东丽启动碳纤维扩产计划,预计总产能有望超7万吨/年,为何东丽能独具慧眼?

材料天团 2023-10-08
2738 字丨阅读本文需 7 分钟

早在2022年11月30日,日本东丽欧洲子公司——东丽碳纤维欧洲公司(Toray Carbon Fibers Europe,Toray-CFE)宣布决定投资约1亿欧元,在其位于法国西南部的工厂建设一条新的生产线,产能1000吨,主要包括中模量/高模量级碳纤维,建设工作计划于2023年下半年开始,预计将于2025年底开始生产。

2023年10月3日,经过近一年的酝酿,日本东丽官网正式宣布决定扩大法国子公司东丽碳纤维欧洲公司的中/高模量(小丝束)碳纤维的生产产能。通过此次扩产,将使东丽欧洲公司位于法国西南部Abidos工厂的年产能从每年5000吨提高到6000吨,新产能预计2025年投产。

东丽1000亿日元碳纤维扩产计划

据日本经济新闻社2023年1月13日报道,日本东丽计划到2025年投资约1000亿日元(约52.6亿人民币)扩大美国、韩国和法国等碳纤维复合材料生产基地的产能。

美国与韩国扩产计划:7月13日,东丽工业株式会社宣布:计划提高两家工厂的常规丝束碳纤维产能。资本投资将为东丽复合材料美国公司位于美国南卡罗来纳州的斯帕坦堡工厂和东丽先进材料韩国公司位于韩国庆尚北道的龟尾工厂增加生产线。从2025年开始,这些投资将使东丽集团的年产能提高20%以上,达到35,000吨。

法国扩产计划:早在2022年11月30日,Compositesworld就在其官网发布消息称,欧洲碳纤维市场的领头羊——东丽碳纤维欧洲公司决定投资约1亿欧元,在位于法国西南部的工厂新建一条生产线,以响应绿色能源和航空航天市场的需求。如今,东丽正式官宣。

扩能原因

东丽预计,在去碳化的大趋势下,普通丝束碳纤维的需求将以每年17%的速度增长。去碳化大趋势预示着对压缩天然气运输车辆和天然气运输罐的需求不断增长,增加了对压缩天然气、氢气罐和其他压力容器应用的需求。这一趋势也将增加采用燃料电池的乘用车、卡车、火车和船舶对普通丝束碳纤维的采用。美国和韩国对压力容器应用的需求正在不断上升,于是决定在这两个国家扩大产能。

此外,在推动碳中和社会的背景下,预计对中高模量碳纤维的需求将增加,这些碳纤维将用于二级结构材料和商用飞机发动机(建造率正在恢复)、铀浓缩离心机转子、卫星应用和高端汽车。东丽将在这些产品需求不断增长的欧洲基地CFE增加生产设施,以确保中高模量碳纤维的稳定供应。

东丽已将可持续发展作为其中期管理计划"AP-G 2025项目"的关键。因此,公司已将碳纤维复合材料业务的工业应用定位为加快应对气候变化的措施。

东丽碳纤维产能

截至2022年,据公司披露产能统计,东丽碳纤维全球产能达到了5.78万吨/年,其中常规规格(小丝束)碳纤维产能2.88万吨/年;大丝束碳纤维2.90万吨/年;对比2021年,年总产能增加了3600吨。截至目前,作为碳纤维的龙头企业,日本东丽在全球范围内有超过250家子公司,其中涉及碳纤维和CFRP产品制造的公司主要有:东丽复合材料美国公司(CMA)、东丽碳纤维欧洲(CFE)、东丽先进材料韩国公司(TAK)、Zoltek卓尔泰克、东丽先进复合材料(TAC)、复合材料(意大利)(CIT)、欧洲先进碳纤维复合材料(EACC)、东丽碳魔法(TCM)、东丽性能材料公司(Toray PMC)等。

如今,东丽已成为世界第一大碳纤维生产商,牢牢掌控着世界高端碳纤维需求的市场份额。

成功绝非偶然

在意识到碳纤维未来巨大市场潜力后,东丽选定了碳纤维事业,之后不管有多困难,都铁了心咬咬牙坚持下来,一直走到今天成为碳纤维的霸主。

10年复10年,东丽何以坚持?

