一、概述
我国是一个橡胶工业大国。橡胶助剂是橡胶工业重要的辅助原料，在橡胶生产过程对改善加工工艺、节约生产成本和能耗、提高产品质量等方面起到了不可替代的重要作用。全国现有生产企业约100家，助剂品种200多个，累计具有15万吨/年的生产能力，估计产值已达20亿元。应该说，经过“八五”、“九五”期间的努力，我国在自主开发橡胶助剂工业方面已经取得了瞩目的成就，橡胶助剂在我国已经逐步发展成为一个产业。
据国际橡胶生产者联合会统计，1999年我国耗胶量已达211.2万吨，仅次于美国居世界第二，相应的橡胶助剂消耗量约为9万吨。随着我国公路通车里程不断增长，尤其是高速公路和“五纵七横”国道主干线的建成和完善，汽车进入家庭已初见端倪，汽车工业在经过连续4年低速增长后产销量首次出现两位数字的增长率。预计到2015年，我国耗胶量将达到370万吨，助剂需求量将达到20万吨。公路建设、汽车工业的发展与进步带动了橡胶工业的发展，同时也给橡胶助剂开辟了广阔的国内市场和千载难逢的发展良机。
但是，随着我国加入世贸组织（WTO）的步伐不断加快，“入世”时间越来越紧迫，我们习惯面对的国内市场将不复存在，而即将面对的只是一个全球统一的大市场。这既是机会，但对我国尚处于成长期的橡胶助剂产业而言更多面对的将是冲击和挑战。我国很长时间实行的较高关税和进口许可证制度，一直保护着国内橡胶制品市场，使国产产品未受大量进口的冲击。例如，目前汽车轮胎进口的优惠税率为30％，普通税率50％；农业轮胎优惠税率为22％，普通税率50％。入世后汽车轮胎的进口关税５年内将降至10％，４年内将取消配额许可证非关税措施，之后３年内关税还要降至6.5％。这必将大大增强外国轮胎在我国市场的竞争力。因此，我们要发展我国橡胶助剂产业，首要任务是优化企业结构，走集团化、国际化道路，集中布点发展规模经济；牢固树立全球市场一体化的观念，制定切实可行的发展战略。同时，需大力调整产品结构，在维持总量稳步增长的前提下，淘汰低档次老产品，开发子午线轮胎专用的高性能助剂、环保型助剂。加大科技创新投入的力度，努力使我国的橡胶助剂无论在品种、数量、剂型和性能方面，还是在生产装备的技术水平方面与发达国家之间的差距逐步缩小。并从现在开始，积极创造条件，加大力度优化、调整企业结构和产品结构；走技术创新之路，增强全球市场观念，参与国际市场竞争。只有这样，才能为我国的橡胶助剂赢得应有的一席之地。
二、国内外橡胶助剂造粒现状与发展趋势
进一步加大力度自主开发新型高性能、绿色环保型橡胶助剂，是新世纪我国助剂行业的必由之路。同时，为降低或消除橡胶助剂生产和使用过程的粉尘污染，为使橡胶助剂成品更好地适应和满足橡胶加工装置自动化程度日益提高而对原辅材料的更高要求，为改善橡胶加工工艺条件、提高操作效率和成品质量、节约生产成本，对现有粉体和液体助剂进行造粒深度加工是橡胶助剂发展的必然趋势和现实的明智选择。传统意义上的化工产品的概念在外延，仅仅满足于产品的常规理化指标（如纯度、熔点等）是不够的。这一点，在助剂、添加剂等精细化工行业最为突出。
