发展玻璃纤维产业纺织品
发布时间:2009-05-13 浏览次数:
一、关于产业用纺织品
(1)产业纺织品的定义与概念
纺织品按最终用途可分为三大类,即服装用、装饰用和产业用纺织品。
产业用纺织品(IndustrialTextiles)是专门设计的、具有工程结构特点的纺织品,一般用于非纺织行业中的产品、加工过程或公共服务设施。
产业用纺织品与普通用于服装和装饰的纺织品不同,它通常由非纺织行业的专业人员用于各种性能要求高或耐用的场合。因此,产业用纺织品也称为技术纺织品(TechnicalTextiles)、高性能纺织品(HighPerformanceTextiles)、高技术纺织品(HighTechTextiles)、工程纺织品(EngineeredTextiles)、工业用纺织品(IndustrialTextles)、特种纺织品(SpecialTextiles)以及技术织物(TechnicalFabrics)。
(2)产业用纺织品的发展
随着科学技术的迅速发展,近些年来国内外各行业对产业用纺织品的需求不断增长,推动了产业用纺织品的发展,产业用纺织品在1985年~1995年的十年中世界平均增长速度为4.4%。
世界1995年~2010年各应用领域产业纺织品用量分析。
2003年世界产业纺织品占全部纤维比例已达23%。
经济发达国家在对纺织这个传统产业调整改造中,都快速提高了产业用纺织品占整个纺织品的比例,当前都已占到1/3以上。
改革开放以来,我国经济持续高速发展,我们的纺织业也向着更好满足人民衣着、美化,同时满足其他行业对纺织品的需求方向发展,所以我国产业用纺织品也迅速发展。据不完全统计,1988年产量为53万吨,2003年为262万吨。这15年的平均增长率为11.24%。进入21世纪以来,增速更高。2003年比2002年增率达25.8%,已占全部纺织品的比例达15%。
(3)产业用纺织品的特点
产业纺织品是生产资料,它与作为生活资料的服装用等传统纺织品在使用对象和环境、性能要求、质量评价等方面都有显著差别,所以相对传统纺织品它有以下特点:
1.突出功能性。产业用纺织品用于不同的产业部门和不同环节,有着比生活环境更苛刻的不同功能要求。一般要求纺织品在特定环境下有足够的强度、柔度和耐用性外,还需有一些特殊性能,这些性能涉及更广泛物理性能(力、电、热、磁、光等),还涉及化学性能(耐腐蚀性)。要很好满足使用功能,就不能简单选材,而要进行设计及加工,制成有特定功能的制品。
2.产品多样性。广泛的功能性要求,决定了产业用纺织品的产品多样化。所谓多样化包括纤维选用多样化,根据性价比选用天然纤维、合成纤维还是无机纤维等,乃至不同纤维中的不同档次。同时要求纺织品形态(纱、布、毡及其复合)和加工方法(机织、针织、编织、非织造等)的多样化,乃至更大范围的规格(厚、宽、织物组织等)。
3.重视改性处理。在单一纤维难以满足功能要求时,必须对纺织品进行改性。所谓改性包括表面涂层和与其他材料形成复合。复合后纺织品的性能发生明显变化,很多功能得到强化和提升,或增添新的功能,因而开拓了纺织品的新用途。资料显示,产业纺织品涂层处理的占25%以上,其中机织物高达80%以上。涂层制品,一般纺织品在内起力学结构作用,涂料在外满足一些功能要求。涂料可在高分子材料、金属材料和无机材料中选取。这种改性处理趋势还会增加。纤维复合材料的比例也在快速增长。资料显示,涂层织物产量的增长高于纺织品生产增长的平均水平。美国1992年~1996年4年中涂层织物贸易额增长率为25%。2003年美国涂层织物总需求量为5.31亿平米。
(4)产业用纺织品的广泛应用
