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團(tuán)隊介紹
吉林碳谷“中國質(zhì)量”35K碳纖維核心技術(shù)攻關(guān)青年團(tuán)隊,由吉林化纖集團(tuán)碳谷公司24名青年組成。團(tuán)隊堅持以提高碳纖維研發(fā)制造能力為目標(biāo),自主設(shè)計整套實驗裝置,自主研發(fā)35K碳纖維原絲生產(chǎn)工藝。今年,吉林碳谷“中國質(zhì)量”35K碳纖維核心技術(shù)攻關(guān)青年團(tuán)隊榮獲2026年度中國青年五四獎?wù)录w。
走進(jìn)吉林化纖集團(tuán)碳谷公司生產(chǎn)車間,機(jī)器轟鳴,一束束銀色的碳纖維原絲快速穿行于設(shè)備之間,經(jīng)預(yù)洗、加濕、氧化、低溫碳化、纏繞等多道工序,最終被加工成碳纖維。“這碳纖維單根比頭發(fā)絲還要細(xì),相對密度不到鋼的1/4,強度卻能達(dá)到鋼的7至9倍。”公司高性能車間副主任陳浩介紹。
2025年,由吉林化纖集團(tuán)聯(lián)合東華大學(xué)等9家高校、科研院所及行業(yè)龍頭企業(yè)共同開發(fā)的“大絲束碳纖維及復(fù)合材料規(guī)模化制造關(guān)鍵技術(shù)與大型風(fēng)電葉片產(chǎn)業(yè)化”科研項目通過鑒定,標(biāo)志著35K大絲束碳纖維及復(fù)合材料在海上大型風(fēng)機(jī)葉片的應(yīng)用方面實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破。
8次研討會——
“性能過關(guān)是基礎(chǔ),可生產(chǎn)也不能不計成本”
化驗室內(nèi),電腦屏幕上顯示著碳纖維切面顯微圖,一個小圓圈就代表一根35K碳纖維單絲截面。24歲的技術(shù)員王鶴霏看得認(rèn)真:“圖片左下角有氣泡,師父,這是咋回事?”質(zhì)量管理處管理人員于健回答:“上下光源切換再拍一張,看看是鏡頭上的雜質(zhì),還是單絲上的。”
“必須要細(xì)致,咱這手一松,后面就可能是大麻煩。”于健囑咐。
35K碳纖維是啥?K是碳纖維絲束計量單位,1K由1000根單絲組成,3.5萬根單絲匯成一根35K碳纖維,難度自不必多言。“一個人的頭發(fā)還粗細(xì)不一樣呢。”于健感慨,為保證纖維性能,3.5萬根單絲的長度、粗細(xì)等指標(biāo)要追求高度一致。
由于工藝配方不同,大絲束碳纖維市場長期被國外壟斷。2016年,為降低成本,增強企業(yè)市場競爭力,吉林碳谷組建了一支碳纖維技術(shù)攻關(guān)青年團(tuán)隊,并開始多次試驗,發(fā)現(xiàn)與現(xiàn)有碳纖維相比,35K碳纖維能在性能和生產(chǎn)效率、生產(chǎn)成本之間達(dá)到更好平衡。
“與50K碳纖維相比,35K碳纖維生產(chǎn)效率更高,而與24K碳纖維相比,它更不易斷裂。”吉林碳谷公司總經(jīng)理陳海軍介紹,“有了好想法,如何攻關(guān)技術(shù)?創(chuàng)新需要打破行業(yè)常規(guī)。”團(tuán)隊圍繞技術(shù)升級、設(shè)備創(chuàng)新等一系列“卡脖子”問題,聯(lián)系上下游單位,聯(lián)合組織召開8次技術(shù)研討會。
前幾次研討會,“噴絲板”成為高頻詞。陳海軍打了個比方,制作碳纖維的原材料聚合液就好比面團(tuán),噴絲板則是把“面團(tuán)”加工擠壓成“筋道面條”的關(guān)鍵工具。它的孔徑、長徑比、光潔度直接決定絲束質(zhì)量。研發(fā)初期,團(tuán)隊沿用常規(guī)做法,將現(xiàn)有的多個噴絲板組合,但生產(chǎn)出的35K碳纖維絲束強度、穩(wěn)定性都不理想。
團(tuán)隊聯(lián)合高校與專業(yè)廠家研究商討,成員們一頭扎進(jìn)實驗室,一點點摸索,結(jié)合生產(chǎn)經(jīng)驗與理論研究,反向推導(dǎo)。通過對備件材質(zhì)、工藝參數(shù)、孔道結(jié)構(gòu)等一一調(diào)試、反復(fù)優(yōu)化,最終研發(fā)出適合35K碳纖維的噴絲板。
不只噴絲板,研討會每開一次,35K碳纖維多項生產(chǎn)指標(biāo)便優(yōu)化一輪。2017年,歷時大半年時間,團(tuán)隊產(chǎn)出的35K碳纖維在硬度、強度等力學(xué)性能上全部達(dá)標(biāo)。
“性能過關(guān)是基礎(chǔ),可生產(chǎn)也不能不計成本。”最后一次研討會,85后紡絲車間副主任單鑫提出新想法。35K碳纖維絲束在生產(chǎn)時,需要用油劑浸潤形成保護(hù)膜,才能順利成型。但若油劑太多,不僅造成原料浪費,還會影響后續(xù)工序穩(wěn)定,導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo),只能停機(jī)處理。考慮到吉林四季分明,空氣干燥程度不一,研討會后,團(tuán)隊逐步微調(diào),最終找到合適方案。
