「紡績の光」威海架台、業界内の大カレーは炭素繊維の編み/成形加工技術を分かち合う

炭素繊維は国民経済と国防建設に不可欠な戦略的新材料であり、先進複合材料の最も重要な補強体の一つであり、技術含有量が高く、放射面が広く、動力が強く、航空宇宙、エネルギー装備、交通輸送、建築工事、スポーツレジャーなどの分野に広く応用されている。

業界交流を強化し、炭素繊維の編み/成形加工技術の発展を推進し、炭素繊維製品の性能を高め、国防建設と国民経済の各分野の需要を満たし、紡績業界の科学技術の進歩をさらに促進するため、11月26日、中国紡績工業連合会科学技術発展部、紡績の光科学技術教育基金会と紡績工業科学技術発展センターが主催した「紡績の光」炭素繊維編み/成形加工技術及び応用科学技術成果普及活動が山東省威海市で開催された。この活動の共催機関は威海市発展改革委員会、威海臨港経済技術開発区管理委員会、炭素繊維製造及び工程化国家工程実験室、山東省炭素繊維技術革新センター、青島大学材料科学と工程学院である。

活動は多くの紡績産業チェーン関連分野の専門家を招き、会議のテーマは炭素繊維を代表とする高性能繊維及び複合材料のロケット、衛星、航空機、ハイエンド国防軍需産業のハイエンド装備への応用に焦点を当て、同時に高圧送電ケーブル、装備製造、交通輸送、新エネルギー自動車、医療、風力発電、スポーツレジャーなどの分野での応用、そして、どのようにして原糸→炭素繊維→プリプレグ/編組/成形→最終製品の全産業チェーン結合を構築し、国防建設と国民経済の各分野の需要を満たし、炭素繊維を代表とする高性能繊維とその複合材料産業の発展を推進するかを検討した。

中国紡績工業連合会党委員会書記兼秘書長高勇、副会長李陵申、中紡績連合副秘書長、科学技術発展部主任、紡績之光科学技術教育基金会副理事長彭燕麗、中紡績連合科学技術発展部副主任王玉萍、紡績之光科学技術教育基金会秘書長張翠竹、威海市発展改革委員会副書記、副主任張越、威海臨港経済技術開発区党工作委員会委員、管理委員会副主任蔡曙光、炭素繊維製造及び工程化国家工程実験室主任、威海光威複合材料株式会社首席科学者李書郷、山東省炭素繊維技術革新センター副主任、威海開拓繊維有限会社社長叢宗傑、紡績関連科学研究院所と高等大学の科学研究責任者、全国炭素繊維生産、編み、成形加工生産企業の関連技術者と管理者、業界重点実験室責任者、業界技術革新センター責任者など120人が会議に参加した。会議は李陵申、彭燕麗、王玉萍がそれぞれ主宰した。

李陵申は指導者の談話の一環を主宰した。

高勇氏は挨拶の中で、紡績業の質の高い発展はスマート製造、新材料、産業改造の向上にかかっていると述べた。炭素繊維は高性能材料として紡績業界の代表的な材料であるだけでなく、中国の新材料分野の代表でもある。各国は新材料の開発を競っており、他の国も我が国のハイエンド繊維の発展に注目している。紡績工業は伝統的な意味で衣服の問題を解決するのではなく、新材料の発展に伴い、人類の生活のすべての面に浸透してきた。ここ数年、我が国の炭素繊維の発展は速く、T 700、T 800、T 1000はすでに実現し、生産能力は徐々に拡大している。将来の発展は二重に管理し、一方で繊維の製造に力を入れ、一致性、成熟度を改善し、品質レベルを向上させなければならない。一方で繊維市場の応用開拓普及を考慮しなければならない。各段階では、炭素繊維の応用分野をどのように開拓するかを考慮し、航空宇宙、軍需産業だけでなく、交通、衛生、変電などの幅広い民間分野にも注目しなければならない。炭素繊維技術の中で特殊な編み技術は重要で、私たちは海外とまだ小さな差があります。彼は今回の普及活動を通じて炭素繊維加工技術をさらに成熟させることを望んでいる。

