膠管是國民經濟中不可缺少的橡膠制品，它的應用范圍涉及工程機械、采礦、冶金、石油、化工、汽車、航空、航海、建筑，農林、醫療、家用電器等領域。近年來，膠管產品在國內外的主要發展趨勢是大長度、大口徑和高壓力，各行各業在耐高溫、耐低溫、耐屈撓疲勞、耐特殊介質和增大流量等方面提出了更高的要求。這些要求具體體現在膠管的編纏化和樹脂化，這兩種趨勢互相影響促進和推動著膠管工業的發展。自上世紀80年代以來，膠管的工裝水平有了飛躍的發展，諸如高速精密鋼絲纏繞機、旋轉式鋼絲/紗線紡織機、短纖維增強膠管擠出機、大口徑膠管成型機、包樹脂機、尼龍水布纏解機、自動厚度/直徑測量/控制裝置、連續硫化裝置等相繼出現，極大地提高了膠管的生產速度、精度和質量。膠管用的聚合物材料已從橡膠擴展到塑料，并且有相當一部分軟管，尤其是中、低壓軟管廣泛采用熱塑性塑料作為內襯層和外覆層。增強材料主要是鋼絲、尼龍和聚酯，芳酰胺纖維已在少量膠管中獲得應用。有些特種膠管采用鋼絲簾線或鋼絲繩，有的甚至采用互鎖式纏卷鋼片作為增強材料。計算機在膠管結構的設計、擠出模設計和膠料配方設計中已經成功應用，加速了膠管新產品的開發步伐。
1國內外膠管產品的現狀
1.1國外膠管制造公司的戰略動向
近年來，國外的一些膠管制造商出現了戰略調整動向。這種戰略調整主要涉及兩個方面，一是生產向低勞動成本地區轉移，二是內部結構調整，其目的是提高利潤和保持在某一領域的主導地位。
1.1.1生產基地轉移
生產基地東移，即向東歐、東亞和東南亞地區轉移。這種東移趨勢主要鑒于兩大因素，即勞動成本和靠近用戶。
專業生產汽車空調膠管的意大利馬奴里(Manuli)公司的空調膠管在歐洲占據大約12%市場份額。2001年該公司將其荷蘭工廠的所有生產裝置和意大利工廠的部分生產裝置轉移到波蘭，因其生產成本較低而在競爭中處于優勢地位。
德國鳳凰(Phoenix)公司在羅馬尼亞建立于一家膠管廠，并在匈牙利開設一個后勤中心，受理東歐的所有業務。
日本東海橡膠公司在中國大連、天津和廣州建立三家獨資的膠管廠，意在覆蓋華北、華東和華南地區的汽車市場。
德國大陸(ContiTech)公司在中國上海和長春建立了兩家合資的膠管廠，生產汽車動力轉向膠管和空調膠管，供給通用和大眾轎車公司。
1.1.2突出優勢領域
國外一些大的膠管公司，為了保持其市場的主導地位，集中優勢于某一或某幾個增長較快的領域。
德國鳳凰(phoenix)公司在汽車流體傳輸系統(加熱冷卻膠管、空氣增壓器膠管、燃油膠管和空調膠管)和特種膠管(內陸和海上石油工業用膠管、混凝土澆注用膠管等)方面處于領先地位。因此，該公司將技術力量集中于這兩個方面，而將其在工業用膠管市場上不占顯著地位的兩個液壓膠管生產廠出售，這兩家分別在德國和馬來西亞的工廠年銷售額均在1000萬歐元左右，可見其調整力度。
另一種調整是將原來只生產和供應膠管的分公司改造成管線裝配系統分公司，比如，裝配膠管的燃油管線系統、空調管線系統、動力轉向管線系統等，這樣，能夠提高利潤，方便制造廠裝配。
1.2我國膠管企業體制改革
在我國膠管行業中，體制改革正在穩步進行，促進了企業的發展，增強了企業的活力。體制改革是以不同的形式進行的，其中包括與外商合資、企業改制和企業內部機構調整。
