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绿色制造推动我国橡胶工业新发展

作者:集团公司来源:集团公司 浏览次数: 日期:2013年4月17日 14:26

摘要:

 

 

  中国化工信息周刊2013年第3期 中国橡胶工业协会 许春华

  绿色制造 势在必行          

  “十二五”是我国橡胶工业成为世界强国的关键时期,根据当前情况分析,我国“十二五”期间橡胶工业整体发展速度将有所下降,但保持平稳较快发展的目标不会变。预计“十二五”末与“十一五”末相比,全行业工业总产值将翻一番,达到1.2万亿元,年平均增长15%,全行业生胶消耗量增长35%,达到950万吨,年平均增长7%,轮胎等产品产量平均增长将超过7%,子午化率达到90%。轮胎等主要产品的综合能耗比目前下降20%左右,废旧轮胎的利用率由目前的85%提高到95%。“十二五”期间,要以科学发展、低碳经济为指导,切实转变经济增长方式,提高产品生产集中度,并调整产品出口结构,努力提高橡胶产品的国际竞争力,坚定不移地实施橡胶工业强国战略。  

  汽车工业发展是我国轮胎工业发展的巨大推动力,2012年我国汽车销量约1930万辆,增长4.3%左右;轮胎总产量约4.83亿条,同比增长6%左右,子午化率达到89%。预计2020年之前我国将生产500万辆电力和混合驱动车辆等新能源汽车。随着我国汽车工业产品结构调整,特别是新能源汽车的开发将大大带动我国绿色轮胎、节能环保轮胎等新结构轮胎的开发。同时,交通运输业、航天、航空及高速公路、高铁事业的发展必将给我国高性能橡胶制品的发展带来新的生机。2011年,我国高速公路全长8.5万公里,2012年预计为9.6万公里,“十二五”末预计达到10.8万公里,接近世界领先水平。我国目前铁路总里程9.6万公里,“十二五”末高铁总里程将达1.8万公里,我国已成为世界上高铁运营里程最长,在建规模最大的国家。       

  1992年法国米其林率先开发了绿色轮胎(Silica greem tyre),这是全球轮胎工业的又一次重大革命。绿色轮胎是填充大量白炭黑的轮胎,它的最主要特点是降低轮胎滚动阻力20%~30%,节省燃油(0.5L/100km)约5%~7%,降低二氧化碳排放1.2kg/km。据测算,如果全球的汽车都使用绿色轮胎,每年可节省200亿升汽油,减少5000万吨二氧化碳排放。一辆车如果每年行驶12500公里,可节省燃油约为100欧元(约合1000元人民币)。  

  欧盟数据表明;全球18%二氧化碳排放与道路交通有关,24%道路车辆二氧化碳排放与轮胎有关,同时汽车20%~30%燃油油耗与轮胎有关。因此轮胎的绿色化更显重要。2012年欧盟《1222/200G/EG》法规提出了全面实施轮胎标签法的要求,对绿色轮胎的生产和使用产生了巨大推动力。目前,美国、日本、韩国、巴西等均提出了实行标签法的动议,我国也积极组织力量制定相关标准、制定中国绿色轮胎的产业化法规、推动轮胎试验场建设。我国轮胎制造业应抓住这一契机,加大绿色轮胎的技术开发力度,努力实现绿色制造,推动我国轮胎业的技术进步。据报道,我国目前行驶的轮胎如全部采用绿色轮胎每年可节油41万吨,带来近30亿元的经济效益,减少二氧化碳排放300万吨以上。  

  从2012年世界轮胎75强排名中可见,虽然我国大陆轮胎企业占了27家,但27家的销售额总计209.5亿美元,不如日本普利司通(284.5亿美元)和法国米其林(225.15亿美元)独家的销售额。美国早先也有120多家轮胎企业,但经过几十年的拼杀和整合至上世纪八十年代仅缩减至六、七家,而汽车工业从当时的3000多家仅存目前的三大巨头。因此,我国轮胎工业应提高产品集中度,实现企业间的重组联合,形成重拳出击,才能提高轮胎产品的国际竞争力。轮胎企业近年来多次在国际贸易中受到冲击,也是值得思考的问题。2012年9月26日美国对我国轮胎的特保案三年期满,中国轮胎能否有效杀回美国市场尚需考察。

  坚持绿色化工 调整原材料产品结构  

  开发绿色原材料发展绿色化工是近年来我国橡胶工业的重大战略措施,已取得丰硕成果。  

  1. 新型合成橡胶  

  2011年我国合成橡胶消耗量370万吨,超过天胶。由于我国天胶资源不足,75%以上需依靠进口,因此与天胶结构相似的异戊橡胶成为合成橡胶的重要增长点,预计在未来几年内我国将成为异戊橡胶的主要增长区,提高产能30余万吨。  

