復合材料玻纖產(chǎn)業(yè)增長點：玻纖織物
日期：2010-08-18
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隨著各種纖維材料和紡織工業(yè)的不斷發(fā)展，紡織行業(yè)在滿足了人們對服裝和家裝的普遍需求后，發(fā)展重點轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)紡織品，以更好滿足人類社會現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代經(jīng)濟對紡織品的新需求。玻纖產(chǎn)業(yè)紡織品也成為繼功能玻纖、玻纖增強基材之后，玻纖產(chǎn)業(yè)新的經(jīng)濟增長點。
玻璃纖維是普遍使用的產(chǎn)業(yè)用纖維之一。回顧玻璃纖維工業(yè)的發(fā)展歷史，開發(fā)越來越多的產(chǎn)業(yè)紡織品是擴大玻璃纖維應用的必經(jīng)之路。在我國經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展帶動下，經(jīng)過我國玻纖業(yè)界的努力，我國連續(xù)玻璃纖維高速發(fā)展，每年玻纖紗的生產(chǎn)量已超過200萬噸，出口量100萬噸左右，使用量已達130萬噸，產(chǎn)量出口和使用量均為，各種玻纖紡織品產(chǎn)量也達100萬噸。在這種形勢下，更好發(fā)展玻纖產(chǎn)業(yè)紡織品是實現(xiàn)我國玻纖工業(yè)調(diào)整結(jié)構(gòu)，科學發(fā)展，推進我國整體經(jīng)濟發(fā)展所必須思考和實現(xiàn)的目標。
要發(fā)展好玻纖紡織品，必須注重玻璃纖維的特性，根據(jù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)部門特別是基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)部門的應用要求，選擇或開發(fā)合適的玻璃纖維品種，經(jīng)紡織加工成能滿足需求和發(fā)揮玻纖性能的結(jié)構(gòu)形式的紡織品，經(jīng)過改性涂層處理解決應用技術(shù)，以取得有性價比優(yōu)勢的使用效果。玻纖產(chǎn)業(yè)紡織品按應用特征主要有以下幾大類。
一、增強基材
玻纖及其織物作為增強基材是其主要應用。這時它以復合材料形態(tài)在使用，這類應用已相當廣泛。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟的發(fā)展，對新材料的要求越來越多，復合材料的應用也越來越多，相應對增強基材的要求也越來越高。玻纖主要用來對以下基體進行增強：
1、對樹脂增強，形成增強熱固性樹脂（FRSP）制品。其輕質(zhì)高強、良好的耐腐蝕性已得到廣泛運用，如交通運輸：包括航空、汽車、軌道交通、船舶及海洋工程等；建筑及基礎(chǔ)設(shè)施工程：包括供排水，氣、液燃料輸送，涵洞橋梁工程等；環(huán)境工程：煙氣及污水處理設(shè)施；可再生能源建設(shè)：風能、沼氣及太陽能設(shè)施；工業(yè)及休閑、辦公設(shè)施。
近幾年人們重視可持續(xù)發(fā)展和綠色低碳經(jīng)濟目標，加大了對FRSP的用量和發(fā)展，年增率達10%以上，突出有代表性的是：
我國風電新裝機容量，連續(xù)3年翻番，2009年新增裝機1400萬千瓦，推動我國復材和增強基材的發(fā)展。
