发展中的中国玻璃钢工业
(1958-1998)
从出士文物看来,早在春秋战国时期,勤劳智慧的华夏先民就以麻、线、漆、竹、木等材料,制作戈、矛等长兵器的杆、弓、器等制品,这就是早期的复合材料。
新中国的纤维增强树脂基复合材料工业始于1958年。 发展历程可分为两个阶段:以1978年中共11届三中全会为界。此前,致力为国防军工;此后,生产社会化,国家经济建设和人民生活所需的玻璃钢工业日益发展。
1956年,时任重工业部副部长、后任建材工业部部长的赖际发同志赴前苏联考察了玻璃钢。俄文叫玻璃钢是“CTeknonJ1Anhk”(玻璃塑料)。当时中文里没相应的词,想到材料里有玻璃,强度又高,就叫“玻璃钢”吧。这就是“玻璃钢”一词的由来。港台同胞、国际友人的同行,现在也都知道,中国的玻璃钢就是FRP( Fiber Glass Reinforced Plastics棗玻璃纤维增强塑料)。
玻璃钢的主要原材料之一的玻璃纤维工业起步则较早,基础亦梢好一些。1957年北京的建材科学研究院与上海耀华玻璃厂先后成功以铂柑锅拉制出无碱玻璃纤维。1959年在厦门、杭州、南京、天津、哈尔滨建立了玻纤厂(车间),次年又在沈阳、常州、秦皇岛、洛阳、九江建了玻纤厂(车间),为发展玻璃钢工业创造了条件。
1958年,玻陶研究院成立玻璃钢研究组用国产原材料制得了中国第一块玻璃钢板。同年,上海耀华玻璃厂试制成功我国第一条聚酯玻璃钢艇及坑道支柱、溜槽、管道、波形瓦等产品。玻璃钢管和压力容器在玻璃陶瓷研究院开始研制,该院用酚醛玻璃钢制成了机动游艇。
1960年,原建工部成立新材料局,其任务之一就是领导玻璃钢产品的研制与生产,使之为国防军工配套。
60年代初期筹建了五个玻璃钢厂(车间):
北京二五一厂
上海耀华玻璃厂二五二车间
常州二五三厂
天津二五四厂(后下马)
秦皇岛耀华玻璃厂二五五车间
1965年,建材部成立了三个玻璃钢研究所:
北京玻璃钢研先所(由北京二五一厂、玻陶院玻璃钢室、玻璃工业设计院新材料室合并而成,现更名为北京玻璃钢研究设计院);
上海玻璃钢结构研究所(原同济大学材料结构研究室班底);
哈尔宾玻璃钢研究所(原哈尔宾建筑工程学院玻璃钢研究室班底)。改么为玻璃钢研究室。
60年代中期在技术。上基本解决厂三方面的问题:
玻璃纤维、玻璃布生产技术,中碱玻璃纤维的研制成功于 我发展的酸蚀玻璃钢并降低成本、广为应用,尤有重要意义;
酚醛树脂、不饱和聚酯树脂的生产技术;
手糊、层压、模压、布带缠绕、纤维缠饶工艺及设备设计技 术。
1966年,建材部从英国Scott Bader公司引进不饱和聚酯 树脂生产技术与设备,在常州二五三厂投入生产,对嗣后国内 FRP的发展打下了初步物质基础。
1974年,从西德引进wE250电液伺服大型纤维缠绕机。 而后,经消化、改进,设计制造了国产同类缠绕机。第一代国产玻璃钢冷却塔投入使用。
1980年,成立厂全国纤维增强塑料标准化委员会。
1984年,中国玻璃钢工业协会成立。
1986年,河北省冀县引进意大利Wedroresina S.P.A.纤维 缠绕玻璃钢管道与贮罐生产线,首开规模化大生产玻璃钢产 品的先河,嗣后,多家上马,建立了中国FW管罐工业。
“七五”(1985一1990)、“八五”(1991一1995)期间,引进纤 维缠绕管罐生产线、离心成型管道生产线、纤维缠绕连续管道 生产线、SMC生产线、BMC生产线、拉挤机、喷射机RTM(树脂 传递成型机)等设备多台、套;多家分别自国外引进不饱和聚 酯树脂生产技术与设备,一家引进环氧树脂生产线;从国外引 进了波歇(Pochet)炉、组合炉“(Remelt fumace process for fiber
