台湾地区的碳纤维产业发展相对来说也比较早,在先有鸡还是先有蛋的问题上,没有太多纠结。台湾的碳纤维产业的发展是从应用端先发展起来的。
一、台湾地区碳纤维复合材料的发展
在1970年代,因为双R公司撞鸟事件造成的危机的连锁反应,对全球碳纤维产业产生了不良反应。一位美国企业家Jim Flood发现碳纤维在高尔夫球杆上应用的优点,开始了碳纤维在体育用品上的重视和发展。而彼时,也正是台湾经济开始腾飞的年代,首先从碳纤维的应用开始,而选择的突破口就是体育用品。那时有一家光男公司,开发的铝制网球拍,开始横扫世界网坛。而公司创始人罗光南赚了大钱,累积了足够的资本后,并没有固步自封。一次罗光男在纽约的运动器材展瞥见一支刚刚问世、尚未量产的碳拍。罗光男以他敏锐的直觉,认定眼前这一支量轻、强度佳的产品将会是网球拍的未来!找到当时在洛克希德(Lockheed)工作的一位台湾留学生钟秀雄(HarveyChung)。这位新竹中学毕业、来自竹南乡下的台湾学子,因缘际会地加入当年研发碳纤维的先驱、美国氰胺公司第一批研发树脂基体的团队。经过几家参与早期复材工业研发的前导企业的历练后,成为华人在这个尖端材料产业的佼佼者。
他在和罗光南先生沟通过过程中,提出了欲做碳纤维球拍,必先做预浸料的观点。但当年那个年代,作预浸料谈何容易,工艺不成熟,没有设备,进口是天价,怎么办?钟秀雄根据自己的理解画了个概念示意图,传给了光男公司。光男公司的老师傅张混湖先生,凭着多年打铁所累积对机器的直觉,就找来一台车床,在车床的旋转轴上挂上一个铁筒作滚筒,然后用横向移动的车刀去带动碳纤维,并且把树脂溶于溶剂,对碳纤维进行浸润,边转边带,就这样打造了第一部的滚筒缠绕机。由于结构设计的需要,预浸布必需裁成不同的角度。张混湖灵机一动,想到把角度线直接刻在滚筒上,然后沿线割下来,就变成有角度的平行四边形,再剪裁之后就成了有角度的预浸料。
预浸料搞出来了,球拍怎么做?最初光男公司用预先填充的发泡剂,加热后发泡,产生一定压力,将预浸料撑开,定型。这也是早期的碳拍会有吱吱的声响、重量无法适当控制的原因。但人的智慧是无群的,他们想到了“吹气模压”的方法,但当时的吹气模压要啥没啥,怎么办?他们找到了食品公司的人,要来了热狗肠衣,当作吹气的管子,这就是今天气袋的原型,而且好像还支持了好多年。??,今天做碳纤维吹气模压的伙计,拿到气袋,会不会有食欲?随着产业的发展,这一技术逐渐成熟起来。并成为台湾碳纤维体育制品崛起的技术基础。
后来因为种种原因光南公司倒闭,出来的工程师以及其他四散八方,就有如把整篮的种子洒向了肥沃的土壤,创业成功的例子比比皆是,如拓凯公司的沈总原来就是从光男出来的。正是由光男公司开创的基础,造成了台湾复合材料工业百花齐放的盛况。而后随着大陆的经济发展,很多台湾公司来到福建,广东等地开厂,又带动了大陆碳纤维体育制品的发展。所以,2018年的统计数据表明,碳纤维在体育用品中的用量14300吨,仅次于风电和航空航天,而这14300吨中,台湾6500,大陆7000,整个大中华区13500吨,占9成以上的绝对优势。
目前台湾从事碳纤维复合材料的公司又很多,其中知名的有:
1. 拓凯公司
拓凯公司目前是台湾地区从事碳纤维复合材料最大的公司,其创始人沈文正先生原来是光男公司的销售干将。目前在中国的台、港、大陆和美国有5家生产厂,从业人员多达6000余人,拥有较为齐全的复材成型工艺和设备,产品多样化,其中碳纤维医疗床板、网球拍和自行车产品居世界首位,有5种国际名牌碳纤维网球拍的50%是由该公司生产。此外,还有防护产品(各种头盔)、消音产品、电子产品(笔记本电脑外壳、印刷线路基板)、飞机部件(MD-11排气管、内装材料等)、汽车部件(传动轴、油箱、外壳)等,还和汉翔合作生产碳纤维航空座椅。在大陆有厦门新凯从事碳纤维复合材料制品生产。
2. 复盛集团
