为其基本工艺之一，国外采用智能化、大型化的炼胶系统，实现硫化连续化生产，如模压制品生产方面，为适应高温快速硫化的需要，广泛应用全自动抽真空平板硫化机、注射成型硫化机等先进设备。

(4)新型产品广泛应用。随着汽车工业的快速发展，新车型的不断开发，对橡胶制品提出了高要求。因此，性能优异的特种橡胶制品已经成为汽车橡胶制品的主要需求。特种橡胶，因其耐高温、耐油、耐臭氧、耐老化和气密性等特点，50%～80%产量用于汽车工业。

整体来看，受汽车工业迅猛发展的刺激，我国市场对合成橡胶的消费需求也显著增长，吸引大量外资企业来华投资增产。迄今为止，国内车用橡胶件企业前50强中已有34家外资企业，涉及工厂70余个。在本年度非轮胎橡胶制品全球50强中，株洲时代新材料因收购ZF集团(德国)排名从上年度的第38位跃升至第28位，创我国最好排名；安徽中鼎作为全国最大的汽车橡胶零部件生产、出口企业位列第36位。除株洲时代新材料和安徽中鼎外，国内生产橡胶制品的主要企业有：宁海建新橡塑有限公司、上海恒升汽车零部件有限公司、十堰东森汽车密封件有限公司、东海橡塑(天津)有限公司、宁海县新华橡塑有限公司、贵阳精艺橡胶配件厂、宁波丰茂远东橡胶有限公司等企业，以上企业产品销售额占据国内轿车配套市场总需求量的40%左右[4]。

但由于起步晚、行业企业规模普遍偏小、技术力量薄弱、专业化程度低等原因，国内橡胶制品的生产仍处于低水平、低效率、低效益阶段，与国外企业相比还有较大差距。尽管行业整体水平与发达国家和地区相比仍有不小的差距，但是国内自主企业仍有亮点。为提升行业整体规模，提升技术水平，已有部分地区依托大型橡胶制品企业，逐渐形成产业集聚效应[5]。如安徽宁国，在中鼎集团、亚新科公司等企业的带动下，汽车橡胶零部件企业已达47家，其中10亿元以上企业1家，亿元企业2家，年产汽车橡胶零部件15亿只，产销量居全国第一。保隆工业园，作为美国福特汽车公司全球唯一供应商，其一期工程气门嘴项目已投入运行。此外，浙江、河北等地也相继形成台州V带、海宁密封件、景州胶管以及衡水工程橡胶制品等专业生产基地[6]。

2 车用橡胶件用材趋势

橡胶件作为非轮胎橡胶部件，是汽车重要的配套产品，广泛应用在发动机系统、燃油系统、变速器、悬挂系统、车体密封以及电子电器等总成和零部件中，发挥着输送液气、减震、密封、防尘、传动以及电气绝缘等重要作用。

据统计，一辆普通乘用车大约有400～500个橡胶件，占汽车橡胶总质量的40%左右，占整车制造成本的6%左右。随着对汽车安全性、舒适性和稳定性要求的提高，橡胶件在汽车上的使用量也稳步上升。

2.1 胶 管

胶管制品可分为燃油胶管、制动胶管、散热器橡胶管、空调胶管、助力转向胶管、涡轮增压胶管等，多分布在汽车底盘系统、发动机系统和车身系统三大总成系统中，发挥着输油、输气、供水、控制、传递动力、冷却、供暖等作用。据统计，2015年我国汽车胶管使用量已经达到在4亿米以上，预测2017年胶管市场规模将超过6亿米，总价值将超240亿元[7-10]。

