前 言 随着汽车工业的快速发展，能源供给带动着汽车及机动车辆能源市场的不断扩展，与之配套的汽车加油机胶管在各种汽车及机动车加油机上被广泛应用。汽车加油机胶管为输送常规石油基燃油用橡胶软管，其工作过程通过加油机胶管直接对汽车加油机输送燃油。因此要求加油机胶管有较好的耐油、耐臭氧、耐天候老化性能，同时也应具有良好的导静电及阻燃等性能。经对比研究，现将汽车加油机胶管的设计步骤介绍如下。
1 材料与设备
1.1 主要原材料
丁腈橡胶（SKN-2665E）进口俄罗斯产品
氯丁橡胶（3221）重庆长寿化工有限责任公司
镀铜钢丝（Ф0.3mm，2450N/mm2 ）河北衡水钢丝厂
尼龙水布条（70mm）沈阳合众布带厂
1.2 主要设备
炼胶机 XK-400 上海橡胶机械厂
压出机 T型Ф115mm 呼和浩特橡胶机械厂
钢丝编织机 G36锭 辽宁盘锦新生机械厂
合股机 GH-12 辽宁盘锦新生机械厂
缠解布机 沈阳制造
硫化罐 Ф2600mm×4600mm 航天部七四一四厂
2 胶料配方
2.1内胶
2.1.1 生胶选择
该胶管主要用于输送石油基燃油，内胶选材以耐油性材料为主，选择含有极性侧腈基，有较优异耐油性的中等丙烯烃含量的丁腈橡胶和低丙烯烃含量的丁腈橡胶并用，使胶料具有一定的耐油和耐低温性能。
2.1.2 硫化体系
采用常硫量硫化体系以及焦烧时间长的次磺酰胺类促进剂，硫化条件为：151℃×50min，蒸汽压力0.4MPa，以保证胶料较长焦烧时间和物理机械性能。
2.1.3 增粘体系
使用钴盐和间甲白体系并用，增加内胶与镀铜钢丝之间的密着力。
2.1.4 防护体系
选用两种防热氧化防老剂并用，同时增加了物理防老剂以达到长期耐热老化的使用效果。
2.1.5 补强体系
为了便于挤出操作及避免内胶在编织过程中时常出现的赶胶现象，采用快压出炭黑补强体系的同时并用增强树脂，以适当提高内胶硬度，增强内胶半成品的挺性。
2.2 外胶
2.2.1 生胶选择
因软管长期在户外使用，并且输送油料为石油基燃油类，所以选用了易于环保、阻燃、耐油、耐臭氧老化优异的氯丁橡胶为汽车加油机胶管外胶的主体材料。
2.2.2 硫化体系
选用焦烧时间长，起硫点较慢的后效性促进剂与硫磺金属氧化物组成，利于外胶与镀铜钢丝能有效地粘合。
2.2.3 阻燃体系
采用多种阻燃剂如氢氧化铝、三氧化二锑、硼酸锌并用，以达到最佳的阻燃效果。
2.2.4 增塑体系
选用能阻燃的液体氯化石蜡和酯类增塑剂，以达既增塑还阻燃的目的。
2.2.5 防老剂体系
采用具有热稳定性好、耐天候、臭氧老化、耐紫外线照射优异的化学防老剂及物理防老剂并用，效果较好。
2.3 胶料的性能指标要求
表1 胶料性能指标要求及测试结果
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序号
|
项 目
|
指标要求
|
测试结果
|
|||
|
内胶
|
外胶
|
内胶
|
外胶
|
|||
|
1
|
拉伸强度 MPa ≥
|
9
|
9
|
12
|
10
|
|
|
2
|
扯断伸长率 % ≥
|
250
|
250
|
260
|
280
|
|
|
3
|
热空气老化(70℃×14d)
|
拉伸强度变化率 % ≤
|
20
|
20
|
15
|
12
|
|
扯断伸长变化率 % ≤
|
-35
|
-35
|
-18
|
-16
|
||
|
4
|
内胶层
溶胀
|
3型氧化燃油
40℃×70h % ≤
|
+70
|
|
50
|
|
|
3号标准油
100℃×70h % ≤
|
+25
|
|
20
|
|
||
|
5
|
外胶层溶胀 燃油B 23℃×70h %≤
|
|
+100
|
|
15
|
|
|
6
|
内胶层抽出物 % ≤
|
+15
|
|
10
|
|
|
|
7
|
耐低温性能（-40±3℃）
|
10倍放大无龟裂
|
未出现龟裂，断裂
|
|||
|
8
|
外胶层耐磨性能 mm3 ≤
|
500
|
200
|
|||
