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坚硬石头变玻璃纤维,带你发现隐形冠军的奇迹!_业内资讯_业界资讯__复合材料信息网

浏览:345 作者: 来源: 时间:2024-09-25 分类:
坚硬的石头怎么变成细如发丝的纤维?
  好浪漫的创意,又神奇得像魔术,
  到底怎么实现的呢?
玻璃纤维的由来
  玻璃纤维最初也是由国外引进。
  20世纪20年代末,美国大萧条,政府出台了一条奇葩法令:禁酒令,一禁就是十四年,酒瓶生产商纷纷陷入困境。欧文斯伊利诺斯公司是当时美国最大的玻璃瓶制造商,也只能眼睁睁看着一个个玻璃熔炉被熄火。这时一位贵人——Games Slayter,他偶然经过一台玻璃熔炉,发现一些溢出的液态玻璃被吹成纤维状。Games好像牛顿被苹果砸中脑袋,玻璃纤维从此登上了历史舞台。
  一年后,第二次世界大战爆发,常规材料匮乏,为满足军用战备的需求,玻璃纤维成为替代品。
  人们渐渐地发现这种年轻的材料有许多优点——质量轻、强度高、绝缘性好、保温、隔热。于是,坦克、飞机、武器、防弹衣等等都用上了玻璃纤维。
  如何定义?
玻璃纤维是一种无机非金属新材料,以高岭土、叶腊石、石英砂、石灰石等天然矿石为原料,按一定的配方,经高温熔制、拉丝、络纱等数道工艺制造而成。其单丝直径在几微米到二十几微米之间,相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ,每束纤维原丝由数百根甚至上千根单丝组成。
  我国玻璃纤维工业的兴起
  我国玻璃纤维工业兴起于1958年。经过60年的发展,改革开放前主要服务于国防军工,之后转向民用,并获得迅速发展。
早期络纱车间女工
  到2008年,我国的玻璃纤维池窑拉丝产量就达到160万吨,位列世界第一。
  中国建材集团是目前全球规模最大的玻璃纤维生产商,仅我们一家企业产能规模达195万吨,稳居世界第一。真正是中国工业的隐形冠军企业!
  玻璃纤维的生产工艺
  早期坩埚拉丝法
  早期玻璃纤维的生产工艺主要是坩埚拉丝法,其中陶土坩埚法已被淘汰,代铂坩埚法则需两次成型,先把玻璃原料高温熔制成玻璃球,然后将玻璃球二次熔化,高速拉丝制成玻璃纤维原丝。
代铂炉拉丝机
  这种工艺的弊端有能耗高、成型工艺不稳定、劳动生产率低等,目前除少量特殊成份玻纤还沿用这种方法外,基本已经被淘汰。
  池窑拉丝法
  如今大型玻纤生产厂家均采用这种方法(将各种原料在窑炉中熔化后,直接经通路至专用漏板,拉制出玻璃纤维原丝)。
   一张图get池窑拉丝工艺
  这种一次成型方法具有能耗低、工艺稳定、产量质量提高等优点,使玻纤工业迅速实现了规模化生产,被业界誉为“玻纤工业的一次技术革命”。
  中国工业隐形冠军有怎样的核心竞争力?
  1玻璃配方技术
  玻璃配方技术是生产玻璃纤维的核心技术之一,中国建材集团所属中国巨石研发的E6玻璃配方,所属泰山玻纤研发的TCR配方,均无氟无硼,强度高、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳,适用于耐高压、耐高温等特殊领域,已在行业内全面推广,是目前的主流玻璃配方。
  中国巨石E6之后,E6S、E7、E8等相继登场,2016年中国巨石研发出E8玻璃配方,模量超过95GPa,并且实现稳定高效的池窑化生产,同时兼有以往产品的优势,具有更高的性价比和市场竞争力。
  泰山玻纤2014年与美国AGY公司合作推出了S-1HM玻纤,主要应用于风电叶片。S-1HM配方是美国AGY的,加上泰山玻纤前期自主研发的高模HMG配方、风电用TCR配方,泰山玻纤形成了TCR、HMG、S-1HM的风电产品组合,更好地满足客户不同模量的需求。
  2超大型池窑拉丝工艺
  又称一次成型工艺,各种玻璃配合料在约1600℃的池窑熔化部熔成玻璃液,在澄清部排除气泡,成为均匀的玻璃液,再在成型通路中辅助加热,精准控制温度,经漏板高速拉制,形成玻璃纤维原丝。一座窑炉有数条成型通路、上百台拉丝漏板。
