Paviršiaus veltinis: nematomas sergėtojas aukščiausios klasės{0}}srityse, tokiose kaip vėjo energija.
Stiklo pluošto paviršiaus veltinis, kaip pagrindinė pagalbinė medžiaga kompozitinių medžiagų srityje, atlieka nepakeičiamą vaidmenį gerinant kompozitinių gaminių paviršiaus kokybę, didinant tarpsluoksnių sukibimo stiprumą ir optimizuojant apsaugines savybes dėl tolygaus pluošto pasiskirstymo, puikaus oro pralaidumo ir gerų dervos drėkinimo savybių. Jo medžiagos apima įvairius tipus, įskaitant stiklo pluoštą, poliesterio pluoštą ir anglies pluoštą, o jo gamybos procesas tampa vis brandesnis. Jos pritaikymas įsiskverbė į daugelį sparčiai -augančių sektorių, pvz., vėjo energijos, automobilių, chemijos ir statybos. Kalbant apie rinkos dydį, paviršinis veltinys, kaip pagrindinė veltinio gaminių subkategorija, -suteikia naudos iš sparčios kompozitinių medžiagų pramonės plėtros, kuri nuolat auga tiek pasaulinėje, tiek Kinijos rinkose, todėl pramonės įmonėms suteikiamos plačios plėtros galimybės.
I. Pagrindiniai taikymo scenarijai: Vėjo turbinų menčių kompozicinės medžiagos liejimas
Dėl pasaulinių „dvigubos anglies dioksido“ tikslų vėjo energijos pramonė pradeda sparčiai vystytis. Vėjo turbinų menčių, kurios yra pagrindinė vėjo turbinų generatorių sudedamoji dalis, projektinis eksploatavimo laikas turi būti 20-25 ar daugiau metų ir jos turi atlaikyti ilgalaikį sudėtingos aplinkos poveikį, pvz., stiprią vėjo apkrovą, ultravioletinę spinduliuotę ir kintančius temperatūros bei drėgmės pokyčius, todėl kompozitinių medžiagų liejimo kokybei keliami griežti reikalavimai. Paviršiaus veltinis, kaip pagrindinė sutvirtinanti ir apsauginė medžiaga formuojant vėjo turbinų menčių kompozitus, plačiai naudojamas pagrindinėse dalyse, tokiose kaip menčių korpusai, antgaliai ir priekiniai kraštai. Jo taikymo vertę daugiausia atspindi šie trys aspektai:
(I) Paviršiaus lygumo ir aerodinaminių savybių gerinimas: vėjo turbinų menčių aerodinaminės charakteristikos tiesiogiai lemia energijos gamybos efektyvumą, todėl reikia, kad mentės paviršiaus šiurkštumas Ra būtų mažesnis arba lygus 15 μm. Stiklo pluošto paviršiaus veltinys su smulkiais pluoštais ir tolygiai pasiskirstęs yra klojamas kaip išorinis sluoksnis kompozicinio ašmenų klojimo procese, efektyviai užmaskuojant pagrindinę armuojančios medžiagos (pvz., stiklo pluošto audinio) tekstūrą ir užpildantis mikroporas. Po dervos impregnavimo ir sukietėjimo jis sudaro lygų, plokščią paviršių, sumažindamas vėjo pasipriešinimą ir pagerindamas peilio aerodinaminį efektyvumą. Lygus paviršius tuo pačiu sumažina žalą dėl lietaus vandens erozijos ir dulkių dilimo, prailgindamas tarnavimo laiką.
(II) Tarpsluoksnio sukibimo stiprumo ir struktūrinio stabilumo didinimas: Vėjo turbinos mentės turi atlaikyti pasikartojančias lenkimo ir sukimo apkrovas veikimo metu, o tarpsluoksnių sluoksniuojimas yra dažnas gedimo būdas. Paviršiaus veltinio pluoštai yra pasiskirstę atsitiktinai, sudarydami „tiltą“ tarp kompozitinių sluoksnių, kad būtų veiksmingai perduodamas įtempis ir pagerintas tarpsluoksninis šlyties stiprumas ir atsparumas smūgiams. Be to, geras veltinio paviršiaus drėkinamumas derva užtikrina tolygų dervos pasiskirstymą, išvengiant tokių defektų kaip nepakankama derva ar burbuliukai, pagerinamas bendras ašmenų struktūros vientisumas ir stabilumas bei užtikrinamas saugus veikimas esant ilgalaikėms apkrovoms.
