——訪中國橡膠工業(yè)協(xié)會名譽會長范仁德
中國橡膠網訊 “我國橡膠工業(yè)過去的高速增長,帶來的一大弊病是輪胎等橡膠產品同質化產能過剩,產業(yè)集中度低,當遇到國內外市場不景氣,就會造成市場上的惡性競爭,這種狀況必須改變。”在中國橡膠工業(yè)協(xié)會10月26日在杭州舉辦的2012全國橡膠工業(yè)信息發(fā)布會上,中國橡膠工業(yè)協(xié)會名譽會長范仁德在接受記者采訪時說,世界高新技術的發(fā)展日新月異,為我國橡膠工業(yè)轉方式、調結構和建設世界橡膠工業(yè)強國提供了強有力的支撐。促進高新技術應用,改造傳統(tǒng)橡膠工業(yè),是我國橡膠工業(yè)繼續(xù)平穩(wěn)較快發(fā)展,建設橡膠工業(yè)強國的必由之路。
我國橡膠工業(yè)急需利用高新技術提升
范仁德認為,我國橡膠工業(yè)在“十五”期間成為世界橡膠工業(yè)大國,“十一五”期間產品結構不斷優(yōu)化,轉變增長方式初見成效,進一步增強了世界橡膠工業(yè)大國的地位,為橡膠工業(yè)向世界強國邁進奠定了良好基礎。雖然我國橡膠工業(yè)取得了舉世矚目的發(fā)展,但同時也暴露出一些影響繼續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的問題。
一是輪胎等產品結構性過剩矛盾突出。“十一五”期間,我國經濟高速發(fā)展,內外資都看好中國市場,加速了在我國輪胎等產品生產能力的劇烈擴張,僅2010年左右就新增輪胎生產能力1億多條,其中一部分是同質化產能增長。同時國內產業(yè)集中度偏低,在目前出口下降,國內市場乏力的形勢下,進一步加劇了輪胎國內外市場競爭,不利于品牌建設和培育健康的市場秩序,導致企業(yè)效益下降。近年來由于輪胎盲目發(fā)展受挫,又轉向擴大輸送帶等產品產能,掀起新一輪的盲目發(fā)展波浪,給我國橡膠工業(yè)健康發(fā)展帶來無窮隱患。造成這種局面的原因是多方面的,包括企業(yè)急功近利,地方政府的政績推動,輿論誤導和科研、設計、檢測等機構的推動等。
二是多因素成本上漲。目前影響我國橡膠工業(yè)成本上漲的主要因素是,橡膠價格大幅波動,環(huán)保和節(jié)能減排投入、物流成本和勞動力費用高等,這些因素致使企業(yè)效益大幅度降低。特別是勞動力成本每年以兩位數比例上升,致使形成人工荒。
三是技術人才缺乏和創(chuàng)新能力不足。美國等發(fā)達國家科技進步對經濟增長的貢獻率高達80%左右,而我國經濟增長的拉動主要是投資和出口,科技貢獻率僅約41%,橡膠工業(yè)增長的科技貢獻率更是遠遠低于這個水平。在目前激烈的市場競爭條件下,企業(yè)技術人才缺乏,創(chuàng)新能力不足,科技投入少,對綠色輪胎至關重要的輪胎試驗場遲遲未能建成,嚴重影響了橡膠企業(yè)新產品開發(fā)和技術進步。目前輪胎技術進步已經成為發(fā)展和競爭的推動力,據《歐洲橡膠雜志》報道,全球各大公司的科研經費一般占其銷售額的3%-6%。增加科研經費投入,不斷提高我國橡膠工業(yè)增長中的科技進步貢獻率,是一項長期的任務。
四是品牌影響力薄弱。改革開放三十多年,中國品牌經歷了從制度建設到品牌孵化推廣直至初步繁榮,涌現了一大批知名品牌。但是,中國品牌發(fā)展并不成熟,在世界經濟中仍然扮演著“世界加工廠”的角色。我國輪胎等橡膠產品出口約占產量的40%,除一部分骨干企業(yè)以自己品牌出口外,相當部分企業(yè)是貼牌出口,而且價格較低。在國內市場上,與國際知名品牌相比,國內產品價格低得多。在國內外我國橡膠產品都面臨國外品牌的競爭。
