复材资讯吉林化纤中国商飞中复连众
顺利通过碳化并持续批量生产,且碳化效果远超预期,各项指标均超过了日本东丽T300级产品的水平,成为继24k碳纤维成功市场化后的又一碳纤维新产品。
那么,吉林化纤在大丝束方面有了哪些新突破?大丝束碳纤维制备技术的难点具体体现在哪几个方面?其未来的市场发展前途如何?日前,《中国纺织报》记者就以上问题进行了深入采访。
碳纤维生产中所说的1k,是指一根碳纤维原丝中含有1000根单丝。按照业内的标准,每束碳纤维中的单丝根数小于24k的碳纤维,比如1k、3k的碳纤维都属于小丝束碳纤维,每束碳纤维中的单丝根数大于或等于24k的碳纤维属于大丝束碳纤维。
相比小丝束,大丝束碳纤维的生产效率更加高,在复合材料制备过程中的铺层效率也更高,生产所带来的成本却能降低约30%以上。从国际市场看,大丝束碳纤维目前大多数都用在风电叶片、能源建筑等工业市场。
吉林化纤此次成功通过碳化的48k碳纤维原丝,是指原丝中含有48000根单丝,属于大丝束。48k大丝束碳纤维最大的优势,就是在相同的生产条件下可大幅度提升碳纤维的单线产能,实现生产的低成本化,有助于打破碳纤维因价格较高带来的应用局限,为碳纤维复合材料进一步拓展应用市场奠定基础。
吉林化纤从2017年7月开始研究48k大丝束碳纤维原丝,借鉴24k碳纤维原丝生产经验,对原液流程实施再造,对关键装备技术进行升级。今年7月,公司成功地开发出了48k碳纤维原丝的聚合、纺丝工艺技术,形成了千吨级PAN基48k碳纤维原丝技术工艺包,批量试生产出48k碳纤维原丝。从产品面世到质量稳定,吉林化纤研发团队先后攻克了线密度控制难、水洗效果不均匀、原丝强度不稳定等难题。
事实上,去年年底,吉林化纤8000吨大丝束碳纤维碳化项目一期2000吨生产线已试车成功,随后实现了稳定运行,标志着我国的大丝束碳纤维生产技术迈出了重要一步,这为此次成功实现48k大丝束碳纤维原丝的碳化奠定了坚实基础。其整体的8000吨大丝束碳纤维碳化项目预计将于明年年末完成。
吉林化纤生产出48k原丝后,第一时间到2000吨/年的碳化生产线进行氧化、碳化试验,上下游联合攻关,从小试、中试到批量碳化,反复调整、验证,最终实现了100束48k碳纤维原丝的顺利碳化。据测试,48k大丝束碳纤维的拉伸强度、拉伸模量、层间剪切强度等指标均能满足应用需要。至此,吉林化纤在真正意义上生产出了国内首批48k大丝束碳纤维。
实现48k大丝束碳纤维的批量生产具有重大意义。业内人士指出,只有不断攻克碳纤维制备技术,从始至终坚持自主创新,持续提高我国碳纤维的产业化水平,并持续推进低成本化,才能使我国碳纤维更广泛地应用于风电叶片、油田、常压及高压容器、轨道交通等工业领域,从而为中国制造由大变强提供坚实保障。
有机构预计,未来几年大丝束碳纤维的年均需求增速将超过16%,预计到2020年,全球市场对大丝束碳纤维的需求量将达到15万吨,中国市场对其的需求量将达到7.7万吨。
吉林化纤集团公司董事长宋德武介绍,此前几十年,国际碳纤维产业的发展和壮大主要由日本东丽等碳纤维领头企业,以及波音、空客这样的航空航天领域的下游应用企业合力推进,航空航天领域也一直是碳纤维最主要的应用市场。在这个技术体系下,碳纤维制备技术主要走的是小丝束、高强度路线多年的加快速度进行发展主要也是按照这一个思路朝前走。但发展到目前此阶段,小丝束碳纤维应用市场的增幅趋缓,因此,吉林化纤在保持小丝束碳纤维原丝生产的既有产业基础上,这几年向着“低成本、大丝束、通用化、高品质”的方向努力。
但是,大丝束技术就像一块难啃的“硬骨头”,企业并不是轻松松松就能啃得动。据了解,目前我国能生产大丝束碳纤维原丝的企业仍是少数,真正的完成市场化的更是寥寥无几。而原丝工艺分为湿法二步法工艺和DMSO(干喷湿法)工艺,吉林化纤使用的是湿法二步法。那么,大丝束碳纤维的制备技术究竟难在哪些方面?
