基本信息
- 项目名称：
- 基于特种陶瓷的全新涂油辊的研制
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本课题独创性地提出采用强度高、耐磨性好、不含碳的氧化铝陶瓷涂油辊替代石墨涂油辊，分别研制出涂油辊中的特种陶瓷部分和金属材料部分，并组装成完整的涂油辊。特种陶瓷涂油辊克服了传统石墨涂油辊生产电子信息产业用绝缘玻纤带电的致命缺点，其寿命不仅是现用石墨涂油辊寿命的几十倍，而且性能更加优越，价格更加低廉。
- 详细介绍：
- 在对比特种陶瓷材料与石墨材料结构、性能的基础上，提出了电子信息产业用玻纤生产中用特种陶瓷材料取代石墨材料研制涂油辊的构想；设计出特种陶瓷涂油辊由陶瓷材料与金属材料共同构成的特殊结构；确定了氧化铝陶瓷材料的最佳配方和最佳工艺制度；确定了金属材料的材质；分别研制出涂油辊中的特种陶瓷部分和金属材料部分，并组装成完整的涂油辊。分别检测涂油辊用氧化铝陶瓷材料和石墨材料的体积密度、硬度、抗弯强度、抗压强度、断裂韧性；对两种材料的磨损性能进行了检测；在应用环境下，对两种材料制备的涂油辊进行了对比试验。结果表明：特种陶瓷涂油辊具有强度高、耐磨性好、使用寿命长、不含碳及无需打磨等优点，不仅能实现玻纤生产的高产、优质、节能、环保与降耗，而且还能克服传统石墨涂油辊生产电子信息产业用绝缘玻纤导电的致命缺点，并能节约优质石墨资源，是目前传统石墨涂油辊的最佳替代品。 根据查新报告的结果显示：本作品具有科学性、先进性及创新性，填补了国际、国内空白。此研制的成功将为中国制造业做出重要贡献！具有广阔的市场前景，必将产生良好的经济效益和社会效益！
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 介绍一种基于特种陶瓷的全新涂油辊研制的目的、意义，研究方法，通过特种陶瓷涂油辊与传统石墨涂油辊的性能对比，以期为玻璃纤维制造业提供一种性价比更高的且能够克服现有石墨涂油辊致命缺陷的全新特种陶瓷涂油辊。
科学性、先进性及独特之处
- 本课题独创性地提出采用强度高、耐磨性好、不含碳的氧化铝陶瓷涂油辊取代石墨涂油辊，研发出适合各种陶瓷材料的特种涂油辊结构和氧化铝特种陶瓷涂油辊；未见有类似的研究，填补了国际、国内空白。特种陶瓷涂油辊其寿命不仅是现用石墨涂油辊寿命的几十倍，而且还能够实现玻纤生产的高产、优质、节能、环保与降耗，并能克服传统石墨涂油辊生产信息产业用绝缘玻纤带电的致命缺点。
应用价值和现实意义
- 玻璃纤维被广泛应用于信息技术、环保、生物医用、能源及建筑等领域。其中，在信息技术方面的应用在玻纤产品中占有相当大的比重。中国是世界玻纤生产的大国，全国的玻纤产品大部分都销往国外。而全国60%以上的玻璃纤维都是由浙江巨石、重庆国复及泰山玻纤集团公司生产的。 涂油辊是玻璃纤维生产中涂油工序所必须的装置，这种特种陶瓷涂油辊完全能够克服传统石墨涂油辊的各种弊端，具有显著的经济效益和社会效益！
学术论文摘要
