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攻入“无人区”,中国化纤业勇探新方向

作者: 来源: 日期:2018-4-15 16:20:26 人气:2205
华为公司总裁任正非在今年全国科技立异大会上的一段话,发人深省:“华为正在本行业逐步攻入无人区,处在无人领航、无既定的规则、无人跟随的困境。”恰是因为认定“重大立异是无人区的生存法则”,任正非遗憾,“没有实践突破,没有手艺突破,没有大量的手艺积累,是不能够产生爆发性立异的。华为随着人跑的‘机会主义’高速度,会逐步慢下来,创立引导实践的责任已经到来。”
  化纤业也面临着同样的问题。中国纺织产业联合会副会长、中国化学纤维产业协会会长端小平曾经在接受采访时谈到:“化纤行业仿佛已经进入了‘无人区’的状态,落空了学习的对象,这种状况下,需要全世界来配合发展。中国作为化纤大国,有责任也有义务扛起研发大旗,进行研发投入,增进全球化纤业的发展。”中国是世界化纤大国,占据全球化纤产量的70%,是唯一拥有一切化纤种类的国家,而且中国化纤的整体水平已经有较大提升,尤其是在常规领域,以及高性能纤维和差别化纤维方面,中国已处于抢先地位。当前中国化纤的发展侧重点,代表着全球化纤业未来的前进方向。
  大种类进入微利时代
  高值化功能化是方向
  2015年,中国化纤产量达到4831万吨,化纤占纺织纤维加工量的比重由2010年的70%提高到了84.1%,对增进中国经济可持续发展起着重要的支撑作用。可是,新常态下的中国化纤面临着阶段性产能过剩的状态。据有关数据统计,2015年我国合纤产能增速放缓至4.5%,全球纤维加工量预计年均增长速度2.8%~3.0%。特别是大种类通用合成纤维已经进入“微利”时代,PET、PA纤维种类开发基本以跟踪与仿造为主,制约了纺织及相关产业可持续发展。
  可是,从需求来看,未来纤维的增量仍需要依靠大种类通用合成纤维。据相关数据显示,联合国预计2020年全球人口77.6亿,净增4.1亿,年均增长1.09%;2020~2030年间还将净增7.4亿人,年均增长0.9%。随着人口的增长,纤维消费量也将相应持续增长。“‘十三五’末,全球人均纤维消费量将超12.5千克/人,比2015年提高0.6千克/人,全球纤维总消费量将接近亿吨。这其中,合成纤维将是体现纺织纤维需求增长的主力。”中国石油化工集团公司经济手艺研究院优化咨询中心副主任骆红静分析。
  东华大学材料科学与工程学院院长朱美芳也以为,未来,涤纶产能及需求占国内合纤总量的比重将持续保持在88%左右,锦纶产能及需求增速达9%及12%,占合纤总量的比重提高至6%左右。
  那么在微弱的需求下,处于微利时代的大种类合成纤维应如何发展?“行业急需依托大容量工程基础,增进常规产品优质化,提升产品附加值,实现通用纤维高品质多重功能化。”朱美芳提出,未来,纤维成分应由单一向复合、简单向多重构筑发展,纤维功能研究应由被动适应向主动立异设计发展,同时加强基础研究,为产品研发注入原动力,支持原创枢纽手艺开发,加大多学科手艺的交叉与融合。
  可喜的是,行业目前已经开始了相关研究。由中国纺织科学研究院牵头的产学研紧密合作的原液着色纤维产业链协同立异体系,将以聚酯纤维、聚酰胺纤维和再生纤维素纤维为重点,突破全产业链各环节的枢纽核心手艺,助力行业实现快速、良性发展。
  企业层面也在不断进行立异研发,并取得了良好的成绩。福建锦江科技有限公司副总裁陈飞介绍,目前,锦江科技依靠公司独有的核心手艺开发出了多孔细旦纤维、原液着色纤维和功能性系列纤维三大高品质锦纶产品,市场反馈效果非常好。“随着社会不断向前发展,人们的物质生活需求在不断提高。未来,锦纶纤维的发展势必朝功能化、高端化的方向发展。”陈飞说,未来,锦江科技将研发快热锦纶纤维、高伸缩锦纶纤维、导电锦纶纤维等高端产品。