随着人类社会进入现代工业化阶段和产业用纤维材料和产业用纺织品自身的发展,产业用纺织品的广泛运用,几乎渗透了所有的领域。为说明产业用纺织品的应用广泛性,下面列举欧美国家产业用纺织分类和我国近3年各类产业用纺织品消费量。
欧美国家把产业用纺织分成十二类:①农用纺织品;②建筑结构用纺织品;③纺织结构复合材料;④过滤用纺织品;⑤土工织物;⑥医疗纺织品;⑦军事国防用纺织品;⑧造纸用纺织品;⑨安全防护用纺织品;⑩运输以及娱乐用纺织品; 交通运输用纺织品; 其他产业用纺织品。
资料介绍,1993年~2003年十年期间,增长较快的主要有土工合成材料(年增长速度17%)、过滤材料(年增长速度38%)、合成革基布(年增长速度24%)、农用(年增长速度15%)、篷帆布(年增长速度13%)。预计到2010年,增长较大的用途方面是,农用、汽(火)车内饰用、建筑用、土工合成材料、篷帆布等。
二、玻璃纤维产业纺织品
玻璃纤维是一种高性能的产业用纤维。1938年工业化生产以来已成为最普遍使用的产业纤维之一,而且加工出越来越多的纺织品,来满足各产业部门越来越广泛的需求。
(1)玻璃纤维的特性
相对于其他产业用纤维材料,玻璃纤维有以下特性
1.强度高,通用玻纤断裂强度可达3GPa,高强玻纤可达4.5GPa。
2.伸长率小,无塑性变形,断裂伸长率为2%~3.5%,制品尺寸稳定性较高。
3.耐热性好。相对有机纤维允许更高的使用温度,常规玻璃纤维经适当处理可耐300℃以上,经特殊处理可达700℃,特种玻纤特殊处理可耐1000℃。
4.阻燃性好,玻纤属不燃类,纺织品可达到A级防火。
5.稳定和较高的电绝缘性,E玻纤常温下体积和表面电阻率均等可达1015Ω.cm量级,可用于H级以上绝缘。介电常数在20℃、1MHZ条件下为6.3。改变成分还可获得一些特殊电性能。
6.足够的化学稳定性,常规玻纤耐水、耐酸、耐酸性见下表,一些专门成分玻纤的化学稳定性更好。
8.玻璃纤维性质很脆,打结强力小,只有0.9g/旦,几乎低于所有天然纤维和合成纤维。所以,玻璃纤维制品柔性差,耐磨牢度低。
(2)玻璃纤维纺织品的应用
因为玻璃纤维相对其他各种产业纤维有其特性,正不断扩大着应用。有资料报道,世界上玻纤应用有4万~5万种,主要可归纳为以下几类:
1.增强基材。主要用于增强塑料,包括热固性、热塑性塑料和橡胶等弹性体。2004年世界树脂基各种增强基材中玻纤占83%,用量约170万吨。玻纤和塑料形成复合材料,以轻质高强特点用于各类交通设施、能源和化学等工业部门,运动休闲器材,以及建筑等领域。玻纤增强基材为更充分体现复合材料的可设计性,产品种类和形态趋于多样化和复合化,除传统的纱、机织带、布、各种无纺材料在扩大品种外,近几年针织物、编织物、三维织物,以及不同类纤维和织物形态的复合并进一步加工成预型体得到较快发展。另外玻璃纤维还可用于增强水泥、石膏、菱镁等胶凝材料。
2.过滤材料。玻纤织物是优良的过滤材料,特别对于高温气体的过滤净化更显示优势(见各种过滤用纤维织物的耐热程度比较表)。随着环境保护要求的提高,玻纤滤材的用量也在扩大,我国2003年滤材纺织品为1600万~1800万m2,预计到2010年会达3000万~3500万m2其中玻纤约占40%。
玻纤滤材有多种形式,包括普通玻纤织物、膨体玻纤织物、纯玻纤或与其他化纤混合针刺毡,以及玻纤布或针刺毡覆聚四氟乙烯微孔膜等。针剌毡以其较好的滤性占有较大比例(我国50%~55%,国外>60%),覆膜滤材以更好的滤性受到欢迎正迅速发展。玻纤滤材还在空气超净化、燃油、啤酒过滤乃至血液过滤方面得到开发。
3.新型建材。玻纤做为新型建筑材料的一种,主要有以下应用。
