热点|卡博特:为明天而造实现原液着色更美好的未来


五月,姹紫嫣红,生机勃勃。在这个美丽的季节,全球领先的特殊化学品和高性能材料公司美国卡博特将要迎来它在中国的第四家炭黑生产基地——即将正式投产运营。该工厂是国内少有的专注于特种炭黑生产的基地,将赋能纺织行业更大程度的低碳发展。

炭黑,是原液着色纺丝技术中被最普遍使用的一种着色助剂,而原液着色技术则是新世纪以来纺织行业的一大颠覆性技术。该技术既省却了染色环节的高能耗、高废水排放问题,又大大提升了产品的色牢度问题。东华大学博士生导师、研究员王华平介绍,原液着色纤维具有以下优势:一是对环境友好。纺前着色所用着色剂不含禁用结构和有害成分,对环境友好,对人体不会造成伤害。同时纺丝过程中不产生废气、废渣,原料利用率为 100%。二是性价比高。纺前着色过程与纺本色丝再染色相比较,仅增加一个母粒注入环节,而去掉了整个印染过程,减少了原材料的消耗,特别是因为无废水产生,节省了巨额的治污费用,纺前着色的成本在印染成本的一半以下。三是低能耗。纺前着色仅在色母粒加工制造过程和化纤厂使用前的过程中消耗电能,每吨有色纤维的着色能耗约为 50KWh,比印染更为节能。

过去十年间,中国原液着色纤维总体上处于产业快速发展期。据相关数据显示,2011—2020年中国原液着色纤维产量年复合增长率6.5%,截至2020年中国原液着色纤维产量约为600万吨,其中,黑色纤维的产量约350万—400万吨,而炭黑成为了最受欢迎的着色剂。

以炭黑研发起家的卡博特公司,总部位于美国马萨诸塞州波士顿,至今已有140多年的历史,为美国500强企业。目前,卡博特的业务范围涵盖橡胶和特种炭黑、气相二氧化硅,三氧化二铝、气凝胶等众多领域,是一家领先的全球特种化学品和高性能材料公司,在所服务市场领域以产品质量优异,品质稳定而长期居于市场领导地位,今天,卡博特在全球各地拥有40多家工厂向当地市场提供产品和服务,其中31家炭黑工厂,年总产量超过200万吨,位居世界首位。

卡博特对于纺丝炭黑的研发,则源于20年前。“当时我们看到了原液着色技术的潜力优势,更看到这项创新技术与卡博特的战略不谋而合。”卡博特亚太区高性能材料事业部副总裁贾积晓介绍,卡博特以“为明天而创造”为发展战略,其宗旨是为更完美的每一天创造材料并成就可持续的未来。

靠近市场也是卡博特一贯以来的战略之一。1988年,卡博特作为中国改革开放后进入中国的第一批外资企业,在上海建立了第一家炭黑工厂。之后特别是在2000年以后开始大规模的收购、投资建厂,至今已在华累计投资超过8亿美元,拥有9家工厂,其中,天津、上海、邢台、徐州工厂主要生产炭黑基础产品,而天津基地已经是卡博特全球集补强炭黑、特种炭黑、导电炭黑以及特种化合物于一体的最大旗舰工厂。目前卡博特在中国大陆的销售额已占据全球销售的25%,超过在北美地区的销售额。

贾积晓介绍,中国已经成为卡博特全球体系里面最重要的一环。2021年,尽管受新冠肺炎疫情影响,卡博特依然取得了亮眼业绩,其中纺丝级炭黑实现了50%的增长,而这既得益于中国是世界最大的化纤生产国和消费国,也得益于卡博特在生产、研发、销售服务在中国的提早布局和成熟供应体系。

卡博特徐州公司总经理、亚太区市场经理兼全球纤维业务市场经理喻照华介绍,卡博特公司是最早介入化纤原液着色应用的炭黑企业,也是目前能在中国生产纺丝级炭黑的唯一的跨国企业。2016年,卡博特成立了卡博特亚太技术中心(ATC),将其最先进的纺丝级炭黑生产技术从欧洲转移到了上海,配备了最先进的化纤实验室,为中国化纤企业提供快速响应的技术支持。

去年1月,卡博特在华下属子公司——卡博特高性能材料(徐州)有限公司工厂启动改造工作。该工厂是卡博特于2018年尾自日本新日铁住金集团旗下新日化碳株式会社购得,斥资5亿元进行改造,目前工厂已经处于试运营阶段,即将于5月份正式投入运营。

