2012-11-30 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：橡膠工業(yè) 新技術(shù) 節(jié)能 環(huán)保 綠色橡膠產(chǎn)品
世界上已工業(yè)化生產(chǎn)的TPE幾乎涵蓋了現(xiàn)在合成橡膠與合成樹脂的所有領(lǐng)域。TPE已取代一部分天然橡膠和合成橡膠，廣泛應(yīng)用在除輪胎以外的各種橡膠制品上，如汽車配件（管、帶、墊、板等）、建筑業(yè)、制鞋、醫(yī)療制品、密封制品、包裝制品、電線電纜、日常生活制品、粘合劑及高分子材料改性等。其中，膠鞋用和汽車用熱塑性彈性體是大頭，分別占到60%和30%；其次是建筑業(yè)、醫(yī)用和日用生活制品。但是熱塑性彈性體最大的缺點(diǎn)是耐熱性和動(dòng)態(tài)疲勞性等較差，從而影響了其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，特別是迄今為止尚不能成功應(yīng)用于輪胎是一大遺憾。
盡管如此，熱塑性彈性體以其接近橡膠的性能和方便的加工特點(diǎn)以及便于回收的優(yōu)越性，已使其在材料領(lǐng)域獲得極大成功。同時(shí)，愈來(lái)愈多的橡膠界專家針對(duì)其耐溫性、耐動(dòng)態(tài)疲勞性比較差展開了大量開發(fā)工作，并有了可喜的進(jìn)展。如動(dòng)態(tài)硫化和茂金屬催化技術(shù)的應(yīng)用，使熱塑性彈性體向高性能化方向前進(jìn)了一大步。聚丙烯彈性體采用釜內(nèi)合金技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，而且已經(jīng)應(yīng)用于汽車上。相信不久的將來(lái)，一種完全能取代橡膠的高性能熱塑性彈性體一定會(huì)出現(xiàn)，屆時(shí)，橡膠工業(yè)用主體材料、生產(chǎn)工藝等將發(fā)生根本性變化，同時(shí)也將能徹底解決廢舊橡膠的回收利用問題。
液體橡膠也是取代橡膠的一種非常有發(fā)展前途的主體材料，是革新橡膠工業(yè)最根本的途徑，它使復(fù)雜的固相加工改為簡(jiǎn)單的液相加工，砍去了笨重龐大的工藝加工設(shè)備，大大簡(jiǎn)化了加工工藝，使材料混合、成型、硫化實(shí)現(xiàn)一體化。液體橡膠中引人注目的是聚氨酯橡膠，最初主要用于制鞋和微孔彈性材料，后逐漸用于膠帶、膠管、膠輥等產(chǎn)品，用聚氨酯橡膠生產(chǎn)自行車胎、實(shí)芯胎、工業(yè)輪胎及農(nóng)用輪胎等慢速輪胎，經(jīng)久耐用、顏色鮮艷，深受用戶歡迎。近幾年，華南理工大學(xué)對(duì)聚氨酯輪胎胎面進(jìn)行了大量研究開發(fā)，關(guān)鍵技術(shù)取得很大進(jìn)展，已建成聚氨酯輪胎胎面的子午胎生產(chǎn)線，產(chǎn)品可降低滾動(dòng)阻力，節(jié)油效果顯著。
“分子制造”使新材料發(fā)展更迅速，使低成本制造分子成為可能。集成橡膠是通過分子設(shè)計(jì)，以苯乙烯、丁二烯和異戊二烯為原料，以烷基鋰為催化劑，一次合成制造的新型橡膠SIBR，該膠可以調(diào)整三種單體的比例，以滿足輪胎不同部位的要求。該膠已開發(fā)成功，可以用于綠色輪胎制造，應(yīng)用前景看好。
杜仲膠具有橡塑二重性、優(yōu)良的共混性及獨(dú)特的集成特性，不僅可以部分替代天然橡膠，而且可以通過對(duì)合成橡膠改性從而生成綜合性能優(yōu)異的橡膠集成材料。杜仲膠的吸聲、減震和記憶功能是獨(dú)有的，是極具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d軍用、醫(yī)用橡膠材料。杜仲大產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)具備了技術(shù)基礎(chǔ)。2006年青島科大方泰材料工程公司年產(chǎn)500噸TPI建成投產(chǎn)，其產(chǎn)品經(jīng)上海雙錢等輪胎廠應(yīng)用，制造全鋼子午胎取得成功，為建設(shè)萬(wàn)噸級(jí)TPI工業(yè)化裝置奠定了基礎(chǔ)，其在輪胎上的應(yīng)用成功也佐證了杜仲膠的巨大應(yīng)用前景。在杜仲橡膠的應(yīng)用推廣方面，可先行在軍工、醫(yī)用等特殊橡膠制品領(lǐng)域進(jìn)行推廣應(yīng)用，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步加大在輪胎領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，并拓展在塑料改性、輸送帶等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。一旦應(yīng)用研究獲得突破，我國(guó)杜仲產(chǎn)業(yè)將產(chǎn)生飛躍式發(fā)展。
