起底玻璃纤维的国内外发展史和名企的发迹!讲述互相成就的故事
玻璃纤维是一种复合材料,复合材料真正开始发展成为一门科学还是一百多年前的事,但玻璃纤维却发源于古代。粗糙的玻璃纤维被古埃及人用于装饰,其他类型的玻璃纤维是罗马时代制造出来的。
国外发展史
玻璃纤维是一种无机、非金属材质,其不燃、性能级别高,绝缘性好、热稳定性强、抗腐蚀性好,机械强度、高,但耐磨性能、稍差。常用作复合材质中的、提高材质,电绝缘层、材料和绝热建筑保温材料等国民经济生产各个行业。玻璃纤维主要有二氧、化硅、氧化铝、氧化钙等成分,通过玻璃中“碱成分”的多少,可分成无碱、玻璃纤维、中碱、玻璃纤维和高碱、玻璃纤维。
巴黎工匠杜伯斯•伯尼尔在1836年获得玻璃拉丝的纺织和编织专利,1893年,在芝加哥举行的世界哥伦比亚博览会上,利比玻璃公司展出了由粗糙玻璃丝与丝线一起编织成的灯罩,但这些并不是真正的编织玻璃。随着第二次工业革命的大潮,化学化工领域也掀开了历史的新篇章。
1907年,美籍比利时裔化学家利奥贝克兰博士让俗称电木的Bakelite在美国纽约诞生,世界上第一种成功商业化的合成高分子树脂就这样诞生了。利奥贝克兰博士用苯酚和甲醛在一定的压力和温度下合成出了酚醛树脂,成功申请了专利并成立了公司,将这种新型材料商业化,其系列产品应用领域极其广泛,从绝缘盖到乐器,从枪托到玩具,从纽扣到麻将,从汽车零件到火箭隔热层,无所不包。作为一种热固性高分子,酚醛树脂具有较高的硬度,同时也较脆,但是将它们同纤维、织物,甚至纸张等复合起来,就可以满足很多应用要求,同时也有很好的模塑加工性,事实上电木就是木屑和酚醛树脂的复合材料。从发明出来到20世纪三四十年代,是酚醛树脂的黄金年代,也是复合材料作为一门科学发展成型的年代。
如何将玻璃拉成线状而粗细保持不变一直都是困扰人们的技术难题。1932年是复合材料发展史上另一个值得纪念的时刻。那一年,从美国普渡大学毕业并在欧文斯伊利诺玻璃公司工作仅一年的36岁工程师斯莱特偶然将压缩空气引入了熔融的玻璃,意外地得到了玻璃纤维,更重要的是用这种方法可以进行连续抽丝。这虽然不是人类第一次制得玻璃纤维,但却是第一次能够大规模工业化地制造连续纤维。聊到这里,我觉得需要给斯莱特一点掌声!斯莱特在1938年获得了该发明的美国专利并在同年出任欧文斯科宁玻纤公司的技术副总裁,该公司是1935年由欧文斯伊利诺公司和科宁公司共同组建并采用斯莱特技术生产玻璃纤维的专门公司,迄今仍然是全世界最大的玻纤公司之一。
国内发展史
我国玻璃纤维工业兴起于1958年,在改革开放之前,主要为国防军工服务,基本上是在封闭环境中依靠自力更生发展;改革开放后,转向民用,并获得迅速发展。通过改革开放30多年的努力,到2007年我国的玻璃纤维产量达到160万吨,位列世界第一。
在万吨无碱池窑拉丝问世前,我国玻璃纤维生产工艺基本上是坩埚法,即先生产玻璃球,然后在白金坩埚内再次加热熔化,拉制成纤维,这种老工艺能耗大、成本高、生产效率低。玻纤行业长期梦寐以求采用池窑拉丝新工艺,也探索成功了几千吨级的池窑,但更高难度的无碱万吨池窑拉丝还是寄希望于引进技术或者合资。
在此期间,党中央和国务院领导同志十分重视,亲自做外方的工作,后因故中断。当时国际上技术最先进的是美国的PPG公司,此后原国家建材局又多次与他们接触商谈,但一直没有成功。
鉴于国外技术封锁,原国家建材局党组全面分析了各方面的情况,并听取了南京玻璃纤维研究设计院(以下简称南京玻纤院)的意见,一致决定自力更生,用“自主设计、点菜拼盘”的方式,申请以基建项目建设一条万吨无碱池窑拉丝生产线。
1991年,时任国务院副总理朱镕基在有关报告上批示:我完全同意这个项目。当时,上海、山东等地都争着要项目,我们就采用竞争机制选点,山东泰安的积极性很高,承诺了很多条件,最后就选定了泰安,原国家计划委员会1993年批准了泰山玻纤项目建议书。作为国家重点项目,我担任领导小组组长,组织了一支由南京玻纤院和泰山玻纤厂等方面联合的专家设计团队,技术上以南京玻纤院为主体。
在该项目设计中窑炉是核心,反复比选选定了美国托莱多公司开展合作设计。窑炉重要部位的耐火材料如铬砖、锆砖,全线DCS自动控制系统、原料自动称量系统、拉丝机等都是从各国比选采购,其他方面的技术则采用了南京玻纤院多年积累和消化吸收的一些成果。对于技术问题,大家发扬民主,尤其对全线各工艺单元之间的协调、衔接,充分讨论定夺,呈现出团结协同的工作氛围。
