東麗發布2023-2025年戰略布局，起底碳纖維帝國發家史，竟與這8點緊密相關
圖片來源：東麗工業株式會社
近日，東麗工業株式會社（日本東京）發布了其 "中期管理計劃，AP-G 2025項目 "文件，概述了其2023-2025財政年度的企業戰略。在該文件中，東麗概述了其提供創新技術和先進材料的愿景，為包括可持續性在內的全球挑戰提供解決方案。在該公司2022年25.1億日元（190億美元）的收入中，其碳纖維復合材料業務排名第三，僅次于纖維與紡織品和高性能化學品，貢獻了2820億日元（20億美元）。
東麗碳纖維產能，圖片來源：東麗
據報道，東麗是世界領先的碳纖維制造商，通過在日本、法國、韓國、匈牙利、墨西哥和美國的工廠生產近5.8萬噸常規絲束和大絲束碳纖維。此外，據報道，東麗公司控制著全球聚丙烯腈（PAN）纖維市場50%以上的份額，而歷史上生產1磅碳纖維則需要超過2磅的PAN。
Toray還通過其Toray Advanced Composites（荷蘭Nijverdal和美國加利福尼亞州Morgan Hills）子公司銷售預浸料和熱塑性復合材料。
FCEV和壓力容器領域的增長
東麗指出，隨著可再生能源需求的增加，碳纖維在風力發電機葉片中的銷量強勁，但它也在開發一系列用于生產、運輸、儲存和使用氫氣作為燃料的材料。這些材料包括催化劑涂層膜（CCM），由于其高強度和低重量，傳統上使用碳纖維載體作為催化劑層。東麗于2023年3月17日宣布，將把其子公司Greenerity（德國巴伐利亞州阿爾澤瑙）的CCM產能增加三倍，增加第三家工廠，并擴大第二家工廠的產能。
通過Grennerity，東麗還生產用于氫動力燃料電池電動汽車（FCEV）燃料電池的膜電極組件（MEA），包括公交車、卡車、商用車和乘用車。MEA包括質子傳導聚合物電解質膜、催化劑層和氣體擴散層（GDL），它們由石墨化碳纖維基非織造布制成，稱為碳片、板或紙（CP）。在滿負荷運轉的情況下，Greenerity的第二家工廠將支持每年超過10000輛燃料電池汽車的生產。
壓力容器對碳纖維的需求不斷增長。圖片來源：東麗
東麗還指出，它為高壓氫氣罐提供高強度的碳纖維和襯里樹脂。事實上，東麗T700S標準模量纖維已經成為儲存壓縮氣體氫氣（CGH?）的IV型罐的基準，其標準壓力為350和700巴，用于FCEVs。東麗預計，到2025年，IV型儲罐對碳纖維的需求將增加42%，達到近40,000噸/年，包括壓縮天然氣（CNG）汽車的傳統市場和FCEVs的CGH?儲罐新市場。
CF復合材料收入和資本投資的增長
東麗預計其碳纖維復合材料業務的收入將從2022年的2820億日元（21億美元）增長到2025年的3700億日元（28億美元）。它將通過以下方式尋求保持其市場領導者地位：
(1) 抓住正在恢復的飛機需求。
(2) 通過提高工業應用的盈利能力，加強利潤結構。
(3) 在大規模資本投資的基礎上抓住不斷擴大的市場，擴大其在風力發電機葉片和燃料電池車輛（油箱和電極基板）的業務。
(4) 服務于移動性領域，如城市空中交通（UAM），預計未來需求會不斷增長。
(5) 提高碳纖維產品的質量。
碳纖維復合材料收入和資本投資的增長。圖片來源：東麗
東麗還將增加對碳纖維復合材料的資本投資，2022年的3年投資總額為740億日元（5.6億美元），但在截至2025年的3年期間將增加一倍以上，總額為1650億日元（12.5億美元）。
