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紧扣炼胶技术脉搏,开创轮胎产业新纪元——访中国橡机工业“时代精英”奖获得者杜云峰
17-10-30 08:19

杜云峰同志1990年毕业于青岛科技大学高分子材料加工机械专业,27年的橡胶行业工作历程中,从事过装备技术研发、工程建设、生产和质量控制、营销管理、行政管理等轮胎行业的多层面的工作,在创新方面做出诸多业绩,尤其专注于炼胶技术革新。

炼胶技术是轮胎技术的基础,炼胶强则轮胎强。作为首倡者和组织者,杜云峰带领研发团队首创了低温一次法连续混炼技术、碎胶复配混炼技术、串联密炼技术等当今世界先进炼胶技术,获得发明专利10项,实用新型专利14项,为轮胎产业发展作出突出贡献。在2006年至2016年间,他以传统炼胶1.0技术为基础,历经4家公司,成功连续发展了炼胶2.0、炼胶3.0、炼胶4.0三代低温一次法炼胶技术,为轮胎行业提供炼胶支撑,对行业换代发展产生深远影响,获得山东省科学进步奖、中国橡胶机械行业“时代精英”奖等奖项荣誉,创造了轮胎行业十年磨一剑的真实故事。

本刊记者:您作为行业权威专家,请先为大家介绍下低温一次法炼胶技术,谈一谈研发背景及其发展历程。

杜总:我国轮胎业经过几十年的飞速发展,企业规模、数量呈几何倍数增长,但整体上“重数量不重质量”的状况突出,轮胎企业大而不强、多而不精,逐渐成为行业发展瓶颈。伴随着国家绿色环保和节能减排的压力,企业技术工艺创新的需求日趋紧迫,与此同时,轮胎制造业的国际巨头,却尤为重视技术创新,特别是在炼胶技术方面独具特色,先进炼胶工艺应用也为轮胎生产的后工序打下坚实基础。行业内流行一种不成文的说法“轮胎品质七成取决于炼胶技术”,可见炼胶工序对轮胎品质影响之大。

20世纪90年代以来,国内轮胎行业传统炼胶方式为多段式高温炼胶,此种方式炼胶效率不高、工艺连贯性不强,很难保证混炼胶质量稳定性。1992年,邓小平同志南巡后社会主义市场经济体制确立,既加速了国内改革开放进程,也推动了炼胶技术飞速发展。在外部市场刺激和内部经营压力的共同作用下,国内大批轮胎企业开始追求生产效率和产品品质,一场轰轰烈烈的炼胶革命悄然而至,低温一次法炼胶技术应运而生。

所谓低温一次法炼胶,是将高速密炼和精细开炼进行优势组合的一种技术。简单讲是指胶料一次性地连续经过短时间高温密炼和长时间低温开炼两个阶段后即完成母炼和终炼全部炼胶过程。该方法让胶料在密炼机中升温至160℃左右就不再长时间保持,而是尽快排料到开炼机上补充混炼,这充分利用了密炼机高速混合、剪切塑化性能,同时又最大限度地减少了高温对胶料的不良影响,把大部分加工过程放在开炼机上低温进行,因为开炼机的加工温度仅有80℃上下,相对于传统多段式母炼的160℃低了许多,而且全过程只有一次投料加工过程,所以称为低温一次法炼胶。经过合理的设备搭配,下线一车料不过3 min,对比传统9 min炼胶工艺,其先进性显而易见。

作为低温一次法炼胶技术首倡者,这些年我们一直积极推动成果转化进程,2006年开始,着手研发低温一次法炼胶技术,2008年实现研发成果,国内第一代低温一次法炼胶系统诞生。首代系统采用停机出料的间断式运行模式,基本可实现工艺和效益目的,但存在耗电量大、性能不均、自动化程度低等不足。为克服技术缺陷,自2010年开始,历经2年时间,在第一代炼胶系统基础上,研发了第二代低温一次法系统。二代系统升级实现不停机出料的连续式运行模式,解决了工艺温度不均匀、加料系统复杂、运行速度低等问题。

