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攻入“無人區”,中國化纖業勇探新方向

作者: 來源: 日期:2018-4-15 16:20:26 人氣:1393
華為公司總裁任正非在今年全國科技創新大會上的一段話,發人深省:“華為正在本行業逐步攻入無人區,處在無人領航、無既定的規則、無人跟隨的困境。”正是因為認定“重大創新是無人區的生存法則”,任正非遺憾,“沒有理論突破,沒有技術突破,沒有大量的技術積累,是不可能產生爆發性創新的。華為跟著人跑的‘機會主義’高速度,會逐步慢下來,創立引導理論的責任已經到來。”
  化纖業也面臨著同樣的問題。中國紡織工業聯合會副會長、中國化學纖維工業協會會長端小平曾經在接受采訪時談到:“化纖行業似乎已經進入了‘無人區’的狀態,失去了學習的對象,這種情況下,需要全世界來共同發展。中國作為化纖大國,有責任也有義務扛起研發大旗,進行研發投入,促進全球化纖業的發展。”中國是世界化纖大國,占據全球化纖產量的70%,是唯一擁有所有化纖品種的國家,而且中國化纖的整體水平已經有較大提升,尤其是在常規領域,以及高性能纖維和差別化纖維方面,中國已處于領先地位。當前中國化纖的發展側重點,代表著全球化纖業未來的前進方向。
  大品種進入微利時代
  高值化功能化是方向
  2015年,中國化纖產量達到4831萬噸,化纖占紡織纖維加工量的比重由2010年的70%提高到了84.1%,對促進中國經濟可持續發展起著重要的支撐作用。但是,新常態下的中國化纖面臨著階段性產能過剩的狀態。據有關數據統計,2015年我國合纖產能增速放緩至4.5%,全球纖維加工量預計年均增長速度2.8%~3.0%。特別是大品種通用合成纖維已經進入“微利”時代,PET、PA纖維品種開發基本以跟蹤與仿制為主,制約了紡織及相關產業可持續發展。
  但是,從需求來看,未來纖維的增量仍需要依靠大品種通用合成纖維。據相關數據顯示,聯合國預計2020年全球人口77.6億,凈增4.1億,年均增長1.09%;2020~2030年間還將凈增7.4億人,年均增長0.9%。隨著人口的增長,纖維消費量也將相應持續增長。“‘十三五’末,全球人均纖維消費量將超12.5公斤/人,比2015年提高0.6公斤/人,全球纖維總消費量將接近億噸。這其中,合成纖維將是體現紡織纖維需求增長的主力。”中國石油化工集團公司經濟技術研究院優化咨詢中心副主任駱紅靜分析。
  東華大學材料科學與工程學院院長朱美芳也認為,未來,滌綸產能及需求占國內合纖總量的比重將持續保持在88%左右,錦綸產能及需求增速達9%及12%,占合纖總量的比重提高至6%左右。
  那么在強勁的需求下,處于微利時代的大品種合成纖維應如何發展?“行業急需依托大容量工程基礎,促進常規產品優質化,提升產品附加值,實現通用纖維高品質多重功能化。”朱美芳提出,未來,纖維成分應由單一向復合、簡單向多重構筑發展,纖維功能研究應由被動適應向主動創新設計發展,同時加強基礎研究,為產品研發注入原動力,支持原創關鍵技術開發,加大多學科技術的交叉與融合。
  可喜的是,行業目前已經開始了相關研究。由中國紡織科學研究院牽頭的產學研緊密合作的原液著色纖維產業鏈協同創新體系,將以聚酯纖維、聚酰胺纖維和再生纖維素纖維為重點,突破全產業鏈各環節的關鍵核心技術,助力行業實現快速、良性發展。
  企業層面也在不斷進行創新研發,并取得了良好的成績。福建錦江科技有限公司副總裁陳飛介紹,目前,錦江科技依靠公司獨有的核心技術開發出了多孔細旦纖維、原液著色纖維和功能性系列纖維三大高品質錦綸產品,市場反饋效果非常好。“隨著社會不斷向前發展,人們的物質生活需求在不斷提高。未來,錦綸纖維的發展勢必朝功能化、高端化的方向發展。”陳飛說,未來,錦江科技將研發快熱錦綸纖維、高伸縮錦綸纖維、導電錦綸纖維等高端產品。
