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21世紀世界橡膠工業發展趨勢

2018-03-26 09:42:38 AM

1、新原材料的開發。目前在橡膠工業中,輪胎對天然橡膠的依賴性依然很大,使用比例在不斷回升;而工業製品則是天然橡膠不斷減少,樹脂用量明顯增加,因而急需開發新一代能滿足上述要求的合成橡膠。 


1) 開發一種能完全取代天然橡膠的合成橡膠。由於高分子設計技術取得了突破性進展,現已出現了可調分 子量的溶聚丁苯橡膠,並成功地用在了輪胎上,實現了輪胎材料的又一次革命。這種橡膠的產量正不斷擴 大,將來有可能超過傳統的丁苯橡膠。有的科學家又在重新致力於新的合成天然橡膠研究,以打破天然橡膠 的壟斷地位。


2) 熱塑彈性體(TPE)。熱塑彈性體(TPE)同時兼具橡膠的物理機械性能和塑料工藝加工的雙重性格,是 完全改性的新一代合成橡膠,已開始取代一部分傳統合成橡膠,發展前景看好。目前,全球熱塑彈性體的產銷量已超過1.2×106t,占橡膠產銷量的8%以上,現在,許多工業製品以及膠鞋等都開始大量使用TPE材料, 每年以7%~8%速度飛快發展,2010年可達2.5×106t以上。


TPE使橡膠製品生產工藝大為簡化,廢料可以回收利用,又能減少混煉電能,已成為取代傳統橡膠的理想材 料。最大缺點是耐熱性低,一般不超過80℃~100℃,滯後損失也大,因而擴大發展受到較大限製。


3) 液體橡膠。液體橡膠是革新橡膠工業工藝最根本的途徑。它使複雜耗能的固相加工改為簡短的液相加工,省去了笨重龐大的工藝加工設備,大大簡化了成型工序,使材料混合與成型硫化實現一體化。


液體橡膠中最引人注目的是聚氨酯彈性體,產量已達100多萬噸,其中鞋類和微孔彈性泡沫材料分別耗用30多 萬噸,彈力纖維1×105t。現已成功地用在膠帶、膠管、膠輥等不少橡膠製品上。近年來,人們用其大量生產 自行車胎、實心胎、工業輪胎及農用輪胎等慢速輪胎。它們經久耐用,並可著成各種顏色,改變傳統橡膠製 品多年黑色一貫製局麵。缺點是成本價格始終降不下來,作為骨架用時的機械強度還無法同纖維材料相比。


4) 利用高強度橡膠加入新的剛性大的補強填料,以達不用纖維骨架的目的。這也是當今橡膠工業研究開發的又一方向。它的好處是,可以充分利用現有生產設備,使產品結構簡化,降低成本,提高競爭能力。類似的研究還有:保持有規律構性、采用交互聚合、光聚合等高新技術的延伸結晶性橡膠等等。


2、新工藝的開發。當前橡膠工業新工藝的開發研究,主要集中在成型和硫化上麵。在成型方麵,著重解決減 少工序和精密加工問題。研究實施壓延、壓出精密化、材料複合化,進而做到成型簡易化和一體化。例如轎 車輪胎、編織膠管、鋼繩運輸帶的成型自動生產線。硫化方麵的研究方向是,設法與成型聯動結合,實施成 型、硫化上下工序一體化、連續化。現已實現的有膠管、膠帶、避孕套、手套自動生產線。新工藝開發的主要措施方向為:


(a)用PLC、CPU控製全過程,實現橡膠加工計算機化、設備自動化、產品高精度化、生產調控自由化。


(b)用射線硫化、微波硫化、油載體硫化以及超聲預加熱硫化等方式,縮短硫化時間,改進產品質量性能。


(c)通過電機高性能化、傳動機構高效化,使橡膠加工機械進一步自動化、小型化和功能化,逐步達到省資源、省場地的目的。(d)使用小型傳感技術、激光技術、IT技術等檢查膠料、半成品和製成品的質量規格、外觀缺陷,檢測現場生產環境,監測生產線安全和事故報警。