典型的有上海橡膠行業體制改革；浙江省膠管企業200家左右，已有三分之二進行了改制，實行了股份制；宜昌中南橡膠集團采取對外招商租賃方法，對其所屬工廠民營化。
企業內部機構重組，改變經營方式，增強企業活力。西北橡膠總廠組建了股份合作制公司——特種膠管公司。開封鐵塔橡膠集團有限公司進行機構重組，由原集團的三分廠改制為鐵塔高壓膠管有跟公司，實行股份制，使鋼絲編織膠管的生產出現了轉機。
與國外企業合資，沈陽第四橡膠廠與美國派克的合資公司--沈陽埃迪亞橡膠制品有限公司，已運營3年多，銷售額和利潤都呈穩步增長趨勢；德國大陸公司2000年在上海建立了一家合資公司——大陸上海流體有限公司(ContiTechFluidShanghaiCo.Ltd)，生產汽車動力轉向膠管，供應大陸和通用汽車公司；德國大陸公司還與長春大洋膠管廠合資成立大陸大洋公司(ContiTechGrandOcean)，主要生產汽車空調軟管和動力轉向膠管，為大眾、捷達、BORA和奧迪A6型轎車配套，該公司已于2002年開始生產。
外商獨資膠管企業也在我國陸續出現。日本東海橡膠工業株式會社出資370萬美元，收購大連一家工廠的膠管生產部分，成立東海大連膠管有限公司，生產普通膠管(一層或兩層橡膠管)，燃料膠管、廢氣排放膠管和廢水排放膠管。東海公司還在天津建立了一家子公司--東海橡膠(天津)有限公司，在廣州籌建東海橡膠(廣州)有限公司，生產汽車用膠管。
1.3膠管產品的最新進展
1.3.1汽車膠管
近年來，國外在膠管領域研究最多的是汽車用膠管。這是因為自上世紀70年代開始，汽車工業本身出現了變化，主要是燃油成本的變化，制冷劑的更換，發動機艙變小，內部零部件排列緊湊，從而使發動機艙內溫度大幅度提高。除汽車本身以外，環保法規要求燃油和制冷劑向大氣中的排放量不得超過規定的標準。因此，要求膠管能耐更高的溫度，耐新型燃油和新型制冷劑，具有更低的燃油和制冷劑滲透性。
(1)燃油膠管
燃油膠管內膠層一般使用NBR，但是隨著含氧元素燃料和電子噴射裝置的使用，要求燃油膠管具有更低的滲透性，現在內層膠大多采用復合結構，在內膠層的里面內襯一層很薄的FKM(氟橡膠)層，或在內膠層的外面包覆一層很薄的聚酰胺層，這樣，內膠層變為雙層結構。
(2)空調膠管
空調膠管的改變主要起因于制冷劑的更換。原來的CFC-12已被HFC-134a所取代，而制冷劑用的潤滑劑改為聚亞烷基二醇(PAG)。為了耐高溫、耐制冷劑滲透，空調膠管的內膠層膠料已由NBR改為IIR或HNBR，有些在內膠層里面還鑲襯一層聚酰胺內襯層。
最初汽車空調膠管曾使用過熱塑性塑料——尼龍11制備，現在已基本淘汰，因為硬的尼龍會將噪音和振動從壓縮機和發動機傳遞到駕駛室，而橡膠軟管則無此弊端。
(3)渦輪增壓器膠管
柴油機在汽車上的應用愈來愈多，因為柴油的揮發性比汽油小。柴油機，甚至汽油發動機均需裝配渦輪增壓器，這就需要用膠管輸送空氣。這種膠管的一端通常要承受210℃溫度作用，另一端通常為160℃。因此，增壓器膠管應具有良好的耐高溫性能。增壓器膠管的結構為硅橡膠內襯、氟橡膠內膠層、芳酰胺纖維增強層和硅橡膠外膠層。
1.3.2海上輸油膠管
海上輸油膠管分為浮式、半浮式和海底輸油膠管三大類。
浮式輸油膠管一般為整體浮式膠管，浮體為海綿材料。這種膠管在單點系泊浮筒與油輪或海岸之間作輸送原油用。