1994年11月,生产线奠基。经过两年的基建施工,1997年3月,基本具备了投产条件,南京玻纤院勇敢地挑起了打通全线的担子。他们不负众望,实现了安全顺利投产,并在半年时间内达到设计能力,奠定了中国万吨无碱池窑拉丝的技术基础。这是相当好的成绩。
在泰山玻纤项目建设的同时,原国家建材局党组认为,要加快玻纤工业的发展,单靠国企还不够,因为它投资大、技术难度高、建设周期长,应该发挥民营玻纤企业的积极性,把他们艰苦创业的奋斗精神与活力跟国有企业相融合,共同发展。
我们了解到浙江桐乡有一家民营的巨石玻纤公司发展得不错,有一条8000吨的中碱池窑拉丝生产线。1995年年末,我和局属中国新型建筑材料公司总经理葛铁铭等同志前往调研,看了以后大家印象很好,巨石玻纤公司也希望得到原国家建材局对他们发展的支持。
在以后研究如何合作发展中碰到了一个问题,巨石玻纤公司属于二轻系统,国家投资资金跨不到那里,有政策上的障碍。经过研究各方面情况,局里决定以中国新型建筑材料公司为主,吸收巨石玻纤公司,组成一个新公司,用当年上级给局里发行股票的名额组织上市,筹措资金。
这期间又传来消息,美国PPG公司正在与巨石玻纤公司商谈合资事宜。我马上与桐乡市委和巨石玻纤公司进行三方面商谈,阐明国家建材局的意见:既然已经自力更生在山东泰安布局建线,而且有望很快成功,这时候不希望PPG再来购买我们的企业,影响民族玻纤工业的发展,桐乡市委和巨石玻纤公司都从大局出发都作出了积极响应。
1999年,由中国新型建筑材料公司新组建的中国化学建材公司股票上市,巨石玻纤公司得到1亿多元的资金。巨石玻纤公司总裁张毓强迅速组建了专门工作班子紧锣密鼓部署生产线建设,仅用8个多月时间、1.96亿元资金建成一条1.6万吨的无碱池窑生产线,充分显示了国企与民企合作所形成的活力与效率。之后,他们又建成了多条更大吨位的生产线,并于2008年形成60万吨的桐乡基地,一举成为世界第一。2012年,又在埃及建成年产20万吨玻纤生产基地,首次实现了中国玻纤大型池窑拉丝技术装备的成套出口。
党的十八大以来,泰山玻纤公司和巨石玻纤公司以习近平总书记提出的新发展理念为指导,坚持高质量发展。泰山玻纤依靠创新驱动,在先进工艺技术集成应用、综合节能、绿色环保、智能制造等领域迈出新步伐,2015年被工信部认定为首批46家智能制造工厂之一。巨石玻纤则紧紧抓住信息技术与制造业深度融合的新一轮科技和产业革命兴起的有利时机,践行低碳经济、可循环发展理念,在桐乡总部建成玻纤智能制造基地,不仅规模、装备、技术和产品质量再上新台阶,加上智能制造的引领,各项经济技术指标又取得新突破。2016年,在玻纤池窑发源地的美国建成年产9.6万吨生产基地,在这个全球最发达国家实现了由产品输出向资本输出的转变。
如今,两家企业都具备完全自主知识产权,掌握核心技术,从产品品种、质量,到技术装备、生产效率和成本控制均已达到世界领先水平。值得一提的是,在这两家企业带动下,中国所有玻纤企业的窑炉上全面采用了全氧燃烧技术,实现了节能减排提质增效。泰山玻纤、巨石玻纤和重庆国际复合材料公司3家企业还带动了中国玻纤工业的整体进步,全国总产量占全球市场的65%,不仅摆脱了对国外技术和产品的依赖,满足了国民经济日益增长的需求,还使得我国成为全球最大的玻纤出口国。
泰山玻纤和巨石玻纤的发展史,也是一部中国玻纤民族工业现代化的奋斗史。泰山玻纤是中国自力更生建成的第一条万吨无碱池窑拉丝生产线,为大型无碱池窑发展奠定了基础。巨石玻纤则以央企和民企形成的混合经济体制,通过上市加快了发展。泰山玻纤和巨石玻纤如今同属中国建材集团,规模分别位居世界第三(年产100万吨)和世界第一(年产200万吨),发展都非常成功。
尾声
总之,技术和企业之间总是相辅相成的。
如今,玻璃纤维及其复合材料已被广泛应用于航空航天、交通运输、电子电器、建筑建材、节能环保、基础设施、体育休闲等国民经济各个领域,成为替代钢材、木材、石材等传统材料的新一代复合材料,不得不感叹,玻璃纤维真的是很厉害了!作为国家战略性新兴产业三大材料之一,对国家经济发展与转型升级有着重要意义。
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