forming)及地窑(Direct一melt process for fiber forming)拉丝生产技术与设备及短切原丝毡(CSM)、针刺无皱折织物(Non- Crimp fabric),国产表面毡、连续原丝毡(Continuous Strand mat)
投产。这些给我国FRP行业在较高层次上持续发展提供了条件。
我国的玻璃钢工业是在封闭的环境中发展起来的,从 1958年开始,直至八十年代初期,这种自我隔离的局面才得 以改变。
过去,强调“自力更生”,“自力更生”的精神是可贵的,今 后仍要发扬。但必须了解世界行业动态,真正掌握技术动向, 使“事半功倍”,取人之长,为我所用,高起点发展。当初只是从前苏联、捷克看到玻纤、树脂、FRP的一些情况,对欧美情况缺乏了解。在1960年至1980年这二十年间所上的原材料与FRP企业,从技术上讲,基本路子值得反省。
从玻璃纤维生产来讲,直到如今,大多企业仍是单台柑涡 拉丝,且200孔不少,用玻璃球再次熔化拉丝,能耗高到3.48 吨标煤/吨纱(池窑则为1.85吨标煤/吨纱);劳动生产率仅为 6吨/人·年(池窑为15吨/人·年)。增强材料多年来只用无 捻租纱布(Woven roving,直至1986年以后,毡材的生产与使 用才逐渐发展与推广。
“文革”前树脂基体多用酚醛,FRP工艺局限于层压、模 压、卷绕,生产需加温加压,不利行业的普及发展。
七十年代曾研制纤维缠绕连续管。当初国内FRP管道 市场还未打开,人们还缺乏认识,应研制纤维缠绕定长管的生 产。这样,工艺与设备技术都较好解决。再加上当时研制生产直径4英寸(101.6毫米),无疑是不合适的。投入人力、、财力不少,结果不了了之。
长期以来,除了军工产品外,玻璃钢所用的原材料、生产工艺、产品档次大多是低水平的,FRP产品的形象在国民脑海里普遍不高。
我国树脂价格过去一直大大高于玻纤的价格。FRP生产厂家为了降低成本,往往减少树脂用量,导致产品耐化学腐蚀与耐老化性能低下,有的手糊产品不用胶衣(Gel coat),外观粗劣,影响玻璃钢的声誉和推广。
改革开放以前,我国一直是高度的计划经济,玻璃钢原材料过去是计划分配,而玻璃钢产品(民品)很早就是:“以销定产”、受市场调节,因而玻璃钢行业是在重重困难中发展过来的。
近十年来,玻纤、树脂价格竞相上涨。树脂因受苯酐、苯乙烯等化工原料有较大的起落;玻纤近年价格一直攀升。所幸者,相比之下,树脂价格对玻纤的价格逐年下落,与国际价格规律合拍,这将有助于驱使业者一改以往竞相少用树脂(多指手糊制品)的陋习,对提高产品质量有利。
原材料厂小而多是现今行业的一大“特色”。玻纤厂多达200家,不饱和聚酯树脂生产厂达400家之多,较具规模企业不多,连过氧化甲乙酮(MEKPO)生产厂也多达60家。能耗大、成本高、质量稳定性差是自然的事。
视日本、欧美诸国,FRP厂以中小规模者居多,数量远多于原料厂,此共同规律。如今中国FRP厂多如牛毛,然大多为乡镇企业,素质亟待提高。
我国FRP行业存在有“轻原材料、重产品”、“重学术研究、轻商品化”的倾向,显然,这是极不利于行业健康发展的。 现在原辅材料的重要性已为世界逐渐认识,国家提倡“产、学、 研相结合”,即企业、学校、研究单位相结合发展产业,有的企 业因此而取得了显著的成功。
真正走向世界,中国FRP业界是世界FRP行业大家庭的 一员,在一个开放的社会里)顺应行业发展的共同规律,发扬我 中华民族勤劳智慧的传统,才能使我国FRP行业健康地发 展。
(一)
1985年1998年我国玻纤与玻钢产量(万吨)
年 |
玻璃纤维 |
玻璃钢* |
1985 |
7.10 |
6.3 |
1986 |
6.69 |
6.5 |
1987 |