整體浮式膠管以Phoenix公司的雙層管體結構膠管最為先進。這種膠管含有主管體和副管體，二者之間不粘合，在副管體外面是浮體。主管體與副管體之間配置有電子傳感報警系統。一旦主管體破裂，原油進入主、副管體之間，使膠管局部鼓起，并與電子傳感器相接觸，發出音響和目視警報，以便以較低的壓力繼續輸油，然后進行更換。
半浮式輸油膠管的基本結構和浮式膠管的主管體相同，只是浮體在膠管成型后另行安裝上去?？筛鶕×Υ笮?，在膠管的不同部位安裝不同數量的外浮體。這種膠管一般用于水中單點系泊系統浮標與海底輸油管之間。
海底輸油膠管，最先進的當屬法國制造的膠管。這種膠管的增強層為互鎖式纏卷鋼片條，外覆層為聚氨酯，適用于長期在海底使用。
1.3.3我國膠管新產品的研究與開發
我國膠管行業在研究與開發方面做了大量工作，取得了可喜的成果，促進了膠管行業的科技進步，獲得了較好的社會和經濟效益。表1列出了近年來我國研究與開發的部分新產品。
1.3.4我國膠管行業的生產規模
我國膠管行業發展至今，生產企業已發展到700多家，具有一定生產規模的140多家，分布在除西藏之外的所有其他省、市、自治區。產品種類日趨齊全，基本上滿足我國各行業對膠管的需求。生產工藝及裝備系通過自行研究與開發以及從國外引進，水平在不斷提高。產品性能和質量達到國際標準、國家和行業標準的要求，基本滿足各種應用要求。產量在逐年增長。部分產品已打入國際市場，出口呈逐年遞增之勢。我國已成為膠管生產大國。就整體而言，盡管在某些方面與發達國家相比，仍有一定的差距，但是我國膠管行業已經達到世界較高的水平。
自進入二十一世紀以來，我國膠管產量在不斷增加。據國家統計局的統計，以110家膠管生產企業的產量為基礎，只涵蓋了全國膠管企業的主要廠家，仍有大量的小型企業，乃至部分中型企業沒有包括在內。因此，全國膠管實際總產量遠高于統計數字。在所統計的企業中，膠管產量的在100萬標米以上的有40家左右，占總數的35%左右。
2國內外鋼絲膠管生產技術的進展
2.1鋼絲編織機纏繞機和合股機
近年來，鋼絲編織機和纏繞機都有一些新的改進，特點是轉速更快、效率更高。美國馬格納泰克(Magnatech)公司的RB-2旋轉式鋼絲/紗線編織機有16、20、24和36錠四種規格，鋼絲編織機轉速分別為90、80、69和45r/min，紗線編織機轉速分別為100、90、75和50r/min；鋼絲編織機生產速率分別為1.6m/min(80mmID)、1.8m/min(10.0mmID)、3.0m/min(12.7mmID)和2.5m/min(25.0mmID)；紗線編織機生產速率分別為1.8、2.0、3.3、2.8m/min。
(2)美國馬格納泰克(Magnatech)公司的鋼絲纏繞機已經有了新的Wsw-Ⅳ型。WSW-Ⅳ型每組錠子鋼絲根數為6、5、4和3，鋼絲容量分別為2.95、3.7、5.0和7.0kg，每盤鋼絲根數分別為180、150、120和90根，以100r/min轉速計，生產速率分別為11.3m/min(鋼絲纏繞層直徑24.0mm)和4.2m/min(鋼絲纏繞層直徑19.0mm)。
無論是WSW-Ⅲ型，還是WSW-Ⅳ型，轉速均提高33%，達100r/min，鋼絲容量均為635kg(按180根計)。在基本結構不變的情況下WSW-Ⅳ型鋼絲纏繞機可有鋼絲的三種預設定裝置——標準型、軟芯法和大口徑管預設定裝置。轉換時間比WSW-Ⅲ型減少50%，每盤30-40min，從而提高了加工效率和生產率。使用大口徑管預設定裝置，可以生產外徑7.6-64mm的膠管。
