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高端 玻璃纤维有望国产

来源:用户上传      作者: 马亮

  玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,因其种类繁多,耐热且抗腐蚀,在多个领域得到了广泛应用。
  目前我国玻璃纤维行业虽已颇具规模,但由于技术原因,高端玻纤织物仍以进口为主。日前,由浙江理工大学和浙江万利纺织机械有限公司共同完成的“玻纤制造系统关键技术及装备”项目获发明专利4项、实用新型专利4项。同时获得2013年度“纺织之光”科学技术二等奖,解决了我国在高端玻璃纤维制造方面的一个难题。
  产学研用结合突破难题
  浙江理工大学副教授周香琴告诉记者,我国玻纤产业虽然已经经过了20年发展,但因为国产玻纤织机问题突出,高端玻纤织物仍然需要进口。而此时国际上也发现了中国巨大的发展潜力,美、法等多国资本开始扩大在玻纤领域的投资规模,抢夺国内高端产品市场。国内企业则受多方面因素限制,缺乏竞争力。
  因此周香琴决定对这一项目进行研究。在此次研究过程中,她通过与企业合作的方式,与浙江万利纺织机械有限公司组成了一个“产学研用”为一体的攻关团队,将浙江理工大学的玻纤织机设计理论基础及功能创新与该公司的玻纤织造机械生产经验相结合,把实验室搬到工厂,既提高了科研效率,也大大缩短了科技成果产业化的时间。
  在企业的帮助下,周香琴很快开始围绕玻纤织造的工艺特征,对玻纤及织物与机械的耦合特性,在交织、卷绕中的力学特性开展研究。
  据周香琴介绍,这一项目主要实现了4个突破,首先是通过对稀纬密玻纤织物输送、机外卷布、粗重玻纤纱剪切、粗重玻纤纬纱张罗控制系统的创新设计,克服了布卷成型过程中布层之间打滑造成纬向移位等问题。其次,解决了传统剪刀剪切粗纱时纬纱外滑造成的剪切不彻底问题。第三,解决了传统织机弹簧回复式活动引起的经纱张力急剧变化,造成薄型玻纤织物布面起皱、断经率高等问题。最后解决了粗重玻纤纱在引纬过程中打结、交接失误等问题。
  另外,科研团队还通过对粗纱玻纤无张力退解机内匀经系统及纱架与织机分楼层布置机内匀经系统的创新设计,解决了传统织机匀经过程中玻纤起毛、操作不便等问题,合理利用空间。
  通过发挥合作企业玻纤织造设备的生产经验和市场优势,项目组详细分析了各种不同种类的玻纤织物特性;根据各种织物的不同特性进行了门幅、车速、引纬打纬系统、开口系统、送经系统、卷取系统、纬纱张力控制系统等各项设计,并成功设计出适合玻纤纱织造的机内匀经系统,这个系统结构简单,使用方便可靠,还能减少玻纤和机械零件的接触环节,防止玻纤起毛。
  项目结束后周香琴谈到与企业合作科研的优势,她说:“这次研究中很多试验都是无法在学校的实验室里实现的,我认为和企业的协同合作是提速科研突破的最佳途径之一。”
  玻纤应用知多少
  据了解,近几年欧美复合材料产需均持续增长,我国的复合材料市场发展迅速。树脂与玻璃纤维在技术上不断进步,生产厂家的制造能力普遍提高,使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受。
  目前全球玻纤生产消费大国主要是发达国家,其人均玻纤消费量较高。中国玻纤行业近几年的快速发展,动力来自国内和国外两个市场的拉动。国际市场的扩大,既有总需求增长的因素,也有来自国际企业前期因利润率较低退出行业后,给国内企业在国际市场留下的发展空间;而国内市场的增长,则是来自下游消费行业的快速发展。
  周香琴告诉记者,玻璃纤维织物主要用作电绝缘材料,工业过滤材料,防腐、防潮、隔热、隔音、减震材料。还可作为增强材料,用来制造增强塑料或增强橡胶、增强石膏和增强水泥等制品。
  用有机材料被覆玻璃纤维可提高产品的柔韧性,制成包装布、窗纱、贴墙布、覆盖布、防护服和绝电、隔音材料。玻璃纤维经加工,可制成多种形态的制品,如纱、无捻粗纱、短切原丝、布、带、毡、板、管等。其中E级玻璃纤维使用最普遍,广泛用于电绝缘材料;S级为特殊纤维,产量很小,主要用于军事防御,如防弹箱等;C级比E级更具耐化学性,用于电池隔离板、化学滤毒器;A级为碱性玻璃纤维,用于生产增强材料。
  可以看出,玻璃纤维是非常好的金属替代材料,在建筑、船舶、化工管道、汽车、航空、风力发电等领域有着广阔的应用前景,并且其应用领域仍在不断拓展,全球市场空间巨大。在2010年,全球连续玻璃纤维产能为471.5万吨,而我国的玻纤产能占世界比重超过50%。与国际相比,我国玻纤产品品种规格仍然较少,应用范围狭窄,这从一个侧面说明了我国玻纤产业还存在大量市场空间,也说明了这一项目的重要性。2012年,全国玻璃纤维及其制品累计进口数量达到了20.5万吨,进口金额9.1亿美元。如果高端玻璃纤维能够国产,这将为中国化工行业带来巨大帮助。
  截至目前,由该项目组研制的高端玻纤织造系统关键技术及装备已被多家国内企业使用。使用这一技术生产的高端玻纤织物相比以往产品有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高等优点,随着玻璃纤维行业集中度不断提高,该技术将会被发掘出更大的价值。
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