目前,在山东丰源轮胎公司建成投用的低温一次法炼胶项目,运用的是国内炼胶4.0——第三代低温一次法炼胶技术。项目自2013年11月启动,至2016年1月建设成功。该系统是连续式智能化炼胶生产流水线,整个炼胶过程全自动无缝衔接并形成检测闭环,结合环保智能化理念,加入胶料净化技术、固体油新材料使用,使低温炼胶生产技术工艺流程完善、智能化运作稳定、生产高效环保。2016年3月5日,第三代低温一次法炼胶项目通过中国化工学会专家组鉴定,被认定为行业领先、国际先进,建议扩大在橡胶行业中的推广应用。第三代系统通过胶料打捆实现了重量校核,有效回避漏硫或多硫的风险;通过低温滤胶实现胶料净化,使胶料更加纯净和均匀,更利于高端超级轮胎的生产研发,填补了国内一次法炼胶技术的空白。

本刊记者:低温一次法炼胶技术有哪些创新点和技术优势?

杜总:对比传统炼胶技术,第三代低温一次法炼胶系统体现出明显创新特点,该系统完成对国际先进炼胶技术的追赶,具有较好的经济价值和重大战略意义。其主要创新点有:

一是优化了上一代一次法混炼装备,使之成熟化。包括高压大功率变频驱动高速密炼机、优化成熟的全自动开炼机、助剂母胶片称量填加系统、胶料分配和收集输送系统。

二是突破性地开发增加了新的设备和功能,形成了新一代一次法混炼装备技术系统,如:新开发了打卷式混炼胶在线称重校核系统,补齐了检测纠错功能,使系统的工艺安全性得到保障,弥补了一个重大缺陷;另外,新增加低温升滤胶系统,第一次实现了终炼胶在线过滤。一方面可以大幅度提升胶料品质,另一方面可以使杂质胶料变废为宝,有助于轮胎生产的降本增效。

三是创新应用了全水冷大功率电机、隔离房式除尘系统、静音风道,生产环境更加安静、清洁。

四是通过核心设备的专门研发和控制系统的智能化,实现了工艺过程的实时监控、胶料生产全线自动化、配方准确性校核,通过大数据深度学习还可实现胶料性能的自动智能预判。

五是率先应用了符合相关环保标准的环保固体操作油,运输和使用更加简便,可以有效调节混炼胶的门尼,性能良好。

在1年来生产投用过程中,结合现场情况和相关统计数据,低温一次法炼胶系统体现出巨大技术优势,主要有:

一是生产能耗优势。

由于省掉传统炼胶多个周期的胶料加热再冷却,可节约大量电能消耗。另外,系统大量应用大功率交流变频技术,也增加一些节能效果。经现场实际测算,相比传统的炼胶系统,低温一次法炼胶系统可实现节能20%左右的效果(传统三段及以下胶种节能15%,四段及以上胶种节能可达30%)。

二是人力成本优势。

传统炼胶系统母胶线用工5名(运输、操作、搬胶、压片、收片),终炼线用工7名(压片机为3台情况),如果采用大机母胶(370 L)和小机终炼(270 L)的配备模式,则三段炼胶需要一大一小两条线方可配平,总用工12名;低温一次法炼胶系统则仅需单线,总用工不超过6名(运输、操作、搬胶、巡检、压片接头、收片),节约了50%的用工成本。

三是建设空间优势。

传统炼胶系统需占用2条密炼线的面积,而低温一次法炼胶系统只占用1.5条密炼线的面积,即3/4的传统面积,甚至更少;另外,传统线需要2次母胶和1次终炼胶的周转存放面积,而低温线只需要1次终炼胶的存放面积。综合考虑以上两因素,低温线占用建筑面积仅为传统线的50%以内。

四是成本控制优势。

由于低温线的密炼机只起到混合塑化作用,胶料的性能主要是在开炼机上通过长时间的补充混炼而成,从而可取消增塑剂的使用,降低原料成本。第三代低温一次法炼胶系统在国内首次采用了大流量低温滤胶技术,一方面使终炼胶更加均匀纯净,使后工序制品的次品率降低,同时使含有杂质的二级原材料可以正常用于高品质胶料的生产,降低原材料品质的要求,缩减轮胎成本,仅在天然胶方面就可降低10%的采购成本。