由于西方发达国家工业整体技术水平相对较高，以及对环境保护和自动控制的高度重视，这些国家早在80年代几乎完成了对所有橡胶助剂的造粒并实现了工业化。根据物料性质、生产工艺流程和产品的使用功能，国外的助剂剂型多种多样。橡胶助剂常见的颗粒剂型有圆柱状、球状、半球状、碎片状。今天国外橡胶助剂的发展，已经不再是仅仅满足于消除粉尘污染和橡胶生产装置自动化的需要，而是在造粒的同时赋予粒状橡胶助剂更强的功能，以进一步改善橡胶加工工艺、提高效率和性能、降低生产成本。例如，80年代末德国拜耳公司莱茵化学推出的多彩母粒（即载体预分散包覆造粒产品），这不仅使橡胶助剂（或原辅材料）颗粒绝对无尘，并且都具有特定的颜色，以避免贮存和使用中出现差错；而更重要的是预分散载体的性能与橡胶本体极为相近，这样更有利于助剂在胶料中分散与混合，有利于提高混炼质量、缩短操作时间、节约成本。再如，通过造粒实现多种助剂复合，发挥其组份间的偶联效应，以产生比单一助剂更强的综合效能。因此可以说，在对橡胶助剂实施造粒的同时赋予粒状产品更新、更强的功能，代表了橡胶助剂造粒的技术方向和发展趋势。
虽然我国橡胶助剂产业尚处于成长阶段，与其他化工产业相比是一个发展中的规模较小的行业，但橡胶助剂行业对造粒重要意义的认识和在造粒方面的技术实践活动却早于国内其他行业。这是我们从专业从事造粒技术和装备研制的旁观角度，比较分析国内其他行业造粒状况与进展后，对橡胶助剂造粒状况的客观评价。国内橡胶助剂行业在造粒方面的技术实践起步于80年代中期，最早的工业化应用是80年代末。在国内，湿法挤出造粒技术的工业应用始于1989年，为东北助剂总厂的促进剂M和兰化有机厂的促进剂DM；回转带式冷凝造粒技术在橡胶助剂行业的工业应用最早始于1995年，为北京橡胶工业设计研究院的增塑剂和太原有机化工厂的增粘树脂。尽管国内助剂行业在造粒方面的意识和起步较其他行业要早，但行动较为迟缓，推广应用艰难、不畅。就其原因，一方面是因传统体制所致，企业的全球市场意识淡薄，技术创新不力，导致小规模盲目模仿、低水平重复建设；另一方面，造粒技术及装备从开发到成熟，需要投入和时间，更需要助剂行业的合作与响应。创新本身就意味着探索与完善、投入与风险，况且橡胶助剂品种繁多、工艺各异，在造粒技术的应用过程中均需要针对具体品种、物性和工艺进行技术调整和改造。各助剂生产厂家对此应有充分的认识，所谓一成不变的“成熟”技术对造粒而言是不存在的。
在国内专业从事粉体物料造粒工艺及装备研究开发、生产制造和技术服务的唯有南京三普造粒装备有限公司。该公司是由原化工部化工机械研究院粉体工程研究所、化工部化机院南京新型粉体工程研究所演变、改制而成的科工贸一体化的新型企业。公司聚集了中国最早专业从事造粒装备及其工艺研究之精英，开创了中国造粒装备“专业化研究、产业化生产”之先河。他们于80年中期就从事造粒装备的研究、开发，80年代末开始涉及橡胶助剂造粒，1990年以唯一从事造粒装备技术研制的单位加入了全国橡胶工业信息总站橡胶助剂分站成为网络成员。十年来，在橡胶助剂行业有识之士的积极推动和支持下，南京三普造粒装备有限公司先后完成了促进剂湿法挤出造粒和低熔点（或软化点）产品回转带式冷凝造粒工艺及其成套装备的开发与工业应用，已在橡胶助剂行业得到广泛应用和普遍认同。南京三普除进一步做好上述造粒技术的推广应用和改进完善外，目前已完成“过冷结晶”物料（如防老剂4010NA、4020、DTPD等）的连续预结晶工艺及装置的开发设计，同时“载体预分散包覆造粒工艺及装备”的研发正在着手进行之中。相信通过我们共同不懈的努力，我国橡胶助剂行业的造粒水平将在不远的将来达到或超过国外先进水平。
三、造粒技术及其应用