創造新材料，通過數字化降低成本
利用機器信息學和人工智能加速開發新材料。圖片來源：東麗
東麗2023-2025年戰略的另一個關鍵部分是通過推進東麗開發的機器信息學（MI）、人工智能（AI）和數字模擬技術，加速創造新材料并推動業務擴張。
2022年9月，東麗宣布了一項新的數字服務，利用人工智能預測物理性能數據，幫助客戶優化樹脂選擇，加快產品開發。2021年11月，東麗宣布它已開發出一種新的碳纖維增強聚合物（CFRP）復合材料，利用MI技術迅速實現了機械性能與阻燃性能的特殊組合，其特點是熱釋放率降低35%。該公司解釋說，MI是一種通過結合機器學習、理論密度、模擬和數據庫來簡化材料開發的技術。詳情：
“作為其數字轉型計劃的一部分，東麗利用數據和數字技術提高競爭力，在CFRP工程中部署了材料信息學，并建立了一種技術，通過利用逆向問題分析來根據所需的財產細化材料設計，從而快速開發材料。該公司使用了一個部署在聯合中的自組織地圖t東北大學的研究。自組織映射是一種分析技術，它使用無監督機器學習對高維數據進行聚類，并將其表示在低維映射中，以識別隱藏在高維數據中的基本結構。因此，通過少數實驗，東麗能夠從一系列材料組中確定合適的組合，以實現所需的財產……成功地設計出CFRP的基體樹脂，并快速開發出預浸料（CFRP的中間材料）。”
在AP-G 2025戰略中，東麗的目標是利用這些數字技術來提高其價值創造能力和競爭力，重點是：
新材料和服務創造
- 推進和發展模擬和信息技術。
- 結合材料分析、成型/化工分析和模擬技術。
降低制造成本，提高質量
- 使用先進的過程監控和數據分析提高生產效率。
- 利用生產計劃模擬提高供應鏈管理水平。
眾所周知，日本碳纖維產業全球領先。日本東麗、東邦、三菱麗陽等巨頭基本壟斷了全球碳纖維技術。其中，東麗占據全球碳纖維市場三成份額，地位舉足輕重。今天，小編就帶大家深入了解一下世界頭號碳纖維生產商——日本東麗。
01
日本東麗發展歷程
19世紀末，碳纖維走進了人們的視野。托馬斯·愛迪生和約瑟夫·斯旺將木棉和竹燃燒后制成的碳纖維作為燈絲，從而發明了電燈。但隨著鎢燈絲的出現，碳纖維淡出了人們的視野。
20世紀50年代，美國尋找一種耐燒蝕材料用于航天飛機，耐高溫、強度高的碳纖維再次進入人們的視野。美國聯合碳化物公司開始用粘膠絲作為前驅體生產碳纖維。與此同時，日本大阪工業研究所的近藤昭男也在進行碳纖維的研究。近藤昭男使用聚丙烯腈（PAN）作為前驅體制造碳纖維。研究結果顯示，PAN前驅體制造的碳纖維強度和模量遠遠高于粘膠基。
1959年，近藤昭男將碳纖維的研究結果申請了專利。之后，他又將這項技術授權給日本東麗公司。
碳纖維因強度高、重量輕的特點，早期主要的市場定位一直是航空領域。而歐洲和美國的碳纖維廠商已經將航空領域市場占領，美國的碳纖維出口量大，幾乎沒有日本公司的立足之地。就在所有人的目光都在美國航空業和軍工市場時，日本企業的碳纖維瞄向了體育休閑用品市場。
1972年，來自美國的弗拉德發現使用碳纖維球桿可以將高爾夫球擊出比鐵桿多30碼的距離。碳纖維球桿備受日本球手的歡迎，之后碳纖維的應用迅速擴展到網球拍、滑雪桿和其他體育用品領域。
東麗公司以生產合成纖維起家，其中就包括用于生產碳纖維的PAN原絲。
20世紀60年代，東麗在獲取近藤昭男的專利技術后開始研究碳纖維，并于1971年建成了一個小型試驗工廠，當年即實現碳纖維Toraca T300的量產。
