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范仁德:充分利用高新技术提升橡胶工业

发布时间:2012-11-09 来源:中国橡胶网 作者:杨宏辉

——访中国橡胶工业协会名誉会长范仁德
 

中国橡胶网讯  “我国橡胶工业过去的高速增长,带来的一大弊病是轮胎等橡胶产品同质化产能过剩,产业集中度低,当遇到国内外市场不景气,就会造成市场上的恶性竞争,这种状况必须改变。”在中国橡胶工业协会10月26日在杭州举办的2012全国橡胶工业信息发布会上,中国橡胶工业协会名誉会长范仁德在接受记者采访时说,世界高新技术的发展日新月异,为我国橡胶工业转方式、调结构和建设世界橡胶工业强国提供了强有力的支撑。促进高新技术应用,改造传统橡胶工业,是我国橡胶工业继续平稳较快发展,建设橡胶工业强国的必由之路。

我国橡胶工业急需利用高新技术提升

范仁德认为,我国橡胶工业在“十五”期间成为世界橡胶工业大国,“十一五”期间产品结构不断优化,转变增长方式初见成效,进一步增强了世界橡胶工业大国的地位,为橡胶工业向世界强国迈进奠定了良好基础。虽然我国橡胶工业取得了举世瞩目的发展,但同时也暴露出一些影响继续稳定发展的问题。

一是轮胎等产品结构性过剩矛盾突出。“十一五”期间,我国经济高速发展,内外资都看好中国市场,加速了在我国轮胎等产品生产能力的剧烈扩张,仅2010年左右就新增轮胎生产能力1亿多条,其中一部分是同质化产能增长。同时国内产业集中度偏低,在目前出口下降,国内市场乏力的形势下,进一步加剧了轮胎国内外市场竞争,不利于品牌建设和培育健康的市场秩序,导致企业效益下降。近年来由于轮胎盲目发展受挫,又转向扩大输送带等产品产能,掀起新一轮的盲目发展波浪,给我国橡胶工业健康发展带来无穷隐患。造成这种局面的原因是多方面的,包括企业急功近利,地方政府的政绩推动,舆论误导和科研、设计、检测等机构的推动等。

二是多因素成本上涨。目前影响我国橡胶工业成本上涨的主要因素是,橡胶价格大幅波动,环保和节能减排投入、物流成本和劳动力费用高等,这些因素致使企业效益大幅度降低。特别是劳动力成本每年以两位数比例上升,致使形成人工荒。

三是技术人才缺乏和创新能力不足。美国等发达国家科技进步对经济增长的贡献率高达80%左右,而我国经济增长的拉动主要是投资和出口,科技贡献率仅约41%,橡胶工业增长的科技贡献率更是远远低于这个水平。在目前激烈的市场竞争条件下,企业技术人才缺乏,创新能力不足,科技投入少,对绿色轮胎至关重要的轮胎试验场迟迟未能建成,严重影响了橡胶企业新产品开发和技术进步。目前轮胎技术进步已经成为发展和竞争的推动力,据《欧洲橡胶杂志》报道,全球各大公司的科研经费一般占其销售额的3%-6%。增加科研经费投入,不断提高我国橡胶工业增长中的科技进步贡献率,是一项长期的任务。

四是品牌影响力薄弱。改革开放三十多年,中国品牌经历了从制度建设到品牌孵化推广直至初步繁荣,涌现了一大批知名品牌。但是,中国品牌发展并不成熟,在世界经济中仍然扮演着“世界加工厂”的角色。我国轮胎等橡胶产品出口约占产量的40%,除一部分骨干企业以自己品牌出口外,相当部分企业是贴牌出口,而且价格较低。在国内市场上,与国际知名品牌相比,国内产品价格低得多。在国内外我国橡胶产品都面临国外品牌的竞争。

范仁德表示,针对以上问题,中橡协2011年开始组织制定世界橡胶工业强国发展战略措施方案,提出十大发展战略措施,其中大部分都属于高新技术范畴。纵观世界发展现状,高新技术的发展有力促进了各种传统工业的发展,橡胶工业也不例外。他指出,只有认真落实橡胶工业强国发展战略,充分利用高新技术改造传统橡胶工业,才能通过“十二五”的努力,争取在“十三五”进入世界橡胶工业强国的行列。

