近年來，我國橡膠行業發展態勢良好，但也面臨著環境、資源、創新等方面的問題。當前，橡膠新材料、新工藝研發有哪些進展？



初級加工企業面臨環保難題



天然橡膠作為一種具有優越綜合性能的可再生天然資源，因其高彈性、高強度、高伸長率和耐磨等特點，廣泛用于國防、醫療、工業等領域。據了解，我國標膠的生產工藝按照造粒方式不同分為錘磨法、剪切法和擠壓法三種，主要的生產流程包括鮮膠乳凈化、膠乳凝固、造粒、干燥、分級、包裝。乳膠的生產則是采用濃縮離心機，去除膠水中的部分水分，達到提升干膠含量的目的。在生產橡膠的過程中，不可避免會產生加工污水，除橡膠乳清外，還有蛋白質、脂類、糖類和無機鹽類等，屬于高濃度有機污水，需深度清理。



近年來，綠色轉型的壓力促使橡膠行業技術升級和產業結構調整。“目前，我國橡膠行業還面臨很多挑戰，如行業結構布局、資源投入力度、廢橡膠綜合利用的無害化回收，其中環保型利用仍是橡膠行業發展的難點。作為重要的工業原料，橡膠在加工過程中產生的廢水和廢氣不經處理直接排放，會帶來嚴重的環境污染。”海南橡膠金橡公司黨委副書記、總經理蔡篤坤告訴期貨日報記者，在綠色經濟的號召下，橡膠行業綠色轉型發展愈發受到重視。一些頭部和實力較強的企業已經在加大資金投入，推進技術改造與規模化合并、提高生產效率、減少污染排放。而一些實力偏差的企業，本身利潤微薄，應付激烈的市場競爭已經疲憊不堪，再無更多精力去轉型升級，很可能陸續被整合甚至淘汰。



在多年的生產過程中，蔡篤坤總結了他們遇到的一些環保問題。



其一，廢氣治理效果不理想。隨著2020年對濃乳加工分公司廢水處理升級改造項目的完成，廢水處理能力和加工能力不匹配的問題基本解決，廢水處理能力和效果有了提升。相比廢水處理，廢氣處理更加困難。橡膠初加工階段排放的廢氣含有惡臭氣體，具有刺激性味道，主要排放方式為有組織排放（經過不低于15米高的排氣筒排放）和無組織排放。無組織排放的廢氣主要來源一是膠園凝膠堆放、加工、干燥及包裝過程中有機物分解的廢氣；二是用于鮮膠水原料保鮮的氨氣揮發；三是凝固劑的輔助原料如甲酸、硫酸溶液的揮發；四是處理廢水產生的廢氣；五是廢水酸化、曝氣處理時產生的氣體。天然橡膠初加工原料存放、生產加工整個過程中都會產生無組織廢氣，其很難集中收集，導致治理困難。廢氣處理目前還沒有成熟的工藝和行之有效的措施，是橡膠初加工行業的難題，也成為束縛橡膠初加工行業發展的主要問題。



其二，城鎮化給橡膠加工廠環保工作帶來較大挑戰。橡膠加工廠建廠初期遠離居民區，但隨著經濟的發展，農村城鎮化后，很多居民把房子建在橡膠加工廠附近，有些居民的房子甚至與加工廠一墻之隔。由于橡膠加工整個過程中都會產生無組織廢氣，現有的廢氣處理工藝還不能有效治理這些廢氣，周邊居民受不了這種氣味，不斷環保投訴，進一步給橡膠加工廠的環保工作帶來壓力。



其三，個別橡膠加工廠環保設施改造難度較大。個別橡膠加工廠的環保設施已經經過幾輪改造，每一輪改造的施工方不盡相同，導致環保站內的設備銜接不夠緊密、布局不夠合理，提高了后續的改造難度。



環保型品種應用增長成必然



“目前，天然橡膠初加工的生產模式整體仍然相對落后，部分工廠一直延用20世紀50—60年代的傳統生產線，存在人力投入大、利潤空間小、勞動強度大、員工收入低、產品質量要求高、質量管控不精細、生產線自動化智能化程度低、現場管理復雜、生產環境較差等缺點。”蔡篤坤補充說，也有部分工廠進行了有效的優化和調整。



據他介紹，一是更新迭代生產設備，采購加工產能更高、性能更好的進口和國產離心機替代原有離心機，有效提高濃乳產品產能和產品質量；二是對雜膠生產線進行改造，實現一次壓縐便能生產合格凝標膠產品，大幅降低凝標膠加工成本；三是對初加工的關鍵設備和生產線進行自動化、智能化改造。