我國煙氣脫硫（FGD）裝置持續(xù)高速增長，預測未來10年，將從36.5萬兆瓦提升至72.3萬兆瓦。實踐證明，在這一應用領(lǐng)域FRP是高性價比材料，近年年增率在50%左右，F(xiàn)GD新建和替換是FRP的一大應用市場。
我們注意到FRSP的發(fā)展對玻纖增強基材的新要求，主要是在質(zhì)的提高上。
a.玻纖本身性能的提高。更高的強度和模量，更好的耐酸蝕性能，以及與增強基體更好的相容性等。
b.紡織品結(jié)構(gòu)的提高。更好的可設(shè)計性―――多種方向性選擇，以更充分發(fā)揮玻纖增強效果。
c.更好的FRSP閉模成型適應性，以提高制品尺寸精確和穩(wěn)定性，并提高生產(chǎn)效率。因此除提高玻纖傳統(tǒng)增強基材，如紗、氈、方格布、增強基布等質(zhì)量外，要著重發(fā)展更利于環(huán)向增強的編織物，更利于方向選擇、無折皺、復合化的多向針織物和復合織物，以及更具有立體強度的多維織物和預成型體。
2、增強塑料（熱塑），形成增強熱塑性塑料（FRTP）制品。塑料是高分子材料的主體，占70%左右。隨著技術(shù)的發(fā)展，其品種越來越多，性能也不斷提高。玻纖的加入能明顯提高其力學等性能。其增強效果與玻纖含量和狀態(tài)有關(guān)。由于塑料的高粘滯性，玻纖難以均勻、多量進入塑料并保持較佳增強狀態(tài)，所以FRTP制品的應用滯后于FRSP。經(jīng)過不斷努力，加之其可回用性和較好的韌性。國際上從上世紀80年代，我國從上世紀90年代，F(xiàn)RTP的增率超過了FRSP。當前我國FRTP已占FRP總量的1/4以上，增強塑料用玻纖量已達20萬噸/年。FRTP的規(guī)模化應用，開始于對PA增強用于防腐耐油機械零件，增強PBT用于電器，以及對量大價低PP增強用于一些工程件。當前FRTP的熱點市場為：增強PPS、PEEK高性能工程塑料用于航空和高性能工程件；增強PP用于汽車圍護和裝飾件。
為使玻纖和塑料很好均混，采用各種預混手段，制成料粒、片材、預漬織物等半成品，這就要求玻纖紗從浸潤劑這個關(guān)鍵環(huán)節(jié)解決與不同被增強塑料的共容親合，再根據(jù)不同制品探求合理工藝，提高玻纖在制品中的含量和佳受力狀態(tài)。綜合起來有六種，主要特征見附表。玻纖基材進而要根據(jù)不同工藝主動探求佳結(jié)構(gòu)形式（紗、氈、織物）。
3、增強高分子彈性體。高分子彈性體包括天然橡膠、合成橡膠和聚氨酯彈體等。這些是高分子材料的一類，有相當?shù)馁Y源量，這些材料有彈性，可減震，有較好的耐磨性和化學穩(wěn)定性（耐油、耐水、耐溫）。但是強度模量低，用玻纖作為骨架材料來增強，力學性能有較大改善，還可穩(wěn)定尺寸。因此可制作許多有價值的制品，如傳動帶、運輸帶、礦用導風管、輸油水膠管、輕質(zhì)型材、鋪裝材料，以及磨擦片和耐熱密封帶等。基于彈性體的料性，作為骨架材料的玻纖，其浸潤劑要適宜和彈性體基體粘結(jié)，還要對紗和布做乳膠預處理，進而加工成簾線和簾布等結(jié)構(gòu)形式，后經(jīng)過硫化等制品成型。從事玻纖增強彈性體生產(chǎn)就要堅持這方面的專業(yè)積累，不斷提高增強效果，擴大制品應用范圍。
4、增強無機膠凝材料。主要指氯氧鎂和石膏。我國此類產(chǎn)品資源豐富。按規(guī)范條件下生產(chǎn)的制品，比水泥制品質(zhì)輕，防水耐熱性好，耗用能耗較低，有一定的力學性能，所以以板材為主要形式的產(chǎn)品，代磚代木，在建筑工程等領(lǐng)域得以迅速推廣應用。我國石膏板2009年產(chǎn)量已達13億平方米，玻鎂板年產(chǎn)量也超過6億平方米。用玻璃纖維對它們進行增強，可明顯提高制品的力學性能，特別是抗彎抗沖擊性能，同時也改善一些物理化學性能。這個領(lǐng)域年用玻纖量20多萬噸。