1974年Toraca市場部建立。東麗的第一款碳纖維產品是釣魚竿。體育用品市場上的成功帶來了東麗碳纖維業務的爆發，東麗公司的市場份額開始擴大。
雖然有釣魚竿或者高爾夫球桿等的市場需求，但東麗一直沒有實現盈利。東麗在碳纖維事業上花了超過1400億日元從事研究開發，一直都處于虧損狀態。實際上，美國杜邦和德國巴斯夫等也曾經想要開發碳纖維，但因為虧損的緣故，都沒有堅持下來。東麗雖然犧牲了短期的收益，但是培育出了他人無法企及的業績。
1970年，東麗與美國聯合碳化物公司簽署合作協議，獲得美國聯合碳化物公司的碳化技術，美國聯合碳化物公司則代理東麗的碳纖維產品，T300成為美國最暢銷的碳纖維。合作到期后，東麗已成為美國碳纖維市場的霸主。
1975年，東麗的碳纖維應用在波音737的次承力部件。自此，東麗與波音兩家公司開始了長期合作。1990年，一種新的高強高模碳纖維預浸料在波音777飛機的主承力部件上獲得應用。同時，東麗公司還獲得了歐洲空客公司的認可。法國政府在1982年建立起自己的碳纖維工廠Soficar，東麗擁有其35%的股份。1987年，東麗的T300獲準在空客A320主承力部件中應用。
20世紀80年代末期，Toraca碳纖維利潤達到頂峰。隨著日本經濟在90年代陷入蕭條，Toraca碳纖維銷售也一落千丈，1993年碳纖維業務差點被賣出去。但是東麗公司沒有動搖。他們改變策略，直接投資設立工廠，來加強與波音的合作。
幾番寒冬過后，東麗和它的碳纖維迎來了明媚的春天。
從20世紀90年代中期，世界碳纖維的消費量以每年15%的速率增長。波音和空客相繼推出787和A350，新機型均采用碳纖維復合材料作為主承力部件，碳纖維復合材料用量達到50%。
隨著產能的釋放，碳纖維價格下降，出現了包括風力發電和汽車改裝在內的新興市場。
2011年，東麗與戴姆勒公司合資建廠來生產碳纖維部件，當年便進入了穩定的盈利期。
如今，東麗已成為世界第一大碳纖維生產商，牢牢掌控著世界高端碳纖維需求的市場份額。
02
成功絕非偶然
在意識到碳纖維未來巨大市場潛力后，東麗選定了碳纖維事業，之后不管有多困難，都鐵了心咬咬牙堅持下來，一直走到今天成為碳纖維的霸主。
10年復10年，東麗何以堅持？
開發出一種商業化材料無疑需要一定的時間甚至是漫長的時間。例如，東麗從1961年開始研究碳纖維，并在10年后，完成了量產的制造設備并實現商業化，可以說從“0”到“1”已經實現。
然而市場并沒有預想的那么美，昂貴的制造成本，導致銷售根本就是一件困難事情。如何從“1”到“100”成為碳纖維產業最初的共同問題，海外許多化學公司都紛紛取消了碳纖維的開發或減少了研發投入，其中也包括美國杜邦和德國巴斯夫等大企業。
東麗幾代社長卻都選擇了犧牲短期的收益，不斷地投入與開展相關工作，并開發出了釣魚竿和高爾夫球桿應用業務，同時長期開拓碳纖維在航空業中的應用。如今這些纖維已在波音787等各種飛機上廣泛使用，同時汽車領域以及新型家電領域，也都開始應用起來。東麗的碳纖維事業從連續虧損，并消耗千億科研經費，到訂單金額萬億計算，花費了近50年時間。
這種發現材料價值的能力以及堅持到底的強烈意志是東麗的研發優勢，也是真正的創新得以誕生的背景因素。此外，無論經濟形勢如何跌宕起伏，企業的管理層都會不斷地進行研發投入，許多年以來東麗的研發支出占銷售百分比一直未出現重大變化。這也就給予研究人員充分的優良環境，專心耕耘的信心。
為何東麗獨具慧眼？
