节能减排系列报道之十
橡胶配方工艺和设备的节能进展
北京化工大学 程源
我国是能源消耗大国，随着能源资源的日益紧张，节能减排任务艰巨。当前节能减排已成为国家的重要战略，
能效标准也已成为约束性指标，今后新上的投资项目不仅要通过环评关，还要过能评关。企业的节能减排要强制也
需要自发，发动企业上下从生产各方面寻找节能途径，“星星之火，可以燎原”，更可成为企业切实可行的途径。例
如，双星集团采用金点子工程——合理化建议活动，创收2.4亿元，其中能源费用降低11%，仅调整变压器运行每
年节电300万元，改变4台导热油炉节煤1267t。
橡胶加工过程中涉及的节能减排问题比较多，本文通过配方、工艺、设备、制品以及生产环节等方面，列举案
例分析其中节能降耗的方法和特点。
1. 配 方
从改进配方出发的节能具有原发性，并且有利于提高产品质量，是企业及研究机构重点关注的节能途径，例如：
①固特异投资1240万欧元开发了由谷物生产的纳米颗粒尺寸淀粉填充剂，可显著降低轮胎生产过程中的二氧化碳排
放量。用这种淀粉填充剂改进的轮胎比含沉积氧化硅的“绿色”轮胎相比，滚动阻力降低25%，从而减少了燃料消
耗。②北京化工大学研制的热可逆交联剂，其交联后网络形态和性能不变，但交联键为热可塑的，可使硫化制品通
过热加工方法再成型。该交联剂可应用于价格较高的特种橡胶（如卤化丁基橡胶，年需求量为5万t）加工中，其
边角余料及废品无需再生（属高能耗加工过程），即可直接掺用。③纳米材料正被拓展应用于新配方，如纳米高岭土
加入丁基橡胶后可提高材料的气密性3倍以上，加入天然橡胶后可提高气密性2倍，并且能提高力学和加工性能；
郎盛公司在白炭黑加偶联剂的配方中，加入50nm的丁二烯和苯乙烯特定工艺聚合物，可以显著提高胎面的寿命，可
谓一种间接节能的方法。此外，重庆佳通优化混炼配方，缩短混炼周期30%，降低了成本，且使炭黑得到很好分散，
产品质量较高。
再生胶的生产中通常需要高温动态脱硫，而新发明的解联剂（即解交联或脱硫），可在稍高于常温下进行废橡胶
再生，并可提速至8～10分钟完成，将效率提高了24倍。尤其可以实现零排放（无高温挥发），这对高能耗和高污
染的废橡胶再生具有革命性意义。我国年产180万t再生胶，用以替代新合成胶相当于节省500万t石油。因此，
新法再生的推广，可显著降耗，废橡胶的回收利用达到30%～50%（原可回用10%）。
2. 工 艺
工艺上的节能重点在于生产过程。黄海半钢轮胎采用缩时硫化，可增效25%。另有厂家采用微波预热轮胎，然
后硫化，可缩时24分钟（加热到100℃）。改变生产工艺，不仅节能见效，更可改善产品质量和使用寿命，有利于
应用过程的进一步节能。例如织物整芯输送带生产过程中，改用热塑性弹性体作为覆盖胶，即可使用挤出成型动态
连续硫化的新工艺，提高效率6倍（由10m/h提高至60m/h）。浸糊带芯与覆盖胶在高温下直接贴合，粘合强度由8N/mm
提高到10N/mm，且高温塑化仅需1次，节能一半以上。
以废胶裂解回收为例，国外原采用的高温高压裂解工艺（我国曾由美国进口2套装置），因高温高压催化裂解效
率高。但高压泄漏会造成空气严重污染（味极臭），加之高温（超过399℃）易产生多环芳烃（致癌物），国外已不
再使用。我国将其改为微负压并低温催化裂解，燃气循环利用，使之工业化成为可能。废橡胶是“城市富矿”（废轮
胎的价格已达到2000元/t），可谓浑身都是宝，不仅可回收燃料油以及提炼苯和柠檬油精，所回收的炭质材料经磨
细并活化，还可作为补强炭黑，以及制造活性炭、复印机炭粉和打印机墨水，从而实现高值化回收利用。因此，应
积极推动创新节能与环保，依靠科技支撑，解决一批节能减排关键技术，组建国家级企业研究中心和国家重点实验