  以钕为催化体系的稀土顺丁橡胶具有分子量分布窄、结构规整度高、支化度最少的特点,具有优良的物理机械性能和低滚动阻力,非常适合绿色轮胎胎面胶,德国朗盛公司正在新加坡建设全球最大的稀土顺丁橡胶装置。我国应加紧开发,并加快产业化步伐。  集成橡胶是以苯乙烯、丁二烯和异戊二烯为原料,通过分子设计合成制得的嵌段SIBR,该胶具有良好的缩合性能,可以很好地替代多胶共混的材料,解决轮胎产品的磨耗、滚动阻力、湿滑性能的综合平衡。我国燕山石化公司已开发成功,待进一步扩大规模。  

  热塑性弹性体是新兴的高分子材料,在全球发展速度很快,其中以SBS为代表的苯乙烯类热塑性弹性体产销量最大,目前进入了稳定发展时期。我国热塑性弹性体产量约占全球30%左右,在各类制品中有广泛应用。由北京化工大学和山东道恩公司开发的采用新型催化剂和动态硫化技术制备的TPV产品,获国家科技发明二等奖。TPV具有优异的耐疲劳性能,远超过普通橡胶,可替代热交联橡胶制造形状复杂的弹性体制品。  

  聚氨酯轮胎胎面胶具有高耐磨性、抗刺扎性和低滚动阻力等特点,可用浇注方法成型,大大节省能耗,是制造绿色轮胎胎面胶的优良材料。该成果于2009年通过技术鉴定,已在国内建成40万条聚氨酯胎面胶的子午线轮胎生产线,“十二五”期间应大力推广应用。  

  2. 环保橡胶助剂  

目前,我国橡胶助剂的产量已超过全球的60%,“十一五”期间在国家科技支撑政策的带动下,绿色橡胶助剂产品已超过90%,橡胶助剂的清洁生产技术取得突破。“十二五”期间,我国橡胶助剂将继续贯彻“坚持科技进步,以环保、安全、节能为中心发展绿色化工”的方针,向全面实现零排放的目标前进。  

(1)以NS替代会产生亚硝胺的NOBS的大品种替代已全面获得推广,但有部分会产生亚硝胺的促进剂在“十二五”期间应逐步被替代,它们主要是TMTD等秋兰姆产品和二硫代氨基甲酸盐产品,现有总产量约2万吨,目前替代品TBzTD和ZBEC等已经开发成功,今后通过进一步降低成本将不断扩大替代份额。  

(2)以DBD替代五氯硫酚类塑解剂已成为发展方向,目前五氯硫酚类塑解剂Sj-103类产品产量已不足3000吨。  

(3)间苯二酚类橡胶助剂的清洁工艺尚待加强开发,以控制间苯二酚的环境污染。  

(4)促进剂D是对白炭黑胶料起重要作用的产品,其用量随着白炭黑应用的扩大而不断增加,但其生产过程中间产物的清洁生产技术应引起充分重视。  

(5)促进剂M的溶剂法精制工艺及其他促进剂的氧气氧化工艺在“十二五”期间应完善和推广。 

  另外,应进一步加强多功能橡胶助剂的开发;加大环保芳烃油的开发;耐黄变的环保橡胶助剂仍有开发空间。  

  目前,我国大型橡胶助剂企业基本已通过欧盟REACH法规的论证,我国橡胶助剂出口结构将得到进一步调整。 

 3. 白炭黑及白炭黑分散剂 

 白炭黑与绿色轮胎是不可分割的概念,且白炭黑在橡胶助剂中的分散性与胶料的磨耗性能成线性关系。预计“十二五”末全球的白炭黑消耗量将达210万吨,届时中国白炭黑需求将达120万吨,成为全世界生产和消耗白炭黑的大国。随着高分散、易分散白炭黑的开发以及白炭黑分散剂如AT-BTK、HST、XT280等的开发应用,白炭黑在100份橡胶中的填充量可达50~80份,将大大降低轮胎的滚动阻力,有力地推动绿色轮胎的发展。 

 4. 高性能骨架材料  

“十二五”期间要加快实现高性能芳纶材料的产业化生产和应用,其应用于轮胎和同步带、齿形带及输送带具有显著的轻量化效果,可大大降低轮胎滚动阻力;加大开发超高强度和不同结构钢帘线及超高强度胎圈钢丝的力度,有效降低钢丝骨架材料在轮胎中的用量,达到轻量化、高性能化效果,降低轮胎滚动阻力;推动高模低收缩聚酯骨架材料的升级换代,包括PEN的开发;开发BPO短纤维/橡胶复合材料,满足高性能橡胶制品的需求;促进超高分子聚乙烯材料在橡胶工业中的应用开发,以及纤维和钢丝骨架材料清洁生产工艺技术的开发。           