  中國化學纖維工業協會錦綸分會會長、廣東新會美達錦綸股份有限公司副總經理何卓勝也提出,當前錦綸主要原料己內酰胺生產工藝已取得突破,大容量錦綸6聚合裝置及工藝有了進一步提升,紡絲國產設備也與進口設備融合,未來,錦綸應在產品結構上進一步優化。他分析,與發達國家相比,我國工塑、產業用絲比重偏低,品種結構仍有很大優化空間,而且在國民收入提高和消費理念轉變的影響下,汽車產業用纖維、裝飾用纖維發展潛力較大。
  高性能纖維潛力無限
  高效率低成本是發展重點
  碳纖維等高性能纖維是航空、航天、國防建設、經濟建設和科技進步等領域不可或缺的主要戰略物資,也是低碳經濟中輕量化的核心技術之一。近年來在國家相關政策的推動下,我國碳纖維行業快速發展,工藝技術不斷優化,生產裝備不斷提升,應用領域不斷拓展,成功解決了“從無到有”的問題。
  相關數據表明,2015年全球PAN基碳纖維的總用量約為6萬噸,航空、工業和運動/休閑三大行業分別占據了22%、62%和16%。有專家預計到2020年,碳纖維需求量將達到10萬噸,其中72%將會應用于汽車行業和風電行業。“雖然碳纖維產業面臨著巨大機遇,但生產成本過高卻是阻礙其行業發展的瓶頸之一。”全國特種合成纖維信息中心主任羅益鋒指出。
  目前,國際國內碳纖維研究部門正不斷致力于研發低成本化技術。美國橡樹園國家實驗室2001年開始研究制備低成本碳纖維,2016年發放技術許可,其“大絲束腈綸+微波等離子碳化”技術可使成本降低50%;日本的“PAN芳環化+微波等離子體碳化”技術,可使生產效率提高10倍;東京大學聯合日本產業技術綜合研究所、東麗、帝人、東邦特耐克絲(帝人集團)、三菱麗陽共同開發了一種新的碳纖維制造技術,可把制造碳纖維所必需的能量及二氧化碳排放量減少約一半。
  國內方面,東華大學研究的“PAN芳環化+熔體或干噴濕紡+快速氧化”技術,已獲美國授權發明專利2件、日本授權發明專利5件、中國申請發明專利3件。目前,該技術正處于中試階段。山東大學碳纖維研究中心也正聯合軍工產品生產單位、纖維及復合材料生產企業,從制備技術、應用技術、回收技術等方面展開碳纖維低成本規模化的生產研究。
  可以看出,碳纖維與碳纖維復合材料的研發和產業化已進入重大創新期,在未來5~10年間,將迎來大發展的鼎盛時期。同時,隨著生產成本的不斷下降和低成本回收再生技術的發展,其市場應用將逐步趨于普及,成為新型大宗產品。
  新工業革命下
  綠色與智能成主潮流
  當今世界正處于以互聯網、新能源、新材料、生物技術,以及綠色、智能和可持續為特征的新科技革命和第三次工業革命重合期,全球化、數字化、智能化、綠色化、精細化、定制化等使得科技創新與企業經濟發展的關系比以往任何時候都更加直接和密切。縱觀先進制造技術的演進趨勢,“綠色”和“智能”將成為主要的發展潮流。這給化纖工業的產業形態、生產方式、商業模式等帶來深刻的影響。
  目前,化纖行業正著力推進綠色設計、綠色材料、綠色制造和循環發展,并于今年3月發布了“綠色纖維”LOGO標識,而且已有8家企業獲得“綠色纖維”認證。端小平強調,“綠色纖維”認證并不是一項評比,而是對先進、綠色、安全、環保產品的一種認定。
  江蘇盛虹科技股份有限公司就是獲得“綠色纖維”認證的企業之一,公司總工程師梅鋒介紹, 盛虹致力于自主創新、大力推進科技創新工程,分別攻克了生物基PTT纖維各個關鍵環節的技術難關,形成PDO原料生產、PTT聚合、PTT紡絲、PTT面料印染技術的產業化一條龍。近日,盛虹“年產6萬噸熔體直紡生物基PTT差別化纖維項目”正式奠基,進一步鞏固了企業在生物基PTT纖維產業中的優勢。