7.05 |
6.0 |
1988 |
7.53 |
6.3 |
1989 |
8.29 |
8.0 |
1990 |
8.68 |
9.5 |
1991 |
9.69 |
11 |
1992 |
12.08 |
13.3 |
1993 |
13.4 |
14.5 |
1994 |
15 |
15 |
1995 |
16 |
15 |
1996 |
17 |
17 |
1997 |
17.5 |
22 |
1998 |
16 |
25 |
*UP FRP产量
1993年FRTP1.5万吨,1994年2万吨,1995年2.2万吨,1997年达3万吨,1998年达3.5万吨。
1993年PCB2万吨,1994年达3.5万吨,1998年6.5万吨。
1998年FRP总量35万吨。
(二)厂家
我国FRP厂家,绝大多数为乡镇企业,占企业总量的90%以上,星罗棋布在祖国各地除了西藏外(有用户),全国各省、自治区、直辖市均有玻璃钢厂。比较集中的地区是:
江苏省:常州市(含武进市)、无锡市(含江阴市、宜兴市)、苏州市(含吴江县)。
河南省:沁阳市、新乡市、郑州市。
河北省:衡水地区(枣强县、冀州市、故城县)。
山东省:德州市(集中在武城县、德州市区也有)、胶东地区(威海市、荣成市)、潍坊市(安丘县)。
广东省:珠江三角州(广州、东芜、中山、顺德)、阳江。
四川省:成都周围。”
安徽省:长江沿岸(马鞍山、铜陵、安庆)、桐城、径县。·
京津地区。
(三)职工
约25万人。
(四)各种加工法比例
手工积层 75%
纤维缠绕 13%
SMC、BMC 10%
拉挤 1.5%
连续成型 0.1%
其他 0.4%
(五)企业规模
大多为中小企业,年产值逾2000万元的仅60家左右。纯FRP厂迄未有超过千人者,技术较先进、规模与产值较大者有:
中意玻璃钢公司(总部在河北省会石家庄)
秦皇岛耀华玻璃钢厂
江苏省南通市海门市申海(集团)股份有限公司
江苏省张家港市特种玻璃钢厂
江苏省连云港玻纤玻钢总厂
浙江省上虞联丰玻璃钢厂
浙江省温州玻璃钢建材厂
九江市长江化工厂
广州玻璃钢厂
北京二五一厂
北京汽车玻璃钢总公司
(一)玻璃纤维及其制品
五十年代山东半岛出士了西汉妇女的头饰上就有玻璃纤 维。
新中国成立前,上海即有小规模生产高碱玻璃纤维。
五十年代未到六十年代初,通过自力更生与向前苏联及 捷克学习,建立了初期的玻纤工业。其特点是球法、单台柑涡 拉丝、纺纱、织布,没有毡,这种局面长达近30年。
我国玻璃球窑、制球机、加球机、拉丝机,温度和液面控 制、浸润剂配制及退、并、整、纺等工艺装备,基本上是沿袭五 十年代苏俄的模式。无捻粗纱络纱机、拉丝机等设备,参照了 捷克设备,并作了一系列改进。
我国玻纤工业特有的中碱玻璃纤维耐酸性介质腐蚀,具 有相当强度,且长期强度保持率较好,为玻璃钢行业提供了较 E玻璃纤维价格低廉的原料。我国玻纤工业的代铂技术值得 一提。整体铂柑涡价格高。炉体以耐火材料砌筑,不用铂铑合金漏板的代铂炉节省大量的贵金属。
八十年代以来,玻纤行业陆续从国外引进一些相对先进 的技术与设备,主要有:
重庆玻璃纤维厂引进日本东洋纺织株式会社电熔波歇(Pochet)炉玻纤生产线(8块800孔漏板,年产1800吨)和短切原丝毡(CSM)生产线(幅宽2080毫米,参考产率370Kg/.h)。并引进了l台直接无捻粗纱机。
广东珠海玻纤有限公司引进日本东洋纺织株式会社4000吨/年池窑拉丝生产线,现改造为75O0吨/年。引进CSM生产线1条。该厂产品有无捻粗纱、短切原丝毡、短切纤维、复铜板布(7628、1628)、无捻粗纱布等。