五是工艺稳定优势。

对比传统炼胶工艺,第三代一次法炼胶可明显提升胶料均匀性,其中炭黑的分散均匀性可轻易提升2个等级;减少胶料高温氧化裂解,成为没有“坏分子”的更纯净的胶料,为研制更稳定、更高性能轮胎提供基础;具备混炼胶在线重量校核功能,避免硫化助剂等小比份材料损失和重量误差;增加滤胶工序,可有效分解天然胶中凝胶、硫磺中的固体异物等难处理的杂质。

由于低温一次法炼胶对胶料性能的优化,轮胎耐磨性可提升10%以上,滚动阻力降低2%~5%,更加适应绿色高性能轮胎生产要求。

本刊记者:第三代低温一次法炼胶成果被中国化工学会鉴定为世界先进、国内领先,那么作为该项科技成果实施落地方,丰源轮胎是怎样一家企业?

杜总:丰源轮胎是一家创新型、处于蓬勃发展阶段的新公司,2013年由山东能源枣矿集团控股重组,项目规划为年产2 000万条半钢子午线轮胎,2015年底已具备年产1 000万条生产能力,目前已成长为集高性能半钢子午线轮胎研发、制造、销售于一体的现代化大型企业。

公司位于造车鼻祖奚仲故里——山东枣庄,传承奚仲造车的创新精神和鲁班精益求精的工匠精神,致力于为市场提供安全品质轮胎,打造高端民族品牌。项目重组之初,便确立“坚决不能输在起跑线上”的发展思路,国内第一批引进荷兰VMI-EXXIUM一次法成型机,关键装备水平处于行业前列;结合世界先进轮胎制造同步技术,利用有限元分析法自主噪声分析,研发生产低滚阻、低噪声、安全环保的绿色轮胎,全系列规格均为高性能产品。

经过三年多发展建设,企业规模快速扩大,行业知名度日益提升。目前,已建成国家级认可实验室和省级研发中心,产品质量管控历经1 044道工序,轮胎性能达到欧洲标签法第二阶段的高端要求,这也是当前行业最高标准,先后获得ISO/TS16949、DOT、ECE等近二十余项认证许可,通过中国轮胎标签首批审核和中国绿色轮胎认证,是首批23家轮胎准入企业之一,获得全国首批“三同”质量认证。以创新为引领,企业走上发展快车道,2014、2015年产营销连年翻番,2016年产营销同比增长70%以上,提前行业标准一年跨过盈亏平衡点,创出同行业建设发展新速度,2016年跻身中国轮胎行业54强、山东省橡胶行业50强,被行业称之为“新黑马”。

2017年,公司持续推行品牌战略,“远路”品牌首次成为CCTV2央视上榜品牌,连获中橡协推荐品牌、山东省著名商标、枣庄市市长质量奖“三项殊荣”,被评为全国产品和服务质量诚信示范企业。

本刊记者:除了第三代低温一次法炼胶技术,丰源轮胎还有哪些科技成果?

杜总:2016年,除低温一次法炼胶技术外,公司另一项创新成果“碳纳米管材料应用”通过中国石化联合会专家组评审鉴定,达到国际先进水平,并建议在轮胎行业中推广应用。

我们于2014年率先提出“碳纳米管防静电轮胎”概念,在行业内实现碳纳米管材料轮胎首发和量产。根据第三方实验机构测试,添加碳纳米管材料配方的出租车胎,行驶里程超过11万km,耐磨性能提高6%以上。添加碳纳米管材料的漂移胎,湿地刹车距离缩短6.6%。碳纳米管轮胎导电性能、力学性能、导热性能均比普通轮胎显著提高,其轮胎体积电阻率下降至少5个数量级,可有效避免车体静电对人体和车辆带来的不利影响,预防静电导致的加油起火和车辆自燃,并能显著改善车辆操控性能、制动性能,为消费者带来安全、静音、舒适的极致体验。

前不久,山东省发布2017年第二批技术创新项目计划,在所有橡胶行业项目计划中,山东丰源轮胎公司以“全生命周期智能轮胎”、“四防轮胎”等6个项目位居数量第二位,体现出企业创新的决心和成果。

本报记者:目前,市场对高性能轮胎的接受程度和反响如何?