還有石膏板貼面等新的增強形式要開發(fā)，潛在市場有40萬噸/年。增強氯氧鎂和石膏用玻纖基材，有短切原絲、氈和布（網(wǎng)）等。應該說，玻璃纖維增強無機膠凝材料有它的一些特殊規(guī)律，譬如：a.要經(jīng)過制品成型的水化膠凝過程，又長期在低堿性（PH8-9）條件下，怎樣的成分玻纖更合理？b.面對硫酸鈣、氯氧鎂等結(jié)晶的膠體，玻纖用什么浸潤劑？要否對紗和織物作預處理才能更好親和？c.玻纖基材以怎樣的結(jié)構(gòu)形式和配向，適應制品成型工藝，求得對制品的佳增強效果？過去限于成本要求，對無機膠凝的玻纖增強基材，往往借鑒已有的中堿產(chǎn)品。筆者認為，面對如此大的應用領(lǐng)域，應針對它的特色深入進行專業(yè)開發(fā)，以求得更好增強效果，進而推動玻纖增強膠凝材料制品的更廣泛應用。
二、新型建筑材料
建筑工程的輕量化、多樣化和更加安全性的發(fā)展，推動著新型建材快速增長和推廣使用。“紡織建筑”是建筑發(fā)展的一支。玻璃纖維憑借高強度、低伸長、不燃性和好的耐候性，其紡織品在新型建材中占有一席，在眾多場合顯示出優(yōu)越性，得到規(guī)模化應用，并不斷擴大發(fā)展。例如，增強改性瀝青和其他高分子材料，用做屋面和地下防水；增強PVC、PU等塑料做地板材料；編成格柵并進一步處理復合，用做高等級公路路面增強等土工紡織品；制成各種美觀耐用的遮陽織物；做成防火、多樣、美觀、便于清潔的貼墻布、均光布和裝飾板；輕便、耐用、美觀、透光的建筑膜材；不同規(guī)格的防護、防水篷布等。
新型建材使用玻纖紡織品也有它的規(guī)律性要求，要做專業(yè)性的開發(fā)。本文突出介紹兩個市場潛力較大的產(chǎn)品開發(fā)：
a.濕法薄氈。它用途廣泛，如上述可用來增強樹脂、塑料、瀝青、飾墻等。在建材領(lǐng)域可用量非常大，所以在美國占全部玻纖產(chǎn)品的1/3以上，全平均也在10%以上。我國則不足3%，雖有生產(chǎn)但針對不同應用專業(yè)開發(fā)不夠，所以設(shè)備開工率不高。
b.遮陽織物。近年來，日、美玻纖制品商都在積極開發(fā)。圍繞透光率、日照獲熱率、日照遮蔽系數(shù)等專業(yè)指標要求進行開發(fā)，一般用涂塑玻纖紗織造，織物組織有平紋、斜紋和集組條紋多種，還有不同顏色、花紋，制成卷簾等制品。采用遮陽織物有明顯節(jié)能效果，有檢測報告顯示，用得好可節(jié)省空調(diào)25%左右。
建材用玻纖紡織品也有涂層處理問題，它要求有自己特色，而且具體用途不同要求也不同，不少功能是靠涂層來實現(xiàn)的。必須精細研究，還要注重合理的性價比。
融入建筑工程是玻纖建材紡織應用開發(fā)的重點，包括與被增強基體的聯(lián)接，膜材篷布和遮陽織物的支撐，直到讓建筑師了解玻纖紡織品的特點和優(yōu)勢所在，納入整體建筑設(shè)計等。[-page-]
三、耐高溫紡織品
在200℃以上高溫條件連續(xù)使用不分解、主要物理性能不降低的，稱之為耐高溫紡織品。按此定義，玻璃纖維以它的高耐熱性和不燃性，成為耐高溫纖維的佼佼者。玻璃纖維紡織品被廣泛應用于耐高溫的多個領(lǐng)域，主要有：短、中程導彈護體用耐燒蝕材料；防火布、簾、服；鋁液過濾，焊接、窯爐火焰隔離用耐高溫制品；高溫煙氣過濾凈化和高溫氣體輸送材料；增強磨擦和高溫密封材料；使耐火等級達二級以上的增強保溫絕熱和外圍護材料。
耐高溫玻纖紡織品要有好的使用效果，必須注重三個重要技術(shù)環(huán)節(jié)：
a.根據(jù)使用溫度合理選擇玻纖種類。一般≤400℃，普通中、無堿即可；500℃～600℃，選用無堿無硼纖維；700℃左右，選用玄武巖纖維；900℃左右，選用高硅氧纖維；1000℃左右，選用石英玻璃纖維。
