今年下半年以來,日本制造業(yè)的聲譽(yù)不斷受到重創(chuàng)。11月底,繼神戶制鋼所、三菱材料之后,全球最大的碳纖維生產(chǎn)商日本東麗株式會(huì)也承認(rèn)旗下生產(chǎn)輪胎用線材的子公司Toray Hybrid Cord Inc數(shù)據(jù)造假行為,讓“日本制造、日本匠人”再次走下神壇。
神話破滅的背后
當(dāng)東麗被指出數(shù)據(jù)造假,不少人第一反映是其作為優(yōu)衣庫的供應(yīng)商,優(yōu)衣庫的服裝質(zhì)量會(huì)不會(huì)有問題?墒莿e忘了,東麗最大的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)是碳纖維。國際碳纖維市場的半壁江山被日本占據(jù):東麗、東邦和三菱麗陽3家企業(yè)便擁有全球丙烯腈基碳纖維50%以上的市場份額。日本生產(chǎn)的碳纖維無論質(zhì)量還是數(shù)量上均處于世界領(lǐng)先地位,東麗更是世界上高性能碳纖維研究與生產(chǎn)的“領(lǐng)頭羊”。其不僅是全球汽車、飛機(jī)制造企業(yè),如戴姆勒、波音公司的供應(yīng)商,東麗的碳纖維型號(hào)還是行業(yè)的強(qiáng)度標(biāo)桿。
中國碳纖維落后日本30年?
一直以來我們都在說中國碳纖維比日本落后30年,事實(shí)真的如此嗎?
看今日
12月17日,第二架C919大型客機(jī)在上海浦東國際機(jī)場完成首次飛行,這意味著C919大型客機(jī)逐步拉開全面試驗(yàn)試飛的新征程。
國產(chǎn)大飛機(jī)C919飛機(jī)從外形到內(nèi)部布局,都由中國自己設(shè)計(jì)研制,共花費(fèi)7年時(shí)間。大飛機(jī)機(jī)身的15%采用了樹脂基碳纖維材料,這是民用大型客機(jī)首次大面積使用這種材料,在同等強(qiáng)度下,它的重量比傳統(tǒng)材料輕80%,疲勞壽命更長。國產(chǎn)高技術(shù)纖維芳砜綸的使用,使大飛機(jī)再度“瘦身”,整體減重7%左右。
就在昨日,吉林化纖宣布該集團(tuán)8000噸大絲束碳纖維碳化項(xiàng)目一期2000噸生產(chǎn)線試車成功。該條生產(chǎn)線是全球唯一的大絲束碳纖維碳化生產(chǎn)線,其裝備水平、生產(chǎn)能力全球領(lǐng)先。大絲束碳纖維制備技術(shù)是碳纖維行業(yè)低成本化的關(guān)鍵技術(shù)之一,也是碳纖維在工業(yè)領(lǐng)域大面積應(yīng)用的主要技術(shù)路徑,但此前較長一段時(shí)期,中國生產(chǎn)的碳纖維全是小絲束。大絲束碳纖維生產(chǎn)效率高,生產(chǎn)成本比小絲束低30%以上,在復(fù)合材料制備過程中鋪層效率高。
今年1月,哈爾濱天順化工科技開發(fā)公司宣布,繼在2015年底成功達(dá)產(chǎn)低成本T700級(jí)碳纖維基礎(chǔ)上,利用自產(chǎn)千噸線生產(chǎn)的原絲,再次突破低成本T800級(jí)碳纖維生產(chǎn)技術(shù)。目前,天順化工規(guī);a(chǎn)的T800級(jí)碳纖維成本僅為350元/公斤,該技術(shù)不僅打破了部分國家在高性能碳纖維領(lǐng)域?qū)ξ覈鴮?shí)施的貿(mào)易封鎖,更將生產(chǎn)成本降到國際價(jià)格的1/3。
中國紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)副會(huì)長、中國化學(xué)纖維工業(yè)協(xié)會(huì)會(huì)長端小平曾表示,目前,中國單個(gè)碳纖維企業(yè)的年產(chǎn)能突破1000噸,多家企業(yè)突破干噴濕紡技術(shù),碳纖維產(chǎn)品已覆蓋高強(qiáng)、高強(qiáng)中模、高強(qiáng)高模等多個(gè)系列,其中T700級(jí)碳纖維已具備較強(qiáng)市場競爭力,T800級(jí)碳纖維性能基本與國外同類產(chǎn)品一致,M30、M35、M40級(jí)碳纖維可滿足國內(nèi)市場應(yīng)用需要。