依据物料性质、生产工艺、生产能力和颗粒成品的使用要求，造粒装备类型和造粒工艺多种多样。对橡胶助剂而言，造粒应满足如下三方面的要求：⑴降低或消除生产和使用过程的粉尘污染，⑵满足橡胶加工过程对其助剂自动配料方面的性能要求，如流动性、堆积比重一致性、附着性等，⑶有利于满足、改善橡胶加工过程的操作工艺或有利于进一步提高制品质量，如颗粒助剂的分散性能、与胶料的结合性能等。具体到橡胶助剂造粒方面，目前主要采用湿法挤出造粒、回转带式冷凝造粒和载体预分散包覆造粒三种造粒工艺，个别情况下也可选择对辊式干法造粒工艺。
1、湿法挤出造粒
湿法挤出造粒机理：在固体粉料与液体共存并以固相为主的分散体中，利用分散体物料的自粘结性能，通过机械施加的挤压力作用下，使物料中固相基本微粒靠液体的界面作用相互粘连、压实，并被强制从模板开孔挤出形成一定形状和粒度均匀的颗粒群。颗粒形状一般为圆柱状，直径为1.0-8.0mm。
湿法挤出造粒的主要特征：⑴固液相共存（对低软化点物料湿含量极低或无湿份，但造粒过程使物料局部软化或熔化形成固液相共存）；⑵固相中的基本微粒无塑性变形；⑶造粒后的颗粒物料一般需进行干燥处理，对软化点较低的物料需干燥、冷却处理。对无自粘性或自粘性较差的物料，在造粒时可以添加微量的对产品质量指标无影响的粘结剂或能溶解固相的溶剂，以有利于造粒。
湿法挤出造粒设备：在橡胶助剂造粒方面，既要尽可能地提高颗粒强度以降低颗粒成品的粉化率，同时更要满足橡胶加工过程对助剂分散性的要求。为此，适应于橡胶助剂的湿法挤出造粒设备主要有如下两种：SE系列螺杆式挤出造粒机和TRG系列对齿滚压造粒机。
SE系列螺杆式挤出造粒机：螺杆式挤出造粒机分单螺杆（SES）和双螺杆(SET)型，挤出形式有前出料和侧出料两种。经混合、捏和的湿物料或低软化点（一般指小于50℃）物料在螺杆输送、挤压作用下，从机头开孔模板挤出，再经过干燥或冷却得到颗粒成品，从而实现将粉状产品改变为均匀的颗粒产品的目的。颗粒形状为圆柱状，成品颗粒直径可由摸板开孔孔径调节和控制：侧出料为0.7-2.0mm，前出料为1.5-12mm，成粒率≥95%。
TRG系列对齿滚压造粒机：该机利用一对非传动啮合齿轮作为挤压工作部件，其原理为容积式连续压缩挤出造粒。该机对物料的适应范围更广，颗粒强度更高，且长短均匀。颗粒形状为圆柱状，直径一般可在2.0-8.0mm之间选择，成粒率≥95%。
湿法挤出造粒工艺及应用：
湿法挤出造粒工艺成套装置主要由给料系统、混合（捏和）系统、挤出造粒系统、干燥系统组成。物料由给料系统提供，在适当调节物料湿含量后经进一步混合、捏和操作，挤出造粒机将湿物料挤出成型模板，从而得到所需粒度的湿颗粒。最后再经干燥系统干燥至符合要求的颗粒成品。典型工艺流程如下图所示。
对橡胶助剂中的绝大多数促进剂，如M、DM、CZ、NS、D、DZ、TMTD等，防焦剂CTP等，均可采用上述工艺在离心分离后直接进行造粒；对复配型助剂和以其他原辅材料为载体的液体助剂（如偶联剂），也可参照上述工艺适当调整来实现造粒。
采用湿法挤出造粒工艺对传统粉体产品生产工艺进行改造，其优点表现在以下几个方面：
⑴、由于粉状物料在湿态下完成造粒过程，使得造粒及其后续过程（如干燥、包装等）的操作条件得到大大改善。一般可减少现场粉尘飞扬90%以上。
⑵、通过造粒，可避免粉体产品易出现的结块、架桥、脉动等影响使用的现象，同时避免了使用过程粉料带来的二次污染，使产品的物理性能得到较大改善。产品的商品价值和市场竞争力得到提升。
⑶、一般情况下，造粒产品的堆积比重都有较大的提高，因此可节约运输、储存、包装空间。
