ما هو الوضع الحالي لصناعة الألياف الزجاجية؟

مقدمة لالألياف الزجاجية

الألياف الزجاجيةعبارة عن مادة-غير عضوية غير معدنية-عالية الأداء مصنوعة من معادن طبيعية غير عضوية غير معدنية-مثل البيروفيليت ورمل الكوارتز والحجر الجيري. ويتم إنتاجه من خلال سلسلة من العمليات بما في ذلك-الانصهار والسحب واللف بدرجة حرارة عالية، وفقًا لصيغة محددة. إنها تمتلك مزايا مثل خصائص العزل الجيدة، القوة الميكانيكية العالية، المقاومة القوية للحرارة، ومقاومة التآكل الجيدة، وتستخدم على نطاق واسع في صناعات السيارات والإلكترونيات وتوليد طاقة الرياح وبناء السفن والفضاء والبناء والبترول والصناعات الكيميائية. يتم استخدامه بشكل شائع كمواد تقوية ويتم تطبيقه في مختلف الصناعات كمواد مركبة.

يمكن تصنيف الألياف الزجاجية بعدة طرق، بما في ذلك محتوى أكسيد الفلز القلوي، وخصائص الألياف، وقطر الخيط الأحادي، ومظهر الألياف. استنادًا إلى المحتوى الإجمالي لأكاسيد الفلزات القلوية (عادةً Na₂O وK₂O)، يمكن تقسيمها إلى - ألياف زجاجية خالية من القلويات (ألياف زجاجية E)، وألياف زجاجية قلوية متوسطة - (ألياف زجاجية C)، وألياف زجاجية قلوية عالية - (ألياف زجاجية).

الألياف الزجاجية E مصنوعة من سيليكات الألومنيوم مع محتوى أكسيد فلز قلوي أقل من 1%. على مستوى العالم، أكثر من 90% من الألياف الزجاجية عبارة عن ألياف زجاجية E-. E-تتميز الألياف الزجاجية بعزل كهربائي وخواص ميكانيكية جيدة، ولكنها مقاومة ضعيفة للأحماض، مما يجعلها غير مناسبة للبيئات الحمضية. ويستخدم على نطاق واسع في التطبيقات التي تتطلب العزل الكهربائي أو كمواد تقوية.

تحتوي الألياف الزجاجية القلوية المتوسطة-عادةً على 8%-12% من أكاسيد الفلزات القلوية. C-تمثل الألياف الزجاجية حوالي 5% من إجمالي إنتاج الألياف الزجاجية. تتمتع الألياف الزجاجية C- بمقاومة قوية للأحماض، ولكن خواصها الكهربائية ضعيفة وقوتها الميكانيكية أقل من الألياف الزجاجية E-. ومع ذلك، فهو مقاوم للتآكل الكيميائي ويمكن استخدامه في صهاريج تخزين الأحماض وخزانات الطلاء الكهربائي، وكذلك في تقوية مواد التسقيف الإسفلتية حيث تكون متطلبات القوة الميكانيكية أقل.

أ-تحتوي الألياف الزجاجية عادةً على 14.5% أو أعلى من أكاسيد الفلزات القلوية. A-الألياف الزجاجية مقاومة للماء بشكل ضعيف؛ بعد تعرضها للماء، تصبح المنتجات المصنوعة منه هشة بسرعة وتفقد قوتها، مما يجعلها غير صالحة للاستعمال. لقد تم التخلص التدريجي منه إلى حد كبير.

طرق الإنتاج السائدة

طرق الإنتاج الرئيسية للألياف الزجاجية المستمرة هي سحب البوتقة وسحب فرن الخزان. يبلغ قطر خيوط الألياف الزجاجية الناتجة بشكل عام 1.5μm ~ 25μm، معظمها 4μm ~ 14μm.

