【正文】 76009100910011800RT 5600RT 6300RT 7800RT 7800RT 10500LT 3500LT 1300LT 1300LT 1300LT 1300(3) 三菱合成纖維公司在日本豐橋擁有3200噸/年的生產(chǎn)能力，在美國(guó)加利福尼亞州的全資子公司Crafil擁有1500噸/年的生產(chǎn)能力。日本三菱人造絲SGL公司與具有PAN生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的奧地利Lenzing公司合作，計(jì)劃建設(shè)3條碳纖維生產(chǎn)線。日本三菱人造絲公司與歐洲的SGL公司合作， kt/a的產(chǎn)量， kt/a， kt/a。表232 三菱集團(tuán)碳纖維擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃 t/a地區(qū)20042005200620072008日本3200320032003200+22005400美國(guó)(Grafil)150015001500+50020002000歐洲(SGL)500700500700500700總計(jì)47004700550057007900810079008100(4) 美國(guó)Hexcel公司擁有2000 t/a的生產(chǎn)能力，項(xiàng)目建成后約增產(chǎn)70%，碳纖維總產(chǎn)量將達(dá)到7270 t/a。日本三大碳纖維生產(chǎn)公司2006年碳纖維業(yè)務(wù)銷(xiāo)售情況及2007年的市場(chǎng)銷(xiāo)售目標(biāo)如下表所示：表233 2006年碳纖維銷(xiāo)售情況及2007年市場(chǎng)預(yù)測(cè) (億日元)20062007企業(yè)銷(xiāo)售額增幅/%銷(xiāo)售利潤(rùn)增幅/%銷(xiāo)售額銷(xiāo)售利潤(rùn)東麗公司68618153900205三菱麗陽(yáng)400104450120東邦紡織3405939365 重點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域狀況分析碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱等特性，屬典型的高新技術(shù)產(chǎn)品，表234是幾種碳纖維材料的性能比較。主要用于制備先進(jìn)復(fù)合材料(ACM)，已廣泛應(yīng)用于宇航、體育用品領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域、交通運(yùn)輸領(lǐng)域及土木建筑領(lǐng)域。鑒于近年軍事工業(yè)上應(yīng)用的萎縮、碳纖維成本的降低及先進(jìn)低成本制造復(fù)合材料技術(shù)的突破，碳纖維復(fù)合材料在建筑、工業(yè)、交通運(yùn)輸?shù)确矫娴膽?yīng)用便成為研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)，并取得了一定的突破性進(jìn)展。表234幾種碳纖維材料性能比較拉伸強(qiáng)度拉伸模量密度比模量比強(qiáng)度產(chǎn)地/MPa/GPa/(gcm3)/(109cm)/(107cm)IM65200276美國(guó)IM75379276美國(guó)IM85447303美國(guó)IM96343290美國(guó)P304000210日本T7004800230日本T8005490294日本T10007060日本 航天航空在宇航領(lǐng)域，由于碳纖維重量輕，剛性、尺寸穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性好，高模量碳纖維很早便應(yīng)用于人造衛(wèi)星中。碳纖維在宇航上的應(yīng)用主要在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和噴管上。2002年，在宇航領(lǐng)域中碳纖維的需求量大約是4000 t，其應(yīng)用分布：北美為2500 t， %；歐洲和亞洲分別為1260 t和240 t， % %。據(jù)報(bào)道，全球碳纖維在航空航天領(lǐng)域中需求增長(zhǎng)速度最快，20032006年其年均增長(zhǎng)率為85%，至2009年以后3年中，仍可保持每年73%的增長(zhǎng)速率。