האם אתה יודע מה המצב הנוכחי של תעשיית הפיברגלס?

מבוא לסיבי זכוכית

סיבי זכוכית הם -חומר אנאורגני לא-מתכתי בעל ביצועים גבוהים העשוי ממינרלים אנאורגניים לא-מתכתיים טבעיים כגון פירופיליט, חול קוורץ ואבן גיר. הוא מיוצר באמצעות סדרה של תהליכים הכוללים התכה-בטמפרטורה גבוהה, משיכה וליפוף, לפי נוסחה ספציפית. יש לו יתרונות כמו תכונות בידוד טובות, חוזק מכני גבוה, עמידות בחום חזקה ועמידות בפני קורוזיה טובה, והוא נמצא בשימוש נרחב בתעשיות הרכב, האלקטרוניקה, ייצור כוח הרוח, בניית ספינות, תעופה וחלל, בנייה, נפט וכימיקלים. הוא משמש בדרך כלל כחומר חיזוק והוא מיושם בתעשיות שונות כחומרים מרוכבים.

 

ניתן לסווג סיבי זכוכית בכמה דרכים, כולל לפי תכולת תחמוצת מתכת אלקלית, תכונות סיבים, קוטר מונופילמנט ומראה סיבים. בהתבסס על התכולה הכוללת של תחמוצות מתכות אלקליות (בדרך כלל Na₂O ו-K₂O), ניתן לחלק אותו לסיבי זכוכית אלקליים-חופשיים (סיבי זכוכית E), סיבי זכוכית אלקליים בינוניים (סיבי זכוכית C) וסיבי זכוכית אלקליים- גבוהים (סיבי זכוכית A).

 

סיבי זכוכית E עשויים מאלומינובורוסיליקט עם תכולת תחמוצת מתכת אלקלית של פחות מ-1%. בעולם, למעלה מ-90% מסיבי הזכוכית הם סיבי זכוכית E-.

 

לסיבי זכוכית E- יש בידוד חשמלי ותכונות מכניות טובות, אך עמידות נמוכה לחומצות, מה שהופך אותו לא מתאים לסביבות חומציות. הוא נמצא בשימוש נרחב ביישומים הדורשים בידוד חשמלי או כחומר חיזוק.

 

סיבי זכוכית אלקליים בינוניים מכילים בדרך כלל 8%-12% תחמוצות מתכות אלקליות. סיבי זכוכית C-מהווים כ-5% מסך ייצור סיבי הזכוכית. לסיבי זכוכית C- יש עמידות חזקה לחומצה, אך תכונות חשמליות גרועות וחוזק מכני נמוך יותר מסיבי זכוכית E-. עם זאת, הוא עמיד בפני קורוזיה כימית וניתן להשתמש בו במיכלי אחסון חומצות ובמיכלי ציפוי אלקטרוניים, כמו גם בחיזוק חומרי קירוי אספלט שבהם דרישות החוזק המכני נמוכות יותר.

 

סיבי זכוכית- מכילים בדרך כלל 14.5% או יותר תחמוצות מתכות אלקליות. לסיבי זכוכית- יש עמידות ירודה למים; לאחר חשיפה למים, מוצרים העשויים ממנו הופכים במהירות שבירים ומאבדים כוח, מה שהופך אותו לבלתי שמיש. זה הופסק במידה רבה.

 

שיטות ייצור מיינסטרים

 

שיטות הייצור העיקריות של סיבי זכוכית רציפים הן שרטוט כור היתוך ושרטוט תנור טנק. הקוטר של המונופילמנטים של סיבי הזכוכית המתקבלים הוא בדרך כלל 1.5 מיקרומטר ~ 25 מיקרומטר, בעיקר 4 מיקרומטר ~ 14 מיקרומטר.

 

(1) שיטת ציור כור היתוך: ראשית, חומרי גלם שונים בעלי הרכבים מוגדרים נמחצים ולאחר מכן מוסיפים לתנור מיכל זכוכית, שם הם מומסים בטמפרטורה גבוהה של כ-1500 מעלות. לאחר מכן, נוצרים כדורי זכוכית בקוטר מסוים באמצעות מכונת-ליצור כדורים (ומכאן השם "שיטת הכדור"). לאחר מכן מוסיפים את כדורי הזכוכית לכור היתוך המכיל פלטת פלטינה ומומסים מחדש להמסה מסתובבת, הזורמת החוצה מהזרבובית של לוחית הפלטינה ונמשכת לסיבי זכוכית רציפים. לשיטה זו יש צריכת אנרגיה גבוהה, פריון עבודה נמוך ותהליך יצירה לא יציב, והיא הופסקה במידה רבה.

(2) שיטת שרטוט תנור טנק: שיטה זו משמיטה את תהליך יצירת הכדור-. לאחר שהמסת הזכוכית זורמת החוצה מהחורים של פלטת סגסוגת רודיום נקבובית-של פלטינה, היא נמשכת לחוטי זכוכית רציפים על ידי מכונת שרטוט במהירות גבוהה-. התכת הזכוכית המתקבלת נמשכת ישירות לסיבים, ומכאן השם "שיטת ציור ישירה" או "שיטת-שלב אחד". בנוסף, בהשוואה לשיטת שרטוט כור ההיתוך, לשיטת תנור המכל יש כושר ייצור גבוה יותר, יכולת שליטה טובה יותר בתהליך ואיכות מוצר יציבה יותר.