①防水基材。玻纤基防水卷材和沥青瓦,有寿命长、沥青用量少、施工方便、质地轻、防水等级高等优点,在北美建筑防水中占60%以上,我国也快速增长,2004年比2003年分别增长100%和50%。在大型地下管道外护防水也较多使用。全世界防水玻纤总用量约为40万吨/年。
②装饰辅料。欧洲旅店、餐馆、展厅较多使用玻纤墙布,用量近2亿m2/年。随着新型轻质隔墙材料的推广使用,玻纤接缝材料使用越来越多。建筑节能标准的提高,目前较为普遍使用的泡沫塑料外墙保温,需用玻纤网来接缝和附着树脂砂浆等外饰材料。玻纤还被用于保温吸音的吊顶材料等。
③玻纤基膜材。“纺织建筑”的兴起,大型体育及公共设施轻质、节能的膜材屋顶和有特种效果的织物结构建筑小品,推动着玻纤基膜材的发展。世界建筑织物销售量2000年已达34亿美元,该年我国进口量已超过20万m2。玻纤布涂聚四氟乙烯是长久性建筑膜材的首选。我国各种篷盖布产量已达35万吨/年,其中玻纤基布也可有一席之地。最近法国波歇公司开发成功可喷墨印刷的玻纤涂层布用于广告,也给我们一种启示。
④建筑等基础设施补强材料。近年来国内外普遍重视用复合材料对使用多年受到一定程度损坏的建筑和基础设施(包括高架路、桥梁、涵洞等)进行修复补强,玻璃纤维也是可选增强基材之一。
⑤土工材料。玻璃纤维作为高等级公路路面增强及修复,防止裂缝反射,提高使用寿命等方面也得到较为普遍的使用。
4.隔热、防火材料。由于玻纤耐热、阻燃好,随着人们对设备和人身安全的重视,玻纤基隔热、防火材料也得以快速发展,国外、国内都出现不少这类专业生产厂商。除上面已经提到的一些隔热、防火制品以外,还有许多专业产品,如:各种档次的隔热带、绳子、套管、布、毡、毯;焊接毯;防火帘;防火布以及热风管膨胀节等。
5.电绝缘材料。无碱玻纤是一种优良的电绝缘材料,当前全世界玻纤基覆铜板用布已近18亿米/年,(其中我国包括台湾地区占到60%)用玻纤纱约40万吨。用作电器的环氧、酚醛绝缘板,绝缘套管以及云母布、漆布、缠扎带等玻纤基绝缘材料,全世界用量也在10万吨/年以上。
当前全世界玻纤电绝缘市场约20亿美元。随着我国现代工业化、机电一体化的推进,玻纤电绝缘材料还会有一定增长。
6.工业织物。包括砂轮基布、导风筒布、摩擦基材及增强橡胶制品等。
7.高科技配套材料。包括:
①航空航天和国防军工用高级复合材料,耐辐射、耐烧失、低介电以及电磁干扰和屏蔽材料等。
②生物、医用材料。试剂载体、医用绷带、传光传象束等。
③新型功能材料。调温、吸污、“机敏”“智能”织物等。台湾电缘股份有限公司开发的玻璃纤维彩色电镀布是一开发实例。
(3)国际上普遍重视玻纤纺织品的发展。
玻璃纤维本身制造技术的发展和其纺织品较好的应用效果,以及各产业部门的进一步发展对纺织品有更高要求,使得国际上都在积极推动玻纤产业纺织品的发展。日本占整个纤维材料45%的产业纺织品中有15%是玻璃纤维。世界玻纤行业在不断提高玻璃纤维产量的同时更注意将纤维加工成纺织品,以更好满足需求。纺织级玻纤在玻纤总量的比例不断提高,据圣哥班集团公布的材料,这个比例从1997年的18%左右,到2003年已接近25%。
就拿主体的增强基材来说,以“纺织复合材料”为方向,为进一步发挥复合材料可设计性的优势,近几年更多地开发了针织(经编)、编织、缝绣、三维以及复合和预成型制品,乃至进一步加工成更多品种、更多规格的织物及其涂层,预渍进而成高级复合材料,扩大了玻纤纺织品的应用。2005年JEC展上参展的玻纤制品企业超过了玻纤生产企业,而玻纤生产企业又展出了更多的纺织品就表明了这个趋势。