1970年，東麗與聯合碳化物公司簽署合作協議，獲得聯合碳化物公司的碳化技術。聯合碳化物公司代理東麗的碳纖維產品，T300成為美國最暢銷的碳纖維。合作到期后，東麗開始自由在美國銷售碳纖維。而到了1975年，東麗的碳纖維開始應用在波音737的次承力部件，意味著東麗與波音也早早的開始長期合作。1990年，一種新的高強高模碳纖維預浸料在波音777飛機的主承力部件上獲得應用。
同時，東麗公司還獲得了歐洲空客公司的認可。法國政府在1982年建立起自己的碳纖維工廠Soficar，東麗擁有其35%的股份。1987年，東麗的T300獲準在空客A320主承力部件中應用。在20世紀80年代末期，Toraca碳纖維利潤達到頂峰。之后 “失去的十年” 蕭條到來，Toraca 碳纖維銷售一落千丈。1993年碳纖維業務差點被賣出去。
從20世紀90年代中期，世界碳纖維的消費量每年15%的速率增長。東麗集團改變策略，直接投資設立工廠，以加強與波音公司的聯系以及合作。預浸料工廠就設在美國華盛頓州西部港口塔科馬港，碳纖維工廠設在阿拉巴馬州的迪凱特。如今波音787，整體結構材料的一半左右，將使用碳纖維強化樹脂；從而實現機體的輕量化，大約可以節約20%的燃油消耗。
回望過去，似乎東麗在選擇與波音合作的時候開始，就已經預見了碳纖維新材料可以帶來的節能低碳效果并在航空領域大展身手。而到2014年僅與波音一家的訂單金額，就高達1萬億日元。
隨著產能的釋放，碳纖維價格下降刺激了消費需求，隨后出現新興市場包括風力發電和汽車改裝。2011年，東麗與戴姆勒公司建合資工廠來生產碳纖維部件，并且進入了穩定的盈利期。
不斷創新的東麗，擁有強大組織力量
東麗技術研發的另一大特色是通過不同領域和文化的密切融合來創造新價值。東麗已經將其所有的研發職能集中在 “技術中心” 這樣一個組織中。通過使許多領域的專家匯聚在這個統一的研發組織內，同時也能使公司積極利用許多領域的技術和知識來解決單個業務領域中的問題，從而展現出強大的綜合實力。
而東麗的核心技術是什么呢？
東麗集團是一家綜合性化工集團企業，在全球26個國家和地區進行著事業運作。東麗集團將納米技術融入其事業領域之中，并將有機合成化學，高分子化學和生物技術作為其核心技術。
除了作為東麗之根基的纖維及紡織品，塑料及化成品事業之外，東麗同時推進著其他全球重要事業領域，諸如IT相關產品，碳纖維復合材料， 醫藥和醫療產品，環境與工程包括水處理等事業的發展。
東麗幾年來正在通過 “技術中心”，進行技術整合，并期待實現 “綠色創新” 和 “生命創新” （東麗近幾年專注的領域）；同時研發費用方面，還是一如既往的大手筆，3年計劃研發經費 1800億，其中50%將用于 “綠色創新” 研發，20%用于 “生命創新” 研發。
東麗的加點“·”文化
東麗集團在研究與開發的命題中，并不把研究開發，略寫成研發二字，而一定要加上一點，“研究-開發”，以示區別。
研究與開發是相似但是不同的概念。研究的基本是不斷地嘗試，實驗，論證，所以并不知道什么時候能出什么樣的結果；而開發的基本是已經定義產品概念，制定方案，解決課題，實現產品。
作為一個研究人員，總是不斷嘗試新的想法，并證明錯誤，而在這許許多多的錯誤中，發現規律，并最終實現某種用途。所以對于研究，即使挑戰失敗，東麗集團都是給予肯定，并且堅持研究路線的發展，如此的加點手法，也是讓技術人員滿懷信心，不畏困難敢于挑戰。
科研要做就是10年，20年甚至30年。