具體到橡膠產品來說:


(a)輪胎生產技術的要點是以成型為中心,實現部分自動化和精密化,並在進一步降 低成本的基礎上,使輪胎更趨高性能化、結構簡單化和輕量化。


(b)運輸帶和傳動帶以工藝機械化為方向, 達到省力、省人的目的,力爭壓延、成型、硫化聯動化,並通過使用高性能、多功能材料簡化產品結構, 降低成本,達到環保節能的要求。


(c)對膠管來說,小口徑膠管(5~50mm)主要是實現從膠料混煉到成型乃至硫化全過程的生產一條龍,大口徑膠管(200~900mm)是設法擺脫手工作業,減輕勞動強度和提高生產效 率。


(d)膠布和其它大型工業製品(如膠輥、護舷、抗震器件等)是通過機械化流水、機械手操作,以節省人力和提高效率;通過推行係統控製和仿真技術,使質量的均一可靠性和使用壽命得到保證。


總之,世界橡膠工業的生產技術是向著兩極的方向發展。一方麵是追求低成本化(包括提高生產效率,使用廉價原材料),使產品結構簡易化、工藝直流化;另一方麵是進一步走向高性能化(包括提高特性,增加功能),減少不均一性差異,使質量得到徹底保證。歸納起來即:提質降耗,高性能低成本。


展望混煉的新工藝,出路在於橡膠新材料的出現和現有材料形態的改變。例如:


(a)開發新的液體橡膠,采 用液體混合方法;


(b)研究新的粉末橡膠,改用粉體混合方法;


(c)預先在天然橡膠園、合成橡膠生產廠內,在乳膠狀態濕法製成煉膠,再進行混煉;


(d)配合劑事先造粒,使之易於均勻分散,縮短混煉時間,提高膠料質量;


(e)使用相溶化劑,改善橡膠、塑料混合的相溶性,改進炭黑與聚合物的結合性,使混煉質量均勻;


(f)使乳膠混合方法(膠體磨、球磨機)擴大利用在橡膠工業上,擴展納米材料的應用。


3、新產品的開發。21世紀橡膠工業新產品的開發,大體上朝著以下幾個方麵發展:一是換代範圍迅速擴大; 二是更新速度日趨加快;三是技術含量不斷提高;四是功能特性日臻齊全。產品結構呈現出調整改革的局麵。


1)環保型產品。開發環保型橡膠產品已成為21世紀橡膠工業技術發展的重中之重。例如,減少廢氣排放的 低燃料輪胎,乘座舒適的低噪聲輪胎,保持生態環境的綠色輪胎,防止物料飛揚的封閉式輸送帶,阻止石油 海上汙染擴散的攔油柵,以及高速公路、建築構築物減少噪音擴散的隔音板等。


2)安全型產品。現已成為橡膠工業技術開發的新方向。如保護司機的汽車安全氣囊,輪胎出現爆破後仍可 繼續行駛的安全輪胎,控製井下火災的自動停機阻燃輸送帶、阻燃膠管和導風筒及電工用的各類絕緣用品。


3)節能型產品。重點發展的有節油輪胎、節能帶、農田灌溉節水膠管、保水地膜膠片,以及其它節油、節 電、節水用的製品等。


4)高性能產品。高性能化是橡膠工業產品升級換代的重要標誌。輪胎方麵最受推崇的為高速抗濕滑、行駛 低滾動阻力和無噪聲振動三位一體的高性能輪胎、智能輪胎。膠帶方麵有無聲高速帶、無級變速帶;膠管方 麵有高脈衝膠管、超高壓膠管,以及其它高性能橡膠產品等。


5)多功能型產品。除了前已提到的功能性材料之外,作為製品還有膠鞋、避孕套等一係列生活用橡膠製 品。已開發的有:除膠鞋外現已從日常生活必用品、勞保用品、體育用品正迅速向旅遊休閑品、時裝藝術 品、醫療保健品、運動競技品方向發展。新近開發的品種如磁熱保健鞋、加藥醫療鞋、靜電避雷鞋、紅外保 溫鞋、充流體運動鞋、氣墊鞋、計算機跑鞋、夜光鞋、行水鞋、音樂鞋、飛行鞋等等,品種樣式達千種之 多。避孕套方麵,隨著全世界性病、愛滋病的泛濫,控製世界人口和計劃生育的深入,各種新品種避孕套不 斷湧現,並出現了女用避孕套。