开发出一种商业化材料无疑需要一定的时间甚至是漫长的时间。例如,东丽从1961年开始研究碳纤维,并在10年后,完成了量产的制造设备并实现商业化,可以说从“0”到“1”已经实现。

然而市场并没有预想的那么美,昂贵的制造成本,导致销售根本就是一件困难事情。如何从“1”到“100”成为碳纤维产业最初的共同问题,海外许多化学公司都纷纷取消了碳纤维的开发或减少了研发投入,其中也包括美国杜邦和德国巴斯夫等大企业。

东丽几代社长却都选择了牺牲短期的收益,不断地投入与开展相关工作,并开发出了钓鱼竿和高尔夫球杆应用业务,同时长期开拓碳纤维在航空业中的应用。如今这些纤维已在波音787等各种飞机上广泛使用,同时汽车领域以及新型家电领域,也都开始应用起来。东丽的碳纤维事业从连续亏损,并消耗千亿科研经费,到订单金额万亿计算,花费了近50年时间。

这种发现材料价值的能力以及坚持到底的强烈意志是东丽的研发优势,也是真正的创新得以诞生的背景因素。此外,无论经济形势如何跌宕起伏,企业的管理层都会不断地进行研发投入,许多年以来东丽的研发支出占销售百分比一直未出现重大变化。这也就给予研究人员充分的优良环境,专心耕耘的信心。

为何东丽独具慧眼?

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。而到了1975年,东丽的碳纤维开始应用在波音737的次承力部件,意味着东丽与波音也早早的开始长期合作。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,Toraca碳纤维利润达到顶峰。之后 “失去的十年” 萧条到来,Toraca 碳纤维销售一落千丈。1993年碳纤维业务差点被卖出去。

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。东丽集团改变策略,直接投资设立工厂,以加强与波音公司的联系以及合作。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。如今波音787,整体结构材料的一半左右,将使用碳纤维强化树脂;从而实现机体的轻量化,大约可以节约20%的燃油消耗。

回望过去,似乎东丽在选择与波音合作的时候开始,就已经预见了碳纤维新材料可以带来的节能低碳效果并在航空领域大展身手。而到2014年仅与波音一家的订单金额,就高达1万亿日元。

随着产能的释放,碳纤维价格下降刺激了消费需求,随后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,并且进入了稳定的盈利期。

不断创新的东丽,拥有强大组织力量

东丽技术研发的另一大特色是通过不同领域和文化的密切融合来创造新价值。东丽已经将其所有的研发职能集中在 “技术中心” 这样一个组织中。通过使许多领域的专家汇聚在这个统一的研发组织内,同时也能使公司积极利用许多领域的技术和知识来解决单个业务领域中的问题,从而展现出强大的综合实力。

2025年日本东丽全球碳纤维产能预测

东丽公司全球碳纤维生产能力按照丝束规格分为小丝束(又称“常规丝束”,Regular Tow,简写RT)和大丝束(Large Tow,简写LT)两种,其中大丝束主要由公司收购的Zoltek公司生产。

截至2023年3月,日本东丽小丝束碳纤维全球产能为2.87万吨/年,主要包括日本本土爱媛县8970吨/年、法国Soficar的5200吨/年、美国CMA9900吨/年以及韩国TAK4700吨/年;大丝束碳纤维产能为3.5万吨/年。

根据扩产计划,2025年东丽公司小丝束碳纤维将达到3.5万吨/年,加之大丝束碳纤维3.5万吨/年,因此2025年东丽公司全球碳纤维产能有望达到7万吨/年,而后续随着2500吨/年大丝束碳纤维的规划并提上日程,有望超过7万吨/年。

文章来源: 钱鑫博士,前沿材料,化工新材料

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