世界著名玻纤公司—圣哥班集团,重点开发建筑和工业与工程三大类玻纤纺织品,1996年~2005年5年,工业织物销售额增长率达21%,在全球市场中占有额增长率为11%,已达20%。为加快玻纤技术织物的发展,2001年还专门成立技术织物公司(SGTF),除原有企业加强深加工的开发外,还兼并了美国的BMI公司、比利时的Syncoglas公司等专业玻纤纺织加工企业,使技术织物公司迅速扩大,至2002年该公司已有企业18个,职工1200人,年销售收入达3.78亿欧元,其产品已有54个大类(不包括电子品种)。近年又以Tevere商标包装推广40多种无碱玻纤织物产品系列。OC公司也在其印度合资企业中增加针织物生产,在今年JEC上也有多种经编织物展出。
一些玻纤加工知名企业也在积极扩大品种,不少还跨越玻纤界限同时加工化纤、碳纤等。如法国舒马赫(CHOMARAT)公司是欧洲知名敞模玻纤增强基材厂,近几年积极开发闭模玻纤增强基材,如ROVICORE、Roviflow以及增强水泥制品用碳纤维格栅等。
不少电子布制造厂开始扩大其他产业用布,如interglas迅速扩大涂层制品和网格制品。Porcher公司除生产各种优质E玻纤织物供印刷线路板等用外,新近加大开发高强玻璃纤维、化学纤维和碳纤维织物,作增强和其他技术织物使用。还有些小的玻纤制品厂干脆从电子布产品转向其他纺织品,如TenCate公司转向生产航空复合材料,Klevers公司转向玻纤耐热制品生产等。
三、加快我国玻璃纤维工业织物的发展
(1)我国玻纤产业纺织品的发展概况
我国玻璃纤维及其制品,随着池窑拉丝工艺的推广和提高,近些年有了较快发展,年产量已居世界第二位。
不难得出如下结论:
1.我国玻璃纤维及制品随着产量的快速增长,整体水平有了很大的提高。产品品种也有扩大,传统产品样样增加。一些基本品种大幅度增产。国外近几年新投入的增强基材和一些纺织品,我们都在进行积极开发,有些已经投入批量生产。还有不少新产品尚在开发中。产品质量也有较大提高。一些基本品种,质量已达国际水平,出口大幅度增长有力地说明这一点。生产效率也有大的提高。由于我国劳动力等成本较低,规模效益也发挥了作用,所以行业整体效益也有较大提高。
2.我国玻璃纤维的深加工和应用开发与国外先进水平相比有较大差距。之所以这样说有以下理由:
①制品增长跟不上纱的增长,纱的产量比例很大。深加工产品增率低于浅加工产品,纺织品增率只有增强基材的一半。
②从出口角度来看,纱的出口大于制品出口,其中织物的出口比例更小,去年只占总出口量的16%。
③在出口增长的同时,玻纤进口也在增长。进口总量还不少,直至去年出口金额才超过进口金额。进口单价是出口单价的1.7倍,说明进口产品档次高于出口。而制品方面的进口则一直增长,总量几乎是纱的一倍。有些产品,如增强热塑性塑料用的短切纤维进口是出口的三倍。
④在产品开发上我们与国外先进水平的差距就更加明显。在今年JEC上参展的玻纤制品加工企业已经超过玻纤生产企业。和前几届比较所有参展企业都有扩大产品品种和应用领域的趋势。我国参展的大玻纤企业展出品种基本还是无捻粗纱、方格布、短切毡和短切纤维四大样。制品方面除台湾和浙江各有两家民营企业参展外,几乎再无玻纤加工制品展出。实际上我国的产品开发力度还不够。和国外相比,我们的机织物简单的平纹和纱罗组织较多,复杂组织结构的织物比例还在下降。经编与针织物还未占有足够市场。增强用编织物、带织物、三维织物、缝绣织物等开发不够。国外较热的一些新的预成型增强基材和功能性玻纤织物还未下力量去开发。
⑤我国玻纤产量虽然增长很快,但还不能满足主要下游产业的要求,包括:不能满足增强热塑性塑料(工程塑料)对玻纤数量和质量的要求;现在满足我国高速增长的覆铜板生产对玻纤基布的要求,还是台、港企业在唱主角。在数量和质量上也还不能满足我国高速发展的交通、建筑、高科技领域高级复合材料对玻纤基材的要求。
