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  19世纪,碳纤维走入人们的视野,现已广泛应用于体育、航空航天、建筑交通领域。

  1926年东丽成立,并于1971年量产第一批碳纤维,目前是世界上第一大碳纤维生产商,牢牢掌控着世界高端碳纤维需求市场份额。

  你不知道的是,在最初的最初,是英国皇家航空研究院拥有先进的碳纤维生产技术;大名鼎鼎的发动机制造商罗罗曾和碳纤维牵手,却因一次撞鸟事件放弃了碳纤维;昔日纤维巨头考陶尔兹曾携碳纤维开疆扩土,奈何抵不过缘浅……只有东丽坚持着陪碳纤维走到了今天,变身世界霸主。



 历尽百年的坎坷之路,到今日的辉煌成就,东丽和碳纤维的发展历程用这句“终于等到你,还好我没放弃” 来形容再贴切不过了。

  PART 1 碳纤维的诞生

  19世纪末,托马斯·爱迪生和约瑟夫·斯旺将木棉和竹燃烧后制成的碳纤维作为灯丝从而发明电灯。但随着钨灯丝的出现,闯过了千万次海选后的碳纤维淡出人们的视野。



 1950年代,美苏冷战,美国寻找一种耐烧蚀材料用于航天飞机,耐高温、强度高的碳纤维再次进入人们的视野。于是美国联合碳化物公司开始用黏胶丝作为前驱体生产碳纤维。

  与此同时,日本大阪工业研究所的近藤昭男也在进行碳纤维的研究。近藤昭男使用PAN作为前驱体制造碳纤维,并且研究结果显示,PAN前驱体制造的碳纤维强度和模量远远高于黏胶基。

  近藤昭男1959年将碳纤维的研究结果申请了专利,并将这项技术授权给东海电极和日本碳公司。之后,又授权给日本东丽公司。

  至此碳纤维和东丽终于在茫茫人海中相遇了。

  然后,英国皇家航空研究院(Royal Aircraft Establishment,简称RAE)瓦特的研究团队通过近藤昭男用PAN制备碳纤维获得了实验灵感,在制备工艺上进行了创新,制得强度两倍于近藤昭男的碳纤维。1963年他们将该技术申请了专利,PAN基碳纤维的发展开启帷幕。

  PART 2 发展之路

  20世纪中期,拥有碳纤维生产技术的分别是英国、美国和日本。作为一种新兴技术,碳纤维受到了很多政府和企业的青睐。

  ROUTE 1 碳纤维在英美的路

  当时RAE拥有世界领先的碳纤维生产技术,英国人民坚信这种新型技术会引领第三次工业革命,给英国带来巨大的机会。而碳纤维因强度高、重量轻的特点,早期的主要市场定位一直是航空领域。

  RAE与英国原子能研究院进行合作。英国原子能研究院在高温石墨技术方面具有非常丰富的经验。在1967年,英国国家研究开发公司(National ResearchDevelopment Company,简称NRDC)获得了法恩伯勒专利。NRDC作为研究成果的管理者,将法恩伯勒专利授权给三家英国公司开发,分别是考陶尔兹(Courtaulds)、摩根坩埚(Morgan Crucible)、罗尔斯-罗伊斯(Rolls-Royce)公司。三家英国公司都设立了碳纤维小型试验生产线。

  罗尔斯-罗伊斯公司(罗罗)是一家航空发动机公司,他们准备将碳纤维应用于飞机发动机。英国航空器公司计划将碳纤维应用于新一代的机身和机翼部件上。当年洛克希德开发出一款名为三星客机的宽体飞机,使用了罗罗公司的RB211发动机。这款飞机备受航空界追捧,给初出茅庐的英国碳纤维业带来振奋。

  但是1969年罗罗的发动机遭遇了撞鸟而崩溃。撞鸟事件之后,洛克希德公司取消了该发动机订单,并导致罗罗公司发生财务危机,最终被收归国有。就这样,罗罗将碳纤维业务进行了剥离,从此放弃了碳纤维。

  摩根坩埚公司是一家生产石墨制品的公司,具有丰富的高温材料技术。不过摩根坩埚公司对碳纤维的感情并不深,后来鲜有消息了。

  在三家被NRDC授权的英国公司中,属考陶尔兹对碳纤维用情最深了。

  考陶尔兹公司是一家生产丙烯酸的公司,拥有51项相关专利。他们使用自己生产的PAN原丝做碳纤维,商品名为Grafil。考陶尔兹跟RAE的研究一直保持密切联系。一位考陶尔兹管理层说:“碳纤维发展的步伐令人心潮澎湃,当时很多大的美国公司拎着装满美元的手提箱来换碳纤维。因为大家都将注意力集中在航空领域,所以没人注意到日本公司的动作,也没考虑到碳纤维在其他领域的市场。

  考陶尔兹携碳纤维进军美国市场,与生产导弹用材料的Hercules合作,并将碳纤维技术转授给Hercules以获得授权费。两家公司合作生产碳纤维,还一起开发碳纤维制品。

  然而,因为考陶尔兹的Grafil碳纤维有一些缺点,导致在航空领域的应用并不是太顺利。考陶尔兹并没有很好的解决这些问题。于是,1979年Hercules终止了与考陶尔兹的合作。

