Der glass 国际玻纤生产技术发展现状和动向 玻璃纤维自上世纪30年代投入商品化生产以来 的需求,率先研发S玻璃。继后推出一种改进型,注 经过不断的工艺和产品创新,现已成为全球约400 册商标为S-2玻璃,其拉伸强度比E玻璃高40%,拉伸 500万t/a的复合材料增强材料市场。美国《复合材 模量高20%。这些性能是由其玻璃成分、制造工艺和 料技术》杂志近期发表了《玻璃纤维的制造》一文 所用浸润剂综合提供的。后来,欧文斯科宁公司的 概述了玻璃纤维生产过程各环节的发展现状和最新玻纤细纱和S-2玻璃纤维产品业务于1998年与一家织 水平。现摘其要点综合整理如下 布厂商建立合资企业而从欧文斯科宁分出,经过 番变化,又于2004年以AGY公司名称面世,自此以 玻璃类型及其发展 后,此公司的业务就面向小量而高价值的市场。近 30年前,用作增强材料的玻璃纤维主要有两种 年,AGY公司应对市场需要,又研发出S-1玻璃和S-3 类型:E玻璃和S玻璃。其中E玻璃是最先用来生产连玻璃。由于AGY的窑炉产能为100至3000t(更大的 续纤维的玻璃,现今仍然是全球玻璃纤维生产的主 玻纤厂商的池窑平均年产量为33000t),所以它 体材料。为应对市场需求,玻璃纤维生产商不断改可以针对用户的精确需求来安排生产。其高性能的 进和升级每种类型的玻璃,以提高其使用性能和加S-3玻璃纤维可以只为一个用户定制100t。AGY新近 工性能。例如:E玻璃的趋势是去硼。虽然硼有利于 为医学移植用途研发的HPB生物相容性玻璃纤维就是 纤维成形,但它成本高,而且要产生不利的排放物 S-3玻璃技术的一例。HPB玻璃纤维已用于牙科植入 去硼降低了成本,可生产对环境更友好的玻璃纤维。物,AGⅥY还在研究其他的移植用途,如矫正术用途 美国欧文斯科宁公司为响应市场对耐腐蚀性更好同 其他的高性能玻璃纤维还有日本日东纺的T玻璃 时具有良好电性能的纤维的需求,于上世纪80年代和中国中材科技的高强二号(HS2)和高强四号( 研发了第一代E-CR玻璃。但由于这种专利的E-CR玻 HS4)产品 璃纤维难以制造,因而增加了最终用户的成本。为 高性能玻璃纤维历来都更难制造。它们用较小 此欧文斯科宁公司又研发了第二代E-CR玻璃,即的窑炉熔制,要求更高的熔化温度,产量较低。这 Advantex。由于使用低成本的无硼配合料,加上免 些因素都造成成本增高。 去了废气喷淋器及其他环保设备, Advantex玻璃纤 AGY和oCV都看到了用更低的成本制造高性能玻 维的成本效益就更好。在生产工艺方面还进行了其璃纤维的需要。AGY的答案是S-1玻璃纤维,这种玻 他研发,致使这种纤维可以采用更高的温度来制造 璃纤维的性能和成本都介于E玻璃和S-2玻璃之间 从而提高了产品性能,减少了总的能耗。现在欧文AGY称S-1玻璃纤维很适用于复合材料风轮叶片,其 斯科宁公司的0CV增强材料部正在其所有工厂中转向较高的性能可减少叶片加长时所需的玻璃纤维用量 生产 Advantex玻璃纤维,包括2007年收购的19家圣0Cv的回应则是2006年推出的高性能玻璃(HPG)。 戈班维特克斯增强材料工厂。欧文斯科宁的E-CR玻 该公司现在已达到了以较低成本较大规模地生产HG 璃专利最近满期,这使得其他公司如加拿大发博瑞维的水平。0CV人士称,过去行业认为不可能大量 克公司和中国重庆国际复合材料公司可以推出自己地把高性能玻璃保持在所需高温下拉成纤维,但OCV 的版本。 的新工艺使用了比E玻璃池窑小但却比 parameter窑 S玻璃也在演变。最初欧文斯科宁公司为满足美 (一种生产高强玻璃纤维的小窑)大50倍的窑炉。 国军方在导弹发动机壳体中使用轻质高强玻璃纤维 这种技术制得的玻璃纤维系列(OCV称之为R玻璃产 《玻璃纤维》2009年第3期42 C1994-2010ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