(1) طريقة سحب البوتقة: أولاً، يتم سحق المواد الخام المختلفة ذات التركيبات المحددة ومن ثم إضافتها إلى فرن الخزان الزجاجي، حيث يتم صهرها عند درجة حرارة عالية تبلغ حوالي 1500 درجة. بعد ذلك، يتم تشكيل كرات زجاجية بقطر معين باستخدام آلة صنع الكرات- (ومن هنا جاء اسم "طريقة الكرة"). تُضاف بعد ذلك الكرات الزجاجية إلى بوتقة تحتوي على لوح حاجز من البلاتين، ويُعاد صهرها في مادة مصهورة دوارة، والتي تتدفق من فوهة اللوحة الحاجزة البلاتينية ويتم سحبها إلى ألياف زجاجية متواصلة. تتميز هذه الطريقة باستهلاك عالي للطاقة، وإنتاجية عمل منخفضة، وعملية تشكيل غير مستقرة، وقد تم التخلص منها تدريجيًا إلى حد كبير.

(2) طريقة رسم فرن الخزان: هذه الطريقة تغفل عملية صنع الكرة-. بعد أن يتدفق الزجاج المنصهر من فتحات لوح حاجز مسامي من سبائك البلاتين-، يتم سحبه إلى خيوط زجاجية مستمرة بواسطة آلة سحب عالية السرعة-. يتم سحب الزجاج المصهور الناتج مباشرة إلى ألياف، ومن هنا جاء اسم "طريقة السحب المباشر" أو "طريقة -الخطوة الواحدة". بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع طريقة سحب البوتقة، فإن طريقة فرن الخزان لديها قدرة إنتاجية أعلى، وإمكانية تحكم أفضل في العملية، وجودة منتج أكثر استقرارًا.

تاريخالألياف الزجاجيةتطوير

في ثلاثينيات القرن العشرين، اندمجت أعمال شركة أوينز-شركة إلينوي للزجاج ومصنع زجاج كورنينج لتكوين شركة أوينز كورنينج للألياف الزجاجية. بعد الحرب العالمية الثانية، تطورت صناعة الألياف الزجاجية العالمية بسرعة، مع التحسين المستمر في تكنولوجيا الإنتاج، مما أدى إلى ظهور عدد كبير من شركات الألياف الزجاجية مثل PPG Industries (الولايات المتحدة الأمريكية)، ومجموعة Saint-Gobain Group (فرنسا)، وNittobo (اليابان). بدأت صناعة الألياف الزجاجية في بلدي في عام 1958. وقبل الإصلاح والانفتاح، كانت تستخدم بشكل رئيسي في الصناعات الدفاعية والعسكرية الوطنية؛ وبعد الإصلاح والانفتاح، تحول إلى الاستخدام المدني وتطور بسرعة. مع التوسع المستمر لطلب السوق، في السنوات الأخيرة، زاد إنتاج خيوط الألياف الزجاجية في بلدي عامًا بعد عام. في عام 2023، وصل إجمالي إنتاج خيوط الألياف الزجاجية في بلدي إلى 7.23 مليون طن، بزيادة سنوية-بزيادة قدرها 5.2%.

الوضع الحالي والمشاكل

من بين شركات الألياف الزجاجية في بلدي، تتمتع شركة China Jushi بأعلى قدرة إنتاجية، حيث تمثل حوالي 34%؛ وتليهما شركة Taishan Fiberglass وشركة Chongqing International Composites مباشرة، حيث يمثل كل منهما حوالي 16%. في مجال البحث والتطوير لمنتجات-الألياف الزجاجية عالية الأداء، تمتلك ثلاث شركات-China Jushi وTaishan Glass Fiber وChongqing International Composites-تقنيات أساسية من الدرجة الأولى-وسلسلة من منتجات الألياف الزجاجية-عالية الأداء، مما يجعلها شركات بحث وتطوير رئيسية وإنتاج للألياف الزجاجية-عالية الأداء في بلدي.

