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玻璃纤维是复合材料的最佳增强材料

文章出处:未知 人气:-发表时间:2016-06-20
玻璃纤维是复合材料的最佳增强材料
 
添加时间:2016-6-20
 
    “玻璃纤维行业从上世纪五十年代诞生,至今已经半个世纪了,从最初的崭露头角到现在成为全世界玻璃纤维第一生产大国,国内的玻纤业发展可谓是飞速。作为复合材料最佳的增强材料,玻璃纤维的前景依然广阔。”提起玻璃纤维,危良才便滔滔不绝,对于这个已经相伴走过几十年的“老伙计”,危良才有着深刻的感情。
复材在线: 玻璃纤维人们并不常见,而您干了一辈子玻璃纤维,称得上是玻璃纤维专家,您能简单介绍一下玻璃纤维吗?
危良才:玻璃纤维,顾名思义是一种纤维状的玻璃态物质。它是一种人造无机纤维材料,它的主要原料是叶蜡石、石灰石、硼钙石、萤石及硅砂等各种天然矿石。由于它得天独厚的自然条件,所以它与金属纤维、棉麻丝绸及其它人造有机纤维对比,具有耐高温、抗腐蚀、强度高、比重轻、吸湿低、延伸小及电绝缘性能好等一系列优异特性,使其在机械、电气、光学、耐腐蚀、隔热及吸声等方面发挥出无可比拟的特性。
    随着科技的进步,玻纤在国民经济各工业部门中的应用日益广阔,现已遍及电子、电气、通讯、机械、冶金、化工、建筑、车船、航空、航天、航海、信息、环保、能源及遗传工程、微电子技术等高新技术领域。由于其性能优异,主要原料又是各种天然矿石,矿藏丰富,可以取之不尽,用之不竭,所以具有广阔的发展前途。
 
复材在线: 有观点认为,玻璃纤维与玻璃钢是一对孪生兄弟,玻璃纤维具有的优异性能使玻璃钢成为当今最佳的复合材料。您怎么评价这一观点?
危良才: 玻璃纤维与玻璃钢确实是一对名副其实的孪生兄弟。玻璃纤维不仅是玻璃钢的增强材料,也是整个复合材料的最佳增强材料。据有关部门报道,目前,玻璃纤维占据复合材料所用增强纤维的98%左右。其余的2%增强纤维包括碳纤维、芳族聚酰胺纤维(即芳纶纤维)、天然纤维、玄武岩纤维及其它纤维。在玻璃钢的大多数应用领域中,玻璃纤维都占据主导地位。即使在被认为是碳纤维天下的航空航天领域,玻璃纤维也有大量应用。
    玻璃纤维用作玻璃钢的主要增强材料,它与各种树脂相结合,衍生出许多优异性能,导致玻璃钢具有优良的比强度、刚度、耐气候性、耐腐蚀性和耐用性,几乎可设计和塑造成任何所需形状,可达到任何美学要求。可实现部件整体成型,大大减少组装零件数量,节省模具费用,同時其制造技术容易掌握,所需投资较少。为此,玻璃钢用作工程材料的地位日益稳固,在取代传统材料,发挥减轻重量、节省能量、集中功能、提高设计灵活性之作用方面成绩卓著,成为材料科学的重要分支,具有良好的市场前景。
 
