根據(jù)碳纖維復(fù)合材料聯(lián)盟(Carbon Composites e.V.)的最新研究《2016 年全球CFRP 市場(chǎng)》指出,，未來(lái)幾年內(nèi)所有行業(yè)的碳纖維復(fù)合材料(CFRP)的平均增長(zhǎng)率將達(dá)到11-12%,。領(lǐng)先的碳纖維制造商正在尋找不同的業(yè)務(wù)發(fā)展方式，并擴(kuò)大碳纖維復(fù)合材料在越來(lái)越多的應(yīng)用中所起的作用,。
開(kāi)發(fā)新材料解決方案
西格里集團(tuán)(SGL Group)設(shè)在德國(guó)Meitingen 的纖維與復(fù)合材料業(yè)務(wù)部(CFM)運(yùn)營(yíng)總部,。
西格里集團(tuán)(SGL Group)的做法是通過(guò)對(duì)纖維和材料運(yùn)作部門的合并,，為客戶提供一站式服務(wù),，同時(shí)支持其開(kāi)發(fā)基于自動(dòng)化生產(chǎn)流程的新材料解決方案?！拔覀儾徽J(rèn)為碳纖維增強(qiáng)塑料和復(fù)合材料會(huì)取代鋁和鋼,，它們將會(huì)成為未來(lái)材料組合的一部分?！蔽鞲窭锛瘓F(tuán)(SGL Group)“復(fù)合材料-纖維和材料”業(yè)務(wù)部門的負(fù)責(zé)人Andreas Wüllner 表示：“特別是，它們將最大化的物盡其用,，充分發(fā)揮它們的性能優(yōu)勢(shì),，同時(shí)，盡可能容易地集成到現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝中來(lái),?！?/span>
為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，西格里集團(tuán)(SGL Group)還在德國(guó)奧格斯堡附近的Meitingen建立了一個(gè)新的輕量化及應(yīng)用中心,。該中心著重于生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品的開(kāi)發(fā),，以及原型和小型系列組件的生產(chǎn)。此外,，在今年的二月,，西格里集團(tuán)(SGL Group)決定將纖維和材料領(lǐng)域的業(yè)務(wù)與輕量化應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。集團(tuán)將復(fù)合材料業(yè)務(wù)和西格里汽車碳纖維公司(SGL Automotive Carbon Fibers)的業(yè)務(wù)合并,，成立了一個(gè)新的業(yè)務(wù)部門,。新的業(yè)務(wù)部門“復(fù)合材料-纖維和材料”(CFM)由Andreas Wüllner負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)。
新寶馬7系車身結(jié)構(gòu)使用“碳芯”元素新材料,，混合動(dòng)力車是西格里集團(tuán)(SGL Group)認(rèn)為有助于擴(kuò)大碳纖維復(fù)合材料使用的一個(gè)領(lǐng)域,。在這一系列應(yīng)用中，新型號(hào)系列的車頂框架采用碳纖維編織物與鋁結(jié)合使用,。
Andreas Wüllner表示,，目前復(fù)合材料行業(yè)所面臨的主要挑戰(zhàn)之一，是要以自動(dòng)化方式來(lái)生產(chǎn)復(fù)合材料,，并將其與現(xiàn)有的生產(chǎn)方法相結(jié)合,。
西格里集團(tuán)(SGL Group)還開(kāi)發(fā)了智能材料混合概念，突出了未來(lái)汽車工程中不同材料綜合使用新的具體的可能性,。這些包括預(yù)浸纖維束——基于50k 連續(xù)碳纖維絲束的SIGRAPREG?TowPregs,。由于其寬度的穩(wěn)定性和良好的纏繞行為，這些被認(rèn)為特別適用于自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程,。例如,，它們可以結(jié)合新型快速固化預(yù)浸樹脂，比如西格里集團(tuán)(SGL Group)最近開(kāi)發(fā)的“快速固化”E420環(huán)氧樹脂體系,。E420材料工具箱具有快速固化時(shí)間(150℃時(shí)小于3分鐘)和良好的儲(chǔ)存穩(wěn)定性(常溫環(huán)境)等優(yōu)點(diǎn),。預(yù)浸半成品也具有優(yōu)化的自動(dòng)化加工功能,。140-150℃的高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度使組件能夠在較高的溫度下脫模。