在企業(yè)經(jīng)營方面,重點(diǎn)碳纖維企業(yè)的經(jīng)營效益有所改善,個(gè)別企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)贏利,行業(yè)整體的生產(chǎn)經(jīng)營狀況有所好轉(zhuǎn)。比如,威海拓展已經(jīng)連續(xù)多年實(shí)現(xiàn)贏利,中復(fù)神鷹碳纖維公司2016年實(shí)現(xiàn)贏利。江蘇恒神股份、吉林化纖集團(tuán)碳谷公司成為新三板掛牌企業(yè),威海光威復(fù)合材料股份有限公司今年9月正式登陸深圳證券交易所創(chuàng)業(yè)板。碳纖維企業(yè)正在進(jìn)入資本市場,以獲得更多的資金支持。
在應(yīng)用方面,國內(nèi)市場對碳纖維的需求仍保持增長,建筑補(bǔ)強(qiáng)領(lǐng)域的碳纖維用量與上年相比基本保持穩(wěn)定,約為1200噸左右。風(fēng)力發(fā)電、汽車零部件、管道需求增長較大。碳纖維預(yù)浸料需求也保持一定增長,原因是體育休閑領(lǐng)域的碳纖維用量有小幅上升,雖然球拍、高爾夫球桿、漁具等傳統(tǒng)體育休閑領(lǐng)域的碳纖維應(yīng)用市場雖已趨于飽和,發(fā)展速度有所減緩,但隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷升級(jí),消費(fèi)者對個(gè)性化產(chǎn)品提出更高要求,從而使碳纖維新產(chǎn)品的更新速度加快,比如,碳纖維在手機(jī)和筆記本外殼、滑雪產(chǎn)品、戶外產(chǎn)品、箱包、小型無人機(jī)等新興休閑領(lǐng)域的用量逐漸增多。目前,我國已經(jīng)成為碳纖維生產(chǎn)大國,但還不是碳纖維生產(chǎn)強(qiáng)國。
相關(guān)專家表示,隨著我國碳纖維行業(yè)在自主研發(fā)方面的不斷突破,碳纖維的產(chǎn)量將會(huì)保持較快增長,預(yù)計(jì)2017年能接近5500噸,2020年有望達(dá)到7000噸,到2022年將超過1.3萬噸。
隨著國內(nèi)碳纖維自給能力的提高,預(yù)計(jì)我國碳纖維的需求也將能得到較好的釋放。按照近年來我國碳纖維需求量年均增速,預(yù)測“十三五”期間我國碳纖維需求量將保持14%以上的年均復(fù)合增速,到2022年我國碳纖維需求量將超過4.8萬噸。
這些數(shù)字說起來容易,卻不知道為了突破日本和美國等碳纖維“巨頭”的技術(shù)壟斷和封鎖,中國碳纖維產(chǎn)業(yè)花費(fèi)了近半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間。
看起點(diǎn)
1959年,日本發(fā)明了用聚丙烯腈為原絲加張力牽伸制造碳纖維的方法,西方于上世紀(jì)70年代開始商業(yè)化。
中國碳纖維研究始于上世紀(jì)60年代初,但由于西方對中國高度技術(shù)封鎖,加上國內(nèi)資源緊張,碳纖維的相關(guān)研究工作進(jìn)展非常緩慢。
上世紀(jì)90年代初,嘗試做技術(shù)引進(jìn)的企業(yè)都宣布失敗。在之后的幾年里,國家累計(jì)投入2600多萬元,用于碳纖維的研發(fā)和生產(chǎn),一定程度上滿足了部分國防軍工的需求。但在產(chǎn)品質(zhì)量與技術(shù)方面仍與日本有較大差距,同時(shí)成本一直居高不下。2000年,國內(nèi)只有3家企業(yè)在勉強(qiáng)支撐做碳纖維的研發(fā)與生產(chǎn)。
如果沒有“讓中國碳纖維更強(qiáng)”夢想的支撐,國產(chǎn)碳纖維企業(yè)堅(jiān)持不到今天。
民族企業(yè)家為夢想而戰(zhàn)
張國良,中復(fù)神鷹碳纖維有限責(zé)任公司董事長、連云港鷹游紡機(jī)集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)研究院院長,就是中國眾多懷揣并勇于實(shí)踐這個(gè)夢想的人之一。2005年時(shí),年近50歲的張國良還在從事紡織機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域的工作。當(dāng)時(shí)苦于為公司發(fā)展尋找新項(xiàng)目的他,接觸了解到碳纖維的優(yōu)越功能和廣泛用途。