①. الحجم الصغير والجودة العالية-من الألياف الزجاجية والمنتجات المركبة المقواة تعتبر حاليًا قدرة إنتاج الألياف الزجاجية وإنتاجها ومستوى تكنولوجيا الإنتاج في بلدي من بين المستويات الرائدة في العالم، ولكنها تواجه حالة من الطاقة الزائدة والتجانس الخطير للمنتجات-المنخفضة الجودة، بينما تعاني المنتجات الراقية-من عدم كفاية العرض وضعف القدرة التنافسية. بالمقارنة مع حجم أصناف الألياف الزجاجية-عالية الأداء في الخارج، فإن حجم مختلف-منتجات الألياف الزجاجية عالية الأداء في بلدي صغير نسبيًا. في الوقت الحالي، يتم إنتاج العديد من خيوط الألياف الزجاجية عالية الأداء-والخاصة (باستثناء خيوط الألياف الزجاجية ذات المعامل-العالية والخيوط متناهية الصغر)، مثل خيوط القلويات-المقاومة، والعالية-القوة، والمنخفضة-العازلة، وغير المنتظمة-الأشكال، والمركبة، والجسم-الملونة، وعالية-خيوط السيليكا، والكوارتز، والبازلت. لحوالي 1% فقط من إجمالي إنتاج الألياف الزجاجية. ولذلك، فإن إنتاج وجودة-الألياف الزجاجية والمنتجات عالية الأداء لا يمكنها تلبية احتياجات السوق-المتطورة بشكل كامل.

②. عدم كفاية البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا ومعدات تصنيع الألياف الزجاجية والمنتجات

على الرغم من أن تكنولوجيا ومعدات تصنيع الألياف الزجاجية العادية في بلدي قد اقتربت أو وصلت إلى المستويات الدولية المتقدمة، فإن تصنيع الألياف الزجاجية المتخصصة عالية الأداء، مثل أنواع السيليكا العالية-القوة، والمنخفضة-العزل الكهربائي، والعالي-، لا يزال يواجه تحديات كبيرة في المؤشرات الرئيسية مثل الخواص الميكانيكية، والخواص الكهربائية، ومقاومة الحرارة. علاوة على ذلك، تظل التقنيات الأساسية مثل التصميم الأمثل-لمكونات الألياف الزجاجية عالية الأداء والأداء، وعوامل التحجيم وعوامل تشكيل الأفلام الخاصة-، والمعالجة العميقة لمنتجات الألياف ضعيفة نسبيًا، ومستويات معدات الإنتاج منخفضة، مما يعيق تطوير-ألياف زجاجية عالية الأداء نحو إنتاج وتصنيع عالي الجودة وواسع النطاق-.

③. التطور غير المتكافئ للتصنيع الذكي بين الشركات

الشركات الرائدة والمؤسسات الأساسية فيالألياف الزجاجيةتولي الصناعة أهمية كبيرة للتصنيع الذكي، وتظهر دافعًا قويًا وقدرة على الترقيات الذكية، وتظهر مستويات ونتائج ممتازة في التطوير الذكي. ومع ذلك، فإن المؤسسات الصغيرة والمتوسطة-، بسبب عوامل مثل محدودية الأموال، وعدم كفاية التراكم التكنولوجي، ونقص المواهب، تفتقر إلى الحافز والقدرة على تعزيز التصنيع الذكي. وتشمل التحديات التي تواجهها هذه المؤسسات أثناء تحولها الذكي، على سبيل المثال لا الحصر، ارتفاع تكاليف ترقية المعدات واستبدالها، وصعوبة التكيف مع التقنيات الجديدة وإتقانها، والضغط للحفاظ على ميزة التكلفة في المنافسة في السوق. ونتيجة لذلك، فإنهم يفتقرون إلى الحافز للاستثمار في التحديث والتحول الذكي، كما أن تطورهم الذكي بطيء نسبيا.