国际玻纤生产技术发展现状和动向 《玻璃纤维》2009年 第3期 42 玻璃纤维自上世纪30年代投入商品化生产以来， 经过不断的工艺和产品创新，现已成为全球约400～ 500,万t/a的复合材料增强材料市场。美国《复合材 料技术》杂志近期发表了《玻璃纤维的制造》一文， 概述了玻璃纤维生产过程各环节的发展现状和最新 水平。现摘其要点综合整理如下。 玻璃类型及其发展 30年前，用作增强材料的玻璃纤维主要有两种 类型：E玻璃和S玻璃。其中E玻璃是最先用来生产连 续纤维的玻璃，现今仍然是全球玻璃纤维生产的主 体材料。为应对市场需求，玻璃纤维生产商不断改 进和升级每种类型的玻璃，以提高其使用性能和加 工性能。例如：E玻璃的趋势是去硼。虽然硼有利于 纤维成形，但它成本高，而且要产生不利的排放物。 去硼降低了成本，可生产对环境更友好的玻璃纤维。 美国欧文斯科宁公司为响应市场对耐腐蚀性更好同 时具有良好电性能的纤维的需求，于上世纪80年代 研发了第一代E-CR玻璃。但由于这种专利的E-CR玻 璃纤维难以制造，因而增加了最终用户的成本。为 此欧文斯科宁公司又研发了第二代E-CR玻璃，即 Advantex。由于使用低成本的无硼配合料，加上免 去了废气喷淋器及其他环保设备，Advantex玻璃纤 维的成本效益就更好。在生产工艺方面还进行了其 他研发，致使这种纤维可以采用更高的温度来制造， 从而提高了产品性能，减少了总的能耗。现在欧文 斯科宁公司的OCV增强材料部正在其所有工厂中转向 生产Advantex玻璃纤维，包括2007年收购的19家圣 戈班维特克斯增强材料工厂。欧文斯科宁的E-CR玻 璃专利最近满期，这使得其他公司如加拿大发博瑞 克公司和中国重庆国际复合材料公司可以推出自己 的版本。 S玻璃也在演变。最初欧文斯科宁公司为满足美 国军方在导弹发动机壳体中使用轻质高强玻璃纤维 的需求，率先研发S玻璃。继后推出一种改进型，注 册商标为S-2玻璃，其拉伸强度比E玻璃高40%，拉伸 模量高20%。这些性能是由其玻璃成分、制造工艺和 所用浸润剂综合提供的。后来，欧文斯科宁公司的 玻纤细纱和S-2玻璃纤维产品业务于1998年与一家织 布厂商建立合资企业而从欧文斯科宁分出，经过一 番变化，又于2004年以AGY公司名称面世，自此以 后，此公司的业务就面向小量而高价值的市场。近 年，AGY公司应对市场需要，又研发出S-1玻璃和S-3 玻璃。由于AGY的窑炉产能为100至3,000,t（更大的 玻纤厂商的池窑平均年产量为33,000,t），所以它 可以针对用户的精确需求来安排生产。其高性能的 S-3玻璃纤维可以只为一个用户定制100,t。AGY新近 为医学移植用途研发的HPB生物相容性玻璃纤维就是 S-3玻璃技术的一例。HPB玻璃纤维已用于牙科植入 物，AGY还在研究其他的移植用途，如矫正术用途。 其他的高性能玻璃纤维还有日本日东纺的T玻璃 和中国中材科技的高强二号（HS2）和高强四号（ HS4）产品。 高性能玻璃纤维历来都更难制造。它们用较小 的窑炉熔制，要求更高的熔化温度，产量较低。这 些因素都造成成本增高。 