歐洲出現了一種新型鋼絲纏繞機，有24錠和36錠兩種規格，其基本結構與美國馬格納泰克(Magnatech)公司的纏繞機相似，主要區別在于其錠子結構和纏繞口型。這種纏繞機的鋼絲不是單根從每個錠子上引出并鋪設到膠管上，而是像編織膠管的鋼絲那樣多根鋼絲以鋼絲帶的形式鋪設到膠管上。它的錠子，如同編織機的錠子一樣，每個錠上面合股若干根鋼絲，這種纏繞機所用的鋼絲不使用導線機，而與編織膠管一樣，使用鋼絲合股機。
(3)美國馬格納泰克(Magnatech)公司推出一種新型的鋼絲合股機——BW-7-ELC型帶有電子長度控制放線裝置的鋼絲合股機；這種合股機錠子最大轉速2250r/min，生產速率520m/min，鋼絲帶寬10mm，每一帶寬可容納0.2-0.6mm鋼絲3-36根。合股機配備有單板計算機和操作員接口，可控制伺服電機速度和旋轉方向，以獲得正確的導程和橫向長度；操作員只需輸入錠子類型、鋼絲直徑、鋼絲根數、每錠鋼絲長度和鋼絲最大線性速度，機器可自動為所選擇的錠子類型提供正確的橫向長度設定值，為操作員選擇的鋼絲直徑/根數組合提供所需的導程，并在運行過程中按需要加以調節；可通過RS-232通道遠程為機器狀態和生產速率數據提供選擇。
2.2成型工藝
三種傳統的鋼絲編織膠管的成型工藝各有優缺點。硬芯法，生產長度受到限制，生產效率較低，難以實現生產的自動化和連續化，但產品質量比較穩定，膠管的尺寸比較準確，性能得到保證。軟芯法，產品外觀光滑光亮，規格尺寸準確，性能穩定，長度也比硬芯法有所增大，它適用于生產直徑為38mm以下的大長度膠管。無芯法是將壓縮空氣或低壓水充入軟管內代替膠芯，內膠層先半硫化，然后經冷凍硬化后再進行編織，這種方法具有工藝簡單，生產效率高，可生產大長度膠管的特點，有利于自動化連續生產，但存在尺寸公差難控制、外膠層易起泡、產品性能不穩定等缺陷。
上世紀80年代初出現了固定芯棒法和回轉芯棒法擠出工藝。固定芯棒法是英國專利，采用表面多孔的中空硬芯棒，將其一端固定在擠出機上，擠出內膠層時，通過芯棒內的壓力流體，在芯棒和內膠層之間形成一個潤滑層，使管胚在芯棒上移動，在內膠層離開芯棒前，即將增強層編織好?；剞D芯棒法是使芯棒穿過擠出機螺桿，或固定在螺桿上，進行內膠層擠出和編織增強層。這兩種工藝屬無芯法的擴展，無需半硫化內膠層，產品規格準確。
2.3膠料配合
鋼絲編織膠管的破壞主要是爆破或接頭處斷裂。因此，除了要求膠管的外層膠耐使用環境老化、內層膠耐液壓介質外，還應具有較高的定伸應力、動態疲勞性能、撕裂強度和較低的壓縮永久變形等。
2.3.1膠種選擇
內層膠視滿足壓力介質的性質和溫度范圍而定，除常用的NBR(丁腈橡膠)外，考慮到更低滲透性的要求，已使用IIR(丁基橡膠)、FKM(氟橡膠)、HNBR(氫化丁腈橡膠)、改性尼龍。為降低成本，在內層膠外涂覆一層薄薄的FKM或改性尼龍層。
中膠層膠料可選擇低丙烯腈含量的丁腈橡膠或氯丁橡膠。通過向膠料中加入SBR或CR，可改善鍍銅鋼絲與NBR膠料的粘合性能。
外膠層以往以CR(氯丁橡膠)為主，目前已廣為采用EPDM(三元乙丙橡膠)、IIR(丁基橡膠)、NBR(丁腈橡膠)與CSM(氯磺化聚乙烯)或氯化聚乙烯或ECO(氯醚橡膠)并用，以提高耐天候性、耐臭氧和低溫性能。