复材在线: 据说我国玻纤工业在创建初期的发展过程中曾遭遇过三个“马鞍型”?
危良才:不错,我国大陆玻纤工业自上个世纪五十年代末期创建,发展到改革开放的八十年代初期,在这二十多年的坎坷发展历程中的确遭遇过三个“马鞍型”。这是当時全行业一致公认的提法。所谓的“马鞍型”,是指全国玻纤总产量因某种缘故突然严重下滑的形象比喻。
      第一个“马鞍型”发生在上个世纪六十年代初期。当時我国玻璃纤维工业各厂清一色,全部生产的是无碱电绝缘制品,由一机部等有关部门统购包销。而机电工业部门却由于电机工程大量下马,实然要求建工部大量减少无碱电绝缘玻璃纤维的供应量,使各玻璃纤维生产厂家措手不及,被廹纷纷封埚停机减产。1961年全国玻纤总产量名义上为2107吨,实际上这些产品没有按计划分配全部销售出去,而有很大一部份积压在各生产厂家的仓库中,以致造成资金周转困难。不少玻纤基建收尾工程也不得不暂時停止,有的生产厂家甚至连发工资都有困难,被廹组织员工集体到其它行业去打工。
    当时,个别地区在推销积压在仓库内的玻璃纤维制品時,采取了只要销得出不负责任的误导销售法,造成了非常恶劣的影响。如某地市场上出现了“玻璃纤维布不收布票”的销售广告,因为当時国家按户口供应的民用布票紧张,于是有人将玻璃纤维布买去作蚊帐,有人买去给毛料成衣店作来料加工的口袋布,还有的买去给殡仪馆作遗体寿衣等等五花八门的用途。但是,这些用途都不符合玻璃纤维的特性,如作蚊帐及口袋布的,因玻璃纤维不耐折,使用不久玻璃纤维布就会折断,商场售货员在为顾客裁剪玻璃纤维布时,弄得柜台四周玻璃纤维毛羽飞扬,毛羽散落在身上或粘附在手臂和手背上,刺激皮肤,弄得皮肤红肿奇痒难忍。上市不久,售货员就联合拒卖这种玻璃纤维布。而用作寿衣的又因玻璃纤维的软化温度高,具有良好的耐热性能,被裹住的尸体久久不能完全火化,导致火化成本大增。起初殡仪馆弄得稀里糊涂,后来殡仪馆弄清了事情的缘由,在火葬须知中增加了一条:不得用玻璃纤维布作寿衣。此事在某地一度广为传播,成为笑谈,但在广大群众中却造成了极为恶劣的影响。
    另外,当时无碱玻璃纤维是采用价格昂贵的硼酸作玻璃助熔剂,生产成本很高。山东玻璃钢罐生产厂家部份生产厂家为降低制造成本,擅自采用高碱玻璃料拉丝。高碱玻璃纤维制品因其碱含量大,所以吸湿率也比无碱的大得多。当时玻璃纤维产品市场滞销,这些高碱纱与高碱布在生产厂家仓库存放時间稍长一点,都发生不同程度的发霉变质现象,报废不少。因此,1963年全国玻纤总产量再一次下降。
    第二个“马鞍型”发生在“文革”初期的1967-1968年。“文革”实际上是1966年10月5日中共中央向全国发布“关于无产阶级文化大革命的决定”后开始的。起初仅是各派别展开激烈的大字报辯论,所谓“文斗”,到1967年才演变成全国范围的“武斗”。所以,1966年全国玻纤总产量达到13536吨,比1965年的10318吨还增长了31.18%。1967年全国范围的“串联”及“武斗”对工业生产造成了极大破坏,几近瘫瘓的边缘。1967年全国玻纤总产量下降到10519吨,1968年再度下降到9402吨,比1966年下降了30.55%,这就是第二个“马鞍型”。
    第三个“马鞍型”发生在1980-1981年。1979年以前,我国仍然实行“计划经济”。各玻纤企业在原材料供应和产品销售上全部服从上级的指令性计划,只管按计划指标安排生产,无需过问经营及产品销售,全部产品,一律由上级主管部门“统配包销”。
    1979年起,全国贯彻党的十二届三中全会制定的“调整、改革、整顿、提高”的八字方针。首先是全国机电工业大调整,机电产品总产量下降,导致无碱玻纤产品的需求量相应下降。据有关部门统计资料,全国无碱玻纤需求量1980年下降了14% ,1981年又下降了34% ,迫使全国大中型玻纤企业主动减产。另外,当時约占总产量70-80%的中碱玻纤产品也在调整过程中,逐步取消了“统购包销”的办法,改为市场调节法,即各玻纤企业要为产品自找销路。在实行了20多年的产品“统购包销”办法后,马上改为市场调节,各玻纤企业普遍感到不适应,找不到销售渠道,产品大量积压。因此,1980-1981年连续两年不但没有增产,反而连年减产。据有关部门统计资料,全国玻纤总产量1980年下降到45607吨,1981年继续下降到44246吨。这就是第三个“马鞍型”。
    自1982年起,由于全面贯彻八字方针,各玻纤企业也逐步适应了市场经济并陆续采取了相应措施,促使全国玻纤生产步入稳步发展新阶段。统计资料表明,1982年初见成效,全国玻纤总产量达到48421吨,同比提高9.44% ;1983年再见成效,全国玻纤总产量提高到54666吨,同比提高12.90% ;1984年大见成效,全国玻纤总产量跃升到66555吨,同比提高21.75%。
 