⑷、对多组份复合、混配的产品而言，造粒可避免各组份偏析，从而真正保证复配产品质量。
2、回转带式冷凝造粒
回转带式冷凝造粒机工作原理：是利用物料的低熔点（或软化点）特性，根据物料熔融态时的粘度范围，通过特殊的布料装置将熔融液料均布在其下方匀速移动的钢带上，同时在钢带下方设置的连续喷淋装置的强制冷却作用下，使得物料在移动、输送过程中得以冷却、固化。从而达到连续造粒成型的目的。根据不同的物料性质和工艺要求，可选择外旋式、内旋式、往复式等不同原理的布料器。根据物料性质和使用目的，可选择断续滴下、连续出条和全宽度溢流等布料方式，以分别得到半球状、条状和片状成品。
回转带式冷凝造粒工艺及应用：这里所指的“低熔点或低软化点”，是指产品在上游工艺过程通过精馏、聚合或反应合成等过程，产品以可流动的液态（熔融态）的形式存在。当产品低于某一温度值（一般认为小于250。C）时，则由液态（熔融态）转化为固态。在常温下，产品以固体形式存在。具有上述特征的产品，则为低熔点产品。橡胶助剂生产过程具有上述工艺特点的产品很多，如防老剂（RD、4010NA、4020、DTPD等）、粘合体系助剂（如有机钴盐系列等）、加工助剂（如增塑剂、防护蜡、塑解剂、分散剂、均匀剂、脱模剂、辛基增粘树脂系列等）。典型工艺流程配置如图所示。
有些物料反应后放料温度过高，导致熔融物料液体粘度过低，造成颗粒厚度较薄；有些物料放料温度过低，导致粘度过大，造成流动阻力大、颗粒拖尾。对这些影响成品外观质量的因素，在结合具体工艺配置时可采用增设中间温度调节装置来降低或升高熔融物料温度，从而得到所需要的均匀的颗粒成品。橡胶助剂有一类产品的结晶、固化过程非常特殊，如防老剂4010NA、4020、DTPD、防甲等。这类物料在结晶、固化过程若没有一定浓度的晶种或晶核存在，即使物料温度已大大低于凝固点温度也不固化或很长时间才能固化。我们常把这种现象称之为“过冷结晶”。经研究发现，具有“过冷结晶”现象的物料其晶种的产生需要一定的条件，如温度、剪切等，而当达到一定晶种浓度后其冷凝固化速度异常迅速，一般在5-45秒内即可凝固。针对这类物料，我们开发了用于帮助“过冷结晶”物料连续、快速产生晶核的装置和工艺——预结晶器和预结晶工艺（如下图）。该套装置将物料分段、缓慢降温，以快速提高熔融液中的晶种数量，同时一部分晶种返回无晶种的熔融液中并与之混合进一步产生结晶，另一部分符合造粒要求浓度的含晶种熔融液进入造粒机布料器造粒和冷凝固化。从而形成无晶种熔融液连续定量进入预结晶系统、符合要求的含晶种熔融液连续定量输出到造粒系统、以及晶种内返料循环的动态稳定平衡状态。
采用回转带式冷凝造粒装置和工艺，对橡胶助剂中低熔点或低软化点产品的传统生产方式进行改造，其优点集中表现在以下几个方面：
⑴、连续冷凝固化、造粒成型，生产效率、操作环境得到大大改善。
⑵、颗粒成品形状规整，无锐角，成粒率几乎接近100%。成品的物理性能得到大大提高，产品竞争力增强。
⑶、通过布料器转速或进料流量的调节，可在一定范围有效调节粒度大小。
⑷、采用薄钢带传热和雾化喷淋强制冷却，使熔融物料得到迅速冷凝固化和造粒成型。
“过冷结晶”物料连续预结晶、造粒工艺流程简图
⑸、由于传输钢带在卸料端处的换向弯曲，使钢带固化物料与钢带的结合面产生分离，卸料时粉尘极少，颗粒形状得到有效保护。