AGY和OCV都看到了用更低的成本制造高性能玻 璃纤维的需要。AGY的答案是S-1玻璃纤维，这种玻 璃纤维的性能和成本都介于E玻璃和S-2玻璃之间。 AGY称S-1玻璃纤维很适用于复合材料风轮叶片，其 较高的性能可减少叶片加长时所需的玻璃纤维用量。 OCV的回应则是2006年推出的高性能玻璃（HPG）。 该公司现在已达到了以较低成本较大规模地生产HPG 纤维的水平。OCV人士称，过去行业认为不可能大量 地把高性能玻璃保持在所需高温下拉成纤维，但OCV 的新工艺使用了比E玻璃池窑小但却比paramelter窑 （一种生产高强玻璃纤维的小窑）大50倍的窑炉。 这种技术制得的玻璃纤维系列（OCV称之为R玻璃产 视 窗
品)包括 Windstrand纤维和 Shieldstrand纤维(笔 文中介绍的数据有: 者注:此文只提及此两种)。前者的拉伸模量虽不 漏板孔数:200~8000孔(OCV以4000孔为中心 及S玻璃但却高于E玻璃,而且成本经济可行,适用 点,灵活地优化生产率,而AGY用800孔生产玻纤细 于很长的风轮叶片;后者的浸润剂可使复合材料装纱和特种玻璃纤维) 甲在受冲击时在纤维/基体界面分离但却保持复合材 单丝直径:4~34μm(增强材料中17和24μm最 料的静态力学性能。 普遍,AGY产品则一般为4~9μm) 附表:各种玻璃纤维的力学性能比较 拉丝机:效率是以前的3倍,20年前一台拉丝机 一次用2个筒子,现在用6个筒子也很普遍 拉伸强度/GPa 拉伸模量/GPa (4)浸润剂技术 玻璃 1.9~2.5 69~80 浸润剂化学组成对玻璃纤维性能非常关键,各 3.1~3.4 86~89 公司都将其视为专有技术。美国PG工业公司认为在 3.1~4.0 很多复合材料用途中,玻纤浸润剂至少与玻璃配合 玻璃 料同样有效地决定玻璃纤维的性能。例如,PPG用于 S-1玻璃 3.8~4.1 85~8 风轮叶片的 HYBON品牌无捻粗纱所用的浸润剂使叶片 S-2玻璃 4.3~4.6 88~91 疲劳寿命延长一个数量级 生产技术要点 降低成本可推动未来发展 (1)配料技术 在玻璃纤维行业有两个总的趋势:一是大力增 自动化配料,包括电脑控制称量、密闭气动输产,二是降低成本。中国兼具两者 送、气动混料等先进技术 中国自2002年起就是全球玻璃纤维产量的重要 (2)玻璃熔制技术 推动力,部分原因是中国国内用量的迅速上升。据 现今玻纤行业中,玻璃熔制方式主要有3种 报告,中国的玻璃纤维产量已超过美国,成为世界 ①再熔法:亦称球法 上最大的玻纤生产国。然而,必须指出,中国产量 ②大型池窑直熔法:年产量8000~100000t。 的大部分是未用于复合材料的E玻璃纤维基本产品 ③小窑直熔法:这种小窑在英文中称为 目前,高价值、高性能的玻璃纤维仍产自北美洲 ter,年产量150~200t。AGY公司即用这种窑生产 但中国生产高性能玻璃纤维产品的企业也在发展, 高性能玻璃纤维 例如位于南京的中材科技股份有限公司。中国的劳 玻璃熔制工艺中,采用的先进技术有 动成本低,并有优惠的出口待遇,故激励了出口 纯氧燃烧:使天然气燃烧更清洁,热量更大, 这在劳动强度较大的产品如合股无捻粗纱的生产中 熔化玻璃更有效:还可降低能耗和操作成本,减排 是一优势。 氮氧化物75%和二氧化碳40% 据PPG工业公司介绍,其大部分的无捻粗纱和纺 数字控制:精确测量和控制玻璃温度以及燃气 织纱生产已移向海外。喷射成型和SMC用无捻粗纱产 和氧气的流量,使玻璃液更顺畅更稳定地流向拉丝品已转移到劳动成本更低的地区(如中国),而其 设备,防止气泡和其它故障 所有的北美洲和欧洲工厂都转向高产量的直接工艺 优质耐火材料:耐火砖使用寿命长,致使池窑很多兴旺的复合材料市场都使用直接无捻粗纱。 平均窑龄12~15年。 欧文斯科宁公司的0CV增强材料部在墨西哥生产 (3)拉丝技术 (下转第47页) 《玻璃纤维》209年第3期43 C1994-2010ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