b.耐高溫玻纖紡織品的結(jié)構(gòu)形態(tài)。根據(jù)使用條件有繩、帶、布、氈、毯等多種。在這個領(lǐng)域混織技術(shù)用得較多，包括為改善紡織工藝性和織物特性，與棉及化纖的混紡混織；為提高織物厚實和嚴密、隔熱性，與變形玻纖紗、定長玻纖紗的混紡混織；為進一步提高耐熱和其他特性，與金屬纖維（銅、不銹鋼絲）和陶瓷纖織混紡混織。
c.為在高溫條件仍保持織物的基本形態(tài)和必要功能性，又不降低使用溫度，必須下功夫?qū)Σ＠w織物的耐高溫處理劑及其涂覆工藝進行不斷開發(fā)和改進。重點對硅橡膠、聚四氟乙烯和各種無機懸浮液三大類進行改性和研發(fā)。
安全和節(jié)能將使耐高溫紡織品有越來越大的市場，玻纖紡織品在其中的市場占有率取決于它的特性和開發(fā)力度。國外許多企業(yè)長期堅持這方面的專業(yè)開發(fā)，不斷擴大應用。國內(nèi)也有不少玻纖企業(yè)進入了這個領(lǐng)域，應堅持不懈，創(chuàng)新開發(fā)，更好推動玻纖耐高溫紡織品擴大應用。
電氣化、信息化是現(xiàn)代化的重要標志之一。在改變發(fā)展方式的經(jīng)濟戰(zhàn)略下，電力和電子產(chǎn)業(yè)會有更好的發(fā)展。無堿玻璃纖維憑借高而穩(wěn)定的電絕緣性，成為新型電絕緣主體基材之一。在電機電器、電線電纜、層壓板、覆銅板等領(lǐng)域不斷擴大應用，年用量已達30多萬噸。近年還在探索一些新應用，例如高壓送電工程中復合材料桿塔橫擔和絕緣子的使用；玻璃鋼電桿的推廣；高性能復合材料雙極板在燃料電池中的開發(fā)應用，以及玻纖織物兩面鋪覆碳纖維和導電樹脂的“儲電裝置”等。電機電器的小型化、高效化（高壓、高頻）方向是明確的。玻纖電絕緣基材必須提高質(zhì)量，不斷滿足電機電器發(fā)展的要求，才能不斷擴大應用。當前玻纖電絕緣基材有三個主要需求點：
a.在E玻纖基礎(chǔ)上，希望有某些更好電性的玻纖。已經(jīng)提上日程的是為減小高頻條件下PCB的介電損失，希望有1MHz條件下介電常數(shù)＜4.5的無堿玻纖，并能有更低的膨脹系數(shù)和更高的層壓板玻璃化溫度。
b.用在電絕緣上的玻纖紡織品是多樣、多規(guī)格的，有紗、帶、套、布、氈等，其發(fā)展趨勢是細、薄，且在細、薄基礎(chǔ)上物理和電性能要更加均質(zhì)、穩(wěn)定。當然用途不同要求不同，其中覆銅板基布要求高。細者纖維要5μ，紗要2.75tex，甚至更細。其中氣泡含量要達到＜0.5個/g，不允許附有導電離子，薄度甚至要＜20μ，不但要求經(jīng)緯張力均勻，還要采取措施進行平化，克服織物節(jié)點帶來的絕緣差異。
c.玻纖電絕緣基材多數(shù)情況是和高分子材料復合使用。絕緣使用效果更多地決定于高分子材料。近些年這方面發(fā)展很快，不但對聚酯、酸醛、環(huán)氧、三聚氰胺進行改進，還要具有阻燃、磁性、防電暈等特性，并開始規(guī)模性地使用電性能更好的聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、聚苯醚和有機硅等高分子材料，所以必須注意玻纖基材與這些高分子材料的很好復合。
五、其他功能玻纖應用開發(fā)
1.導光功能：除專用通訊石英光纖外，玻璃光纖在普通和特種光源傳輸、設(shè)備內(nèi)部和危險地域窺視領(lǐng)域也得到越來越多的應用。近年來開發(fā)熱點在把光纖埋入網(wǎng)絡監(jiān)視工程安全，還開發(fā)出多種用于監(jiān)測、控制和智能化的光纖傳導器。近還有制作硅線和硅粒的FRP支持體用來捕獲光線。
2.電磁功能：用作接收電磁波的雷達罩和電磁干擾材料等。