張翠竹氏は財団の発展の歴史を振り返り、将来的にはより多くの企業が財団に寄付し、力を合わせて業界の科学技術活動により大きな貢献をすることを望んでいる。今回の公益性普及活動は今年紡績の光科学技術教育基金会が支持した11回目の公益性普及活動であり、基金会が2010年から公益性科学技術成果普及会を支持した55回目でもある。彼女は、今回の技術普及会で紹介された科学技術成果の多くは「紡績の光」科学技術賞受賞プロジェクトであり、活動は寧波大発化学繊維有限会社、山東英利実業有限会社から寄付の支持を得たと述べた。参加した技術専門家たちが十分に交流し、学び合うことを望んでいる。

テーマ報告の一環として、大学、企業から来た9人の専門家が「第14次5カ年計画」炭素繊維技術の発展、技術、装備、開発、応用、特許などの内容を会議に参加したゲストに分かち合った。

テーマ報告司会者：中国紡績工業連合会科学技術発展部主任彭燕麗

講演者：北京化学工業大学教授徐梁華

テーマ：「十四五」炭素繊維技術の発展展望

徐梁華氏は国産炭素繊維の発展現状、問題点、将来の発展方向を重点的に紹介した。全体的に言えば、中国の炭素繊維は着実な発展段階に入り、すでに国産ポリアクリロニトリル炭素繊維技術体系を構築し、テーマ技術の方向が明確で、すでに現段階の国紡績分野の応用の需要を基本的に満たしている。具体的には、炭素繊維技術の研究開発力が絶えず強化され、企業の技術革新の活力が空前で、自主革新能力が強化され、造血機能が絶えず向上し、軍需産業の応用効果が顕著で、炭素繊維の低コスト化が進展したことを示している。存在する問題は主に国防軍需産業の性能が不足し、品質安定性の一致性が不足し、工業分野が不安定で、技術性が悪く、価格が高いことである。将来の炭素繊維技術の発展目標は需要牽引+技術推進であり、現段階の需要牽引から材料選択応用まで発展する。技術発展の原則は革新推進、応用リード、軍隊を民に宿し、民で軍隊を養い、重要な技術を突破し、自主革新に立脚し、産業発展を支えることである。炭素繊維のハイエンド応用市場の育成・発展などの面で突破を遂げた。

講演者：天津工業大学教授陳利

テーマ：炭素繊維三次元編組及びその複合材料の重要な製造技術と応用

陳利氏は多軸複合材料の設計、製造、応用を紹介した。三次元機織構造は現在最も急速に発展している補強構造形式であり、多軸機織複合材料には5つの糸システムがある：経糸、緯糸、糸継ぎ、＋θ斜方向糸と−θ斜方向糸、面内せん断性能を高めることができる。多軸織布複合材料の利点は、面内繊維配向角と積層順序が設計可能性があり、面外性能が積層複合材料より優れていることである。結論：「斜方向紡績層は柔軟に設計でき、・多軸方向紡績複合材料は優れた面内せん断性能を持ち、多軸方向紡績複合材料の耐衝撃性能は積層複合材料より優れている。多軸方向機械織複合材料の中実軸を開発し、多軸方向機械織複合材料の中実軸は優れた耐ねじれ性能を持っている。炭素繊維の三次元編組及びその複合材料は航空宇宙分野で広く応用されている。

講演者：武漢紡績大学教授徐衛林

テーマ：炭素繊維表面の修飾とその色彩の構築

高性能繊維構造の特殊性により染色が困難になったため、徐衛林は芳香族高性能繊維の高品質担体染色の探究、芳香族高性能繊維製品の表面色彩の構築、及び炭素繊維表面に原子堆積したカラーナノ層の組み立てを紹介した。多彩な世界は高性能繊維に対して色の新しい要求を提出して、例えば眩しい多彩な宇宙服、多種の色の殻のコンピュータ、飛行船、「黒点」のない耐高温電気溶接服など。研究構想は繊維材料の物理と化学構造性能から着手し、非常規な色彩構築方法を研究し、そしてそれに対応する装備と技術を開発し、高性能繊維とその製品の多彩で高品質な色を実現する。この方法の利点は自然界における生体構造の発色機構をシミュレーションし、炭素繊維及びその織物表面に非虹彩効果を有する構造色繊維膜を作製し、有効に炭素繊維の発色問題を解決することができる。織物の表面構造色コーティングの簡単なパターンと大面積の製造を実現し、しかも製造したフィルムは比較的に良い色安定性と耐服役性を持ち、実際の応用の将来性がある。ALDを用いて超微細、均一分散、構造制御可能な金属及びその酸化物キナ米膜を製造し、炭素繊維の構造発色、耐酸化、自己洗浄、吸波性能に用いることができる。ALD技術は炭素繊維とその織物の機能化を実現すると同時に、伝統技術による溶液残留問題を解消し、工業汚染を回避し、エネルギーを節約した。