(III) Apsauginio veikimo ir ilgaamžiškumo optimizavimas Vėjo turbinų mentės ilgą laiką yra veikiamos lauko aplinkoje, todėl reikia atsparumo įvairioms korozijos formoms, įskaitant senėjimą UV spinduliais, drėgnos karščio koroziją ir druskos purškimo eroziją (jūros vėjo energija). Paviršiaus veltinis, kartu su specializuota derva, sudaro tankų apsauginį sluoksnį ant ašmenų paviršiaus, sumažindamas UV spinduliuotės degradacijos poveikį matricinei dervai, sumažindamas drėgmės prasiskverbimą ir pagerindamas ašmenų senėjimą ir atsparumą korozijai. Vėjo turbinų mentėms jūroje naudojamas stiklo pluošto paviršiaus veltinis, turintis puikų atsparumą druskos purslams, gali veiksmingai sulėtinti mentės eroziją jūros aplinkoje, užtikrinant jos tarnavimo laiką atšiauriomis sąlygomis.
(IV) Pagrindiniai taikymo procesai Vėjo turbinos menčių formavimo procese paviršinio veltinio klojimas paprastai derinamas su tokiais procesais kaip liejimas rankiniu būdu- ir formavimas vakuuminiu įpurškimu. Pirmiausia ant peilio formos paviršiaus tolygiai padengiamas gelio sluoksnis. Geliniam sluoksniui sukietėjus iki pusiau sausos būsenos, klojamas paviršiaus kilimėlis, užtikrinantis tvirtą paviršiaus kilimėlio ir gelio dangos sukibimą, be raukšlių ir burbuliukų. Tada klojamos sutvirtinančios medžiagos, tokios kaip stiklo pluošto audinys ir vienkryptis audinys. Tada naudojamas vakuuminis įpurškimo procesas, siekiant visiškai impregnuoti visas armuojančias medžiagas derva. Galiausiai kilimėlis kietinamas karščiu, išardomas ir apipjaustomas, kad būtų užbaigtas formavimo procesas. Kalbant apie medžiagų pasirinkimą, vėjo turbinų menčių paviršiaus kilimėliuose daugiausia naudojamas E-stiklo pluoštas, kurio pluošto skersmuo paprastai svyruoja nuo 9 iki 13 μm, ilgis nuo 6 iki 25 mm, o bazinio svorio diapazonas yra 30–120 g/㎡, subalansuojant liejimo kokybę ir konstrukcijos stiprumą.
II. Pagrindiniai gamybos procesai: išsamus šlapiojo liejimo proceso paaiškinimas
Paviršiaus kilimėlių gamybos procesai daugiausia skirstomi į drėgną liejimą, sausą liejimą ir karštąjį presavimą. Be to, drėgnojo liejimo procesas tapo pagrindiniu vėjo turbinų menčių ir aukščiausios klasės stiklo pluošto gaminių paviršiaus kilimėlių gamybos procesu dėl savo pranašumų, tokių kaip lygus gaminio paviršius, vienodas pluošto pasiskirstymas ir geras dervos impregnavimas. Visų pirma, didžioji dauguma stiklo pluošto paviršiaus kilimėlių gaminami naudojant šlapio liejimo procesą. Toliau pateikiama išsami informacija apie proceso eigą, pagrindines technologijas ir pagrindinę įrangą, skirtą stiklo pluošto paviršiaus kilimėlių liejimui šlapiuoju būdu{4}}.
Pasaulinėje stiklo pluošto paviršiaus kilimėlių rinkoje, suskirstytoje pagal gaminio tipą, dominuoja šlapio{0} proceso technologija.
(I) Šlapiojo -procesinio liejimo apibrėžimas ir privalumai Šlapiojo-proceso formavimas yra neaustinių audinių gamybos metodas, sukurtas naudojant popieriaus gamybos technologiją. Jame kaip pagrindinė žaliava naudojamas smulkintas stiklo pluoštas. Pluoštai yra išsklaidyti vandeniniame tirpale, pridedami specialūs cheminiai priedai, o procesas apima formavimą, dehidratavimą, rūšiavimą pagal dydį, džiovinimą ir kietėjimą, kad būtų gauta kiliminė medžiaga. Pagrindiniai šio proceso pranašumai yra šie: pluoštai gali būti visiškai išsklaidyti vandenyje, todėl pluoštas pasiskirsto tolygiai ir paviršiaus kilimėlio storis yra vienodas; gaminys pasižymi puikiu oro pralaidumu, palengvina greitą dervos įsiskverbimą ir efektyviai pašalina oro burbuliukų defektus liejant kompozicines medžiagas; ir jis gali gaminti itin plono paviršiaus kilimėlius (gramų svoris < 50 g/m²), atitinkančius įvairių gaminių paviršiaus formavimo reikalavimus.