  坚持节能降耗 实现绿色制造 

 在橡胶胶料加工过程中,混炼是最关键的工序,也是橡胶加工中能耗最高的工序,占轮胎生产过程全部能耗的40%。但目前橡胶工业仍沿用能耗高、流程长、环保差的机械干炼法,制造每吨混炼胶耗电约400度,年耗电平均达50亿度,约合人民币近40亿元。因此,混炼工艺的创新改造、节能混炼材料和工艺的开发成为橡胶行业中节能措施的重中之重。混炼工艺的创新主要体现在间歇法混炼向连续法混炼工艺的发展,其中低温一次法混炼和湿法混炼技术是发展前景最好、节能效果最显著的技术,其他还有串联式密炼机、螺杆挤出等混炼技术。  

  1.低温一次法连续混炼工艺  

  该工艺利用开炼机炼胶温度低、炭黑分散度高的优点,将传统的密炼机高温混炼排胶后经冷却停放再次投入密炼机多次反复的加工工艺改造为在多台并联开炼机上连续低温混炼、加硫等全部炼胶过程一次性完成,可以取消传统炼胶工艺中40%以上用于加热冷却的无用功能源消耗和无效工作时间,物理机械性能平均提高10%~15%,并可显著提高产品使用寿命。该技术较传统的多段胶料高温密炼工艺可减少能耗30%,提高生产效率2倍以上。目前,我国三角轮胎、软控股份、华工百川、八一轮胎和北京万向新元等企业已经具备了提供成套装备的能力。  

  2. 湿法节能混炼技术 

  该技术是指将炭黑、白炭黑填料制成水分散体后与胶乳高速混合,然后共混干燥制得湿法混炼胶,其关键技术是白炭黑分散体的制备和改性及与胶乳的共沉技术。该工艺使橡胶中添加大量白炭黑成为可能,对绿色轮胎的发展具有重要意义。同时,该湿法炼胶实现了连续混炼过程,简化了混炼程序、减少了混炼设备、能源和劳动力投入,因此大大降低了混炼成本;无需处理游离白炭黑,也减少了粉尘排放,环保效益显著。据试验,湿法炼胶节能效果超过30%。目前该项技术仅美国卡博特公司形成专利,且局限于炭黑胶料,并被米其林公司买断。我国国家轮胎工艺控制工程技术研究中心、华南理工大学、杭州中策橡胶、华南轮胎、赛轮股份、杭州安宝麟峰新材料、北京万汇一方等企业都在积极开发此项技术,特别是在全球范围内首次开发了白炭黑湿法混炼胶,为提高绿色轮胎中白炭黑填充量提供了良好途径,该技术可望实现产业化。 

 3. 提高自动化、信息化和管理精细化水平  

  ⑴轮胎全生命周期控制系统   

  我国轮胎工业的信息化改造已引起全行业的关注,通过建立信息化系统检测轮胎生产全过程的信息和技术状况,大大提高了工艺执行率,对轮胎的绿色制造、质量改进提出依据,并有利于对轮胎使用过程中出现的问题进行有效的技术和责任分析。目前该项技术由软控股份开发成功,并在赛轮和相关企业获得应用。“十二五”期间,应加大该技术的推广应用,势必对橡胶工业的发展起重要推动作用。  

  ⑵开发节能设备,提高自动化水平   

  经过几十年的发展,我国已成为世界橡机制造大国,并逐步进入世界强国的行列,具备生产子午线轮胎成套设备和成品检测的能力,并在西方市场和世界知名企业中占据稳定的市场地位。我国橡机装备的新进展体现在数字化、信息化、自动化水平的不断提高,先进技术装备充分考虑节能降耗的原则,产生显著的社会效益和经济效益。  

  我国是再生胶生产大国,2011年再生胶的产量约300万吨,成为橡胶资源的重要补充。这个成就的取得与我国再生胶行业坚持科技创新,开发和制造了大量自动化生产设备建成自动化成套生产线是分不开的,使我国再生胶产品总体能耗下降20%。特别是由青岛科技大学开发的低温热解设备生产线,为我国废旧橡胶再生利用发展循环经济开辟了新的途径。  

  ⑶实现精细化管理 创造效益  

 在大力提倡节能减排、实现低碳经济的大环境下,开发、应用、推广节能措施,减少橡胶制品生产过程中的能量消耗,充分实现水资源和废旧资源的综合利用,发展循环经济,将给企业带来巨大的经济效益。如炭黑行业的尾气综合利用技术,环保再生胶生产工艺技术,钢帘线生产企业拉拔工艺的改造及生产过程中冷却水、过热水和蒸汽资源的综合利用已经在行业中产生重大影响。  

“十二五”期间,橡胶生产企业要不断通过精细化管理,将节约资源、节约能源、保护环境的宗旨,贯于生产、销售和回收利用的全过程,当作社会责任建立生产者责任延伸规范,为企业、为社会承担应尽的义务,节约能源、创造财富!

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