10萬米絲束——
“拿著顯微鏡來挑毛病,我們都不怕”
相較于傳統(tǒng)金屬材料,碳纖維具備強度高、重量輕、可塑性強的顯著優(yōu)勢。陳海軍告訴記者:“這百分之零點幾不白摳,省出一分成本,便能在市場多出一分競爭力。”據(jù)了解,生產(chǎn)1噸碳纖維,需消耗2噸碳纖維原絲,原料消耗大、成品價值高,稍有差池便損失巨大。
想爭取市場,可量產(chǎn)、性價比高的35K碳纖維是基礎(chǔ)。研發(fā)基本完成,但在投入生產(chǎn)時,又出現(xiàn)了新問題。不同于實驗室研發(fā),生產(chǎn)線上需要連續(xù)生產(chǎn)10萬米35K碳纖維絲束,并將其纏成一個碳纖維絲筒,以便運輸銷售。每長一米,碳纖維強度不達(dá)標(biāo)、毛絲(即單絲斷裂)增多等問題出現(xiàn)的可能性就多一分。“問題必須解決,否則成品整體性能會下降。”于健說。
為此,單鑫帶領(lǐng)團(tuán)隊推進(jìn)生產(chǎn)線設(shè)備攻關(guān)。他們將傳動輥連接方式從單向支撐變?yōu)殡p向支撐,同時不斷嘗試新材料,升級設(shè)備材質(zhì)強度,提升傳送穩(wěn)定性,減少單絲摩擦斷裂可能,接著推進(jìn)系統(tǒng)性清潔生產(chǎn),從聚合單元生產(chǎn)這一生產(chǎn)源頭開始,層層清潔過濾,全系統(tǒng)、全流程、全方位精準(zhǔn)施策,減少雜質(zhì)帶入,從而提升35K碳纖維的穩(wěn)定性。
“投產(chǎn)之初,一檢測出性能不達(dá)標(biāo),我就著急。”于健見證著35K碳纖維從無到有,“但沒有人放棄,都在想辦法。”如今,35K碳纖維強度、模量、纖度等指標(biāo)檢測通過率越來越高。“拿著顯微鏡來挑毛病,我們都不怕。”于健說。
傍晚時分,一批批包裝完畢的35K碳纖維原絲從吉林碳谷順利出庫,運往下游碳化及復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)。這些輕盈堅韌的材料,經(jīng)深加工后將成為風(fēng)電葉片的核心部件主梁碳板。目前,吉林碳谷已聯(lián)合下游企業(yè)與國內(nèi)多家主機(jī)廠簽訂長期供貨協(xié)議,國產(chǎn)35K碳纖維正批量應(yīng)用于全國各大風(fēng)電場。
一場競賽——
“一根絲,背后是萬般心思”
“勞動競賽現(xiàn)在開始!”在生產(chǎn)車間,一場纏輥應(yīng)急演練正在進(jìn)行。“發(fā)現(xiàn)纏輥!”值班長報警吹哨,隨即和另一名員工一起將絲束輥抬起來,老師傅郎學(xué)剛上前,迎著慢速轉(zhuǎn)動的輥輪,一刀砍斷纏繞部分,整個過程干脆利落,生產(chǎn)繼續(xù)運行。“公司會給新員工做培訓(xùn),其中一條就是處理纏輥,黃金時間只有10秒。”郎學(xué)剛介紹。
擁有這樣的工藝操作水平,需要長期的實操練習(xí)與經(jīng)驗積累。在碳纖維行業(yè),培養(yǎng)一名成熟崗位操作工一般需要兩三年時間。如何留住人才?
公司依托班前會等平臺,鼓勵員工輪流交流實操心得,把一線積累的小經(jīng)驗、小技巧系統(tǒng)梳理、固化推廣,逐步形成統(tǒng)一規(guī)范的生產(chǎn)操作標(biāo)準(zhǔn)。作為團(tuán)隊的“金牌講師”,在微培訓(xùn)、勞動競賽等活動中,郎學(xué)剛不厭其煩,一抓住時間,就手把手向年輕人傳授操作要領(lǐng),反復(fù)示范。
同時,公司管理模式也在持續(xù)升級。以往,纏輥等生產(chǎn)工藝問題多靠人工處置,去年,各車間陸續(xù)加裝自動化預(yù)警裝置,減輕一線員工勞動強度。以陳浩、王鶴霏為代表的一批90后、00后青年,正逐漸成長為研發(fā)生產(chǎn)攻堅的骨干力量。
“一根絲,背后是萬般心思。”陳海軍說,未來吉林化纖集團(tuán)碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈會越來越壯大,團(tuán)隊將不斷提升產(chǎn)品性能與穩(wěn)定性,力爭在更多高端領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳纖維國產(chǎn)化。“持續(xù)奮斗,讓個人理想與國家需求同頻共振,是我們共同的追求。”陳海軍說。
來源:人民日報 記者 劉以晴
初審:劉怡彤
復(fù)審:曲翱
終審:陳尤欣
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