复盛集团是台湾地区著名的跨国公司,最初从事空压机开发,1977年进入运动器材事业部成立,使复盛成为全球领先的高尔夫球头以及鱼竿的生产厂商。现在复盛全球当之无愧的高尔夫球头第一生产商,在全球的高尔夫球头生产领域市场占有率第一。在中国大陆,中国台湾,越南等地拥有多家生产厂,其中中山广盛是其主要生产基地。
3. 明安公司
明安成立于1976年,1987年开始,明安公司就开始与世界上最顶尖的自行车厂商共同开发生产碳纤维自行车,目前生产高尔夫球头、球杆、高尔夫球、碳纤维自行车架、零配件等,以及电子产品用碳纤维复合材料。
4. 森湖公司
森湖公司从1974年便开始生产木制网球拍,目前已发展成为年产碳纤维复合材料(CFRP)网球拍60万支、高尔夫球杆30万支、棒球棒30多万支(世界最大)等多品种运动器材的生产厂家,自己拥有预浸料生产线。
5. 波力公司
波力公司成立于1982年,是一家专业生产制造碳纤维网球拍、壁球拍(回力球拍)、羽毛球拍、高尔夫球杆头、自行车架、滑板、乒乓球拍、曲棍球杆、滑雪杆、棒球棒等运动器材的台湾企业。目前在大陆深圳,宁波有多家企业。
6. 龙台公司
龙台公司立于一九七三年, 以生产网球拍为主, 其材料由开始的木拍转成铝拍, 再由铝拍转成现在的碳纤维拍。主要开发生产碳纤维网球拍、羽毛球拍、壁球拍、回力球拍、沙滩拍、曲棍球杆、高尔夫球杆球头、滑雪板、滑雪杆、滑板车、滑水杆、滑水桨、滑水把、弓把及配件、自行车车架前叉部件、汽车管板配件、乐器配件、文具、运动鞋垫、管材、板材、健身器材、水上运动用品、家电外壳、机车配件、滚筒、电热产品、医疗器材管板配件、家具、办公用品、高温排气管、眼镜框、风叶、钩杆零件、碳纤维预浸材料、玻璃纤维预浸材料等。目前在大陆有深圳龙亿和惠州龙亿。
台湾地区的复合材料企业众多,其中主要以体育制品为主,但遗憾的就是主要以OEM为主,自主品牌缺乏,这是未来发展需要注意的地方。
二、台湾地区碳纤维及技术的发展
随着台湾地区碳纤维体育用品的壮大,对碳纤维的需求也逐渐增大,而国际碳纤维供应的不稳定,台湾地区开始开发碳纤维。而台塑成为其中的佼佼者。1981年台湾台塑设立碳纤研究中心,1984年台湾台塑与美国Hitco 公司进行技术合作。1980年代末期终于拥有从聚丙烯腈的聚合和纺丝到碳纤维的制备技术。早期质量一般,但台湾地区体育用品需求多,慢慢磨合,终于成为仅次于东丽(含卓尔泰克)、帝人、三菱的全球第四大。随着全球风电大发展,台塑还开发出应用叶片生产的大丝束碳纤维,并成为主要供应商之一。目前台塑集团碳纤维TAIRYFIL(台丽)年产能达到8750吨,而且是几大碳纤维企业中从炼化,原丝,碳纤维生产产业链齐全的唯一企业。
台湾地区碳纤维还有一家规模不大的企业值得一提,就是台湾永虹。其创始人王智永博士时研究碳纳米管的微波热处理应用技术,后来进入台湾工研院作为研究院,继续微波热处理技术,并将课题范围有碳纳米管扩展到各类纤维的制备上。2008年台湾工研院推动了一项低成本碳纤维制造科研项目,王智永作为炭化阶段的负责人参与其中,并考虑应用微波加热技术来降低碳化成本。他用自己开发的小型微波加热系统炭化过程中,发现这种方式炭化后的碳纤维模量都异乎寻常的高,普遍都在300GPa以上,最高的能到400GPa。他决定利用自己熟悉的微波加热技术来生产高模量碳纤维,但强度低。后来他利用自己开发的微波设备对市售碳纤维,发现可以把普通T700提高到T800及以上。后来他和人合伙成立了台湾永虹开发专门设备。后来永虹还把自己开发的设备推荐给绍兴精功碳纤维,近年精功碳纤维发展很快,不知有没有其功绩。目前其开发的设备还拥有碳纤维复材的回收,特别是其构思是开发回收车辆,可以上门回收,车上回收,值得期待。
台湾地区碳纤维及复材的发展较早,后来随着其产业转移到大陆,也推动大陆的相关产业发展,并培养了一大批人才,同时很多企业来到大陆后其自身的发展又得到了进一步提升和壮大。中国碳纤维产业的发展,也在两岸的合作中壮大,同时也将由更多的机会。
部分资料来源于台湾清华大学社会学研究所 吴泉源《台湾网球拍产业发展史回顾》