范仁德表示,針對以上問題,中橡協(xié)2011年開始組織制定世界橡膠工業(yè)強國發(fā)展戰(zhàn)略措施方案,提出十大發(fā)展戰(zhàn)略措施,其中大部分都屬于高新技術范疇??v觀世界發(fā)展現狀,高新技術的發(fā)展有力促進了各種傳統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展,橡膠工業(yè)也不例外。他指出,只有認真落實橡膠工業(yè)強國發(fā)展戰(zhàn)略,充分利用高新技術改造傳統(tǒng)橡膠工業(yè),才能通過“十二五”的努力,爭取在“十三五”進入世界橡膠工業(yè)強國的行列。
與橡膠工業(yè)關系密切的高新技術
范仁德表示,高新技術的主要特征是知識密集、技術密集。目前與橡膠工業(yè)關系密切的高新技術主要有,信息通信技術、生物技術、新材料技術和光機電一體化技術、輻射技術等。橡膠工業(yè)的新型原材料、新產品、新設備、新工藝等的進步都受益于高新技術的應用。
新材料技術
新材料主要是指最近發(fā)展或正在發(fā)展之中的具有比傳統(tǒng)材料更優(yōu)異性能的一類材料。與橡膠工業(yè)較密切的新材料主要有以下材料:金屬纖維、納米級無機非金屬材料、玻璃纖維、新型工程塑料及合金、納米級有機高分子材料、功能高分子材料、聚烯烴及改性材料、特種合成纖維、特種橡膠及密封、阻尼材料、生物醫(yī)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術、樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、碳基復合材料等。
橡膠工業(yè)的原材料分三大類,即主體材料、骨架材料和助劑材料,這三大材料決定了橡膠產品的特性和功能,橡膠工業(yè)的發(fā)展基本上取決于這三大材料的發(fā)展。據預測,今后橡膠工業(yè)用主體材料和骨架材料將向高性能結構材料發(fā)展,橡膠補強助劑將向納米材料發(fā)展。
主體材料 橡膠產品是以天然橡膠為主體材料開始發(fā)展起來的,至今已經發(fā)生了重大變化。目前橡膠工業(yè)使用的主體材料除了天然橡膠、合成橡膠外,還有熱塑性彈性體和液體橡膠。近幾十年來,主體材料最大的變化莫過于熱塑性彈性體(TPE)得到了很大發(fā)展,另外液體橡膠、集成橡膠等也取得進展。
熱塑性彈性體(TPE)是一類介于橡膠和塑料之間的高分子材料,兼具橡膠的物理機械性能和塑料的工藝加工性能,同時返回料和廢舊制品還可以重復利用,是一種不同于橡膠和塑料的全新高分子材料。由于熱塑性彈性體具有以上優(yōu)越性,自20世紀50年代投放市場以來得到了迅速發(fā)展,其產量在上世紀60年代年均增長率曾高達16%,進入90年代穩(wěn)定在7%,1998年產量達到114萬噸,2000年達到170萬噸,2011年達到約450萬噸,預計2015年將達到560萬噸。熱塑性彈性體進入了穩(wěn)定發(fā)展時期。
世界上已工業(yè)化生產的TPE幾乎涵蓋了現在合成橡膠與合成樹脂的所有領域。TPE已取代一部分天然橡膠和合成橡膠,廣泛應用在除輪胎以外的各種橡膠制品上,如汽車配件(管、帶、墊、板等)、建筑業(yè)、制鞋、醫(yī)療制品、密封制品、包裝制品、電線電纜、日常生活制品、粘合劑及高分子材料改性等。其中,膠鞋用和汽車用熱塑性彈性體是大頭,分別占到60%和30%;其次是建筑業(yè)、醫(yī)用和日用生活制品。但是熱塑性彈性體最大的缺點是耐熱性和動態(tài)疲勞性等較差,從而影響了其應用范圍的擴大,特別是迄今為止尚不能成功應用于輪胎是一大遺憾。