 

היסטוריה של פיתוח פיברגלס

 

בשנות ה-30 של המאה ה-20 התאחדו חברת אוונס-אילינוי ומפעל הזכוכית של קורנינג ויצרו את חברת אוונס קורנינג פיברגלס. לאחר מלחמת העולם השנייה, תעשיית הפיברגלס העולמית התפתחה במהירות, תוך שיפור מתמיד של טכנולוגיית הייצור, מה שהוליד מספר רב של חברות פיברגלס כמו PPG Industries (ארה"ב), Saint-Gobain Group (צרפת) ו-Nittobo (יפן). תעשיית הפיברגלס של ארצי החלה בשנת 1958. לפני הרפורמה והפתיחה, היא שימשה בעיקר לתעשיות ביטחוניות לאומיות ותעשיות צבאיות; לאחר הרפורמה והפתיחה, היא עברה לשימוש אזרחי והתפתחה במהירות. עם התרחבות מתמשכת של הביקוש בשוק, בשנים האחרונות, ייצור חוטי הפיברגלס של ארצי גדל משנה לשנה. בשנת 2023, התפוקה הכוללת של חוטי פיברגלס במדינה שלי הגיעה ל-7.23 מיליון טון, עלייה של 5.2% משנה לשנה-

 

מצב נוכחי ובעיות

 

①. קנה מידה קטן ואיכות של סיבי זכוכית עם ביצועים גבוהים ומוצרים מרוכבים מחוזקים נכון לעכשיו, כושר הייצור, התפוקה וטכנולוגיית הייצור של סיבי הזכוכית של ארצי הם מהמובילים בעולם, אך היא מתמודדת עם מצב של קיבולת יתר והומוגניזציה רצינית של מוצרי קצה-נמוכים, בעוד שמוצרי קצה-גבוהים סובלים מהיצע תחרותי לא מספיק ומהיצע חלש. בהשוואה לקנה המידה של זני סיבי זכוכית-בעלי ביצועים גבוהים בחו"ל, ההיקף של מוצרי סיבי זכוכית-בעלי ביצועים גבוהים במדינה שלי קטן יחסית. נכון לעכשיו, התפוקה של חוטי סיבי זכוכית עם-ביצועים גבוהים ומיוחדים (למעט חוטים-גבוהים וחוטים עדינים במיוחד), כגון-עמיד בפני אלקלי, חוזק-גבוה, דיאלקטרי-נמוך, לא סדיר-בצורת-גוון{14}, גוף{14}, מורכב{14}, חוטי קוורץ וחוטי בזלת מהווים רק כ-1% מסך תפוקת סיבי הזכוכית. לכן, התפוקה והאיכות של-סיבי זכוכית ומוצרים בעלי ביצועים גבוהים אינם יכולים לענות באופן מלא על הצרכים של השוק הגבוה-.

②. מחקר ופיתוח לא מספיק בטכנולוגיה וציוד לייצור סיבי זכוכית וייצור מוצרים

בעוד שהטכנולוגיה והציוד הרגילים לייצור סיבי זכוכית במדינה שלי התקרבו או הגיעו לרמות מתקדמות בינלאומיות, הייצור של סיבי זכוכית מיוחדים-בעלי ביצועים גבוהים, כגון חוזק- גבוה, דיאלקטרי נמוך- וסוגי סיליקה- גבוהים, עדיין מתמודד עם אתגרים משמעותיים במאפיינים מרכזיים ועמידות בחום, כגון תכונות מכאניות ועמידות חשמלית. יתר על כן, טכנולוגיות ליבה כגון עיצוב אופטימלי של רכיבים וביצועים של סיבי זכוכית בעלי ביצועים גבוהים, חומרי התאמה וחומרי יצירת סרט- מיוחדים ועיבוד עמוק של מוצרי סיבים נשארים חלשים יחסית, ורמות ציוד הייצור נמוכות, ובכך מעכבות את הפיתוח של סיבי זכוכית בעלי ביצועים גבוהים לכיוון ייצור באיכות גבוהה, בקנה מידה גדול-.

③. פיתוח לא אחיד של ייצור חכם בקרב ארגונים

ארגונים מובילים ומפעלי עמוד שדרה מרכזיים בתעשיית סיבי הזכוכית מייחסים חשיבות רבה לייצור חכם, מפגינים מוטיבציה ויכולת חזקה לשדרוגים חכמים ומציגים רמות ותוצאות מצוינות בפיתוח מושכל. עם זאת, ארגונים קטנים ובינוניים-בגודל, עקב גורמים כגון כספים מוגבלים, צבירה טכנולוגית לא מספקת ומחסור בכישרונות, חסרים את המוטיבציה והיכולת לקדם ייצור חכם. ארגונים אלה מתמודדים עם אתגרים במהלך הטרנספורמציה החכמה שלהם, כולל אך לא רק עלויות גבוהות של שדרוג ציוד, קושי בהסתגלות ושליטה בטכנולוגיות חדשות ולחץ לשמור על יתרון בעלויות בתחרות בשוק. כתוצאה מכך, אין להם מוטיבציה להשקיע בשדרוג ובטרנספורמציה מושכלים, וכתוצאה מכך התפתחות חכמה איטית.

 

ארבע המלצות לפיתוח

 

התמקד במחקר טכנולוגי מפתח כדי לשפר עוד יותר את הביצועים של מוצרי סיבי זכוכית.

האץ את קידום השליטה העצמאית על חוליות מפתח בשרשרת התעשייתית ובשרשרת האספקה.

קדם את הפיתוח הירוק והנמוך-בפחמן של סיבי זכוכית.

קדם את הפיתוח החכם הכולל של תעשיית סיבי הזכוכית.