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摘要:玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料,本文從生產(chǎn)工藝、玻纖制品及上下游等角度對玻璃纖維的全產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了詳細(xì)解析。
玻璃纖維誕生于二十世紀(jì)30年代,是以石灰石、石英砂、葉臘石、白云石、硼鎂石、硼鈣石等天然無機(jī)非金屬礦石原料和硼酸、純堿等化工原料,按一定的配方經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗等數(shù)道工藝加工而成。其具有良好的耐化學(xué)介質(zhì)、耐熱性、電絕緣性等性能,同時還有比重輕、吸濕低、延伸小、吸音、拉伸強度高等優(yōu)點,能夠替代PVC、水泥、木材、鋼、鋁等多種傳統(tǒng)材料。玻璃纖維根據(jù)原材料、纖維分類、單絲直徑的差異、纖維性能等有多種分類方法(如表1)。
表1 玻璃纖維的分類
(資料來源:公開資料)
玻璃纖維生產(chǎn)工藝:池窯拉絲生產(chǎn)是主流
玻璃纖維主要有池窯拉絲法和坩堝拉絲法兩種生產(chǎn)工藝,坩堝拉絲法對生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)要求低,投資少,生產(chǎn)規(guī)模可以靈活調(diào)整,因此小型玻纖企業(yè)多采用此法。但是該法須兩次成型,程序復(fù)雜,生產(chǎn)過程能耗大,有污染,且產(chǎn)品的性能和質(zhì)量差,因此已基本被淘汰。
池窯拉絲法根據(jù)要生產(chǎn)的玻纖產(chǎn)品化學(xué)組成,計算出原料配比,然后將原料細(xì)粉按照配比投入玻璃熔窯,在高溫下熔融形成玻璃,然后再通過高速運轉(zhuǎn)拉絲機(jī)的牽引,涂覆浸潤劑,將從熔窯料道底部的多孔漏板中留出的玻璃液制成玻璃纖維原絲,在經(jīng)過捻線機(jī)加捻、整經(jīng)機(jī)整經(jīng)織成具有各種結(jié)構(gòu)及性能的玻璃布。
圖1 池窯拉絲法生產(chǎn)工藝
(資料來源:中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng))
池窯拉絲法工藝成熟穩(wěn)定,可以精準(zhǔn)控制玻纖直徑,降低能耗和污染,產(chǎn)品品質(zhì)高,在我國一直是玻纖生產(chǎn)的主流工藝,占比達(dá)90%以上(見圖2)。
圖2 我國玻纖生產(chǎn)工藝分布情況
(資料來源:中國產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng))
玻纖制品:玻璃鋼最常見
玻璃纖維通常以玻纖制品形式應(yīng)用于下游領(lǐng)域(見圖3),主要包括紡織制品和無紡制品兩大類。無紡制品是指采用熱學(xué)、化學(xué)和機(jī)械等非織造方式對玻璃纖維進(jìn)行加工制成的產(chǎn)品,主要包括玻璃纖維氈、磨碎纖維等。
玻璃鋼即玻璃纖維增強塑料,是以合成樹脂作為基體,以玻璃纖維及其制品(氈、布、帶等)為增強材料的復(fù)合材料,其強度相當(dāng)于鋼材,且含有玻璃纖維,具備和玻璃一樣的形體、色澤和隔熱、電絕緣、耐腐蝕等性能,因此被稱為玻璃鋼。玻璃鋼的玻纖用量占玻纖制品總用量的70-75%,是玻璃纖維的最大市場,其次是玻纖紡織制品,占比約25-30%,其余部分是增強瀝青用玻纖增強材料。
玻璃鋼具有良好耐腐蝕性能、熱性能、電性能,還具有輕質(zhì)高強、可設(shè)計性好、工藝性好等優(yōu)點,應(yīng)用廣泛,下游包括鐵道鐵路、航空航天、游艇泊船、家具家具、裝飾建筑、工藝禮品、廣告展示、體育用材、建材衛(wèi)浴、環(huán)衛(wèi)工程等多個行業(yè)。
圖3 玻纖制品分類
(資料來源:復(fù)合材料社區(qū))
上下游:原料供應(yīng)具有資源優(yōu)勢,下游應(yīng)用廣泛
玻纖上游原材料主要是石灰石、石英砂、葉臘石、硼鈣石、硼鎂石、白云石等礦石原料,以及浸潤劑、純堿、硼酸等化工原料,同時還需消耗電力、天然氣等能源,人力成本、能源成本和材料成本各占三分之一。具體見圖4。
原材料方面,葉臘石占所有原材料總成本的一半以上,是最主要的原材料,中國的葉臘石資源儲量豐富,目前已探明儲量5,500萬噸,占全世界總儲量的30%左右,而石英砂保有儲量為13.5億噸,因此玻璃纖維的原料供應(yīng)方面具有較大的資源優(yōu)勢。我國勞動力相對充足,和發(fā)達(dá)國家相比具有較明顯的人力成本優(yōu)勢。
圖4 玻璃纖維產(chǎn)業(yè)鏈
(資料來源:同花順財經(jīng)社區(qū))
玻璃纖維熱塑性材料幾年來迅速發(fā)展,玻璃增強材料、玻璃增強建材等新興產(chǎn)品成為行業(yè)新焦點,玻纖的應(yīng)用領(lǐng)域也得到了大范圍拓展,從汽車制造、石油化工、電子電氣、軌道交通、建筑建材等擴(kuò)展到了風(fēng)力發(fā)電、海洋工程、環(huán)境工程、航空航天、過濾除塵等新興領(lǐng)域。當(dāng)前建筑、電子電氣和交通運輸是玻纖應(yīng)用三大主要領(lǐng)域,占比超過70%(見圖5)。
圖5 玻璃纖維應(yīng)用領(lǐng)域分布
(資料來源:復(fù)材網(wǎng))
結(jié)語
玻璃纖維性能優(yōu)異,生產(chǎn)以池窯拉絲法為主流工藝;玻璃纖維可制成多種形式的玻纖制品,其中玻璃鋼是市場最大的玻纖制品;玻璃纖維上游原料天然無機(jī)非金屬礦石原料,我國儲量豐富,原料供應(yīng)充足,下游應(yīng)用隨著玻璃纖維熱塑性材料的發(fā)展也越來越廣泛。
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