2012-11-30 來源:中國聚合物網(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是耐熱性和動態(tài)疲勞性等較差，從而影響了其應(yīng)用范圍的擴大，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，愈來愈多的橡膠界專家針對其耐溫性、耐動態(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，一種完全能取代橡膠的高性能熱塑性彈性體一定會出現(xiàn)，屆時，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單的液相加工，砍去了笨重龐大的工藝加工設(shè)備，大大簡化了加工工藝，使材料混合、成型、硫化實現(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，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)萬噸級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、高強力人造絲和各種短纖維，向高強力、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。同時芳綸在齒形帶和運輸帶中也開始了應(yīng)用，提高了帶體強度和使用壽命。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)品用骨架材料升級換代。
橡膠助劑 橡膠助劑包括硫化助劑、防護助劑、補強填充劑、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。橡膠補強助劑重要的發(fā)展趨勢是向納米材料發(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2015年全球白炭黑消耗量將達(dá)到210萬噸，我國將達(dá)到120萬噸。
納米碳酸鈣是少數(shù)幾種實現(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，其補強作用與白炭黑相當(dāng)。
納米氧化鋅不僅提高橡膠制品機械性能，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，可以降低滾動阻力10%左右，節(jié)油2%-3%，并可降低輪胎生熱，延長使用壽命。
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�。制造業(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)濟社會進(jìn)程的巨大力量�？梢钥隙ǎ谌喂I(yè)革命的靈魂是信息化。
信息化技術(shù)已經(jīng)強有力的改變著傳統(tǒng)橡膠工業(yè)，它廣泛應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、管理、檢測以及營銷等方面，取得了令人矚目的進(jìn)展。用電腦指揮生產(chǎn)、控制工藝、計算數(shù)據(jù)、處理結(jié)果、存儲信息、聯(lián)網(wǎng)通訊、分析設(shè)計、監(jiān)視報警等，在現(xiàn)代化的橡膠廠內(nèi)無處不在，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量。
產(chǎn)品設(shè)計、工藝控制等電腦化 FEA(有限元分析)法設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，如應(yīng)用于輪胎，將結(jié)構(gòu)設(shè)計、建模、測試等大大簡化，從而縮短了產(chǎn)品開發(fā)時間和生產(chǎn)周期。另外，已經(jīng)實現(xiàn)電腦化的系統(tǒng)還有，密煉機微機智能控制系統(tǒng)、輪胎胎面纏繞機數(shù)控系統(tǒng)、輪胎硫化計算機自動控制系統(tǒng)、輪胎成品計算機管理系統(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。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)，實現(xiàn)了企業(yè)、工廠、車間、工序、機臺、銷售、物流、市場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現(xiàn)了社會效益和企業(yè)的利潤，更大的作用在于提高了企業(yè)和操作人員的素質(zhì)，提高了整個社會的素質(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)濟全球化和信息網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)物，無疑代表著未來貿(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)無不充分利用國際互聯(lián)網(wǎng)等，進(jìn)行品牌宣傳、物流控制、原材料采購和產(chǎn)品銷售以及用戶服務(wù)。美國通過互聯(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)的營銷方式，將有力的降低企業(yè)成本，提高經(jīng)濟效益。如海寧中國輪胎城采取電商與傳統(tǒng)代銷相結(jié)合，集倉儲、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。
光機電一體化技術(shù)和機器人技術(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，勞動強度大，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)國家都把橡膠產(chǎn)品的成型工序為重點，通過計算機技術(shù)、光機電一體化技術(shù)和機器人技術(shù)，在自動化生產(chǎn)方面取得了重大進(jìn)展。
現(xiàn)在世界上約有1000萬個機器人，其中工業(yè)機器人100萬個，主要在日本、德國和美國工作。機器人的市場產(chǎn)值近200億美元，預(yù)計發(fā)展到2025年將達(dá)到570億美元。2010年中國工業(yè)機器人的年裝機量為8500臺，預(yù)計到2013年達(dá)到16500臺。2011年，中國機器人的保有量已達(dá)到17萬臺,未來可能突破100萬臺。
工業(yè)機器人主要特點是擅長于重復(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。國外著名橡膠公司都很重視機器人在橡膠產(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)廠基本上實現(xiàn)無人生產(chǎn)，大部分工序由機器人承擔(dān)。
軟控科捷機器人公司開發(fā)成功多項應(yīng)用機器人的輪胎生產(chǎn)工序生產(chǎn)線，巨輪模具已經(jīng)開發(fā)成功應(yīng)用機器人制造輪胎模具和液壓輪胎硫化機機器人操作。
機器人生產(chǎn)的成本不會增加，只需維護費用，相對中國勞動力不斷上漲的趨勢，自動化的成本是可控的。中國作為一個制造業(yè)國家，遠(yuǎn)期目標(biāo)不能建立在勞動力價格優(yōu)勢之上，不僅因為其他發(fā)展中國家也在打這張牌，而且中國的生產(chǎn)成本也會逐漸上升。更重要的是，新興的數(shù)字化制造業(yè)不需要大量勞動力在車間進(jìn)行密集型生產(chǎn)，意味著廉價勞動力算不上一個特別顯著的優(yōu)勢。
典型的光機電一體化技術(shù)和機器人技術(shù)在橡膠工業(yè)的應(yīng)用實例如：全自動化輪胎生產(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。