复材在线:在上世纪六十年代,我国玻纤行业曾经大力开展用玻璃纤维制品代替工业用棉布及棉纱活动,当时的情况如何?这一活动对我国的玻纤行业有什么影响?
危良才:二十世纪六十年代初期,我国棉布供应非常紧张。当时因国民经济建设大力发展工业的需要,工业用棉纱、棉布需求量显著增加,因强调自力更生、艰苦创业政策,只得压缩民用棉布的发放标准,全国老百姓每人每年仅发给16市尺棉布票。所有棉制品一律凭布票供应。为了减少市场缺少棉纱、棉布的压力,当时国家在政策上大力鼓励积极采用其它人造纤维来代替棉制品。
    1963年10月17日, 国务院以(63)国财办字第694号文, 批准了建筑工程部和商业部“关于推广采用玻璃纤维制品节约工业用棉纱、棉布和价格补贴问题的联合报告”,同意对技术上已经过关的玻璃纤维制品实行财政补贴和免税办法, 提出“在工业交通企业大力推广使用玻璃纤维制品代替棉纱、棉布具有十分重要意义, 应当积极发展” 。接着,1964年1月, 国家科委召开了全国纺织纤维技术改进会议。 要求扩大玻璃纤维及其制品的应用范围, 代替工业生产和非衣着用途的天然纤维-棉、毛、丝、蔴。会议特别强调指出“虽然今后十年国家要大力发展合成纤维、人造纤维和天然纤维,但是由于各种条件关系,还有一定限度,因此采用玻璃纤维和塑料,把工业生产和非衣着用途天然纤维顶替下来,转用于人民衣着,就有更重要的意义,这也是国家一项长远方针”。
     当时的历史背景是我国玻纤工业创建時全部照搬原苏联那一套落后的生产工艺技术,刚投产不久的十多家玻璃纤维厂(车间),生产的是清一色的无碱玻璃纤维制品,其应用范围局限于电气绝缘。当时玻纤行业没有充分认识到,电机行业从传统使用的电绝缘材料改用玻璃纤维作绝缘材料,有一个比较复杂的应用技术改进、设备改装和电机、电器结构改良的一系列问题。同时,玻璃纤维制品本身还有一个产品质量满足不了要求及售价比棉制品偏高的问题。为此,全国无碱玻纤制品销售量显著下降,各生产厂家产品大量积压。此时,玻纤行业才清醒地认识到,要想发展我国玻纤工业,一定要打破从原苏联学来的“框框”,不能只走“电绝缘”这个独木桥,而要走适合我国国情的发展道路,从专门为电机工业服务,逐步转移到同时为其它工业和民用,即为整个国民经济服务,这才是阳光大道。
    为了开发出玻璃纤维新的工业与民用产品,替代当時市场紧缺的棉制品,其技术关键是,要研制出一种新的玻璃成分,其要术是拉丝性能好,比高碱玻璃纤维有较好的耐蚀性,且原料易得,价格又低廉。南京玻璃纤维研究设计院主动承担了这一科研任务,及时完成了中碱5号玻璃成分及各组分变动对玻璃纤维性能影响研究的科学试验,交由上海耀华玻璃厂进行工业生产并向全国推广。
    当時全行业响应国家号召,把试制玻璃纤维代棉产品当作一项伟大的政治任务,商业部也积极派员参加玻璃纤维代棉产品的技术鉴定工作。采取每鉴定过关一项产品,就立即取消这项产品原来的用棉、毛、丝、蔴计划分配指标,从政策上强制性推广玻璃纤维代棉产品,使玻璃纤维代棉产品得以蓬勃发展。
据当时统计资料称,1964年全国玻璃纤维品种已发展到74个,其中有16个在1964年上半年荣获了国家计委、经委和科委联合颁发的新产品奖。
    当年在全国推广应用的玻璃纤维产品有:电工用6微米160支2股无碱纱、4微米360支2股无碱纱、电绝缘玻璃纤维漆布、漆绸用玻璃纤维布、玻璃纤维云母制品用布、玻璃纤维层压板用布、玻璃纤维导火索用纱、玻璃纤维乳胶包扎布与包装布、聚氯乙烯涂层玻纤布,玻纤棉纱交织导风筒坯布、玻璃纤维酸性过滤布、玻璃纤维炭黑收集袋、铝水过滤布、管道包扎布、沥青玻璃纤维布、油毡坯布及玻璃纤维聚氯乙烯涂塑窗纱等等。这些产品广泛应用在电机、化工、石油、煤炭、轻工、国防及民用等方面收到了较好的技术经济效益和社会效益。
    这一活动在当时取得了显著的效果:一机部称,从1963年初到1964年底,全国各电线厂用中碱玻璃纤维纱代替棉纱作橡皮电线保护层,共节约棉纱2000多吨。化工部橡胶司称,全国主要炭黑厂使用中碱玻璃纤维布代替柞蚕绸作碳黑收集袋,每年可节约50万米柞蚕绸。冶金部供应局称,用乳胶玻纤布代替棉布包装,1964年节约工业用棉布400多万米。石油部称,用玻璃纤维管道包扎布作管道防腐层,施工成本降低了50%,施工效率提高了4-5倍。天津进出口公司称,玻璃纤维涂塑窗纱已经销售到亚、非、拉三大洲二十八个国家。
 