室，以建立部分节能减排重大装备和产业化示范基地，促进生产工艺的升级。
3. 设 备
工以器善事，加工设备的节能既直观又明显。一台年产100万套轮胎的设备，耗电7000度/h，耗蒸汽40t/h。
以1100R20轮胎为例，仅硫化过程即耗蒸汽180kg/条；在炼胶过程中，新密炼与老密炼机相比（如F型和M型），1
吨混炼胶可节电180度。例如F270密炼机，若采用ZZ2转子变速混炼，可提高功效22%，若再采用智能化控制，混
炼时间可缩短7%，能耗降低11%，混炼效率提高20%。可见，设备更新换代虽然一次投资较大，但运行费用低。某
橡胶厂原有50多台中小型翻斗式密炼机（滚动增加），能耗高、效率低、质量差，且操作人员多，占地面积大，污
染严重。该厂扩建后淘汰了“小土群”，能耗、环保、质量、成本均一步达标。
泰山轮胎以冷喂料挤出机取代开炼机为压延机供料，可节能40%，缩小占地面积75% ，还减少了5名操作工，
节电800度。此外，设备的改造也可使节能降耗见到功效。如近年新推出的蒸汽加氮气的增温增压硫化，节能增效
显著，仅首创轮胎20台轿车胎硫化机一年就可增产16万条，产值增加3400万元。再如桂林轮胎采取等压变温硫化，
过热水使用减少一半，电能降低70%，产能提高15%。
其他一些设备小修改也可节能。如杭州朝阳轮胎在F270密炼机的电机驱动系统中采用节电器，可节电10%（主
电机1500KW），1小时即省150度电；在Φ200挤出机上，用变频电机取代整流子电机，可节电30%。重庆佳通对18
台硫化机的冷凝水排放系统进行改造，可节省蒸汽30%。若采用硫化机组取代单机硫化，以63.5″轮胎为例，可节
能50%，节电80%。即便更换热板（取代蒸锅）这一简单的做法，也可节能50%。以导热油取代蒸汽加热，用于中型
平板硫化中可节能60%，提高功效20%，并且低压运行使成本降低1/3。
可见，设备的节能降耗不外乎一些司空见惯改造，但其中必须遵循三个“精益”，即精益思想、精益生产和精益
管理。
4. 橡胶制品
制品应用的节能是橡胶加工节能的最终成果，它应孕育在设计中，取决于加工过程，更体现在实际使用中。美
国投入680万美元与Clemson大学联合开发了一种新型节能轮胎，主攻“魔鬼三角”——滚动阻力小、耐磨寿命高
且抗湿滑性好，目标是滚动阻力降低40%，生热降低30%，可多次翻修，与汽车等寿命；抓着力强，可安全并舒适驾
驶；尤其可节油5%～6%，低噪音。这些性能改进都抓住了消费者的心理预期，目前丰田汽车就是以耗油少成为汽车
巨头之一的。
节能同样体现在非轮胎橡胶制品中，如国内高强力输送带寿命为5年，输送量为1500万t，国际先进产品的寿
命已超过10年，累计输送量为6000万t；国际上先进的钢丝绳芯带的强度高达7500N/mm，整体织物带芯的输送带
为4000N/mm，而国产产品只有2500N/mm。差距就是浪费，提高即为节能。以国内再生胶为例，甲级轮胎再生胶在门
尼粘度和伸长率都合格的情况下，强力只有9.5MPa，功能可恢复50%，而高品位再生胶的强力为16～18MPa，恢复
功能80%～90%，一般再生胶只能恢复功能30%。可见，改变再生工艺，提高其恢复功能，增加废橡胶回用率，也是
很好的节能手段。
此外，轮胎的可翻性和可翻次数以及翻胎工艺，同样是轮胎的节能重点。近年来，新发明的预硫化胎面翻胎工
艺（亦称冷翻），可翻新载重胎和乘用胎，甚至飞机用轮胎。民航机用轮胎一般可翻10次（平均起降180次就要进
行翻新），国内年需求量为15万～20万条，70%使用的是翻新胎，其耗胶、耗能均为生产新胎的20%，而价格为新胎
的30%。但目前我国的乘用飞机胎全都运到国外去翻修，国内技术水平亟待提升。