与橡胶工业关系密切的高新技术

范仁德表示,高新技术的主要特征是知识密集、技术密集。目前与橡胶工业关系密切的高新技术主要有,信息通信技术、生物技术、新材料技术和光机电一体化技术、辐射技术等。橡胶工业的新型原材料、新产品、新设备、新工艺等的进步都受益于高新技术的应用。

新材料技术

新材料主要是指最近发展或正在发展之中的具有比传统材料更优异性能的一类材料。与橡胶工业较密切的新材料主要有以下材料:金属纤维、纳米级无机非金属材料、玻璃纤维、新型工程塑料及合金、纳米级有机高分子材料、功能高分子材料、聚烯烃及改性材料、特种合成纤维、特种橡胶及密封、阻尼材料、生物医用高分子材料、可降解性高分子材料、高分子材料防老化及再生技术、树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳基复合材料等。

橡胶工业的原材料分三大类,即主体材料、骨架材料和助剂材料,这三大材料决定了橡胶产品的特性和功能,橡胶工业的发展基本上取决于这三大材料的发展。据预测,今后橡胶工业用主体材料和骨架材料将向高性能结构材料发展,橡胶补强助剂将向纳米材料发展。

主体材料  橡胶产品是以天然橡胶为主体材料开始发展起来的,至今已经发生了重大变化。目前橡胶工业使用的主体材料除了天然橡胶、合成橡胶外,还有热塑性弹性体和液体橡胶。近几十年来,主体材料最大的变化莫过于热塑性弹性体(TPE)得到了很大发展,另外液体橡胶、集成橡胶等也取得进展。

热塑性弹性体(TPE)是一类介于橡胶和塑料之间的高分子材料,兼具橡胶的物理机械性能和塑料的工艺加工性能,同时返回料和废旧制品还可以重复利用,是一种不同于橡胶和塑料的全新高分子材料。由于热塑性弹性体具有以上优越性,自20世纪50年代投放市场以来得到了迅速发展,其产量在上世纪60年代年均增长率曾高达16%,进入90年代稳定在7%,1998年产量达到114万吨,2000年达到170万吨,2011年达到约450万吨,预计2015年将达到560万吨。热塑性弹性体进入了稳定发展时期。

世界上已工业化生产的TPE几乎涵盖了现在合成橡胶与合成树脂的所有领域。TPE已取代一部分天然橡胶和合成橡胶,广泛应用在除轮胎以外的各种橡胶制品上,如汽车配件(管、带、垫、板等)、建筑业、制鞋、医疗制品、密封制品、包装制品、电线电缆、日常生活制品、粘合剂及高分子材料改性等。其中,胶鞋用和汽车用热塑性弹性体是大头,分别占到60%和30%;其次是建筑业、医用和日用生活制品。但是热塑性弹性体最大的缺点是耐热性和动态疲劳性等较差,从而影响了其应用范围的扩大,特别是迄今为止尚不能成功应用于轮胎是一大遗憾。

尽管如此,热塑性弹性体以其接近橡胶的性能和方便的加工特点以及便于回收的优越性,已使其在材料领域获得极大成功。同时,愈来愈多的橡胶界专家针对其耐温性、耐动态疲劳性比较差展开了大量开发工作,并有了可喜的进展。如动态硫化和茂金属催化技术的应用,使热塑性弹性体向高性能化方向前进了一大步。聚丙烯弹性体采用釜内合金技术已实现工业化生产,而且已经应用于汽车上。相信不久的将来,一种完全能取代橡胶的高性能热塑性弹性体一定会出现,届时,橡胶工业用主体材料、生产工艺等将发生根本性变化,同时也将能彻底解决废旧橡胶的回收利用问题。

液体橡胶也是取代橡胶的一种非常有发展前途的主体材料,是革新橡胶工业最根本的途径,它使复杂的固相加工改为简单的液相加工,砍去了笨重庞大的工艺加工设备,大大简化了加工工艺,使材料混合、成型、硫化实现一体化。液体橡胶中引人注目的是聚氨酯橡胶,最初主要用于制鞋和微孔弹性材料,后逐渐用于胶带、胶管、胶辊等产品,用聚氨酯橡胶生产自行车胎、实芯胎、工业轮胎及农用轮胎等慢速轮胎,经久耐用、颜色鲜艳,深受用户欢迎。近几年,华南理工大学对聚氨酯轮胎胎面进行了大量研究开发,关键技术取得很大进展,已建成聚氨酯轮胎胎面的子午胎生产线,产品可降低滚动阻力,节油效果显著。