视 窗 《玻璃纤维》2009年 第3期 43 品）包括WindStrand纤维和ShieldStrand纤维（笔 者注：此文只提及此两种）。前者的拉伸模量虽不 及S玻璃但却高于E玻璃，而且成本经济可行，适用 于很长的风轮叶片；后者的浸润剂可使复合材料装 甲在受冲击时在纤维/基体界面分离但却保持复合材 料的静态力学性能。 附表：各种玻璃纤维的力学性能比较 生产技术要点 (1) 配料技术 自动化配料，包括电脑控制称量、密闭气动输 送、气动混料等先进技术。 (2) 玻璃熔制技术 现今玻纤行业中，玻璃熔制方式主要有3种： ① 再熔法：亦称球法。 ② 大型池窑直熔法：年产量8,000～100,000,t。 ③ 小窑直熔法：这种小窑在英文中称为paramelter，年产量150～200,t。AGY公司即用这种窑生产 高性能玻璃纤维。 玻璃熔制工艺中，采用的先进技术有： 纯氧燃烧：使天然气燃烧更清洁，热量更大， 熔化玻璃更有效；还可降低能耗和操作成本，减排 氮氧化物75%和二氧化碳40%。 数字控制：精确测量和控制玻璃温度以及燃气 和氧气的流量，使玻璃液更顺畅更稳定地流向拉丝 设备，防止气泡和其它故障。 优质耐火材料：耐火砖使用寿命长，致使池窑 平均窑龄12～15年。 (3) 拉丝技术 文中介绍的数据有： 漏板孔数：200～8,000孔（OCV以4,000孔为中心 点，灵活地优化生产率，而AGY用800孔生产玻纤细 纱和特种玻璃纤维）。 单丝直径：4～34μm（增强材料中17和24μm最 普遍，AGY产品则一般为4～9μm）。 拉丝机：效率是以前的3倍，20年前一台拉丝机 一次用2个筒子，现在用6个筒子也很普遍。 (4) 浸润剂技术 浸润剂化学组成对玻璃纤维性能非常关键，各 公司都将其视为专有技术。美国PPG工业公司认为在 很多复合材料用途中，玻纤浸润剂至少与玻璃配合 料同样有效地决定玻璃纤维的性能。例如，PPG用于 风轮叶片的HYBON品牌无捻粗纱所用的浸润剂使叶片 疲劳寿命延长一个数量级。 降低成本可推动未来发展 在玻璃纤维行业有两个总的趋势：一是大力增 产，二是降低成本。中国兼具两者。 中国自2002年起就是全球玻璃纤维产量的重要 推动力，部分原因是中国国内用量的迅速上升。据 报告，中国的玻璃纤维产量已超过美国，成为世界 上最大的玻纤生产国。然而，必须指出，中国产量 的大部分是未用于复合材料的E玻璃纤维基本产品。 目前，高价值、高性能的玻璃纤维仍产自北美洲， 但中国生产高性能玻璃纤维产品的企业也在发展， 例如位于南京的中材科技股份有限公司。中国的劳 动成本低，并有优惠的出口待遇，故激励了出口。 这在劳动强度较大的产品如合股无捻粗纱的生产中 是一优势。 据PPG工业公司介绍，其大部分的无捻粗纱和纺 织纱生产已移向海外。喷射成型和SMC用无捻粗纱产 品已转移到劳动成本更低的地区（如中国），而其 所有的北美洲和欧洲工厂都转向高产量的直接工艺。 很多兴旺的复合材料市场都使用直接无捻粗纱。 欧文斯科宁公司的OCV增强材料部在墨西哥生产 （下转第47页） E玻璃 R玻璃 HS2，HS4 T玻璃 S-1玻璃 S-2玻璃 拉伸强度/GPa 1.9～2.5 3.1～3.4 3.1～4.0 4.0～4.2 3.8～4.1 4.3～4.6 拉伸模量/GPa 69～80 86～89 82～90 84 85～87 88～91