⑹、布料器与钢带均采用变频调速控制器，可根据生产能力、物料特性、操作工艺及环境的变化，方便地进行调整与控制。造粒装置采用三段温度智能控制，确保系统操作稳定、可靠。
3、载体预分散包覆造粒
载体预分散包覆造粒，是以定量聚合物为载体，其目的是将定量的橡胶助剂或原辅材料均匀地预分散到聚合物中，使助剂或原辅材料微粒表面形成载体包覆层；同时由聚合物将原料微粒相互粘连、团聚，并在挤压成型设备的作用下挤出条状，经切粒机切断成长短基本一致的圆柱状母粒。母粒直径一般为φ4.0-φ7.0mm,，长度约为5.0mm。
主要装备包括：定量配料、混合、混炼、挤条、切粒、包装等。填充橡胶助剂和原辅材料的量，依据物料而略有变化，一般为75%-80%。聚合物载体的选用必须符合以下几个主要条件：⑴载体的加入对橡胶的性能无不利影响，⑵载体与橡胶胶料性能相近以有利于共混、分散，⑶载体的软化点较低、包容能力大，以利于母粒的加工。在母粒的加工过程，可添加少量有利于改善操作条件的加工助剂，同时还可添加颜色以区别不同品种。此外，该方法也可选用蜡类、硬脂酸类产品为载体来包覆助剂粉末产品并形成规则颗粒，即所谓的“蜡条助剂”。
载体预分散包覆造粒法可适用于绝大多数促进剂（如M、DM、TMTD、NS、CZ等）和原辅材料（如氧化锌、炭黑、白炭黑、碳酸钙等）。这种以高聚物为载体的造粒方法，主要优点有如下：
⑴、产品完全无尘、无二次粉化，更符合环保越来越高的要求和期望。
⑵、以明显、鲜艳的颜色来区分品种，可进一步减少仓储管理和使用操作过程中的差错。
⑶、更有利于橡胶助剂与胶料的分散、混合及亲合。一方面可大大改善了橡胶加工工艺条件，提高生产效率、节约加工成本；另一方面有助于助剂活化、偶联作用的发挥，从而有利于提高橡胶制品质量。
4、干法造粒
对辊式干法造粒工作原理：各种干粉物料从设备顶部加入，经脱气、 螺旋预压进入对辊，在对辊极大的挤压力作用下使物料产生塑性变形而被压缩成片状。片状物料再经过破碎、整粒、筛分等过程，得到颗粒状产品。挤压力的大小可根据造粒操作的需要由液压油缸的压力进行调节。
该种造粒方式主要应用于多种组份的助剂复配，而工艺和使用条件又不允许添加任何具有润湿或改良功能的其他物质的场合，其目的是为了保证助剂复配后各组份混合、分散均匀并不再出现组份分离和偏析。另外，该方法还用于原料的堆积比重过小，为提高其堆积比重以利于后续使用的场合。这种造粒方法的颗粒形状为不规则状，粒度大小可以控制。该方法在国外橡胶助剂行业有个别采用，到目前为止国内未见应用报道。
对辊式干法造粒的主要特点：
⑴、物料经机械压力强制压缩成型，不添加任何润湿剂，产品纯度得到保证。
⑵、工艺流程简短，能耗低，产量大。干粉直接造粒，无需后续干燥过程，更有利于现有生产流程的衔接和改造。
⑶、堆积比重的提高较其他造粒方式都更为显著，尤其适合增加产品堆积比重的场合。
⑷、操作弹性大，适应范围广，颗粒强度的大小或堆积比重的大小可通过液压产生的挤压力的大小在一定范围内调节。
5、应用举例与分类
在国内助剂行业已工业应用的造粒方法，目前主要有：湿法挤出造粒和回转带式冷凝造粒两大类。具体应用情况及分类，见下表。
湿法挤出造粒在橡胶助剂行业的应用一览表
应用厂家 应用物料 造粒设备 应用时间 数量 备注
沈阳新生化工厂 促进剂M SET-100 1989年 1 单机
兰化公司有机厂 促进剂DM SET-100 1990年 1 中试一套
兰化公司有机厂 促进剂CZ SES-120 1997年 1 单机