“分子制造”使新材料发展更迅速,使低成本制造分子成为可能。集成橡胶是通过分子设计,以苯乙烯、丁二烯和异戊二烯为原料,以烷基锂为催化剂,一次合成制造的新型橡胶SIBR,该胶可以调整三种单体的比例,以满足轮胎不同部位的要求。该胶已开发成功,可以用于绿色轮胎制造,应用前景看好。

杜仲胶具有橡塑二重性、优良的共混性及独特的集成特性,不仅可以部分替代天然橡胶,而且可以通过对合成橡胶改性从而生成综合性能优异的橡胶集成材料。杜仲胶的吸声、减震和记忆功能是独有的,是极具发展潜力的新兴军用、医用橡胶材料。杜仲大产业的发展已经具备了技术基础。2006年青岛科大方泰材料工程公司年产500吨TPI建成投产,其产品经上海双钱等轮胎厂应用,制造全钢子午胎取得成功,为建设万吨级TPI工业化装置奠定了基础,其在轮胎上的应用成功也佐证了杜仲胶的巨大应用前景。在杜仲橡胶的应用推广方面,可先行在军工、医用等特殊橡胶制品领域进行推广应用,在此基础上进一步加大在轮胎领域的推广应用,并拓展在塑料改性、输送带等领域的推广应用。一旦应用研究获得突破,我国杜仲产业将产生飞跃式发展。

骨架材料  橡胶骨架材料主要有钢丝、锦纶、涤纶、高强力人造丝和各种短纤维,向高强力、高模量发展是今后橡胶骨架材料的方向。已经应用于轮胎的芳纶纤维是一种很有发展前途的骨架材料。近年来欧洲出售用全芳纶作骨架材料的子午线轮胎,轮胎重量减少约30%,使轮胎的行驶性能,特别是滚动阻力大幅度下降,在工程胎中使用可大大提高轮胎的耐刺扎耐切割性能。同时芳纶在齿形带和运输带中也开始了应用,提高了带体强度和使用寿命。超高分子量聚乙烯纤维和碳纤维等高性能增强纤维和橡胶工业关系密切,是骨架材料更新换代的材料。目前,国内在这些新型骨架材料方面的开发应用已取得突破,必将促进橡胶产品用骨架材料升级换代。

橡胶助剂  橡胶助剂包括硫化助剂、防护助剂、补强填充剂、粘合助剂、工艺操作助剂和特殊助剂六大类,是橡胶产品的三大原材料之一,其在橡胶产品中的消耗约占橡胶的50%左右。橡胶补强助剂重要的发展趋势是向纳米材料发展。

目前世界上著名的轮胎厂逐渐用白炭黑代替炭黑制造绿色轮胎和节能轮胎,用大量白炭黑生产的轿车胎,滚动阻力下降20%左右,节油4%-6%。随着高分散、易分散白炭黑品种的开发应用,白炭黑得到快速发展,预计2015年全球白炭黑消耗量将达到210万吨,我国将达到120万吨。

纳米碳酸钙是少数几种实现工业化的纳米材料之一,将其填充在橡胶产品中,能使产品表面光滑,抗张强度高,抗撕裂、耐弯曲、抗龟裂,不仅产品性能比普通碳酸钙大幅度提高,还可以增容降低成本。粒经小于20nm的碳酸钙,其补强作用与白炭黑相当。

纳米氧化锌不仅提高橡胶制品机械性能,其用量比普通氧化锌节约30%—50%。另外,纳米粘土、纳米三氧化二铝、纳米二氧化钛等在橡胶工业中的应用也有所进展。因此,大力推动纳米材料在传统橡胶工业中的应用意义重大。

低滚动阻力炭黑是世界炭黑生产技术的一大突破,应用在轮胎上,可以降低滚动阻力10%左右,节油2%-3%,并可降低轮胎生热,延长使用寿命。

信息化技术的应用

《第三次工业革命》一书作者杰里米•里夫金(Jeremy Rifkin)认为,第三次工业革命为可再生能源+互联网技术,将在21世纪从根本上改变人们的生活和工作。制造业数字化将引领第三次工业革命,智能软件、新材料、灵敏机器人、新的制造方法及一系列基于网络的商业服务将形成合力,产生足以改变经济社会进程的巨大力量。可以肯定,第三次工业革命的灵魂是信息化。

信息化技术已经强有力的改变着传统橡胶工业,它广泛应用在产品设计、生产、管理、检测以及营销等方面,取得了令人瞩目的进展。用电脑指挥生产、控制工艺、计算数据、处理结果、存储信息、联网通讯、分析设计、监视报警等,在现代化的橡胶厂内无处不在,大大提高了工作效率和工作质量。