盡管如此,熱塑性彈性體以其接近橡膠的性能和方便的加工特點以及便于回收的優(yōu)越性,已使其在材料領域獲得極大成功。同時,愈來愈多的橡膠界專家針對其耐溫性、耐動態(tài)疲勞性比較差展開了大量開發(fā)工作,并有了可喜的進展。如動態(tài)硫化和茂金屬催化技術的應用,使熱塑性彈性體向高性能化方向前進了一大步。聚丙烯彈性體采用釜內合金技術已實現工業(yè)化生產,而且已經應用于汽車上。相信不久的將來,一種完全能取代橡膠的高性能熱塑性彈性體一定會出現,屆時,橡膠工業(yè)用主體材料、生產工藝等將發(fā)生根本性變化,同時也將能徹底解決廢舊橡膠的回收利用問題。
液體橡膠也是取代橡膠的一種非常有發(fā)展前途的主體材料,是革新橡膠工業(yè)最根本的途徑,它使復雜的固相加工改為簡單的液相加工,砍去了笨重龐大的工藝加工設備,大大簡化了加工工藝,使材料混合、成型、硫化實現一體化。液體橡膠中引人注目的是聚氨酯橡膠,最初主要用于制鞋和微孔彈性材料,后逐漸用于膠帶、膠管、膠輥等產品,用聚氨酯橡膠生產自行車胎、實芯胎、工業(yè)輪胎及農用輪胎等慢速輪胎,經久耐用、顏色鮮艷,深受用戶歡迎。近幾年,華南理工大學對聚氨酯輪胎胎面進行了大量研究開發(fā),關鍵技術取得很大進展,已建成聚氨酯輪胎胎面的子午胎生產線,產品可降低滾動阻力,節(jié)油效果顯著。
“分子制造”使新材料發(fā)展更迅速,使低成本制造分子成為可能。集成橡膠是通過分子設計,以苯乙烯、丁二烯和異戊二烯為原料,以烷基鋰為催化劑,一次合成制造的新型橡膠SIBR,該膠可以調整三種單體的比例,以滿足輪胎不同部位的要求。該膠已開發(fā)成功,可以用于綠色輪胎制造,應用前景看好。
杜仲膠具有橡塑二重性、優(yōu)良的共混性及獨特的集成特性,不僅可以部分替代天然橡膠,而且可以通過對合成橡膠改性從而生成綜合性能優(yōu)異的橡膠集成材料。杜仲膠的吸聲、減震和記憶功能是獨有的,是極具發(fā)展?jié)摿Φ男屡d軍用、醫(yī)用橡膠材料。杜仲大產業(yè)的發(fā)展已經具備了技術基礎。2006年青島科大方泰材料工程公司年產500噸TPI建成投產,其產品經上海雙錢等輪胎廠應用,制造全鋼子午胎取得成功,為建設萬噸級TPI工業(yè)化裝置奠定了基礎,其在輪胎上的應用成功也佐證了杜仲膠的巨大應用前景。在杜仲橡膠的應用推廣方面,可先行在軍工、醫(yī)用等特殊橡膠制品領域進行推廣應用,在此基礎上進一步加大在輪胎領域的推廣應用,并拓展在塑料改性、輸送帶等領域的推廣應用。一旦應用研究獲得突破,我國杜仲產業(yè)將產生飛躍式發(fā)展。
骨架材料 橡膠骨架材料主要有鋼絲、錦綸、滌綸、高強力人造絲和各種短纖維,向高強力、高模量發(fā)展是今后橡膠骨架材料的方向。已經應用于輪胎的芳綸纖維是一種很有發(fā)展前途的骨架材料。近年來歐洲出售用全芳綸作骨架材料的子午線輪胎,輪胎重量減少約30%,使輪胎的行駛性能,特別是滾動阻力大幅度下降,在工程胎中使用可大大提高輪胎的耐刺扎耐切割性能。同時芳綸在齒形帶和運輸帶中也開始了應用,提高了帶體強度和使用壽命。超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維等高性能增強纖維和橡膠工業(yè)關系密切,是骨架材料更新換代的材料。目前,國內在這些新型骨架材料方面的開發(fā)應用已取得突破,必將促進橡膠產品用骨架材料升級換代。