講演者：東華大学教授孫以沢

テーマ：炭素繊維の特殊編組技術と装備及び産業化

孫以沢氏は高性能繊維複合材料の大サイズ構造部品の予備成形体編組技術の理論分析、及び関連装備技術と製品を紹介した。編組中摩擦摩耗力学分析において編組中糸摩擦摩耗力学モデルと理論を確立し、異なる編組構造プロセスパラメータにおける編組機運転時の糸摩擦摩耗状況を予測することができる。深交編組における大規模なキーサブ位相配列推定法の研究において、編組層数が増加した場合、第1層の淀みサブ配列を与えて初期条件とすれば、すべての運動軌跡経路淀みサブの配置案を算出することができると結論した。したがって、最終織物の異なる構造に基づいて、異なる初期条件を選択し、対応する淀子配置案を計算することができる。このアルゴリズムは異なる断面形状の予備成形体構造物の個性的な編成を極めて便利にし、特に層数が多く、大規模な淀子の三次元深交編成に重要な意義がある。孫以沢氏はまた、東華大学が自主開発した第2世代3 D自動編み機を紹介した。

講演者：上海大学助教授兪鳴明

テーマ：炭素炭素複合材料の設計開発と応用

兪鳴明氏は炭素炭素複合材料の発展現状、設計開発、及び応用を紹介した。炭素/炭素複合材料の概況炭素炭素複合材料（C/C）は炭素繊維または黒鉛繊維を補強体とする炭素基複合材料であり、密度が低く、耐アブレーション、耐熱振動、高比強度、高温性能が安定し、耐摩耗性能が優れていることなどが特徴である。1970年代、C/C複合材料はまず航空、宇宙、軍事工業に応用された。1990年代、C/C複合材料は新技術開発と民生段階にあり、コスト削減と製造サイクルの短縮に力を入れた。21世紀、C/C複合材料は現在、新たな重要材料の1つとなっている。炭素/炭素複合材料は光起電力産業の単結晶シリコン延伸炉用るつぼを応用でき、自動車ブレーキ片はブレーキディスクの構造品質を著しく減少でき、使用寿命が長い。また、航空機のブレーキディスク、固体ロケットエンジンのスロートライニング、超音速航空機の前縁、新型の固沖エンジンはすべて炭素炭素複合材料を使用している。上海大学複合材料研究センターの研究方向はC/Cプリフォーム（全体フェルト）、C/C複合材料、吸着ゴム通気材料、軽量高強度耐燃性織物を含む。長期にわたり国家ハイテクプロジェクトモデルと多種の重点モデル戦略戦術ミサイル固体ロケットエンジンをセットにし、ロケット軍、海、陸、空部隊を装備し、小ロット、多品種セットを実現した。C/C喉頭ライニングは多機種ロケットエンジンに応用され、一部は国慶節60周年、抗戦勝利70周年、建軍90周年閲兵式に展示されている。神舟8号、神舟9号、神舟10号、神舟11号と天宮1号、2号とのドッキングに関連材料を提供する。