  近年來,粘膠纖維行業通過采用新型實用技術,在行業的節能降耗、三廢治理等方面均有較大程度的提升。但隨著環境治理成本的高企,粘膠纖維行業的環保壓力越來越大。中國化學纖維工業協會纖維素纖維分會秘書長田克指出,“十三五”期間,行業將重點推廣綠色制漿工程化技術,采用新工藝對制漿企業升級改造,采用紙改漿技術和秸稈綜合利用技術實現資源有效利用。同時鼓勵建設穩定、可持續發展的竹漿、麻漿基地,開發高效、環保、低成本的清潔制漿技術裝備。
  北京服裝學院副教授龔也認為,在新的環保形勢下,粘膠纖維行業需轉變環保理念,環保標準只是底線,而核心和目的是改善環境質量。“行業未來發展應從源頭削減、過程控制和末端治理全過程尋找技術突破。”龔說。
  智能制造也是行業的發展方向之一。北京宇田相變儲能科技有限公司總經理杜兔平介紹,公司研究出一種能雙向調節溫度的相變材料,并把它植入到纖維中,最終使衣服能“知冷知熱”。“目前,這項高科技已經在粘膠、丙綸和腈綸等纖維上實現了突破,在所有功能性穿戴中,智能雙向調溫穿戴具有雙向調溫功能,是既能升溫也能降溫的技術產品。這種產品革命性地改變了紡織品只能單一保暖或單一致涼的傳統印象。”杜兔平介紹。
  提升行業“智育”因子
  時尚化品牌化成個性標注
  如果說“科技”是轉型提升必須經歷的“智育”課,那么,“時尚”則是提升文化自信力而必須完成的“美育”課。時尚所蘊藏的特征與內涵,是中國紡織工業未來謀求國際競爭力的集中體現和制高點之一。未來,紡織服裝行業要逐步剝離“微利行業、汗水經濟、勞動密集型、低附加值制造業”這些傳統的印象標簽,實現自身的“產業再定位”。時尚產業,必須成為紡織服裝行業未來發展的個性標注;時尚經濟,必然成為添加時代魅力的行業名片,也注定成為提升行業地位、關注度、話語權的必要通路。
  化纖行業早在2012年就已經開始走上了時尚路線,推出了“中國纖維流行趨勢”,展示纖維對于服裝、對于時尚的引領作用和重要影響,以及來自紡織源頭的創新力量。通過中國纖維流行趨勢戰略研究與發布的引領,我國化纖企業加大了差異化、高附加產品開發力度,研發投入不斷提高,企業平均研發投資比例從2011年的2.5%提高到2015 年的3.8%。五年來,以盛虹集團為代表的參與企業在下游客戶中的影響力和品牌價值持續提升,實現了名利雙收。
  時尚離不開創意設計的支撐。中國著名時裝設計師武學凱說,中國化纖已經很強了,但是在這個蘋果取代諾基亞、數碼取代柯達的顛覆時代,中國化纖更需要把科技的力量與時尚和傳播的力量結合起來,讓創新更具市場價值。
  隨著消費者對產品需求的愈加多元化,柔性化制造也成為行業未來發展方向之一。東華大學研究院副院長王華平指出,未來,行業在提升產品開發能力方面,應建立在線添加系統,突破規模化與差別化瓶頸,提高新產品開發效率,提升利潤率水平;在降低能耗方面,應建立工藝、裝備、原料等大數據在線品質管控系統,提高企業質量管理水平,降低企業能耗;在提高品質方面,應建立工藝智能設計和工藝仿真優化系統、提高差別化功能性新品種品質,提高產品附加值;在引領市場方面,應提供新材料新產品,提供定制化產品,滿足客戶個性化需求。
  當前,科技以人為本、人文與科技融合已成為后工業時代的主題,消費者越來越注重產品的文化品位和藝術性,化纖應用產品也必須將創新與時代文化中追求時尚、潮流、個位、品味等社會心理結合在一起,這樣才能開發出突破性的產品,直接打動消費者。