橡膠助劑 橡膠助劑包括硫化助劑、防護助劑、補強填充劑、粘合助劑、工藝操作助劑和特殊助劑六大類,是橡膠產品的三大原材料之一,其在橡膠產品中的消耗約占橡膠的50%左右。橡膠補強助劑重要的發(fā)展趨勢是向納米材料發(fā)展。
目前世界上著名的輪胎廠逐漸用白炭黑代替炭黑制造綠色輪胎和節(jié)能輪胎,用大量白炭黑生產的轎車胎,滾動阻力下降20%左右,節(jié)油4%-6%。隨著高分散、易分散白炭黑品種的開發(fā)應用,白炭黑得到快速發(fā)展,預計2015年全球白炭黑消耗量將達到210萬噸,我國將達到120萬噸。
納米碳酸鈣是少數幾種實現工業(yè)化的納米材料之一,將其填充在橡膠產品中,能使產品表面光滑,抗張強度高,抗撕裂、耐彎曲、抗龜裂,不僅產品性能比普通碳酸鈣大幅度提高,還可以增容降低成本。粒經小于20nm的碳酸鈣,其補強作用與白炭黑相當。
納米氧化鋅不僅提高橡膠制品機械性能,其用量比普通氧化鋅節(jié)約30%—50%。另外,納米粘土、納米三氧化二鋁、納米二氧化鈦等在橡膠工業(yè)中的應用也有所進展。因此,大力推動納米材料在傳統(tǒng)橡膠工業(yè)中的應用意義重大。
低滾動阻力炭黑是世界炭黑生產技術的一大突破,應用在輪胎上,可以降低滾動阻力10%左右,節(jié)油2%-3%,并可降低輪胎生熱,延長使用壽命。
信息化技術的應用
《第三次工業(yè)革命》一書作者杰里米•里夫金(Jeremy Rifkin)認為,第三次工業(yè)革命為可再生能源+互聯網技術,將在21世紀從根本上改變人們的生活和工作。制造業(yè)數字化將引領第三次工業(yè)革命,智能軟件、新材料、靈敏機器人、新的制造方法及一系列基于網絡的商業(yè)服務將形成合力,產生足以改變經濟社會進程的巨大力量??梢钥隙?,第三次工業(yè)革命的靈魂是信息化。
信息化技術已經強有力的改變著傳統(tǒng)橡膠工業(yè),它廣泛應用在產品設計、生產、管理、檢測以及營銷等方面,取得了令人矚目的進展。用電腦指揮生產、控制工藝、計算數據、處理結果、存儲信息、聯網通訊、分析設計、監(jiān)視報警等,在現代化的橡膠廠內無處不在,大大提高了工作效率和工作質量。
產品設計、工藝控制等電腦化 FEA(有限元分析)法設計產品結構,如應用于輪胎,將結構設計、建模、測試等大大簡化,從而縮短了產品開發(fā)時間和生產周期。另外,已經實現電腦化的系統(tǒng)還有,密煉機微機智能控制系統(tǒng)、輪胎胎面纏繞機數控系統(tǒng)、輪胎硫化計算機自動控制系統(tǒng)、輪胎成品計算機管理系統(tǒng)、數字化鞋業(yè)生產系統(tǒng)(制鞋業(yè)CAD/CAM集成技術)等。
輪胎企業(yè)信息化管理系統(tǒng) 很多軟件公司與輪胎企業(yè)結合,致力于輪胎企業(yè)全方位信息化管理,開發(fā)了多種能滿足企業(yè)內外部各層次、各部門資源信息管理需要的平臺。如軟控歷經十年,開發(fā)完成輪胎企業(yè)“操作系統(tǒng)”——MES系統(tǒng),實現了企業(yè)、工廠、車間、工序、機臺、銷售、物流、市場信息化的集成管理和控制,創(chuàng)造了輪胎產業(yè)的一種新型管理模式。信息化的作用不僅是實現了社會效益和企業(yè)的利潤,更大的作用在于提高了企業(yè)和操作人員的素質,提高了整個社會的素質。信息技術不僅正在改造和提升輪胎行業(yè),而且正在創(chuàng)造一個全新的輪胎行業(yè)。