講演者：常州市宏発縦横新材料科学技術株式会社副社長季建強

テーマ：多軸経編技術装備及び複合材料製造の重要技術及び産業化

季建強は多軸経編技術装備及び複合材料製造の重要技術及び産業化プロジェクトの研究開発背景、核心技術、及び産業化応用を紹介した。複合材料の発展傾向は低炭素、軽量、環境保護と革新であり、その中で軽量化は永遠の傾向である。複合材料は国防軍需産業、航空宇宙、風力発電、軌道交通、新エネルギー自動車などの業界分野における材料の軽量化、低コスト、高性能の需要を満たす最適な方法である。現在、複合材料の発展に存在する技術的ボトルネックは、織物品種の単一化、高性能繊維のコスト高化、複合材料の加工効率の低距離化が大規模化、バッチ量化応用を妨げることである。一方、多軸方向経編補強の利点は強度弾性率が高く、準等方性、耐せん断性が良く、耐積層性が良いことである。米国航空宇宙局の研究報告書は、「多軸経編地とその縫合技術は21世紀の大型複合材料プリフォームの発展傾向である」と述べた。会社は国家の重大な需要に対して、大学と共同で多軸経編技術装備と複合材料製造の重要技術を開発し、産業化を行った。全体的な技術は国内外の同類製品の技術指標に達し、または超え、風力発電ブレード、新エネルギー自動車などの分野に大量に応用されている。

テーマ報告司会者：中国紡績工業連合会科学技術発展部副主任王玉萍

講演者：威海開拓繊維有限公司総経理、高級エンジニア叢宗傑

テーマ：湿式紡糸技術に基づく高強度PAN基炭素繊維の産業化製造技術

叢宗傑は報告書の中でPAN紡糸技術の発展現状、我が国の湿式紡糸技術の産業化技術、及び湿式紡糸技術の国産化装備を紹介した。我が国の宇宙航空を代表とする国防分野は長期にわたり湿式紡糸技術を用いて製造された炭素繊維を用いて、炭素繊維を研究開発して製造された湿式紡糸技術は中国で重要な戦略的価値と生産の安定を確保する現実的意義を持っている。正確な高性能炭素繊維原糸の国産化製造技術が不足しているため、国産炭素繊維の品質は長期にわたって低レベルの状態をさまよっている。会社は新しい原糸製造技術を開発し、T 700級炭素繊維の高強度とT 300級炭素繊維の優れた表面構造性能を持つ炭素繊維品種を独創し、自主知的財産権を持ち、技術は国際先進レベルに達した。新しい原糸製造技術は、PAN炭素繊維の国産化技術のモデルチェンジとグレードアップを推進し、現在の国産炭素繊維の主流技術基礎を打ち立て、これにより中国特色の国産高性能炭素繊維製造の技術路線を形成した。

講演者：江蘇澳盛複合材料科学技術有限公司エンジニアリングセンター副主任郎鳴華

テーマ：炭素繊維及び複合材料の多分野応用

郎鳴華氏は報告書の中で炭素繊維の特徴、成形技術の比較、及び炭素繊維の応用分野を紹介した。世界で炭素繊維の応用が最も多い分野は風力発電、航空宇宙、スポーツレジャー、自動車である。国内の炭素繊維応用分野は主にスポーツレジャー、風力発電、建築補強である。宇宙飛行の面では衛星太陽電池や衛星ステントに応用されている。ミサイルの面ではミサイルの筐体、ノズル、弾頭に応用されている。民間航空の反対側では、ボーイング787機の胴体スキン、フレーム、ロングトラス、床梁、竜骨梁、翼前後、翼スキン及び翼リブなどの主要構造物はすべてCFRPを採用し、ボーイング787の構造重量の中で複合材料は60%、アルミニウム合金は21%、鋼は8%、チタン合金は11%を占めている。従来、炭素繊維複合材料はスポーツカー、レーシングカー、改造車にのみ使用されていたが、現在では自動車軽量化に多く使用されている。風力発電において、2016年にはファンブレードにおける炭素繊維の使用総量は18000トンに達し、2020年には30000トンに達する見込みで、主な応用はプリプレグと引張板材である。また、電子製品、医療保健、建築増強、エネルギー、スポーツレジャーの分野でも多くの応用がある。

講演者：東華大学助教授巨安奇

テーマ：炭素繊維の応用及び特許分析

巨安奇は炭素繊維の発展傾向、応用分野を紹介し、炭素繊維特許を共有した。

会議が終わった後、参加者全員は威海市炭素繊維産業園と威海開拓繊維有限会社を見学した。