法国 Forest-Line公司制售自动铺纤和自动铺带多原先人工操作的生产过程可实现自动化,铺纤速 系统,开发了 Tapelay计算机辅助设计软件包,用 度和精确度都大大增高。每机最多可配置20个铺纤 以制造单曲面或双曲面的复合材料部件。 头,可同时制造多个同样制件,既提高了生产率, 德国 Tajima公司推出了新一代的铺纤机,使很又优化了制品品质。(丁权) C22)2,23c52c2)C是2 (上接第38页 长做了总结性发言,他认为今天的座谈会很有意义 方法,希望全行业同心协力,共同迎接春天的到来! 各位代表一方面对行业健康和持续发展提出了很好 紧张而充实的会议结束了,会议获得了圆满成 的建议:另一方面对南玻院和情报网也提出了很高功。一年一度的情报网会已成为全行业技术信息交 的期望,这既是对我们的鞭策,也是我们下一步工流和企业沟通的平台,广大企业对此寄予厚望。我 作的目标。目前受国际金融危机的影响,行业正好们一定要努力做好技术信息服务,为行业的发展做 比是处在冬季,“抱团取暖”,是度过寒冬有效的 出应有的贡献。(全国玻璃纤维专业情报信息网石斌) (上接第43页 其R玻璃纤维产品。OCV相关人士解释说,亚洲的劳 E玻璃和 Advantex稍微向上,其次是R玻璃,再其次 动力和能源成本的确更低,但0CV也关注包括运输费是S玻璃,芳纶纤维和碳纤维位于右上方。该人士说 用和进口关税在内的总成本,就R玻璃纤维来说, 现今复合材料用户对纤维的要求是:性能移向曲线 中国制造不一定有经济意义 右边而价格趋向E玻璃。因此,OCV的目标是突破此 0CV人士说,一个总的趋势是继续推动提高性能性价比曲线,保持髙性能玻璃纤维的性能而降低其 而降低价格。在一个展示比强度(y轴)与材料成本 成本。0CV相信这是所有玻璃纤维生产商的共同目标。 (x轴)的关系曲线图中,铝和钢位于底部最左边, (叶鼎铨)园 c2C2,2c2c2)22,,C2C 【专利摘要】 20020069126小口径反吹风式玻璃纤维过滤袋 一种小口径反吹风式玻璃纤维过滤袋,包括袋身,袋身具有上袋口和下袋口,在袋身上缝有防瘪环,上袋 口和下袋口分别缝有上袋口胀圈和下袋口胀圈,其特征在于:所述防瘪环由包防瘪环布对折成上下各两层包裹 包防瘪环布和袋身由防瘪环两外侧的各两道缝合线连接;所述上袋口胀圈由上袋口向外翻折包裹后再使上袋口 边缘向内折光并缝两道缝合线固定:所述下袋口胀圈由两层包胀圈布包裹放置在下袋口并由下袋口向外翻折包 裹、顺下袋口胀圈缝两道缝合线、再将下袋口边缘向内折光缝两道缝合线固定。该过滤袋从根本上解决了因为 玻璃纤维过滤材料特性及作业环境恶劣而造成的过滤袋在使用中出现的破损及闷袋等问题,使得产品的使用寿 命得到延长。 200720043237玻璃纤维发泡壁布 一种玻璃纤维发泡壁布,属于装饰材料技术领域。包括由无纺玻璃纤维布或编织玻璃纤维布所构成的底层 和在底层的一侧表面上发泡与底层构为一体的并且凸起于底层的一侧表面的呈图案和/或文字状结构的发泡层。 优点:由于使用了无纺或编织玻璃纤维作为底层,因此具有良好的抗拉抗撕裂强度、低热胀冷缩率,并且具有 理想的耐酸碱性、阻燃性和环保性:发泡层具有优异的耐擦洗性,并且能体现出别致的立体效果。 《玻璃纤维》2009年第3期47 C1994-2010ChinaAcademicJOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