广东省东芜市南方玻璃纤维制品有限公司引进美国原丝公司(Glass Strand Inc)技术与设备,建成年产4600吨池窑拉丝生产线,产品为无捻粗纱。已因故停产。
成都玻纤厂、吉林省双辽玻璃厂、贵州省凯里玻璃厂三家分别引进美国原丝公司组合炉拉丝(Remelt fumace Process for fiber forming)设计年产能力800吨。每个组合炉有4块漏板分别为800孔、1200孔、1600孔、2000孔。产品为无捻粗纱。
上海耀华玻璃厂引进美国欧文斯·科宁( OCF)400孔及800孔柑涡拉丝装置5套。CSM生产线1条;退并机、浆纱机各l台,由德国Sucker公司提供;整经机与纱架分别购自Sucker公司与瑞士Benninger公司;喷汽织机8台,由瑞士Ruti公司提供。产品有:
CSM 1000吨/年(能力,下同)
无捻粗纱与方格布 64吨/年
覆铜板用布 7628(0.18毫米)440万米/年
1628(0.1毫米)145万米/年
湖北省老河口技马斯玻纤公司引进美国原丝公司10台坩锅拉丝生产装置。柑锅均800孔。
国营长江化工厂引进原西德sucker、瑞士Benninger布织 造与后处理技术与设备。
厦门新华玻璃厂引进英国纤维技术公司CSM生产线,幅 宽l米,生产能力1000吨/年。
九江玻璃纤维厂引进美国天捷公司CSM饥组,幅宽2080毫米。
常州二五三厂引进德国舒勒(Schuller)公司湿法薄毡生 产线。最大幅宽2080毫米,年生产能力7000万斤平方术。
天津玻璃纤维总厂引进英国TBA-BISHGR公司湿法薄 毡生产线,年生产能力5200万平方米。
秦皇岛玻璃纤维厂引进德国马利莫(MA一LIMO)公司玻 璃纤维针织复合毡(可为短切原丝毡,不用粘结剂,用涤纶丝 缝合;可为缝编织物棗KNITTED FSBYIC,即无皱折织物 一NON-CRIMP FABRIC;亦可二者复合之)生产线。
浙江省桐乡巨石玻纤公司也引进厂德国马利莫公司的玻 璃纤维针织复合毡生产线,并与美国GIBONS公司合资,引进短切原丝毡(CSM)生产线,最大幅冤2米,年生产能力为5000吨。
上述项目的引进,为我国FRP工业提供了合格的增强材 料,也促进了我国玻纤行业的继续进步。
“八五”期间玻璃纤维的技术进步主要有三:
1.800孔漏板组合炉拉丝生产技术;
2.年产8000吨中碱玻纤池窑拉丝生产技术;
3.浸润剂配制技术。
新泰玻纤厂以组合炉拉丝生产的中碱无捻粗纱质量国内 领先,浙江省桐乡巨石玻纤公司年产能力8000吨中碱玻纤池窑拉丝生产线基本上是成功的;最近年产5000吨中碱玻璃”纤维的组合炉拉丝生产线而即将建成投产;国内技术的连续纤维原丝毡(Continuous Strand Mar)已投产;与美合资的CSM生产线今年底可望投产。
国内技术设计的江苏省连云港年产2000吨单元窑拉丝生产线与重庆玻璃纤维厂年产3000吨单元窑拉线生产线。
中美联合设计的年产1万吨无碱玻璃纤维项目已于去年在山东泰安投产。
开封玻纤制品厂生产的表面毡(Surface mat)能满足FRP生产工艺要求,产品畅销国内外。
现在我国玻纤生产,无碱纤维与中碱纤维之比约为l :2。迄今已有60余种产品、600多个规格。主要品种有:纱、无捻粗纱、导火索纱、定长结维、高强纤维纱、高硅氧纱、云母基布、漆布基布、层压布、沥青油毡基布、橡胶沥青基本网布、交织全丝导风筒基布、过滤布、乳胶包装布、网格布、湿法薄毡、短切原丝毡、针织复合毡、无捻粗纱布(即俗称之“方格布”)、玻璃布(平纹、斜纹、缎纹)。
我国玻纤生产,至今仍以球法为主,工艺落后、设备陈旧、能耗高、产品档次低,现有产品结构不适应FRP工业发展的需要。要从根本上解决问题,还是要处理好从球法到池窑拉丝的过渡。舍此之外,岂有他哉?
