ホームページ >

新材料：国産高性能繊維材料産業の二法門

2023/9/12 21:47:00 0

　　今年に入ってから、完全性、先進性、安全性を持つ現代化産業システムの建設を加速させ、ますます重要な位置に置かれてきた。高性能繊維材料は国家の戦略的安全に関わる軍民両用の新型材料であり、国防ハイテク科学技術製品の中でかけがえのない重要な材料であり、交通運輸、海洋工事などの重要な分野で不可欠な基礎材料であり、2025を製造する重要な基礎材料であり、その完全性、先進性、安全性はさらに注目されている。

　　9月6日、青島で開催された第8回中国先進材料産業博覧会及び軍民両用新材料大会で、中国紡績工業連合会副会長の端小平対話中国科学院院士、南京理工大学教授の陳光、東華大学教授の徐桂銀、江蘇奥神新材料株式会社理事長の王士華、中国化学繊維協会、中国複合材料協会の技術専門家、中復神鷹技術専門家の張定金、中車青島四方機関車車両株式会社、国家工程研究センターの田愛琴副主任は、どのように自主的に制御可能な先進材料現代化産業体系を建設するかをめぐって検討を展開した。

　　国産高性能繊維素材が自慢

　　繊維材料分野における「ピラミッド」として、高性能繊維材料の生産技術、装備、製品は国際先進国に封鎖されてきた。高性能繊維産業の発展に力を入れ、国外の封鎖と独占を打破し、我が国の軍事装備の実力と国民経済の産業進級をさらに向上させ、ずっと我が国の化学繊維工業が自主革新、モデルチェンジと進級を推進する主要な方向であり、そして近年重大な突破を得た。

　　第13次5カ年計画期間中、我が国の高性能繊維新材料技術は着実に向上し、航空宇宙飛行、国防軍需産業、環境保護、医療衛生などの分野の発展需要を絶えず満たした。炭素繊維のドライスプレー湿式紡績と湿式紡績技術は徐々に改善され、生産効率はさらに向上し、ハイエンド製品の品種は徐々に豊富になり、T 1000級、M 40、M 40 J、M 55 Jなどの炭素繊維はすでに工程化製造能力を備え、25 K大トウ炭素繊維は産業化生産を実現した、千トン級対位芳綸工程化のカギとなる技術と装備が突破され、高強度型、高モデル対位芳綸製品が国産化を実現した、高強度高モードポリイミド繊維、メタアラミド繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、連続玄武岩繊維などは急速な発展を実現した。

　　炭素繊維はその代表的な材料の一つである。張氏によると、中復神鷹炭素繊維会社の10年以上の発展は、ちょうど国産炭素繊維産業全体が「無から有へ」を突破する段階だという。当社は自主革新に立脚し、PAN繊維の急速均質予備酸化、炭化集積技術を自主的に開発し、初めて自主知的財産権を持つドライスプレー湿潤紡績の千トン級高強度/百トン級中型炭素繊維の産業化生産システムを構築し、我が国初、世界第三のドライスプレー湿潤紡績技術の難題を攻撃する企業となり、革新はT 700級、T 800級、T 1000クラスなどの異なるクラスの炭素繊維の工業化量産は、国内の炭素繊維ハイエンド技術の空白を埋めることに成功し、海外大手の中国市場での長期独占を打ち破った。2017年、会社の「ドライスプレー湿式紡績千トン級高強度/百トン級中型炭素繊維産業化の重要技術と応用」プロジェクトは国家科学技術進歩一等賞を受賞し、我が国の炭素繊維業界が獲得した最高賞である。現在、中復神鷹の炭素繊維は航空宇宙、衛星、高速鉄道などの分野で成功している。

　　「開発の過程では、計量ポンプや紡糸板など、国際封鎖のための重要な技術装備にも遭遇しました。しかし、皆さんの努力のもとで、これらの問題は解決されました。炭素繊維という分野では、私たちは基本的に『首締め』の問題を解決し、炭素繊維は完全に実現したことを誇りに思っています。国産化した」

　　オガミ新材のポリイミド繊維も典型的な国産化高性能繊維である。王士華氏によると、奥神新材は2006年に東華大学と共同でポリイミド繊維の研究に従事し、10年以上の発展を経て、世界初の千トン級乾式紡績ポリイミド繊維生産ラインを建設し、2016年に国家科学技術進歩二等賞を受賞し、中国紡績工業連合会科学技術進歩一等賞を2回受賞し、50件以上の発明特許を保有している。

　　「ポリイミド繊維の成形は非常に難しく、世界中で本当に産業化を実現できる企業は多くありません。これまで、全世界の生産能力も4000トンしかありませんでした。現在、私たちはさまざまなタイプのポリイミド繊維を生産することができ、高温ろ過、ガス分離、鉄鋼製錬、ごみ焼却、特殊防護などの分野で使用することができます。深加工を経てハニカム材料にした後、航空宇宙分野に応用するために、用途は非常に広い。」王士華紹介。

　　自主的に制御できるには需給双方が共同で力を発揮しなければならない

　　一代の材料、一代の装備、一代の産業。材料は国民経済と人類社会の発展の基礎であり、伝統産業の革新・グレードアップと戦略的新興産業の盛んな発展を牽引する先導でもあり、国産先進材料を装備に応用して価値の最大化、持続可能化を実現することはより重要である。

　　陳光氏は、材料の生産と設計は、需要牽引、技術推進の原則に従うべきだと述べた。材料の生産者と装備の設計者は互いに補完し合っている。材料の生産者は市場の需要に基づいて研究し、装備の設計者は独自の目を持って新しい材料を発見しなければならない。材料の生産者は材料の長所と短所を装備設計者に示し、装備設計者は知恵によって材料の優位性を最大化し、知恵によって材料の劣勢を回避し、同時に材料設計者に需要を提出しなければならない。