2.3.2硫化體系
硫化體系要根據具體膠種而定，若是丁腈橡膠，通常采用硫黃硫化體系。促進劑以噻唑類和次磺酰胺類效果較好。在NBR與CR并用的配方中，若CR配比大于NBR，應按CR的硫化體系配合。如將氧化鋅、氧化鎂等硫化活性劑并用，不僅可以取得良好的硫化效果，還可以提高膠料的粘合強度。同時，配合適量的氧化鎂可獲得較好的耐熱性能及抗壓縮性能。
2.3.3補強劑及填充劑
通常配用高耐磨爐黑HAF、通用爐黑GPF或兩者并用，或與半補強爐黑SRF并用。若并用部分快壓出炭黑，則擠出阻力小，管胚表面光亮。若配用大量的噴霧炭黑，可獲得更為滿意的綜合物理機械性能、低溫性能和擠出性能，壓出的管坯表面光澤性好，可提高膠料的密實性和定型性。中層膠可并用白炭黑，以提高膠料與鋼絲的粘合性能。
2.3.4粘合體系
通常采用間甲白粘合體系來提高NBR膠料與鍍銅鋼絲編織層的粘合強度。在酚醛樹脂(RF樹脂)、HMMM與白炭黑并用試驗中，白炭黑用量是改善膠料與鍍黃銅鋼絲粘合性能的主要因素。
鈷鹽可以明顯改善鍍銅鋼絲與橡膠之間的粘合性能，在中膠層采用硼?；捙c粘合劑AS-88并用，可取得良好的粘接效果。
2.3.5軟化劑
軟化劑用量不宜過多，否則會影響膠料粘合性能。在丁腈橡膠和氯丁橡膠的配合中，增塑劑的品種以酯類效果較好，其中脂肪二元酸酯(如己二酸二辛酯等)的增塑效果及低溫性能比苯二甲酸酯類(如鄰苯二甲酸二丁酯等)更為優異，兩者并用效果更好。
2.3.6防老劑
一般認為，防老劑對粘合性能的直接影響不大。但防老劑BLE對橡膠，特別對丁腈橡膠與鍍銅鋼絲的粘合有特殊的增粘作用。因此，在中膠層配方中，可采用防老劑BLE提高膠層與鋼絲骨架的粘合強度。
2.3.7增強材料
有兩種化學纖維有望取代鋼絲用于編織膠管，使膠管的質量減輕，柔軟性好，強度高。
一種是芳綸，它既有鋼絲的強度，又有纖維的柔性，它相對密度小、模量高、強度大、變形小、耐腐蝕、耐高溫且阻燃(550℃以上才分解炭化，可長時間在300℃的高溫下工作)，耐疲勞性良好，是一種很有發展前途的骨架材料。至于它與橡膠的粘合問題，通過對芳綸進行等離子處理后有較大改善。
另一種是POK纖維(聚甲酮纖維)(英國SHEII公司產品)，這是一種超高強度、超高模量纖維，其強度指數為200(人造絲100、聚酯60、PEN100、芳綸300)，模量指數為250(人造絲100、聚酯60、PEN100、芳綸300)，而且有極高的耐熱性，它收縮率低，無需浸漬處理，與橡膠的結合非常好。
2.4膠管結構設計
鋼絲編織膠管的編織層通常都按平衡角(54°44′)進行編織而成，這種結構的膠管具有承壓性能好、彎曲性能好、材料利用率高等優點，但是這種編織結構仍存在著缺陷。54-44，是從單層薄壁容器受力狀態分析推導出來的經典角度，但對像高壓膠管這種多層增強的厚壁管體，這個角度就不很適用了。比如，按這個角度設計的膠管，一個工作層其爆破壓力可達理論值的80%左右，兩個工作層約75%，三個工作層只有65%左右，四個工作層或小口徑膠管的三個工作層，要達50%都有一定困難。各增強層受力不均，內層應力大，外層應力小，且逐層遞減。在脈沖試驗和實際使用中，膠管內層鋼絲常區疲勞而斷裂，中層和外層卻完好無損，嚴重影響膠管自的內在力學性能。對于多層編織結構的膠管來說，常使內層骨架包覆角略小于平衡角。而外層包覆角略大于平衡角，即通常被稱為“配合角”結構：其特點是能使膠管在承受內壓的情況下、更好地發揮各層骨架材料的作用。實踐中，用鋼絲增強膠管的“最佳角度數列”設計方法?？朔硕鄬釉鰪娊Y構在力學上的不均勻性。對鋼絲編織膠管大變角等強度設計使產品在靜壓試驗時長度變化率低、脈沖試驗中擺動振幅小。