(二)碳纤维
目前我国大陆碳纤维生产能力约200吨。主要有吉林化 学公司、吉林碳素厂、太原冶金研究所、北京化工大学等单位 开发研究与从事生产。
林化学公司引进英国RK公司碳纤维生产线,年产能力100吨,相当于日本东丽公司70年代技术水平。
上海碳素厂引进美国石墨机械公司(CGMI)的CG一2450 型预浸料机组。生产的预浸料最大幅宽为24英寸(609.6毫 米),年产能力可达300吨。
目下国产碳纤维质量不稳定,连续长度欠长、品种不全、 价昂(甚至高于进口的)。CF与CFRP在大陆都还相当落后。
(三)芳纶纤维
1972年始开始研制,可惜近年处于停顿。FRP原料均用 舶来品。
(四)不饱和聚酯树脂
国内UP生产厂大小总共逾200家,仅江苏省即约60余 家,此乃我国发展之一大特色。生产能力逾20万吨/年。年产能力万吨以上企业10家。
1990-1997年中国大陆UP年产量(万吨)
年份 |
1990 |
1991 |
1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
产量 |
4.5 |
6 |
8 |
11 |
13 |
15 |
16 |
20 |
1.技术源流
大陆UP生产技术来自三方面:
(1)从英、美、日、意等国引进;
(2)引进技术(主要是常州253厂当年引进英国配方的流传)扩散;
(3)大专院校、科研单位及企业开发成果。
2.企业
众多企业中,大者不大,小者太小,年产能力多数在500吨以下。
主要企业:
(1)常州253厂
自1966年引进英国500吨/年生产线后,迭经厂方努力改进,达1.5万吨/年规模。1995年起与日本大日本油墨株式会社、伊藤忠商社合资,1997年将建成3万吨/年能力的规模。1994年产量1.26万吨,1995年1.08万吨,均列全国第2位。1996年产量0.78万吨,1997年产量0.8万吨。
(2)江阴第二合成化工厂
已建成年生产能力2.5万吨的规模。1994年产量1.31万吨,1995年产量1.1万吨,均列全国首位。技术与装备国内提供及自行开发,1996年1.42万吨,1997年1.6573万吨。
(3)南京复合材料总厂
引进美国索亥俄化学公司秀玛分部(Silmar Division of so?/FONT> hio chamical compang)UP生产软件,设备国产,现有生产能力1.2万吨。1994年产量7200吨,1995年产量7000吨。1996年产量6500吨,1997年6000吨。
(4)金陵巴斯夫树脂有限公司
与德国BASF合资。年产能力:苯酐4万吨;顺酐2000吨;丙二醇5000吨;UP l万吨。1994年与1995年UP产量均近7000吨。1996年5800吨,1997年6300吨。
(5)天津合成材料厂
引进英国林肯(Lynehm)公司UP生产装置,英Scott Bader 公司及日本三井东压株式会社UP配方、日本高纯度制氮装置。现有生产能力1.3万吨。1994年与1995年UP产量均近7000吨。1996年4400吨,1997年5000吨。
(6)秦皇岛耀华玻璃钢厂
引进意大利阿鲁苏斯(Aluxuisse)公司软件与年产3000吨UP生产装置及英Scott Bader配方。1994,1995年产量均达3000吨。1996年2700吨,1997年3100吨。
(7)山东省烟台齐鲁树脂厂
引进美国Reichhold chemical公司UP软、硬件,年产能力 l万吨。经充实国产反应釜、稀释釜,现已达2万吨/年能力。1995年产量2500吨,1996年2000吨,1997年700吨。
(8)山东淄博市周村有机化工厂