骨架材料 橡膠骨架材料主要有鋼絲、錦綸、滌綸、高強(qiáng)力人造絲和各種短纖維，向高強(qiáng)力、高模量發(fā)展是今后橡膠骨架材料的方向。已經(jīng)應(yīng)用于輪胎的芳綸纖維是一種很有發(fā)展前途的骨架材料。近年來(lái)歐洲出售用全芳綸作骨架材料的子午線輪胎，輪胎重量減少約30%，使輪胎的行駛性能，特別是滾動(dòng)阻力大幅度下降，在工程胎中使用可大大提高輪胎的耐刺扎耐切割性能。同時(shí)芳綸在齒形帶和運(yùn)輸帶中也開始了應(yīng)用，提高了帶體強(qiáng)度和使用壽命。超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維等高性能增強(qiáng)纖維和橡膠工業(yè)關(guān)系密切，是骨架材料更新?lián)Q代的材料。目前，國(guó)內(nèi)在這些新型骨架材料方面的開發(fā)應(yīng)用已取得突破，必將促進(jìn)橡膠產(chǎn)品用骨架材料升級(jí)換代。
橡膠助劑 橡膠助劑包括硫化助劑、防護(hù)助劑、補(bǔ)強(qiáng)填充劑、粘合助劑、工藝操作助劑和特殊助劑六大類，是橡膠產(chǎn)品的三大原材料之一，其在橡膠產(chǎn)品中的消耗約占橡膠的50%左右。橡膠補(bǔ)強(qiáng)助劑重要的發(fā)展趨勢(shì)是向納米材料發(fā)展。
目前世界上著名的輪胎廠逐漸用白炭黑代替炭黑制造綠色輪胎和節(jié)能輪胎，用大量白炭黑生產(chǎn)的轎車胎，滾動(dòng)阻力下降20%左右，節(jié)油4%-6%。隨著高分散、易分散白炭黑品種的開發(fā)應(yīng)用，白炭黑得到快速發(fā)展，預(yù)計(jì)2015年全球白炭黑消耗量將達(dá)到210萬(wàn)噸，我國(guó)將達(dá)到120萬(wàn)噸。
納米碳酸鈣是少數(shù)幾種實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的納米材料之一，將其填充在橡膠產(chǎn)品中,能使產(chǎn)品表面光滑，抗張強(qiáng)度高，抗撕裂、耐彎曲、抗龜裂，不僅產(chǎn)品性能比普通碳酸鈣大幅度提高，還可以增容降低成本。粒經(jīng)小于20nm的碳酸鈣，其補(bǔ)強(qiáng)作用與白炭黑相當(dāng)。
納米氧化鋅不僅提高橡膠制品機(jī)械性能，其用量比普通氧化鋅節(jié)約30%—50%。另外，納米粘土、納米三氧化二鋁、納米二氧化鈦等在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用也有所進(jìn)展。因此，大力推動(dòng)納米材料在傳統(tǒng)橡膠工業(yè)中的應(yīng)用意義重大。
低滾動(dòng)阻力炭黑是世界炭黑生產(chǎn)技術(shù)的一大突破，應(yīng)用在輪胎上，可以降低滾動(dòng)阻力10%左右，節(jié)油2%-3%，并可降低輪胎生熱，延長(zhǎng)使用壽命。
信息化技術(shù)的應(yīng)用
《第三次工業(yè)革命》一書作者杰里米•里夫金（Jeremy Rifkin）認(rèn)為，第三次工業(yè)革命為可再生能源+互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將在21世紀(jì)從根本上改變?nèi)藗兊纳詈凸ぷ鳌Ｖ圃鞓I(yè)數(shù)字化將引領(lǐng)第三次工業(yè)革命，智能軟件、新材料、靈敏機(jī)器人、新的制造方法及一系列基于網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)服務(wù)將形成合力，產(chǎn)生足以改變經(jīng)濟(jì)社會(huì)進(jìn)程的巨大力量。可以肯定，第三次工業(yè)革命的靈魂是信息化。