产品设计、工艺控制等电脑化  FEA(有限元分析)法设计产品结构,如应用于轮胎,将结构设计、建模、测试等大大简化,从而缩短了产品开发时间和生产周期。另外,已经实现电脑化的系统还有,密炼机微机智能控制系统、轮胎胎面缠绕机数控系统、轮胎硫化计算机自动控制系统、轮胎成品计算机管理系统、数字化鞋业生产系统(制鞋业CAD/CAM集成技术)等。

轮胎企业信息化管理系统  很多软件公司与轮胎企业结合,致力于轮胎企业全方位信息化管理,开发了多种能满足企业内外部各层次、各部门资源信息管理需要的平台。如软控历经十年,开发完成轮胎企业“操作系统”——MES系统,实现了企业、工厂、车间、工序、机台、销售、物流、市场信息化的集成管理和控制,创造了轮胎产业的一种新型管理模式。信息化的作用不仅是实现了社会效益和企业的利润,更大的作用在于提高了企业和操作人员的素质,提高了整个社会的素质。信息技术不仅正在改造和提升轮胎行业,而且正在创造一个全新的轮胎行业。

销售方式电子商务化(电商)  电子商务是一种全新商务形式,它作为经济全球化和信息网络化的产物,无疑代表着未来贸易方式的发展方向。橡胶工业也不例外,世界著名橡胶企业无不充分利用国际互联网等,进行品牌宣传、物流控制、原材料采购和产品销售以及用户服务。美国通过互联网销售的轮胎占其销售总额的20%左右。电子商务在橡胶工业的应用必将彻底改变传统的营销方式,将有力的降低企业成本,提高经济效益。如海宁中国轮胎城采取电商与传统代销相结合,集仓储、物流、结算、售后服务为一体,是一种全新的现代轮胎销售模式,具有潜在的发展前途。

光机电一体化技术和机器人技术的应用

目前、橡胶工业仍是手工操作比较多的一个产业,特别是轮胎、胶鞋等部件比较多的产品,仅成型就有十几道工序,劳动强度大,生产效率低,严重影响了橡胶工业的发展。工业发达国家都把橡胶产品的成型工序为重点,通过计算机技术、光机电一体化技术和机器人技术,在自动化生产方面取得了重大进展。

现在世界上约有1000万个机器人,其中工业机器人100万个,主要在日本、德国和美国工作。机器人的市场产值近200亿美元,预计发展到2025年将达到570亿美元。2010年中国工业机器人的年装机量为8500台,预计到2013年达到16500台。2011年,中国机器人的保有量已达到17万台,未来可能突破100万台。

工业机器人主要特点是擅长于重复特定的工作程序,特别适合于橡胶产品成型工序,不仅能提高生产效率,降低成本,而且能提高产品质量。国外著名橡胶公司都很重视机器人在橡胶产品生产中应用。如米其林、固特异、倍耐力、普利司通、大陆等公司已在轮胎生产中普遍应用。日本东海公司的减震橡胶生产厂基本上实现无人生产,大部分工序由机器人承担。

软控科捷机器人公司开发成功多项应用机器人的轮胎生产工序生产线,巨轮模具已经开发成功应用机器人制造轮胎模具和液压轮胎硫化机机器人操作。

机器人生产的成本不会增加,只需维护费用,相对中国劳动力不断上涨的趋势,自动化的成本是可控的。中国作为一个制造业国家,远期目标不能建立在劳动力价格优势之上,不仅因为其他发展中国家也在打这张牌,而且中国的生产成本也会逐渐上升。更重要的是,新兴的数字化制造业不需要大量劳动力在车间进行密集型生产,意味着廉价劳动力算不上一个特别显著的优势。

典型的光机电一体化技术和机器人技术在橡胶工业的应用实例如:全自动化轮胎生产线,胶管、密封条等成型、硫化连续生产线,全自动高精密橡胶制品生产线,电子辐照预硫化轮胎胶片生产线。

高新技术在橡胶工业上应用前景和建议

范仁德认为,世界橡胶工业将在新世纪里受益于高新技术,以崭新的面貌,继续为人类作出贡献。他对高新技术在橡胶工业上的应用前景进行了如下预测:

主体材料方面,热塑性弹性体和液体橡胶消费量将大幅度增加,而且其品种能满足所有橡胶制品的需要,热塑性弹性体轮胎将问世。骨架材料将使用兼具钢丝和纤维性能的高强度、高模量材料。将大量使用各种复合材料,例如橡胶/树脂复合材料、橡胶/纤维复合材料、橡胶/陶瓷复合材料、橡胶/金属复合材料等。将使用更多的纳米级橡胶助剂,使用数量将比现在少,但性能高得多。普遍使用电脑进行橡胶产品设计、生产、管理、检测以及营销等。电子商务的销售额将大幅度增加。将普遍采用光机电一体化技术和机器人技术改造笨重的橡胶产品生产线,将出现轮胎、胶鞋无人工厂,橡胶工厂脏乱差的老面貌将成为历史。废旧橡胶产品的回收利用技术将取得重大突破,大部分废旧橡胶和生产中的边角余料将得到重复利用。

为了充分利用高新技术提升橡胶工业,建设橡胶工业强国,范仁德提出如下建议:

一是大力推广高新技术,改造橡胶工业。

要大力推广已经成熟的高新技术在橡胶工业上的应用。如热塑性弹性体、液体橡胶、集成橡胶、纳米氧化锌、白炭黑、低滚动阻力炭黑、芳纶纤维,产品设计和工艺控制等电脑化、企业数字办公系统、轮胎全方位管理平台、电子商务,以及密炼机上辅机系统、低温一次法混炼、液氮硫化、液压硫化机机器人操控、电子辐照预硫化轮胎胶片生产线和胶管、密封条等成型、硫化连续生产线等。

二是努力开发高新技术在橡胶工业上的应用,提升橡胶工业。

当前在橡胶行业需要开发应用的高新技术有:杜仲橡胶产业化和应用技术,蒲公英橡胶开发和应用技术,银胶菊橡胶开发应用技术,超高分子量聚乙烯纤维和碳纤维等高性能增强纤维在橡胶工业上的应用,钢丝纤维开发应用,单根浸胶线绳的开发和在轮胎上的应用,纳米改性纤维的开发和应用,非压延浸胶帘布的开发和应用,全自动化轮胎生产线,轮胎试验场,全自动化胶鞋生产线,全自动高精密橡胶制品模压(注塑)生产线,现代化轮胎营销模式,机器人在橡胶工业上的应用等。

三是借力资本运作,促进高新技术在橡胶工业上的应用。

鼓励、支持、引导风险投资、创业投资以及民间资本进入传统橡胶产业,借助资本运作,促进高新技术在橡胶工业上的应用,进而改造传统橡胶工业,提高运行质量,加快我国橡胶工业向强国发展的步伐至关重要。 近年来,轮胎橡胶行业出现了两种相反的投资倾向,一种是盲目投资扩大同质化产能,一种是高新技术项目、新兴战略项目募投无门,这两种投资倾向严重影响了橡胶工业健康发展。要加大对轮胎橡胶行业高新技术项目、新兴战略项目的宣传,扩大民间资本投融资渠道,采用政府引导性基金、产业投资基金等多种方式引导社会资本进入橡胶产业高新技术项目和新兴战略项目,使其成为推动橡胶产业发展新的资金来源。

当前橡胶工业具有投资开发和发展的重点项目有:杜仲橡胶产业化和应用技术,蒲公英橡胶开发和应用技术,青岛橡胶谷,绿色轮胎产业化,轮胎试验场,海宁中国轮胎城(现代化轮胎营销模式),机器人制造和在橡胶工业上的应用等。

四是建设橡胶谷,引领高新技术在橡胶工业上的应用。

橡胶谷实际上是橡胶工业高新技术集聚区,已经在橡胶行业推广的轮胎全方位管理平台、密炼机上辅机系统、低温一次法混炼、电子辐照预硫化轮胎胶片生产线、机器人制造应用等大部分来自橡胶谷。橡胶谷要发挥产学研优势,进一步形成橡胶工业应用高新技术的载体,推动利用高新技术改造传统橡胶工业,加快推动向世界橡胶工业强国发展。

五是加大力度,支持高新技术在橡胶工业上的应用。

建议国家和地方政府加大力度,支持高新技术在橡胶工业上的应用,鼓励企业通过高新技术开发节能、环保、绿色橡胶产品,推行清洁生产,调结构、转方式,提升橡胶工业运行质量。不再盲目批准扩大同质化轮胎等橡胶产品建新项目,推动企业兼并重组,提高产业集中度。
 


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