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复合材料/胶粘剂 |
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高性能新型纤维材料步入产业应用的兴盛期 |
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| http://cn.newmaker.com
3/6/2011 12:49:00 PM
CTA中国纺织及成衣 常绒
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新原料的不断开发问世，使产业用纺织品采用的原料发生了极大变化，出现了高强度涤纶纤维、碳纤维、石英纤维、碳化硅纤维、硼纤维、芳纶纤维(Kevlar)、高强度聚乙烯纤维以及高性能玻璃纤维等高性能新型纤维材料。
这些新型纤维材料具有高强度、高模量、耐腐蚀及耐高温等性能，由这些材料复合成型后，可制成高性能经编复合材料产品，具有重量轻、耐疲劳、结构稳定、抗腐蚀、耐高温等优异性能，应用于诸如土工合成材料、汽车材料、环保、标识和建筑用途等。其中，每一种新应用都有可能为传统的产品找到新出路，创造可观的市场前景。
目前，发达国家产业用纺织品已经占整个纺织品产量的1/3以上，作为产业用纺织品中重要组成部分的产业用经编产品，已经占到产业用纺织品的25%左右，应用范围也已拓展到建筑、农业、水利、发电、交通、航空航天、医疗、军事等领域。
进入21世纪，中国经编产业实现了一年一个台阶地大踏步发展，装饰用、服装用、产业用三大领域齐头并进，平均增速在25%以上，超过整个纺织工业的增速水平。
而且，在某些领域，经编产品的优势越发凸显。据统计，截止2009年，浙江海宁产业园区企业生产的灯箱广告布、土工格栅，在全国市场占有率分别达到80%和40%，部分产品还被应用于青藏铁路、沪杭高速公路等国家重点建设工程项目。
例如，海宁某企业凭藉其多轴向玻璃纤维织物，成为全球最大风力发电及生产商的主要供应商之一。
突破性应用于2~5兆瓦风电叶片
在风力发电领域，经编复合材料是制造风力发电叶片及其它重要结构部件的主要材料，叶片90%以上的重量由复合材料组成。
采用碳纤维NCF织物制备的复合材料风机叶片，具有质量轻、强度高、刚性好的优点，能够满足开发大型化、轻量化、高性能、低成本的发电叶片的要求。
风力发电对经编复合材料的需求非常巨大，2011年中国国内需求为15~20万吨，其中70%来自进口。
2~5兆瓦风电玻纤多轴向经编增强材料技术目前属于行业精尖科技，以往世界上仅有美国欧文斯科宁（Owens Corning）、德国萨特克斯两家公司能生产这种产品，而现在，中国宏发纵横新材料公司也自行开发成功相关项目，实现了风电叶片材料国产化。
这种增强材料是风力发电叶片的骨架卷绕材料，是保证叶片的韧性、刚性、耐腐蚀性的关键，产品是由平行伸直无曲的高强、高模玻璃纤维多轴向、多层铺设而成。
它利用多经轴单独捆绑技术，使同幅异厚织物达到相同的紧密度和均匀度，可设计性好，选择性强；EBC积极送经技术，采用交流伺服控制电子送经及牵拉装置进行梳栉的积极送经和织物牵拉，实现经纱送经、织物牵拉的精确控制，优化织物可设计性。
经编织物稳定层铺设技术，确保达到幅宽变形率≦5%，织物稳定、单位面积重量偏差控制在±3%；大卷装双卷绕控制技术，使卷状由100米提高到1000米以上，提高了生产效率。
低克重加密分纱编织技术，设计独特的分纱装置和选用特殊的玻纤细纱，以满足450g/㎡以下低克重织物要求；独特的经线复合运动编织技术，达到消除经线间间隙的目的。
实际应用中，使用多轴向经编增强材料，分别用于1.5兆瓦和2.5兆瓦叶片制造，使用后显示产品质量稳定。应用该材料可有效发挥复合材料的可设计性，提高风电叶片性能和减少增强材料的用量及施工时间，提高生产效率和成品合格率。