銷售方式電子商務化(電商) 電子商務是一種全新商務形式,它作為經濟全球化和信息網絡化的產物,無疑代表著未來貿易方式的發(fā)展方向。橡膠工業(yè)也不例外,世界著名橡膠企業(yè)無不充分利用國際互聯網等,進行品牌宣傳、物流控制、原材料采購和產品銷售以及用戶服務。美國通過互聯網銷售的輪胎占其銷售總額的20%左右。電子商務在橡膠工業(yè)的應用必將徹底改變傳統(tǒng)的營銷方式,將有力的降低企業(yè)成本,提高經濟效益。如海寧中國輪胎城采取電商與傳統(tǒng)代銷相結合,集倉儲、物流、結算、售后服務為一體,是一種全新的現代輪胎銷售模式,具有潛在的發(fā)展前途。
光機電一體化技術和機器人技術的應用
目前、橡膠工業(yè)仍是手工操作比較多的一個產業(yè),特別是輪胎、膠鞋等部件比較多的產品,僅成型就有十幾道工序,勞動強度大,生產效率低,嚴重影響了橡膠工業(yè)的發(fā)展。工業(yè)發(fā)達國家都把橡膠產品的成型工序為重點,通過計算機技術、光機電一體化技術和機器人技術,在自動化生產方面取得了重大進展。
現在世界上約有1000萬個機器人,其中工業(yè)機器人100萬個,主要在日本、德國和美國工作。機器人的市場產值近200億美元,預計發(fā)展到2025年將達到570億美元。2010年中國工業(yè)機器人的年裝機量為8500臺,預計到2013年達到16500臺。2011年,中國機器人的保有量已達到17萬臺,未來可能突破100萬臺。
工業(yè)機器人主要特點是擅長于重復特定的工作程序,特別適合于橡膠產品成型工序,不僅能提高生產效率,降低成本,而且能提高產品質量。國外著名橡膠公司都很重視機器人在橡膠產品生產中應用。如米其林、固特異、倍耐力、普利司通、大陸等公司已在輪胎生產中普遍應用。日本東海公司的減震橡膠生產廠基本上實現無人生產,大部分工序由機器人承擔。
軟控科捷機器人公司開發(fā)成功多項應用機器人的輪胎生產工序生產線,巨輪模具已經開發(fā)成功應用機器人制造輪胎模具和液壓輪胎硫化機機器人操作。
機器人生產的成本不會增加,只需維護費用,相對中國勞動力不斷上漲的趨勢,自動化的成本是可控的。中國作為一個制造業(yè)國家,遠期目標不能建立在勞動力價格優(yōu)勢之上,不僅因為其他發(fā)展中國家也在打這張牌,而且中國的生產成本也會逐漸上升。更重要的是,新興的數字化制造業(yè)不需要大量勞動力在車間進行密集型生產,意味著廉價勞動力算不上一個特別顯著的優(yōu)勢。
典型的光機電一體化技術和機器人技術在橡膠工業(yè)的應用實例如:全自動化輪胎生產線,膠管、密封條等成型、硫化連續(xù)生產線,全自動高精密橡膠制品生產線,電子輻照預硫化輪胎膠片生產線。
高新技術在橡膠工業(yè)上應用前景和建議
范仁德認為,世界橡膠工業(yè)將在新世紀里受益于高新技術,以嶄新的面貌,繼續(xù)為人類作出貢獻。他對高新技術在橡膠工業(yè)上的應用前景進行了如下預測:
主體材料方面,熱塑性彈性體和液體橡膠消費量將大幅度增加,而且其品種能滿足所有橡膠制品的需要,熱塑性彈性體輪胎將問世。骨架材料將使用兼具鋼絲和纖維性能的高強度、高模量材料。將大量使用各種復合材料,例如橡膠/樹脂復合材料、橡膠/纖維復合材料、橡膠/陶瓷復合材料、橡膠/金屬復合材料等。將使用更多的納米級橡膠助劑,使用數量將比現在少,但性能高得多。普遍使用電腦進行橡膠產品設計、生產、管理、檢測以及營銷等。電子商務的銷售額將大幅度增加。將普遍采用光機電一體化技術和機器人技術改造笨重的橡膠產品生產線,將出現輪胎、膠鞋無人工廠,橡膠工廠臟亂差的老面貌將成為歷史。廢舊橡膠產品的回收利用技術將取得重大突破,大部分廢舊橡膠和生產中的邊角余料將得到重復利用。
