復合材料現狀及其連續玄武巖纖維的發展良機（一）

前  言
    2005年JEC復合材料展覽會及第26屆歐洲SAMPE國際會議于今年4月5日-7日在法國巴黎Porte de Versailles 會展中心同時舉行。
    JEC (Journals and Exhibitions on composites)出版發行的復合材料雜志，并每年在法國巴黎舉辦國際性的復合材料展覽會，全面展示有關復合材料領域的新材料、新工藝、新產品、新設備和新技術。SAMPE (Society for the Advancement of Material and Process Engineering),材料與加工工程促進協會，是一個總部設在美國的國際學術組織。歐洲的SAMPE學會支部特別活躍，每年舉行大型國際學術會議，并和JEC復合材料展覽會同時同地舉行，這次已經是第26屆歐洲SAMPE年會了。由于參展的展商和參觀人數逐年增加，JEC展會越辦規模越大，目前已成為上規模大、影響力廣的復合材料專業展會。
    2005年JEC展會參展商近900家，參加人數估計超過2萬人，規?？涨?。近年來國內每年均有人參加該會并組團參展，今年大陸共有23家參展，臺灣有兩家參展，共有25家參展。我國玻璃鋼工業協會也組團參加了這次展會。今年的展會和學術會議并無明確醒目的主題，只是在鼓動一種進取的精神（Spirit of Conquest）。
    開幕式當天的下午舉行了一個頒獎儀式，獎勵有革新性的復合材料應用。這次除展覽外另一個重要的內容就是大型的國際學術會議。今年的會議形式似乎有些變化，未設統一的主會場和分會場，未出統一的論文集，而是組織了4個技術論壇，每個論壇有5-6個選定的技術報告，共作了23個報告，各論壇單獨出論文集。4個論壇的主題分別是：海上艦船應用，要點是如何提高艦船制造中的性能；航空航天應用，要點是如何降低復合材料生產的成本；地面大規模運輸方面的應用，要點是強調服務于安全的特點與性能；汽車領域的應用，要點是新興的復合材料從設計、原材料、制造工藝如何面對競爭的需要。這4個領域代表了目前復合材料應用和研發的熱點。
    1、復合材料應用的新進展
    從展會上明顯可見復合材料正處于蓬勃發展的新階段，其突出的特點是應用向多領域擴展，應用的規模越來越大，復合材料制件的尺寸越來越大，帶動了設計手段、制造工藝方法和設備以及各種原材料向著與之相適應的水平發展和提高。
    1.1大型民機上已開始大規模應用復合材料
    大型民機上已開始大規模應用復合材料。航空航天領域歷來是先進復合材料的重要領域之一，近年來又有了新的飛躍式發展，這就是大型民機上開始了大規模應用復合材料：歐洲空客集團的大型客機A380全機用復合材料達到結構總重的20%以上，該機已于今年1月18日在法國圖魯茲總裝下線。美國波音飛機公司新研制的“夢想飛機”B787（前B7E7）用復合材料高達50%，機身、機翼等主結構幾乎全由復合材料制成。本次會議上空客集團較詳細地介紹了A-380全復合材料水平尾翼的研制，該平尾半展長19米，比A320的機翼還要大（其半展長15米），內裝燃油，號稱上大的復合材料整體油箱。歐洲預測宇航復合材料應用將會持續增加，近期在飛機上即會達到結構總重的35-50%，不但是全復合材料機翼，還會有全復合材料機身，估計2005-2010年間航空復合材料將以超過10%的速率遞增。為發展大型飛機的復合材料技術，歐洲正在執行一個SWR計劃，德國宇航中心在會上展示了一個全復合材料的機身樣段。
    1.2汽車工業對復合材料的需求空前高漲
    汽車基于希望減輕車體重量，節省燃油，改進耐蝕性和改觀表面質量。本次會上展出了大量汽車復合材料零部件，特別是展出了許多臺全復合材料整車。美國的HEXCEL公司展出了一臺名為K200Road 3bter Micro Car 的全復合材料汽車，采用蜂窩壁板結構，車重僅300kg，號稱是上輕的雙座型轎車。此外美國Cytec公司、英國SP公司等均展出了全復合材料汽車。會上還展出了一臺NunaⅡ太陽能復合材料賽車，重240kg，時速可達170公里，曾獲得過比賽的冠軍。汽車領域復合材料研發的要點在于優化材料和工藝，使之更加優質價廉，從而增強其競爭力。