复材在线: 我国电子玻纤生产现状如何?近几年来,我国池窑生产运转总座数有什么变化?年产能达到什么水平?
危良才: 我国电子玻纤自1990年正式诞生并逐步建立配套的工业体系以来,已经历了二十个年头的发展历程。电子玻纤从无到有、从小到大、从弱到强,并与同一条产业链上紧密相连的下游行业CCL及PCB紧密协作,联手发展,共同创建并逐步完善了初具规模的全球最大、具有中国特色的电子玻纤市场。目前,池窑拉丝技术已是我国玻纤工业的主导技术,其核心就是无碱池窑拉丝及电子玻纤生产技术,现已成为我国玻纤工业持续发展的强大动力。
    据中国玻纤工业协会资料,近几年来我国玻纤工业池窑产能迅猛扩张。2004年全国建成池窑37座,年产能82.2万吨。2005年池窑41座,年产能84.8万吨。2006年池窑49座,年产能134万吨。2007年池窑54座,年产能157万吨。2008年池窑62座,年产能224万吨。池窑拉丝产量已占全国玻纤总产量的82.46%,提前三年完成了国家“十一五”发展规划的产量指标,成为全世界玻璃纤维第一生产大国。
 
复材在线: 电子玻纤是覆铜板必不可少的基础材料,以往二者之间相互促进,共同发展,近几年来两者之间的关系如何?
危良才: 我国电子玻纤是在池窑拉丝先进工艺的“母体”中孕育成长,但却是在覆铜板工业的强劲推动下才蓬勃发展起来的。二者历年相互促进、共同发展的历程可以形象地比喻,覆铜板好似电子玻纤的“催生婆”,如果没有覆铜板当年的紧急“催生”以及以后的逐年“使劲”,电子玻纤也许不可能早早地“降临”人间,更不可能如此茁壮成长。
    历年生产实践证明,只要覆铜板生产兴旺,电子玻纤市场肯定跟着发达。
    据协会统计资料,2004年我国覆铜板行业产销量达1.66亿平方米,销售额接近140亿元人民币,创历史最高记录。2004年我国玻纤行业总产量达至引65.25万吨,其中池窑拉丝产量达到41.2万吨,进出口额实现95.5亿元人民币,进出口贸易顺差10.3亿元人民币,实现利润10亿元人民币,同创历史最高记录。
    在接下来的几年中,电子玻纤在覆铜板飞速发展的强劲推动下,生产亦相应蓬勃发展,最大限度地满足了覆铜板的生产需求。如2005年,全国覆铜板总产量为20500万平方米,其中电子玻纤布基板达到11275万平方米,同比提高23.36% 。2006年,全国覆铜板总产量为23930万平方米,其中电子玻纤布基板达到13640万平方米,同比提高20.98% 。2007年,全国覆铜板总产量为27000万平方米,其中电子玻纤布基板达到17280万平方米,同比提高26.69% 。
    由此可见,电子玻纤与覆铜板是同一条产业链上两个紧密相连、唇齿相依的上下游产业。产业链上下呼应、节节相扣、密不可分、相依生存、共同发展。
 