　　端小平氏は、自分を知っていれば百戦危うからず、材料産業を発展させるには、最も重要なのは材料生産者に格差を見せ、これらの格差に基づいて問題を的確に分析し、解決することだと述べた。このギャップをどのように発見するには、材料使用者の深い参加が必要です。

　　ここ3年来、疫病と中米貿易摩擦の影響で、輸入に依存していた重要な材料のいくつかが国産化の代替を実現し、高い認可を得た。これには国産炭素繊維が含まれています。2020年、我が国の風力発電、太陽光発電、水素エネルギー、宇宙航空、スポーツ用品などの分野で国産炭素繊維の使用が開始され、炭素繊維の全業界の利益の歴史を創造し、今日まで続いている。「国産炭素繊維を実際に応用することで、使用方法は国産炭素繊維の高い価格比を受けている」と端小平氏は紹介した。

　　張氏もデータを用いて近年の国産炭素繊維の使用状況を確認した。「2022年の国産炭素繊維の使用量は4万5000トンで、輸入量は2万9000トンしかなく、今年も間違いなく国産は輸入をはるかに上回っている」と同氏は紹介した。我が国の炭素繊維の研究開発には他の国とは比べ物にならない優位性があり、我々は炭素繊維を評価するための機構を専門にしているだけでなく、炭素繊維企業にもそれぞれ重点があり、民用に特化しているものもあれば、高性能に特化しているものもあり、ある専門は次世代製品を研究して、この情勢によって、今後我が国の炭素繊維の性能は更に高くて完璧で、使用量は更に大きくて、しかもとても速く世界に向かうことができます。

　　ポリイミドは「高分子材料のピラミッドの先端」と呼ばれ、現在実用化されている最も高温耐性の高い高分子材料である。王士華氏によると、ポリイミド繊維は比較的軽いため、最初は高温ろ過材料業界に使われていたが、その後、航空宇宙、国防軍需産業などの特殊防護分野に拡大し始めた。「以前は毎日外で市場を走っていましたが、今は家に座ってお客様の相談を待っています。ポリイミド繊維を試してみる分野が増えています」

　　ポリイミド繊維の生産の自主的制御をどのように実現するかについて、王士華は技術と装備、原料、人材から3つの次元で見るべきだと考えており、この3つの条件はすでに備えている。まず、奥神新材は世界初のキロトン級乾式紡績ポリイミド繊維生産ラインを持ち、自主知的財産権の技術と装備を持っている。次に、必要な原料はすべて国産石油と化学工業製品から来ている。再び、会社は人材陣の建設を非常に重視し、安定した研究開発陣を持っている。ポリイミド繊維は本当に自律的な制御を実現できると言える。

　　徐桂銀氏は東華大学に入社して以来、現在の国が高性能繊維材料産業の人材陣建設に重視していることを深く感じている。彼は、近年、国は大学の先生が一線の企業に沈み、業界の実際の発展を理解することを奨励し、大学も常にプラットフォームを構築して企業家を学校に誘致し、互いに痛い点を交流し、協力を展開し、業界の実際の問題を解決していると紹介した。「専門家に専門的なことをさせることで、産業の安全性が大幅に向上する」と徐桂銀氏は述べた。

　　端小平氏も、各方面が国産高性能繊維材料を多く考察し、国産企業に多くの機会を与え、その高性価格比を体験してほしいと呼びかけた。

　　高性能繊維材料の使用者として、田愛琴氏は、近年、軌道交通装備は高速化、軽量化、グリーン環境保護などの方向に発展しており、その中で高性能繊維材料は軌道交通の安全性、信頼性、快適性及び運営効率を保障する上で重要な役割を果たしていると述べた。中車会社のある高速鉄道業界は現在、革新的な段階に入っており、核心技術は良い材料を応用し、乗客により満足できる快適さと体験感を与えることだ。次世代の高速鉄道製造に必要な材料は炭素繊維が中心である可能性が高い。将来の炭素繊維は経済的な優位性があるとともに、安定した優れた性能を維持しなければならないことを望んでおり、断熱、騒音低減、難燃、耐衝撃など、より多くの外部機能を備えたいと考えている。

　　挑戦を恐れずチャンスを迎える

　　現在、我が国の高性能繊維材料の発展は比較的に速いが、依然として多くの早急な向上が必要な場所が存在する。張氏によると、国際先進国と比べて、国産炭素繊維にはまだ小さな差がある。日本の東レのT 1100炭素繊維は十数年を経て昨年に千トン級の量産を実現したが、我が国のT 1000炭素繊維は現在も百トン級であり、時間的に差があり、量的に差があり、重視する必要がある。また、人材チームとデータベースの構築にも大きな課題があります。

　　現在の国産高性能繊維材料の発展について、陳光は「チャンスチャレンジ」の4文字で概括した。彼は、挑戦があることはチャンスがあることを意味し、チャンスはいつも準備のある人に与えられると言った。材料研究開発者は必ず自身のトレーニングを強化し、事前に準備をして、来るべきチャンスを迎えなければならない。

　　端小平氏は最後に、「中国の先進材料は本当に質の高い発展を実現し、真の先進化を実現しなければならない。一方では材料研究開発者が持続的に投入し、革新し、長い間功績を立てなければならない。一方で、使用側も大胆に使用する必要があり、使用してこそ差を知り、問題がどこにあるかを知り、どのように改善するかを知り、どうやって中国の先進材料を高めるかを知ることができる」と述べた。需給双方が手を携えてこそ、より良い明日があり、より良い未来がある。

（出所：紡績服装週刊記者-郭春花）