燃油胶管，作为车用胶管中价值最高的橡胶软管。在汽车燃油系统中，通过连接油箱、炭罐、油泵、曲轴箱等零部件，一方面传递燃油至发动机燃烧做功，另一方面传递蒸发的油气、未参与燃烧的燃油、燃油废气至燃油净化系统燃烧或排放。随着油耗法规的日趋加严，传统三层结构的燃油胶管用材也不断被新的材料技术所替代。如要求具有低渗透率的内层胶，正由丁腈橡胶(NBR)逐渐向氟橡胶(FKM)、氟树脂(THV)特种橡胶的复合胶层转变；具有耐臭氧、耐油性与耐磨性的外层胶，也由氯丁橡胶(CR)或氯磺化聚乙烯橡胶(CSM)转变为乙烯丙烯酸酯橡胶(AEM)、氯磺化聚乙烯(CSM)、氯醚橡胶(ECO)； 4层、5层乃至更多层结构的复合胶管的也不断涌现。然而，多层结构胶管的出现虽然提高了胶管的高强耐磨性，但层间粘合性差又给燃油行业带来了新的困扰。

制动胶管，作为汽车刹车系统中不可替代的一部分，主要用于传递制动力至汽车制动蹄或制动钳，保障制动力连续做功。根据制动液的不同，制动胶管又有石油基与非石油基之分。随着对制动性能、以及节能环保法规要求的不断提高，以及新型材料的研发应用，制动胶管的内层胶已多由三元乙丙橡胶(EPDM)取代了丁苯橡胶(SBR)，制动胶管的内层胶料也有了天然胶(NR)、丁腈橡胶(NBR)、氯丁橡胶(CR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、特种橡胶等更多的选择。通常，外层胶料可选择天然胶(NR)、氯丁橡胶(CR)、三元乙丙橡胶(EPDM)，对应内层选用丁腈橡胶(NBR)和三元乙丙橡胶(EPDM)，中间层用棉线、涤纶、人造丝、芳纶等增强材料增强。

散热器胶管，主要用于汽车发动机散热系统中传输冷却液，一方面将发动机工作产生的热量传递至散热器降温、传递至暖风机喂驾驶舱供热，另一方面将散热后的冷却液传送回发动机进行下一个热量循环。目前发动机燃烧控制先进技术的不断应用，使得发动机舱内的温度由原来的110～125 ℃上升到125～150 ℃，甚至高达175 ℃，以往硫磺硫化体系的散热器胶管已经不再适应较高的温度，过氧化物体系的胶管应用日趋广泛。

空调胶管，用于汽车空调制冷系统，通过传输不同压力、气液状态的制冷剂完成制冷循环，分纯橡胶、橡胶-树脂复合材料、纯树脂材料结构三种。目前采用最多的是橡胶-树脂复合结构，这种胶管内层胶由一层树脂和一层橡胶组成，曾被认为是新型汽车空调制冷剂R134a的最佳选择。

助力转向胶，应用于汽车转向系统，连接转向油壶、转向器、转向油泵等主要零部件，通过传输不同压力的助力转向油，实现对助力转向器的控制，从而提高来自方向盘的转向力。汽车的助力转向系统主要分为机械式转向系统(早已被淘汰)、液压助力转向系统、电子液压助力转向系统和电动助力转向系统四种。目前大部分新款乘用车均配置了电动助力转向系统，由于该助力转向系统由助力转向机直接提供转向助力，省去了液压系统部分，因此不含有助力转向软管，但在汽车维修后市场助力转向胶管仍有较大需求。

动力转向胶管接触介质是矿物油，要求耐热性能好、接头部位牢固。国外汽车动力转向系统最近发展趋势是采用高压泵、以及实现泵的小型化和高出力化，要求胶管提高耐热性和耐久性，内胶层具有良好的耐油性能，外胶层耐磨、耐热(150 ℃ 以上)、耐气候。这种胶管的内外胶层材料过去一般选用丁腈橡胶和氯丁橡胶，现在向氢化丁腈橡胶(HNBR)、氯磺化聚乙烯橡胶、氯化聚乙烯、丙烯酸酯橡胶方向发展。液压转向胶管新结构一般采用HNBR作内胶层，尼龙66作增强层，氯磺化聚乙烯橡胶作外胶层。与传统的胶管相比，这种胶管的使用寿命在140 ℃条件下可提高2倍以上。为提高耐热性能，动力转向胶管也有使用氟橡胶的，但由于氟橡胶容易与油中某些添加剂起反应，因而应用受到一定的限制。

