國內碳纖維生產商發展策略
2009-7-8 來源:中國化工信息網
關鍵詞:碳纖維 發展策略
空中客車A380已在2007年10月投入商業服務,波音787計劃在2009年進入商業運營。碳纖維復合材料約占A380飛機35噸結構材料中的20%以上,包括中央翼盒、機尾組件以及壓艙壁;波音787中結構材料有近50%需要使用碳纖維復合材料和玻璃纖維增強塑料,包括主機翼和機身。金屬結構材料采用碳纖維復合材料后不僅可以減輕機身質量,而且還可以保證不損失強度或剛度,大大提高了燃油經濟性。新一代的客機將使用更高比例的碳纖維復合材料。空中客車公司日前宣布,碳纖維復合材料將在新一代噴氣式客機A350XWB中用于主機翼和機身材料。碳纖維在中小型噴氣客機中的需求也將快速增長。例如,三菱重工計劃利用碳纖維復合材料制作新一代支線噴氣客機MRJ主機翼和尾部組件,該機型預計在2013年進入市場。歐洲空中客車公司授予赫氏復材,其遠程寬體客機A350XWB主結構件的長期供應合同,此合同要求赫氏復材供應碳纖維復合材料直至2025年。隨著A350XWB設計告一段落,在未來的幾個月里赫氏復材,和空客公司將共同對用于主結構件的赫氏復材產品進行確認,并完成最終的規范和認證。此合同預計將給赫氏復材帶來40~50億美元的收入。另外除用于主結構件外,赫氏復材的復合材料還將用于A350的次結構件和內裝飾部件,產品包括織物、樹脂、預浸料、膠膜、蜂窩、HexMC模壓件等,這些與A350相關的材料也將為赫氏復材帶來相當可觀的收入。
根據該合同赫氏復材將主要提供,用新一代高韌性環氧樹脂浸漬HexTow茁中模量碳纖維的HexPly茁預浸料。赫氏復材為擴大產能將明顯增加投資,以滿足日益增長的A350的訂單。確切的投資規模和時間將按照空客公司與其它供應商的預測進行。復合材料及其部件將由赫氏復材在美國、法國、西班牙、德國及英國的工廠生產。風能發電成本低廉,已成為人類開發新能源的重要領域。預計未來5年,風能發電的市場需求將以每年15~20%的速度增長。近年來雖然風力發電產業發展很快,但風力發電裝備的關鍵部件(葉片),多使用玻璃纖維增強材料(GFRP)制造,難于滿足葉片尺寸加大對剛性的要求。CFRP材料在葉片上的應用,無疑將促進風能發電產業的發展。就風能系統而言,丹麥風機生產商維斯塔斯(Vestas)預測,到2020年全球的電力消耗量中,風電的份額最高將達到10%。該公司在風機葉片的載荷加強桿中使用碳纖維,目前為止已經安裝了將近3.4萬套的風機系統。西班牙Gamesa公司宣稱去年1月,在全球已收到超過8000MW的風力發電機訂單,其中3000MW已經安裝完畢。風電應用將推動大絲束(24K)碳纖維產量的增長。全球對清潔能源的需求還將促進終端產品制造商的持續投資。碳纖維在風機葉片中的應用到2010年,將成為繼航空航天后的第二大應用。歐洲和亞洲在這一領域遠遠領先于美國。全球風機裝機容量的增長速度正在加快,高碳纖維含量的長葉片制成的大容量風機將成為主要趨勢。
2008年新的風機裝機容量大約為19000MW。如果風機的平均容量為2.5MW,那么就需要安裝7600臺風機。葉片數量預計為22800片。碳纖維在汽車行業需求前景也較為樂觀。碳纖維復合材料傳動軸、尾翼和引擎蓋已經在汽車行業廣泛應用,雖然現在主要是用在豪華車型,但預計未來將在大眾車型中推廣。日產汽車、本田汽車和東麗公司將聯手開發汽車車體用的新型碳纖維材料。合作企業還包括三菱麗陽和東洋紡織,目標在2010年代中期以前開始量產,使車體較使用鋼材者輕40%。日本政府亦支持該項計劃,希望在全球開發環保車輛的趨勢中取得領先地位。日本經濟產業省計劃未來五年投資這項計劃20億日圓(1850萬美元)。目前碳纖維價格仍高,但隨著鋼價持續上揚將可縮小兩者間的差距。而采用碳纖維材質將可改善車輛的燃料效能,并使二氧化碳排放減少30%。碳纖維制品多用于特殊領域,其使用壽命和更新周期均有嚴格要求,大量廢棄的碳纖維產品急待處理。據日本三菱人造絲公司估計,目前全球廢棄的CFRP大約為1萬噸,2010年可達2萬噸。隨著CF生產能力的擴大及增強材料的大量使用,環境友好要求企業重視CF的回收利用。發達國家已開始了這項工作:德國Thuringian(TITK)研究所開發的新工藝,不采用撕切處理就能從廢棄CF紡織品中獲取長度≥20mm,一般長度為30~70mm的碳纖維;西班牙INASMET運輸安全機構經過兩年的研究試驗,采用化學和熱解處理技術開發了CF-環氧樹酯復合材料回收再利用的新途徑,其回收產品可用于一般的CFRP。
日本東麗公司、帝人公司(日本東京)和三菱麗陽公司,計劃聯手大規模生產循環碳纖維,以促進高強輕質材料的回收利用。這3家企業共同掌握著全球碳纖維70%的市場份額,他們計劃在2009年建立一個合資企業,從飛機和其他設備中回收和循環利用使用過的碳纖維。新公司的資金總額和所有權比率尚未確定,他們還計劃邀請其他碳纖維制造商,如三菱塑料公司和吳羽公司來參與合作。該合資公司的風險是將回收工作外包給三井礦業公司福岡轄區的工廠。測試操作于4月開始,大約在今年秋天將標本運到這3家公司。循環碳纖維的年產量將從開始的幾百噸增加到目前世界最大產量1000噸。東麗和其他公司將各自從合資公司購買碳纖維,然后將其與塑料混合,并將其制造成每千克約2000日元的材料,這個價格比同強度的不可回收材料低30%多。最初尋求的銷售渠道是將這種材料出售給筆記本電腦制造商。汽車制造者將碳纖維視為能夠幫助他們制造輕質汽車的材料,在東麗及一些其他公司的帶動下,將進一步鼓勵汽車公司采用循環碳纖維,提高他們使用的材料及零件的可回收成分。國際碳纖維市場發展迅速,需求量不斷增長給我國碳纖維行業發展提供了難得的機遇。但我國碳纖維行業基礎薄弱,產業發展需要技術、人才和資金的持續投入,而且其應用領域對產品品質的要求非常嚴格。客觀地說企業應量力而行,行業也應發出明確的信息、引導企業正確投資,使我國碳纖維產業快速健康地發展。
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(雯雯)