2018年，帝人（Teijin）破土动工，据报道，该工厂是目前产能最大的碳纤维生产线。这条生产线已经全面投入使用近两年，有很大的扩张空间。
帝人位于南卡罗来纳州格林伍德的18.5万平方英尺碳纤维生产设施占地440英亩，占地12英亩，提供了充足的增长空间。
2001年，南卡罗来纳州的格林伍德是美国经济最萧条的县之一。到2007年，该地区的六家主要纺织厂停止运营。收入中位数暴跌近28%，格林伍德县的贫困水平在短短3年内翻了一番。
在此期间，全球先进材料公司有限公司帝人有限公司（Teijin Ltd.）正在寻找一个新的美国碳纤维生产设施。该公司之前在田纳西州洛克伍德有一条Tenax碳纤维生产线，该生产线最终转化为生产该公司的Pyromex氧化聚丙烯腈（PAN）纤维，用于阻燃绝缘、碳/碳制动器和燃料电池的气体扩散层。几年后，出口挑战和运输物流的增加促使该公司投资于一家新的美国工厂，专门生产Tenax结构碳纤维。
最初正在考虑20个潜在地点，根据公用事业、熟练劳动力、基础设施以及州和地方政府支持等关键因素，重点很快缩小到六个选项。Teijin Carbon America股份有限公司（Greenwood，S.C.，U.S.）的业务开发经理艾伦·布乔克（Aaron Buchok）表示：“这些园区提供给我们的服务几乎完全相同。我们之所以选择Greenwood，是因为我们觉得它可以对社区产生重大影响，并高效运营。”。该园区还提供了一个受过纺织品培训的人才库，以及通往亚特兰大、夏洛特以及查尔斯顿和萨凡纳港口的铁路通道，提供了航运和物流优势。
除了这些好处之外，格林维尔县占地约440英亩的场地也为未来的扩建提供了充足的空间。帝人（Teijin）设想了多条碳纤维生产线，包括前体材料的生产，从而确保该工厂的制造过程自给自足。
虽然格林伍德工厂的PAN前体目前是从日本静冈县的帝人（Teijin）三岛工厂进口的，但该公司表示，随着市场的充分增长，这条生产线可能会成为格林伍德未来扩张的一部分。
布乔克说：“我们之所以选择这个园区，是因为我们有能力扩展它。”。“我们有足够的空间来支持这里的多条碳纤维生产线以及前体，所以我们也可以在这里生产自己的原料。”
帝人（Teijin）于2017年购买了这处房产，在南卡罗来纳州的帮助下，预计到2030年将创造220个全职职位。该公司于2018年6月破土动工，如今185000平方英尺的格林伍德工厂占地12英亩多一点。其运营的碳纤维生产线已经生产材料近两年，服务于从航空航天到汽车等行业。
“我们今天正在生产可销售的材料，”布乔克说。“大部分产能用于支持我们的预浸客户或将其编织成干纺织品的客户。”
目前，格林伍德工厂正在生产标准和中等模量形式的工业和航空航天级12K和24K纤维。布乔克说，该公司已经做了将高模量纤维引入工厂的初步工作。
“最初，它几乎是100%的工业，”他说。“在我们的行业中，我们必须获得航空航天评级，我们通过在一系列生产过程中证明稳定的产量来做到这一点。一旦我们超过了这个数字，我们就可以向航空航天客户群推销。第一年我们的重点是完成我们以航空航天客户群体期望的质量和一致性生产材料的能力的证明。”
该工厂的标准模量纤维已经达到航空航天级一年多了。虽然帝人（Teijin）不会透露南卡罗来纳州工厂的确切产量，但据说该工厂与2008年在日本三岛工厂增加的2700公吨/年的生产线相似。
帝人（Teijin）的增长愿景是基于公司与新兴市场的战略结盟，氢能存储就是一个例子。随着氢动力汽车和工业应用的需求激增，格林伍德工厂提供了灵活性，以满足客户不断变化的需求。
布乔克说：“今天，我们看到汽车制造商已经将氢动力汽车投入使用。”。“我们有地面4型用于工业应用的储氢设施已经在世界上推出。这是真实的，至少在未来十年内，它将对复合材料市场产生重大影响。”
帝人（Teijin）是如何定位自己来服务于这个市场的，这也影响了其格林伍德工厂的设计。用于氢气应用的压力容器制造商通常更喜欢使用更大的无捻纱——12K、24K或更高的无捻纱——这使他们能够用更少的人力和更少的机器时间更快地建造复合材料储罐。格林伍德工厂专门围绕更大的丝束尺寸（12K及以上）制造，这有助于该公司在不久的将来成为为氢能行业提供材料的领先者。
该设施的排气管被送回空气过滤系统进行处理。
从帝人(Teijin）的格林伍德办公室走到工厂，房子的大小显而易见。该设施被田野和树林包围，帝人(Teijin）管理着该场地的一个注册湿地区域。员工经常会遇到鹿在建筑物之间的区域吃草。布乔克说：“我们这里的野生动物数量非常多，我们有义务确保负责任地对待它们。”。
