碳纤维碳化整线设备的国产化难点,集中在碳化炉的温度控制工艺与上浆剂配方两大环节:碳化炉的核心并非炉体本身,而是不同气体释放温度各异所要求的温度设置与时长把控;上浆剂则涉及配方、投放时机与用量,均属各企业的核心技术。从设备格局看,碳纤维设备核心参与者大多在海外,国内精功科技是唯一可提供碳化整线设备的企业,后段碳化设备均有涉及。原丝端同样存在短板:以吉林碳谷为例,四大核心设备中仅纺丝线已率先国产化,聚合釜、收丝机、喷丝板仍以进口为主,国产替代空间较大。

碳化环节难在哪:炉温设置与上浆剂是两道坎

碳化的工艺流程为预氧化、碳化、上浆。其中碳化在碳化炉内分低温与高温两步完成,目的是去除材料中的非碳元素。

难点之一在于温度设置。每种气体释放时的温度都不同,因此通常需要高温炉与低温炉配合,具体使用时温度的设置以及时长都很有讲究——这意味着设备能力不只是"造出炉子",而是对反应过程的精确控制。

难点之二是上浆剂。上浆用于提升材料的界面性能,界面层位于碳纤维与外部树脂之间,作用类似于半导体里的封装,目的是提高应用层面的适应性。上浆剂是各家企业的核心技术,核心不仅指配方,还包括什么时候放、放多少,同样考验工艺积累。

设备格局:海外主导,国内整线供给稀缺

从碳纤维设备整体看,核心参与者大多在海外。国内较有代表性的是精功科技,并且是唯一可以提供碳化整线设备的企业。

精功科技与吉林化纤关系密切,母公司精功集团与其合资成立了吉林宝旌(原吉林精功)。依托这层关系,吉林化纤系多家公司采用了精功科技的设备,包括吉林凯美克、吉林碳谷、吉林国兴等,公司订单大部分来自上述客户;神鹰、中简、恒神等企业则还在接触中。此外,吉林系产品原丝大多采购自吉林碳谷,整体产品以大丝束为主,设备上与专供军用的小丝束企业有所不同。

原丝端:四大核心设备仅纺丝线率先国产化

以国内原丝龙头吉林碳谷为例,四大核心设备的国产化进展如下:

核心部件国产化进程规划
聚合釜已与生产厂家交流,计划实现国产化
收丝机已与国内厂家交流,公司已掌握结合运行情况及技术,拟与厂家共同研发国产收丝机
喷丝板目前已在试验国产喷丝板,后续根据实验情况推进
纺丝线计划中年产4万吨碳纤维原丝项目的后续3条纺丝线已与国内厂商谈判,准备实施全线国产化

整体来看,原丝环节国产化仍有较大空间。原丝制备本身也分工艺路线:聚合有一步法与两步法之分,两步法在工艺上更适合大丝束;纺丝分湿法与干喷湿法,后者在成型上多一个空气层,可阻止大孔洞产生、均匀性更好,而选择何种喷射方法是原丝环节最大的壁垒。

常见问题

碳化炉国产化的核心难点是炉体制造吗?

不只是炉体。碳化炉的关键在于温度设置——每种气体释放时的温度不同,通常需高温炉与低温炉配合,温度设置与时长都很有讲究,这构成了工艺壁垒的主要部分。

国内目前有企业能做碳化整线设备吗?

有。精功科技是国内唯一可以提供碳化整线设备的企业,后段碳化各设备均有涉及,其订单大部分来自吉林化纤系公司。

原丝设备的国产化进度如何?

以吉林碳谷为例,四大核心设备中仅纺丝线已率先国产化,聚合釜、收丝机、喷丝板仍以进口为主,公司已与国内厂家交流并推进国产化规划,整体替代空间较大。