复材在线: 在当前全球金融危机的冲击下,我国玻纤行业是否受到了影响?在您看来,应采取何种对策?
危良才: 全球金融危机对我国玻纤行业的影响很大。据统计资料,2008年1-11月,我国玻纤行业亏损企业的亏损额比上年同期增加了225.12% 。自2008年10月份以來,为限量保价,部份池窑企业采取了提前停窑冷修的非常措施,到年底已提前停窑7座,影响产能20万吨。2008年新建和改、扩建池窑,原计划在年底前点火而未点火的池票6座,影响产能25万吨。所以,2008年已建成的62座池窑,年产能224万吨,到年底实际运转的只有49座,年产能179万吨。
    综合统计资料表明,池窑开工率为79% ,坩埚法企业开工率仅50% ,球窑企业开工率更低,只有30% ,全行业平均影响高达50% 。
    在这严峻的市场形势面前,电子玻纤行业必须要采取一定得措施来应对,我认为应该从以下几方面入手:
    一是当前电子玻纤市场相对饱和,立竿见影的对策是主动减产,采取以退为进的对策。目前,各电子玻纤生产厂家的产品卖不出去,只好堆在仓库里,把仓库塞得满满的,有的厂家甚至到厂外租借仓库,另外,还得不断筹钱买原料,维持原有生产规模,造成产品更大积压及资金积压等等一系列问题恶性循环, 生产厂家有如雪上加霜,经济负担越来越重。
    我们可以学学阿拉伯石油国家的传统对策,他们一旦遇到国际油价下滑严重,市场相对饱和时,石油国家采取的统一行动就是封井减产。这样就有效地制止了油价继续下滑,相对稳定了石油市场。所以,电子玻纤生产厂 也可以采取类似对策,可以部份封埚(坩埚)、封机(织布机)及封窑(池窑提前冷修后不点火),这样还可以减少一大笔固定资产折旧费、减少购买原燃材料、 化工材料、包装材料费及其它内部成本费的开支,生产厂家的经济负担大大减 轻,可以腾出手来抓别的工作。
   二是抓住这有利時机,大力进行技术改造。 目前,我国已成为全球最大的电子玻纤生产中心,是名副其实的生产大国但还不是技术强国。我们要抓住这一有利時机,针对企业各自的生产薄弱环节,挖掘潜力,开展 技术培训、技术练兵、及技术改造,把精力从过去以扩大产能为主,转移到现在以提高技术水平和开发新产品上来。
三是努力提高产品质量,最大限度地满足覆铜板工业的生产需要。最近,覆铜板行业某权威人士在玻纤产品应用技术论坛上品反映,国内电子玻纤数量和品种,还不能完全满足覆铜板行业的生产需要,某些品种质量稳定性不好,不得不从国外进口。他指出,目前国内覆铜板公司大部份都在采用开纤电子布,因为开纤电子布能提高树脂浸透性,改进覆铜板的尺寸稳定性,改善印制电路板的钻孔加工性能等方面都有良好作用。为满足覆铜板行业的生产需要,虽然国内大型电子布生产公司也相继开发成功开纤电子布,但是,数量有限,且各家电子布的开纤程度也不尽相同,覆铜板公司很难用相同的生产工艺去应对不同开纤程度的电子布。另外,目前市场上大量的仿电子布质量粗糙,质量很不稳定,是电子布中的“垃圾”产品,要尽快淘汰出局。为此,目前还准备上仿电子布的厂家应赶快停上,正在大批量生产仿电子布的厂家要尽快转产。停得早,转得快的厂家才能变被动为主动,减少经济损失。
    四是努力发展玻纤制品深加工,多生产高附加值新产品。国内电子布生产厂家多年来为满足蓬勃发展的覆铜板工业的生产需要,千方百计在不断扩大产能上下功夫,很少在深加工上动脑筋。为此,10多年来一直在忙于生产传统的初加工电子布,附加值较低,经济效益也有限。现在国内电子布生产厂家所生产的电子布多数为厚型电子布,少数为薄型电子布。目前为满足覆铜板行业生产多层、超多层及高性能覆铜板的需要,应提高薄型电子布的生产比例,多生产极薄型和超薄型电子布,并进一步开发高性能电子布,提高产品附加值,增加技术经济效益。
    总之,这次全球金融风暴来势汹涌,祸及各行各业,玻纤行业也无力回天,但可勇敢面对,积极迎战,并根据不同情况采取有效对策主动出击,化消极因素为积极因素。从市场经济的角度而言,每一次危机都是一次优胜劣汰的过程。危机中往维含有新的机遇。善于应变的企业,不仅能够及時根据市场的形势变化调整发展步伐和方向,而且能够在应对危机中提高企业素质,增强市场竞争能力和抗风险能力,求得新的更大的发展。因此,我坚信:经过这场金融风暴的洗礼,也许部份弱者企业会受市场淘汰出局,但更多的强者企业能经受住市场考验,提高了市场应变能力,明天一定会更好!
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