正如東麗現任CTO阿部晃一描述的那樣，東麗自創業以來，就始終堅持 “研究與技術開發并重，打造東麗輝煌” 的企業理念，不斷地將先進材料的研究與技術開發向前推進。而先進的材料必定引領嶄新的高端產業。
基礎材料可能不顯露在外表，但是卻被應用到最終產品里面。比如高分子合成材料的發明，最終衍生出化纖產業，樹脂產業等等；半導體的發明，延伸到晶體管以及現代IT產業。所以當碳纖維復合材料真正實現普及的話，除了對飛機行業的改變，還將帶來各行各業的全新改變，成就新的價值。
常年的堅持和不斷地科研，才最終實現了偉大的技術革新。東麗碳纖維事業的發展史，也就很好地證明了這一點。
給技術尋找一個好的用途方向，就需要創意來改變。東麗技術也玩跨界，并帶來全新價值。2000年與優衣庫合作，通過改變服裝纖維材料，實現功能材料，一改優衣庫平民價格服裝的一般認識，而是讓消費者發現，價格實惠的背后，還有這樣的高科技應用。2003年 “HEATTECH” 系列大獲成功，企業雙贏局面。為此去年10月在紐約，兩家企業還共同舉辦來了主題展覽會 「The Art and Science of LifeWear –Celebrating 15 Years of Innovation -」。
東麗碳纖維事業的成功或許不能復制，但是這樣的發展過程，值得企業管理層和科研學者參考和學習。在東麗的研究員以及技術人員，都有一種 “刨根問底” 的鉆研勁；在一個問題上深入研究，就又會有新的發現或者不同的觀點產生。然而現代社會，能夠在一件事上，做到極致的，恐怕還真不是每一個人都能夠做到的。
03
日本碳纖維復合材料的產業布局
2011年4月，東麗發布了在集團長期經營戰略“AP-Growth TORAY 2020”的基礎上制定的集團中期經營課題“AP-G-2013項目”，在其“基本策略—企業的研發投入對象”中，第一條便是“針對汽車、飛機輕量化的CFRP”，更是將1.6×1011日元研發投入中的50%用于包括CFRP在內的“綠色創新技術”。另一方面，帝人集團于2012年2月公布了其中長期經營戰略“CHANGE for 2016”，其中計劃將包括碳纖維材料在內的高性能纖維復合材料業務板塊的銷售額，從2011年的13%提高到2016年的20%，并將每年銷售額的4%～5%作為研發經費投入到下一年，
擴大全球生產能力
自2012年3月宣布全球擴產，東麗集團近年在碳纖維及其CFRP生產線上的投入可謂高速成長，僅2013年，就在日本愛媛、韓國龜尾及中國深圳竣工了產能分別為1000t/a、2200t/a的碳纖維生產線以及產能為2500t/a的CFRP生產線。并計劃到2015年將全球碳纖維產能增加到2.71萬t/a。2013年7月投資30億日元，在日本石川工廠建設的預計2015年3月投產的預浸料生產線，未來也將用于航空和汽車應用領域。
另一方面，東邦計劃投資300億日元在美國新建產能5000t/a的碳纖維工廠和CFRP車身骨架工廠。計劃2014年上半年開工建設，2015年投產。屆時東邦碳纖維的總產能將達到1.89萬t/a。
收購重組整合產業鏈
面對全球日益嚴峻的競爭態勢，日本碳纖維生產商除了加大擴建力度，還通過聯合或收購上下游企業的形式，垂直整合產業鏈，提升企業的整體競爭力。東麗集團于2013年進行了一系列的收購行為，其中包括3月收購日本賽車設計和制造商童夢Carbon Magic公司及其泰國工廠；7月買入美國汽車碳纖維部件供應商Plasan Cabon Composites公司20%的股權，9月更是“大手筆”以近6億美元收購美國碳纖維生產商卓爾泰克。收購結束后，東麗在全球的碳纖維市場份額將獲得壓倒性的競爭力，成為當之無愧的“世界第一”。