  与Hercules的合作终止后,考陶尔兹找到另一个小伙伴——生产航空粘结剂的Dexter公司。1983年,考陶尔兹与Dexter合资成立公司Hysol Grafil以获取美国国防航空市场份额。但仍是因为产品质量的瑕疵,且考陶尔兹向下游制品领域扩展,Grafil碳纤维很难进入具有竞争关系的客户。合作最终失败。

  在日本市场,考陶尔兹为三菱人造丝(三菱人造丝早期没有原丝生产背景)提供PAN原丝,也提供碳纤维生产的技术支持,以进入日本和东亚市场。

  就这样,考陶尔兹的碳纤维在美国航空业和军工市场坚持奋斗了好久。当时欧洲和美国的碳纤维厂商已经将航空领域市场占领,美国的碳纤维出口量最大,几乎没有日本公司的立足之地。

  就在所有人的目光都在美国航空业和军工市场时,日本企业的碳纤维瞄向了体育休闲用品市场。

  碳纤维的体育用品市场灵感源于美国的Jim Flood——被称为高尔夫球界的爱迪生。1972年,Jim Flood发现使用碳纤维球杆可以将高尔夫球击出比铁杆多30码的距离。碳纤维球杆备受到日本球手的欢迎,之后碳纤维的应用迅速扩展到网球拍、滑雪杆和其他体育用品领域。

  ROUTE 2 东丽和碳纤维的路

  东丽成立于1926年1月,以生产合成纤维起家,其中就包括用于生产碳纤维的PAN原丝。

  在意识到碳纤维未来巨大市场潜力后,东丽选定了碳纤维。之后不管有多难,都咬牙坚持下来了,一直走到今天成为碳纤维的绝对霸主。

  20世纪60年代,东丽在获取近藤昭男的专利技术后开始研究碳纤维。并于1971年建成了一个小型试验工厂,当年实现碳纤维Torayca T300的量产。1974年Torayca市场部建立。



 东丽的第一款碳纤维产品是钓鱼竿。体育用品市场引来的东丽碳纤维业务的爆发,东丽公司的市场份额开始扩大。

  虽然有造钓鱼竿或者高尔夫球杆等的市场需求,但东丽一直没有实现盈利。新业务开花结果要花费半个世纪的经营。东丽在碳纤维事业上花了超过1400亿日元从事研究开发,一直都是处于亏损状态。

  其实,美国杜邦和德国巴斯夫等也曾经想要开发碳纤维,但因为亏损的缘故,都没有坚持下来。东丽虽然牺牲了短期的收益,但是培育出了他人无法企及的业绩。

  借用东邦公司的一位高级主管的话说:“尽管日本腈纶工业落后于西方非常多,但是日本企业在积极努力,强烈的饥饿意识让东邦和东丽成为PAN碳纤维行业的霸主”。

  1970年,东丽与联合碳化物公司签署合作协议,获得联合碳化物公司的碳化技术。联合碳化物公司代理东丽的碳纤维产品,T300成为美国最畅销的碳纤维。合作到期后,东丽开始自由在美国销售碳纤维。



  1975年,东丽的碳纤维应用在波音737的次承力部件。自此,东丽与波音两家公司开始了超长期合作。1990年,一种新的高强高模碳纤维预浸料在波音777飞机的主承力部件上获得应用。

  同时,东丽公司还获得了欧洲空客公司的认可。法国政府在1982年建立起自己的碳纤维工厂Soficar,东丽拥有其35%的股份。1987年,东丽的T300获准在空客A320主承力部件中应用。

  在20世纪80年代末期,Torayca碳纤维利润达到顶峰。之后“失去的十年”萧条到来,Torayca碳纤维销售一落千丈。1993年碳纤维业务差点被卖出去。

  但是东丽公司并没有动摇。东丽之前一直从日本国内生产碳纤维卖到美国,接着他们改变策略,他们直接投资设立工厂,来加强与波音的联系。预浸料工厂就设在美国华盛顿州西部港口塔科马港,碳纤维工厂设在阿拉巴马州的迪凯特。

  2000年后,旭化成和帝人等日本企业纷纷让纤维业务独立成分公司,并削减了研究经费。而东丽当时的前田胜之助会长,即便有部分股东的批评,也坚持“纤维是可以培育出很多事业的基础事业”,不肯放手。

  几番寒冬过后,东丽和他的碳纤维迎来了明媚的春天。

  从20世纪90年代中期,世界碳纤维的消费量每年15%的速率增长。波音和空客相继推出787和A350,新机型均采用碳纤维复合材料作为主承力部件,碳纤维复合材料用量达到50%。

  随着产能的释放,碳纤维价格下降刺激了消费需求,出现新兴市场包括风力发电和汽车改装。2011年,东丽与戴姆勒公司建合资工厂来生产碳纤维部件。2011年即进入了稳定的盈利期。仅向波音一家的销售额,到2021年预计就可达到1万亿日元。

  现在东丽在碳纤维界的霸主地位自然不必多说了。了解国外的发展历史可以给我们的发展带来启迪,多方位思考我们民族企业的发展。首先,卧薪尝胆重视技术研发必不可少,然后就是瞄准应用市场。选对了就坚持下来。是的,坚持下来!中国的碳纤维企业,加油!

  附碳纤维发展历程表:




来源:搜狐公众平台