碳纖維被譽(yù)為“新材料之王”、“黑黃金”,是具有高強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕、導(dǎo)電好的特種高性能纖維,在交通、醫(yī)療特別是在國防軍工、航空航天等領(lǐng)域有著極其重要的地位。也正是因此,碳纖維的制備技術(shù)難度很高,被日美等少數(shù)國家長期封鎖壟斷,雖然我國在碳纖維領(lǐng)域的研究已有40多年,卻一直沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,在相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域的碳纖維原料需求始終受制于人。
巨大的使命感以及對這項(xiàng)技術(shù)的癡迷,使張國良把打拼多年的公司交給職業(yè)經(jīng)理人打理,自己全身心投入碳纖維技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化之路。當(dāng)時(shí),國內(nèi)的碳纖維研究基本局限于實(shí)驗(yàn)探索階段,業(yè)內(nèi)專家們對張國良的想法也是一片質(zhì)疑之聲:“碳纖維難度太大,有些國內(nèi)企業(yè)幾個(gè)億的投資砸進(jìn)去,連碳纖維原絲的影子都沒見著,你能行?”然而,執(zhí)著的他一旦認(rèn)準(zhǔn)了這個(gè)方向,哪怕是傾家蕩產(chǎn),也要造出中國人自己的碳纖維。從此,張國良帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一頭扎進(jìn)了碳纖維的研發(fā)攻關(guān)課題中。
2005年9月29日,碳纖維項(xiàng)目正式啟動(dòng),多年從事紡織機(jī)械的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)讓張國良敏銳地發(fā)現(xiàn),碳纖維的生產(chǎn)原理與腈綸的生產(chǎn)工藝有相通之處,只是技術(shù)要求更加苛刻。他查遍有關(guān)碳纖維的信息,記錄下3000多個(gè)主要工藝數(shù)據(jù),花費(fèi)了幾個(gè)月的時(shí)間,他幾乎找遍了國內(nèi)碳纖維的專家,把一輛吉普車跑得幾乎散了架。正是因?yàn)檫@股癡迷的勁頭,一群滿懷碳纖維“中國造”夢想的人,帶著幾十年碳纖維研究的經(jīng)驗(yàn)跟隨張國良組成了一支“碳纖維產(chǎn)業(yè)化國家隊(duì)”。
簡單說,碳纖維的原絲就是“無瑕疵”的腈綸,再將原絲經(jīng)過碳化就得到了最終產(chǎn)品。然而,要真正做到“無瑕疵”和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的碳化過程要經(jīng)過多次的技術(shù)攻關(guān)。從實(shí)驗(yàn)室技術(shù)到產(chǎn)業(yè)化并不是一個(gè)簡單的過程,沒有設(shè)備、沒有技術(shù),除了自主創(chuàng)新,張國良和他的團(tuán)隊(duì)別無選擇。
試生產(chǎn)過程也是困難重重,由于輸料管堵塞,漿料越來越稀拉不出絲來,問題一個(gè)接著一個(gè),而生產(chǎn)線一旦開車就不能停,每天試驗(yàn)花掉的錢相當(dāng)于購置一輛全新桑塔納汽車的資金,每當(dāng)大家感到困惑時(shí),給出解決方向的還是張國良。
在不斷的技術(shù)攻關(guān)中,張國良帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)取得一個(gè)又一個(gè)突破,生產(chǎn)線規(guī)模不斷擴(kuò)大,技術(shù)成熟度不斷提升,2007年張國良成功生產(chǎn)出第一批碳纖維;2010年,100噸T300級(jí)碳纖維規(guī)模生產(chǎn),打破了發(fā)達(dá)國家對國內(nèi)碳纖維市場的長期壟斷;2015年團(tuán)隊(duì)成功攻下了干噴濕紡T700碳纖維工藝,成為我國唯一個(gè)攻克這一工藝難題的企業(yè)。
在碳纖維生產(chǎn)步入正軌后,張國良持續(xù)加大碳纖維的后道制品研發(fā)力度,將碳纖維成功應(yīng)用到紡織機(jī)械零部件、空軌列車車廂等更多民用產(chǎn)品中,以及投入到航天及火箭等國家尖端領(lǐng)域和國防建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用中。
在碳纖維的研發(fā)應(yīng)用道路上,還有許許多多像張國良一樣的企業(yè)家們在奮斗。