在飛機(jī)制造方面，小型商務(wù)機(jī)和直升飛機(jī)的復(fù)合材料用量已占70%一80%，軍用機(jī)30%一40%，大型客機(jī)15%一20%。碳纖維在飛機(jī)上的比例已從原來(lái)的10%20%上升至50%80%。(1) 在民用大型客機(jī)方面，波音和空中客車(chē)公司兩大飛機(jī)制造商大量采用復(fù)合材料。A380客機(jī)使用復(fù)合材料達(dá)2530 t/架，其中85%是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)。中等尺寸規(guī)格的A350飛機(jī)中占總質(zhì)量52%的結(jié)構(gòu)組件將采用復(fù)合材料來(lái)制造，主要是碳纖維增強(qiáng)塑料材料，B787每架需碳纖維23 t。據(jù)市場(chǎng)稱(chēng)，波音和空中客車(chē)每年交付使用客機(jī)大約250350架。2005年波音公司飛機(jī)合同650架，空中客車(chē)公司417架，2005年底兩大飛機(jī)公司交付飛機(jī)620架，復(fù)合材料用量約1700 t，CFRP約1020 t。據(jù)悉，波音公司近十年將有10000架次的市場(chǎng)，未來(lái)20年全球?qū)⑿枰?5000架大型飛機(jī)，總價(jià)值約2萬(wàn)億美元。波音公司還報(bào)導(dǎo)，到2020年中國(guó)需要1764架商用飛機(jī)，是美國(guó)本土以外最大的市場(chǎng)。中國(guó)航空公司要增加1459架新飛機(jī)，僅僅是滿足國(guó)內(nèi)航線。表235為東麗公司用于大型客機(jī)的CF性能。表235 日本東麗公司航空用CF技術(shù)特征CF型號(hào)規(guī)格抗拉強(qiáng)力(Mpa)抗拉摸量(Gpa)類(lèi)別T3001K 3K 6K 12K3530230標(biāo)準(zhǔn)抗拉摸量T300T3K 6K 12K4210230T400H3K 6K4410250T700G12K 24K4900240T800H6K 12K5490294中等抗拉摸量T800S24K5880294T1000G12K6370294自2005年碳纖維復(fù)合材料在B777飛機(jī)上的成功應(yīng)用以來(lái)，全球范圍掀起碳纖維復(fù)合材料熱潮，歐美大型飛機(jī)加快了使用復(fù)合材料的步伐，新設(shè)計(jì)、生產(chǎn)或投入使用的飛機(jī)，大量使用碳纖維復(fù)合材料。據(jù)2006年聯(lián)合證券研究所調(diào)研數(shù)據(jù)表明，20052010年大型運(yùn)輸機(jī)碳纖維使用情況見(jiàn)表236:表236 2005～2010年歐美投入使用運(yùn)輸機(jī)復(fù)合材料應(yīng)用情況機(jī)型首飛復(fù)合材料結(jié)構(gòu)重量比(%)單機(jī)碳纖維用量(KG)乘員/人訂貨數(shù)(架)碳纖維年用量(T)復(fù)合材料主要應(yīng)用部位A380253600055580001541000機(jī)尾A400M3440—3人有效載荷37 t190—機(jī)身、機(jī)翼A35020103917000245(A350800)285(A350900)125155—機(jī)翼B7872007中50350002202902663291500機(jī)身、機(jī)翼B74782009—————波音公司和空中客車(chē)公司為了搶占世界飛機(jī)制造市場(chǎng)，投入大量人力和資金開(kāi)發(fā)新型客運(yùn)飛機(jī)，大量使用高性能復(fù)合材料。目前兩大飛機(jī)公司飛機(jī)使用復(fù)合材料增長(zhǎng)情況見(jiàn)下圖。由圖可知，新型飛機(jī)中復(fù)合材料材料的比例逐年增加，波音787客機(jī)達(dá)到全機(jī)結(jié)構(gòu)質(zhì)量比的50%，空中客車(chē)A350客機(jī)也達(dá)到了全機(jī)機(jī)構(gòu)質(zhì)量比的40%。波音、空中客車(chē)公司民航機(jī)和運(yùn)輸機(jī)復(fù)合材料使用情況(2) 除了民用大型客機(jī)方面，另一大領(lǐng)域就是碳纖維在軍用飛機(jī)制造方面的應(yīng)用。根據(jù)20012005年總的統(tǒng)計(jì)，美國(guó)國(guó)防空軍對(duì)碳纖維需求量詳細(xì)見(jiàn)表237。