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第三章
玻璃棉

一、概 述

玻璃棉是一种优质高效的绝热吸声材料,具有密度小、导热系数低、耐热、不燃、不蛀、无毒等特性,是轻型建筑体系首选的绝热材料之一。

过去国内建筑保温市场重点在北方市场,研究推广使用于北方建筑外墙,以减少建筑围护结构的采暖散热损失。随着人们生活水平的提高,长江以南地区冬天也开始采暖,而夏天居民住宅又广为安装空调,许多高层建筑均采用集中空调,因此对绝热材料——玻璃棉的需求日渐增长。从发展观点来看,大力发展此项绝热材料是势在必行的。

二、发展现状

(一)国外发展概况

1.概况。自19世纪90年代开始,美国就以玻璃棒制取玻璃纤维,20世纪30年代开始有机械方法制造玻璃纤维。当时有棒拉法、平吹法等,纤维直径比较粗,达25 μ m以上。第一次世界大战期间,德国由于进口石棉来源断绝,就大力研制玻璃棉为代用品。由于它绝热、隔声的优异性能,一经问世,各国便争相研制。因棒拉法等生产方法产量低,不能满足需要,因此,新的工艺方法逐渐应运而生。

1930~1940年,玻璃纤维被分成了纺织纤维和玻璃棉两类,提出用高压空气或蒸汽喷吹玻璃液流股成型玻璃棉的新工艺,即垂直喷吹法,又称立吹法。此种工艺方法产量已明显提高,但所生产的棉纤维仍然很粗,平均纤维直径为7~15 μ m,并含有渣球。随后由于酚醛树脂的应用和烘干聚合室等装备研制成功,为大量生产玻璃棉制品形成连续生产线奠定了基础。到20世纪40年代,垂直喷吹法生产玻璃棉制品获得了普遍采用和发展。

40年代美国欧文斯-科宁公司研究成功火焰喷吹法工艺,可生产棉纤维直径为3~5 μ m,甚至更细的超细棉、造纸棉。

50年代法国圣哥本公司首先研制成功离心喷吹法(即Tel法),这种生产方法比较先进,成纤率高、产量大、无渣球、能耗低,是当今世界各国普遍采用的生产方法,世界上90 %的玻璃棉都由离心喷吹法制取。

2.主要工业发达国家历年产量。

(1)美国。美国的玻璃棉产量居世界第一位。1981年年产量为111.58万t,估计1995年可达130万t。美国生产玻璃棉主要有五个公司计25个厂家。其中欧文斯-科宁、约翰斯-曼维尔、塞汀-梯被称为美国三大玻璃棉公司。欧文斯-科宁公司是一个以美国为基地的跨国企业,是世界上最早开发玻璃棉,产量也最大的公司。

(2)法国。圣哥本公司最早利用离心力研制生产玻璃棉,首创Tel法,已与10多个国家合营18个玻璃棉生产厂,还有23个国家购买该项专利技术,成为有Tel法专利许可证的国家。

(3)日本。日本玻璃棉产量见表3-3-1。

表3-3-1 日本玻璃棉制品产量(单位: t)

3.发展趋势。生产玻璃棉及其制品的方法,以离心喷吹法为最佳,各国研究工作正沿着继续提高产品产量、质量方面发展,在生产设备中引入计算机控制等现代化管理手段。

(1)提高关键设备——离心器的寿命和生产能力;

(2)增加产品品种,扩大应用领域;

(3)整条生产线引入计算机程控,优化操作条件;

(4)整治三废,减少环境污染。

(二)国内发展概况

1.概况。50年代末,国内开始以火焰喷吹法生产玻璃棉(俗称超细棉),单机年产量约50t,经过多年的改进,每年每台的产量可达百余吨,生产厂遍布江苏、安徽、辽宁、吉林、四川、甘肃、新疆、河南等省市,各生产厂拥有生产机台数量不等(1~20台),开机率按市场需求量而定,全国累计年产量可达万余吨。近年来最大生产厂产量达1000t/年。

60年代在大连玻璃厂应用蒸汽立吹法生产玻璃棉,年产量为1500t,主要供应石油化工企业用于绝热、保温,年产量曾增至7000t。由于纤维直径太粗,单位能耗仍较高。

上海平板玻璃厂、北京玻璃钢制品厂引进日本日东纺离心喷吹法生产玻璃棉及其制品生产线,两个厂均已在1987、1988年相继投产。由于玻璃棉新产品初次问世,市场未开拓,因此1990年前两个厂开工不足,但随着90年代工业迅速发展,建筑业开始小部分选用,产量远远不能满足需求。目前两个厂的产量均有较大增长,仍不能满足市场需求,出现了供不应求的局面。

2.近年产量。全国火焰喷吹法生产玻璃棉近20个厂家,年产量共计万余吨,加上北京玻璃钢制品厂和上海平板玻璃厂,1994年产量总计达2.1万t。

自1994年以来,相继又有珠海年产8000t、广州年产8000~12000t生产线,上海平板玻璃厂除了引进日本生产线由年产4000t/年扩产到7000t以外,又建设一条10000t的生产线,以上几条线均已投产。还有鞍山6000t、河北固安6000t及山东东营6000t、广西南宁6000t、成都8000t等生产线,以上或是国外占大股合资建厂或是引进国外设备和技术。利用国产设备已建成的生产线有江苏江阴年产2000t树脂棉和正在设计中的山东青岛4000t生产线。采用火焰法生产玻璃棉毡、板生产线,近年来黑龙江、河北又相继建成年产2000t的2~3条生产线,全部建成投产后我国玻璃棉产量每年又将增加9万t,加上已有的3万余t,总计年生产能力将达到12万t。此外,北京玻璃钢制品厂年产3400t生产线与法国圣哥本公司已签订了合资协议,扩大生产规模;美国欧文斯-科宁公司除在广州建成的8000~12000t生产线投产以外,在上海已签订合资协议,再建一条年产8000~12000t生产线,同时还拟建第三条生产线,如此每年又将增加近3万t产量。