2.5膠管的硫化
用硬芯法生產的膠管仍然使用包纏水布方法進行硫化，膠管纏水布法硫化已經普遍采用尼龍水布。軟芯法也可使用尼龍水布包纏，并且有相應的纏/解水布機。
用軟芯法生產鋼絲編織膠管、紗線編織或纏繞膠管，過去通常采用包鉛硫化方法，以使管壁致密和外表面光滑美觀。包樹脂硫化法在上世紀80年代已經有專利發表。但是，直到近年來，考慮到鉛對環境的污染，包樹脂硫化法才開始使用。包樹脂硫化法的基本原理與包鉛法相同，只是介質由鉛改為樹脂，且樹脂也可以重復使用。
現在已有國產包樹脂設備，與包鉛設備相比，國產包樹脂設備投資少(18萬元，包鉛機196萬元)，熔點低(300-235℃，包鉛機327t)，效果相同。
液壓膠管加壓鹽浴連續硫化工藝(PLCV)是液壓膠管連續化生產工藝的突破。與包鉛硫化工藝相比，具有節約能源、縮短生產周期、產品質量好等優點，尤其是膠管的脈沖次數得到很大的提高。工藝上無鉛污染，廢水經化學處理后可達到排放要求。液壓膠管采用PLCV工藝生產，可以使膠管橡膠層與各鋼絲編織層之間包裹的空氣能全部排出，從而防止因氣泡而導致膠管內部脫層。
2.6膠管生產的自動測厚和控制
膠管生產的自動測厚與控制對于保證內膠層的壁厚/直徑均勻一致是至關重要的，現在已得到普遍使用。激光和超聲波壁厚/直徑自動測量與控制裝置已經商品化。
2.7計算機在膠管結構設計和膠料配方設計中的應用
在工業發達國家，計算機在膠管乃至所有橡膠制品生產中的應用已經非常普遍。計算機在膠管結構設計中的應用也獲得很大成功，原Dunlop公司開發出三個計算機有限元(FEA)模型，分別對管接頭、管體和膠管與管接頭的結合部進行結構分析。該公司對其海上輸油膠管進行了計算機有限元分析，找出影響膠管組合件性能的一些因素，并采取了相應的改進措施，使其海上輸油膠管的結構設計更加合理，保證了膠管在苛刻的近海條件下的性能和安全，
計算機在膠料配方設計中的應用也很普及，不少公司開發出了配方設計軟件。設計人員根據產品性能要求和配合劑數據庫數據進行配方設計，并與其他參數，如硫化數據、試驗方法和性能、材料成本等相結合，在計算機上進行模擬、優化，再通過試驗室實驗和小批量試產，然后，正式投入規模生產。這樣做，不但可以使配方最佳化，而且大大降低配方設計成本，縮短開發時間。
3結束語
近年來，高壓膠管行業的進展主要體現在膠管生產設備、膠料配合技術和計算機的廣泛應用。
膠管生產設備的進展主要體現在鋼絲編織和鋼絲纏繞機的工作速度和編織精密度方面。
膠料配合技術的進展主要體現在汽車用膠管上。
計算機技術的應用體現在膠管結構設計、配方設計、擠出模具設計和擠出過程仿真等方面，這對于提高膠管使用性能，縮短開發周期，降低生產成本，將起著很重要的作用。
膠管行業的進步不僅體現在技術方面，而且在企業體制和機構的改革、資產重組等方面都有反映，它們也起著重要的甚至是關鍵的作用