三菱麗陽自2012年以來，相繼與多家下游公司協作擴大碳纖維產業鏈，包括2012年11月完成收購日本CFRP零件制造商Challenge公司和德國多軸向織物制造商TK Industries公司；12月與韓國SK Chemicals公司建立了工業應用CFRP預浸料生產同盟；2013年2月成立新公司整合其在美國的碳纖維業務；3月兼并三菱化學旗下的丙烯腈單體生產企業大野綠水公司；9月與泰國能源企業PTT就CFRP業務簽訂MOU。
2012年12月，東邦宣布已開始大規模在日本松山工廠生產碳纖維增強熱塑性復合材料（CFRTP）部件，并計劃在美國建立銷售制品和開展應用開發的新公司，進一步加強在汽車結構材料上的用途開拓，努力開拓下游市場。
積極開拓北美CFRP汽車市場
隨著碳纖維產業的不斷發展與擴大，注重與下游企業合作，不斷開發新的市場，以下游應用帶動上游的發展，是日本碳纖維企業選擇的發展之道。目前，日本碳纖維生產商和歐美的主要汽車生產商紛紛結成聯盟，謀求共同發展。在參股Plasan Carbon Composites公司之前，東麗的主要汽車制造商合作對象是日本和歐洲公司，包括豐田、富士重工和德國戴姆勒公司。
Plasan Carbon Composites公司是美國唯一的豪華轎車CFRP車體面板一級供應商，同時自身擁有可將CFRP部件的生產成型時間縮短至17min的技術。買入Plasan Carbon Composites公司股份，確保了東麗通往美國汽車制造商的分銷渠道，進一步提高其在美國汽車市場的參與度。東邦與美國通用自2011年起就展開了穩定的合作關系，與東麗一樣，東邦也在歐洲和美國建立了公司和銷售中心，瞄準汽車市場投入大量資金，并出資建立了復合材料應用中心，對未來碳纖維及其CFRP在汽車上的應用充滿信心。三菱麗陽則與寶馬和西格里集團3方合作，宣布2014年寶馬i3系列純電動車BMW MegacityVehicle在全球正式上市，為碳纖維產品在通用汽車領域的商業化普及應用邁出了重要的一步。這款車的市場表現，將在很大程度上決定未來10年CFRP在通用汽車領域的發展方向。
積極開拓東盟CFRP市場
由于明確的汽車產業扶植政策，泰國成為東盟地區汽車行業發展的中心。已經有多家國際汽車巨頭在泰國建立了生產基地，這也解釋了作為材料供應商的東麗與三菱麗陽為何選擇在泰國開展CFRP業務。東麗已經在泰國擁有1個海外辦事處和多家樹脂與纖維生產銷售分公司，看重童夢Carbon Magic公司擁有豐富的工程設計、原型設計經驗和技術實力，憑借童夢在泰國工廠的熱壓罐技術和價格優勢，能夠與現有的多種技術形成協同優勢，可有效提升東麗的產品競爭力。三菱麗陽選擇的PTT公司是一家能源企業，從制造石油化學產品到銷售壓縮天然氣，業務范圍較廣，擁有強大的市場網絡，能夠從銷售和市場為三菱麗陽提供便利條件。
產學研合作加快成果轉化
- CFRTP技術項目
日本新能源產業技術開發機構（NEDO）從2008年開始在碳纖維領域進行為期5年的“續發展的超級復合材料技術項目”于2013年9月結題。項目由東麗、三菱麗陽、東洋紡、高木精工、豐田、本田、日產等企業與東京大學、東北大學、山形大學等院校合力進行研究，通過對新型CFRTP的開發，實現減輕車重30%、提高燃油效率22.5%、提高加工速度、提高回收率等目的。項目研發成果分為以下四項。