难点一是大丝束碳纤维生产此前并没有一个明确的标准和健全的体系,这给其研发增加了很大难度。相比小丝束,在原丝、聚合、预氧化、碳化等多个系统环节,大丝束碳纤维的制备技术都更难。比如,如果生产的是1k、3k的小丝束碳纤维,一个喷丝板上会有1000个、3000个孔,但如果生产的是48k大丝束碳纤维,一个喷丝板上会有48000个孔,这本身就具有一定的挑战性。
难点二是CV值的稳定。如果是生产3k小丝束碳纤维,要求一个喷丝板上的3000个孔里喷出来的每根丝的均匀度都一样,这相对容易;但如果是生产48k大丝束碳纤维,就要求一个喷丝板上的48000个孔里喷出来的每根丝的均匀度都一样,基数大了好几倍,难度自然相当大。
难点三是毛丝问题。毛丝问题通常伴随着纺丝过程一直存在,企业要做的是将毛丝的占比控制在合理范围内。如果是生产1k的碳纤维,按照1%的毛丝占比,会出10根毛丝,这看上去并不明显;但如果是生产48k碳纤维,按照同样的毛丝占比,将会出现400多根毛丝,这会使毛丝看上去显而易见。因此,怎么来控制好大丝束碳纤维的毛丝占比是个大难题,目前国际上也没有这方面的标准。
难点四是碳化环节。大丝束碳纤维原丝产出后,在碳化环节还将面临不少新挑战。比如,毛丝的问题在原丝上体现得可能并不明显,但在碳化环节有一定的概率会凸显出来,因为在碳化环节会发生剧烈的化学反应,有一定的概率会导致纤维分子结构中的某些键断裂等现象发生。
而要解决这一些难题,企业要从单体的配比、工艺配方的改进、每一道生产环节的摸索完善等方方面面下功夫。不难发现,大丝束的制备技术是一项复杂的系统工程。要想攻克这一些难题,就从另一方面代表着企业一定持续不断地进行技术攻关,而这通常是个难度大、投入高、见效慢的长期过程,也考验着企业在资金、技术、人才、装备等方面的综合水平。
难能可贵的是,吉林化纤这几年不断攻克技术难关,一步步啃下了大丝束这块“硬骨头”,并逐步得到了市场认可。记者通过调查了解到,今年1~7月,吉林化纤碳纤维原丝销量为3834吨,同比增长102%, 根本原因就是24k、25k碳纤维原丝销量良好。
10月26日下午,中国商飞公司维修交付中心与复合材料中心在上飞公司揭牌,落实公司统筹项目研制资源,整合技术力量,提高协调效率等要求,以“三个一”阶段目标为导向,深入推动改革创新。
中国商飞公司党委副书记、总经理赵越让作讲话,党委常委、副总经理周新民主持会议,总经理助理、信息化与管理创新部部长秦福光宣读中国商飞公司维修交付中心、复合材料中心组建通知,上飞公司党委书记、董事长魏应彪作表态发言,党委副书记、总经理余泽民宣读维修交付中心、复合材料中心临时负责人任命文件,C919项目团队工程负责人韩克岑作表态发言。中国商飞公司有关部门负责人、上飞公司中层及以上领导干部、部门助理和涉及机构调整的各大中心负责人和职工代表参加会议。
赵越让指出,维修交付中心与复合材料中心的成立是中国商飞公司发展历史中的一件大事,是聚焦“三个一”阶段目标,着眼未来,加强核心能力建设的关键一步。