(II) Pilna proceso eigos schema Stiklo pluošto paviršiaus kilimėlio drėgnojo formavimo proceso eiga yra tokia: Stiklo pluošto ražienų pjovimas → Svėrimas ir partijų išpilstymas → Srutų paruošimas (dispersija, srutų saugojimas) → Dydžių parinkimas → Dehidratacija ir formavimas → Dydžių nustatymas → Džiovinimas ir kietėjimas → Pjaustymas → Apvija → Pakavimas. Pagrindinės kiekvieno kritinio proceso funkcijos ir pagrindiniai veiklos taškai yra šie:
1. Stiklo pluošto ražienų pjovimas Nepertraukiamo stiklo pluošto siūlai (daugiausia E-stiklo arba C-stiklo) parenkami ir karpomi naudojant išilgines valcavimo arba skersinio pjovimo pjaustytuvus, reguliuojant pluošto ilgį 3-25 mm diapazone (paprastai naudojamas 6{{11} vėjo paviršius}}. ašmenys), kurių vieno gijų skersmuo yra 3-16 μm. Kad nepakenktų vėlesniam sklaidos efektui, ražienų pluošto drėgmė turi būti kontroliuojama 6–10 %. Siekiant pagerinti pluošto dispergavimą vandenyje, kai kurie siūlai yra iš anksto apdorojami vandenyje tirpia drėkinamąja priemone. Drėkinančių medžiagų turinčius ražienų pluoštus galima laikyti ilgiau nei 6 mėnesius; jei naudojami vandens tempiami ražienų pluoštai (be drėkinamųjų medžiagų), jie turi būti sunaudoti per 72 valandas, kitaip paviršiaus hidrolizė sukels sukibimą ir sumažės stiprumas.
2. Plaušinimo procesas (pagrindinis procesas) Pagrindinis celiuliozės proceso tikslas – tolygiai paskirstyti susmulkintus stiklo pluoštus vandeniniame tirpale, kad susidarytų stabili pluošto suspensija. Šiam procesui reikia griežtai kontroliuoti tokius parametrus kaip masės koncentracija, pH vertė ir cheminių priedų kiekis.
3. Formavimas pagal dydį ir nusausinimas Paruošta masė pumpuojama į skiedimo baką, kad būtų galima toliau praskiesti iki reikiamos formavimo koncentracijos (0,01 %-1,0 %), o tada paduodamas į tinklinę dėžę. Tinklelio dėžutėje yra pakopiniai difuzoriai ir perforuotos plokštės, kad masė būtų tolygiai paskirstyta į šonus. Vėliau plaušiena nunešama nuolat važiuojančiu nuožulniu formavimo konvejeriu, kur ji yra nusausinama gravitacijos būdu ir vakuuminiu būdu dviejuose priverstinio vandens nusausinimo rezervuaruose, kad būtų suformuotas šlapias veltinis. Vandens šalinimo metu nusausinimo greitis reguliuojamas reguliuojant perforuotas plokštes vandens nusausinimo rezervuaruose, kad būtų užtikrintas šlapio veltinio šoninis vienodumas; vandens nusausinimo plotis kontroliuojamas reguliuojant vandens šalinimo rezervuarų pertvaras, kad atitiktų vėlesnius gamybos reikalavimus.
4. Dydžio nustatymo procesas Po vandens nusausinimo šlapias veltinis siunčiamas į impregnavimo mašiną, kad būtų galima apdoroti dydį. Pagrindinis dydžio nustatymo tikslas yra suklijuoti išsklaidytus pluoštus, naudojant klijus, taip pagerinant paviršiaus veltinio mechaninį stiprumą ir jo sukibimą su derva. Dažniausiai naudojami klijai yra karbamido -formaldehido derva, polivinilacetato emulsija ir akrilo derva, kurių tipas parenkamas pagal paviršiaus veltinio naudojimo scenarijų. Pavyzdžiui, vėjo turbinų menčių paviršiaus veltiniui dažnai naudojamas akrilo dervos emulsijos ir jungiamosios medžiagos mišinys (pvz., KH560), kad būtų pagerintas suderinamumas ir sąsajos sukibimas su epoksidine derva. Dydžio nustatymo metodas naudoja perpildymo dydį; klijai per membraninį siurblį pumpuojami į perpildymo aplikatorių, esantį virš dydžio juostos, tolygiai sudrėkindami šlapią veltinį. Klijų perteklius surenkamas per siurbimo dėžę, atskiriamas atskyrimo bakelyje ir perdirbamas. Klijų kiekis galutiniame produkte kontroliuojamas žemiau 30%.