据了解,徐州工厂拥有2条生产线万吨特种炭黑的生产能力,该厂还建设了尾气回收利用自备电厂,可实现高效的能效利用。“特种炭黑相较功能性补强材料等基础炭黑,性能更加升级,相融性更好。而徐州工厂也将是国内少数能生产特种炭黑的工厂之一。”喻照华介绍,随着徐州工厂的投产,它将使得卡博特成为国内最大的特种炭黑产品制造商,为中国乃至亚太区市场客户提供更加广泛、便捷、迅速的产品解决方案。同时,新工厂选在了徐州,也是考虑到其地理位置的优势,可最大化地满足江浙一带化纤企业的需求。

自进入纺丝级炭黑研发以来,卡博特不断与大学和机构协作,突破原液着色技术瓶颈,为环保绿色贡献力量。卡博特亚太区中心科学家以攻克“纺丝魔三角”的案例展示了这个过程的艰难。在纺丝过程中,炭黑以母粒的形式与化纤切片相融而挤出纤维,但这是非常复杂的一个过程。一般来说,炭黑的黑度越好,与切片相融纺丝时可纺性就越差,这是因为炭黑中的杂质,以及未完全分散的炭黑会影响可纺性,同时为了保证充足的黑度,要添加足量的炭黑母粒,这样一来更换纺丝过滤网的频次就越高。“可纺性、黑度、效率形成了原液着色纺丝的魔三角,这三个问题是按下葫芦浮起瓢。”

但在卡博特研发人员的精心研究下,发明了一种特殊的表面处理技术,完美解决了“魔三角”问题。特别是一款新的纺丝级特种炭黑BLACK PEARLS 5160,其黑度是化纤行业中非常好的一款产品,可纺性能满足化纤行业的要求。此外,卡博特研发出了 BLACK PEARLS、ELFTEX、 VULCAN 等纺丝级炭黑,被广泛地应用于涤纶、锦纶、丙纶、氨纶和纤维素纤维等化纤产品中。

专注于化学纤维原液着色用母料的研发、生产与销售的宝丽迪材料科技股份有限公司,可以说是与卡博特纺丝级炭黑一起发展起来的。宝丽迪材料科技股份有限公司副总经理徐虎明介绍,合作20多年来,卡博特为行业、为宝丽迪开拓新产品持续提供了支持,同时卡博特优秀的产品质量也为原液着色纤维产品稳定提供了保障。

目前,宝丽迪“黑色母粒”、“彩色母粒”这两类占比超过50%的产品,均有使用卡博特的炭黑产品,“涤纶是目前化学纤维中市场需求量最大,中国的涤纶生产量又是全球最大,黑色母粒、彩色母粒的应用让涤纶纤维更加多彩,而且产品的色彩和色牢度都比较稳定。特别是卡博特的特种炭黑为黑色超细纤维用母粒提供了非常大的支持。”徐虎明介绍。

作为应用方,徐虎明对卡博特炭黑产品开发提出了建议,加快对涤纶行业更超细、更黑产品所需的炭黑研发;优化炭黑产品的性价比,以应对涤纶行业极致的性价比需求;提高炭黑产品的供货能力。

在特种炭黑取得一定成绩后,现在卡博特又在联合大学、机构、下游企业一起研发“下一代”技术,该技术对于原液着色来说又将是一大革新。“卡博特非常希望在引领行业迈上新台阶方面做一些贡献。” 贾积晓说。

2021年,新冠肺炎疫情依然在侵扰世界化工业、全球范围内供应链问题也依然突出,但即使在这样的环境下,卡博特各个板块的业务依然取得了亮眼业绩,这与其能长期保证产品高品质和供应稳定是分不开的。

喻照华介绍,卡博特产品品质和供应的稳定,得益于公司最初开发产品的可持续发展理念。卡博特在开发一款产品时,会考量产品的全生命周期管理过程,包括研发、原料选择、生产过程,甚至到客户的使用过程。