四川染料厂 促进剂M、DM SET-100 1991年 2 成套
南京化工厂 防老剂4010 SET-100 1991年 1 成套
廊坊通汇化工有限公司 促进剂M、DM SET-100 1994年 1 成套
南昌维多利化工有限公司 Si-69+白炭黑 SES-120 1996年 1 单机
黄岩市化学工业公司助剂厂 促进剂CZ SET-100 1997年 1 单机
天津有机化工一厂 M、DM、TMTD、DZ TRG-180 1997年 1 成套
河南汤阴化工厂 防焦剂CTP SET-100C 1998年 1 单机
鞍山鑫达化工有限公司 促进剂DZ SET-100 1999年 1 单机
山东日照岚星化工有限公司 Si-69+炭黑 SES-120 1999年 1 单机
合肥自立化工有限公司 Si-69+炭黑 SES-120 2000年 1 成套
辽宁海城橡胶促进剂厂 促进剂CZ SET-100 2001年 1 单机
注：表中SET型为双螺杆挤出造粒机，SET-100C为侧挤出型，未标注“C”者为前挤出型；
SES型为单螺杆挤出造粒机；
TRG型为对齿滚压造粒机。
回转带式冷凝造粒在橡胶助剂行业的应用一览表
应用厂家 应用物料 应用设备 应用时间 数量 备注
北京橡胶工业研究设计院 增塑剂A CF0.5-2.0 1995/2001 2
太原有机化工厂 辛基增粘树脂 CF1.0-10.4 1995 1
镇江冶炼厂化工分厂 有机钴盐粘合剂系列 CF1.0-7.2 1996 1
山东成山集团荣海化工有限公司 增塑剂A CF0.5-3.6 1996 1
扬州新浦化工有限公司 增塑剂A CF0.5-3.6 1996 1
上海彭浦橡胶制品总厂 有机钴盐粘合剂系列 CF0.5-3.6 1996 1
南京化工厂 防老剂4010NA CF1.0-7.2 1997/1998 2 同一物料
德国莱茵化学（青岛）有限公司 Aflux,Aktiplast系列 CF1.0-13.6 1997 2 增塑剂
上海橡胶助剂厂 增粘树脂TKO、TKB CF0.5-3.6 1997 1
山东淄博钴业有限公司 有机钴盐粘合剂系列 CF0.5-3.6 1997 1
江苏句容兴春化工有限公司 防老剂DTPD CF0.5-3.6 1998 1
河南封丘县助剂厂 防老剂4010NA CF0.5-3.6 1998 1
江苏昆山亚特曼化工有限公司 增塑剂 CF1.0-16.8 1999 1
山东宁阳飞达化工有限公司 防老剂4010NA CF1.0-7.2 1999 1
常州常京化学有限公司 增粘树脂系列 CF1.0-7.2 1999 2
上海创业树脂有限公司 增粘树脂C-75 CF0.5-3.6 1999 1
威海海虹精细化工有限公司 增塑剂A/防护蜡 CF0.5-3.6 2000 2 两种物料
山西省化工研究所助剂厂 增粘树脂系列 CF0.5-5.2 2000 1
山东大学三星化学联合公司 有机钴盐粘合剂系列 CF1.0-7.2 2000 1
上海三斯助剂制品有限公司 增粘树脂 CF1.0-7.2 2000 1
河南沁阳达邦化工有限公司 有机钴盐粘合剂系列 CF0.5-3.6 2001 1
山东阳谷华泰化工有限公司 增塑剂A CF2000-1.0-7.2 2001 1
河南焦作华峰防护蜡厂 防护蜡 CF2000-1.0-7.2 2001 1
注:CF2000型为CF型的更新换代产品。

【本文抄录自网络，谨向原作者表示感谢】