信息化技術(shù)已經(jīng)強(qiáng)有力的改變著傳統(tǒng)橡膠工業(yè)，它廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、檢測(cè)以及營(yíng)銷等方面，取得了令人矚目的進(jìn)展。用電腦指揮生產(chǎn)、控制工藝、計(jì)算數(shù)據(jù)、處理結(jié)果、存儲(chǔ)信息、聯(lián)網(wǎng)通訊、分析設(shè)計(jì)、監(jiān)視報(bào)警等，在現(xiàn)代化的橡膠廠內(nèi)無(wú)處不在，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量。
產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝控制等電腦化 FEA(有限元分析)法設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，如應(yīng)用于輪胎，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建模、測(cè)試等大大簡(jiǎn)化，從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間和生產(chǎn)周期。另外，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電腦化的系統(tǒng)還有，密煉機(jī)微機(jī)智能控制系統(tǒng)、輪胎胎面纏繞機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、輪胎硫化計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、輪胎成品計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、數(shù)字化鞋業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)（制鞋業(yè)CAD/CAM集成技術(shù)）等。
輪胎企業(yè)信息化管理系統(tǒng) 很多軟件公司與輪胎企業(yè)結(jié)合，致力于輪胎企業(yè)全方位信息化管理，開發(fā)了多種能滿足企業(yè)內(nèi)外部各層次、各部門資源信息管理需要的平臺(tái)。如軟控歷經(jīng)十年，開發(fā)完成輪胎企業(yè)“操作系統(tǒng)”——MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)、工廠、車間、工序、機(jī)臺(tái)、銷售、物流、市場(chǎng)信息化的集成管理和控制，創(chuàng)造了輪胎產(chǎn)業(yè)的一種新型管理模式。信息化的作用不僅是實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益和企業(yè)的利潤(rùn)，更大的作用在于提高了企業(yè)和操作人員的素質(zhì)，提高了整個(gè)社會(huì)的素質(zhì)。信息技術(shù)不僅正在改造和提升輪胎行業(yè)，而且正在創(chuàng)造一個(gè)全新的輪胎行業(yè)。
銷售方式電子商務(wù)化（電商） 電子商務(wù)是一種全新商務(wù)形式，它作為經(jīng)濟(jì)全球化和信息網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)物，無(wú)疑代表著未來(lái)貿(mào)易方式的發(fā)展方向。橡膠工業(yè)也不例外，世界著名橡膠企業(yè)無(wú)不充分利用國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)等，進(jìn)行品牌宣傳、物流控制、原材料采購(gòu)和產(chǎn)品銷售以及用戶服務(wù)。美國(guó)通過互聯(lián)網(wǎng)銷售的輪胎占其銷售總額的20%左右。電子商務(wù)在橡膠工業(yè)的應(yīng)用必將徹底改變傳統(tǒng)的營(yíng)銷方式，將有力的降低企業(yè)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。如海寧中國(guó)輪胎城采取電商與傳統(tǒng)代銷相結(jié)合，集倉(cāng)儲(chǔ)、物流、結(jié)算、售后服務(wù)為一體，是一種全新的現(xiàn)代輪胎銷售模式，具有潛在的發(fā)展前途。
