“輪胎工業正在進行產品升級,骨架材料行業不但不能拖后腿,還應該通過技術進步,以節能、環保、智能、高效的高性能材料為中心,來推動甚至引領輪胎實現綠色制造。超高強、特高強鋼簾線和胎圈鋼絲,單捻向尼龍66簾子布,更高模量、更低收縮率的聚酯,芳綸、尼龍66/對位芳綸混捻復合簾線等新型骨架材料的開發應用,還需全面提速。”9月10-12日,在遼寧丹東召開的2014年度中國橡膠骨架材料論壇上,中國橡膠工業協會研究員、中橡協骨架材料專業委員會原理事長許春華的一席話,引起了與會者共鳴。
“強筋健骨”很緊迫
“靠限產保價,只能救得了一時,因為傳統產品的市場就這么大。順應未來發展方向,通過新技術、新產品開拓新應用市場才有可能救一世。骨架材料企業必須洞悉輪胎發展方向,以此為出發點尋找升級方向。”中橡協骨架材料專業委員會理事長、山東大業股份有限公司董事長竇勇對記者說。
“2013年,我國轎車和輕卡子午胎產量為3.69億條,半鋼子午胎用聚酯簾子布平均在每條0.4千克左右。據此測算,簾子布年總需求量也就是15萬噸左右,出口量在4萬-5萬噸。全國聚酯簾子布年產能27萬噸,2013年全行業產能利用率僅63%。而且,部分國內的外資輪胎企業,根本沒有使用國內聚酯簾子布的計劃,全部從國外進口。”浙江海利得新材料股份有限公司反映的情況也印證了上述觀點。
為打造橡膠強國,骨架行業剛剛明確了“十三五”、“十四五”期間橡膠骨架材料的發展方針:堅持科技進步,以低碳、節能、環保、高效智能為中心,繼續推進產品結構調整、升級換代,促進企業整合,實現行業可持續發展。該行業制定了三大目標:適應高性能輪胎需求,不斷實現產品升級;實施節能減排,發展低碳經濟,提高資源利用率;改善產能結構,提高人均產值和產品利潤率。
順應輪胎綠色化
“全球輪胎工業的發展顯示出了集安全、綠色、環保、智能化于一體的新趨勢,為適應歐盟輪胎標簽法,中國提出了《綠色輪胎技術法規》,對骨架材料產品結構和材料品質提出相應要求。超高強、特高強鋼簾線和胎圈鋼絲,單捻向尼龍66簾子布,更高模量、更低收縮率的聚酯,尼龍66/對位芳綸混捻復合簾線,芳綸骨架材料的開發和應用將是骨架材料升級的重要方向。”許春華對中國化工報記者表示。
據了解,綠色輪胎產業化是中國橡膠工業強國戰略的重要內容。我國輪胎行業的目標是爭取在“十二五”末實現綠色輪胎產業化,即達到2個50%∶50%以上的子午胎生產企業中,有50%的輪胎產量達到綠色輪胎標準。“產品低滾動阻力、低燃油消耗是綠色輪胎最顯著的特點。高性能骨架材料則是降低輪胎滾動阻力、提高輪胎燃油經濟性的重要推手。在輪胎綠色化進程中,骨架材料理應擔起重任。”許春華強調。提高輪胎燃油經濟性主要是降低輪胎的滾動阻力,而滾動阻力和輪胎自身的重量有極高的關聯性,減輕輪胎質量就可以降低輪胎的油耗。
全球知名鋼簾線企業貝卡爾特公司在會議上公布的數據顯示,當輪胎骨架中的鋼簾線強度從NT(普通強度)提高到HT(高強度)時,輪胎可以減輕2.5千克,從HT提高到UT(超高強度)時,可以再減輕1.5千克。當鋼簾線強度從NT提高到HT、UT,輪胎滾動阻力降低幅度在3%-7%。對年產1000萬條的輪胎企業來說,每降低7%的滾動阻力,就意味著為社會節約10億元燃油,減少31萬噸CO2排放。
據許春華介紹,芳綸材料應用于綠色環保輪胎可以使高性能轎車子午胎平均質量減輕10%,滾動阻力下降12%。帝人公司此前提供的數據表明,應用Sulfron3001芳綸,輪胎的滾動阻力可以降低15%-30%,而且速度級別越高,輪胎滾動阻力降低得越多。杜邦公司的數據則顯示,應用Kevlar芳綸制作轎車子午胎帶束層可降低輪胎滾動阻力5%-7%;用于載重輪胎,胎體質量可減輕3-5千克,節油量提高125%。會議資料顯示,選用Kevlar芳綸簾線1500Dtex/2代替2×0.30HT的鋼絲簾線,輪胎質量可減輕6.5%-7.5%,滾動阻力降低8%-15%。在高速行駛或超重負載的汽車和飛機輪胎上使用對位芳綸簾子線,每個輪胎質量可減少3千克,而成本僅增加10%。芳綸也因此成為了近些年應用增長最快的骨架材料之一,每年以兩位數的速度在增長。
打通多個關鍵節點
“差距是客觀存在的,但差距就是追趕的動力。”在貝卡爾特管理(上海)有限公司戰略合作與發展總經理張毓濱介紹完國際鋼簾線最新技術之后,江蘇興達鋼簾線股份有限公司蔣日勤總監說。