  中国化学纤维产业协会锦纶分会会长、广东新会美达锦纶股份有限公司副总司理何卓胜也提出,当前锦纶主要原料己内酰胺生产工艺已取得突破,大容量锦纶6聚合装置及工艺有了进一步提升,纺丝国产装备也与进口装备融合,未来,锦纶应在产品结构上进一步优化。他分析,与发达国家相比,我国工塑、产业用丝比重偏低,种类结构仍有很大优化空间,而且在国平易近支出提高和消费理念转变的影响下,汽车产业用纤维、装饰用纤维发展潜力较大。
  高性能纤维潜力无限
  高效率低成本是发展重点
  碳纤维等高性能纤维是航空、航天、国防建设、经济建设和科技前进等领域不可或缺的主要战略物资,也是低碳经济中轻量化的核心手艺之一。近年来在国家相关政策的推动下,我国碳纤维行业快速发展,工艺手艺不断优化,生产装备不断提升,应用领域不断拓展,成功解决了“从无到有”的问题。
  相关数据表明,2015年全球PAN基碳纤维的总用量约为6万吨,航空、产业和运动/休闲三大行业分别占据了22%、62%和16%。有专家预计到2020年,碳纤维需求量将达到10万吨,其中72%将会应用于汽车行业和风电行业。“虽然碳纤维产业面临着巨大机遇,但生产成本过高却是阻碍其行业发展的瓶颈之一。”全国特种合成纤维信息中心主任罗益锋指出。
  目前,国际国内碳纤维研究部门正不断致力于研发低成本化手艺。美国橡树园国家实验室2001年开始研究制备低成本碳纤维,2016年发罢休艺许可,其“大丝束腈纶+微波等离子碳化”手艺可使成本降低50%;日本的“PAN芳环化+微波等离子体碳化”手艺,可使生产效率提高10倍;东京大学联合日本产业手艺综合研究所、东丽、帝人、东邦特耐克丝(帝人集团)、三菱丽阳配合开发了一种新的碳纤维制造手艺,可把制造碳纤维所必需的能量及二氧化碳排放量减少约一半。
  国内方面,东华大学研究的“PAN芳环化+熔体或干喷湿纺+快速氧化”手艺,已获美国授权发明专利2件、日本授权发明专利5件、中国申请发明专利3件。目前,该手艺正处于中试阶段。山东大学碳纤维研究中心也正联合军工产品生产单位、纤维及复合材料生产企业,从制备手艺、应用手艺、回收手艺等方面展开碳纤维低成本规模化的生产研究。
  可以看出,碳纤维与碳纤维复合材料的研发和产业化已进入重大立异期,在未来5~10年间,将迎来大发展的鼎盛期间。同时,随着生产成本的不断下降和低成本回收再生手艺的发展,其市场应用将逐步趋于提高,成为新型大宗产品。
  新产业革命下
  绿色与智能成主潮流
  现今世界正处于以互联网、新能源、新材料、生物手艺,以及绿色、智能和可持续为特征的新科技革命和第三次产业革命重合期,全球化、数字化、智能化、绿色化、精细化、定制化等使得科技立异与企业经济发展的关系比以往任何时候都更加直接和密切。纵观先进制造手艺的演进趋向,“绿色”和“智能”将成为主要的发展潮流。这给化纤产业的产业形态、生产方法、商业模式等带来深刻的影响。
  目前,化纤行业正着力促进绿色设计、绿色材料、绿色制造和轮回发展,并于今年3月发布了“绿色纤维”LOGO标识,而且已有8家企业获得“绿色纤维”认证。端小平强调,“绿色纤维”认证并不是一项评比,而是对先进、绿色、安全、环保产品的一种认定。