- 中間材料的研發
中間材料的研發成果包括各向同性和單取向性兩種中間材料，實現了量產車用CFRTP在1min內的成型，同時熱塑性CFRTP也方便了最終部件的可回收再利用。其中各向同性CFRTP中間材料是短切碳纖維與聚丙烯樹脂復合的粒料，能夠實現復雜形 狀部件材料的成型；單取向性CFRTP中間材料是長絲碳纖維與聚丙烯樹脂復合的預浸帶，特別適合作為框架等要求高強度的產品應用。
- 成型技術的研發
針對兩種不同的中間材料，項目研發了兩種不同的加工成型方式，如圖2所示。各向同性中間材料采用高速沖壓成型，模具使用時間短，成型后的材料變形小，可生產表面形狀凹凸復雜的CFRTP部件，適合作為汽車的次承力結構件。單取向性中間材料采用高速內壓成型，可生產無縫中空封閉截面，其CFRTP部件適合用于汽車載荷的主承力結構件。
- 連接技術的研發
研發成功了集熱板熔融、震動熔融、超音波熔融等為一體的加熱和加壓連接法，實現連接部位一體化的同時增加接合部的纖維體積分數，提高強度，避免了容易對CFRTP材料產生結構損傷的鋼焊接技術。
- 回收技術的研發
CFRTP回收技術項目成果，是在NEDO從2006年起在日本經濟產業省的資助下進行的題為“碳纖維回收技術的研發示范”項目研究的基礎上進行的，利用熱分解法，在高溫常壓下回收復合材料中的碳纖維。由于上述技術成果的突破，使得日本生產商加速了對CFRTP在汽車領域應用的市場布局，包括碳纖維絲束原材料、復合材料預浸料和注塑顆粒材料在內的產能投入。
擴大產品組合
2013年10月，帝人宣布推出全新品牌CFRTPSereebo®，包括3種系列中間材料。其中U系列（單向中間材料）可提供高定向強度；I系列（各向同性中間材料）可保證CFRTP制品形狀的均一和多方向上的高強度；P系列（熱塑性顆粒材料）適用于復雜部件的注塑成型，為將來在汽車上的全面應用做鋪墊。2013年10月，東麗宣布推出新的碳纖維增強聚苯硫醚（PPS）樹脂顆粒材料，該材料改進了纖維和PPS樹脂接觸面的粘結性，提高了抗拉強度，可作為注塑成型的原料使用。使用該材料制備CFRTP部件，其抗拉強度與鋁鑄件相當，質量卻輕了近45%。就在NEDO的成果發表之后不到1個月，日本碳纖維生產商就將新技術產品投放到市場，可見其將研發成果轉化為新產品的速度之快。
盡管在汽車行業中大規模使用碳纖維還有很多尚未完全解決的技術難題，但是日本碳纖維生產商及合作科研單位對未來CFRP在汽車領域的應用充滿信心，加強對CFRP中間材料、成型工藝、后道制品的研發，尤其對CFRTP材料的技術突破，逐步打通汽車結構件從原料到加工的生產技術障礙。日本碳纖維生產企業近幾年積極在全球進行擴產計劃與戰略布局，與下游應用企業結成聯盟，整合產業鏈，促進CFRP及其制品在全球汽車領域中的普及應用，力求使日本成為碳纖維領域的絕對領先者。這種現狀亟須我國碳纖維產業的頂層設計和從業者們高度重視和借鑒。
04
日本碳纖維產業8大特點
在全球高性能纖維領域，無論是產品的種類、系列化開發、性能指標還是生產成本，日本企業均具有很強的競爭力，在碳纖維領域的這些優勢尤其明顯。這得益于政府政策的有力推動，也得益于其產業聯盟模式和人才培養方式，更離不開企業的高瞻遠矚、長期堅持和巨大投入。總結來看，日本碳纖維產業發展主要呈現出以下8大特點。
