English
簡體中文
國際碳纖維市場的發(fā)展呈現(xiàn)波浪型推進(jìn)，2000年前后和2008年前后的市場波峰和各級政府的大力推動(dòng)，使我國大量投資者進(jìn)入碳纖維領(lǐng)域。從碳纖維發(fā)展的短短的40年歷史看，供需信息不對稱或矛盾是造成近20年碳纖維價(jià)格波動(dòng)的主要原因。
圖1 碳纖維產(chǎn)能，需求和價(jià)格變化表〔1〕
本一輪的價(jià)格高峰從2007年開始，到2009年的突然下滑，使一些碳纖維廠不得不關(guān)閉部分生產(chǎn)線，業(yè)界認(rèn)為主要原因是商用飛機(jī)的生產(chǎn)延遲。從08年起各主要廠家的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃重新啟動(dòng)，日本企業(yè)預(yù)測碳纖維材料價(jià)格將上漲。
圖2. 主要碳纖維產(chǎn)不同年份新產(chǎn)能的增加〔2〕
表1. 主要碳纖維廠產(chǎn)能平均年增長率統(tǒng)計(jì)〔2〕
ZOLTEK公司依據(jù)目前迅猛增長的風(fēng)電葉片和汽車市場，在2010年9月30日的國際碳纖維會(huì)發(fā)表觀點(diǎn)認(rèn)為：2010-2013，碳纖維市場需求將以每年30%增長，到2017年，碳纖維的產(chǎn)能將達(dá)到40萬噸， 而2010年的產(chǎn)能也就5萬噸。
2.在碳纖維領(lǐng)域的投資現(xiàn)狀-嚴(yán)峻挑戰(zhàn)
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，到目前為止國內(nèi)有32家公司宣布投資碳纖維領(lǐng)域，同時(shí)國內(nèi)還有10家碳纖維專門研究機(jī)構(gòu)。如果按這32家宣布的計(jì)劃產(chǎn)能，已經(jīng)是目前全實(shí)際產(chǎn)能數(shù)據(jù)的兩到三倍。
這32家公司分別分布在16個(gè)省市直轄市，其中已經(jīng)有實(shí)際投入的有28家，目前，已經(jīng)進(jìn)行生產(chǎn)的有17家企業(yè)；其中，絕大部分實(shí)際產(chǎn)能在100噸/年以下。目前絕大部分開工的碳纖維企業(yè)的產(chǎn)品是1K，3k，6K,個(gè)別有12K,性能在T300左右，品質(zhì)均勻度還有待提高；T700級別碳纖維還沒有批量生產(chǎn)的，24以上的大絲束也基本沒有批量生產(chǎn)的。
由于市場小絲束需求量有限，不少已經(jīng)開工的企業(yè)正在為碳纖維的銷路發(fā)愁。
圖3. 碳纖維投資者省份分布
3. 國際碳纖維利潤與成本
A. 根據(jù)2001-2002年的數(shù)據(jù)，國際主要碳纖維廠利潤情況（平均行業(yè)利潤率15.7%）
B. 碳纖維的成本構(gòu)成
圖4. 碳纖維的成本構(gòu)成〔3〕
4. 碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈概述
A. 碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)聯(lián)度非常緊密，上游幫扶下游就是幫自己。
碳纖維制造企業(yè)因?yàn)橘Y金和技術(shù)的優(yōu)勢，要成為引領(lǐng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的生力軍！市場培育任重道遠(yuǎn)！只有不斷推進(jìn)從碳纖維材料向纖維制品、復(fù)合材料以及復(fù)合材料制品的縱深發(fā)展，完善產(chǎn)業(yè)鏈，擴(kuò)大碳纖維的應(yīng)用范圍，才能是整個(gè)碳纖維行業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式的發(fā)展。
B.碳纖維的去向及比例 [-page-]
預(yù)浸工藝：51.6%，編織工藝：20%（其中有12.4%要經(jīng)過預(yù)浸進(jìn)入后段） 短切工藝：19%，纖維通過纏繞等方式直接使用：9.9%
圖六 碳纖維到制品的用量比例〔5〕
C. 碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈中的價(jià)值鏈
我們常聽到關(guān)于碳纖維價(jià)值鏈的說法是：從石油原料到碳纖維，增值關(guān)系是1到3，而把碳纖維做成復(fù)合材料，增值到10.