“我國的鋼簾線產業不及國際先進水平,其中一個主要因素就是盤條生產水平不高,特別是與日本神戶這樣的一流盤條生產企業比,差距較大。因此,加快提升盤條生產水平是最重要的一步,也是基礎。加快盤條的國產化進程,改進工藝技術和生產設備,提升產品品質,進一步研發出更穩定、更高性能、更高強度的高質量盤條,逐步減少高端盤條的進口比例,才能更好地促進骨架新材料的研發和應用。”張毓濱介紹道。
芳綸是應用增長最快的骨架材料之一,國內已有6家企業在進行產業化探索,有2家企業已經試制出了與美國杜邦和日本帝人產品性能相當的樣品,但國內芳綸的生產規模始終未能超越千噸級。
“可以說,千噸級是道坎。拉絲是芳綸生產能否規模化的關鍵。當年阿克蘇諾貝爾(此部分業務后被帝人收購)在進行放大試驗的時候,歷經8年,才將成功率提高到99.7%以上,打通了這一關鍵節點。現在提到芳綸,帝人和杜邦仍是市場絕對主導者。”帝人芳綸貿易(上海)有限公司亞太經理王云海告訴中國化工報記者。
據了解,我國在芳綸原材料開發方面已經邁出了重要一步,開發出了純度在99.5%以上的苯二甲酸清潔生產工藝,首套萬噸級苯二甲酸裝置正在建設中,有望大幅降低芳綸的生產成本。
芳綸在輪胎中應用案例
●芳綸簾布
華南輪胎公司用Kevlar芳綸簾線1500Dtex/2代替2×0.30HT的鋼絲簾線用在195/60R14 86H和225/40ZR18 88W型乘用車輪胎帶束層,輪胎重量降低6.4%-7.5%,滾動阻力降低12.5%。試驗輪胎耐久性、高速性、脫圈阻力和強度均遠超國家標準,每條輪胎材料成本僅增加35元。華南輪胎公司在225/40ZR18 88W規格輪胎中用1層1500dtex/2芳綸簾布替代1層1680dtex/2尼龍簾布用在胎體簾線中,試驗輪胎的耐久性、高速性、脫圈阻力和強度均遠超國家標準。
北京首創輪胎在6.50R16C型號的輕載輪胎中用杜邦和帝人公司提供的1680dtex/2芳綸簾線進行試驗,胎體和帶束層均勻為芳綸簾線。輪胎重量從15.1千克降低到12.9千克,降低15%,輪胎其它性能指標均達到標準要求,且提高了輪胎下沉率,使乘坐舒適性更高。
山東玲瓏輪胎公司用規格為1670dtex/1/2的芳綸簾線在工程胎緩沖層中試制,輪胎規格為26.5-25-36pr,試制輪胎完全符合輪胎生產標準,試驗情況良好。
上海雙錢輪胎公司將芳綸簾線用于載重子午胎,取得良好結果。
●芳綸復合簾布
華南輪胎使用1500Kevlar/1+1260Nylon/1芳綸/尼龍混捻簾布制造冠帶層,輪胎的耐久性、高速性、脫圈阻力和強度均遠超國家標準,滾動阻力有所降低,而采用雙層冠帶方式的195/65R15規格則出現了滾動阻力明顯降低。其中,205/55R16型輪胎經國家橡膠輪胎質量監督檢驗中心檢測,高速性能達到290千米/小時,正常生產胎為280千米/小時。芳綸復合簾線用在冠帶層中每條輪胎的成本僅增加20元。
北京首創輪胎公司在10.00-20-16pr輪胎中使用1500D/3 2K芳綸/1P聚酯復合簾線代替尼龍簾線用在緩沖層中,應用芳綸/聚酯復合簾線的輪胎試驗結果是:輪胎外直徑和47小時耐久試驗后外直徑變化率略小,輪胎高速性能明顯提高,耐久性能降低約10小時,耐刺穿性能提高。
玲瓏公司用K1670dtex/1/2 +N1400dtex/1的芳綸復合簾線用在185/60R14層級輪胎的冠帶層中,其目的也是提高高速性能和降低滾動阻力。目前玲瓏輪胎為紅旗轎車配套輪胎,所用材料為帝人芳綸產品。
●芳綸短纖維
華南輪胎公司將芳綸短纖維(EE)用在載重輪胎的胎肩部膠料中,大大降低胎肩部生熱,提高輪胎的耐久性,其中11.00R20輪胎的耐久性能提高20%,而制造成本增加相對較少。
四川輪胎公司將EE用在7.00-16-16PR斜交胎和185/60R14子午胎胎面中,輪胎的耐久性和高速性能提高;輪胎里程試驗表明,斜交輪胎耐磨性提高了16%,半鋼子午胎提高了17%,且輪胎胎面很光滑,無啃傷。
首創輪胎公司和玲瓏輪胎公司在輪胎胎面配方部位添加EE進行試驗,生熱和磨耗性能大幅度提高。
賽輪股份有限公司對Sulfron3001在195/65R15子午線輪胎胎面膠和11.00R20載重子午胎胎面膠和三角膠進行輪胎試制,195/65R15輪胎滾動阻力下降4%。
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