    1.3復合材料制造的風力發電機葉片的市場需求猛增
    在的能源領域風能發電每年大約以25%的速率遞增，因而用復合材料制造的風力發動機葉片的市場需求猛增，而且隨著發電功率增大，風機葉片的尺寸越來越大，對強度和剛度的要求也越來越高。過去大多由玻璃鋼制成，現在轉向以碳纖維復合材料或混合復合材料制成。大型葉片過去大多為30多米，現在已制成50多米，德國大的風機葉片已長達82米，這必然導致復合材料的用量劇增。會上展出了HEXCEL材料制風機葉片的斷面結構，可見其為混合材料制成，槳葉蒙皮為玻璃鋼的，主承力梁則為碳復合材料。目前，國內能源短缺，風力發電雖然一次性投入成本較高，但是因其具有獨特的環保性，且屬于可再生能源，因此，發展風力發電乃是其必然的發展趨勢。據知國內已有多家企業正在研制開發該類產品，并且還不斷有研究者要加入此項產品的開發。當葉片尺寸不斷增大時，解決優化設計，選材和制造工藝等問題就顯得尤為重要。
    1.4地面運輸大規模應用復合材料
    該領域系指鐵路系統的臥車車箱制造，輕軌系統的快速列車車箱制造等，該領域也包括了汽車用壓縮天然氣瓶的制造等。地面運輸亦強調安全應用和大規模應用的低成本材料與工藝技術。對此國際上新頒布了一個名為EN45545的防火標準。
    2、碳纖維嚴重短缺
    應該說JEC展會主要是以有關復合材料的各種原材料和加工設備為主的展會。各種增強纖維可以說是復合材料領域中為主要的原材料。以碳纖維而言,著名的廠家雖然均有參展,例如日本的東麗(TORAY)、東邦(TOHO),美國的赫克塞爾(HEXCEL)、塞依泰克(CYTEC)、卓爾泰克(ZOLTEK)等公司,且展臺的規模比較大，但是如欲購買，碳纖維基本無貨，呈極為短缺的狀態。
    2.1航空業的巨大需求是導致碳纖維供應全面趨緊的主要原因
    如前所述，碳纖維應用范圍的擴展，應用規模的擴大，制件尺寸的增大，勢必導致碳纖維耗量的增長．據統計，一架Ａ380可能用碳纖維35噸左右，正常批量生產后，年耗量需要1000噸。一架B787民航機可能用碳纖維25噸左右，以年產量60架計則年耗量需要1500噸，加上歐洲的大型軍用運輸機A400M，屆時可有3000噸的年耗量。如果再加上其它軍機、中小型民機、直升機和各種無人機的復合材料用量，在不久的將來僅航空領域的碳纖維年耗量即可達到5000噸以上。巨大的需求造成了碳纖維供應的全面趨緊，市場供應嚴重短缺。在這次展會上，我們看到復合材料制造品的臺灣廠商們為此叫苦不迭，甚至逼得他們不得不轉產其它的產品，估計國內以碳纖維為原料生產的制造商們也會明顯感到碳纖維短缺帶來的苦惱和壓力。
    2.2價格暴漲且貨源奇缺
    “反復無常的碳纖維價格對你的應用是一個威脅”。這是復合材料界
    內的一種說法。按照市場的供求規律，供應緊缺必然導致漲價，據說以Ｔ700碳纖維12Ｋ的產品價格而論，近兩年來幾乎翻了一番，臺塑１２Ｋ碳纖維產品的每公斤要價達到350～380元幣即是明證。顯然，此前材料業界對當今碳纖維市場嚴重短缺的狀態估計不足，亦即對先進復合材料應用發展的積極趨勢仍估計不足。
    2.3各廠擴產但短期難以緩解
    面對碳纖維市場供應的嚴重短缺，上幾大碳纖維生產廠家均在制定擴產計劃：東麗的法國蘇菲卡（SOFICAR）分公司碳纖維年產量擬從800噸擴至2600噸；東邦德國公司碳纖維年生產量擬從1900噸擴至3400噸；臺塑也擬從年產1000噸擴至1500噸等。碳纖維的擴產顯然需要一個過程，故碳纖維緊缺的狀況從會上獲取的信息看短期內難以緩解。
    此外，從其它纖維的參展情況看，芳倫纖維似乎只有杜邦公司參展。
    玻纖的展出廠商則較教多，國內的浙江巨石集團，重慶的國際復合材料公司，泰山玻纖以及臺灣的臺玻等均赴會參展，普遍看玻纖亦呈供應緊俏狀態。