而國際上還有一個(gè)類似的說法：一個(gè)工業(yè)用碳纖維復(fù)合材料零件的成本構(gòu)成，其中碳纖維和樹脂的成本占25%，把碳纖維轉(zhuǎn)成預(yù)浸料或編織布（我們稱之為纖維制品），轉(zhuǎn)化成本為15%，而把纖維制品制造成零件，需要60%的成本，原因是這個(gè)過程的邊角廢料太多，主要沿襲于航空航天的成型工藝效率太低。
當(dāng)很多人抱怨：碳纖維因?yàn)閮r(jià)格太高而影響其應(yīng)用面時(shí)，我們必須重視除了25%-30%的碳纖維成本之外的其他70-75%的纖維制品和零件成型的巨大成本。否則，即使碳纖維成本降得再低，做出的復(fù)合材料成本還是驚人！
5. 碳纖維“平民化”之路探討
碳纖維因品種和質(zhì)量的不同，價(jià)格從每公斤100多幣到5萬多幣（日本東麗的M60J據(jù)說曾炒到這個(gè)價(jià)格）都有。其中，走小批量，高精尖的品種，我們稱之為“貴族纖維“，而量大，價(jià)格相對低的碳纖維，我們稱之為”平民化碳纖維“。是碳纖維研發(fā)的老人，但是產(chǎn)業(yè)化的新手，所以，對于總多碳纖維企業(yè)，”平民化“之路有探討的實(shí)質(zhì)意義。
A. “價(jià)格”聞名天下，在碳纖維領(lǐng)域，是否可能實(shí)現(xiàn)平民化？
低質(zhì)量不等于低成本。質(zhì)量低，成本高是碳纖維的普遍狀況，這個(gè)情況，其實(shí)國際碳纖維巨頭相當(dāng)清楚，美國的碳纖維行業(yè)有一種說法：目前做的碳纖維是不可能被市場接受的，如保持目前的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，永遠(yuǎn)也不可能為市場接受，這不取決于在生產(chǎn)碳纖維上投入多大的巨資。很多人把碳纖維產(chǎn)業(yè)想象的太簡單了。
由于錯(cuò)誤的產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向，絕大部分廠擁擠在小絲束的羊腸小道上，而目前我國的航空航天在復(fù)合材料應(yīng)用的水平，遠(yuǎn)不能消化這么多產(chǎn)能。很多公司雄心勃勃要把碳纖維大量用到我國的大飛機(jī)上，請大家好好查查歷史，東麗從1971年搞出碳纖維，到什么時(shí)候才用到波音和空客上的。如果我們盲目模仿日本碳纖維企業(yè)的發(fā)展，從小絲束起步，以航空航天應(yīng)用為主，這將把整個(gè)產(chǎn)業(yè)帶入死路，因?yàn)闊o論是技術(shù)水準(zhǔn)，艱難的航空適航認(rèn)證，還是市場政治等因素，的企業(yè)在相當(dāng)時(shí)間內(nèi)是不可能成為波音和空客等公司的主力供應(yīng)商。隨著風(fēng)電葉片市場和汽車市場近幾年迅猛發(fā)展，日本碳纖維企業(yè)普遍認(rèn)為：沒有認(rèn)真發(fā)展大絲束及其應(yīng)用是他們大的戰(zhàn)略失誤，看著歐美大絲束企業(yè)迅猛的擴(kuò)產(chǎn)，這些日本企業(yè)正快馬加鞭，努力趕超在大絲束碳纖維生產(chǎn)的差距。
有不少碳纖維的工業(yè)或商用需求，但對我們小絲束昂貴的價(jià)格望而卻步，導(dǎo)致有價(jià)無市，生產(chǎn)線閑置。另外在航空航天之外的碳纖維應(yīng)用，由于成本控制，主要以24K以上的大絲束為主，由于成本和后段加工效率因素，大絲束化的趨勢異常強(qiáng)勁，很多專家認(rèn)為：把小絲束和大絲束都加工成一幅單向預(yù)浸料，這還能區(qū)別大小絲束嗎？而其中的材料和加工成本的差距巨大！
所以碳纖維企業(yè)（不含科研機(jī)構(gòu)）的發(fā)展，師從日本企業(yè)是死路一條。而SGL、ZOLTEK、甚至土耳其的后來者AKSA，必然會(huì)在這幾年市場需求爆炸式的增長中（據(jù)報(bào)道：一片大尺寸風(fēng)電葉片大約需要500公斤碳纖維，一款30萬輛的汽車需要近3萬噸碳纖維），他們的發(fā)展之路應(yīng)該值得我們好好研究和效仿。
B. 穩(wěn)定質(zhì)量需要一個(gè)長期過程，能否通過碳纖維質(zhì)量灰色地帶進(jìn)入市場？
從我國很多產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史看，總是經(jīng)歷著“質(zhì)廉價(jià)廉”到“質(zhì)優(yōu)價(jià)廉”的競爭力塑造過程，通過 “質(zhì)廉價(jià)廉” 切入市場，或者從質(zhì)量灰色地帶進(jìn)入市場，恐怕是我們大多數(shù)碳纖維企業(yè)要經(jīng)歷的過程。
碳纖維性能和質(zhì)量的穩(wěn)定是一個(gè)長期的過程，日本東麗從1970年代到現(xiàn)在，也一直在不斷提升其產(chǎn)品性能和質(zhì)量的穩(wěn)定性。穩(wěn)定化工作不光是碳纖維企業(yè)埋頭苦干，還需要后端應(yīng)用的大力配合，并根據(jù)功能用，次承力件，主承力件等不同應(yīng)用要求而逐步提升的。想著短時(shí)間內(nèi)就把碳纖維性能和質(zhì)量做穩(wěn)定，然后再去銷售的思路只是天方夜譚的夢幻！