3.当前形势下,我们必须大力加强玻纤制品的深度开发。
①我国玻纤行业前几年的发展,为深度开发打下了很好物质基础、技术基础、经济基础和市场基础。
②能源成本的提高,国际玻纤企业的进入要求我们迅速加强深度开发,以提高产品附加值和企业效益,更可提高国际市场的长期竞争力。
③国民经济的持续高速发展,相关产业特别是主要下游产业,对玻纤纺织品质量、数量、品种各方面提出了更高要求,我们必须下大力深度开发才能满足。
(2)加快我国玻璃纤维纺织品发展的几个关键环节
1.按功能需要,选择、开发、改良玻璃纤维纱。就是说根据产品应用的主要功能要求是高强、耐热、电性能还是耐腐蚀性。选取现有中、无碱、高硅氧、高强、耐碱等已有批量生产的玻纤成分,对一些特殊需求还可开发新成分、新形态的玻纤,如玄武岩、无碱无硼纤维及空心、异形纤维等。改良有两个方面,一是成分的调整如E-CR和NE。其次是根据取长补短的复合概念,对玻纤进行外改性,包括对玻纤进行浸渍,涂覆金属和塑料等物质或与金属、塑料、碳等纤维形成复合纱等。从玻纤纱这个基本形态上,切实加强浸润剂的研究开发,对玻璃纤维的深度开发和扩大应用至关重要。当然作为产业纤维一种的玻纤选择也要注意性价比和与其他材料的竞争对比。
2.大力加强产品应用开发工作。这项工作要注意:
①面对国际国内两个市场,分析市场潜力,注意不断满足已有的主市场,还要开发潜在市场。
②充分发挥玻纤产品特性,切莫乱“代”、粗制滥造。
③加强与下游产业合作,注意满足他们的要求并共同解决玻纤产品应用技术。
④开发工作不要随意跟风,时做时丢。要根据企业自身情况,明确主攻方向,坚持努力工作形成特色产品。在特色产品上注意系列化,精益求精,创名牌。
⑤要以成功开发高质量、有特色的新产品为龙头,切实组织提升企业创新能力和核心竞争力。
3.努力提高工艺装备水平,以不断提高玻纤纺织品的生产效率和质量。就目前情况而言,我国大型玻纤生产企业的池窑拉丝成型生产技术已达国际水平,近年来它们都又围绕新的增强基材相继增添了一些先进的加工设备,为产品进一步深加工打下了良好基础,各企业也都开始重视这方面的工作。但是和国外大型玻纤企业相比,新产品开发的能力还待提高,一些工艺参数还要摸索稳定,应用技术还要开发,市场占有率还需提高。至于原有的相当数量的坩埚法玻纤生产厂,相对工艺装备水平比较落后,浸润剂仍以石腊体系为主体,效率偏低,产品质量欠稳定。对于数量相当大的制品加工企业,纺织行业淘汰并改装的细纱机和有梭织机为主的局面还未根本改变。其中不少企业力求提高选用一些卷装稍大的强制退解捻线机和柔性剑杆织机,虽有一定改进,与先进相比仍属中下档次。也有少数企业引进了一些国外先进装备,但在整个行业里仍未起主导作用。因此为了更好发展玻纤工业织物,必须吸收国外和其他纺织品业的先进经验,根据企业实际情况加快工艺、设备的改造步伐。
4.重视玻纤织物的改性和处理,扩大和提高其功能。基于玻纤的脆性和其他性能的局限性,对玻纤织物进行表面处理涂覆改性并增添一些新的功能,就成为发展玻璃纤维产业纺织品的重要环节。涂覆物根据使用要求,可以是沥青、PVC、丙烯酸酯、硅橡胶、聚四氟乙烯等各种高分子材料,也可以是石墨、碳、SiO2、TiO2、蛭石等无机材料,还可以是铝、锌、铬等金属。对玻纤织物的后处理技术不但要选择和改性涂覆料,还要解决涂覆方法和装备,包括用乳液浸渍,胶料刮覆,干粉料通过静电和悬乳再热浸渍,以及复膜等方法进行。当然还要通过合适的工艺装备使涂层有足够厚度、牢度以及一定的生产效率和产品质量稳定性。实践证明,玻纤纺织品开发好的单位都很重视这个环节。所以我们要有更多的企业很好借鉴其他纺织品的整染技术、涂料技术及国外的涂覆技术,用于更多更好地开发我们玻纤织物。