帝人(Teijin）非常重视其对物业的管理。布乔克表示，选择该场地是为了以可持续和负责任的方式进行管理。该公司在运营产出、稳健性和可持续性方面借鉴了国际上最好的设施设计。
废水被捕获并在工业过程中重复使用。不能重复使用的东西被从现场移走，以便按照环保局的要求进行处理。
该设施的废水也得到了同样的处理。帝人(Teijin）尽可能多地从工厂回收水，以便在其工业过程中重复使用。不能重复使用的东西会在现场收集，以便按照环保局的要求进行处理。没有释放到周围环境中。
进入工厂时，布乔克重申，帝人（Teijin）设计Greenwood工厂的基础与海外工厂的结构相似，并向其在德国和日本的工厂寻求经验教训和可能应用的地方。一个例子是最终采用了旨在减少碳纤维转化能耗的新技术，该技术最初是在另一个设施中开发的。已经派遣了一个团队从该地点收集见解，并计划在未来3-4年内最终在格林伍德实施同样的技术。
帝人(Teijin）工厂之间共享的架构和流程有助于创新的快速转化。在许多方面，格林伍德工厂代表了该公司过去努力的成果，希望未来的迭代将超过当前标准，从而在后续生产中不断改进。
帝人(Teijin）的碳纤维制造业通过了ISCC国际可持续性与碳认证（ISCC-International Sustainability & Carbon Certification）的全面认证，这是一项可持续性制造认证，确保产品制造过程的所有阶段都具有完整的可追溯性。帝人(Teijin）的每一道工艺都符合ISCC认证流程的要求，从前体制造到交付。
布乔克说：“当我们建造这个园区时，所有这些都被整合到了里面。”。“它具有全能量监测功能。我们可以进行高保真的生命周期分析。我们可以以高度精确的水平告诉您，我们的排放量和能源消耗量与我们生产的产品有关。”
布乔克说，这些工具使工厂能够从能源消耗的角度确定任何工艺变化的全部影响，最终转化为可持续性和成本。
碳纤维前体多次通过氧化炉。在离开氧化阶段时，纱线完全由碳组成。
在三层楼上，碳纤维生产从PAN前体的大筒子开始。PAN前体是碳纤维生产中使用的主要前体，具有优异的强度和耐热性。纤维通过一系列氧化炉来去除任何溶剂或杂质。
当PAN离开第一个氧化炉时，油已经被去除，并且已经转化为金琥珀色。当PAN通过额外的腔室时，纤维被连续氧化和纯化，去除任何非碳的物质。在氧化过程中，纤维股会来回多次，每次循环都会进一步“烹饪”纤维并使其逐渐变黑。纤维在完全氧化之前会经过另一组烤箱。
布乔克说，氧化阶段实际上是艺术和科学发挥作用的地方，经过氧化步骤的一切都是一个相当成熟的过程。他说：“这是每个人都有自己的秘密酱汁的地方，他们在上面涂上了自己的个人风格。”。
他接着解释说，不同制造商的氧化程序略有不同，这导致市场上不同碳纤维的性能不同。帝人(Teijin）专门设计其前驱物，使其与氧化过程协同工作。
当纱线离开第五个氧化炉时，它已经完全变黑并进行化学精炼。该工艺的后续步骤使用高温炉和可控的张力来构建和细化碳原子的微观结构或排列。
考虑到碳纤维生产的放热特性，布乔克很快指出了帝人(Teijin）已经采取的一些安全措施。他说：“当我们搅拌（纤维）时，它们释放的能量比我们投入的能量更多。”。“随之而来的是合理的火灾风险。所有这些烤箱都设计有火灾传感器。如果它检测到纤维有问题——如果任何纤维开始像灰烬一样发光——它将触发一个三级消防系统，包括防火幕、雾系统和喷水系统。”
他还指出了处理较小断裂纤维的斜槽。在烘箱的大气之外，仍在反应的纤维可能会燃烧起来。操作人员将这些断股放入处理槽中，处理槽将其浸泡在水中，将其扑灭。然后，纤维落入工厂地下室的收集箱中，以便稍后处理或回收。
在完成氧化阶段的参观后，布乔克解释了技术人员如何在工艺的任何特定阶段处理任何断裂的纱线。其中一股纱线断裂会触发警报，警报会从一个区域转移到另一个区域，直到操作员找到断裂处，将其打结，重新捆扎，然后在整个过程中跟踪纱线。根据帝人(Teijin）的零浪费目标，这些较短的纱线被收集并分拣成较小的线轴、短线轴，甚至切碎的产品，以获得二级收入。
在碳化阶段，碳纤维受到极端的热和张力，以排列其微观结构，从而提高机械性能。
经过氧化，是烤箱和炉子之间的分界点。经过氧化的纤维现在将在专门的炉子里进行碳化，温度超过1500°C，在受控惰性气氛（氮气或氩气，具体取决于运行的产品）中。这种气氛可以防止燃烧，并确保碳纤维不会与外部元素结合。在这个阶段，纱线经历一系列的化学反应，将它们转化，排列它们的微观结构以获得机械性能。