让建筑材料更加加固补强
新型篷盖布在建筑业被称作第五种建筑材料，用做新型顶部构架材料，特别是大面积大跨度建筑物的顶盖材料。
经编轴向织物衬纱呈平行伸直状态，在篷面建筑及建筑物加固补强方面同样有着广泛的应用。
特别是，尽管地震是自然灾害且无法准确预报，但利用经编织物可以减轻其危害强度，使建筑物更具抗震性就是典型应用之一。
日前，萨克森纺织研究所与卡尔斯鲁厄大学的混凝土结构和建筑材料技术研究所合作了这样一个项目，并取得了成功。
该项目采用多轴向经编织物与其他具有不同模量的材料相结合，加强正常地带的建筑物结构中的纵向预应力，这种新技术简易方便，且经济实惠。
研究表明，垂直墙壁接缝之间有几厘米的间距，即使有延伸的变形，利用该技术形成的格栅纺织品也可以防止墙体倒塌。
因为利用这种多层衬纱的织物结构、正交纤维的特殊安排和水蒸汽渗透灰浆，可以保持建筑物内各组件之间的内聚力，增加基本承载能力，并减少其撕裂及后期断裂行为的发生，减少建筑物在地震中倒塌的机率。
中国拥有巨大的建筑市场，在近百亿平方米的建筑物、大量的构筑物、隧道、桥梁以及涵洞结构中，混凝土结构占有非常大的份额，而许多这类结构由于长期使用、老化、意外事故、设计原因以及施工缺陷等因素，造成结构开裂、安全性能降低、抗震性能减弱、承载力不足等问题，急需有效、耐用、施工简便的高新材料及加固修补的施工技术。
经编轴向织物加固修补混凝土结构技术与其他加固技术相比，具有效率高、补强效果好、耐腐蚀、重量轻、施工方便、不增加结构尺寸等优点，存在极大的研究推广应用价值及潜在的巨大社会和经济效益。
医用应用提高经济和社会双重效益
医用纺织品是纺织品中创新性最强、科技含量最高的品种之一。按照应用领域划分，可主要分为四大类：第一类是外科用植入性纺织品，如缝合线、人造血管、人工心脏瓣膜、人造关节等；第二类是外科用非植入性纺织品，如绷带、纱布等；第三类是人造器官，如人工肾脏、人工心肺等；第四类是保健和卫生产品，如医用床单、手术服、手术罩、隔离单、防护服、尿布、卫生巾、成人失禁垫等。
经编产品以其柔软、轻薄、弹性好、易于成形等优点，在医用绷带类产品方面大有发展前景。
由于人体的表面为三维曲面(尤其是头部)，因此，传统的机织产品用作人体绷带受到很多限制，使用不便，而经编产品在这方面的应用却颇具优势。
经编双针床织物具有很好的弹性和可塑性，在体育用品及医用防护方面有着广泛的用途。比如各种护腰、护膝、护腿、护肘、护踝、护脚等等。
高性能精密经编设备的发展，使经编产品在人造血管方面的应用成为可能。就心脏瓣膜结构而言，通过对不同纺织品进行的多项试验表明，经编结构织物最符合要求。心脏经编支撑装置、多层结构经编人造血管、经编纺织心脏瓣膜等，在20世纪90年代后期形成了较为完善的技术及生产体系，例如，市场上有一款经编心脏瓣膜产品，其选用的纱线为由英国ICI提供的医疗级涤纶长丝，使用了可用的最低细度(77.7 dtex)。织物结构采用了经斜-编链结构，这种基于编链和四针经平组织结合的典型结构，保证了织物在纵向和横向上都有着优异的稳定性。
人造血管于1952年首次投入使用，在近60年的时间里取得了迅猛发展。它是在拉舍尔双针床经编机上织制而成的，可以是直管，也可以是Y型枝管。目前，人造血管使用最多的材料是聚酯、聚四氟乙烯纤维和尼龙。
此外，经编复合材料在国外于二十世纪七十年代后期被开发用于航天复合材料，八十年代被美国NASA认为是适合于航空航天领域使用的高性能、高可靠材料，可用于卫星的支架、桁条，飞机的机门、机翼和舱内材料等。
美国麦道公司制造的机翼正是使用轴向经编碳纤维织物，该机翼被称为“黑翼”。
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