同時(shí),，西格里集團(tuán)(SGL Group)在葡萄牙建立了新的碳纖維原絲生產(chǎn)線,，總投資額達(dá)3000萬(wàn)歐元，以完成其內(nèi)部完整的基于碳纖維的解決方案價(jià)值鏈,。
在復(fù)合材料與石墨材料及系統(tǒng)業(yè)務(wù)領(lǐng)域,，西格里集團(tuán)(SGL Group)的增長(zhǎng)計(jì)劃是實(shí)現(xiàn)50%的銷售增長(zhǎng)率，而原絲生產(chǎn)也是這個(gè)可持續(xù)性盈利增長(zhǎng)計(jì)劃中的一部分,。未來(lái),，公司將重點(diǎn)扶持和加速與交通動(dòng)力、能源供應(yīng)以及數(shù)字化大趨勢(shì)相關(guān)的發(fā)展,。
高拉伸模量纖維
赫氏公司(Hexcel)的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)更高拉伸和模量的纖維,，以滿足航空航天工業(yè)對(duì)碳纖維材料性能的快速增長(zhǎng)。赫氏公司(Hexcel)增強(qiáng)纖維產(chǎn)品管理的集團(tuán)總監(jiān)Lyndon Smith認(rèn)為,，就目前碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)而言,，碳纖維的應(yīng)用在許多領(lǐng)域都在不斷增長(zhǎng)，包括航空航天,、風(fēng)能,、國(guó)防、太空,、汽車領(lǐng)域和在全球工業(yè)的應(yīng)用,。
Lyndon Smith說(shuō)：“持續(xù)的輕量化需求是行業(yè)發(fā)展的新動(dòng)力。碳纖維提供了強(qiáng)度,、耐用性,，以及和獨(dú)特的設(shè)計(jì)方案?！盚excel認(rèn)為,，隨著設(shè)計(jì)師們將在未來(lái)的設(shè)計(jì)中學(xué)習(xí)如何優(yōu)化這項(xiàng)技術(shù)，碳纖維的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越強(qiáng)大,。更高拉伸和模量纖維的增長(zhǎng)將使設(shè)計(jì)的靈活性更高,，但這些參數(shù)必須考慮到性能與成本。
為了滿足這些需求,，赫氏公司(Hexcel)已經(jīng)推出了高模量纖維,，如HexTow? HM63，以及HexTow? IM10——目前市場(chǎng)上最高的抗拉纖維,。
赫氏公司(Hexcel)的HM或高模量纖維是推向市場(chǎng)的最新研發(fā)產(chǎn)品,。該公司表示HexTow? HM63對(duì)任意高強(qiáng)度高剛度方面的應(yīng)用都是一種理想材料，這些應(yīng)用包括空間探索、衛(wèi)星,、無(wú)人機(jī),、商用飛機(jī)和直升機(jī)等以及高端運(yùn)動(dòng)和娛樂(lè)應(yīng)用，如一級(jí)方程式,、海洋運(yùn)動(dòng),、自行車和釣魚竿。
Lyndon Smith補(bǔ)充說(shuō)：“在激動(dòng)人心的高增長(zhǎng)應(yīng)用中,，奧爾巴尼工程復(fù)合材料(Albany Engineered Composites)和SAFRAN 選擇了IM7 12 K用于制造LEAP 發(fā)動(dòng)機(jī),，是HexTow?碳纖維的應(yīng)用范例。
對(duì)于未來(lái),，Lyndon Smith認(rèn)為,，提高結(jié)構(gòu)中碳纖維的設(shè)計(jì)利用，將從輕量化和定向強(qiáng)度中受益,，這將進(jìn)一步優(yōu)化給定應(yīng)用，同時(shí)最大限度地降低纖維成本,。
赫氏公司(Hexcel)還在法國(guó)Roussillon建設(shè)了一家新工廠,，以擴(kuò)大其碳纖維和原絲的生產(chǎn)能力。
SAFRAN 使用Hexcel 的HexTow? IM7 碳纖維制成的LEAP 發(fā)動(dòng)機(jī),。
來(lái)自新工廠的碳纖維將提供給包括空客A350 XWB和SAFRAN 的CFM LEAP 發(fā)動(dòng)機(jī)在內(nèi)的Hexcel的客戶,。該工廠將于2018年初全面投入使用。Roussillon工廠位于靠近里昂的Hexcel編織和預(yù)浸料生產(chǎn)制造廠附近,，這些設(shè)施還將從進(jìn)一步投資中獲利2200萬(wàn)美元,。