经过对内、外胶料性能的测试，其结果（见表1）均已满足HG/T3037-2008标准要求，确定：内胶配方：丁晴胶100、氧化锌5、硬脂酸2、快压出炭黑90、防老剂BLE 2、粘合剂RC-3 0.5、古马隆20、二丁酯15、促进剂CZ 1.2、硫磺3。外胶配方：氯丁胶90、顺丁胶10、氧化锌4、氧化镁4、硬脂酸2、防老剂BLE 3、高耐磨炭黑40、粘合剂AS-88、白炭黑15、三氧化二锑15、氢氧化铝50、硼酸锌20、氯化石蜡20、促进剂DM 0.3 硫磺0.4。
3 结构与工艺
3．1 结构确定
依据标准HG/T3037-2008所述3型M类的胶管，汽车加油机胶管主要性能及用途是在工作压力不高的条件下输送氧化燃油，并且有导静电性能，根据其用途、性能及市场现需规格，可设计为内、外胶层和一层钢丝编织增强层结构。因胶管需要总成，管体扣头可直接与钢丝层接触，所以在结构设计上没有另加导电丝，外胶也无需设计为导静电胶料。
现以Φ19×1规格为例，采用G36锭钢丝编织机，7股Φ0.3mm抗拉强度为2450N/mm2的镀铜钢丝，编织行程为56mm的成型施工工艺见表2。
表2 成型施工工艺
单位：mm
|
规 格
|
内 径
|
包内胶后外径
|
增强层外直径
|
软管外径
|
|
Φ19×1-10MPa
|
19
|
24.5±0.2
|
25.7±0.5
|
30±0.8
|
具体结构设计及公式计算如下:
D计= D内+2δ内+δ编
= 19+2×2.75+2×0.3
= 25.1mm
式中: D计----胶管计算直径（按骨架层内直径计算）；
D内----胶管内直径
δ编----编织层厚度
δ内----内胶层厚度
T =πD计/tgα（取α=54°44′）
=3.14×25.1÷tg54°44′
=56mm
PB = ·N·n· Kb ·c / D 2 计
= 0.735×36×7×17.3×0.88/2.512
= 447kgf/cm2= 45MPa
式中: PB----胶管耐压强度（爆破压力） kgf/cm2
----不同编织层数的计算系数
N----编织机锭子数
n----每锭钢丝根数
KB----单根钢丝强力 kgf/根
c----修正系数 c＝c′/c″2
其中：c′--不均匀修正系数c′=1－A(n－1) =1－0.015(7－1) =0.91
c″--钢丝扯断伸长修正系数c″=1+ε/i=1+0.03=1.03
ε-- 钢丝扯断伸长率3%
3.2 工艺确定
根据市场需求和用户使用的不同，汽车加油机胶管可采取不同的生产工艺，采用软芯冷冻法进行生产，其工艺流程见下图：
4 成品性能
经样品试制和取样检测，产品的各项性能指标及测试结果如表3。
表3 汽车加油机胶管性能指标及测试结果
|
序号
|
项 目
|
指标要求
|
测试结果
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|
1
|
验证压力试验
|
2.4MPa压力下，胶管
无渗漏及其它缺陷
|
无泄漏及缺陷
|
|
2
|
长度变化率 %
|
2.4MPa压力下，胶管
长度变化率 0～5 %
|
0.4
|
|
3
|
爆破压力 MPa ≥
|
4.8
|
45
|
|
4
|
容积膨胀 % ≤
|
1
|
0.5
|
|
5
|
层间粘合强度 KN/m
|
初始值：≥2.4
浸液后：≥1.8
|
7.8
5.6
|
|
6
|
室温弯曲性能
|
T/D ≥0.8
|
0.5
|
|
7
|
低温曲挠性能
|
无裂纹或断裂
最大弯曲力180N
|
无裂纹或断裂
|
|
8
|
外胶层耐臭氧性能
（50±5）mPa 40℃×168h
|
两倍放大观察无龟裂
|
无龟裂
|
|
9
|
燃油渗透性能ml/m.d ≤
|
12
|
8
|
|
10
|
导电性能 Ω ≤
|
1×102
|
10
|
|
11
|
可燃性
|
a) 明火燃烧20s停止
b) 移走火后2min没有可见的火
c) 胶管无泄漏
|
15s
无泄漏
|
[4] 谢遂志.第一分册《生胶与骨架材料》，橡胶工业手册.