涡轮增压橡胶管，应用于汽车发动机进气系统，连接增压器、中冷器、进气歧管等主要零部件，将经过涡轮增压器增压的热空气传递至中冷器降温后传递至进气歧管，为发动机燃烧提供充足的空气，增加燃烧效率。在国外，涡轮增压器胶管目前采用全橡胶结构，内胶层由氟橡胶和耐热性好的硅橡胶组成，增强层用高强度芳酰胺纤维针织而成，外胶层采用硅橡胶。我国涡轮增压器胶管起步较晚，整体水平与国外差距较大；我国现有汽车用胶管生产企业有40～50家，生产企业的规模偏小，比较分散，技术力量薄弱，只有少数企业具有较强的研发能力。

2.2 减震橡胶

近年来，为提高汽车的安全性、舒适性、操作性以及汽车的使用寿命，汽车用减震橡胶制品的品种和数量不断增多。为了减少或消除震动源的震动，改善汽车操纵稳定性，橡胶减震制品又被分为支架类、轴衬类、缓冲类和阻尼类四大类，广泛应用在汽车发动机悬置、变速箱悬置及换挡阻尼橡胶、压杆装置、悬挂轴衬、中心轴承托架、悬架减震器和扭转减震器等零部件中[11]。

如发动机悬置系统，在两块金属板之间夹有橡胶层，利用橡胶的压缩、剪切变形等达到缓冲目的。扭转减震器和变速器换挡阻尼橡胶，则通过橡胶的高黏态和高弹态，将振动转化为热能耗散掉，达到阻尼和减震目的。

2.3 密封橡胶

式中，zk表示第k个神经元的输出，wT和b分别表示权重和偏置。由式(4)可以看出，Softmax回归模型把神经元的输出映射到0～1之间，同时起到了归一化的作用。该算法中误差函数定义为交叉熵误差函数：

除油封外，密封橡胶的另一个主要应用为密封条，如车门密封条、前后风挡玻璃密封条、车窗玻璃导槽密封条、车窗水切、发动机舱密封条、行李舱密封条、天窗密封条等。常见的密封条主要有纯橡胶密封条、复合密封条两种，国产用材已由CR和NR橡胶逐渐被EPDM所替代，近期又被新型热塑性弹性体材料所替代[12]。

2.4 传动皮带

传动皮带，主要包括汽车同步带、V带和多楔带三种，用于发动机曲轴、凸轮轴、汽车风扇、起动机、电机、转向系统中，传递动力、运动或起正时作用。因CR橡胶具有良好的耐油、耐燃、耐氧化、耐臭氧性能，之前多用于汽车同步带、V带和多楔带；但其耐寒性你较差，使得其近几年开始被HNBR材料所取代。现在汽车企业更加青睐选用HNBR作为同步带、V带和多楔带的主体材料，这也与国外(欧美、日)不谋而合。近些年国外已开发出了以AEM为主体材料的同步带，其性能更加出色，工作温度可达175 ℃。国外生产同步带的企业主要有美国的盖茨(GATES)和力比(EP)，德国的欧皮特(OPTIBELT)和马牌(CONTITECH)。

3 结 语

目前，国内汽车用橡胶制品品种约1200种，规格8500多个，使得橡胶工业的发展与汽车工业的发展密不可分。汽车工业的节能、环保、健康发展，对橡胶配件提出了更高的要求，原本采用通用橡胶制造的橡胶配件已经不能满足现在的需求，必须采用特种橡胶代替。像三元乙丙橡胶(EPDM)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、氯丁橡胶(CR)、氟橡胶(FKM)、硅橡胶(VMQ)、聚氨酯橡胶(AU)、氯醚橡胶(ECO)、氯化聚乙烯橡胶(CM)、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(HNBR)等橡胶材料逐渐成为橡胶制品的研究热点[13]。

防振、减噪、提高车辆的行驶稳定性和乘坐舒适性，排气控制法规的日益严格，含醇燃料的使用，迫使橡胶零部件提高耐热、耐寒、耐油、耐老化等各项性能。加强高性能特种合成橡胶的开发应用，加大其应用研究力度，在产品品牌上实现系列化、专用化、精细化、高纯化，成为车用橡胶材料的发展方向[14]。