  江苏盛虹科技股份有限公司就是获得“绿色纤维”认证的企业之一,公司总工程师梅锋介绍, 盛虹致力于自主立异、大力促进科技立异工程,分别攻克了生物基PTT纤维各个枢纽环节的手艺难关,形成PDO原料生产、PTT聚合、PTT纺丝、PTT面料印染手艺的产业化一条龙。近日,盛虹“年产6万吨熔体直纺生物基PTT差别化纤维项目”正式奠基,进一步巩固了企业在生物基PTT纤维产业中的优势。
  近年来,粘胶纤维行业通过采用新型适用手艺,在行业的节能降耗、三废治理等方面均有较大程度的提升。但随着环境治理成本的高企,粘胶纤维行业的环保压力越来越大。中国化学纤维产业协会纤维素纤维分会秘书长田克指出,“十三五”期间,行业将重点推广绿色制浆工程化手艺,采用新工艺对制浆企业升级改造,采用纸改浆手艺和秸秆综合利用手艺实现资本有效利用。同时鼓励建设稳定、可持续发展的竹浆、麻浆基地,开发高效、环保、低成本的清洁制浆手艺装备。
  北京打扮学院副教授龚也以为,在新的环保形势下,粘胶纤维行业需转变环保理念,环保标准只是底线,而核心和目标是改进环境质量。“行业未来发展应从泉源削减、过程掌握和末端治理全过程寻找手艺突破。”龚说。
  智能制造也是行业的发展方向之一。北京宇田相变储能科技有限公司总司理杜兔平介绍,公司研究出一种能双向调节温度的相变材料,并把它植入到纤维中,最终使衣服能“知冷知热”。“目前,这项高科技已经在粘胶、丙纶和腈纶等纤维上实现了突破,在一切功能性穿戴中,智能双向调温穿戴具有双向调温功能,是既能升温也能降温的手艺产品。这种产品革命性地改变了纺织品只能单一保暖或单一致凉的传统印象。”杜兔平介绍。
  提升行业“智育”因子
  时尚化品牌化成本性标注
  如果说“科技”是转型提升必须经历的“智育”课,那么,“时尚”则是提升文化自信力而必须完成的“美育”课。时尚所蕴藏的特征与内涵,是中国纺织产业未来谋求国际竞争力的集中体现和制高点之一。未来,纺织打扮行业要逐步剥离“微利行业、汗水经济、劳动密集型、低附加值制造业”这些传统的印象标签,实现自身的“产业再定位”。时尚产业,必须成为纺织打扮行业未来发展的本性标注;时尚经济,必然成为增加时代魅力的行业手刺,也注定成为提升行业地位、关注度、话语权的必要通路。
  化纤行业早在2012年就已经开始走上了时尚路线,推出了“中国纤维流行趋向”,展示纤维对于打扮、对于时尚的引领作用和重要影响,以及来自纺织泉源的立异力量。通过中国纤维流行趋向战略研究与发布的引领,我国化纤企业加大了差异化、高附加产品开发力度,研发投入不断提高,企业平均研发投资比例从2011年的2.5%提高到2015 年的3.8%。五年来,以盛虹集团为代表的参与企业在下游客户中的影响力和品牌价值持续提升,实现了名利双收。
  时尚离不开创意设计的支撑。中国著名古装设计师武学凯说,中国化纤已经很强了,可是在这个苹果取代诺基亚、数码取代柯达的颠覆时代,中国化纤更需要把科技的力量与时尚和传播的力量结合起来,让立异更具市场价值。
  随着消费者对产品需求的愈加多元化,柔性化制造也成为行业未来发展方向之一。东华大学研究院副院长王华平指出,未来,行业在提升产品开发能力方面,应建立在线增加系统,突破规模化与差别化瓶颈,提高新产品开发效率,提升利润率水平;在降低能耗方面,应建立工艺、装备、原料等大数据在线品质管控系统,提高企业质量管理水平,降低企业能耗;在提高品质方面,应建立工艺智能设计和工艺仿真优化系统、提高差别化功能性新种类品质,提高产品附加值;在引领市场方面,应提供新材料新产品,提供定制化产品,满意客户本性化需求。
  当前,科技以人为本、人文与科技融合已成为后产业时代的主题,消费者越来越注重产品的文化品位和艺术性,化纤应用产品也必须将立异与时代文化中追求时尚、潮流、个位、品味等社会心理结合在一起,这样才能开发出突破性的产品,直接打动消费者。