此外，他表示，“海南橡膠還開發了新的產品，拓展了天然橡膠的產品深度。一是研發氣象氣球專用濃乳，如近期網上熱傳的‘流浪氣球’，就是使用的氣象氣球專用濃乳；二是研發大型工程輪胎專用膠——黏土母煉膠，提高工程輪胎的抗撕裂性能；三是開發環氧膠等一系列新產品。”

“長期看來，環保型橡膠品種的應用增長是必然趨勢。”蔡篤坤稱，天然橡膠的可持續發展愈發受到重視。德國輪胎制造商大陸集團找到一種標記可持續橡膠的方法，以幫助最終用戶辨別輪胎所使用的橡膠是不是可持續來源，包括國內的玲瓏輪胎在內，越來越多的公司加入全球可持續天然橡膠平臺（GPSNR），以減輕天然橡膠產業鏈造成的一系列生態問題（土壤板結、土壤侵蝕和質量退化等）和社會問題（社區利益、勞工權益等）。由此可見，可持續天然橡膠前景廣闊。

據期貨日報記者了解，合成橡膠方面，由于合成橡膠在生產過程中產生大量的揮發性有機物，對環境污染較大，在環保監管趨嚴的背景下，近年來我國合成橡膠主流產品也在向環保型品種發展，如輪胎原料合成橡膠等向更加環保的型號過渡，使用更加環保的溶聚丁苯和充環保油的1723、1739系列、稀土順丁橡膠系列。


元宇宙可賦能橡膠工業智造升級


工業元宇宙的出現，將為橡膠工業智能制造升級提供新的思路和途徑。研發設計、線上質量檢測、遠程運維、物流倉儲、員工技能培訓等將成為工業元宇宙場景應用于橡膠工業的切入點。



“橡膠工業研發設計涉及橡膠產品、橡膠機械、配方工藝、產品測試等內容。早期，研發設計采用試錯方法，主要依靠經驗積累、技術人員傳承和反復實驗，效率很低。隨著信息化技術的發展，人們開始應用CAD/CAE/CAM輔助研發設計，提高了橡膠新產品的開發效率。”范仁德指出，在研發環節融合工業元宇宙，應用虛擬現實、仿真技術等，打造虛擬數字化樣機，通過5G實現遠程協同研發設計和實驗，可顯著縮短研發時間，大幅提升橡膠新產品、新設備的研發設計水平。不僅如此，依托元宇宙，科研人員還能進行遠程研發實驗，結合現場畫面和數據，遠程在線協同完成實驗;設計人員利用各類虛擬現實終端接入沉浸式虛擬環境，可異地協同修改設計圖紙。



“在橡膠原材料、半成品、成品等質量檢測控制環節切入工業元宇宙元素，可以大大減少維護成本，提高故障預警準確率。”范仁德說，通過在裝備和成品中集成傳感、控制、通信等功能，使設備全面聯網，可打造質量管控檢測系統，實現裝備在線狀態監控。通過虛擬現實/增強現實(VR/AR)、混合現實、人機交互技術，工作人員不用到現場，就可以遠程監控裝備運行狀態。



據介紹，遠程運維主要包括對產品及設備異地安裝、調試、維修，質量、安全等的監控運維，對橡膠產品和裝備生產具有重要意義。傳統的遠程運維必須派專人到現場。后來，隨著模擬實驗設備和輪胎試驗場的應用，質量管控水平不斷提高。借助虛擬現實技術，并結合質量管控監測系統，橡膠工業企業可實現裝備和產品遠程運維，現場員工可以通過AR眼鏡與遠端專家通過視頻協作完成，提高作業的準確性和效率。同時，數字孿生技術可以在沉浸式共享數字空間中，幫助客戶組裝、維修或更換產品。



另外，在橡膠工業倉儲物流環節，原材料、半成品、成品、設備備品備件等的輸送、中轉和倉儲，傳統上是依賴人工間歇輸送的。融合工業元宇宙要素后，借助自動化立體倉庫、無人引導小車、有軌引導車、智能吊掛系統、智能分揀系統、堆垛機器人、自動輥道系統，物流倉儲可連續、及時、自動化進行，效率得到大幅提升。



“員工培訓可能成為工業元宇宙最先應用的領域之一。”范仁德強調，工業元宇宙可以提高員工培訓用虛擬設備的技術水平，能夠讓學員更加直觀地操作生產設備。對于工藝復雜的密煉、壓延、成型生產線，利用VR和AR技術，員工可以在虛實結合的空間進行操作，提高培訓效率和準確性。



近年來，VR、人工智能、區塊鏈、大數據、5G、可穿戴設備等技術的應用日漸成熟，這讓打造橡膠工業元宇宙成為可能。范仁德表示，在這個過程中，行業要側重于關注工業元宇宙的核心技術和切入點，結合橡膠工業實際，推動橡膠工業高質量發展。


文章來源： 中國化工報，金融界，中國化工信息周刊