6)高附加值產品。主要是技術含量很高的一些高新技術橡膠材料,主要有:感光橡膠、導電橡膠、磁性橡 膠、親水橡膠、形狀記憶橡膠、生體橡膠,其種類可達20多種以上,並且還在繼續開發新的多功能性橡膠。


7)新領域橡膠產品。橡膠工業產品在建築、海洋、沙漠開發中的發展潛力很大,今後將會不斷擴大。


建築領域發展最快的有抗震橡膠。已從原來國家要害部門、指揮係統迅速擴大到高層民用建築、公用建築, 產品日漸大型化。還有在鋪路瀝青中摻入SBS橡膠或硫化膠粉,在混凝土水泥中混入乳膠、微細膠粉等。


海洋開發領域主要是各類探測、鑽探及采油、輸油等用的巨型膠管,最大的直徑已超過1m。沙漠領域除沙漠輪胎之外,還有更多防沙、保水橡膠器材正在開發。


4、現有傳統產品的低成本化開發。世界各國的橡膠工業都在努力通過不斷降低成本來維持生產,保持最低的 利潤。


(a)研究使用廉價、易得、體輕的原材料;


(b)優化設計,簡化產品結構;


(c)減少工序,提高生 產效率;


(d)減少工藝損耗,節約原材料;


(e)加強科學管理,提高產品合格率;


(f)產品輕巧化、小型化、長壽化。


總之,對現有生產產品逐步實現低成本化,也是技術開發工作的一個重要方向,今後橡膠工業將加快淘汰落 後的、無利虧損以及沒有競爭力的產品及耗能大、汙染嚴重、沒有發展前途的老產品。市場上多年嚴重飽和的斜交胎、平型傳動帶、夾布膠管等產品,將逐步退出曆史舞台。


對我國眾多的老橡膠企業來說,必須要不斷地改進設計技術、製造技術,尤其是管理計劃和使用技術,產品 在市場上才有競爭力。


5、生產廢料回收和廢舊橡膠物資再生利用的開發。為適應21世紀的要求,解決當前社會環境汙染和現有資源 不足的嚴重問題,各國橡膠工業對生產過程中產生的廢料回收和廢舊橡膠製品的再生利用都十分重視,展開了一係列開發研究。


一是對橡膠工業生產中出現的各種廢料采取下列一些措施:


(a)研究設計不產生廢料的工藝;


(b)對不可避免出現的廢料,設法做到100%的回收利用;


(c)廣泛使用焦燒防止劑,控製煉膠、壓延、壓出工藝出現自硫膠。對偶爾產生的自硫膠用新的化學塑解劑塑化,加工成返回膠使用;


(d)對硫化過程中出現的邊角廢料 和廢品全部實現再生利用,製成簡易再生膠或作為熱能燃料利用。


二是大力回收利用社會上的廢舊橡膠物資。目前,在輪胎方麵主要有:


(a)原形利用。有同等使用價值的,製成翻新輪胎。有別種使用價值的供做非機動車輛、漁礁、交通標誌等 其它用途。


(b)材料利用。研究用各種機械粉碎法、化學活性法、生物分解法加工製成各類厘米級的膠塊, 毫米級的膠粒以及微米級的膠粉。分別用於體育場館、田徑跑道,橡膠工業用的再生膠和活性膠粉,塑料改性,建築用鋪裝材料、防水材料、水泥改性材料,還有農業上的植物保水劑、土壤疏鬆劑等。


(c)熱能利 用。將廢舊橡膠燃燒或熱裂解、除利用其熱能外,回收分解油、炭黑及金屬等多種有用物質。總之,未來的 橡膠工業將向著沒有廢料、不產生汙染、資源能循環利用的方向發展。