3.生产推广应用中的主要问题。

(1)古老的、高能耗火焰喷吹法单机台生产仍然存在;

(2)原引进的离心喷吹法生产玻璃棉产量远低于市场需求,出现供不应求局面,近几年引进线和自建线蜂拥而上,又将形成供过于求的局面;

(3)产品仅有毡、板、管等最普通的基材;

(4)无应用技术研究中心,产品应用不当,未能发挥最佳绝热效果;

(5)生产厂布点不够合理,西南、西北地区无生产厂,产品运输能耗高。

三、发展目标及政策措施

(一)2000、2010年市场需求预测

我国玻璃棉及其制品在生产和应用方面仍处于初始阶段,全年总产量2万t,绝大部分用于管道设备保温,无论在产量方面,还是在产品品种、规格系列化、配套材料工器具方面,均未满足建筑上应用的要求。建筑是耗能大户,发达国家在建筑上采用玻璃棉量是其总产量的80 %~90 %。因此房屋每年每平方米能耗迅速下降。2000年、2010年我国能源总需求量与能源总产量之间存在很大缺口,不能单靠增加能源生产,尚需大力开展节能和提高能源利用率。

随着人民生活水平的提高,全国各地高层建筑迅速崛起,需要各种空调、采暖、装饰、吸声等材料,而玻璃棉是首选材料之一。目前在建筑中玻璃棉及其制品主要用于吊顶装饰吸声及空调设备、管道的保温。当建筑的内墙、外墙及地板中考虑铺设保温材料时,总需求量就会成倍上升,因此估算2000年需求量可达10万t左右,2010年总需求量仍会随建筑业发展而稳定增加。

(二)发展目标建议

玻璃棉是优质、高效的绝热、吸声材料,近年主要用于房屋装饰吸声吊顶、墙体夹层保温及空调设备、风道保温。未来消费结构应将重点向建筑业倾斜,因此产品结构将以棉毡、板基材为主,确保建筑业复合墙体、装修吊顶、空调风道等用材,结合车船体的需要,建议如下:

1.开展深加工业。将玻璃棉毡、板、管套等基材进行表面处理,或粘贴不同材料,以适应不同应用场所,不同绝热、吸声方法的要求,同时应配合其他材料作填充或层材,深加工成复合墙体材料、复合制品等。

2.产品规格系列化。按应用类别规范产品规格,使产品可以整套供应,尤其在建筑领域,可按建筑模数或部位要求加工,以减少产品出厂后在现场再加工,直接便利施工安装。

3.开发新品种。开发屋顶、地板、浮式楼板等保温、吸声缓冲材料,以确保新型建筑设计的选材需求。

(三)产业政策和技术政策

1.确立引进、转化、创新制度。玻璃棉工业自80年代引进离心喷吹法生产技术以来,迅速改变原来仅有火焰喷吹法、蒸汽立吹法的生产状况,从此有了玻璃棉制品,每公斤玻璃棉纤维能耗得以迅速下降,提高了经济技术水平。我国是个大国,此项技术不可能依靠一、二个引进企业来改变整个行业的面貌。所以必须把改革开放与自力更生的关系处理好,把立足点放在依靠自己力量上,把引进、消化吸收、转化和创新结合起来,把生产、科研、设计力量拧成一股绳,才能争取时间,缩小与发达国家的差距。

2.以市场为导向合理布点。玻璃棉制品是轻质膨松产品,不宜长途运输,因此应以市场为导向,在全国各地合理布点,新建生产企业宜以市场销售为中心,逐渐转向中西部地区。

3.争取建万吨级规模企业。生产玻璃棉的目的是获取优质、高效的绝热材料,以其应用来降低能源消耗,因此作为节能产品的玻璃棉,在其本身的生产中也应考虑降低能耗。选用离心喷吹法就是在诸多方法中选择了能耗较低的方法。但在发达国家仍通过改造装备,提高产量,扩大规模,进一步降低能耗,因此建议今后在市场旺销中心宜发展万吨以上企业,使企业上规模、上档次,适应现代化发展的需要。

(四)应采取的措施

1.修订、增订产品标准。玻璃棉及其制品虽然在1992年已开始制订标准,但目前看来已不适应生产和使用部门的需要。应进一步与国际标准接轨,以指导生产和应用,因此需要修订和增订新标准,以促使产品质量进一步提高,实现优胜劣汰的良性循环。

2.设立风险科学发展基金。为了促进行业技术水平迅速全面的提高,对引进技术装备应由部局系统组织消化、吸收、创新,充分发挥我国社会主义市场经济体制的优势,将生产、研究、设计三者结合,投入发展基金,使引进技术更适合国情获得更大的提高和推广,由此避免市场的自发性、盲目性和滞后性的不良效应,进一步考虑局部和全面、当前和长远的效益,进行宏观调控。

3.组建复合墙体及其制品基地。为迅速推广在建筑业应用玻璃棉制品,就必须把建筑业作为“上帝”,不是单一的制定建筑法规强制使用,而需从本行业做起,首先研究、生产复合墙体等适合建筑业使用的制品。 Xheln5mUx0CBrhgzYsZzPBeX8l2p5kw4e/ZO7WdOZEUAioCjm7fcvjRh9ZIIITCa

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