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在如东,有这样“一根丝”——它细如发丝,轻如鸿毛,强度却是钢丝的15倍,既能织就“铠甲”,抵御子弹的冲击,又能“上天入海”,应用于航空航天、海洋工程等领域。它便是与碳纤维、芳纶合称为“世界三大高性能纤维”的超高分子量聚乙烯纤维。
这一曾因发达国家长期封锁而受制于人的战略材料,如今已在如东实现了从追赶到全球引领的历史性跨越。作为土生土长的如东企业,九州星际科技有限公司从2012年启动超高分子量聚乙烯纤维研发工作,多年来,企业通过构建覆盖原料研发、工艺优化、市场应用的全产业链创新体系,不断突破性能极限,目前已发展成为全球最大供应商,年产能规模超3万吨。
坚持量质并举
突破材料性能边界
昨日,走进九州星际洋口港生产基地,只见一幢幢厂房整齐排列,车间内自动化生产线满负荷运转,一根根白色纤维在卷绕机上飞速缠绕,形成巨大的纱锭。公司高级顾问朱建军介绍,该基地总投资40亿元,分两期建设,目前一期32条高强超高分子量聚乙烯纤维生产线已全部投产,年产能为2万吨。
“别小看这一根丝线,它的应用范围极为广泛,从国防军工的防弹衣、头盔,到海洋工程的系泊缆、渔网,再到航空航天领域的复合材料部件,都离不开它的身影。”朱建军介绍,鉴于近年来全球市场对高性能纤维需求的持续攀升,公司于2022年启动洋口港生产基地建设。
如今,九州星际已在如东境内建成洋口港、洋口镇、如东经济开发区三大基地,产品规格覆盖10D至1600D全系列,并延伸开发了耐切割专用丝、防弹专用丝、绳缆专用丝、彩色丝等特殊品种,以及中强度差异化系列产品,纤维年产销量占全球市场的40%左右,获工信部认定为制造业单项冠军产品。
为更好地锻造“一根丝”,企业还专门成立了九州星际研究院,并与清华大学、同济大学、东华大学、华南理工大学等国内多所知名高校院所保持深度合作,对纤维产品进行全方位、深层次研发,致力于攻克纤维抗蠕变、耐切割、高强防弹、耐高温等关键技术难题。目前,部分研发已取得突破:海工用低蠕变纤维实现量产并投放市场,其耐蠕变性能较之前提升了100倍;防弹专用纤维断裂强度达45cN/dtex,性能比肩国际顶尖水平。截至目前,九州星际共拥有发明专利8项、实用新型专利27项。
优化生产工艺
推动企业降本增效
成本是高性能纤维走向大众市场的关键,过去,九州星际超高分子量聚乙烯纤维生产中的核心溶剂存在易燃、易爆、易挥发等安全隐患,且成本高昂,严重制约了其安全储存和大规模应用。
针对这一问题,企业组建专项技术团队,联合高校开展溶剂替代研究,历时一年,经过上千次试验,成功从数十种溶剂中筛选出一种更安全、成本更低的替代溶剂。
“这项革新在行业中具有颠覆性意义,我们通过配套升级回收装置与工艺流程,实现每吨产品溶剂消耗从300—500公斤降至60—80公斤,年节省成本超6000万元。”朱建军告诉记者,目前,企业技术团队已掌握了成熟的溶剂回收与工艺优化经验,在溶剂提纯、循环利用等方面积累了大量核心技术,为行业转型提供了可复制的技术方案。
在生产流程优化方面,企业投入超1亿元引入自动化检测系统,通过实时采集生产各环节关键参数,实现从原料投入到成品产出的全流程智能监控与动态调整。该系统不仅使产品优品率提升至98%以上,还减少了因人工操作失误导致的生产中断,使单线生产效率、精准度大幅提升。
“我们不仅在制造产品,更在积极探索行业可持续发展的新路径。”朱建军介绍,过去3年间,企业通过原料配方与装备系统的协同创新,成功攻克高黏度熔体难以连续纺丝的世界性难题,一举闯入“无溶剂纺丝工艺”这一全球行业公认的“无人区”。这项新工艺兼顾环保性与经济性,在实现绿色生产的同时,能将单线产能从400吨提高到1000吨。
拓展应用场景
实现产业链条延伸
“我们将逐步从‘规模导向’向‘价值导向’转变,不再只满足于做‘最好的材料供应商’,而是同时向产业链下游高附加值领域纵深拓展,从‘领先的材料制造商’向‘一流的应用解决方案提供商’转型。”在去年底召开的第十七届如东沿海经济合作洽谈会上,九州星际董事长周新基为企业未来发展定调。
从当年的化肥厂,到今天的行业领军企业,九州星际的转型之路始终紧扣市场需求与技术变革的脉搏。近年来,企业聚焦国家战略方向,在建筑工程、新能源汽车、风电、无人机、人形机器人等新兴领域,通过与下游应用企业共建联合实验室、开展定制化研发等方式,将高性能纤维材料与具体应用场景深度融合。
“同等条件下,由超高分子量聚乙烯纤维制成的复合材料在轻量化、抗冲击等方面表现卓越,能有效满足风电叶片增强抗疲劳、无人机机身高强度低重量等核心需求。”朱建军表示,九州星际已与国内风电龙头企业达成合作,将联合攻关叶片材料替代项目,以超高分子量聚乙烯纤维替代碳纤维,提高叶片的抗拉伸性能和耐候性。
民用领域方面,九州星际正积极运用自主研发的低残油纤维,与涤纶、棉等天然或常规纤维进行混纺,开发既具有出色耐磨、耐切割性能,又兼具舒适体感的新型功能面料,推动“纤维+”生态全面发展。
目前,公司在洋口港布局的生产基地正在加紧推进年产4万吨中强聚乙烯纤维项目。该项目现已投产3条中强纤维试验生产线,产能规模为2000吨,主要生产熔融纺高性能聚乙烯纤维复丝产品。该产品手感柔软,防切割、耐磨性能优异,凉感系数高,可满足家纺制品及户外纺织品等领域的需求。