国产设备、软件国内提供。1995年产量达6954吨。1996年6000吨,1997年8000吨。
(9)广东番禺国际化工公司
硬软件国内提供,年产能力1.5万吨。1994年产量9000 吨,1995年8200吨,1996年7200吨,1997年8000吨。
(10)常州亚邦集团
硬软件均由国内提供,近年开发了不同苯酐的UP树脂,价格颇有竞争力,耐伸性亦较好,故市场销售日渐上升。年UP生产能力达到1.2万吨,1995年产销7000吨。1996年1.22万吨,1997年1.3万吨。
较具规模的UP生产厂家还有:
广东番禺福田化工公司(能力3万吨/年,1997年产20,000吨)
广州玻璃钢厂
北京二五一厂(能力3000吨/年)
北京华能新材料公司(能力2500吨/年)
哈尔滨玻璃钢研究所(能力4000吨/年)
大连玻璃钢厂
吉林省柳河化工总厂(能力3500吨/年,1995年产1200吨)
华东理工大学华昌聚合物公司(能力1500吨/年,1995年产8000吨)
哈尔滨绝缘材料厂(引进英国Scott技术)
四川省绵阳东方绝缘材料厂(同哈绝)
大连市鑫鼎树脂涂料公司(能力1.8万吨/年)
天津市巨星化工材料公司(能力3000吨/年)
安庆有机化工厂
开封油脂化工厂
上海新华树脂厂
温州树脂厂
河北省枣强县新宇合成材料厂(能力l万吨/年)
中山有机合成化工厂(能力3000吨/年,1994年产绩2900 吨,1995年2400吨)
江苏省武进市(原为县)邹枢镇杨庄化工厂(能力4000吨/年,1995年产绩3000吨)
江苏省武进市牛塘镇金龙化工厂(能力3000吨/年,1995 年产绩2500吨,现拟扩产5000吨/年)
江苏省武进市牛塘镇南方化工厂(能力1000吨/年,1995 年产绩1500吨)
江苏省宜兴市兴兰合成化工制造公司(能力3000吨/年, 引进美国PLT公司技术)
3
1.UP产量中,25%左右用于作涂料、钮扣,75%以上用于FRP。
2.大部分UP生产厂家规模小、素质不高。可以讲,中国 UP总体水平与国际水平差距不小。
3.UP生产所需化工原料国内基本上能满足,但质量尚有 差距。苯乙烯、苯酐等原料价格的波动导致UP价格的波动, 并直投影响FRP行业的兴衰。1987年与1994年到1995年上 半年,UP价格大幅度上扬给FRP行业带来的负面影响,至今 企业者心悸。1995年上半年,通用树脂卖到1.8万元/吨,现 在已降了50%左右。业者迫切希望国内石油化工能稳定地 提供优质原料,行业不要被国际行情波动导致大的波动,则是 业者至为祈望的。
4.众多小企业产品质量难以稳定,但眼下因“船小好调 头”,尚能维持。今后,如何引导调整,刻下还上不了议事日 程。大企业产品质量较稳定,得到社会认可,在行业中已自然居于主导地位,但水平仍参差不齐,规模与技术层次仍有待提高。
5.常州253厂已与大日本油墨株式会社、伊藤忠商社合 资,组建华日公司。今后253厂优势能否保持,能否执国内UP行业之牛耳,行业同仁均在拭目以待。
6,有关胶衣树脂的一些情况
江阴第二合成化工厂、常州253厂、南京复合材料总厂、金陵帝斯曼公司等是国内主要生产厂家。前两年,胶衣市场以江阴占有量为最。
现在台湾育达集团公司已在无锡设厂,台湾崧鸲公司已在合肥设厂,产销胶衣树脂。
世界主要胶衣生产企业之一的芬兰Nest公司已在江苏昆山建厂,生产胶衣树脂,年产能力2500吨。
* * *
据《中国海关》信息司统计,1997年我国(大陆)进口不饱和聚酯树脂65,238吨,金额61297,861美元;出口3736吨,金额3,991,276美元。净进口61502吨。1997年自产树脂20万吨,加上进口,则1997年不饱和聚酯树脂消耗量为26万吨左右。