3.醫(yī)療方面應用：包括光剌激、內(nèi)窺鏡；體液過濾；繃帶；醫(yī)療器具和醫(yī)療機械部件等。
4.防御應用：做成復合材料頭盔；人和裝甲車用防彈片、板；防火、防輻射等專用防護服。
六、發(fā)展玻纖產(chǎn)業(yè)織物的建議
1.完善新產(chǎn)品開發(fā)機制。把重視新產(chǎn)品開發(fā)作為企業(yè)經(jīng)營方針的重要內(nèi)容來抓，注重建立完善新產(chǎn)品開發(fā)的長效機制。
a.根據(jù)玻纖發(fā)展方向和市場要求，結(jié)合企業(yè)實際，確定長、短期目標加以落實。
b.提高對市場新需求的敏感度，例如加強技術(shù)與銷售的人員和信息交流。
c.建立行之有效的技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)的責任制和激勵機制。
d.注重產(chǎn)品應用性能的測試和評價。
2.發(fā)揮玻纖特性，正確選材。發(fā)展玻纖產(chǎn)業(yè)織物必須注意發(fā)揮玻纖特點，不要盲目無優(yōu)勢地代用其他紡織品和木、鋼等材料。當前更多功能性玻纖的開發(fā)給我們有更多的選擇。各種特性紗是織物特性的前提。要根據(jù)需要合理選擇，并通過改性處理和混紡混織來克服玻纖特性上的不足，賦予織物特定的表觀功能，以求擴大應用。
3.著力提高裝備水平。產(chǎn)業(yè)紡織品的制成主要靠紡織機械。制品的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和較高的生產(chǎn)效率更賴于高度機電一體化的先進裝備。作為纖維材料的共性和相對量小的玻纖，必須注意依靠和借鑒通用紡織設(shè)備。但是玻纖的紡織工藝性差，如不耐折、不耐磨、低伸長等，又必須對紡織設(shè)備進行以張力均恒穩(wěn)定為中心的改造，有些制品設(shè)備甚至要專門開發(fā)，注重紡織各道工序的設(shè)備配套，才能取得好的綜合效果。
4.在發(fā)展玻纖產(chǎn)業(yè)織物過程中，企業(yè)要正確處理產(chǎn)品品種多而廣與專而特的關(guān)系。相對其他紡織品，玻纖產(chǎn)業(yè)織物應用差異化更大，用量又相對較小，所以品種規(guī)格系列多是一特點。同時它在不同領(lǐng)域應用又有不同特征要求，相應工藝裝置要求也有差別。一個玻纖制品企業(yè)在大限度滿足用戶需要指導思想下，要有重點供應領(lǐng)域和品牌特色產(chǎn)品，才能更具有競爭力。在此基礎(chǔ)上加強合作來滿足用戶的配套需求。不要不分領(lǐng)域，不分厚薄，不分有紡、無紡，不分針織、機織，某個產(chǎn)品短期有市場，就跟風添置設(shè)備生產(chǎn)，樣樣工藝不專，設(shè)備不精。這樣對行業(yè)、對企業(yè)都不利。
5.加強應用開發(fā)和售后服務。加強服務是后工業(yè)時代對工業(yè)產(chǎn)品的要求。作為一種不明確應用方向就無法確定產(chǎn)品材料的玻璃纖維更應該加強。國際國內(nèi)先進企業(yè)都開始了“解決方案”式服務。實際上售后服務不但利于產(chǎn)品銷售，而且會產(chǎn)生直接效益，有資料統(tǒng)計，80個大型企業(yè)，其服務所賺取的利潤，平均占到總利潤的25%。作為起步，我國玻纖企業(yè)要注意產(chǎn)業(yè)鏈上下游應用合作開發(fā)，根據(jù)應用要求提供配套產(chǎn)品，合作解決一些應用技術(shù)。還要注重產(chǎn)品售后跟蹤服務，不斷改進完善產(chǎn)品性能和應用技術(shù)。
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