  池窑法拉丝工艺能实现大规模工业生产,并易于实施最先进的全自动控制技术,使生产效率大幅度提高,已经成为当前国际上主流的拉丝工艺。

料罐
  3立体式纯氧燃烧技术
  玻璃液在玻璃熔化池窑熔制过程中,主要依靠喷枪对其高温熔制,而胸墙插入式喷枪的火焰与玻璃液面平行,不能直接加热到玻璃液面,导致能量提供不均匀,造成无谓消耗,浪费能源。立体式燃烧技术,使窑炉能量供给均匀。纯氧燃烧避免了氮、琉等氧化物的产生,对空气不会造成污染。
  4AGV自动化物流技术
  该技术替代了传统的链条输送技术,通过运用先进的激光定位AGV导航车输送纱架车,实现了从拉丝到烘干再到后续包装的流程自动化。AGV小车具有自动判断、自动选择、自动定位、自动交通管制、自动充电、自动接收任务等功能,准确、及时、节约大量劳动力,现场整洁、井井有条。
泰山玻纤新区8万吨生产线AGV自动物流输送
  5智能化立体仓储技术
  该技术具备托盘流向智能控制,实现信息自动识别,对物流智能跟踪、监控、调度及管理,实现仓储环节的物流自动化和库存智能优化管理,出入库的效率达到18秒/托,比传统的仓储方式节省面积75%,大量缩减人工和场地。
6固废循环利用技术
  中国巨石自主开发了废丝回用技术,将原本难以处理的废丝粉磨后,作为原料重新回炉到池窑中,实现玻纤废丝的100%回收利用,真正变废为宝,解决了世界级难题。
  此外,对废气的处理是采用“SNCR+双减法+电除雾”法,可综合治理废气中的SO2、NOX、粉尘、氟化物等污染物,排放浓度远低于国家标准。对废水则采用中水回用,处理后再用于生产,实现污水零排放。
废气治理系统 中水回用设备 泰山玻纤新区污水处理站
  隐形冠军企业的成长 这些生产线的建成投产极具意义
  国内首条大型池窑拉丝生产线1997年3月28日,泰山玻纤在艰难中起步,历经艰辛点燃了中国玻纤行业“首条万吨无碱池窑拉丝生产线”的熊熊火焰,投资5.49亿元人民币,年生产能力为无碱玻璃纤维制品10400吨。
  海外首条大型玻纤生产线
  2014年5月18日,中国巨石积极响应国家“一带一路”建设,在埃及投资建设年产8万吨池窑拉丝生产线,这是中国在埃及投资金额最大、技术装备最先进、建设速度最快的工业项目,是我国在海外建设的首条大型玻纤生产线,填补了北非地区玻璃纤维生产的空白。巨石埃及二期项目在2016年5月投产,三期项目预计今年第三季度完成。届时,一个20万吨的玻纤生产基地将坐落于尼罗河畔。与此同时,巨石美国项目正在建设中。
埃及年产8万吨池窑拉丝生产线
实施本土化管理,缓解当地就业难题
  2017年1月,巨石自主研发的“高性能玻璃纤维低成本大规模生产技术与成套装备开发”项目荣获国家科技进步二等奖。在工信部公布的全国首批制造业单项冠军示范企业(培育)名单中,巨石入选示范企业名单;泰山玻纤新区生产线2015年被国家工信部列为玻纤行业首批智能制造示范项目,2016年入选国家智能制造应用新模式示范名单。
  玻璃纤维的用途
  玻璃纤维是替代钢材、木材、石材等传统材料的新一代 复合材料,是国家战略性新兴产业,对国家经济发展与转型升级有着重要意义。
  它“上天入地,无所不能”,为我们的航空航天事业和交通运输行业添砖加瓦;它“上得了厅堂,下得了厨房”,在“高大上”的节能环保领域有它,在“接地气”的体育休闲领域也有它;它“能粗能细,灵活切换”,不但符合建筑建材的坚硬标准,还能满足电子电器的精密要求。
飞机雷达罩、发动机零件、机翼部件及其内饰地板、门、座椅、辅助油箱等
  汽车车身、汽车座椅及高铁车身/结构、船体结构等
风电叶片和机组罩、空调排风扇、土木格栅等 高尔夫球杆、乒乓球拍、羽毛球拍、船桨桨板、滑雪板等 复合材料墙体、保温纱窗、FRP钢筋、卫浴、门板、顶棚、采光板等 桥梁梁体、码头、高速公路路面、管道等
 印刷电路板、电器罩壳、绝缘工具、电子配件等
化工容器、储罐、防腐格栅、防腐管道等
总之,玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,具有轻质、高强、耐高温、耐化学腐蚀、抗疲劳、电绝缘性能好等优点,已经在建筑与基础设施、汽车与交通、化工、环保、电子电气、船舶与海洋等国民经济各个领域大展拳脚,实惠于民。