（上接第38页） 长做了总结性发言，他认为今天的座谈会很有意义， 各位代表一方面对行业健康和持续发展提出了很好 的建议；另一方面对南玻院和情报网也提出了很高 的期望，这既是对我们的鞭策，也是我们下一步工 作的目标。目前受国际金融危机的影响，行业正好 比是处在冬季，“抱团取暖”，是度过寒冬有效的 方法，希望全行业同心协力，共同迎接春天的到来！ 紧张而充实的会议结束了，会议获得了圆满成 功。一年一度的情报网会已成为全行业技术信息交 流和企业沟通的平台，广大企业对此寄予厚望。我 们一定要努力做好技术信息服务，为行业的发展做 出应有的贡献。（全国玻璃纤维专业情报信息网 石斌） 视 窗 《玻璃纤维》2009年 第3期 47 法国Forest-Line公司制售自动铺纤和自动铺带 系统，开发了TapeLay,,计算机辅助设计软件包，用 以制造单曲面或双曲面的复合材料部件。 德国Tajima公司推出了新一代的铺纤机，使很 多原先人工操作的生产过程可实现自动化，铺纤速 度和精确度都大大增高。每机最多可配置20个铺纤 头，可同时制造多个同样制件，既提高了生产率， 又优化了制品品质。（丁权） （上接第43页） 其R玻璃纤维产品。OCV相关人士解释说，亚洲的劳 动力和能源成本的确更低，但OCV也关注包括运输费 用和进口关税在内的总成本，就R玻璃纤维来说，在 中国制造不一定有经济意义。 OCV人士说，一个总的趋势是继续推动提高性能 而降低价格。在一个展示比强度（y轴）与材料成本 （x轴）的关系曲线图中，铝和钢位于底部最左边， E玻璃和Advantex稍微向上，其次是R玻璃，再其次 是S玻璃，芳纶纤维和碳纤维位于右上方。该人士说， 现今复合材料用户对纤维的要求是：性能移向曲线 右边而价格趋向E玻璃。因此，OCV的目标是突破此 性价比曲线，保持高性能玻璃纤维的性能而降低其 成本。OCV相信这是所有玻璃纤维生产商的共同目标。 （叶鼎铨） 【专 利 摘 要】 200720069126 小口径反吹风式玻璃纤维过滤袋 一种小口径反吹风式玻璃纤维过滤袋，包括袋身，袋身具有上袋口和下袋口，在袋身上缝有防瘪环，上袋 口和下袋口分别缝有上袋口胀圈和下袋口胀圈，其特征在于：所述防瘪环由包防瘪环布对折成上下各两层包裹， 包防瘪环布和袋身由防瘪环两外侧的各两道缝合线连接；所述上袋口胀圈由上袋口向外翻折包裹后再使上袋口 边缘向内折光并缝两道缝合线固定；所述下袋口胀圈由两层包胀圈布包裹放置在下袋口并由下袋口向外翻折包 裹、顺下袋口胀圈缝两道缝合线、再将下袋口边缘向内折光缝两道缝合线固定。该过滤袋从根本上解决了因为 玻璃纤维过滤材料特性及作业环境恶劣而造成的过滤袋在使用中出现的破损及闷袋等问题，使得产品的使用寿 命得到延长。 200720043237 玻璃纤维发泡壁布 一种玻璃纤维发泡壁布，属于装饰材料技术领域。包括由无纺玻璃纤维布或编织玻璃纤维布所构成的底层， 和在底层的一侧表面上发泡与底层构为一体的并且凸起于底层的一侧表面的呈图案和/或文字状结构的发泡层。 优点：由于使用了无纺或编织玻璃纤维作为底层，因此具有良好的抗拉抗撕裂强度、低热胀冷缩率，并且具有 理想的耐酸碱性、阻燃性和环保性；发泡层具有优异的耐擦洗性，并且能体现出别致的立体效果