杜总:今年以来,国家工信部和山东省经信委均对轮胎行业发展方向做出规划指示,“十三五”是中国全面建成小康社会的决胜期,随着人们生活水平的不断提高,消费者对轮胎的需求逐步向个性化、高端化转变,未来低端面、超低断面、扁平化、大规格高性能子午胎将成为市场主流。

我们的研发方向和行业倡导一脉相承,就是生产安全、环保的绿色高端轮胎,今年先后推出具有自主创新技术的防刺扎、防漏气、防爆破“三防”全方位安全轮胎,以及缺气保用轮胎、彩色标签轮胎、漂移胎、全天候轮胎等79个规格高新产品,现有HP、UHP、C型轻卡、SUV(HT/AT/MT)、雪地胎、出租车专用胎、新能源汽车专用胎等23大系列,800多个规格产品。高性能轮胎获得市场认可、客户青睐,产品远销欧洲、美洲等100多个国家和地区,国内销售网络覆盖31省市,是华晨、众泰、北汽等十多个汽车、新能源汽车配套供货商。

本刊记者:最后一个问题,您既是炼胶技术的专家,又是优秀企业家,请谈谈丰源轮胎等民族企业未来发展之路。

杜总:27年的从业经历,我见证和体会了民族企业发展历程中的艰辛,尤其是丰源轮胎建设和经营过程中的全程、全面参与,让我有了更深的感触,对于民族企业发展也有几点体会:

一是要坚持定位发展。近几年适逢行业结构性产能过剩,市场要应对朝夕保命的恶性竞争,企业发展面临兼并整合风险,低端同质化不可长久。中国轮胎一窝蜂似地在国际市场上自相拼杀,已经使民族轮胎业受到极大伤害,最终会害人害己害行业。民族企业一定要有战略定力,始终坚持高端定位发展思路不动摇,主动扩大产品差异化优势,不断集聚自身生存发展优势,用工匠精神制造高品质安全轮胎,这样才能真正将中国轮胎行业做大、做强。

二是要坚持品牌发展。国内企业与国际巨头轮胎品质差距已微乎其微,我们的生产线和技术工艺甚至领先于诸多国际知名品牌,部分系列规格的性能已实现全方位赶超,但市场价格却存在很大差距。产生这种现象,归根结底在于品牌价值的巨大差距。

李克强总理在今年政府工作报告中提出“打造更多享誉世界的中国品牌,推动中国经济发展进入质量时代”的倡议,国务院正式批复每年5月10日为品牌日,均预示着中国品牌迎来了新的战略发展期。如今很多民族企业在品牌建设方面已做出典范,例如华为手机、格力空调,品牌价值提升后必然带动产品市场价值飙升。作为民族企业一份子,我们都要树立发展使命感,要专注于打造自主品牌,争做轮胎行业的华为、格力,走出一条符合形势发展、独具特色的科学发展之路。

三是要坚持创新发展。创新是企业发展的不竭动力,是破解企业传统体制理念约束的手段举措。一方面,民族企业要从内部挖潜创新潜力,通过增强研发水平、扩大专利申报等方面快速集聚发展优势,提升企业经营业绩;另一方面,要广泛接触资本市场,开展内外合作、跨行业合作、跨区域合作等合作项目洽谈,推动企业做大做强。丰源轮胎如今已迈出了创新的第一步,今年主推新三板上市,充分利用上市的融资和宣传效应,开展外部扩股、认购转债准备,尝试多渠道股权融资,促进产业增值、效益增长。同时,民族企业还应积极响应国家“一带一路”发展政策,促进一带一路国家的技术合作、设备输出等商务项目,拓展外部发展机遇。

最后,借此机会请允许我发起一项倡议,希望国内轮胎行业同仁们,都能以振兴民族企业为己任,重视研发投入,着力打造国际知名品牌,让中国轮胎的群山无峰,快速变成群峰耸峙,全力开创轮胎行业新时代!

来源:青岛科技大学校友总会

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