除了美國(guó)外，中國(guó)人大會(huì)議最近批準(zhǔn)了400億美元的軍費(fèi)開(kāi)支，軍機(jī)數(shù)量在上升。洛克希德馬丁公司戰(zhàn)勝波音被選為聯(lián)合戰(zhàn)斗機(jī)的制造商，3000架戰(zhàn)斗機(jī)總值為2000億美元。因此，可以預(yù)計(jì)中、長(zhǎng)期碳纖維在航天航空領(lǐng)域仍會(huì)有一定增長(zhǎng)。表237 20012005年美國(guó)空軍對(duì)碳纖維的需求量機(jī)型碳纖維需求量/kg合計(jì)200020012002200320042005B12252252252252252251350B22252252252252252251350C1792,00092,00099,000106,00071,00057,000517,000JASSM008,72011,48028,69041,31090,200UCAV002,45003,6703,6709,790F16(US)530530007907902,640F16(FMS)3,1603,1606,3206,3205,5205,52030,000F2221,42030,60039,78070,38082,62097,920342,720F117454545454545270合計(jì)117,605126,785156,765194,675192,785206,705995,320據(jù)統(tǒng)計(jì)，2001年航空航天領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求為2690 t，200年和2003年對(duì)碳纖維的需求量有所減少，2002年約減少20%，2003年則減少約9 %。2003年以后航空航天領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，2006年與2001年相比將增長(zhǎng)約40 %，2008年將增長(zhǎng)約76 %，到2010年和2001年相比預(yù)計(jì)增長(zhǎng)超過(guò)100%。(見(jiàn)表238)表238 20012010年世界碳纖維在航空航天領(lǐng)域的需求與預(yù)測(cè) t年份2001200220032004200520062007200820092010需求量2690214024572741321537754170474152015389增幅/%0 體育休閑用品文體用品領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求，20032006年的年均增長(zhǎng)率為42%，至2009年以后三年中，預(yù)計(jì)年均增速為46%。2003年和2004年世界碳纖維總消耗量分別為19210 t和20680 t，而用于體育休閑用品的碳纖維都超過(guò)5000 t，占世界碳纖維總消耗量的25%左右。體育用品使用碳纖維絕對(duì)數(shù)量仍在增加，根據(jù)美國(guó)體育用品制造商協(xié)會(huì)的最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，美國(guó)市場(chǎng)體育用品設(shè)備銷(xiāo)售在2006 年總額約250 億美元，這還不包括鞋子、機(jī)動(dòng)車(chē)輛和舉重器材。大量使用碳纖維復(fù)合材料的產(chǎn)品是高爾夫球槽、球拍、雪橇、滑雪板、曲棍球棒、釣魚(yú)竿和自行車(chē)。生產(chǎn)上述7 種產(chǎn)品，制造商在2006 年的復(fù)合產(chǎn)品消費(fèi)量估計(jì)為6710 噸左右。按此計(jì)算，2006年體育用品制造業(yè)所用的碳纖維占全球消費(fèi)量的24%左右。但是，同過(guò)去相比，體育用品的碳纖維使用量占全球使用量的比例在逐漸降低，2004 年體育用品碳纖維用量占了大約31%。不過(guò)，體育用品使用碳纖維的絕對(duì)數(shù)仍在增加，在未來(lái)幾年內(nèi)，%，到2009 年或2010 年，使用量將有可能超過(guò)唱片業(yè)的水平。據(jù)估計(jì)，全球每年的高爾夫球棒的產(chǎn)量為3400萬(wàn)付，主要產(chǎn)自美國(guó)、中國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣??；全球碳纖維釣魚(yú)竿的產(chǎn)量每年約2000萬(wàn)付；網(wǎng)球拍框架的市場(chǎng)容量約為每年600萬(wàn)付。碳纖維在其他體育項(xiàng)目的應(yīng)用還包括冰球棍、劃船、賽艇、沖浪器械等。 (1) 自行車(chē)自行車(chē)是人們?nèi)粘Ｉ畹谋仨氂闷?。目前，全球的自行?chē)中，高級(jí)自行車(chē)和特別用途登山車(chē)約占5%，成為CFRP民用的一個(gè)重要方面。高級(jí)自行車(chē)的車(chē)構(gòu)架、前叉部件、車(chē)輪、曲軸、以及座位支架等均可使用CFRP材料，比例可達(dá)30%～40%。CFRP賦予了車(chē)體良好的剛性和減震性能，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)化。Trek公司的一款SSL型自行車(chē)采用克重為55g/m2的碳纖維制品制成的車(chē)架重量?jī)H為950g；法國(guó)Salomen SA 采用100%CFRP材料加工自行車(chē)輪，生產(chǎn)周期短，制造成本低。表239為全球不同領(lǐng)域?qū)μ祭w維需求的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)，到2010年全球在自行車(chē)領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求量推測(cè)為1183噸。表239 日本東麗(TORAYCA)對(duì)全球自行車(chē)領(lǐng)域的碳纖維用量統(tǒng)計(jì)與預(yù)測(cè)年份20062007200820092010201120122015預(yù)測(cè)用量(噸)75585996610771183129714081686實(shí)際用量(噸)691819該公司用量(噸)113869(2) 游艇CFRP材料已進(jìn)入商用船只制造業(yè)，在救生艇、巡邏艇及休閑游艇等方面吸引了眾多消費(fèi)者的注意。使用CFRP可降低艇體重量，延長(zhǎng)使用壽命，節(jié)約能源，降低游艇的運(yùn)營(yíng)成本。一艘用鋁作為結(jié)構(gòu)材料、質(zhì)量為18噸的游艇，改用碳纖維復(fù)合材料可減輕9噸，再加上動(dòng)力系統(tǒng)質(zhì)量的減輕，與鋁材相比整體可減重11噸，這可大大提高航海項(xiàng)目的安全性和可操作性。大型港口內(nèi)的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)中，選擇使用CFRP巡邏艇可降低船體重量，提高船的可操作性，在挪威港口運(yùn)營(yíng)中CFRP客運(yùn)船已投入商業(yè)化運(yùn)作。德國(guó)CENTA Antriebe kirschey 公司采用由碳纖維管材料制成的軸系聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)軸，能夠輕而易舉地達(dá)到減輕傳動(dòng)部件重量的目的，其主要優(yōu)點(diǎn)：明顯地減輕了驅(qū)動(dòng)軸的重量—與堅(jiān)硬的鋼質(zhì)軸相比較，碳纖維軸的重量明顯地減輕了約70%，這其中包括復(fù)合管端部必要的金屬部件，其實(shí)僅碳纖維管本身的重量的確很輕；臨界速度高，由于轉(zhuǎn)速是設(shè)定的，故使用碳纖維軸的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在長(zhǎng)的推進(jìn)軸系上。長(zhǎng)軸系上通常不需要布置軸承，至少減少了軸承的數(shù)量，這樣就降低了成本，減輕了軸系，減少了部件，而且還節(jié)省了軸承支撐件的成本以及減輕了重量；長(zhǎng)壽命、低噪聲、無(wú)腐蝕、無(wú)磨擦、免維修、不導(dǎo)電、無(wú)磁性。自1996年以來(lái)，已經(jīng)交付了近100根碳纖維軸用于船舶推進(jìn)系統(tǒng)，絕大多數(shù)都用在高速渡輪上，但有些也用于軍船、巡邏艇、豪華游艇、賽艇、挖泥船和泵站上。 汽車(chē)工業(yè)汽車(chē)零部件輕量化，小型化已成為未來(lái)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的重要課題。汽車(chē)輕量化使得汽車(chē)油耗降低，大大降低了汽車(chē)的使用成本，也使總的能耗大大降低了。據(jù)資料