光機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用
目前、橡膠工業(yè)仍是手工操作比較多的一個(gè)產(chǎn)業(yè)，特別是輪胎、膠鞋等部件比較多的產(chǎn)品，僅成型就有十幾道工序，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，嚴(yán)重影響了橡膠工業(yè)的發(fā)展。工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都把橡膠產(chǎn)品的成型工序?yàn)橹攸c(diǎn)，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、光機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)，在自動(dòng)化生產(chǎn)方面取得了重大進(jìn)展。
現(xiàn)在世界上約有1000萬(wàn)個(gè)機(jī)器人，其中工業(yè)機(jī)器人100萬(wàn)個(gè)，主要在日本、德國(guó)和美國(guó)工作。機(jī)器人的市場(chǎng)產(chǎn)值近200億美元，預(yù)計(jì)發(fā)展到2025年將達(dá)到570億美元。2010年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的年裝機(jī)量為8500臺(tái)，預(yù)計(jì)到2013年達(dá)到16500臺(tái)。2011年，中國(guó)機(jī)器人的保有量已達(dá)到17萬(wàn)臺(tái),未來(lái)可能突破100萬(wàn)臺(tái)。
工業(yè)機(jī)器人主要特點(diǎn)是擅長(zhǎng)于重復(fù)特定的工作程序，特別適合于橡膠產(chǎn)品成型工序，不僅能提高生產(chǎn)效率，降低成本，而且能提高產(chǎn)品質(zhì)量。國(guó)外著名橡膠公司都很重視機(jī)器人在橡膠產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用。如米其林、固特異、倍耐力、普利司通、大陸等公司已在輪胎生產(chǎn)中普遍應(yīng)用。日本東海公司的減震橡膠生產(chǎn)廠基本上實(shí)現(xiàn)無(wú)人生產(chǎn)，大部分工序由機(jī)器人承擔(dān)。
軟控科捷機(jī)器人公司開發(fā)成功多項(xiàng)應(yīng)用機(jī)器人的輪胎生產(chǎn)工序生產(chǎn)線，巨輪模具已經(jīng)開發(fā)成功應(yīng)用機(jī)器人制造輪胎模具和液壓輪胎硫化機(jī)機(jī)器人操作。
機(jī)器人生產(chǎn)的成本不會(huì)增加，只需維護(hù)費(fèi)用，相對(duì)中國(guó)勞動(dòng)力不斷上漲的趨勢(shì)，自動(dòng)化的成本是可控的。中國(guó)作為一個(gè)制造業(yè)國(guó)家，遠(yuǎn)期目標(biāo)不能建立在勞動(dòng)力價(jià)格優(yōu)勢(shì)之上，不僅因?yàn)槠渌l(fā)展中國(guó)家也在打這張牌，而且中國(guó)的生產(chǎn)成本也會(huì)逐漸上升。更重要的是，新興的數(shù)字化制造業(yè)不需要大量勞動(dòng)力在車間進(jìn)行密集型生產(chǎn)，意味著廉價(jià)勞動(dòng)力算不上一個(gè)特別顯著的優(yōu)勢(shì)。
典型的光機(jī)電一體化技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)在橡膠工業(yè)的應(yīng)用實(shí)例如：全自動(dòng)化輪胎生產(chǎn)線，膠管、密封條等成型、硫化連續(xù)生產(chǎn)線，全自動(dòng)高精密橡膠制品生產(chǎn)線，電子輻照預(yù)硫化輪胎膠片生產(chǎn)線。