5. Džiovinimas, kietėjimas ir po-apdorojimas Drėgnas veltinis pagal dydį siunčiamas į džiovinimo krosnį, kur naudojamas karšto oro įsiskverbimo konvekcinis džiovinimas. Džiovinimo krosnelė yra padalinta į pakaitinimo zoną ir kelias džiovinimo bei kietėjimo zonas, kurių kiekviena turi atskirai reguliuojamą temperatūrą. Džiovinimo temperatūrą ir oro srautą automatiškai reguliuoja kompiuteris, kad būtų užtikrintas visiškas klijų sukietėjimas ir užkertamas kelias pluošto oksidacijai ir skaidymui. Po džiovinimo paviršiaus veltinis pjaustymo mašina supjaustomas iki reikiamo pločio, po to vyniojimo mašina suvyniojamas į ritinius, galiausiai supakuojamas, tikrinamas ir sandėliuojamas.
(III) Pagrindinė įranga ir kokybės kontrolė Pagrindinę šlapio liejimo proceso įrangą sudaro: kapotų gijų mašina, dispersijos bakas, suspensijos maišymo bakas, vielos tinklelio dėžė, nuožulnios vielos tinklelio formavimo linija, impregnavimo mašina, džiovinimo krosnelė, pjaustymo mašina ir vyniojimo mašina. Tarp jų, nuožulnios vielos tinklelio formavimo linijos vielos tinklo greitis, srutų pasiskirstymo vielos tinklelio dėžėje vienodumas ir džiovinimo krosnies temperatūros reguliavimo tikslumas tiesiogiai veikia produkto kokybę. Pagrindiniai kokybės kontrolės punktai yra šie: sklaidos efekto užtikrinimas įvertinant pluošto dispersijos laipsnį (suskirstyta į 5 klases, o geriausia klasė yra visiškai išsklaidyta į atskirus pluoštus); Gaminio storio ir svorio vienodumo stebėjimas realiuoju laiku naudojant storio matuoklius ir bazinio svorio matuoklius; gaminio mechaninių savybių tikrinimas atliekant tempimo stiprumo bandymus; ir užtikrinti, kad būtų laikomasi dervos drėkinimo reikalavimų atliekant oro pralaidumo bandymus.
III. Paviršiaus veltinio rinkos dydis ir plėtros tendencijos
Paviršiaus veltinio rinkos dydis yra glaudžiai susijęs su tolesnių kompozicinių medžiagų pritaikymu. Pastaraisiais metais dėl pasaulinių „dvigubos anglies dioksido“ tikslų išaugo vėjo energijos, naujų energiją naudojančių transporto priemonių, ekologiškų pastatų ir kitų sričių paklausa, tiesiogiai skatinanti nuolatinę paviršinio veltinio rinkos plėtrą. Rinkos hierarchijos požiūriu rinką galima suskirstyti į tris dimensijas: pasaulinę rinką, Kinijos regioninę rinką ir pagrindines segmentuotas rinkas. Konkretūs duomenys ir charakteristikos yra šios:
(I) Nuolatinis pasaulinės rinkos augimas
Bendroje veltinio gaminių rinkos struktūroje paviršinis veltinis, kaip pagrindinis pramoninio veltinio segmentas, užima didelę dalį. Didžiausią dėmesį skiriant pagrindinėms taikymo sritims, augimą daugiausia lemia didelė vėjo turbinų menčių, kompozicinių vamzdžių ir laivų statybos paklausa.
Stiklo pluošto paviršiaus veltinio, atsižvelgiant į pasaulinės rinkos dydį ir taikymo segmentus, kompozitiniai vamzdžiai yra didžiausia vartotojų rinka.