赵越让代表中国商飞公司党委书记、董事长贺东风,就两个中心成立提出三点要求:充分认识成立两个中心的重要意义。成立维修交付中心、复合材料中心,是中国商飞公司党委深入贯彻落实习新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神、习关于大飞机事业重要指示精神、国家科技发展的策略作出的一项重要举措,是落实公司发展的策略,实现“三个一”阶段目标,满足未来发展和当前需要,加快补短板、强弱项,集中力量提升核心能力建设的一项重要举措。
加快两个中心的发展建设。要建能力,出产品。维修交付中心要以客户为中心,梳理工作标准规范流程,从型号研制源头开始,全流程、全方位介入,集合力量形成核心业务能力,成为型号研发的一支重要力量。复合材料中心要实现复材预研、设计、工艺、制造、维修的一体化管理,实现质量、进度、成本、适航等全要素管理,建立一流的复材专业能力,成为国内行业标准的制定者,带动产业链发展。
落实好后续工作。上飞公司作为两个中心的管理主体,党委要切实担负起主体责任,履行好管理职责。两个中心领导班子要牢记公司党委要求,践行新时期国有企业好干部标准,“对党忠诚、勇于创新、治企有方、兴企有为、清正廉洁”,解决好发展中问题。两个中心党(总)支部要发挥好战斗堡垒作用,以党建工作促进中心建设,以高质量、高效率发展落实党建工作要求。涉及机构调整的各大中心要提高站位,互相协作,支持两个中心平稳运行。各型号研制团队要充分的发挥两个中心作用,推动生产工作。
韩克岑作表态发言,C919项目团队将明确任务目标,配置所需资源,理清工作界面,建立技术管控体系,在过渡过程中,原有体系不松懈,责任不旁落。组织新成立的两个中心与其他项目一级团队做沟通,与相关供应商及客户进行交流,建立新的工作链。尽快落实好启动任务,尽快启动批产优化工作,与大家同舟共济,攻坚克难,实现取证交付的伟大目标,共创未来。
“维修交付中心将抓住新的历史机遇,解放思想,调整心态,锐意进取,开发出符合工业化的完工交付能力、深耕自产飞机最高级别的维修能力、组建灵活高效的研制取证飞机外场保障能力。牢记安全责任,筑牢安全生产。优化资源,提高效率,形成规模能力。强化维修力量,建立自有飞机的最高级别维修改装能力。始终关注接口,形成良好的工作环境。”
“复材中心全体职工将加强学习,坚定信念,以讲政治的高度投身于复材事业,勇挑重担,恪尽职守,为实现公司‘三个一’阶段目标,矢志打造‘四个世界级’航空强企而奋勇拼搏。保障到位,从严管理,加快推进中心高效运行,制定并完善各项管理制度,尽快做到规章明确、流程清晰、考核严明。明确目标,协调统筹,切实发挥“大复材”的优势,科学计划、加速推进,将复材中心的资源整合优势尽快转化为产品实现的技术优势。”
近日,江苏省发改委下达了《关于同意建设2018年度省级工程研究中心的通知》,中复连众获批建立江苏省大型风机叶片工程研究中心,这是继国家认定企业技术中心、CNAS认可实验室、江苏省海上风电叶片设计与制造技术重点实验室、江苏省树脂基复合材料工程技术研究中心后,中复连众获批建立的又一创新平台。
根据省工程研究中心的建设要求,江苏省大型风机叶片工程研究中心将围绕大型风机叶片设计、制作的完整过程中存在的问题,开展风机叶片增效、降载、防腐、智能制造等共性关键技术探讨研究,推动行业进步以及油漆、制造装备等相关产业的发展。