為了充分利用高新技術提升橡膠工業(yè),建設橡膠工業(yè)強國,范仁德提出如下建議:
一是大力推廣高新技術,改造橡膠工業(yè)。
要大力推廣已經成熟的高新技術在橡膠工業(yè)上的應用。如熱塑性彈性體、液體橡膠、集成橡膠、納米氧化鋅、白炭黑、低滾動阻力炭黑、芳綸纖維,產品設計和工藝控制等電腦化、企業(yè)數字辦公系統(tǒng)、輪胎全方位管理平臺、電子商務,以及密煉機上輔機系統(tǒng)、低溫一次法混煉、液氮硫化、液壓硫化機機器人操控、電子輻照預硫化輪胎膠片生產線和膠管、密封條等成型、硫化連續(xù)生產線等。
二是努力開發(fā)高新技術在橡膠工業(yè)上的應用,提升橡膠工業(yè)。
當前在橡膠行業(yè)需要開發(fā)應用的高新技術有:杜仲橡膠產業(yè)化和應用技術,蒲公英橡膠開發(fā)和應用技術,銀膠菊橡膠開發(fā)應用技術,超高分子量聚乙烯纖維和碳纖維等高性能增強纖維在橡膠工業(yè)上的應用,鋼絲纖維開發(fā)應用,單根浸膠線繩的開發(fā)和在輪胎上的應用,納米改性纖維的開發(fā)和應用,非壓延浸膠簾布的開發(fā)和應用,全自動化輪胎生產線,輪胎試驗場,全自動化膠鞋生產線,全自動高精密橡膠制品模壓(注塑)生產線,現代化輪胎營銷模式,機器人在橡膠工業(yè)上的應用等。
三是借力資本運作,促進高新技術在橡膠工業(yè)上的應用。
鼓勵、支持、引導風險投資、創(chuàng)業(yè)投資以及民間資本進入傳統(tǒng)橡膠產業(yè),借助資本運作,促進高新技術在橡膠工業(yè)上的應用,進而改造傳統(tǒng)橡膠工業(yè),提高運行質量,加快我國橡膠工業(yè)向強國發(fā)展的步伐至關重要。 近年來,輪胎橡膠行業(yè)出現了兩種相反的投資傾向,一種是盲目投資擴大同質化產能,一種是高新技術項目、新興戰(zhàn)略項目募投無門,這兩種投資傾向嚴重影響了橡膠工業(yè)健康發(fā)展。要加大對輪胎橡膠行業(yè)高新技術項目、新興戰(zhàn)略項目的宣傳,擴大民間資本投融資渠道,采用政府引導性基金、產業(yè)投資基金等多種方式引導社會資本進入橡膠產業(yè)高新技術項目和新興戰(zhàn)略項目,使其成為推動橡膠產業(yè)發(fā)展新的資金來源。
當前橡膠工業(yè)具有投資開發(fā)和發(fā)展的重點項目有:杜仲橡膠產業(yè)化和應用技術,蒲公英橡膠開發(fā)和應用技術,青島橡膠谷,綠色輪胎產業(yè)化,輪胎試驗場,海寧中國輪胎城(現代化輪胎營銷模式),機器人制造和在橡膠工業(yè)上的應用等。
四是建設橡膠谷,引領高新技術在橡膠工業(yè)上的應用。
橡膠谷實際上是橡膠工業(yè)高新技術集聚區(qū),已經在橡膠行業(yè)推廣的輪胎全方位管理平臺、密煉機上輔機系統(tǒng)、低溫一次法混煉、電子輻照預硫化輪胎膠片生產線、機器人制造應用等大部分來自橡膠谷。橡膠谷要發(fā)揮產學研優(yōu)勢,進一步形成橡膠工業(yè)應用高新技術的載體,推動利用高新技術改造傳統(tǒng)橡膠工業(yè),加快推動向世界橡膠工業(yè)強國發(fā)展。
五是加大力度,支持高新技術在橡膠工業(yè)上的應用。
建議國家和地方政府加大力度,支持高新技術在橡膠工業(yè)上的應用,鼓勵企業(yè)通過高新技術開發(fā)節(jié)能、環(huán)保、綠色橡膠產品,推行清潔生產,調結構、轉方式,提升橡膠工業(yè)運行質量。不再盲目批準擴大同質化輪胎等橡膠產品建新項目,推動企業(yè)兼并重組,提高產業(yè)集中度。