在这个阶段，根据生产线上运行的产品，纤维以不同的速度、不同的温度和不同的张力进行加工。当纤维进入碳化炉时，它们以更紧密的配置捆扎在一起，从而实现更小的占地面积，从而节省能源。
布乔克说，帝人(Teijin）的每个工厂都使用了类似的熔炉设计，允许冗余和从其他地方采购备件。
培训一名操作员至少需要6个月，培训一名班长至少需要一年。即使是当地有纺织经验的人才，学习如何穿线和操作碳纤维生产设备也是一项专业技能。
该工厂在所有可能出现问题的区域都配备了几个支持设备，使操作员能够及时检测过程中的异常情况。这些设备还允许安全、操作和合规技术人员远程监控操作。
在整个生产过程中，我们实施了严格的质量控制措施，以确保碳纤维在强度、模量、密度和其他机械性能方面符合严格的规范。这包括对原材料、中间产品和最终产品进行定期测试和检查，以确定任何缺陷或与标准的偏差。
格林伍德工厂的主控制室位于生产线末端，靠近上浆阶段。当线路运行时，它100%由操作员控制。这项工作至少需要7年的工作经验，是工厂中技术密集度最高的工作。该操作员负责生产线上每个人的安全，并对整个生产过程进行持续监控，包括配方、温度、张力和生产线速度。
格林伍德工厂设有冗余的控制室，所有流程都可以在任何一个位置运行，并由包括工厂经理办公室在内的其他几个位置进行监控。
离开碳化炉后，碳纤维通过上浆站，然后进行最终检查。
当纤维离开碳化炉时，辊引导它们离开紧密捆绑的结构，通过水浴洗涤纤维，然后通过干燥炉。
在这个阶段，碳纤维经过表面处理，以改善复合材料制造过程中的处理，并增强附着力、机械性能和与各种树脂系统的兼容性。帝人(Teijin）拥有数十种不同浆料和饰面的产品目录，以满足客户的不同需求。
格林伍德工厂设有两个上浆站，可在需要更换上浆时最大限度地减少甚至消除停机时间。如果需要，运营商甚至可以中途更改浆料。在上浆站的末端，一个烤箱为某些上浆提供热处理。虽然这不是一个常见的要求，但它是一个重要的要求——例如，许多压力容器应用都需要进行这种处理。
包装前对每个线轴进行检查和称重
一旦碳纤维经过加工和处理，它们就会被送回一个水平进行质量检查，这是使用光学相机和目视检查进行的。通过该过程的每根纱线都可以从单个锭子追溯到其前体批次，使帝人(Teijin）能够追踪任何问题并轻松识别任何其他受影响的产品。
从那里，碳纤维被反馈到一个水平面，并准备好缠绕到线轴上进行包装。格林伍德工厂拥有一条全自动的检测和包装生产线。帝人(Teijin）的收卷机设置为当线轴装满时自动更换为新线轴。该工厂的标准包装为每个线轴3、6和8公斤，并能根据需要进行倒带。
一个机器人将碳纤维卷轴装进纸箱进行运输。
然后目视检查每个线轴的包装完整性。从那里，它经过许多工作站。首先，将具有可追溯性信息的条形码应用到假脱机上——在该过程的早期，将相同的条形码应用于堆芯。接下来，它移动到一个自动缩放系统进行称重。在这里，计算机将推断并记录重量——每个线轴都提供给客户，上面有碳纤维的实际重量。在最后一步，线轴被收缩包装并准备运输。
操作员目视检查生产运行中的碳纤维样品。
参观的最后一站是回到设施实验室所在的第三层。楼下的一个计算机系统跟踪所有生产的线轴，并随机分配要拉动的线轴进行测试。该系统被编程为根据客户的要求提取样品，并将在每次运行的头部和尾部指定确定数量的辊进行测试。
对生产运行中的样品进行密度测试
使用化学和物理测试相结合的方法进行了许多评估。纱线经过重量和密度测试。上浆化学成分也通过使用溶剂来消除化学成分来进行检查。对裸露的纤维进行称重，以推断在该过程中实际添加了多少上浆剂，并与规定的量进行比较。实验室还配备了一条小型浸渍线，可以用环氧树脂润湿试样进行机械测试。
帝人(Teijin）倾向于在生产开始时进行更大规模的抽样，以确保其设备在投入全部生产之前是正确的。结果将与存储客户认证的数据库进行比较，从而使质量控制技术人员能够轻松地评估批次并对批次进行认证，以便将批次交付给客户。
帝人(Teijin）希望扩大其在格林伍德工厂的业务时，该公司的做法非常谨慎，优先努力最大限度地减少碳足迹，同时最大限度地提高运营效率。布乔克强调：“我们建造这家工厂是为了能够利用我们在全球基础设施中学到的每一个教训。”。
随着格林伍德工厂的第一阶段全面投入运营，帝京正在制定一条雄心勃勃的路线，以帮助确保当前和新兴市场的碳纤维稳定供应，减少公司对环境的影响，并与日益严格的全球环境法规保持一致。
布乔克表示，该工厂能够处理六条以上的碳纤维生产线以及研究和原材料制造设施，所有这些都是帝京目标的一部分。“这可能是一个以几十年为单位的计划，”他说。