“比如在研发纺丝级炭黑时,我们首先就要考虑到其可纺性,如何延长纺丝周期,减少过滤网的更换次数;其次要考虑原料的选择,原材料是卡博特品质管控中最重要的环节,因为卡博特始终认为,一款好的产品不是检测出来的,而是生产出来的,所以在原材料选择中我们精挑细选,供应商需要通过非常苛刻的认证,才能成为我们的合作伙伴,之后,卡博特会把供应商纳入内部流程进行管理,帮助供应商建立质量控制体系;第三,对于整个生产过程,卡博特采用全球统一的工艺路径去管理,保证了产品工艺管理的一致性;第四,检测产品更多从客户应用角度出发,卡博特配备有与客户相同的生产设备,去模拟客户的生产过程,以此可提前检测可能会出现的问题,从而在产品前期研发、生产等过程中加以克服。”喻照华介绍。

卡博特的产品开发流程有一个非常完备的体系,首先会分析市场是不是足够大,设计能力是不是完善,产品的可行性如何等问题,而且对开发产品的可持续性发展的评估贯穿于整个开发流程中,甚至包括产品最终的回收利用方面。

近年来,生态环境的挑战和压力与日俱增,注重环保的可持续发展日益成为全球共识。卡博特作为一家具有强烈社会责任感的化工企业,不仅仅追求自身的经济效益,更时刻心系环境保护和人员的安全健康,谋求绿色健康的可持续发展之道。

对于化工企业来说,保持企业的绝对安全是运营重中之重,而卡博特把目标设立得更为苛刻。他们设置了“零事故”计划。作为其中的一部分,卡博特制定了一个长期目标,即在全球各地的设施中不发生任何伤害事件。认识到实现这一目标可能需要多年时间,他们还制定了一个近期目标,即在安全绩效方面跻身同行前10%的化工公司。为帮助实现这些目标,卡博特向所有员工提供符合或超过所有适用政府法规和内部标准的安全程序培训。

30年来,卡博特在华每建立一家工厂,都会伴随着在节能环保以及安全方面的巨大投入,致力于实现高效、绿色、安全、健康的生产。卡博特上海公司成为了上海市第一批清洁生产试点企业,也是国内率先获得ISO14001认证和“清洁生产”称号的炭黑企业;卡博特天津工厂荣登工业和信息化部公布的第四批国家绿色工厂名单,并通过了RC14001认证,是石化行业联合会授予的全国炭黑行业能效领跑者;特别是还没正式投产的徐州工厂也同样通过了RC14001认证……

卡博特采用的脱硫、脱硝技术,可以有效减少二氧化硫和氮氧化物排放,生产废水循环使用机制;此外,其还建设能源综合利用中心,将生产尾气转为电力,不但自足还供给园区其他企业,大大减少了园区内燃煤锅炉的需求,有效保护了周边环境。这些代表着行业领先水平的措施,无一不彰显出卡博特在环保节能方面的坚定决心。同时,卡博特还与上下游供应商及客户深入合作,率先引进绿色供应链理念,在整个化工行业内大力推进绿色制造和循环经济体系的发展。

对于炭黑这种化工材料的生产,产生二氧化碳是不可避免的,“卡博特正与上下游积极地研发新技术,一方面要减少碳排放,要使用更环保可再生的原料,减少对化石能源的依赖度。另一方面,卡博特也在和下游积极开发新的产品,目前公司开发的新品都是和可持续发展相关的。这些产品可以有效地降低客户使用产品的能耗,或者向可持续发展产业提供更好的解决方案,例如使用在新能源车电池中的高效导电炭黑,不仅能够提高电池的性能,而且延长电池的使用周期。再比如,我们提供的适用于水性涂料,油墨的炭黑可以极大地提升客户在减少有机挥发物的同时仍然得到非常好的色彩和加工性能。”贾积晓谈到。

喻照华介绍,自2013年起,卡博特定期组织“绿色开放日”,专门邀请所在地的社区居民、学校、政府职能部门、专业机构等代表亲自到工厂现场参观,针对大家关切的安全、环保问题进行零距离互动。这样的开放性举措,既打开了推动社会深入了解化工行业和责任关怀的窗口,也树立了工厂、社区和谐发展的“绿色化工”典范形象。当前,卡博特在节能环保方面的先进理念与深入实践,已经在化工行业形成了引领作用,并受到了当地政府及社区的高度肯定。

2022年初,卡博特宣布了到2050年在全球实现净零碳排放的目标。期待卡博特在一系列可持续发展计划的积极落实下,早日实现零碳排放的目标。


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