- 在充分对比特种陶瓷材料与石墨材料结构、性能的基础上，提出了用特种陶瓷材料取代石墨材料研制涂油辊的构想；设计出特种陶瓷涂油辊由陶瓷材料与金属材料共同构成的特殊结构；确定了氧化铝陶瓷材料的最佳配方和最佳工艺制度；确定了金属材料的材质；分别研制出涂油辊中的特种陶瓷部分和金属材料部分，并组装成完整的涂油辊。分别检测涂油辊用氧化铝陶瓷材料和石墨材料的体积密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性；对两种材料的摩擦、磨损性能进行了检测；在应用环境下，对两种材料制备的涂油辊进行了对比试验。结果表明：特种陶瓷涂油辊具有强度高、耐磨性好、使用寿命长、不含碳及无需打磨等优点，不仅能实现玻纤生产的高产、优质、节能、环保与降耗，而且还能克服传统石墨涂油辊生产信息产业用绝缘玻纤带电的致命缺点，并能节约优质石墨资源。是目前传统石墨涂油辊的最佳的替代品。
获奖情况
- 在全国中文核心期刊《材料导报》杂志出版的“纳米与新材料专辑13”上发表。（2009年5月）
鉴定结果
- 该作品具有科学性、先进性及创新性，填补了国际、国内空白。特种陶瓷涂油辊具有强度高、耐磨性好、使用寿命长、不含碳及无需打磨等优点，克服了传统石墨涂油辊生产的绝缘玻纤带电的致命缺点并且节约了成本。
参考文献
- [1]赖奇等.攀枝花细鳞片石墨制备高纯石墨的几种方法比较[J]. 攀枝花学院学报.2007,3(24):10-12. [2]毕见强,赵萍等编著.特种陶瓷工艺与性能[Ｍ].哈尔滨工业大学出版社.2007. [3]贺蕴秋等编著.无机材料物理化学[Ｍ]. 化学工业出版社.2005. [4]尹衍升编著.氧化铝陶瓷及其复合材料[Ｍ]. 化学工业出版社.2002. [5]M．Sathlyakumar，F．D．Gnanam．Influence of additives on density Microstructure and mechanical properlties of alumina[J]．Mater．Proc Tee，2003．133：282－286. [6]李敦钫．碳化硅和氧化铝基陶瓷材料的摩擦磨损特性研究[D]．昆明:昆明理工大学材料与冶金工程学院，2003. [7]孙立.氧化铝陶瓷的静疲劳与循环疲劳特性及寿命分析[J]. 陶瓷研究，1999,14(4):1-3. [8]杨胜群等. 钛合金表面镍包石墨喷涂层的耐磨性能[J].宇航材料工艺.2007,3：58—59
同类课题研究水平概述
- 2005年以来，在欧美、台湾玻纤生产厂家逐步减产的背景下，国际玻纤制造业的重心已向中国转移，中国已成为世界玻纤制品生产强国，并且中国的玻纤有70%用于出口创汇。由于玻璃纤维相当部分应用于信息技术产业，因此，要求它具有高的电绝缘性。目前，生产玻璃纤维主要使用石墨涂油技术，有部分产品采用昂贵的进口高档橡胶涂油技术。由于石墨涂油技术生产的玻纤产品含碳高，导电性能好，不能满足玻璃纤维高电绝缘性能的要求；此外，在石墨涂油技术中，其石墨涂油辊耐磨性差，经常需要打磨——该工序耗水、耗电、耗人工，易造成环境污染和引发职业病，并且石墨涂油辊使用寿命短——约1个月左右，最终导致石墨涂油辊生产的玻璃纤维成本高、质量差。而橡胶涂油技术中，其进口高档橡胶涂油辊，不仅成本高，而且寿命短—橡胶辊的使用寿命约0.5天，因此，其生产的玻璃纤维成本非常高。 本作品采用强度高、耐磨性好、不含碳的特种陶瓷涂油辊取代石墨涂油辊和橡胶涂油辊，研发适合各种陶瓷材料的特种涂油辊结构，并进行了相关试验。不仅会提高现用石墨涂油辊寿命的几十倍和橡胶涂油辊寿命的上千倍，而且因不需要打磨，不会造成环境污染和影响工人健康，并且会使生产成本大大降低。 查新报告表明，国内外未见有类似特种陶瓷涂油辊的研究、开发与推广应用。