(II) Kinija užima pagrindinę pasaulinę poziciją
Kinija, būdama didžiausia pasaulyje kompozitinių medžiagų gamintoja ir eksportuotoja, taip pat yra pagrindinė paviršinio veltinio gamintoja ir vartotoja, gaminanti daugiau nei 28 % pasaulinių paviršinio veltinio gamybos pajėgumų. Žvelgiant iš pramonės perspektyvos, Kinijos Jangdzės upės deltos ir Perlo upės deltos regionuose susibūrė daugiau nei 600 didelių -veltinio gaminių įmonių, kurių dauguma užsiima paviršinio veltinio gamyba, kurių metinė produkcija viršija 800 000 tonų ir sudaro visą pramonės grandinę. Kalbant apie paklausą, nuolat didėjant vidaus vėjo energijos instaliuotam pajėgumui, sparčiai augant naujų energiją naudojančių transporto priemonių skverbties greičiui ir{7}}nuodugniai skatinant ekologiškų pastatų politiką, paviršiaus veltinio paklausa išlaikė spartų augimą. Visų pirma, stiklo pluošto paviršiaus veltinio, kaip pagrindinės vėjo turbinų menčių ir naujų energetinių transporto priemonių konstrukcinių komponentų medžiagos, rinkos augimo tempas gerokai viršija pramonės vidurkį. Be to, kiniški paviršiniai veltinio gaminiai ne tik tenkina vidaus paklausą, bet ir dideliais kiekiais eksportuojami į Pietryčių Aziją, Afriką ir kitus regionus, todėl jie turi didelį sąnaudų{10}}našumo pranašumą pasaulinėje rinkoje.
(III) Subsektorių{0}} paklausa skatina rinkos struktūros atnaujinimą
Subsektoriaus paklausos požiūriu vėjo energija, statyba ir automobilių pramonė yra pagrindinės paviršinio veltinio vartotojų rinkos, kurių bendra dalis sudaro daugiau nei 70 proc. Tarp jų ryškiausias paklausos augimas vėjo energetikos sektoriuje. Sparčiai didėjant pasauliniam vėjo energijos instaliuotam pajėgumui, stiklo pluošto paviršiaus veltinio, skirto vėjo turbinų mentėms, paklausa ir toliau didėjo, o vietinės vėjo elektrinės sunaudojimas 2024 m. padidėjo daugiau nei 18 % per metus-palyginti su-2024 m. Statybų sektoriuje pasaulinės statybinių veltinių rinkos dydis 2023 m. pasiekė 6,8 mlrd. skverbtis į ekologiškus pastatus šoktels nuo 18 % 2020 m. iki 34 % 2023 m. Atsižvelgiant į ES pastatų energijos vartojimo efektyvumo direktyvą ir vidaus ekologiškų pastatų politiką, tikimasi, kad paklausa šiame sektoriuje išlaikys 12 % metinį augimo tempą. Automobilių sektoriuje, besinaudojančiame naujų energetinių transporto priemonių lengvumo tendencija, išaugo aukščiausios klasės paviršiaus veltinio gaminių, pvz., baterijų bloko izoliacijos veltinio ir variklio skyriaus garso izoliacijos veltinio, paklausa. Numatoma, kad pasaulinė automobilių veltinio rinkos dydis iki 2025 m. pasieks 3,1 mlrd. JAV dolerių, o paviršinis veltinis sudarys daugiau nei 30 proc. Be to, besiformuojančios sritys, tokios kaip cheminė apsauga nuo korozijos ir medicininė apsauga, taip pat yra naujos paviršiaus veltinio rinkos augimo variklis. Atsparaus korozijai -stiklo pluošto paklausa chemijos pramonėje kasmet didėja 4,5 %, ir tikimasi, kad iki 2025 m. šis segmentas viršys 1,2 mlrd. JAV dolerių.
IV. Pramonės plėtros perspektyva
Atsižvelgiant į dabartinę rinkos augimo tendenciją ir vartotojų paklausos pokyčius, tikimasi, kad paviršinio veltinio paklausa išliks pastovi. Ateityje paviršinio veltinio pramonės plėtros kryptis bus sutelkta į tris aspektus: pirma, aukštą našumą, geresnį produktų atsparumą senėjimui, atsparumą korozijai ir didelį produktų stiprumą modifikuojant žaliavas ir optimizuojant procesą, kad būtų galima prisitaikyti prie aukščiausios klasės naudojimo scenarijų, pvz., vėjo energijos jūroje ir aviacijos; antra, ekologiška ir aplinką tausojanti plėtra, aplinkai nekenksmingų žaliavų, tokių kaip formaldehido-be klijų ir biologiškai skaidžių pluoštų, tyrimai ir kūrimas, gamybos procesų optimizavimas ir nuotekų bei išmetamųjų teršalų mažinimas; ir trečia, pritaikytos paslaugos, teikiančios individualizuotus produktų sprendimus, pagrįstus specifiniais skirtingų taikymo scenarijų poreikiais. Kinijos kompozitų pramonės asociacijos narės vaidins pagrindinį vaidmenį technologinėse naujovėse ir bendradarbiaujant tiekimo grandinėje, padidindamos didžiulę vidaus rinkos paklausą, kad toliau didintų savo konkurencingumą pasaulinėje rinkoje ir skatintų kokybišką paviršinio veltinio pramonės plėtrą.