在業(yè)界我們談?wù)摳嗟氖翘祭w維的主要性能，比如抗拉強(qiáng)度和模量達(dá)到T300,或T700了，似乎不到這個(gè)日本人定義的符號，碳纖維就沒有用了。現(xiàn)在用T300的地方，是不是就一定不能用C250？其實(shí)一些非承力的功能件是可用的，另外碳纖維終要變成復(fù)合材料才有用的，通過更優(yōu)化的材料設(shè)計(jì)，樹脂配方設(shè)計(jì)，纖維與樹脂界面設(shè)計(jì)等等手段，也可讓采用了C250制作的零件的終性能超越T300。所以我們提請有關(guān)單位在制定標(biāo)準(zhǔn)中，不要簡單模仿日本產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，不到3.5GPA的碳纖維也是碳纖維，要根據(jù)我們的實(shí)際情況，為我國企業(yè)留出碳纖維灰色地帶空間。
不盲目強(qiáng)求碳纖維主要性能指標(biāo)，把更大的力氣用在性能和質(zhì)量指標(biāo)的穩(wěn)定性和碳纖維工藝性的上。對于很多用戶，寧愿用性能質(zhì)量均勻，后續(xù)工藝性能好的C250,也不愿意用CV值太大，毛絲多的所謂T700。纖維穩(wěn)定性好，從零件設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)師就有確定的數(shù)據(jù)，安全系數(shù)就可以放小，終做出的零件更輕，成本更低。 通過提高這些質(zhì)量穩(wěn)定和工藝性能指標(biāo)，讓用戶在使用我們碳纖維時(shí)，感覺與國外纖維一樣好用，即使主要性能略差一點(diǎn)，但價(jià)格也便宜。
在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線的籌劃中，從重視“主要性能指標(biāo)”，轉(zhuǎn)向重視“性能質(zhì)量工藝指標(biāo)群”。 比如主要性能指標(biāo)的均勻性、線密度的均勻、毛絲率、絲束寬度的均勻性、絲束的可展開性、絲束后續(xù)加工的耐磨性，針對不同樹脂的上漿劑等等， 用這些指標(biāo)群去引導(dǎo)工藝和裝備的確定，用均勻好用的C250灰色地帶進(jìn)入市場，形成銷售，才有后續(xù)提升性能的空間，才能建立與下游產(chǎn)業(yè)形成良性的互動(dòng)，從而進(jìn)入螺旋上升的碳纖維性能品質(zhì)提升之路，這才是切實(shí)的碳纖維平民化之路!
6. 觀點(diǎn)總結(jié)
A. 碳纖維的巨大發(fā)展情景毋庸置疑！眾多碳纖維投資擠在小絲束生產(chǎn)獨(dú)木橋的現(xiàn)狀急需要改變。
B. 從所有化纖發(fā)展歷史看：以我為主，充分學(xué)習(xí)和借鑒國際前沿模式、技術(shù)及設(shè)備，在充分掌握的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)消化吸收和創(chuàng)新，這才是一條真正的捷徑。“盲目崇洋”和“自力更生”都是極端道路。
C. 碳纖維“平民化”的進(jìn)程要充分發(fā)揮我國腈綸大工業(yè)的基礎(chǔ)，要在24K以上大絲束做文章；使我們企業(yè)報(bào)出的價(jià)格不再讓用戶詫異。
D. 提倡學(xué)習(xí)SGL、ZOLTEK的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，消減對碳纖維主要性能指標(biāo)的追求熱情，把更多注意力放到其他眾多與后端使用方便性的質(zhì)量指標(biāo)上，使做出來的碳纖維能用，能替代部分國外產(chǎn)品，打開一條通過“質(zhì)量灰色地帶”進(jìn)入市場的之路！
E. 用性能質(zhì)量和工藝指標(biāo)群去引導(dǎo)工藝和裝備的確定，充分學(xué)習(xí)國外公司在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的“技術(shù)含量似乎不高，經(jīng)濟(jì)效益確很大”的經(jīng)驗(yàn)，從工藝和裝備上控制和降低成本。
F. 要充分重視碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈各段的緊密關(guān)聯(lián)度，碳纖維企業(yè)有責(zé)任，也有必要去培育和推進(jìn)纖維后段各工藝的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
〔1〕Lance Hill, Dr.Uwe Kobs, Carbon fiber market analysis and outlook, carbon fiber 2006, Budepest, Hungary.
〔2〕Dr.Snjoy Mazumdar and Sean Lofgren, Lucintel, Emerging market analysiss for carbon fiber production and application, carbon fiber 2008, Hamburg, Germany
〔3〕碳纖維現(xiàn)狀與進(jìn)展―2002年碳纖維會(huì)簡介 作者:趙稼祥, 會(huì)議 第六屆新型炭材料學(xué)術(shù)研討會(huì)第六屆新型炭材料學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集 2003年
〔4〕Dr.Felix L Paulauskas, oak Ridge national lab, Producing low-cost high volume fiber for commercial application, carbon fiber 2008, Hamburg, Germany
〔5〕Lance Hill, Dr.Uwe Kobs, Carbon fiber market analysis and outlook, carbon fiber 2006, Budepest, Hungary.