空客A350 XWB 飛機(jī)是Hexcel 碳纖維主要用戶，后者為飛機(jī)的所有主要復(fù)合結(jié)構(gòu)提供預(yù)浸料 ?AIRBUS S.A.S2014 – photo by master films/A. DOUMENJOU
進(jìn)一步的市場(chǎng)擴(kuò)容
索爾維(Solvay)最近擴(kuò)建了其美國(guó)生產(chǎn)線,，使應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的碳纖維制造能力翻了一番,。這家位于美國(guó)南卡羅來(lái)納州Piedmont的新工廠已經(jīng)獲得了波音公司的認(rèn)證，用于制造機(jī)翼活動(dòng)襟翼,、發(fā)動(dòng)機(jī)艙以及室內(nèi)應(yīng)用等二級(jí)結(jié)構(gòu),。
擴(kuò)建包括將丙烯腈單體轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)模量碳纖維的設(shè)施和設(shè)備。這種類型的纖維用于復(fù)合材料的生產(chǎn),，這些復(fù)合材料經(jīng)預(yù)浸漬,，用于商用和軍用飛機(jī)的應(yīng)用中。
三菱麗陽(yáng)(MRC)正在增加其在日本大竹(Otake)生產(chǎn)中心的大絲束碳纖維的生產(chǎn)能力,，從目前的2700噸到3900噸,。新設(shè)施預(yù)計(jì)將于2017年7月至9月開(kāi)始運(yùn)行。加上美國(guó)Sacramento小絲束碳纖維工廠生產(chǎn)能力的增長(zhǎng),，公司的碳纖維總產(chǎn)能將增長(zhǎng)約30%,，從10100/年噸增加到13300噸/年。
三菱麗陽(yáng)(MRC)最近的其他舉措,，包括與Fiberline Composites A/S了一家合資公司,，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片制造和分銷碳纖維層壓板,。MRC將向位于丹麥的合資公司提供在大竹(Otake)生產(chǎn)的高性能大絲束纖維。該項(xiàng)業(yè)務(wù)將利用Fiberline的一種復(fù)合拉擠成型技術(shù)和加工技術(shù),，為風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片市場(chǎng)提供輕質(zhì),、且價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力的復(fù)合材料層壓板。
MRC最近還與意大利蘭博基尼汽車公司簽署了諒解備忘錄(MOU),，以考慮聯(lián)合開(kāi)發(fā)汽車用碳纖維復(fù)合材料,。這將使三菱麗陽(yáng)(MRC)在CFRP中間材料和工藝技術(shù)方面與蘭博基尼的技術(shù)和開(kāi)發(fā)輕型組件產(chǎn)品的知識(shí)相結(jié)合。
日本東麗公司(Toray)旗下TORAYCA? 預(yù)浸料產(chǎn)品具有高強(qiáng)度中模碳纖維T800S通過(guò)空客公司認(rèn)證,，被選為空客A380的主結(jié)構(gòu)原材料,。東麗公司(Toray)說(shuō)，東麗已經(jīng)開(kāi)始向空客位于德國(guó)的工廠供貨,。A380是世界上最大,、最寬敞的客機(jī)，旨在為乘客提供最平滑,、最安靜的航班感受,。2010年5月，東麗(Toray)與空客集團(tuán)S.E. 簽署了碳纖維預(yù)浸料長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議,，主要用于空客S.A.S.,。此次T800S碳纖維預(yù)浸料通過(guò)認(rèn)證正是基于這份供應(yīng)協(xié)議做出的決定。東麗(Toray)一直為空客飛機(jī)提供TORAYCA? 碳纖維,，這是空客公司首次使用TORAYCA? 預(yù)浸料,。
此外，東麗(Toray)還表示,，正在將其高性能碳纖維TORAYCA? 的供應(yīng)量增加到空中客車業(yè)務(wù)中,。該纖維已被Pratt & Whitney選用于制造PW1100G-JM發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇箱。PW1100G-JM是新型單通道飛機(jī)A320neo的引擎,，該機(jī)型于2016年1月首次交付,。此外，A330neo主要結(jié)構(gòu)采用了高性能碳纖維TORAYCA?,。
吹瓶機(jī)丨塑料吹瓶機(jī)丨PET吹瓶機(jī)