日本高性能纖維產量在全球的占比
政府的大力推動與支持
日本政府高度重視高性能碳纖維以及能源和環境友好相關技術的研發，并給予人力、經費上的大力支持，在包括“能源基本計劃”“經濟成長戰略大綱”和“京都議定書”等多項基本政策中，均將此作為應當推進的戰略項目。
日本政府支持碳纖維領域技術研發的主要項目
行業協作促技術攻關
在碳纖維行業，日本較早形成了產業聯盟，聯盟成員覆蓋了整個碳纖維產業鏈，能夠全面了解產業中存在的問題和需求，有效服務于產業的各個環節。如新構造材料技術研究聯盟（ISMA），共有39個成員，其中37家為企業，另有1家國立研究所（產業技術綜合研究所）以及1所國立大學（名古屋大學）。
行業集中度高，各龍頭企業在技術和產品上形成差異化競爭
東麗株式會社于1971年開始生產PAN基碳纖維，在全球26個國家和地區擁有運營網絡，在日本、美國、歐洲和韓國建有碳纖維生產基地；東邦株式會社于1975年開始生產PAN基碳纖維，在全球80個國家和地區開展業務，在日本、德國和美國建有碳纖維生產基地；三菱麗陽是全球唯一同時具備生產PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維的公司，最早于1974年開始生產碳纖維，在日本、美國和德國均有碳纖維生產基地。
企業注重專利保護，同時在規模上具備很強的優勢
碳纖維制備技術比較復雜，涉及多個學科的交叉和應用，關鍵節點多達數百個?，F階段，碳纖維生產核心技術主要掌握在日企手中，并且嚴格對外保密，各企業在碳纖維領域擁有全球最多的技術專利，并且基本覆蓋產業鏈的各個環節，在諸多國家進行了專利布局。
日本碳纖維企業注重上下游結合，并且針對不同領域開發出合適的產品
龍頭企業均注重產業鏈上垂直經營，以控制產業鏈條各個環節的工藝參數，促進對市場演變和客戶需求的理解，從而制備出滿足特定用途的合格產品。同時，這些龍頭企業開發的碳纖維型號覆蓋多個性能層次，含標準彈性模量、中彈性模量和高彈性模量，以適用于不同領域；為了避免過度同質化競爭，企業之間在碳纖維制備技術的細節和產品類型上存在一定差異。
東麗在碳纖維產業鏈上的布局
日本碳纖維企業與下游巨頭建立的部分合作
企業重視人才的開發培養
以東麗為例，一是研發人員布局合理，且注重復合型人才培養，過半的研發人員兼顧兩個以上的研發方向，以保證各環節研發的配合銜接；二是在生產工藝、復合材料和主要產品上有著固定的研發團隊，進行后續的技術升級；三是核心發明人作用突出，每個研發團隊相對穩定，并在主導發明的同時傳帶新人，實現平穩的過渡和交接。
企業通過提高生產效率、擴大產能和兼并收購以應對行業未來的發展
為應對日益增長的汽車、飛機等下游需求，日本主要碳纖維企業近幾年均有產能擴張計劃。根據測算，從2015—2018年，東麗、帝人和三菱的碳纖維產能分別增加了0.45萬、0.3萬和1.13萬t/a；不斷致力于通過采用新原料和新工藝，來降低生產成本并提高生產效率，并進一步拓寬碳纖維應用領域；展開大量收購以縱向延伸或橫向擴展。
企業以長遠的眼光對待發展
日本紡織行業將70%的研發經費投入到新產品新技術的研發上，這很可能是日本企業能夠走在全球領先行列的重要原因。在碳纖維領域，日本企業同樣體現出了這樣的特點。以東麗為代表的日本碳纖維生產企業，從PAN基碳纖維發明初期就看清了其作為制造材料的重要價值，并持續投資進行技術積累（僅東麗一家至今已投入超過1400億日元。
